A_O工艺处理牛皮纸废水分级效能研究.pdf
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1、2023年 第16期广东化工第50卷 总第498期111A/O工艺处理牛皮纸废水分级效能研究工艺处理牛皮纸废水分级效能研究田启平1,许猛1,郑平2,姚华奇1*,徐丽亚1,张峰1,陈晶晶1(1浙江省机电设计研究院有限公司,浙江 杭州311203;2浙江大学环资学院,浙江 杭州310030)摘要采用A/O工艺处理牛皮纸废水,通过对O池不同分级形成不同反应时间序列,考察COD去除率,构建O池的COD分级降解动力学模型,确定COD去除率与O池分格数n之间的关系。工程现场实验研究结果表明,O池分级数n从1级增加到3级,O池COD去除率显著提高,超过3级后,COD去除率曲线趋于平缓,说明在相同初始运试条件
2、下,O池分级以3级为宜。关键词A/O工艺;COD去除率;牛皮纸废水;动力学特性中图分类号TQ文献标识码A文章编号1007-1865(2023)16-0111-04Research on Graded Efficiency and Dynamic Characteristics ofA/O Process in Kraft Paper Wastewater TreatmentTian Qiping1,Xu Meng1,Zheng Ping2,Yao Huaqi1*,Xu Liya1,Zhang Feng1,Chen Jingjing1(1.Zhejiang Institute of Mechan
3、ical&Electrical Engineering Co.,Ltd.,Hangzhou 311203;2.College of Environmental&Resource Sciences of Zhejiang University,Hangzhou 310030,China)Abstract:For the treatment of kraft paper wastewater by A/O process,the dynamic model of COD degradation was established through the removal rate ofCOD at di
4、fferent reaction times in the O pond.The relationship between the removal rate of COD and the number of compartments in the O pond was determined.The results showed that the number of compartments increased from 1 to 3,and the removal rate of COD in the O pool increased significantly.After exceeding
5、 3,theremoval rate of COD tended to be stable.Under the same initial water quality condition,the O pool partition is suitable for 3 compartments.Keywords:A/O process;COD removal rate;kraft paper wastewater;dynamic characteristics近些年来,随着我国国内生产总值GDP的不断增长和国民收入NI的不断提升,居民的日常生活以及三大产业对纸制品的需求不断扩大,造纸行业也因此在平稳
6、的发展之中,使得纸浆、纸板以及纸制品的产量也在不断增多。与此同时,造纸业的蓬勃发展不可避免的带来环境的严重污染。据统计,我国工业废水污染占总体水污染的70%以上,其中造纸工业废水污染是工业水污染中较严重的污染源1-2,2008年6月,国家环保部颁布了制浆造纸工业废水污染物排放标准(GB3544-2008)3。因此,将现有先进的废水处理技术应用于造纸工业,实现造纸废水的高效、绿色处理,不仅迎合了国家环境友好型社会和可持续发展的发展战略,也可实现国家节能减排这一总体目标。在众多造纸废水中,牛皮纸废水是一类含有大量的纤维素、木质素、无机碱以及单宁、树脂、蛋白质等的废水,存在色度深、碱度大、难降解有机
7、物含量高等特征,需采用多级生化处理方能达标排放。A/O生化处理工艺在我国污水处理领域广泛应用,不仅大量应用于造纸废水处理4,同时也在生活污水处理、化工废水处理领域有所应用5-6。以往学者对A/O生化工艺处理造纸废水的研究主要集中在工艺特性研究上,但对A/O分级效能及降解动力学模型、参数研究较少,难以进一步降低建设成本。本文采用A/O生化工艺处理经预处理后的牛皮纸废水,对有机污染物(CODCr)降解过程进行分级效能及动力学研究,提出了A/O工艺合理O池分格设计建议,实现A/O工艺的高效运行5-6,对牛皮纸废水处理工艺设计及运行具有较好的参考借鉴价值,同时也能作为A/O工艺在养猪废水、印染废水等其
8、他类废水处理研究中的模板。1工程概况工程概况1.1工艺流程广东某造纸有限公司主要生产牛皮纸,年产量10万吨,主要原料为再生纤维,最初以进口再生桨为主,随着进口固废新规出台,目前主要以国产废纸桨为主,产生废水量约40000 m3/d,污染物浓度有所上升,根据牛皮纸废水的水质水量特点,采用斜网+混凝沉淀+厌氧+A/O+深度处理组合处理工艺。斜网是由一组平行的金属栅条或筛网制成,安装在集水井后、提升泵前处,用以截留较大的悬浮物或漂浮物,如纤维、碎纸、毛发、木屑、塑料制品等,以便减轻后续处理构筑物的处理负荷,并使泵等各类设备能够正常运行。混凝沉淀是一种化学强化一级处理技术,其原理为通过凝集剂的作用使废
9、水中的胶体和微细悬浮物凝集在凝集体上,再通过沉淀分离去除。因为凝结剂是电解质,它在废水中形成胶束,这些胶束被废水中的胶体物质电中和,形成堆积物。混凝沉淀不仅能去除废水中粒径为10-310-6mm的悬浮微粒,还能去除色度、油脂、微生物、氮磷、重金属和有机物等丰富的营养物质。在废水混凝沉淀过程中,影响混凝效果的因素很多:比如,对于不同的水样,同一混凝剂的处理效果可能因子废水的组成而有很大差异;又如,水温不同也会影响混凝沉淀的速率,主要表现为:(1)它影响水中试剂碱度的化学反应速度,对金属盐的凝结有很大影响,因为它的水解是吸热反应;(2)影响明矾的形成和质量。水温较低时,絮凝体型成缓慢,结构松散,颗
10、粒细小;(3)水温低时水的粘度大,布朗运动强度减弱,不利于脱稳胶粒相互凝聚,水流剪力也增大,影响絮凝体的成长。该因素主要影响金属盐的混凝,但对聚合物混凝剂影响不大。造纸废水经过预处理单元后,仍存在大量的难降解有机物,故利用厌氧生物处理法将污水中大分子有机物降解为低分子化合物,进而转化为甲烷、二氧化碳。厌氧生物处理法分为酸性消化和碱性消化两个阶段。在酸性消化阶段,由产酸菌分泌的外酶作用,使大分子有机物变成简单的有机酸和醇类、醛类氨、二氧化碳等;在碱性消化阶段,酸性消化的代谢产物在甲烷细菌作用下进一步分解成甲烷、二氧化碳等构成的生物气体。影响厌氧消化效率的因素有很多,其中有机负荷是影响厌氧消化效率
11、的一个重要因素,直接影响产气量和处理效率。在一定范围内,随着有机负荷的提高,产气率即单位重量物料的产气量趋向下降,而消化器的容积产气量则增多,反之亦然。对于牛皮纸废水这一具体应用场合,进料的有机物浓度是一定的,有机负荷或投配率的提高意味着停留时间缩短,则有机物分解率将下降,势必使单位重量物料的产气量减少。此外,温度和pH也是影响微生物生命活动重要的因素之一,一般情况收稿日期2023-03-07作者简介田启平(1970-),男,湖南常德人,副高级工程师,硕士研究生,主要研究方向为水污染控制与治理研究。*为通讯作者。广东化工2023年 第16期第50卷 总第498期下,最佳的处理温度在3540左右
12、,pH为6.87.2为宜。厌氧处理过后,造纸废水中出水COD、氨氮、总磷等污染物浓度仍不达标。因此,本方案在后续利用A/O工艺对废水中的有机物、氨氮、总磷进行进一步去除。A/O工艺流程简单,无需外加碳源与后曝气池,以原污水为碳源,建设和运行费用较低。该工艺主要的特点为反硝化在前,硝化在后,设内循环,以原污水中的有机底物作为碳源,效果好,反硝化反应充分。由于曝气池在后,使反硝化残留物得以进一步去除,提高了处理水水质。此外,O段的前段采用强曝气,后段减少气量,使内循环液的DO含量降低,以保证A段的缺氧状态,而A段搅拌,只起使污泥悬浮,而避免DO的增加。最后,A/O工艺后的二沉池出水进入深度反应池进
13、行最后的深度处理,保证出水中悬浮物、有机物、总氮和总磷的达标。经过上述工艺处理后,牛皮纸废水出水可达 制浆造纸工业水污染物排放标准(GB3544-2008)表2标准。污水处理工艺流程见图1,运行现场见图2。图图1污水处理工艺流程污水处理工艺流程Fig.1Sewage treatment process(a)(b)图图2运行现场运行现场Fig.2Site of operation1.2工艺运行参数斜网设计倾角35,斜网目数100目,过水表面负荷512 m3/(m2h)。PAC投加量30 ppm(对废水),PAM投加量1 ppm(对废水)。A/O系统的CODCr容积负荷为0.92.1 kg/(m3
14、d)。本研究通过O池不同反应时间COD去除率变化,建立O池COD降解动力学模型,确定COD去除率与O池分格数n之间的关系。2 A/O池池COD降解动力学模型降解动力学模型经预处理后的牛皮纸废水主要含有可溶性有机物和胶体有机物,利用A/O池的活性污泥代谢作用,可将大部分有机物转化为CO2和H2O,同时还可将一部分合成自身的细胞物质7。活性污泥法是以活性污泥为主体的污水生物处理技术,它是通过采取一系列人工强化、控制的技术措施,使活性污泥中的微生物对有机污染物氧化、分解的生理功能得到充分发挥,以达到净化污水的生物工程技术。A/O池的活性污泥对有机物的降解为一级反应,其动力学方程为8:KXSdtds(
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