宣纸废水处理工艺运行控制条件的研究

巫建光， 孙亚敏， 张之源

（1.安徽省环境科学研究院，安徽 合肥 230022；2.安徽省环境监测中心站，安徽 合肥 230022；3.安徽省环境保护厅，安徽 合肥 230022）

宣纸是我国手工纸中最著名的一种，以质地柔韧、洁白平滑、细腻匀整和色泽耐久而著称。宣纸生产工艺独特，是以檀皮和燎草为原料，经过传统工艺加工而成，大部分工序以手工操作为主。

目前宣纸生产企业规模普遍偏小，一般在600t／a以下，生产地域仅限于安徽皖南地区。宣纸生产总体呈现出生产规模小、周期长、废水量大、污染负荷高的特点［1］。

目前，国内对宣纸废水的治理及其运行控制条件的研究较少［2－3］。本文通过实验研究采用普通活性污泥法处理宣纸废水时，温度、pH值、溶解氧、污泥回流比、曝气池中停留时间对CODCr去除率的影响，寻求普通活性污泥法处理宣纸废水的最佳运行控制条件，为宣纸厂采用活性污泥法处理废水的运行及管理提供一定的理论依据［4－5］。

1 试验仪器

实验仪器包括一套普通活性污泥处理装置（包括进水槽、曝气池、沉淀池、电仪箱、进水泵、加药泵、回流泵、风机等）、1台PF－11型CODCr监测仪、1台OLYMPUS BH－2型显微镜等。所用活性污泥是由取自合肥琥珀山庄污水处理厂的新鲜活性污泥经驯化而成。

2 试验方法

2.1 温度对CODCr去除率的影响

在宣纸废水自然的pH值状态下，保持运行装置在曝气池水里停留时间t＝7h，污泥回流比r＝50%，溶解氧值ρDO＝3mg／L条件下，根据不同进水水质分别研究不同的温度对CODCr去除率的影响。具体实验步骤如下：

（1）在进水槽中加入待处理的废水。

（2）按实验设置参数调整实验装置的运行参数，经过一段时间使整个装置运行趋于稳定。

（3）从进水槽中取未处理废水水样，监测记录CODCr质量浓度值，并开始计时。

（4）当一个废水样处理完毕，从沉淀池中取处理完成的废水水样，监测记录CODCr质量浓度值。

（5）改变进水的水质和温度，重复上述步骤。

2.2 pH值对CODCr去除率的影响

根据温度对CODCr去除率影响的实验结果，选取CODCr去除率最高的温度作为本实验的设置温度值，保持其他运行参数不变，根据不同进水水质分别研究不同的pH值对CODCr去除率的影响。实验步骤同2.1。

2.3 溶解氧对CODCr去除率的影响

根据温度、pH值对CODCr去除率影响的实验结果，选取CODCr去除率最高的温度、pH值作为本实验的设置值，除溶解氧外，保持其他运行参数不变，根据不同进水水质分别研究不同的溶解氧对CODCr去除率的影响。实验步骤同2.1。

2.4 污泥回流比对CODCr去除率的影响

根据温度、pH值、溶解氧对CODCr去除率影响的实验结果，选取CODCr去除率最高的温度、pH值、溶解氧作为本实验的设置值，除污泥回流比外，保持其他运行参数不变，根据不同进水水质分别研究不同的污泥回流比对CODCr去除率的影响。实验步骤同2.1。

2.5 曝气停留时间对CODCr去除率的影响

根据温度、pH 值、溶解氧、污泥回流比对CODCr去除率影响的实验结果，选取CODCr去除率最高的温度、pH值、溶解氧、污泥回流比作为本实验的设置值，根据不同进水水质分别研究不同的曝气停留时间对CODCr去除率的影响。实验步骤同2.1。

3 实验结果与分析

（1）温度对CODCr去除率的影响。在t＝7h，r＝50%，ρDO＝3mg／L，pH＝8.74（宣纸废水自然状态下的pH值）条件下，根据进水水质的不同，研究不同温度 （14、18、22、26 ℃）时，其 对CODCr去除率的影响，实验结果见表1所列。

表1 温度对CODCr去除率的影响

为了推断数据间的差异是由于实验条件的改变还是由于随机误差的影响，实验数据的处理采用方差分析的方法。

该实验属于单因子等重复实验，重复数k＝3，水平数p＝4，F0＝16.84，在显著水平α＝0.05情况下，F0.05（3，8）＝4.07。因 F0＞ F0.05（3，8），故可看出，在本实验所研究的温度变化范围内，温度的变化对CODCr去除率的影响是显著的。实验结果表明，在温度为26℃时，CODCr去除率最高，平均为50.97%。

（2）pH值对CODCr去除率的影响。根据第1组实验结果，在温度θ＝26℃，其他实验参数不变（t＝7h，r＝50%，ρDO＝3mg／L）的条件下，根据进水水质的不同，研究不同pH 值（6.5、7.5、8.5、9.5）对CODCr去除率的影响，实验结果见表2所列。

该实验属于单因子等重复实验，重复数k＝3，水平数p＝4，经转换计算F0＝52.0。在显著水平α＝0.05 情况下，F0.05（3，8）＝4.07。因F0＞ F0.05（3，8），故可看出，在本实验研究的pH值变化范围内，pH值对CODCr去除率的影响是显著的。实验结果表明，在pH为7.5时，CODCr的去除率最高，平均为54.5%。

表2 pH值对CODCr去除率的影响

（3）溶解氧对CODCr去除率的影响。根据第2组实验结果，在pH＝7.5，其他实验参数不变（t＝7h，r＝50%，θ＝26℃）的条件下，根据进水水质的不同，研究不同的溶解氧（ρDO＝1.0、2.0、3.0、4.0mg／L）对 CODCr去除率的影响，实验结果见表3所列。

该实验属于单因子等重复实验，重复数k＝3，水平数p＝4，经转换计算F0＝0.081。在显著水平α＝0.05 情况下，F0.05（3，8）＝4.07。因F0＞ F0.05（3，8），故可看出，在本实验研究的溶解氧值变化范围内，其对CODCr去除率的影响是显著的。

（4）污泥回流比对CODCr去除率的影响。根据上述实验结果，在pH＝7.5，θ＝26 ℃，ρDO＝3mg／L，t＝7h条件下，根据进水水质的不同，污泥回流比分别为40%、50%、60%、70%时，其对CODCr去除率的影响，实验结果见表4所列。

表4 污泥回流比对CODCr去除率的影响

该实验属于单因子等重复实验，重复数k＝3，水平数p＝4，经转换计算F0＝46.8。在显著水平α＝0.05 情况下，F0.05（3，8）＝4.07。因F0＞ F0.05（3，8），故可看出，在本实验研究的溶解氧值变化范围内，其对CODCr去除率的影响是显著的。在污泥回流比为60%时，CODCr去除率最高，平均为59.33%。

（5）水力停留时间对CODCr去除率的影响。根据上述实验结果，在pH＝7.5，θ＝26℃，ρDO＝3mg／L，r＝60%条件下，根据进水水质的不同，曝气池水力停留时间分别为6、7、8、9h时，其对CODCr去除率的影响，实验结果见表5所列。

表5 水力停留时间对CODCr去除率的影响

该实验属于单因子等重复实验，重复数k＝3，水平数p＝4，经转换计算F0＝137.4。在显著水平α＝0.05 情况下，F0.05（3，8）＝4.07。因F0＞ F0.05（3，8），故可看出，在本实验研究的溶解氧值变化范围内，其对CODCr去除率的影响是显著的。在水力停留时间为9h时，CODCr去除率最高，平均为64.5%。

4 结 论

（1）在t＝7h，r＝50%，ρDO＝3mg／L，pH＝8.74条件下，进水水质 CODCr质量浓度1096～1204mg／L时，在本实验所研究的温度变化范围内，温度对CODCr去除率的影响是显著的。CODCr去除率随温度的升高而升高，出水水质CODCr质量浓度530～619mg／L，CODCr去除率为47.4%～51.6%。在26℃时，CODCr去除率最高，平均可达50.97%。

（2）在t＝7h，r＝50%，ρDO＝3mg／L，θ＝26℃条件下，进水水质 CODCr质量浓度1089～1236mg／L时，在本实验所研究的pH变化范围内，pH值对CODCr去除率的影响是显著的。CODCr去除率随pH值的增加而呈波动状态，出水水质CODCr质量浓度503～661mg／L，CODCr去除率为45.5%～54.9%。在pH 为7.5时，CODCr去除率最高，平均可达54.5%。

（3）在t＝7h，r＝50%，pH＝7.5，θ＝26℃条件下，进水水质CODCr质量浓度1094～1248mg／L，在本实验所研究的DO变化范围内，DO对CODCr去除率的影响并不显著。出水水质CODCr质量浓度487～555mg／L，CODCr去除率为52.7%～56.9%。

（4）在t＝7h，pH＝7.5，θ＝26 ℃，ρDO＝3mg／L条件下，进水水质 CODCr质量浓度1107～1227mg／L时，在本实验所研究的污泥回流比变化范围内，污泥回流比对CODCr去除率的影响是显著的。CODCr去除率随污泥回流比的增大而呈波动状态。出水水质CODCr质量浓度463～593mg／L，CODCr去除率为50.3%～60.2%。在污泥回流比r＝60%时，CODCr去除率最高，平均达到59.3%。

（5）在pH＝7.5，θ＝26 ℃，ρDO＝3mg／L，r＝60%条件下，进水水质 CODCr质量浓度1098～1222mg／L时，在本实验所研究的水力停留时间变化范围内，水力停留时间对CODCr去除率的影响是显著的。CODCr去除率随水力停留时间的延长而升高，出水水质CODCr质量浓度402～503mg／L，CODCr去除 率 为 58.5% ～65.0%。在水力停留时间为9h时，CODCr去除率最高，平均达到64.5%。

（6）在本实验所研究的各因素数值变化范围内，温度、pH值、污泥回流比和水力停留时间对CODCr去除率的影响是显著的，而ρDO对CODCr去除率的影响并不明显。

（7）从整个实验研究过程来看，宣纸废水采用普通活性污泥法处理，通常情况下CODCr出水不能达到文献［6］二级标准要求（ρCODCr≤450mg／L）。只有实现各控制因素对CODCr去除率最高情况下的优化组合，即pH＝7.5，θ＝26℃，ρDO＝3mg／L，t＝9h，r＝60%，方可确保CODCr达标排放。在此条件下，CODCr的去除率平均可达64.5%。

（8）宣纸废水中檀皮蒸煮黑液的污染负荷占总负荷的60%以上，但由于宣纸厂规模较小，碱法草浆黑液污染治理的传统碱回收法［7］、SO2酸析［8］（双回收法）及 LB－1碱析法［9］在宣纸生产企业难以应用。故在目前条件下研究普通活性污泥法各种运行条件的优化组合，对实现宣纸废水的达标排放具有重要作用。

［1］巫建光，张之源，汪金发.宣纸废水达标排放的途径探析［J］.工业用水与废水，2001，32（1）：29－31.

［2］王新慧，李显俊，许海明.水煤浆技术在处理造纸黑液中的应用［J］.中国环保产业，1999（12）：35－37.

［3］郭建平，王继徽.矿渣复合混凝剂处理造纸黑液的研究［J］.工业水处理，2003，23（11）：50－52.

［4］陈金嫒.高分子絮凝剂用于造纸黑液处理的研究［J］.工业水处理，2002，22（2）：42－44.

［5］贾金平，叶建昌.造纸黑液处理技术的进展［J］.上海环境科学，2000，19（12）：565－567.

［6］GB 3544－93，造纸工业水污染物排放标准［S］.

［7］林乔元.我国造纸工业碱法制浆水污染的防治［J］.中国造纸，2003，22（9）：62－68.

［8］徐常新，陈毅坚.造纸黑液的酸析处理［J］.玉溪师范学院学报，2001，17（3）：72－73.

［9］林乔元.麦草浆黑液治理及其中段废水达标排放技术的评价［J］.中国造纸，1999（1）：50－55.