氧化沟结合水解工艺处理造纸废水.doc

氧化沟结合水解工艺处理造纸废水1废水水量、水质广西某公司是一采用毛竹为原料的造纸厂，其废水主要来源于碱液浸泡(40%烧碱)后水洗产生的黑液和抄纸机废水白水。其中，白水连续排放(1 200t/d)，COD为7001 200mg/L，pH值为7.29.5；黑液间歇排放(100t/d)，COD为12 00024 000 mg/L，pH值为9.211.5。此外，还有部分生活污水(约100t/d)，COD为200mg/L。废水主要成分有：纤维、纤维素分解生成的糖类、醇类、有机酸、木质素及其衍生物，少量的树脂酸、脂肪酸等。废水的可生化性较好，BOD/COD值接近0.5，SS含量大(690 mg/L)，导致污泥产率系数大。根据这一特点，该废水采用了利用兼氧技术的水解池和利于污泥好氧稳定的氧化沟进行处理。2处理工艺及设计参数2.1处理工艺废水处理工艺流程见图1。2.2设计参数主要构筑物及设计参数见表1。表1构筑物尺寸及设计参数构筑物规格及参数数量(座)停留时间(h)备注集水池V总1000m3320厂内原有气浮池2m5m2m20.5暂时不用水解酸化池24m12m5m124V有效=1200m3，内设填料650m3，分6格氧化沟36m24m3m136V有效=1800m3黑液箱3m3m9m10.5一体化沉淀池14m12m4m24过滤罐R=570mmH=3020mm10.5耐压强度为980kPa,罐内设金属丝网、聚苯乙烯泡沫塑料(20目)2.3工艺特点纸浆废水的纤维含量高，因此回收利用前景十分可观，其产量可达20 t/d(含水浮渣)。采用气浮工艺能很好地予以回收，但由于目前该厂生产设备较为落后导致回收纤维无法充分利用，且不影响后续处理，故暂不采用气浮工艺。水解池是兼氧技术的体现，兼性菌(主要是产酸细菌)在缺氧或厌氧条件下将废水中主要有机污染物木质素、纤维素等分解成小分子中间产物有机酸及醇类(如乙酸、乙醇)，同时一些有毒物质及一些带色基团的分子键被打开。水解池出水pH值一般控制为5.86.8。氧化沟主要用于降解难降解有机物及脱氮除磷。氧化沟设计流速为0.3 m/s，相当于混合液在沟中平均环行了约204周，废水经稀释、吸附，得到长时间的降解。氧化沟的污泥泥龄长(30 d)，因此经过氧化沟处理后的污泥已经得到好氧稳定，VSS/SS值一般为60%，不需要另外消化；污泥也近于零排放，自开始运行至今只排泥一次。氧化沟中充分的供氧发生在反应池一端，受限制的供氧发生在反应池其余部分，混合液在曝气和非曝气段间循环，同时表曝机使池中形成上、中、下三种溶氧层次，使厌氧、兼氧、好氧菌的协同作用成为可能。这种大环境(包括死角)和大量微环境(菌胶团内部形成的缺氧、厌氧段)的存在使有机物得到更好地降解、并为同时硝化反硝化提供了条件，使氧化沟兼具脱氮除磷功效。如出水对磷要求高，则可定期适当排泥。一体化沉淀池1兼具沉淀池、回流污泥池、污泥浓缩池、出水池功能；一体化沉淀池2兼具沉淀池、絮凝反应池、污泥浓缩池、出水池功能。黑液、白水大致按112的配比进入水解酸化池。3实际运行效果3.1生化池接种、驯化为缩短培养、驯化时间，接种污泥采用附近凤凰纸业厂的生化污泥(含水率99.6%)，投加于水解酸化池为5m3，氧化沟9m3(受运输等问题限制)。开始培养时，氧化沟内放1/4白水、3/4清水进行闷曝，并投加面粉50kg/d，换水30t/d。当污泥沉降比(SV)持续3d为3%时，逐渐增加换水量，并按BOD5NP=10051的比例投加尿素和磷肥营养物。经一个月左右的培养和试运行，SV=12%，已达到满负荷进水条件，微生物生长良好，出水稳定。3.2DO分布情况表曝机在不同的转速下，池内各点的溶解氧浓度(溶氧仪测)见表2、图2。实际运行表明，当表曝机附近的DO维持在2.0mg/L时，池内以好氧处理为主，同时底部存在缺氧或厌氧区，使好氧、缺氧、厌氧菌并存，协同作用。当表曝机附近的DO维持在1.0 mg/L以下时，则池内好氧区大大减少，除碳、硝化及脱氮都受到很大限制。DO太高，污泥繁殖快，产泥多，不利于操作，也耗电。因此，最好控制转速，使表曝机附近的DO维持在2.0 mg/L左右，实践表明在该条件下的运行情况良好。表2稳定运行时氧化沟内DO分布 mg/L转速35 r/min32 r/min30r/min28 r/min25 r/min位置ABABCABCABAB12.952.051.651.250.8022.852.102.001.651.050.800.650.400.700.250.350.1032.352.301.801.801.000.700.700.350.400.300042.202.101.751.650.900.600.550.350.400.400052.102.151.751.750.650.800.800.400.600.500.200.1062.502.501.601.600.950.950.900.650.650.550.200.1073.002.201.601.050.8083.102.251.651.250.8093.403.002.301.901.051.501.300.701.150.900.400.20102.302.301.601.550.851.001.000.650.700.750.250.15112.552.301.801.200.650.800.800.400.500.600.150122.101.851.400.950.250.600.550.250.400.100.150131.801.301.250.850.200.700.450.100.400.200.200143.202.101.801.350.85注A、B、C分别为水面下0.3、1.0和2.0 m处。3.3运行结果厂方和监测站提供的监测数据见表3。表3 废水处理效果水温()进水出水去除率(%)黑液白水pHCOD(mg/L)pHCOD(mg/L)pHCOD(mg/L)19.210.8718426.37.63749.36.8288.395.818.110.6521123.68.511018.67.13114.795.518.910.7420341.57.56968.86.8995.096.120.311.6017863.47.05872.77.2788.695.921.29.1316720.58.211004.56.9482.196.321.310.0313483.69.431491.46.6581.496.621.311.2012080.88.311258.86.7494.295.421.510.6013162.28.461148.06.5186.595.820.811.2013026.78.801120.26.3288.295.621.011.0212102.08.541036.56.7998.694.7从表3可以看出，在稳定运行期间的COD总去除率达95%以上。3.4设施投资及运行费用该工程占地面积约1 700m2,总投资为256.37万元，日常运行费用为0.83元/m3(不包括折旧费和回收利用费)，节省排污费约20万元/a。4 结论采用氧化沟、水解工艺处理造纸废水，系统运行稳定，管理操作方便，COD去除率可达95%以上，出水各项指标均达到国家二级标准。实践证明，该项技术可用于处理造纸废水。氧化铝循环水处理工艺的探讨1 前言之所以在循环水前冠以“氧化铝”三个字，是因为国内氧化铝行业的循环水普遍存在着：高温-影响冷却效果，高碱增加碱耗，高悬浮物容易结垢的三大难题，有别于其他行业的循坏水。一般循环水只具备上述“三高”中的两高，所以用水质稳定方法能使循环水良性循环，而氧化铝循环水的水质稳定，国内目前还没有成熟的办法。2 氧化铝循环水特点和现状氧化铝循环水的服务对象是烧成，蒸发，赤泥洗涤，氢氧化铝洗涤，脱硅等工序，用于冷却。真中蒸发工序用水占全部水量的6070。氧化铝循环水特点的具体表现是：高温：循环上水温度达35-45，循环下水温度达45-58；高碱：PH=11-12，最高PH=14；高悬浮物：SS=400-600mg/l，最高达5000mg/l，低硬度：一般为7.514（CaCO3）mg/l,最小为0。而且因为氧化铝循环水和氧化铝生产朕系特别紧密，停水意味着停产。氧化铝生产的连续性很强，所以，除非万不得己，一般不安排停产。就是说靠停水大检修来解决循环水中的问题，不符合生产实际。目前的生产形势是：国内氧化铝商品每年缺口约100万吨，各氧化铝厂都在努力提高自己的产量，生产要求循环水发挥出更大的作用，可是，循环水的水质得不到彻底改善，只能使结垢等问题越来越严重，一边要求提产，一边作用越来越小，所以，氧化铝循环水己成为提产道路上的一只“拦路虎”。上述水质特点，造成循环上下水管道结垢严重，山西铝厂投产10余年来，上水管最厚的结垢40mm以上，下水管道最厚的结垢达150mm以上，下水管道断面己成“卵形”；阀门闸板及闸板槽，阀杆皆被垢厚厚的裹着，任凭操作机构扳坏，阀杆变弯，阀门也纹丝不动；冷却塔上的水泥格板填料上也结垢严重，个别孔眼己被堵死，孔眼面积缩小30，降温效果很差；悬浮物（主要是料浆，灰尘，赤泥）大量沉积在调节池内，冷却塔下，调节池积泥体积己达调节池全部体积的6070，可调节的体积骤减；冷却塔下的“搭盆”深1.8m，不出三个月，便被泥积满。由于结垢使循环下水管道输水量减少，（上水管道还表现不明显），检查井内水位普遍上升，水力坡度代替了设计坡度，管道全线水位升高，上游管段流速降低，结垢加快。历次垢样分析见表1。表1 循环水系统垢样分析（%）时间取样地点Al2O3Fe2O3CaOMgoNa2OSiO2灼碱其他91.3澄清池壁46.320.0812.851.631.2035.232.6991.3冷却塔配水槽53.250.345.671.53.7832.273.1993.4回水管内40.41.5151.981.111.3636.0993.4冷却塔配水槽58.60.752.750.900.361.7033.1498.1塔下沉渣13.316.5333.291.5516.928.32综合氧化铝循环水的种种问题，分析其根本原因有二，一是系统中有大量悬浮物（指矿浆，赤泥）存在；二是系统中有高碱度存在。碱法生产氧化铝，就是用碱（NaOH或Na2CO3）处理铝土矿，使矿石中的氧化铝和碱反应制成铝酸钠溶液。铝酸钠溶液经分解析出氢氧化铝，氢氧化铝再经过脱水，即可获得氧化铝。由于循环水在蒸发末效的冷凝器（氧化铝行业习惯称之为水冷器）中与循环母液中的含碱水蒸汽直接接触，所以循环水中含碱在所难免。另外，在赤泥洗涤工序中常用一部分循环上水洗涤赤泥，减少赤泥的附液损失，这种做法倒可以保持循环水中的含盐量在一定的水平上。可见氧化铝循环水中结垢主要有两个原因，一是含悬浮物，二是含碱。而含碱是必然的，碱又是溶解物质，不易被分离。所以说减缓循环水系统结垢的首要手段和目标是去除循环水中的悬浮物。3 推荐的氧化铝循环水处理流程也许是受对氧化铝循环水认识的局限，设计时对氧化铝循环水中的悬浮物指标放的太宽，指标定的太低，设计循环上水悬浮物含量130mgl，碱度100mm/l。实践证明，氧化铝循环水管道结垢的一个重要原因就是悬浮物控制不严，水中悬浮物含量太高，致使大量的含铝化合物粘结在管壁上，加速、加重了管道结垢。对于大多数城市下水来讲，其悬浮物含量也不过150-300mg/L。笔者认为：氧化铝循环水和钢铁企业的循环水是有联系的，过去也属一个部门，氧化铝循环水的水质特点和钢铁企业中高炉煤气洗涤，转炉除尘洗涤及轨浊循环水相近，其去除的主要对旬都是悬浮物，主要区别是：前者水中的悬浮物多是氧化铁皮，氧化钙煤渣，二氧化硅等；后者水中的悬浮物多是氧化钙、氧化铝，二氧化硅。可是，氧化铝循环水处理工艺的研究与发展已明显落后于钢铁企业。钢铁企业一般采用沉淀分离的方法将县浮物分离处理，高炉，转炉多采用平流沉淀池，轨钢浊循环水多采用旋流沉淀并增加过滤工艺，而且对循环上水的悬浮物指标控制比较严格，（如表2）浊循环水的悬浮物也控制在60-100mg/l，经常，60mg/k。化工行业的循环水中的悬浮物一般也控制在50mg/l。补充水经处理后悬浮物很低的水补入系统中，若氧化铝循环水只采用旁路处理，不能彻底去除悬浮物，处理后的悬浮物指标又定的过低，势必造成循环水中的悬浮物浓度过高。为此，笔者提出了如下的工艺流程。如图1表2 各钢铁企业循环上水的悬浮物（mg/l）首钢高炉宝钢转炉上钢二厂转炉上钢三厂转炉宝钢高炉武钢热轨宝钢线材47602710337.55060上述流程结合了十多年的生产实践，参考了兄弟单位的经验，流程中没有复杂的构筑物，简单方便，针对性强，符合实际。4 对工艺流程的几点说明4.1 予沉工艺烧成窑周围有大量灰尘侵人循环回水中，赤泥洗涤，氢氧化铝洗涤等工序，免不了有料浆溢出，叶滤工序有冲洗地面的水，上述回水若没有予沉措施，会使循环回水中悬浮物短时间升高几倍甚至几十倍，所以，应该在上述工序的循环回水进入下水道前，先搞一次予沉，既“清浊”分流，把悬浮物截留在源头。只允许含悬浮物很少的上清液进入下水道，如设旋流沉淀池，异向流斜板沉淀池，将沉淀池底流放出来的污泥就近回收。这样做，可大大降低下水道的结垢速度，也能减轻循环水后续处理的负担，还能减少氧化铝的流失。赤泥回水在赤泥堆场沉淀过程中，因短流，异重流现象使赤泥回水中的悬浮物经常在2001000mgl之间，最高达10gl，象这么高的悬浮物很有必要在堆场附近设一级沉淀工艺，将悬浮物有效地去除，只回用上清液，保证悬浮物在 50100mg/l，沉下来的泥就近返回堆场，也是一种予沉的做法。4.2 计量槽由于循环水中悬浮物太高，结垢性又强，孔板流量计，电磁流量计，超声波流量计，阿牛巴流量计，涡街流量计在该系统中几乎无法使用，而采用流量堰，如巴氏计量槽却不失为一种有效的办法，即使结垢可以及时清理。所以本工艺中在沉淀地前搞一次计量，为补充水（另外计量）和赤泥回水（可用三角堰计量）汇入回水后，计算混合比，监视沉淀池的负荷提供依据。而在冷却塔下来进冷水泵前再搞一次计量，为计算冷却塔蒸发量，循环上水量提供依据，加上水质分析，整个处理工艺处于定量控制之中。而且，控制过程并不复杂。4.3 快速混合工艺在新水（自来水）或池泥回水补入沉淀池前，采用机械混合或者管道混合器快速混合。这样的理由是：首先，补水中的硬度当量值远远小于循环水中的碱度当量值，软化反应很完全，保证软化效果。真次，现代混凝理论和实践证明4加强加药后的高梯度瞬时混台，在极短时间内、形成对初始颗粒碰撞积聚所需要的水流结构，便于药剂在水中迅速均匀扩散，为凝聚剂创造适宜条件。快速混合后回水很快进入平流沉淀池，水流由紊流状态骤然变为层流状态，为絮体沉淀创造了条件，悬浮物便迅速沉降，有利于提高去除率。当然，还可以在沉淀池前考虑加药措施，如高聚合度的无机絮凝剂对高PH，高悬浮物的沉淀有很好的强制作用。同时，鉴于水中悬浮物的粘结性，建议搞机械搅拌或压缩空气搅拌，因为氧化铝厂有压缩空气用来搅拌沉降槽，压缩空气来源比较方便。4.4 采用平流沉淀工艺山西铝厂生产废水处理站采用的工艺流程是平流沉淀后加斜板沉淀，废水水质和循环下水相类似，见表3，表4。分析其沉淀过程类似加药沉淀，主要是水中有大量的含铝化合物存在，废水在下水道中己开始分层沉淀。经过近三年的运行，比较稳定。除了出水悬浮物有待进一步降低外，处理站内没有发现堵塞和构筑物大量结垢现象，而现有的氧化铝循环水处理站内的澄清池，三角配水槽的出水孔（100直径）、回流窗口、三角出水堰、排空管内、排泥管内到处挂着垢层，堵塞很频繁，给运行带来困难。而百澄清池为旁路处理，不能彻底的去除水中悬浮物，系统耐冲击能力差。这几年钢铁企业的先进做法是循环回水100经过沉淀处理。而平流沉淀池耐冲击负荷，对悬浮物浓度的变化适应性强，氧化铝循环水经常遭受生产不正常时的“跑浑”干扰，几小时之内悬浮物上升以百分比浓度计，真它池型耐冲击就差些。因此，推荐采用大面积，大体积的平流沉淀池，操作简便，效果稳定，缓冲能力强，兼有调节水量的功能。现有的调节池因为停留时间短，排泥功能差而被泥困扰。表3 生产废水处理站水质分析（mg/l）进水SS率出水SS进水含量出水含盐量硬度碱度总铁AlCaMgClPHSS去除7778725362264605420.02860.02141871189%表4 氧化铝循环水水质统计数字（mg/l）悬浮物硬度总铁AlSiO2PH含盐量400-60025-8014-35800-250020-3011-122000-60005 现场管理方面的几点建议循环水的流程是一次系统工程，除改善处理站内的设施，现场管理也很主要，具体如下：5.1集中补水在循环水系统中避免多点补水，尤其是禁止补新水。因为水中含碱，一遇新水则立 即发生软化反应，产生CaCO3沉淀。现场调查时发现：凡是有新水排入循环水的管段，结垢则严重。 本流程推荐集中在平流沉淀池前补水，可使CaCO3在沉淀池中沉淀而后被去除。5.2 封闭部分检查井检查并就是人孔（man hole）。在氧化铝生产现场，从检查井内掉进回水管道内的杂物有：砖块、石块、编织袋（成品袋、碱袋），破井盖、树枝等。这些杂物体大且重，不易被水冲走，使水流受阻。流速减缓、结垢和沉积加剧。为此，建议在容易排进杂物的地段，有选择地封闭部分检查井，做好隐蔽记录，以备检修时用。可有效地防止杂物泄入。谓之“扎紧篱笆”。5.3 蒸发不合格