氧化溝結合水解工藝處理造紙廢水

1、氧化溝結合水解工藝處理造紙廢水1 廢水水量、水質廣西某公司是一采用毛竹為原料的造紙廠， 其廢水主要來源于堿液浸泡 (40%燒堿 ) 后水洗產生的黑液和抄紙機廢水白水。其中，白水連續(xù)排放 (1 200t/d) ，COD為 7001 200mg/L，pH值為 7.2 9.5 ；黑液間歇排放 (100t/d) ，COD為 12 00024 000 mg/L，pH值為 9.2 11.5 。此外，還有部分生活污水 ( 約 100t/d) ，COD為 200mg/L。廢水主要成分有：纖維、纖維素分解生成的糖類、醇類、有機酸、木質素及其衍生物，少量的樹脂酸、脂肪酸等。廢水的可生化性較好， BOD/COD值接

2、近 0.5 ，SS含量大 (690 mg/L) ，導致污泥產率系數大。 根據這一特點， 該廢水采用了利用兼氧技術的水解池和利于污泥好氧穩(wěn)定的氧化溝進行處理。2 處理工藝及設計參數2.1 處理工藝廢水處理工藝流程見圖1。2.2 設計參數主要構筑物及設計參數見表1。表 1構筑物尺寸及設計參數規(guī)格及參數量停留構筑物( 座)時間備注數(h)集水池V 總320廠內原有31000m氣浮池2m×5m×20.5暫時不用2m水解酸化24m×12m3124V有效 =1200m，內設填料池×5m3格650m，分 6氧化溝36m×24m1363×3mV 有效

3、 =1800m黑液箱3m×3m× 10.59m一體化沉14m×12m24淀池×4m耐壓強度為 980kPa, 罐內設R=570mm過濾罐1 0.5 金屬絲網、聚苯乙烯泡沫塑 H=3020mm料(20 目)2.3 工藝特點紙漿廢水的纖維含量高， 因此回收利用前景十分可觀， 其產量可達 20 t/d( 含水浮渣 ) 。采用氣浮工藝能很好地予以回收，但由于目前該廠生產設備較為落后導致回收纖維無法充分利用， 且不影響后續(xù)處理，故暫不采用氣浮工藝。水解池是兼氧技術的體現， 兼性菌 ( 主要是產酸細菌 ) 在缺氧或厭氧條件下將廢水中主要有機污染物木質素、 纖維素等分

4、解成小分子中間產物有機酸及醇類 ( 如乙酸、乙醇 ) ，同時一些有毒物質及一些帶色基團的分子鍵被打開。 水解池出水 pH值一般控制為 5.8 6.8 。氧化溝主要用于降解難降解有機物及脫氮除磷。 氧化溝設計流速為 0.3 m/s ，相當于混合液在溝中平均環(huán)行了約 204 周，廢水經稀釋、吸附，得到長時間的降解。氧化溝的污泥泥齡長 (30 d) ，因此經過氧化溝處理后的污泥已經得到好氧穩(wěn)定， VSS/SS值一般為 60%，不需要另外消化；污泥也近于零排放，自開始運行至今只排泥一次。氧化溝中充分的供氧發(fā)生在反應池一端，受限制的供氧發(fā)生在反應池其余部分，混合液在曝氣和非曝氣段間循環(huán)， 同時表曝機使池

5、中形成上、中、下三種溶氧層次，使厭氧、兼氧、好氧菌的協(xié)同作用成為可能。這種大環(huán)境 ( 包括死角 ) 和大量微環(huán)境 ( 菌膠團內部形成的缺氧、厭氧段) 的存在使有機物得到更好地降解、并為同時硝化反硝化提供了條件，使氧化溝兼具脫氮除磷功效。如出水對磷要求高，則可定期適當排泥。一體化沉淀池 1 兼具沉淀池、回流污泥池、污泥濃縮池、出水池功能；一體化沉淀池 2 兼具沉淀池、絮凝反應池、污泥濃縮池、出水池功能。黑液、白水大致按 112 的配比進入水解酸化池。3 實際運行效果3.1 生化池接種、馴化為縮短培養(yǎng)、馴化時間，接種污泥采用附近鳳凰紙業(yè)廠的生化污泥( 含水率 99.6%)，投加于水解酸化池為33受

6、運輸等5m，氧化溝 9m(問題限制 ) 。開始培養(yǎng)時，氧化溝內放 1/4白水、 3/4清水進行悶曝，并投加面粉 50kg/d ，換水 30t/d 。當污泥沉降比 (SV) 持續(xù) 3d 為 3%時，逐漸增加換水量，并按BOD5NP=1005 1 的比例投加尿素和磷肥營養(yǎng)物。經一個月左右的培養(yǎng)和試運行，SV=12%，已達到滿負荷進水條件，微生物生長良好，出水穩(wěn)定。3.2DO 分布情況表曝機在不同的轉速下， 池內各點的溶解氧濃度 ( 溶氧儀測 ) 見表2、圖 2。實際運行表明，當表曝機附近的DO維持在 2.0mg/L 時，池內以好氧處理為主，同時底部存在缺氧或厭氧區(qū)，使好氧、缺氧、厭氧菌并存，協(xié)同作

7、用。當表曝機附近的 DO維持在 1.0 mg/L 以下時，則池內好氧區(qū)大大減少，除碳、硝化及脫氮都受到很大限制。 DO太高，污泥繁殖快，產泥多，不利于操作，也耗電。因此，最好控制轉速，使表曝機附近的 DO維持在 2.0 mg/L 左右，實踐表明在該條件下的運行情況良好。表 2穩(wěn)定運行時氧化溝內DO 分布mg/L轉35 r/min 32 r/min30r/min28 r/min 25 r/min速位ABABCABCABAB置12.952.051.651.250.8022.852.102.001.651.050.800.650.400.700.250.350.1032.352.301.801.80

8、1.000.700.700.350.400.300042.202.101.751.650.900.600.550.350.400.40005 2.10 2.15 1.75 1.75 0.65 0.80 0.80 0.40 0.60 0.50 0.20 0.106 2.50 2.50 1.60 1.60 0.95 0.95 0.90 0.65 0.65 0.55 0.20 0.1073.002.201.601.050.8083.102.251.651.250.809 3.40 3.00 2.30 1.90 1.05 1.50 1.30 0.70 1.15 0.90 0.40 0.2010 2.3

9、0 2.30 1.60 1.55 0.85 1.00 1.00 0.65 0.70 0.75 0.25 0.1511 2.55 2.30 1.80 1.20 0.65 0.80 0.80 0.40 0.50 0.60 0.15 012 2.10 1.85 1.40 0.95 0.25 0.60 0.55 0.25 0.40 0.10 0.15 013 1.80 1.30 1.25 0.85 0.20 0.70 0.45 0.10 0.40 0.20 0.20 014 3.202.101.801.350.85注A、B、C分別為水面下 0.3 、1.0 和 2.0 m 處。3.3 運行結果廠方和監(jiān)

10、測站提供的監(jiān)測數據見表3。表 3廢水處理效果進水出水去除水溫黑液白水率( )pHCOD(mg/L)pHCOD(mg/L)pHCOD(mg/L)(%)19.2 10.8718426.37.63749.36.8288.395.818.1 10.6521123.68.511018.67.13114.795.518.9 10.7420341.57.56968.86.8995.096.120.3 11.6017863.47.05872.77.2788.695.921.2 9.1316720.58.211004.56.9482.196.321.3 10.0313483.69.431491.46.6581.

11、496.621.3 11.2012080.88.311258.86.7494.295.421.5 10.6013162.28.461148.06.5186.595.820.8 11.2013026.78.801120.26.3288.295.621.0 11.0212102.08.541036.56.7998.694.7從表 3 可以看出，在穩(wěn)定運行期間的 COD總去除率達 95%以上。 3.4 設施投資及運行費用該工程占地面積約 1 700m2, 總投資為 256.37 萬元，日常運行費用為 0.83 元/m3( 不包括折舊費和回收利用費 ) ，節(jié)省排污費約 20 萬元/a 。4 結論采用氧

12、化溝、水解工藝處理造紙廢水，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，管理操作方便，COD去除率可達 95%以上，出水各項指標均達到國家二級標準。實踐證明，該項技術可用于處理造紙廢水。氧化鋁循環(huán)水處理工藝的探討1 前言之所以在循環(huán)水前冠以“氧化鋁”三個字，是因為國內氧化鋁行業(yè)的循環(huán)水普遍存在著：高溫 - 影響冷卻效果，高堿增加堿耗，高懸浮物容易結垢的三大難題， 有別于其他行業(yè)的循壞水。 一般循環(huán)水只具備上述“三高” 中的兩高，所以用水質穩(wěn)定方法能使循環(huán)水良性循環(huán)，而氧化鋁循環(huán)水的水質穩(wěn)定， 國內目前還沒有成熟的辦法。2 氧化鋁循環(huán)水特點和現狀氧化鋁循環(huán)水的服務對象是燒成，蒸發(fā)，赤泥洗滌，氫氧化鋁洗滌，脫硅等工序，用于冷卻

13、。真中蒸發(fā)工序用水占全部水量的 6070。氧化鋁循環(huán)水特點的具體表現是：高溫：循環(huán)上水溫度達35-45 ，循環(huán)下水溫度達45-58 ；高堿： PH=11-12，最高 PH=14；高懸浮物： SS=400-600mg/l，最高達 5000mg/l ，低硬度：一般為 7.5 14（CaCO3）mg/l, 最小為 0。而且因為氧化鋁循環(huán)水和氧化鋁生產朕系特別緊密，停水意味著停產。氧化鋁生產的連續(xù)性很強，所以，除非萬不得己， 一般不安排停產。 就是說靠停水大檢修來解決循環(huán)水中的問題，不符合生產實際。目前的生產形勢是：國內氧化鋁商品每年缺口約 100 萬噸，各氧化鋁廠都在努力提高自己的產量， 生產要求循

14、環(huán)水發(fā)揮出更大的作用，可是，循環(huán)水的水質得不到徹底改善，只能使結垢等問題越來越嚴重，一邊要求提產，一邊作用越來越小，所以，氧化鋁循環(huán)水己成為提產道路上的一只“攔路虎”。上述水質特點，造成循環(huán)上下水管道結垢嚴重，山西鋁廠投產 10 余年來，上水管最厚的結垢 40mm以上，下水管道最厚的結垢達150mm以上，下水管道斷面己成“卵形”；閥門閘板及閘板槽，閥桿皆被垢厚厚的裹著， 任憑操作機構扳壞， 閥桿變彎，閥門也紋絲不動；冷卻塔上的水泥格板填料上也結垢嚴重， 個別孔眼己被堵死， 孔眼面積縮小 30，降溫效果很差；懸浮物（主要是料漿，灰塵，赤泥）大量沉積在調節(jié)池內， 冷卻塔下，調節(jié)池積泥體積己達調節(jié)池

15、全部體積的 6070，可調節(jié)的體積驟減；冷卻塔下的“搭盆”深 1.8m，不出三個月，便被泥積滿。由于結垢使循環(huán)下水管道輸水量減少，（上水管道還表現不明顯），檢查井內水位普遍上升，水力坡度代替了設計坡度，管道全線水位升高，上游管段流速降低，結垢加快。歷次垢樣分析見表1。表 1 循環(huán)水系統(tǒng)垢樣分析（ % ）取樣地時間Al2O3 Fe2O3CaOMgoNa2O SiO2 灼堿其他點91.3 澄清池 46.32 0.0812.85 1.631.20 35.232.69壁冷卻塔91.353.250.345.671.53.78 32.273.19配水槽回水管93.440.41.5151.981.11 1.

16、36 36.09內冷卻塔93.458.60.752.750.900.36 1.70 33.14配水槽塔下沉98.113.316.5333.291.5516.9 28.32渣綜合氧化鋁循環(huán)水的種種問題， 分析其根本原因有二， 一是系統(tǒng)中有大量懸浮物（指礦漿，赤泥）存在；二是系統(tǒng)中有高堿度存在。堿法生產氧化鋁，就是用堿（ NaOH或 Na2CO3）處理鋁土礦，使礦石中的氧化鋁和堿反應制成鋁酸鈉溶液。 鋁酸鈉溶液經分解析出氫氧化鋁，氫氧化鋁再經過脫水，即可獲得氧化鋁。由于循環(huán)水在蒸發(fā)末效的冷凝器（氧化鋁行業(yè)習慣稱之為水冷器） 中與循環(huán)母液中的含堿水蒸汽直接接觸，所以循環(huán)水中含堿在所難免。另外，在赤泥

17、洗滌工序中常用一部分循環(huán)上水洗滌赤泥， 減少赤泥的附液損失， 這種做法倒可以保持循環(huán)水中的含鹽量在一定的水平上?？梢娧趸X循環(huán)水中結垢主要有兩個原因， 一是含懸浮物， 二是含堿。而含堿是必然的，堿又是溶解物質，不易被分離。所以說減緩循環(huán)水系統(tǒng)結垢的首要手段和目標是去除循環(huán)水中的懸浮物。3 推薦的氧化鋁循環(huán)水處理流程也許是受對氧化鋁循環(huán)水認識的局限， 設計時對氧化鋁循環(huán)水中的懸浮物指標放的太寬，指標定的太低，設計循環(huán)上水懸浮物含量130mgl ，堿度 100mm/l。實踐證明，氧化鋁循環(huán)水管道結垢的一個重要原因就是懸浮物控制不嚴， 水中懸浮物含量太高， 致使大量的含鋁化合物粘結在管壁上，加速、加

18、重了管道結垢。對于大多數城市下水來講，其懸浮物含量也不過 150-300mg/L。筆者認為：氧化鋁循環(huán)水和鋼鐵企業(yè)的循環(huán)水是有聯(lián)系的， 過去也屬一個部門， 氧化鋁循環(huán)水的水質特點和鋼鐵企業(yè)中高爐煤氣洗滌， 轉爐除塵洗滌及軌濁循環(huán)水相近，其去除的主要對旬都是懸浮物，主要區(qū)別是：前者水中的懸浮物多是氧化鐵皮，氧化鈣煤渣，二氧化硅等；后者水中的懸浮物多是氧化鈣、氧化鋁，二氧化硅?？墒?，氧化鋁循環(huán)水處理工藝的研究與發(fā)展已明顯落后于鋼鐵企業(yè)。 鋼鐵企業(yè)一般采用沉淀分離的方法將縣浮物分離處理，高爐，轉爐多采用平流沉淀池，軌鋼濁循環(huán)水多采用旋流沉淀并增加過濾工藝， 而且對循環(huán)上水的懸浮物指標控制比較嚴格，（

19、如表 2）濁循環(huán)水的懸浮物也控制在 60-100mg/l ，經常，60mg/k?；ば袠I(yè)的循環(huán)水中的懸浮物一般也控制在 50mg/l 。補充水經處理后懸浮物很低的水補入系統(tǒng)中， 若氧化鋁循環(huán)水只采用旁路處理，不能徹底去除懸浮物，處理后的懸浮物指標又定的過低，勢必造成循環(huán)水中的懸浮物濃度過高。 為此，筆者提出了如下的工藝流程。如圖 1表 2各鋼鐵企業(yè)循環(huán)上水的懸浮物（mg/l）首鋼高寶鋼轉上鋼二上鋼三寶鋼高武鋼熱寶鋼線爐爐廠轉爐廠轉爐爐軌材47602710337.55060上述流程結合了十多年的生產實踐， 參考了兄弟單位的經驗， 流程中沒有復雜的構筑物，簡單方便，針對性強，符合實際。4 對工藝流

20、程的幾點說明4.1 予沉工藝燒成窯周圍有大量灰塵侵人循環(huán)回水中， 赤泥洗滌，氫氧化鋁洗滌等工序，免不了有料漿溢出，葉濾工序有沖洗地面的水，上述回水若沒有予沉措施，會使循環(huán)回水中懸浮物短時間升高幾倍甚至幾十倍，所以，應該在上述工序的循環(huán)回水進入下水道前， 先搞一次予沉，既“清濁”分流，把懸浮物截留在源頭。只允許含懸浮物很少的上清液進入下水道，如設旋流沉淀池，異向流斜板沉淀池，將沉淀池底流放出來的污泥就近回收。這樣做，可大大降低下水道的結垢速度，也能減輕循環(huán)水后續(xù)處理的負擔，還能減少氧化鋁的流失。赤泥回水在赤泥堆場沉淀過程中， 因短流，異重流現象使赤泥回水中的懸浮物經常在 200 1000mgl

21、之間，最高達 10gl ，象這么高的懸浮物很有必要在堆場附近設一級沉淀工藝， 將懸浮物有效地去除，只回用上清液，保證懸浮物在 50 100mg/l ，沉下來的泥就近返回堆場，也是一種予沉的做法。4.2 計量槽由于循環(huán)水中懸浮物太高，結垢性又強，孔板流量計，電磁流量計，超聲波流量計，阿牛巴流量計，渦街流量計在該系統(tǒng)中幾乎無法使用，而采用流量堰，如巴氏計量槽卻不失為一種有效的辦法，即使結垢可以及時清理。 所以本工藝中在沉淀地前搞一次計量， 為補充水（另外計量）和赤泥回水（可用三角堰計量）匯入回水后，計算混合比，監(jiān)視沉淀池的負荷提供依據。 而在冷卻塔下來進冷水泵前再搞一次計量，為計算冷卻塔蒸發(fā)量，

22、循環(huán)上水量提供依據， 加上水質分析，整個處理工藝處于定量控制之中。而且，控制過程并不復雜。4.3 快速混合工藝在新水（自來水）或池泥回水補入沉淀池前，采用機械混合或者管道混合器快速混合。這樣的理由是：首先，補水中的硬度當量值遠遠小于循環(huán)水中的堿度當量值，軟化反應很完全，保證軟化效果。真次，現代混凝理論和實踐證明 4加強加藥后的高梯度瞬時混臺，在極短時間內、 形成對初始顆粒碰撞積聚所需要的水流結構， 便于藥劑在水中迅速均勻擴散， 為凝聚劑創(chuàng)造適宜條件。 快速混合后回水很快進入平流沉淀池， 水流由紊流狀態(tài)驟然變?yōu)閷恿鳡顟B(tài)， 為絮體沉淀創(chuàng)造了條件，懸浮物便迅速沉降，有利于提高去除率。當然，還可以在沉

23、淀池前考慮加藥措施，如高聚合度的無機絮凝劑對高 PH，高懸浮物的沉淀有很好的強制作用。同時，鑒于水中懸浮物的粘結性， 建議搞機械攪拌或壓縮空氣攪拌，因為氧化鋁廠有壓縮空氣用來攪拌沉降槽，壓縮空氣來源比較方便。4.4 采用平流沉淀工藝山西鋁廠生產廢水處理站采用的工藝流程是平流沉淀后加斜板沉淀，廢水水質和循環(huán)下水相類似，見表3，表 4。分析其沉淀過程類似加藥沉淀， 主要是水中有大量的含鋁化合物存在，廢水在下水道中己開始分層沉淀。經過近三年的運行，比較穩(wěn)定。除了出水懸浮物有待進一步降低外，處理站內沒有發(fā)現堵塞和構筑物大量結垢現象，而現有的氧化鋁循環(huán)水處理站內的澄清池，三角配水槽的出水孔 （100 直

24、徑）、回流窗口、三角出水堰、排空管內、排泥管內到處掛著垢層，堵塞很頻繁，給運行帶來困難。而百澄清池為旁路處理，不能徹底的去除水中懸浮物， 系統(tǒng)耐沖擊能力差。 這幾年鋼鐵企業(yè)的先進做法是循環(huán)回水 100經過沉淀處理。而平流沉淀池耐沖擊負荷，對懸浮物濃度的變化適應性強， 氧化鋁循環(huán)水經常遭受生產不正常時的“跑渾”干擾， 幾小時之內懸浮物上升以百分比濃度計，真它池型耐沖擊就差些。因此，推薦采用大面積，大體積的平流沉淀池，操作簡便，效果穩(wěn)定，緩沖能力強，兼有調節(jié)水量的功能?，F有的調節(jié)池因為停留時間短，排泥功能差而被泥困擾。表 3生產廢水處理站水質分析（mg/l）進出出水SS水進水硬堿水含鹽總鐵 AlC

25、aMgClPH去SS含量度度SS量除率777 872536 2264 60542 0.02 860.02 14187 1189%表 4氧化鋁循環(huán)水水質統(tǒng)計數字（mg/l）懸浮物 硬度總鐵AlSiOPH含鹽量2400-600 25-8014-35800-2500 20-3011-122000-60005 現場管理方面的幾點建議循環(huán)水的流程是一次系統(tǒng)工程，除改善處理站內的設施， 現場管理也很主要，具體如下：5.1 集中補水在循環(huán)水系統(tǒng)中避免多點補水，尤其是禁止補新水。因為水中含堿，一遇新水則立即發(fā)生軟化反應，產生CaCO3沉淀?，F場調查時發(fā)現：凡是有新水排入循環(huán)水的管段，結垢則嚴重。 本流程推薦集中在平流沉淀池前補水， 可使 CaCO3在沉淀池中沉淀而后被去除。5.2 封閉部分檢查井檢查并就是人孔（ manhole ）。在氧化鋁生產現場，從檢查井內掉進回水管道內的雜物有：磚塊、石塊、編織袋（成品袋、堿袋），破井蓋、樹枝等。這些雜物體大且重，不易被水沖走，使水流受阻。流速減緩、結垢和沉積加劇。為此，建議在容易排進雜物的地段，有選擇地封閉部分檢查井，做好隱蔽記錄，以備檢