SBR工艺处理造纸废水的试验研究

吕志伟,黄艳宾

(1.河北工程大学 城市建设学院,河北 邯郸056038;2.河北工程大学 理学院,河北 邯郸056038)

随着我国造纸工业的发展,造纸行业的用水量和废水排放量也越来越大。据报道,全国制浆造纸工业污水排放量约占全国污水排放总量的10%～20%,而排放污水中化学需氧量(COD)占全国总排放量的40%左右,居首位[1-2]。因此造纸废水的处理对全国水质情况具有十分重要的实际意义。

SBR法是序批式间歇活性污泥法的简称,它是近年来被国内外广泛关注和研究的一种新型污水处理技术[3-8]。SBR工艺具有经济、简单、处理能力强、耐冲击负荷、运行灵活和不易发生污泥膨胀等优点[9,10]。张勇等[11]以处理高盐生活污水的试验为基础展开了对SBR工艺的研究;董国日[12]也以SBR工艺同步测定污泥浓度、温度、pH值污泥沉降比等,观察污泥的沉降情况。本文考察了SBR法对COD的去除效果,以及pH值、曝气时间等条件对去除率的影响,为改善某市造纸厂出水水质,提供可靠的资料和技术思路。

1 材料和方法

1.1 试验装置和流程

SBR反应器为有机玻璃制成,有效容积30L。设有1个排水口,一次排出50%的上清液。容器底部设有排泥口,每隔一定时间排泥1次。由空气压送机进行曝气充氧。装置见图1。

1.2 试验水质及来源

废水取自某市造纸厂废水排放口,是黑液、白水、中段废水的混合液。废水含有木质素、氯化物、硫化物、挥发酚以及其它不溶性有机物等多种成分。废水呈淡黄色,略有浑浊,pH值为6～8,COD为400mg/L～1 400 mg/L。

1.3 污泥的培养和驯化

试验用污泥取自邯郸市某污水处理厂。取一定量的污泥放入SBR反应器引入原污水、自来水和营养液,其中营养液COD:N:P=100:5:1,然后进行曝气培养,10d后发现污泥有原来的黑色变为淡黄色,且有较大泥团出现,进水为890 mg/L时,去除率达到70.4%,至此,可认为污泥的培养和驯化结束。

2 结果与分析

2.1 曝气时间对废水处理效果的影响

图2是当进水的COD浓度为905 mg/L时,不同曝气时间的废水COD的去除率的情况,从图2中可以看出,曝气时间是影响废水COD去除率的重要因素,当曝气时间2h时,COD的去处率不高,这是因为曝气时间较短时,污泥中的微生物与废水中的有机物接触时间较短,使微生物对废水中的有机物降解不完全,因此出水COD去除率不高。当曝气时间达到 6h时,COD的去除率达到78.6%,继续延长曝气时间,COD去除率未见提高。故最佳曝气时间确定为6h。

2.2 进水pH值对废水处理效果的影响

在废水处理过程中,适宜微生物生长的pH值范围一般为4.0～9.0,最佳为6.5～8.5。细菌较适宜的生长环境为弱碱性,在本试验中,用酸碱将废水的pH调节到6～8,测定不同pH值条件下的COD去除率,结果见图3。

从图3中可以看出,进水pH值为7.0时,COD的去除率最高,达到78.2%,此时微生物的活性最高,使废水中有机物得到最大程度的降解。当pH值为6.0和8.0时处理效果较差,这是因为在此pH条件下,不适宜微生物的生长,降低了微生物的活性,导致污水中有机物的降解速度下降,处理效果变差。由此可见,进水最佳pH值在7.0。

2.3 进水负荷对废水处理效果的影响

从图4中可以看出,当进水COD从400 mg/L增加到1 400 mg/L时,COD波动小,维持在77%左右。这说明SBR工艺对处理造纸废水具有一定的抗负荷能力。

2.4 优化条件下连续运行的处理效果

为验证工艺参数的正确性,进行了优化试验,其控制参数如下:

1)进水 1h,曝气6h,沉降2h,排水1h,闲置1h,周期为11h;

2)pH值为7.0;

3)进水COD为900 mg/L。

在优化条件下运行15天,结果如表1所示。

表1 优化条件下运行效果Tab.1 Operation effect on the optimized process conditions

从表1中可以看出SBR工艺处理效果较好,运行稳定,COD的平均去除率为81.8%,出水COD平均值为172mg/L,达到造纸行业排放标准。

3 结论

1)通过试验确定SBR工艺处理造纸废水的运行参数为 :进水 1h,曝气6h,沉降2h,排水1h,闲置1h,周期 11h。

2)试验结果表明,在造纸废水的pH为7.0,进水的COD在400mg/L～1 400mg/L时,COD去除率为81.8%,且系统运行稳定,有一定的耐冲击负荷能力,处理效果良好,出水水质达到国家规定的造纸行业废水排放标准。

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