造纸废水处理工艺试验研究

张敏健，许 明，刘伟京，吴 伟

(江苏省环境科学研究院，江苏 南京 210036)

造纸废水处理工艺试验研究

张敏健，许 明，刘伟京，吴 伟

(江苏省环境科学研究院，江苏 南京 210036)

采用UASB—A/O工艺处理难降解造纸废水。试验结果表明:在系统稳定运行阶段，UASB的HRT为24 h的条件下，平均进水COD为2 777 mg/L时，平均UASB出水COD为1 274 mg/L，平均二沉池出水COD为210 mg/L，平均总 COD 去除率为92.4%;平均进水 ρ(氨氮)为40.7 mg/L 时，平均UASB 出水 ρ(氨氮)为23.0 mg/L，平均二沉池出水ρ(氨氮)为5.2 mg/L，平均总氨氮去除率为87.2%。出水满足低档瓦楞纸回用水COD不大于300 mg/L、SS不大于100 mg/L的要求。GC－MS分析结果表明，经UASB处理后，废水中的木素及其衍生物的分解产物中的低碳酸、脂肪酸类有机物得到了较好的降解。

造纸废水;升流式厌氧污泥床(UASB);缺氧/好氧(A/O)工艺;废水处理

据统计2006年太湖流域共有造纸企业52家，造纸企业共排放废水93.98 Mt，在印染、化工、造纸、钢铁、电镀、食品制造六大行业中占12.7%，排名第三。由此可见，造纸企业排放的废水在太湖流域工业废水中占很大比例，造纸废水的治理对太湖流域环境治理有重要影响。

造纸废水中含有木素及其衍生物的分解产物、脂肪酸类有机物以及生产过程中的添加剂，属于典型的高浓度难降解废水［1－4］。现有造纸废水处理工艺存在处理效果不稳定、处理费用高、无法满足回用标准等问题［5－7］，研究人员采用厌氧工艺、好氧工艺、混凝沉淀工艺处理造纸废水，取得一定效果［8－9］。

本工作采用UASB—A/O工艺处理苏南某低档废纸造纸企业生产废水。该企业以国内废纸为原料生产瓦楞纸，年产普通瓦楞纸20 kt。处理后废水满足企业车间回用水要求，消除了回用水发黑、发臭等现象，为太湖流域低档废纸造纸企业的废水回用提供了技术支持。

1 试验部分

1.1 材料和仪器

试验用造纸废水(简称废水)取自苏南某纸业有限公司收集池。废水水质见表1。

表1 废水水质

试验用污泥取自江阴市某污水处理厂厌氧池，ρ(混合液挥发性悬浮固体)为14.2 g/L，ρ(混合液挥发性悬浮固体)/ρ(MLSS)为 0.49。

WFZ UV－2800AH型紫外－可见分光光度计:美国Unic公司;ZAB－HS型GC－MS仪:英国VG公司;HQ30d+LDO型DO仪:美国HACH公司;PHS－3C型pH计:上海雷磁公司。

1.2 试验装置和流程

废水处理装置示意见图1。试验处理规模为2 L/h。调节池:有效容积1 m3，材质为塑料;UASB:200 mm×1 600 mm，有效容积47 L，材质为有机玻璃，不设三相分离器，ρ(MLSS)为12 g/L;A/O池:600 mm ×250 mm×400 mm，有效容积45 L，材质为有机玻璃，装置外设水浴保温，HRT为24 h(其中缺氧段8 h、好氧段16 h)，缺氧段DO 为0.5 mg/L，好氧段 DO 为3.0 ～4.0 mg/L，ρ(MLSS)为 4 g/L;二沉池:100 mm×410 mm，有效水深255 mm，回流比为50% ～100%。

图1 废水处理装置示意

1.3 分析方法

采用重铬酸盐法测定废水 COD［10］;采用稀释与接种法测定BOD5［10］;采用稀释倍数法测定色度［10］;采用纳氏试剂比色法测定 ρ(氨氮)［10］;采用重量法测定 ρ(MLSS)和 ρ(MLVSS)［10］;采用 pH计测定废水pH;按照美国环境保护暑对工业废水的取样和分析步骤［11］，采用GC－MS仪分析废水中的有机物。

2 结果与讨论

2.1 UASB最佳HRT的确定

HRT是影响UASB工艺废水处理效果的重要参数。HRT越长，污染物和微生物接触的时间越长、越有利于难降解污染物的去除和大分子基团的破坏;但延长HRT会增加反应器体积、占地面积和投资成本。UASB的HRT对COD去除效果的影响见图2。由图2可见:随 HRT的延长，UASB的COD去除率逐渐增大;当HRT为14 h时，平均进水COD为3 131 mg/L，平均UASB出水COD为2 317 mg/L，平均UASB的COD去除率仅为26.0%;当HRT为18 h时，平均进水COD为3 343 mg/L，平均UASB出水COD为1 832 mg/L，平均UASB的COD去除率为45.2%;当HRT为24 h时，平均进水COD为3 185 mg/L，平均UASB出水COD为1 446 mg/L，平均UASB的COD去除率为54.6%;当HRT为32 h时，平均进水COD为3 107 mg/L，平均UASB出水COD为1 280 mg/L，平均UASB的COD去除率为58.8%。根据上述试验结果，认为当UASB的HRT为24 h时，可基本满足对COD的降解要求。

图2 UASB的HRT对COD去除效果的影响

UASB的HRT对BOD5/COD的影响见图3。由图3可见:当HRT为14 h时，平均UASB出水BOD5/COD仅为 0.22;当 HRT为 18 h时，平均UASB出水 BOD5/COD为 0.24;当 HRT为 24 h时，平均 UASB出水 BOD5/COD 为0.31;当 HRT为32 h时，平均 UASB出水 BOD5/COD 为0.35。当BOD5/COD 为3.00～4.00时，废水易于生化降解。废水可生化性的提高有利于好氧微生物对有机物的降解，从而有助于降低A/O工艺的处理成本。因此，综合COD去除情况和废水可生化性的改善情况，试验确定UASB的最佳HRT为24 h。

图3 UASB的HRT对BOD5/COD的影响

2.2 稳定运行阶段的废水处理效果

稳定运行阶段的COD去除情况见图4。由图4可见:稳定运行阶段进水COD波动较大，平均进水COD为2 777 mg/L，平均UASB出水COD为1274 mg/L，平均二沉池出水COD为210 mg/L，平均总COD去除率为92.4%。以上数据表明，通过厌氧水解菌在UASB中较长HRT下的降解作用，系统中的有机物得到有效降解，废水的可生化性得到改善，从而保证了后续好氧处理的有效进行。UASB—A/O工艺对有机物的去除效果良好，出水满足低档瓦楞纸回用水COD不大于300 mg/L、SS不大于100 mg/L的要求。

图4 稳定运行阶段的COD去除情况

稳定运行阶段的氨氮去除情况见图5。由图5可见，稳定运行阶段进水ρ(氨氮)波动较大，平均进水 ρ(氨氮)为 40.7 mg/L，平均 UASB 出水 ρ(氨氮)为23.0 mg/L，平均二沉池出水 ρ(氨氮)为 5.2 mg/L，平均总氨氮去除率为87.2%。

图5 稳定运行阶段的氨氮去除情况

GC－MS的分析结果表明，废水所含的污染物成分复杂、种类丰富，主要有木素及其衍生物的分解产物、脂肪酸类有机物以及生产过程中的添加剂。废水经UASB、A/O工艺处理后其有机成分发生了明显变化，污染物种类相继减少。在UASB阶段，木素及其衍生物的分解产物中的低碳酸、脂肪酸类有机物(如丙酸、戊酸、邻苯二甲酸十二丁基烷酯、邻苯二甲酸丁基异丁酯等)得到了较好的降解，同时因为厌氧水解菌的作用，增加了少量含硫类有机物。在A/O段，废水中的污染物主要以小分子和低碳烷烃类为主。

3 结论

a)采用UASB—A/O工艺处理难降解造纸废水。随UASB的HRT的延长，COD去除率逐渐增加，废水可生化性明显提高。当HRT为24 h、平均进水COD为3 185 mg/L时，平均UASB出水COD为1 446 mg/L，UASB段平均 COD去除率为54.6%，平均UASB 出水BOD5/COD 为0.31。

b)在系统稳定运行阶段，当平均进水COD为2 777 mg/L时，平均UASB出水COD为1 274 mg/L，平均二沉池出水COD为210 mg/L，平均总COD去除率为92.4%;当平均进水 ρ(氨氮)为40.7 mg/L时，平均 UASB 出水 ρ(氨氮)为23.0 mg/L，平均二沉池出水ρ(氨氮)为5.2 mg/L，平均总氨氮去除率为87.2%。出水满足低档瓦楞纸回用水COD不大于300 mg/L、SS不大于100 mg/L的要求。GCMS分析结果表明，经UASB处理后，废水中的木素及其衍生物的分解产物中的低碳酸、脂肪酸类有机物得到了较好的降解。

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Study on Treatment Process for Papermaking Wastewater

Zhang Minjian，Xu Ming，Liu Weijing，Wu Wei

(Jiangsu Provincial Academy of Environmental Science，Nanjing Jiangsu 210036，China)

Refractory papermaking wastewater was treated by UASB －A/O process.When the HRT of UASB is 24 h and the average influent COD is 2 777 mg/L，the average effluent COD of the UASB and the secondary sedimentation tank are 1 274 mg/L and 210 mg/L respectively，the average total COD removal rate is 92.4%;When the average ρ(ammonia nitrogen)of the influent is 40.7 mg/L，the average effluent ρ(ammonia nitrogen)of UASB and the secondary sedimentation tank are 23.0 mg/L and 5.2 mg/L respectively，the average total ρ(ammonia nitrogen)removal rate is 87.2%.The final effluent quality can meet the requirements of reuse water(COD less than 300 mg/L and SS less than 100 mg/L)in low-grade corrugated paper production.The analysis results of GC-MS show that the decomposition products of lignin and its derivatives such as low carbon acids and fatty acids in the wastewater can be degraded efficiently by UASB.

papermaking wastewater;up-flow anaerobic sludge bed(UASB);anoxic/oxic(A/O)process;wastewater treatment

X506

A

1006－1878(2011)06－0515－04

2011－06－09;

2011－08－10。

张敏健(1972—)，女，江苏省海门市人，大学，工程师，研究方向为水污染控制。电话025－86413302，电邮 yexumingbai@126.com。

国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07101－003)。

(编辑 王 馨)