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节能与环保化机浆废水厌氧和好氧处理的关键技术陈传勇(江苏京环隆亨纸业有限公司,江苏 盐城 )摘要化机浆在生产过程中产生的废水组分复杂,污染物处理困难.本文探讨了采取厌氧和好氧工艺时,如何把控重度污染物废水处理的关键技术,使污水处理系统达到稳定、持续、有效运行.关键词化机浆废水;厌氧;好氧;处理技术收稿日期:作者简介:陈传勇(),高级工程师,江苏京环隆亨纸业有限公司总工程师,全面负责公司造纸生产工艺、技术研发和项目建设等工作.化机浆主要原料有木片、竹片、一年生植物等,生产过程中不同的原料、不同的生产工艺、不同的化学品及添加量、不同的浆得率,产生的废水水质也是千差万别.木片原料分为针叶木、阔叶木及硬杂木,国内化机浆生产一般使用阔叶木为多,包括桉木、相思木、杨木等,由于国内原料短缺,很多企业使用各种硬杂木、枝桠材较多,有的企业为满足市场要求采用针叶木、阔叶木混合制浆.化机浆的生产过程主要包含洗涤、预浸、浸渍、磨浆、筛选和净化等工段,在生产过程中需要添加大量的化学药品,以改善原料性质及提高浆的得率.化机浆废水特点负荷高,不同的原料及生产工艺,化机浆废水的性质不同,C O D值在 m g/L,甚至更高.水质条件差,废水中含有大量的杂质,树脂及杂细胞,硬度也高,给废水处理带来一定的难度.废水的B O D/C O D值低,可生化性相对于其他制浆工艺废水较差.在化机浆生产过程中会添加大量的化学品使得废水中的含盐量比较高,成分复杂,容易造成微生物中毒.国内一般采用UA S B或I C类厌氧反应器处理化机浆废水,污泥采用颗粒污泥,平均去除率一般低于,出水C O D在 m g/L或以上,导致好氧处理出水在 m g/L,甚至更高.由于化机浆废水中含有盐类物质及其它复杂污染物,厌氧处理过程中,很容易造成颗粒污泥破碎化、中毒跑泥,致使厌氧系统去除效率波动很大,沼气产量下降,无法满足稳定运行要求,运行费用增高.厌氧系统酸化原因及措施酸化现象厌氧系统酸化是指在整个厌氧消化过程中或某阶段,出现挥发性脂肪酸(V F A)积累,导致产甲烷菌活力下降,厌氧消化过程受到抑制.酸化现象的主要表现为产气减少、反应器效率下降和系统稳定性降低.酸化原因酸化现象产生原因主要包括负荷过高、厌氧菌群失衡、温度和p H值异常以及有机负荷波动.当厌氧系统承受的负荷超过其处理能力时,会导致V F A积累;厌氧菌群失衡时,产甲烷菌数量减少或产甲烷菌活性降低,也会导致酸化现象;温度和p H值异常以及有机负荷波动也可能导致酸化.解决策略针对不同的酸化原因采取相应的解决策略,一般来说,以下措施可以缓解或解决厌氧系统的酸化问题.降低有机负荷针对负荷过高引起的酸化问题,可以调整进化机浆废水厌氧和好氧处理的关键技术水浓度和流量,使其适应厌氧微生物的生长需求,从而提高厌氧消化效率.调节p H值添加碱剂或酸剂,将反应器内的p H值控制在适宜的范围内.在厌氧消化过程中,p H值是一个重要的控制参数,当p H值过低时,可以通过添加碱剂,如氢氧化钠或碳酸钠来提高p H值;当p H值过高时,可以添加酸剂,如稀盐酸或稀硫酸来降低p H值.调节p H值时需要注意以下两点:一是实时监测反应器内的p H值,以便及时采取措施,避免大幅度调节p H值,以免对厌氧系统造成冲击;二是在调节p H值时,应注意添加物质的纯度和用量,避免对厌氧微生物产生不利影响.添加缓冲剂添加金属离子缓冲剂中和挥发性脂肪酸,缓解酸化现象.缓冲剂可以在一定程度上调节反应器内的p H值,通过添加钙、镁等金属离子缓冲剂可以缓解酸化现象.这些金属离子可以在反应器内形成弱酸强碱盐,从而中和挥发性脂肪酸.在添加缓冲剂时,需要注意以下两点:一是选用适当的缓冲剂种类和浓度,避免对厌氧微生物产生不利影响;二是缓冲剂的添加量应根据反应器内的p H值变化和水质特点进行适当调整.优化温度控制温度对厌氧消化过程影响显著,过高或过低的温度都会导致酸化现象.优化温度控制可以避免厌氧系统的酸化,措施包括:加装保温层、加热器和冷却器等设备,控制反应器内的温度波动.特别是在北方寒冷地区,更应采取防寒保暖以及加温等措施,防止反应器内温度过低.恢复厌氧菌群在酸化现象严重时,可以采取更换部分厌氧污泥、添加菌种或营养物等措施,恢复厌氧菌群的活性.延长水力停留时间延长废水在厌氧反应器中的停留时间,为厌氧微生物提供充足的分解时间,从而降低酸化现象发生.控制进水流速在保证废水充分混合的前提下,降低进水流速,减少废水对厌氧菌群的冲击.加强现场监测定期对废水进行化学分析,及时发现并解决酸化现象及其他问题.同时,加强对厌氧系统的日常维护和管理,确保其正常运行.综上所述,解决厌氧系统酸化问题需要针对具体原因采取相应的措施.在实际操作中,可以根据具体情况选择单独或综合使用上述措施来缓解或解决酸化问题.同时,加强日常监测和管理,及时发现并解决问题,确保厌氧系统的稳定运行.污水生物脱氮除磷工艺设计和好氧段运行控制污水生物脱氮除磷工艺设计将生物脱氮和生物除磷工艺进行组合,形成生物脱氮处理工艺,即厌氧缺氧好氧工艺(AAO法,又称A O法).AAO法是由厌氧池、缺氧池和好氧池组成.废水首先进入厌氧池,在厌氧池主要是聚磷菌进行磷的释放,聚磷菌通过分解体内聚磷酸盐获得能量,摄取水中的挥发性脂肪酸,将脂肪酸以聚羟基丁酸的形式存储于体内,同时释放磷到水中.随后污水进入缺氧池,反硝化细菌利用好氧区中经混合液回流而带来的硝态氮作为底物,同时利用污水中的有机碳源进行反硝化脱氮.最后污水进入好氧池,在好氧池主要进行有机物的去除和硝化反应,好氧菌去除水中的有机物,硝化菌硝化水中的氨态氮,聚磷菌又过量摄取磷.污水经二沉池进行排放,回流污泥回流到厌氧池保持系统污泥的浓度,剩余污泥排出的同时将磷去除,如图所示.图AAO工艺流程示意图好氧池污泥颜色好氧活性污泥系统运行正常时,池面污泥颜色从进水端到出水端一般都会有颜色梯度“黑灰色灰褐色土褐色”.主要原因是溶解氧浓度梯度变化,引起污泥颜色的梯度变化.溶解氧浓度梯度变化,主要原因是进水端C O D浓度相对较高,耗氧量大,随着有机物的降解,越往后端走,有机物浓度越低,耗氧量也跟着减少,又因为曝气 年第期 造 纸 技 术 与 应 用设备一般都是均匀排列在好氧池中的,前后端的供氧量基本相同,从而引起溶解氧浓度出现梯度变化.了解正常情况下污泥颜色梯度变化的原因,可根据污泥颜色变化进行相应调整,如表.表系统运行的问题及调整方向污泥颜色原因调整方向没有梯度都发“黑灰色”溶解氧不足增大曝气量没有梯度都发“土褐色”溶解氧过高减小曝气量有梯度“黑灰色灰褐色”溶解氧略不足稍微增加曝气量有梯度“灰褐色土褐色”溶解氧略高稍微减小曝气量有梯度“深灰色灰白色”长期营养物质匮乏 增加氮磷营养盐的投加好氧池池面泡沫好氧活性污泥系统运行正常时,池面泡沫一般不多,如图.图好氧池白色泡沫好氧系统启动时池面会出现大量白色泡沫,并且泡沫有黏性,一般三四天后会明显减少.一般将大量白色有黏性的泡沫定义为高负荷启动泡沫,也就是相对来说,活性污泥少有机物多.如果好氧池突然出现大量白色泡沫,可能是排泥过量、进水C O D浓度突然增高或者污水系统进入有毒有害物质,使一部分细菌死亡.褐色泡沫褐色泡沫一般出现在好氧池的四周或者相对波动小的地方.如果好氧池出现褐色泡沫并有增多的现象,就表示活性污泥有老化现象,需要增加排泥量、适当调整风量来解决污泥老化问题.也可以通过补充碳源来缓解,不过成本比较高.黑色泡沫黑色泡沫一般出现在好氧池溶解氧浓度过低时,也就是表现为污泥发黑,解决起来也比较简单,增加曝气量就能解决.彩色泡沫常发生于生化系统流入了带颜色的废水,通常这些带颜色的废水具备较高有机物浓度,在曝气的作用下,容易导致类似高负荷时产生的泡沫.由于水体本身就带有颜色,自然产生的泡沫也会带有颜色.另一种情况就是污水、废水中富含表面活性剂或洗涤剂,流入生化系统后,也会产生泡沫,在阳光照射下,这些泡沫表面会产生五彩缤纷的颜色,这对判断此类泡沫的产生原因有很大帮助.二沉池池面状况如果二沉池池面有浮渣,通常是污泥老化或者过度曝气造成的.如果二沉池池面出现块状浮泥,通常是二沉池污泥回流量不够、集泥或者好氧系统曝气量不足造成的.二沉池出水状况正常情况下,二沉池出水透亮、出水悬浮物很少、出水几乎看不出带颜色.二沉池出水看着很浑浊,没有亮光,大多数是启动初期或者好氧系统长时间处于不正常的状态,污泥沉淀性能不好造成的.二沉池出水透亮但带一些茶色,出水悬浮物也不高,一般这种情况都是溶解氧长期过高导致的,需要降低曝气量.二沉池出水透亮,也没有颜色,但是能明显看到二沉池池面出水带很多悬浮物,这大概率是丝状菌引起,可以通过调整营养盐、溶解氧及污泥浓度等方法调整解决.活性污泥沉降比情况分析沉降比在 表示污泥活性很差、污泥老化严重或者污泥浓度很低,也可能是污水系统停运后刚启动,需要通过测量污泥浓度找出真正原因.如果是污泥老化就加强排泥,如果是污泥浓度太低就补充污泥,否则就投加营养盐物质,使污泥尽快恢复活性.沉降比在 表示污水系统运行基本正常.沉降比在 表示活性污泥开始出现轻微污泥膨胀,主要表现为活性污泥中开始出现丝状菌,但数量不多,还是以菌胶团占主体.沉降比在 表示活性污泥出现中化机浆废水厌氧和好氧处理的关键技术度污泥膨胀,主要表现为活性污泥中丝状菌开始增多,菌胶团和丝状菌各占一半.沉降比在 表示活性污泥出现较高污泥膨胀,主要表现为活性污泥中丝状菌进一步增多,菌胶团进一步减少,丝状菌占主体.沉降比在 表示活性污泥出现极度污泥膨胀,主要表现为活性污泥中菌胶团较少,主要为丝状菌.活性污泥系统运行试验数据情况分析进出水指标主要看进出水数据和以往的数据,通过历史和现在的运行数据比较,可以发现进出水有没有异常,如进出水C O D浓度、温度、p H值、氮磷营养物质等有没有大的变化.如果有就需要调整活性污泥系统运行参数.C O D去除率一般运行良好的好氧活性污泥系统在污水中的B O D/C O D比合适的条件下,C O D去除率能达到 ,运行差一点的好氧活性污泥系统C O D去除率也能在 以上.如果C O D去除率达不到 就说明系统有问题.活性污泥浓度活性污泥浓度具体要看污泥运行负荷,通过污泥负荷计算出合理的污泥浓度.如果污泥浓度过高或者过低都不利于好氧活性污泥系统运行.污泥浓度过高,可能会出现曝气不均匀引起的局部厌氧、运行费用高、污泥老化等问题;污泥浓度过低,容易使污泥负荷过高,会出现污泥的絮凝性不好、出水水质差等问题.活性污泥灰分一般活性污泥的灰分在 左右表示污泥性能良好.过高的灰分表示污泥中无机物占大多数,微生物实际数量很少,出现污泥浓度虚高的情况,需要通过加强排泥来调整.过低的灰分表示污泥活性比较高,污泥沉淀性能差,不利于泥水分离.溶解氧浓度好氧活 性 污 泥 法 溶 解 氧 一 般 控 制 在 m g/L,表示系统运行正常.过高的溶解氧容易使菌胶团过度氧化,使菌胶团老化加快、提前死亡,进而影响出水水质;过低的溶解氧容易使菌胶团缺氧,出现二沉池飘泥问题,二沉池出水水质变差.p H值好氧活性污泥系统p H值一般在之间.过低过高都会影响菌胶团的活性,进而影响出水水质,过低的p H值还容易引起污泥丝状菌膨胀.结束语厌氧生物处理过程中,废水的成分通常比较复杂,而且在运行中也经常出现一些干扰因素,如在反应器中有时会出现毒性物质、产生泡沫等问题.这些问题往往会给整个厌氧系统运行造成致命影响,因此操作人员需要及时发现存在的问题并提早解决,防止问题恶化造成运行失败.废水好氧生物处理是在不断地供给微生物足够氧的条件下,利用好氧微生物分解废水中的污染物质.活性污泥法处理废水的实质,是在充分曝气供氧条件下,以废水中有机污染物质作为底物,对活性污泥进行连续或间歇培养,并将有机污染物质无机化的过程.活性污泥法处理废水效率高、效果好,处理后水的水质良好.K e yT e c h n o l o g i e s f o rA n a e r o b i ca n dA e r o b i cT r e a t m e n t o fC h e m i c a lP u l pW a s t e w a t e rC H E NC h u a n y o n g(J i a n g s uJ i n g h u a nL o n g h e n gP a p e rC o,L t d,Y a n c h e n g ,C h i n a)A b s t r a c t:C h e m i c a l p u l p,a s a r a wm a t e r i a l f o r p a p e r m a k i n g f i b e r s,g e n e r a t e s c o m p l e xw a s t e w a t e r c o m p o n e n t sa n d i sd i f f i c u l t t o t r e a t p o l l u t a n t sd u r i n g t h ep r o d u c t i o np r o c e s s E x p l o r e d t h ek e y t e c h n o l o g i e sf o rc o n t r o l l i n gt h et r e a t m e n to fh e a v yp o l l u t a n tw a s t e w a t e rb ya d o p t i n ga n a e r o b i ca n da e r o b i ct r e a t m e n tp r o c e s s e s,i no r d e r t o a c h i e v e s t a b l e,s u s t a i n a b l e,a n de f f e c t i v e o p e r a t i o no f t h e s e w a g e t r e a t m e n ts y s t e mK e y w o r d s:c h e m i c a l p u l pw a s t e w a t e r;a n a e r o b i c;a e r o b i c;t r e a t m e n t t e c h n o l o g y 年第期 造 纸 技 术 与 应 用