IC厌氧反应塔在造纸工业废水处理中的应用

1、 厌氧反应塔在造纸工业废水处理中的应用福建省环境保护设计院 冯喆文摘要 采用预酸化池+IC厌氧反应塔+好氧曝气池工艺处理高浓度的造纸废水。实践表明，出水水质满足造纸行业的新标准造纸工业水污染物排放标准（GB3544-2001）。 关键词 造纸工业废水 IC厌氧反应塔 沼气 曝气池从水质特征上看，高浓度造纸废水属于可生化性一般的有机废水（B/C比值为0.20左右），废水中的大部分有机物为木质素、纤维素等难生物降解的稳定有机物。因此，若要考虑通过生化工艺处理高浓度造纸废水，提高造纸废水的BOD 5/CODcr 和去除高浓度的SS 是保证系统出水达标的关键。本研究采用预酸化池+IC厌氧反应塔+好氧曝

2、气池工艺处理高浓度的造纸废水，先通过预酸化作用将高分子有机物分解为溶于水的小分子，再利用IC 厌氧反应塔中的颗粒污泥去除废水中大部分SS 和COD ，最后用好氧曝气池保证系统项目指标 COD（mg/L） BOD（mg/L）出水达标排放。1 工程概况福建省南纸股份有限公司现有生产线以马尾松和废纸为原料，生产化浆、木片磨木浆和脱墨浆，配抄新闻纸。生产过程中产生的生产废水和生活污水经管道收集后，排入处理能力30000m 3/d的污水处理厂处理达标后排入建溪，汇入闽江。原水水质见表1。经过该污水厂处理后的出水水质各项指标均达到造纸工业水污染物排放标准（GB3544-2001）(见表1 。pH色度（倍）

3、水温（）表1 原水及出水水质SS （mg/L）原水 20004900 8001200 7504500 6.09.0 8001200 3560 出水30050706.09.030025352 处理工艺2.1 工艺的确定分析原水水质可知，高浓度的造纸废水具有以下特点：悬浮物SS 较高； BOD /COD低，有些组分不易被生物降解，甚至对微生物具有一定的抑制作用。受业主的委托，有针对性地采用预酸化池+IC厌氧反应塔+好氧曝气池工艺处理高浓度的造纸废水，并进行了工艺设计，工艺流程如图1所示。图1 废水工艺流程108 2009年第6期（总第30期） 2.3.1经预酸化池酸化和IC 厌氧反应塔的高效厌氧处

4、理，废水生化性得以提高，且进一步降低了后续好氧处理的负荷。2.3.2该系统充分发挥IC 厌氧反应塔在脱除SS 方面的优势，解决了高浓度造纸废水中SS 的治理难题。2.3.3 IC厌氧反应塔在处理过程中可产生沼气和颗粒污泥，沼气采取火焰燃烧，颗粒污泥可外卖给同类型污水处理场作为启动种污泥。2.3.4采用先进的IC 厌氧反应塔技术，借助沼气内能提升实现内循环，不必外加动力，结构紧凑，节省占地面积，具有较强的pH 缓冲能力，出水稳定性高。2.2 工艺说明整个工艺流程以预酸化系统、IC 厌氧反应塔和生物曝气系统为三个关键处理单元，可以确保出水水质稳定达标。 2.2.1预酸化系统厌氧反应过程可被分为四个

5、阶段：水解、酸化、产乙酸和产甲烷。对于大分子量的高分子有机物不能够透过细胞膜被细菌直接利用，因此通过细菌细胞外酶作用分解为溶于水的小分子。这些小分子化合物在发酵菌的作用下，转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。酸化过程主要的产物有挥发性脂肪酸（VFA ）、醇类、乳酸。二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。同时酸化菌也繁殖产生新的细胞物质。乙酸菌将酸化阶段形成的化合物进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。最后产甲烷菌将乙酸、氢气、碳酸、甲醇、甲酸等被转化为甲烷、二氧化碳、硫化氢和新的细胞物质。预酸化池的酸化过程是厌氧处理过程的第一步。其作用是污水中的可溶性有机污染物在发酵菌的作用下，部分被酸化为

6、挥发性脂肪酸，即丁酸、乙酸、丙酸、乙醇。二氧化碳、硫化氢和氢气的混合物，有利于下一步IC 反应塔厌氧过程甲烷化。2.2.2 IC厌氧反应塔在污水的水解酸化过程，只是水中有机物的成分发生了变化，而COD 几乎不变。只有在产甲烷阶段，COD 转化为甲烷气体，水中的COD 才减少。在IC 反应塔中，厌氧颗粒污泥和污水反应将COD 转化为沼气。沼气中含甲烷7080，CO 22030，H 2S 微量。主要的产甲烷反应表示如下：CH 3COOH CH4 + CO2 31KJ/mol 4CHOOH CH4 + 3CO2 + 2H2O4CH 3OH 3CH4 + CO2 + 2H2O 312KJ/mol 4H

7、 2 + CO2 CH4 + 2H2O 131KJ/mol CH 3COOH + 2SO42- 2H2S + 2CO2 +3O2 2.2.3生物曝气系统采用好氧活性污泥生物方法处理有机污水。在曝气供氧，保证一定的pH 值和温度以及提供营养盐的状态下，水中的细菌、真菌类、原生动物类、以及微小后生动物等多种多样的微生物组成菌胶团，其中驯化出的以好氧细菌为主微生物群体，食取水中的有机物。水中可溶性有机物通过细菌（或真菌类）细胞壁吸收渗入细胞体内，在内酶作用下生化反应生成CO 2、H 2O 、P 4O 3-、SO 42-、NO 3-等无机物。而细胞分泌的外酶可将吸附在其周围的不可溶性的有机物转化为可溶

8、性的有机物，再吸收渗入细胞体内。原生动物将细菌作为食物食取，而它又作为后生动物的食物。 2.3 工艺特点3 主要工艺设计3.1 预酸化池采用组合式钢砼结构，1座，外形尺寸为23.6m×13m× 9.3m 。悬挂3m 高的生物组合填料（600m 3），底部安装2台潜水搅拌机。COD:N:P1000:5:1； pH 6.57.5；预酸化度：3050； 水力停留时间：4.2h 。 3.2 IC厌氧反应塔采用钢架构，1座，外形尺寸为11×24。反应器由第一厌氧反应室和第二氧反应室叠加而成。每个厌氧反应室的顶部各设一个气、固、液三相分离器。第一级三相分离器主要分离沼气和水，

9、第二级三相分离器主要分离污泥和水，进水和回流污泥在第一厌氧反应室进行混合。第一反应室有很大的去除有机能力，进入第二厌氧反应室的废水可继续进行处理，去除废水中的剩余有机物，提高出水水质。 COD:N:P350:5:1；pH 6.57.5； 污泥浓度：90g/L；容积负荷：1015kgCOD/m3.d ； 上流速度：6.57.5m/h； 水力停留时间：3.23.7h ； 沼气产生量：8700m 3/d； 颗粒污泥产生量：450700kg/d。 3.3 生物曝气池采用组合式钢砼结构，1座，外形尺寸为11.8m×47m× 9.7m 。采用鼓风曝气方式，取气水比为36：1，选用2台罗

10、茨风机交替运转。污泥回流比：1:11.2； 回流污泥浓度：812g/L；营养盐投加比例：BOD 5:N:P200:5:1；2009年第6期（总第30期） 109 溶解氧：DO 13mg/L； MLSS ：1.55g/L； SVI ：100250mL/g； pH ：7.08.0； 水温：2035； 水力停留时间：4.0h ；污泥负荷：F/M0.160.24kgBOD 5/kgMLSS.d。 3.4 污泥处理系统污泥以含水率为99.5%计，污泥总量：16800kgTSS/d，经旋转过滤机脱水后，产生含水率60%70%的泥饼，最终表2 监测结果指标 COD（mg/L） BOD（mg/L） SS（mg

11、/L）将其外运填埋或作农用肥料。浓缩后的污泥浓度：34；旋转过滤机脱水后污泥浓度：815； 螺旋挤压机脱水后污泥浓度：30（40）以上； 处理能力：16.8BDt/d。4 治理效果与经济估算该工程竣工验收过程，经当地环境监测部门进行采样监测分析，其结果如表2所示。pH原水 21003200 8001200 7501000 6.09.0 预酸化出水 13502150 640960 100150 6.07.5 IC 反应塔出水 600750 130200 1020 6.57.5 生物曝气池出水 150230 2535 1525 6.57.5 二沉池出水 130200 2025 1015 6.57.

12、5监测结果表明，该工艺对各污染物去除率均可达到90%以上，能实现出水的全面达标排放，各关键处理单元也达到了预期的设计功能和目标。该工程造价约为3289.67万元，吨水运行费用约为0.68元/吨（含人工费、电耗和药耗等），该污水厂总占地面积18200m ，其中建筑面积6800m 。2290%以上的去除率（COD 为93.8%，BOD 为97.5%，SS 为98.6%）。5.4 该套治理设施工艺简单，操作简便，结构紧凑，节省占地面积，具有较强的pH 缓冲能力，出水稳定性高。参考文献：1 卫婷婷, 刘锋, 吴建华, 蒋京东, 马三剑. 颗粒污泥接种UASB 反应器处理废纸造纸废水的试验研究J. 环境科技,2005，（1）：9-11.2 吴迪, 张璇, 孙星凡, 李天增.O3/UV+BAC深度处理废纸制浆造纸废水J.工业水处理, 2009, 29(1: 39-42.3 崔延龄. IC厌氧反应技术应用于制浆废水处理J.国际造纸, 2002, (19:24-26.4 马邕文, 刘洋, 万金泉, 周深桥. 废纸造纸废水生物接