碳化/蒸煮高浓度竹制品废水处理工程设计与运行

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(1.浙江省环境保护科学设计研究院，浙江 杭州 310007； 2.浙江师范大学地理与环境科学学院，浙江 金华 321004)

碳化/蒸煮高浓度竹制品废水处理工程设计与运行

陈曦1，2张敏东1洪华嫦2王震1金鑫1梅荣武1，*

(1.浙江省环境保护科学设计研究院，浙江 杭州 310007； 2.浙江师范大学地理与环境科学学院，浙江 金华 321004)

针对竹制品废水有机物浓度高(平均COD2000mg/L)，色度大，污染物成分复杂等特点，采用曝气氧化池+微电极+一级多元体电絮凝+二级多元体电絮凝+USAB处理+A2/O+二沉处理工艺处理高浓度竹制品废水，经调试后运行结果表明：工艺运行稳定，且经过该工艺处理后，原水COD由15400mg/L下降至84mg/L，BOD5由617.5mg/L下降至17.95mg/L，SS浓度由84mg/L下降至16.4mg/L，NH3-N由35.95mg/L下降至2.58mg/L，TP由4.935mg/L下降至0.256mg/L，色度由64下降到4，去除率分别达到99.5%，97.7%，80.5%，92.8%，94.8%和93.8%，达到《污水综合排放标准》(GB8987-1996)的一级排放标准。

竹制品废水；微电级；多元体电絮凝；处理性能

竹制品蒸煮工艺主要为了去除竹材中的可溶性有机物 (糖、有机酸、氨基酸等)，达到防腐、防蛀、漂白等目的，分为H2O2蒸煮和加碱蒸煮，H2O2蒸煮废水COD约10000～30000mg/L，pH值为3～3.5，主要为细胞浆液类物质，而碱蒸煮还含有木质素(陈志远等，2010)。碳化竹片是将竹片进行蒸气炭化处理，经过高温高压，使表面形成坚硬碳化微粒层，竹子本身也会更加坚硬，坚硬的碳化微粒会形成细菌不易生存环境，从而达到抗菌、杀螨的效果。并且碳化后的竹片能吸附一定量的杂质和有害气体。但同时导致碳化废水COD较高，如不处理直接排放，会影响周围的水质情况，不利于人们的身体健康。

我国对竹制品废水的研究及工程上的应用有限(邓喜红，2007；王凯军，1998；吕庭君等，2009；)，大多运用物化处理技术和生物处理技术。人们相继研究了芬顿法和膜处理技术对竹制品废水的处理(郭庆稳等，2013；王炜，2013)，但芬顿法操作复杂，膜处理技术存在膜污染问题等。因为竹制品废水的生化性好，所以生物法处理竹制品废水居多(李振东，2008)，针对竹制品废水高COD的特点，本次工艺设计采用了目前具有竞争优势的曝气氧化池+微电极+一级多元体电絮凝+二级多元体电絮凝+USAB处理+A2/O+二沉处理工艺，将电解絮凝与生物法相结合，在传统电解的两个电极中，加入多个微电极材料，而形成多元体电极，达到高效分解有机污染物。经过调试运行，结果分析之后，整个处理系统正常运行，并且处理效果显著。

1 工程概况

浙江省某公司主要生产竹拉丝和竹纤人造板产品，竹的主要成份为竹叶黄酮、多糖、氨基酸萜、酚酸、竹纤维等组成，在竹子品加工时会产生一定量的竹焦工业废水，每天才生竹焦工业废水为100t，每小时约5t/h，废水中含有大量竹焦油、多糖、氨基酸萜、酚酸、竹纤维及竹酸液等高分子合成有机物，其COD高为5万～7万mg/L，pH为5左右，带有浑浊的色度和异味。

2 工艺流程设计

2.1 工艺流程说明

我国对竹制品废水的研究及工程上的应用有限(邓喜红，2007；王凯军，1998；吕庭君等，2009)，综合国内外已有的竹制品废水处理的研究资料，针对竹制品废水的特点，为去除废水中的竹纤维等难降解物质，设计了如图1所示的工艺路线对高浓度竹制品废水进行处理。

2.2 主要构筑物

(1)曝气氧化池

在竹子品加工的废水中加入一些强氧化剂如双氧水让废水充分曝气初次氧化。废水中的有机污染物初步被分解。

(2)微电解处理

选一种新型高效的铁碳微电解复合材料，它是一种无机复合材料与传统的树脂和活性碳相比，既具有传统树脂的离子交换功能，又有活性碳的吸附作用，利用氧化还原反应电子转移改变水中有机物的分子结构和特性对废水中的大分子进行氧化分解、还原和絮凝，从而达到降低20%COD指标。

(3)一级多元电解

多元电解技术是一种新型的电化学反应器，除传统电解装置有两个电极外，还在电解槽中增加了多个工作微电极材料，而形成多元体电极。电解是利用电化学方法产生氢氧化物作为凝聚剂净水的一种工艺，在各电位作用下快速切断高分子有机物的键，从而起到了分解作用。过电位电解是指在高于电解基体发生电化学反应所必须的电位条件下进行的电解过程，同时具有微电解反应所要的基本元素Fe和C，低电位的Fe与高电位的C，在废水中产生电位差，具有一定导电性的废水充当电解质，形成无数微电池。

阳极电极反应为 Fe-2e→Fe(2+)

阴极电极反应为 2H+2e→2[H]→H2(在酸性条件下)

Fe是活泼金属，在酸性水溶液中会显示出较强的还原性，另外作为阳极，在电流作用下，水中的金属离子与水电解产生的氢氧根形成氢氧化物，氢氧化物絮凝将杂质颗粒吸附，生成絮状物。

Fe(2+)与OH(-)反应生成氢氧化亚铁

Fe(2+)+2OH(-)→ Fe(OH)2

Fe(OH)2氧化成氢氧化铁，它也是一种强活性凝聚剂，与水中悬浮颗粒生成絮状物。

图1 竹制品废水处理工艺流程

(4)二级多元电解

在一级电解后再增加二级电解，其特点就是将废水中有机物和悬浮物质通过一级电解被分解出来，还有一部分腐殖酸和竹液酸的聚羧酸化合物等非电解质(在碱性条件下)通过二级电解后，同时在水中具有导电力的作用下，使它们在水中发生离解或电离，从而达到降低85%COD指标，也降低了氨氮50%指标。

(5)USAB处理

它是升流式厌氧污泥床生化处理反应器，具有处理高浓度的有机废水，其结构、运行操作维护管理相对简单，造价相对较低，对一些较难降解的大分子有机物有很好的去除效果。

(6)A2/O+二沉处理

它是以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完全氧化反应，生物主要为短世代的细菌群落，去除BOD达90%以上，完成对有机物的去除，也能大量吸收滤解性磷、氮。

3 运行效果

3.1 竹制品废水的来源

竹制品碳化蔑和蒸煮蔑原料为竹片，企业直接购买竹片为原料，对其进行碳化或蒸煮后烘干，废水主要来源于碳化竹片废水、蒸煮竹片废水和烘干产生的废水。废水为褐色、微浊、有微臭气味。

3.2 运行效果

该工程已于2015年6月底建成，目前已正常运行两年多，处理效果稳定，验收监测出水水质如表3所示，处理效果达到预期效果，且有较好的脱氮除磷效果，通过环境监测部门的监测验收。

经过两天的监测，分别从进水口和出水口取样，检测水样的pH、化学需氧量、氨氮、总磷、五日生化需氧量、色度、悬浮物，检测结果见表1。

结果表明，项目废水总排口pH在7.2～7.4范围，化学需氧量排放浓度平均为84mg/L，去除率高达99.5%；氨氮排放浓度平均为2.58mg/L，去除率达到92.8%；总磷排放浓度平均为0.256mg/L，去除率达到94.8%；废水排放色度由64倍降到4倍；悬浮物排放浓度平均为16.4mg/L，去除率为80.5%；五日生化需氧量浓度平均为17.95mg/L，去除率为97.7%。

由以上监测可知，项目外排水中pH、生化需氧量、氨氮、总磷、色度、悬浮物、五日生化需氧量符合《污水综合排放标准》(GB8978-1996)表4中一级标准限值。

表1 废水监测结果

4 问题讨论

(1)针对竹制品废水有机污染物浓度高、污染物种类多等特点，设计了曝气氧化池+电解池+一级多元电解+二级多元电解+USAB处理+A2/O+二沉处理的工艺流程。从监测分析结果来看，除了悬浮物的去除率在80.5%，CODcr、氨氮、总磷、BOD5的去除率都达到90%以上，尤其化学需氧量的去除率高达99%。可以达到GB8978-1996一级排放标准。

(2)其中多元电解技术是一种新型的化学反应器，在传统的电解装置中加入多个工作微电级材料，形成多元体电极，产生絮凝剂净化污水，可去除难降解的有机物如竹纤维等，提高废水的生化去除效率。若不采用该处理单元，则生化出水的CODcr在1000mg/l左右，难以实现达标排放，是该处理流程的关键处理单元。

(3)碳化竹片废水、蒸煮竹片废水和烘干产生的废水水量少、浓度高、处理难度大，采用曝气氧化池+电解池+一级多元电解+二级多元电解+USAB处理+A2/O+二沉处理的工艺处理效果明显，可以为同类型废水处理工程推广应用。

(4)该工程环境效益明显，年处理污水约8215吨，年削减COD约0.690吨，氨氮0.021吨，有效降低废水对环境的污染。

[1]陈智远，何炼，姚建刚，等.UASB/生化工艺处理竹制品废水[J].中国给水排水，2010 (24)：74-76.

[2]邓喜红．制品蒸煮废水的处理[J].化工设计通讯，2007，33(4)：58-60.

[3]王凯军.厌氧 (水解)—好氧处理工艺的理论与实践[J].中国环境科学，1998，18(4)：0-0.

[4]吕庭君，罗安程，曹 杰，等.竹浆废水酸析固废农用处理初步研究[J].浙江农业学报，2009，21(1)：0-70.

[5]郭庆稳，张敏，王炜，等.Fenton 法处理竹制品废水生化出水的研究[J].环境科学，2013，34(6)：2283-2289.

[6]王炜.AnMBR-Fenton-SBR 组合工艺处理竹制品废水的研究[D].浙江大学，2013.

[7]李振东.竹制品生产废水性质及其厌氧处理效果研究[D].浙 江 大 学，2008.

DesignandOperationofHighConcentrationofCarbonizingandStewingBambooWastewaterTreatmentProcess

CHEN Xi1，2ZHANG Mindong1HONG Huachang2WANG Zhen1JIN Xin1MEI Rongwu1，*

(1.Environmental Science Research and Design Institute of Zhejiang Province，Hangzhou 310007，China； 2.College of Geography and Environmental Science，Zhejiang Normal University，Jinhua 321004，China)

Designed the combined technology in which the aeration oxidation pond，microelectrode，primary multibody electroflocculation，secondary multibody electroflocculation，USAB，and A2/O treatment process were adopted for treatment of high concentration wastewater of bamboo products. After adjustment the result showed that the process operation was stable.

bamboo wastewater；microelectrode；primary multibody electroflocculation；degradation information

项目资助：浙江省科技计划项目(2016F50029)；浙江省科技计划项目(2016F50027)；“嘉兴市水污染协调控制与水源地质量改善”项目(2017ZX07206-002)

陈曦，硕士研究生，研究方向为废水处理

梅荣武，本科，教授级高级工程师，主要从事水环境污染治理方面研究

文献格式：陈 曦 等.碳化/蒸煮高浓度竹制品废水处理工程设计与运行[J].环境与可持续发展，2017，42(6)：114-116.

X731

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1673-288X(2017)06-0114-03