石灰法造纸废水集中处理教学提纲

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1、石灰法造纸废水集中处理造纸企业的污染是我国地表水污染的重要因素之一， 其产生的废 水浓度较高，治理也存在一定的难度，曾被列入“十五小”污染行业。 石灰法造纸过程中虽然没有黑液的产生，但仍存在其产生的废水浓度 高、可生化性差的特点。水处理问题已经成为石灰法造纸发展的瓶颈。该项目将六家石灰法造纸企业产生的废水收集后进入污水处理 站集中处理，是河南省造纸废水集中治理的试点。 废水经过物化+生 化处理后，能够满足造纸工业水污染物排放标准（GB354令2001） 和当地环保部门总量控制指标的要求。 经过六个月的满负荷运行，效 果良好。1水质、水量该六家造纸厂均以麦草为原料，采用石灰法生产瓦楞纸，废水经收

2、集后进入污水处理站集中处理，设计原水水质水量见表 1。表1设计原水水质、水量指标COD(mg/l)BODmg/l)SS(mg/l)pHQ(m3/d)设300050020007.5-8.59000计值2工艺流程与主要构筑物2.1工艺流程废水处理工艺流程见图1收浆系统一-集水井混擬沉淀池污泥处理=污泥侬缩池 污泥贮池絮凝 剂 f调节池三叶罗茨凤机1达标椰放一SBR反应池匚水解酸化池图1 工艺流程图2.2构筑物的设计参数和作用 格栅由于收水管渠采用暗渠，在输送过程中没有外来杂质的进入， 废水中大的杂质如塑料袋、树枝、叶等较少，为减少投资采用人工格栅。栅宽800mm栅隙10mm 斜网收浆系统为了回收废

3、水中的纤维并降低废水中 SS的含量，在工艺的前端 设置收浆系统。 常规的收浆方式有斜网收浆和圆网收浆， 该工程采用 斜网收浆。滤网采用 60 目尼龙网，以保证浆的回收量和出水水质， 降低后续工艺的负荷。 集水井集水井的作用在于短时调节水量， 避免出现水泵过分频繁的开启和关闭。设计水力停留时间6mi n,潜污泵的开关由液位计控制。 混凝沉淀池混凝沉淀池按照最大时流量设计,设计时变化系数 1.2 。为便于操作管理和检修方便, 混凝沉淀系统 2 池运行。 混凝沉淀 池由混凝反应池和平流沉淀池组成。 絮凝剂和助凝剂的溶解、 配制在 地面上的溶解槽进行, 将配好的药剂用泵提升至高位贮药箱, 靠重力 作用

4、投加药剂。絮凝剂采用PAC助凝剂采用PAM絮凝反应采用穿孔旋流反应池，反应时间 20min。沉淀池与絮凝反应池合建。考虑到站区可利用面积较大的特点, 沉淀池采用平流沉淀池，表面负荷1.3m3/m2 h。2池共用行车刮泥机 1 台。絮凝污泥自流进入污泥贮池。 调节池调节池与平流沉淀池合建。 其主要作用在于调节水质水量， 避免 提升泵频繁开停机， 泵的开关由液位计控制。 考虑到六个造纸厂排放 废水在时间上的互补性和混凝沉淀池的调节能力，停留时间设计为 30min。 水解酸化池由于该废水中含有大分子、 好氧菌难以去除的物质。 在废水进入 好氧生化之前设置水解酸化池。 靠水解产酸菌的作用可以迅速降解水

5、 中有机物的特点， 形成以水解产酸菌为主的上流式污泥床， 从而去除 有机物并将水中难降解的大分子有机物转化为小分子有机物， 并将固 形有机物转化为溶解性有机物， 进一步提高废水的可生物降解性和提 高生化处理效率。水解酸化池采用升流式，共分四池运行。上升流速 1.3m/h 。 SBR 反应池SBR系统共有2池运行，单池有效容积3800m3!。SBR反应池运行 周期 8 小时。其中进水 4 小时，采用非限制性曝气， 鼓风曝气 6 小时, 静沉1小时，滗水1小时。SBR也的稳定性较好，进水时废水与曝气 池内的混合液充分混合， 对于充水期内出现的废水浓度变化， 可起到 一定的缓冲作用，系统采用穿孔管曝

6、气。采用间歇进水，对于长时间 高峰浓度的废水冲击起到一定的分割作用。 在反应池中反复出现好氧- 缺氧状态，在同一个周期内污染物浓度、溶解氧亦有较大变化，能够保持较稳定的生物相，微生物生长良好。SBR反应池在固液分离时 整体水体接近完全静止状态，不会发生短流现象，同时，在沉淀阶段 整个SBR反应池容积都用于固液分离，较小的活性污泥颗粒都可得到 有效地沉淀，SBR反应池的出水质量较高，系统出水稳定达标。 污泥贮池混凝沉淀池产生的絮凝污泥、水解酸化池和SBR反应池产生的剩 余污泥均自流进入污泥贮池。经收集贮存后泵送污泥浓缩池。污泥贮 池有效容积35用。 污泥浓缩池系统产生的污泥若不浓缩将增加污泥处理

7、的负荷，因此设置污泥 浓缩池。该工程污泥浓缩池4池运行，经浓缩后的污泥含水率降至 97%左右，污泥体积大大减少。主要构筑物见表2。表2主要构筑物一览表构筑规格或主要设物名计参数备注称格栅B= 800mrpe=10mm人工格栅收浆系统长50m宽1.5m60目尼龙网斜网集水井5X 2.5 x 3.5m超咼0.5m混凝2池，穿孔旋流沉淀28X 6x 3.5m反应平流沉淀池池调节12.3 x 5.3 x池3.5m水解酸化8.6 x 8.6 x5.5m4池池SBF反应池27.7 X 27.7 X5.5m2池污泥贮池3X 3.7 X 3.8污泥浓缩池6X 6X 7.6m4池2.3工艺的主要特点 该工艺具备

8、技术先进、运行可靠的特点，适合石灰法造纸废 水处理。 污泥系统上清液回流至集水井进而进入混凝反应池，在投药 量一定的情况下提高了沉淀效果。 在好氧生化处理前增设水解酸化处理，将大分子有机物经过水解菌的作用转变为小分子有机物， 提高了废水的可生化性，进而提 高了 SBF反应池的效率。3处理效果和主要技术经济指标经过六个月时间的运行，系统出水水质稳定满足 造纸工业水污 染物排放标准(GB3544 2001)制浆造纸非木浆本色标准和当地环 保部门COD总量控制的要求。各单元处理效果见表 3,具体出水水质 见表4。表3污水处理各工段出水水质设定单位：mg/L (去除率除外)项目原水收浆系统混凝沉淀水解

9、酸化池SBR标准出水去除率(%)出水去除率(%)出水去除率(%)出水去除率(%)CODr225020251015002614255.026281.6370BOD4254045.03641032810.07377.8100SS12562550250602375.08265.41000表4出水水质监测结果指标COD(mg/l)BODmg/l)SS(mg/l)pH进水225042512507.8出水26273827.5标准37010010069备表中数据为平均值。COD370mg/标准注依据总量控制指标算得。主要技术经济指标见表5。表5主要技术经济指标项目实际运行参数处理能力（mVd ）9150总装

10、机容量（kw）373.6运行容量（kw）239.7电耗（kw- h/m3）0.604占地面积（m）23400项目总投资（万元）580运行成本（兀/m ）0.513备注表中数据为均值。4结论之所以采用SBR法,主要是考虑到SBF本身具有的如占地面积小、 流程简单、电耗节省、不易产生污泥膨胀现象等优势，同时考虑到该 造纸企业操作人员自身素质偏低的因数，而SBRX艺具有系统操作简 单且更具有灵活性的特点。采用该工艺处理石灰法造纸废水，实现了达标排放。与其它工艺 相比具有管理方便、运行可靠、一次性投资低、运行成本低、适合管 理水平相对较低的企业的特点。经过半年的运行实践和监测结果表 明，对COD BO

11、I5 SS的去除率分别达88%、83%、93%，运行成本 约0.52元/m3。回收的废浆可回用于生产，实现了废水处理和废物回 收资源化的目的。该工程为多家石灰法造纸企业集中治理工程， 不论从操作管理或 性价比来考虑均优于单独建造的小型污水处理工程，具有一定的推广意义石英砂滤床除苯酚的试验研究受污染的饮用水水源中，含酚浓度在大多数情况下V0.01mg/L,为微量。对饮用水中微量 酚的去除一般有臭氧氧化法、活性 炭吸附法等，但由于费用较高，目前在我国尚难以普遍推广。笔者试图采用从河流水体岸边或底部的含水层中截取河床渗透水的“诱 渗”1取水方式来去除水源中的微量酚，并对石英砂滤床与含水 层除酚进行了

12、一系列的试验研究。1试验方法1.1试验装置与方法试验装置为一根140mm勺有机玻璃管柱，其高度可按需要调整。 管柱底板上钻有10mm勺圆孔，孔隙率为25%其上覆盖尼龙网以防 石英砂流失，管柱中装填粒径为 0.5 1.2mm的石英砂。试验分两阶段：第一阶段采用以长江水为水源的武汉市自来水， 向配水箱内的自来水中投加 苯酚，配制成给定浓度的含苯酚原水， 用水泵提升至滤柱中进行除酚试验；第二阶段试验用水则为上述原水、生活污水、淘米水三者按 2.5 : 1.5 : 0.5的比例配制（简称混合 试验用水）。第一、二阶段的试验数据是滤柱分别连续运行5d和25d后取进、出水样测得的，分别进行了酚、溶解氧、p

13、H值及水温四个项目的测定，酚的浓度采用4-氨基安替比林直接光度法测定，并对 滤柱中石英砂表层的菌胶团、丝状菌、杆菌等进行了显微镜检测。1.2试验结果与讨论第一、二阶段试验时的水温分别为 2324 C、1215 C; pH值为6.5 6.8 ;第一阶段试验时的进、出水溶解氧分别为7.36 7.76mg/L、7.17.66mg/L，第二阶段试验时进、出水溶解氧分别为 8.239.87mg/L、0.906.93mg/L ;第一阶段试验前期的进、出水溶 解氧几乎一致，仅后期的出水溶解氧较之进水略低，而第二阶段试验开始，用显微镜观察发现滤柱中石英砂表面出现菌胶团之后，出水溶解氧比进水明显降低，最多低达

14、90%进水苯酚浓度对苯酚去除率的 影响见图1。範一旳日试程馆卑 石英砖足隔度丄J m i in0.04 Q.20试競迷续时何询d1012J4图2苯酚去除車与石英醉屋暉度的关系不同厚度石英砂层的除酚试验结果还表明，当进水苯酚浓度较低 （v 0.03mg/L）时，苯酚的去除基本上都是在滤柱进水的前部分1m石英砂层中完成的，后续的生产试验也表明，石英砂层厚度进一步增大， 苯酚的去除率增加甚微，但有相同的趋势。 试验连续时间对苯酚去除率的影响在进水苯酚浓度、石英砂层厚度一定的条件下，苯酚去除率随试 验连续时间延长而有所增大 ，如当进水苯酚浓度为0.008 mg/L，试 验连续时间自第二阶段试验的第 2

15、8d到第42d时，经1m 2m 4m石 英砂层渗滤后苯酚去除率相应从 35.1% 37%和40.8%增大到38.7%、 41.25%和 45%见图 3）。1 m罐水着鮒堆厦山一 OOfl mS/f.1020 W 4054试酸连缝时拘加D 3苯晞去除率与试赅遵鏡时间的笑瑶由以上分析可知，进水苯酚浓度对苯酚去除率影响显著， 而石英 砂层厚度、试验连续时间对 苯酚去除率亦有影响，为次要影响因素。 滤池及河床渗井的滤层均多为人工滤层，其渗透系数较大，相关试验表明渗透系数减小，除酚效果有所提高，但单位产水量较低，因而 本试验 着重研究常规滤层渗透系数的情况。至于不同试验水源，全 部试验资料都证明它对苯酚

16、去除 率基本没有影响。2石英砂滤床除酚的数学模型为建立一个与石英砂层实际除酚效果相吻合的数学模型，必须弄清试验过程中酚的挥发究竟 对试验结果有多大影响。研究表明，进 水含酚量v 300mg/L时，酚挥发量较少或极微。本试验进水苯酚浓度 均0.2 mg/L，远远低于上述值，且第一阶段试验时的水温为 23 24C,第二阶段试验时还下降到1215 C,故可忽略酚的挥发对试 验结果的影响。基于前述对影响苯酚去除率因素的分析， 从动力学角 度对石英砂层的物理化学、生物学等除酚规律进行研究，固定某些参 数，考察其他参数之间的关系，发现参数之间均存在指数关系，选择 下式描述石英砂层的除酚公式：C = KCo

17、a ZB Ty(1)式中 C出水苯酚浓度，mg/LC0进水苯酚浓度，mg/LZ -石英砂层厚度，mT -试验连续时间，da、B、 丫-常数及二参数的指数对试验数据进行数理统计计算后，得到下列公式：C= 1.49C01.11Z-O.O75T-O.O94 (2)3数学模型的验证与应用实例1湖北英山县某公司在河床上建有一座井底进水非完整 河床渗井，井深为5.6m，在该井连续运行256d测得井周河水含酚浓 度为0.002mg/L时，井水含酚浓度为0.0008mg/L。在该井连续运行 466d测得井周河水含酚浓度为0.006mg/L时，井水含酚浓度为 0.002mg/L。当井周河水含酚浓度已知时，根据式

18、(2)来预测井水含酚浓度， 需知道垂直于河水渗滤方向的含水层厚度。为简便起见，通过对各种不同埋深(h)条件下的井底进水非完整河床渗井集水流网分析，得到以下关系式：Z 含=1.72h (3)按式 计算，h = 5.6m时的Z含=9.63m,并代入式 得G= 256d = 1.49 X 0.0021.11 X 9.63-0.075 X 256-0.094 = 0.000 75mg/L; G= 466d= 0.0024mg/L。实例2重庆市某造船厂在长江河床上建造的井底进水非完整 河床渗井的埋深为5.0m，在 该井投产运行15 d测得井周江水酚的 浓度为0.018mg/L时，井水含酚浓度为0.012

19、 mg/L，将h值代入式 求出 Z含=8.6 m后代入式 得 C= 1.49 X 0.0181.11 X 8.6-0.075 X 15-0.094 = 0.0114mg/L。经对工程实例中井水含酚浓度实测值与按式（2）计算值进行比 较，二者基本吻合，公式的精 度大致在89%-95%左右，表明式（2） 较真实地反映了含水层的除酚情况。4石英砂层与含水层的除酚机理4.1对苯酚的吸附作用粒径为0.51.2mm颗粒的石英砂层与由不同粒径颗粒构成的各 种含水层，不仅都具有巨大的表面积，而且颗粒的表面一般带有负电 荷。苯酚分子的羟基（-OH）中O的电负性为3.5 ,而H的电负性为2.1 , 因而羟基中O与

20、H形成的共价键的共用电子便明显偏向Q致使O带部分负电 荷，H则带部分正电荷，在颗粒表面的静电引力作用下， 苯酚分子便被颗粒表面所吸附。在第一、第二阶段试验刚开始的头几 天与河床渗井的投产初期，人工配制的含苯酚污水与受酚污染河水分 别经石英砂滤层与含水层渗滤后含酚浓度的降低，主要表现为颗粒表面的吸附作用。4.2颗粒表面吸附与微生物分解的联合作用据研究，大多数细菌等电点的pH值为34,而水中细菌细胞表 面电荷的性质受pH值控制，即水的pH值低于细菌等电点时，细菌细 胞表面带正电荷，反之则带负电荷。试验时人工配制的原水接近中性 水，故细菌细胞表面带负电荷，细菌通过“类氢键”将酚吸附于自身 表面，进而

21、被吸入体内进行分解。因此，第一、二阶段试验的石英砂 层除酚效率随试验时间延长而提高，显微镜观察发现石英砂表层有 胶菌团、丝状菌和杆菌生长。在实际工程中，含水层随生产运行时间 的延长，除酚效率提高，这主要是颗粒表面吸附与微生物吸附分解作 用逐渐增强所致。5结论 经石英砂滤床渗滤去除湖北英山、重庆等地受污染河水中的 微量酚，获得了良好效果。当含酚浓度为 0.006 mg/L的河水经河床 含水层渗滤，井水含酚浓度降到了 0.002mg/L以下，酚去除率近70% 通过滤柱试验建立起来的石英砂滤床除酚数学模型，可用于预 测受酚污染河水经含水层渗滤进入井后的井水含酚浓度，滤层厚度越 大，除酚效果越好。 含水层去除受污染河水中的微量酚是颗粒表面吸附与微生物 吸附、分解综合作用的结果。 当受微量酚污染河水经含水层渗滤进入井后的井水含酚浓度仍超过国家生活饮用水水质标准时，只需酌情投加0.00010.0003mg/LK MnO卑卩可。