厌氧预处理在蔗渣制浆废水好氧生化处理中的应用

江耀春

(广西永鑫华糖集团来宾纸业有限公司，广西来宾，546100)

·蔗渣制浆废水·

厌氧预处理在蔗渣制浆废水好氧生化处理中的应用

江耀春

(广西永鑫华糖集团来宾纸业有限公司，广西来宾，546100)

介绍了蔗渣制浆废水好氧生化处理系统中厌氧预处理技术，简述了该技术的工艺流程、技术参数、运行情况以及技术优势。在好氧系统前段进行厌氧预处理后可降低废水高浓度CODCr，进一步去除无机固形物，确保了好氧系统的稳定运行，提高氧化沟去除效率，降低了深度处理运行费用。

蔗渣浆；厌氧预处理；好氧生化处理；废水处理

近年来，我国利用蔗渣制浆造纸得到迅速发展，广西的甘蔗制糖业是该地区的支柱产业，在蔗渣制浆造纸方面有着得天独厚的原料优势。广西永鑫华糖集团来宾纸业有限公司(以下简称永鑫纸业)主要是利用本集团内部丰富的蔗渣资源生产漂白蔗渣浆，生产规模为年产13万t(绝干浆)。随着制浆造纸工艺的日趋先进完善，生产过程中水的循环再利用率不断提高，耗水量越来越少，使得制浆造纸排放废水中的污染物浓度不断增加，提高了废水处理的难度[1-2]。

目前，在蔗渣制浆造纸废水处理中广泛采用厌氧+好氧+深度处理相结合的工艺[3]，其技术成熟稳定，出水水质优良。传统制浆造纸废水处理好氧系统采用卡鲁塞尔氧化沟工艺[4]，而本项目好氧系统采用厌氧预处理+卡鲁塞尔氧化沟工艺相结合的技术。目前国内好氧技术中的厌氧预处理应用于工厂的实际案例较少，本文重点介绍了永鑫纸业中段废水好氧系统中增加厌氧预处理的技术，可为类似工程建设和改造提供参考，也是好氧生化处理技术的一个新途径。

1 项目的总体情况

1.1 本项目废水来源

(1)备料废水即在湿法堆垛过程中对蔗渣喷淋产生的喷淋废水，以及蒸煮备料中蔗渣洗涤产生的洗涤废水。其中含大量糖分，属高浓度有机废水，CODCr为8000～12000 mg/L，BOD5为4000～6000 mg/L，SS为500 mg/ L左右，pH值4～4.5，温度25～40℃。

(2)制浆中段废水即蔗渣浆在漂白洗涤中所产生的酸、碱性废水，其CODCr为1200～2500 mg/L，BOD5为500～600 mg/L，SS为400～500 mg/L，pH值5.7～6.7，温度50℃左右。

1.2 本项目废水处理系统简介

本项目废水处理站设计规模为40000 m3/d，采用厌氧+好氧+深度氧化三段相结合的处理工艺。

(1)蔗渣喷淋水和备料洗涤废水主要采用UMAR主塔+副塔的厌氧技术。蔗渣喷淋水和洗涤废水进入格栅集水井，去除较大的杂物、悬浮物及漂浮物；由泵提升至斜网，去除较细的蔗髓；流入初沉池，沉淀尚未去除的悬浮物；经过酸化池调pH值、营养盐，泵入UMAR主塔，一部分出水循环回到主塔，一部分出水流入副塔，去除废水中大量的可生化降解的有机污染物，同时产生大量的沼气，沼气接入碱炉燃烧；副塔出水进入好氧系统。该部分废水占总废水处理量的25%～40%，CODCr由8000～12000 mg/L降到600 mg/L以内，CODCr去除率达90%以上。

(2)好氧生化处理采用厌氧预处理+卡鲁塞尔氧化沟相结合的好氧技术，处理制浆中段废水、少量生活污水以及经厌氧处理后的蔗渣喷淋洗涤水。本文将重点介绍好氧生化处理技术前段增加厌氧预处理技术的应用。

(3)深度处理系统采用氧化还原法进行处理，旨在去除废水中较难生化降解的有机物和可沉淀悬浮物，保证废水的最终达标排放而设置的处理工段。好氧处理来的废水加氧化剂经反应塔反应或直接进入稳定池，在絮凝池中加入PAM，经三沉池高效沉淀后废水最终达标排放。深度处理的加药量具体根据好氧二沉池出水水质决定，二沉池出水CODCr越低，加药量则越低，即深度处理费用越低，同时环保风险也越低。

图1 好氧系统处理流程图

2 好氧生化技术中厌氧预处理的应用

2.1 好氧系统中增加厌氧预处理的设计原理及流程

本技术与传统的好氧技术相比增加了厌氧预处理，即进入好氧系统AB池前先经厌氧池和厌沉池进行水解酸化处理，以降低中段废水中的CODCr和SS含量，避免高负荷的中段废水直接进入氧化沟造成氧化沟污泥浓度上升，溶解氧下降，确保氧化沟的污泥浓度和溶解氧在工艺指标要求的范围内，降低二沉池

出水CODCr，降低深度处理负荷，形成良性循环。处理流程如图1。

好氧系统采用厌氧预处理+爱尔氧和射流曝气相结合的好氧技术。中段废水经格栅过滤后流入均衡池，调节pH值；由泵提升过斜网后流入初沉池去除悬浮物；废水经冷却塔直接流入厌氧池进行厌氧反应，降低废水中的高浓度CODCr；再经厌沉池进一步去除无机固形物，保证生化工艺正常运行；然后进入AB池利用好氧污泥的高吸附性和好氧菌的快速增殖降解功能对有机物进行充分降解硝化，进入氧化沟继续进行充分降解硝化，实现废水净化；经二沉池沉淀后，进入深度处理系统去除废水中较难生化降解的有机物和可沉淀悬浮物，保证废水的最终达标排放；根据工艺需要，蔗渣喷淋和洗涤废水经UMAR主塔+副塔处理后的厌氧系统出水可选择性地直接进入AB池或进入厌氧池(厌氧系统出水达标可直接进入AB池，当厌氧系统出水水质未达工艺要求时则进入厌氧池，进行再处理后方可进入AB池)。

2.2 厌氧预处理的设备配置

厌氧预处理的主要设施：1个厌氧池(规格为20 m×100 m×7 m)、1个厌沉池(规格为20 m×26 m×4 m)、1台厌氧布水器Q=1250 m3/h及气液分离器、6台潜水推进器(功率7.5 kW)、1台厌沉池行车式吸泥机(功率17.5 kW)。

厌氧池为密封式水泥池，入口安装厌氧布水器和气液分离器，底部均匀分布6台潜水推进器，厌氧停机时间为20～35 h，充分进行水解酸化，产生的沼气用管道送碱炉与厌氧塔产生的沼气共同入炉燃烧；厌沉池为敞开式水泥池，配套1台行车式吸泥机。

2.3 工艺参数

厌氧预处理具有进一步去除CODCr，降低SS，以降低进入AB池的废水负荷的作用，经厌氧预处理后可有效确保好氧系统的稳定运行，二沉池出水CODCr控制在150 mg/L以内，从而降低深度处理负荷，达到降低运行费用的目的。 其工艺参数见表1。

3 运行情况

厌氧预处理进水量在400～650 m3/h范围，主要是采用封闭式水泥池对中段废水进行水解酸化，按m(CODCr)∶m(N)∶m(P)≈350∶5∶1投入氮磷营养盐，内部均匀分布6台潜水推进器。在系统运行稳定后，连续监测运行数据，1天监测1次，现列举2016年4月历史监测数据见图2～图5。

表1 好氧系统主要工艺参数

(1)连续监测运行期间日处理废水量变化曲线如图2所示。

(2)运行期间厌氧预处理的进水水质基本稳定，经厌氧水解反应后，出水水质达工艺范围内，CODCr值≤800 mg/L，SS≤100 mg/L(见图3)。

(3)从连续数据监测来看，厌氧预处理的CODCr去除率可达到20%～40%，SS去除率可达50%～70%(见图4)，大大减轻了废水进入氧化沟的负荷。

(4)厌氧预处理有效降低了进入氧化沟的悬浮物，效果明显，使氧化沟的污泥浓度和溶解氧(DO)在工艺要求的指标内(见图5)，确保了氧化沟运行工艺的稳定性，从运行数据来看，氧化沟出水CODCr稳定在100～140 mg/L范围内，从而可降低深度处理的运行成本和环保风险。

4 好氧系统前增加厌氧预处理的优越性及注意事项

4.1 确保好氧系统的进水水质

传统工艺的中段废水经过斜网和初沉池预处理后直接进入到氧化沟，因斜网需要定期清洗，在操作上容易出现截留效果差的情况，初沉池的排泥控制运行对出水水质也影响较大，如果初沉池排泥不及时造成跑泥，SS将高达1000 mg/L以上。这部分SS进入到氧化沟后，不会被好氧活性菌马上分解，将会造成氧化沟污泥浓度直接上升，溶解氧下降，最终降低CODCr去除率。现增加了厌氧预处理的流程，可以将这部分SS分解和截留，并经厌沉池吸泥处理，以确保氧化沟的污泥浓度和溶解氧满足工艺要求，形成良性循环。

4.2 缓解废水高温对氧化沟的影响

夏季制浆中段废水的温度达55℃左右，经过斜网、初沉池以及冷却塔一系列预处理后，温度为40℃左右的频率仍比较高。而氧化沟的温度要求最高不能大于38℃，过高将会导致氧化沟污泥活性下降，死泥较多，降低CODCr去除率。增加厌氧池和厌沉池后可以避免此问题，厌氧池的承受温度可高达40℃，经厌氧池和厌沉池处理后出水温度可以降到38℃以下，保证了氧化沟的温度要求。

4.3 厌氧IC反应塔出水情况

传统废水处理流程即厌氧IC反应塔出水直接进入到AB池进行预曝处理。但是如果厌氧IC反应塔三相分离器出现问题或运行控制出现异常，会造成IC反应塔出水SS超过500 mg/L或者CODCr超过1500 mg/L。这部分水进入到氧化沟后，会对氧化沟造成较大冲击，导致溶解氧快速下降，氧化沟污泥浓度迅速上升，形成恶性循环，甚至造成系统崩溃。IC反应塔出水流程可选择性地进入厌氧池处理，可有效地解决了这一问题，从而确保氧化沟的正常运行。

4.4 去除部分CODCr，减轻氧化沟运行负荷

经实际运行和数据化验分析，厌氧池的CODCr去除率可达15%～40%。正常情况，厌氧池的进水CODCr在800～1100 mg/L，经厌氧处理后的CODCr降至450～800 mg/L。这就大大减轻了氧化沟的CODCr运行负荷，确保达到氧化沟各运行工艺要求的指标，提高氧化沟去除效率。

图2 日处理废水量变化曲线

图3 厌氧预处理的进水水质和出水水质分析

图4 经厌氧预处理后CODCr去除率和SS去除率分析

图5 氧化沟DO及好氧系统出水CODCr分析

4.5 运行的影响因素及注意事项

(1)厌氧池污泥前期的培养训化可采用生活污水处理厂污泥。在完成厌氧启动(菌种培养、驯化)基础上，控制进水水质、水温，按要求进料，同时防止厌氧污泥流失。为了厌氧系统运转正常，应当及时掌握温度、pH值、泥位、压力、含水率等，及时做出调整。

(2)温度：该厌氧条件属于中温厌氧(30～40℃)，其温度对厌氧反应尤为重要，当温度低于最优下限温度时，每下降1℃，CODCr去除率下降11%。温度在30～40℃范围时，1～3℃的微小波动对厌氧反应影响不明显，但温度变化过大(急速变化)，则会使污泥活力下降，产生酸积累等问题。

(3)pH值：该厌氧条件属于完全厌氧反应，需严格控制pH值，即产甲烷反应pH值控制范围6.5～8.0,最佳范围为6.8～7.2，pH值低于6.3或高于7.8，甲烷化速度降低。

(4)营养物：厌氧反应池营养物比例为m(C)∶m(N)∶m(P)=(350～500)∶5∶1。

(5)氧化还原电位：水解阶段氧化还原电位为-100～100 mV，产甲烷阶段的最优氧化还原电位为-400～-150 mV。因此，应控制进水带入的氧含量，不能因此对厌氧反应造成不利影响。

(6)避免系统进入有毒有害物，如无机物：氨、无机硫化物、盐类、重金属等，特别是硫酸盐和硫化物，抑制作用最为严重；生物异型化合物：含氯化烃、甲醛、氰化物、洗涤剂、抗菌素等。

(7)定期检查沼气管路以及设备的气密性，严防沼气泄露，如发现泄露，应迅速停气检修。检修完毕的管路或贮存设备，重新使用时必须进行气密性检验，合格后方可使用。

(8)对于日常运行状况、处理措施、设备运转情况都要求做到实时监控，确保厌氧池潜水推进器、厌沉池行车和吸泥泵的正常运行，避免厌沉池出现跑泥对好氧系统造成冲击。

5 经济分析

厌氧生物处理就是利用厌氧微生物的代谢过程，在无需提供氧的情况下，把有机物转化为无机物和少量的细胞物质，这些无机物包括大量的生物气(即沼气)和水。厌氧是一种低成本废水处理技术，把废水治理和能源相结合，特别适合发展中国家使用。

表2 有、无厌氧预处理的好氧生化处理吨废水处理成本分析

目前国家对制浆行业的污水CODCr排放标准≤100 mg/L，而经好氧生物处理后污水很难达到100 mg/L以下，故需设置深度处理工段，主要采用氧化剂反应进入稳定池，在絮凝池中加入PAM，经三沉池高效沉淀后废水最终达标排放。深度处理的加药情况主要根据好氧二沉池出水水质决定，二沉池出水CODCr越低，深度处理运行费用越低，进而整个废水处理系统费用越低。经了解，同行业中废水处理系统好氧处理前未增加厌氧预处理流程，其二沉池出水CODCr含量一般只能达到150～210 mg/L的水平，甚至更高，很难降到150 mg/L以下。永鑫纸业好氧处理前增加厌氧预处理工艺后，确保了氧化沟的正常运行，二沉池出水CODCr能较好地控制在150 mg/L以下，从而降低深度处理的运行成本，即降低整个废水系统的运行费用。不同的二沉池出水水质对深度处理运行成本的影响见表2(表2中数据为2016年4月，永鑫纸业深度处理化工药品单耗及电耗与相同规模且在流程上没有厌氧预处理其他工艺均相同的同行企业进行的对比分析)。

由表2可以看出，厌氧预处理+好氧生化处理与传统的好氧生化处理相比，深度处理运行成本大大降低，而对整个废水系统来说，总成本由2.026元/t废水降低到1.514元/t废水，吨废水处理费用降低了0.512元。

6 结 语

6.1 厌氧预处理能有效降低废水中的高浓度CODCr，进一步去除无机固形物。厌氧池的CODCr去除率达20%～40%，进水CODCr由800～1100 mg/L降至450～800 mg/L，减轻了废水进入氧化沟的运行负荷，确保了好氧处理系统的稳定运行，提高氧化沟CODCr的去除效率，二沉池出水CODCr稳定在150 mg/L以内，从而可降低深度处理负荷。

6.2 厌氧IC反应塔出水可选择性地进入厌氧预处理流程，避免因厌氧塔三相分离器出现问题或运行控制异常，造成厌氧IC反应塔出水SS和 CODCr超高，对氧化沟造成致命的冲击，确保了氧化沟的正常运行，提高好氧系统的抗负荷能力，大大降低了环保风险。

6.3 厌氧预处理+好氧生化处理与传统的好氧生化处理相比，可大大降低深度处理运行成本，对整个废水系统来说，吨废水处理费用可降低约0.512元。

[1] ZHAO Yu-nan. Characteristics and Treatment of Pulping and Papermaking Wastewater[J]. China Pulp & Paper, 2010, 29(9)： 41. 赵宇男. 制浆造纸废水的特性及处理的相关问题[J]. 中国造纸， 2010, 29(9)： 41.

[2] LIN Rong-chen. Operation and management of wastewater treatment facilities[M]. Beijing: Beijing Press, 2011. 林荣忱. 污废水处理设施运行管理[M]. 北京： 北京出版社， 2011.

[3] MO Li-huan, LU Li-cheng, XU Jun, et al. Bagasse Pulp TCF Bleaching Wastewater Treatment Engineering Practice[J]. China Pulp & Paper, 2014, 33(1)： 5. 莫立焕， 鲁礼成， 徐 峻， 等. 蔗渣浆TCF漂白中段废水处理的工程实践[J]. 中国造纸， 2014, 33(1)： 5.

[4] CHEN Xue-chun，LV Bin，CAO Hong-tao. Application of Carrousel-Oxidation Ditch in Bagasse Pulp and Papermaking Wasterwater Treatment [J]. China Pulp & Paper，2011，30(8): 47.
陈学春，吕斌，曹洪涛. 卡鲁塞尔氧化沟工艺在蔗渣制浆造纸废水处理中的应用[J]. 中国造纸，2011，30(8): 47.

(责任编辑：马 忻)

Application of Anaerobic Pretreatment in Aerobic Biochemical Treatment of Bagasse Pulping Effluent

JIANG Yao-chun

(GuangxiLaibinYongxinPaperCo.,Ltd.,Laibin，GuangxiZhuangAutonomousRegion, 546100)(E-mail: jyc0166@163.com)

The application of anaerobic pretreatment in aerobic biochemical treatment of bagasse pulping effluent was introduced in the paper, the technological process, technical parameters, operation condition, and technological advantage were presented. The anaerobic pretreatment could reduce COD and SS， ensured that the stable operation of aerobic system, improved the efficiency of oxidation ditch. It played an important role in reducing cost of advanced treatment system.

bagasse pulp； anaerobic pretreatment； aerobic biochemical treatment； effluent treatment

2016- 09- 14(修改稿)

江耀春先生，工程师；主要从事制浆造纸生产管理和质量技术管理工作。

X793

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2017.02.008