气浮-酸化水解-MBR工艺处理木材蒸煮废水.pdf

气浮 - 酸化水解 - MBR 工艺处理木材蒸煮废水 秦伟杰 张兴文 于鹏飞 任 佶 曲艳迪 大连理工大学环境与生命学院, 大连 116024 摘要 针对木材蒸煮废水含有高木质素和可生化性差的特点, 本工程采用气浮-酸化水解-MBR 组合工艺对木材蒸 煮废水与生活污水的混合废水进行处理 混合比 1∶ 1 。 在日处理量为 80 m3的稳定运行工况下, 出水水质达到国家 生活杂用水水质标准 GJ T48-1999 , 并被回用于厂内蒸煮工艺用水, 部分回用于厂区绿化、冲厕等。 关键词 蒸煮废水 气浮 酸化水解 MBR 0 引言 随着木制地板行业的不断发展 ,木制地板加工过 程中带来的环境问题得到了越来越广泛的关注。尤 其是木材蒸煮工艺段产生的生产废水, 其含有大量难 生物降解木质素 1 种苯丙烷结构单元组成的复杂、 近似球状的芳香族高聚物 ,分子大 ,溶解性差 ,并且对 酶的水解作用呈抗性 ,是目前公认的微生物难降解的 芳香族化合物之一 [ 1] ,导致蒸煮废水难以用普通的 生化方法进行处理 。因此 , 本研究设计了全新的气 浮-酸化水解-膜生物反应器 MBR 组合工艺对大 连千秋木业有限公司实际木材蒸煮废水进行综合 治理 。 1 工艺流程及方法 1. 1 废水水质 大连千秋木业有限公司生活用水为地下井水 ,水 中含盐量 约10 000 mg L 较高,生产废水来自原料蒸 煮工艺段, 废水中含大量的木质素, 且有机污染物浓 度高、 色度重, 具体的污水水质见表 1。本工程实例 中原水为实际木材蒸煮废水和厂区生活污水的混合 废水 混合比1∶ 1 ,工业废水和生活污水设计处理水 量均为 40 m 3 d。这种配比条件, 有利于综合废水中 的含盐量, 同时有利于降低蒸煮废水的水温 ,增加废 水的可生化性, 利于后续的生化处理 。 表 1 废水水质 项目 COD mgL- 1 BOD5 mgL- 1 NH 4-N mgL- 1 SS mgL- 1 pH 色度 倍 工业废水 3 000 ～ 4 000 100～ 30030～ 5040 ～ 1004. 5 ～ 5. 0 80 000 生活废水 350 ～ 500100～ 20050～ 100100～ 200 6. 0 ～ 9. 0 混合后原水 1 000 ～ 2 000 100～ 25040～ 7570 ～ 1505. 0 ～ 6. 0 40 000 1. 2 工艺流程以及主要设备 处理工艺流程见图 1。 废水 调节池 调 pH 气浮池 絮凝剂 助凝剂 酸化水解池沉淀池 污泥池离心机污泥外运 MBR 池消毒池出水 图 1 污水处理工艺流程图 各主要构筑物参数及型号见表 2 和表 3。 表 2 主要构筑物及尺寸 构筑物名称规格 有效容积 m3 数量 座 调节池7. 0 m 3. 0 m5. 0 m74. 01 酸化水解池7. 0 m 3. 0 m5. 0 m84. 01 沉淀池3. 8 m 2. 0 m5. 0 m17. 51 MBR 池4. 0 m 5. 0 m5. 0 m80. 01 1. 2. 1 气浮处理装置 生活及生产污水经过格栅进入到调节池 ,在调节 池中进行水量、水质的调节。废水从调节池由提升泵 提升, 经加入 NaOH 调节 pH 到 6. 5 ～ 7. 5 后, 进入气 浮处理装置 。气浮采用压力溶气气浮方式 将压缩空 气在一定压力下溶解于水中, 当施加于水的压力降低 至大气压时 ,空气则呈微小气泡释放出来 ,同时采用 管路加药混合的方法在气浮池中投加适量的混凝剂 24 环 境 工 程 2008年 6 月第26 卷第3 期 和助凝剂, 使药液与废水充分混合均匀 , 形成微细絮 体,然后再上浮过程中碰撞粘附 , 形成较大颗粒。浮 至液面,从而将废水中有机和无机污染物与药剂结合 成絮凝体 ,从水中分离出来。含有絮体的水流入加压 气浮池,在由气水分离中形成的具有微小气泡的循环 溶气水作用下, 絮体被气泡携带上浮,完成分离过程。 浮于池表面的浮渣由刮渣板收集至浮渣导管中流入 污泥池,分离后的清液排至调节池中。 表 3 主要设备及参数 设备名称型号主要参数数量 台 调节池提升泵LPS31 -40 Q9 m3 h, H11. 5 m, N0. 75 kW 2 1 用1 备 JF型组合气浮装置JF -5 处理能力5 m3 h, N1. 37 kW 1 水解池鼓风机HC-501S Q1. 32 m3 min, P5 N cm2, N4 kW 1 MBR池鼓风机HC-801S Q 2 . 5 m3 min, P5 N cm2, N4 kW 2 1 用1 备 注 Q 水泵, 风机流量;H 水泵压力;N 水泵、风机轴功率; P 风机压力。 1. 2. 2 酸化水解池 经气浮装置处理后的出水进入酸化水解池,池中 通过鼓风曝气保持溶解氧 DO 在 1. 0～ 2. 0 mg L 。酸 化水解池内挂有弹性立体填料和组合填料,经过驯化 培养, 填料上挂有以兼性微生物为主的生物膜 ,生物 膜上的水解和产酸微生物, 将污水中的固体 、 大分子 和不易生物降解的有机物降解为易于生物降解的小 分子有机物,使得污水在后续的好氧单元以较少的能 耗和较短的停留时间下得到处理。 1. 2. 3 MBR生化反应池 污水经沉淀池溢流至 MBR 生化反应池, 在池内 布有曝气装置, 控制溶解氧 DO 在 3～ 4 mg L , 有机 污染物被好氧微生物进一步分解转化 。MBR 中应用 中空 纤 维 膜 孔 径 0. 4 μ m ; 内 径 360 μ m ; 外 径 540 μ m , 通过自吸泵抽吸 ,达到泥水分离的目的。由 于膜分离是悬浮固体 、胶体、细菌等的有效屏障, 因 此, 能够得到更好的出水水质 , 且可靠性高 、稳定 性强 。 中空纤维膜膜丝在曝气产生的气泡冲刷及水流 搅动下抖动 ,减缓污泥在膜表面的沉积 , 从而有利于 减缓膜污染 。另外, 本工程中采用间歇运行的抽吸模 式 抽 吸 时 间 9 min , 停 吸 时 间 3 min, 膜 通 量 15 L m 2h ,也可有利的减缓膜污染, 从而降低膜的 清洗频率, 延长膜的使用寿命 。另外, 本工程中采用 的中空纤维膜膜丝较细, 有较好的柔韧性 ,能保持较 长的寿命。即使有膜丝破损的现象发生 ,但由于膜丝 内径仅为 360 μ m, 可被污泥迅速阻住, 因此不会对出 水水质造成明显的影响 。这样使得膜生物反应器能 够维持长期稳定的运行。 2 结果与分析 2. 1 絮凝试验 2. 1. 1 絮凝剂的选择 分别用聚铝盐 PAC 和聚铁盐 PFS 做絮凝剂, 用聚丙烯酰胺 PAM 做助凝剂对该厂蒸煮工艺废水 絮凝效果进行观察 。分别加入不同量的聚铝盐和聚 铁盐, 快搅 1 min, 再分别加入不同浓度的助凝剂搅拌 5～ 10min ,使其静置沉降 0. 5 h,观察絮凝现象。试验 结果表明 , 投加聚铝盐做絮凝剂的效果要好于聚 铁盐 。 对COD 去除率进行分析 , 发现聚铝盐做絮凝剂 的效果要好于聚铁盐。因此确定聚铝盐 PAC 作为 絮凝剂。 2. 1. 2 絮凝剂与助凝剂配比的确定 进一步对絮凝剂与助凝剂的投加量与投配比例 进行试验观察。试验中原水水质 COD1 405. 3 mg L; BOD5131. 0 mg L ; BOD5 COD 0. 09; pH 5. 68。絮凝现 象以及COD去除情况详见表 4。 表 4 絮凝试验及上清液 COD去除情况 组号12345 PAC mgL- 150100100150200 PAM mgL- 10. 50. 51. 01. 01. 0 COD mgL- 11 147. 9 1 036. 6974. 0932. 2855. 7 去除率 22. 426. 230. 733. 739. 1 现象絮体较明显, 颗粒较小, 沉降 缓慢, 上清液混浊。 大块的絮体, 沉 降较快, 上清液 颜色较浅。 试验结果显示, 高浓度的絮凝剂以及助凝剂有利 于改善絮凝效果 ,降低进水 COD, 但综合考虑经济因 素,本工程采用聚铝盐 PAC 为 200 mg L , 助凝剂 PAM为 1. 0 mg L 。 絮 凝 后 上 清 液 BOD5为 25 环 境 工 程 2008年 6 月第26 卷第3 期 286. 8 mg L ,B C 为 0. 34, 可见经过絮凝后 ,废水可生 化性有了较大的提高 。 2. 2 工艺调试及试运行 2. 2. 1 系统启动运行与挂膜 首先对酸化水解池和 MBR生化池进行同步生物 培养调试 。接种污泥采用大连付家庄污水处理厂的 回流污泥 。酸化水解池和 MBR生化池接种污泥初始 浓度分别为2 000、 5 000 mg L 。闷曝 24 h 后, 分别投 加粪肥作为营养物, 维持 COD 浓度 400 mg L, COD∶ N∶ P 100∶ 5∶ 1, 之后继续闷曝 ,每隔 48 h 对生化池上 清液进行置换, 再补充相应营养物至 COD 浓度为 400 mg L 。生物培养及挂膜阶段酸化水解池及 MBR 生化池的水温均在 21～ 23℃, pH 在 6. 5～ 7. 5,符合微 生物生长条件 。每隔 2 h 检测 1 次 DO, 通过调节鼓 风机风量的大小 , 控制溶解氧浓度 。MBR 池和酸化 水解池在该挂膜阶段均控制 DO 在 2～ 4 mg L。2 周 后,酸化水解池填料上出现有黄褐色半透明物质, 完 成填料预挂膜。MBR 池中生物相出现众多钟虫及累 枝钟虫等指示性生物 ,菌胶团结构紧密 、 密实性好 ,说 明MBR池活性污泥微生物驯化完成。 2. 2. 2 原水驯化阶段 微生物接种成功后开始启动工业废水进行微生 物驯化,采用间歇式作为培养驯化方式 。每日注入工 业废水约为 15 m 3 , 由于工业废水出水水温大约在 60℃,在补充一部分生活污水的同时注入部分井水来 进行降温。混合后调节池原水 COD 浓度600 mg L, NH 4- N 浓度 50 mg L , 温度 22 ～ 25℃, pH 6. 5 ～ 7. 5。 调节池中污水由提升泵 Q 3 m 3 h 提升 ,通过气浮 装置后进入酸化水解池。最初提升泵每天开启 6 h, 待出水COD浓度100 mg L后增加开启提升泵时间, 每次增加 6 h , 直至全天 24 h 运行。最终检测出水 COD浓度在 20 mg L ,NH 4-N 等其他指标也达出水水 质标准 ,MBR 池污泥浓度在7 000 mg L左右 , 酸化池 浓度在2 000 mg L左右 。调试成功。 2. 2. 3 长期稳定运行 调试成功后酸化水解池与 MBR生化池稳定运行 参数见表 5。系统连续稳定运行 2 个月的平均出水 指标参见表6。各项指标均达国家生活杂用水水质 标准 GJ T48- 1999 , 出水被直接回用于厂蒸煮工艺 用水 ,部分回用于厂区绿化、 冲厕等 。 表 5 酸化水解池与 MBR生化池稳定运行参数 构筑物水温 ℃pHDO mgL- 1HRT h 酸化水解池25～ 266. 5～ 7. 50. 5～ 1. 026 MBR 生化池25～ 266. 5～ 7. 53. 0～ 4. 024 表 6 连续运行时水质变化情况 项目 COD mgL- 1 BOD5 mgL- 1 NH 4-N mgL- 1 SS mgL- 1 pH色度 原水1 400. 0130. 060. 0100. 05. 0 ～ 6 . 0 40 000 出水19 . 5≤5. 0≤0. 17. 0 ～ 9 . 0≤3 去除率 98 . 696. 299. 899. 0100 回用水水质标准501020106. 5 ～ 9 . 030 3 经济效益分析 对运行成本进行详细分析如表 7。 表 7 运行成本分析 项目数量单价金额 元t - 1 电耗120 kWh d0. 6 元 kWh0. 9 聚氯化铝300 kg 月2 元 kg0. 125 聚丙烯酰胺1. 5 kg 月26. 5 kg0. 016 氢氧化钠0. 45 kg 月16 kg0. 003 人工费1 人兼职1200 元 月人0. 50 合计1. 544 按工业用水费 2. 5 元 t 计算, 一年可节省水费约 27 915. 2元。 4 结论 采用气浮 -酸化水解- MBR生化组合工艺对实 际木材蒸煮废水具有较好的处理效果,出水能够达到 国家生活杂用水水质标准 GJ T48 -1999 。同时出 水回用节约厂区用水 ,具有实际的经济效益。 参考文献 [ 1] 郁桂林, 于金莲. 木材蒸煮废水的化学处理. 上海师范大学学报 自然科学版 ,2005, 34 4 101 -104 作者通信处 秦伟杰 116024 大连理工大学环境生命学院 402 电话 0411 81312050 E -mail qinweijie007yahoo . com. cn 2007- 11-01 收稿 26 环 境 工 程 2008年 6 月第26 卷第3 期 TREATMENT OF PHARMACEUTICAL WASTEWATER BY UASB -FACULTATIVE AEROBE- CONTACT OXIDATION -AIRFLOAT PROCESSZhang Shuhai Zhu Xuemei Li Yinghui 22 Abstract The process of UASB -facultative aerobe -contact oxidation-airfloat was used to treat a pharmaceutical wastewater of high concentration. When BOD5, COD and SS of the influentwere 15 000, 8 800 and2 500mg L, those of the effluent would be 164, 20. 3 and 38mg L respectively after treating the wastewater through four steps using the said process. This process features stable system, lesssludge and production of mathane etc, which is worth popularizing. Keywords treatment of pharmaceuticalwastewater process of UASB -facultative aerobe -contact oxidation-airfloat APPLICATION OF AIR FLOATATION -HYDROLYSIS ACIDIFICATION -MBR TECHNIQUE IN TREATING WASTEWATER FROM STEAMING WOOD Qin Weijie Zhang Xingwen Yu Pengfei et al 24 Abstract The process of air floatation -hydrolysis acidification -MBRwas used for mixed treatment of domestic sewage and waste water from cooking wood mixing rate was 1∶ 1 . The waste water featureshigh content of lignin andpoor biodegradation and so on. Under the stable condition of day treating capacity of 80 m3, the effluent water reaches the discharging standards of domestic water GJ T48 -1999 and can be directly used in cooking process and part of it used in greening around the plant and ing toilet. Keywords boiling wastewater air flotation hydrolysis acidification MBR TREATMENT OF PRINTING AND DYEING WASTEWATER BY PROCESS OF COAGULATION DEPOSITION -DELAYED AERATION -SLAG ADSORPTIONLiangYixin 27 Abstract Aiming at the characteristics of printing and dyeing wastewater, the process of coagulation deposition-delayed aeration-slag adsorption is used to treat this wastewater. The operation of project practice shows that the removal rates of BOD5and COD are up to 94 and 97 respectively with a decoloring capacity of 72 after treatment of the wastewater by the said process, whose effluent can meet the discharge standard. Keywords printing dyeing wastewater coagulation deposition delayed aeration biochemical treatment APPLICATION OF VERTICAL CUT-OFF CURTAIN TO SANITARY LANDFILL SITE IN PLAIN AREASYao Youchao Bao Zhongwei 29 Abstract The function and action of vertical cut-off curtain for sanitary landfill were discussed through engineering cases. The comparison of three kinds of typical cut -off curtains wasmade with cases application, and the choice of cut -off curtain type was suggested. Keywords vertical cut-off wall horizontal liner system permeability coeffient groundwater THE EXPERIMENTAL STUDY ON FAST CULTIVATING OF GRANULAR SLUDGE WITH EXPANDED GRANULAR SLUDGE BEDLiu Yongfeng Zhou Xingqiu Wu Jiandong 32 Abstract The fast cultivating of granular sludge with expanded granular sludge bed EGSBwas studied. The anaerobic reactor inoculated sludge from UASB reactor, with floc sludge 80 and anaerobic granular sludge 20whose diameter was less than 0. 8 mm. The experimental results showed that the apparent granular phenomenon appeared in the anaerobic reactor after 35 days operation, and the average diameter of the granular sludge was up to 1. 4 mm, the distribution of the diameter was even and the medium diameter 1～ 2 mmaccounted for 61. 84 by weight. When the influent COD was 7 500 mg L, the volume loading rate 52 g m3d, the hydraulic retention time 3. 2 h, the recycled ratio 12, the upflow velocity 3. 4 m h, the reactor could run stably and the removal rate of COD was up to 95. 4. And under the above condition, the granular sludge increased quickly when the MLSS of the reactor stabled at 45 g L or so through discharge proper sludge, and the MLSS could be up to 65 g L after 4-5 days. Keywords expanded granular sludge bed granular sludge MLSS EXPERIMENTAL STUDY ON PHYSICO CHEMICAL AND BIOCHEMICAL TREATMENT OF HIGH CONCENTRATION NITROBENZENE INDUSTRY WASTE WATER Zhu Yiping Zhang Haiping Zhang Jian 35 Abstract By using Fenton reagent-micro electrolysis-anaerobic sequencing batch reactor ASBR -sequencing batch reactor SBRprocess, high concentration nitrobenzene industry wastewater treatment is studied.When influent nitrobenzene concentration is 1 300 mg L, COD is 12 480 mg L and pH is 2. 80, operating parametersfor Fentonoxidation process are H2O2adding amount 3. 3 g L, Fe2being 560mg L and the reaction time is 90 min. The effluent is then sent to micro -electrolysis treatment for 60 min and pH is adjusted to 8. 0. After sedimentation, the effluent is again sent to ASBR and SBR sequentially. It is shown that the overall nitrobenzene and COD removal efficiency can reach 99. 4and 94. 4 respectively. Keywords nitrobenzene aniline Fenton micro -electrolysis anaerobic aerobic PILOT SCALE TEST OF TREATMENT OF LANDFILL LEACHATE BY UBF-AOMBR Liu Haitao Li Tanzeng Wang Chengli et al 39 Abstract UBF -AOMBR was used to treat landfill leachate and the feasibility of process is sludied in order to apply it to engineering use of the field.The experimental results show that when the COD andNH3-N influent were 10 000 mg L, 2 000 mg L and the COD and NH3-N of the effluent were 1 000 mg L and 50～ 100mg L respectively. The overall removal rate of COD and NH3-N of the combine system achieves90and 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 3, June ,2008