论文部分内容阅读
造纸工业是我国重要的经济产业之一,但又是排污量最大的产业之一。造纸废水中,中段废水由于其水量大、成分复杂、污染物浓度高、生物降解性差,更是造纸废水处理中的重点和难点。本论文通过文献调研并在对国内外造纸废水处理技术和工艺优缺点进行分析、以及小试的基础上,设计了以草浆中段废水为处理对象的厌氧/好氧生物膜法-混凝工艺,并进行了一系列的实验,获得的主要研究成果归纳如下:
1)合理地设计了以草浆中段废水为处理对象的厌氧/好氧生物膜法-混凝组合工艺。该工艺总体上是生物处理和化学混凝处理的组合,生物处理工艺是厌氧处理+好氧处理+生物过滤的组合。通过合理地组合不同工艺,可充分发挥不同工艺的长处、提高对草浆中段废水的处理效率。
2)研制了高效的厌氧/好氧生物膜反应器。该反应器不需要污泥回流和内循环,也不需要二沉池,因而具有结构简单、管理方便的特色。该反应器的高效性与使用了外形、孔径及比重均较合适的多孔弹性载体有关。采用该载体的优势包括:a)载体的多孔性能够提供较高的比表面积供微生物附着生长;b)合适的载体孔径可以较好地避免由于生物膜的生长而造成载体的孔隙堵塞;c)载体的尺寸和比重合适使得载体在曝气的条件下易于形成流化床;d)多孔载体的使用,有效地减少了剩余污泥发生量,因此可以用生物过滤代替二沉池;e)载体做为生物滤料时,既可以获得较高的滤速又可以得到较好的过滤水质。
3)在使用厌氧/好氧生物膜反应器处理草浆中段废水的实验过程中,着重考察了HRT和有机容积负荷等因素对反应器处理效果的影响。结果表明:当进水COD浓度为900~1500 mg·L-1、HRT为16 h、容积负荷为1.2~1.9 kgCOD/(m3·d)时,反应器对COD、BOD5、及浊度的去除率分别达到70%、80%和95%以上,表明该反应器对草浆中段废水具有较强的处理能力。不过,从处理水质看,COD和BOD5浓度分别在250~350 mg·L-1和45~55 mg·L-1范围内,虽然能满足2001年开始实施的《制浆造纸工业水污染物排放标准( GB3544-2001)》,但不能满足2008年开始实施的《制浆造纸工业水污染物排放标准( GB3544-2008)》。此外,生物处理出水的色度也不能满足《制浆造纸工业水污染物排放标准( GB3544-2008)》对色度的要求,所以对生物处理出水进行进一步的处理是需要的。
4)对生物处理出水进行了混凝处理实验研究。在考察了不同絮凝剂的混凝性能的正交实验基础上,确定以聚合硫酸铁和聚合氯化铝为絮凝剂、聚丙烯酰胺为助凝剂。然后利用单因素轮换实验考察了絮凝剂配比、投加剂量、助凝剂用量及pH值等因素对混凝处理效果的影响。结果表明:聚合硫酸铁和聚合氯化铝的联合使用具有明显的协同作用,助凝剂的加入可提高处理效率,并减少絮体产生量、加快絮体沉降的速度。
5)实验确定的混凝工艺的最佳工艺条件和操作方法为:先调节进水的pH至6~7,投加聚铁36 mg·L-1后快速(200 r/min)搅拌30 s,投加聚铝24 mg·L-1后快速搅拌30 s,投加助凝剂PAM3 mg·L-1后快速搅拌30 s,再慢速(60~70r/min)搅拌10 min,沉淀2 min。混凝处理对浊度、色度及COD的平均去除率分别达到86.7%、97.1%和89.7%。处理出水的pH为6.5~7.0、COD为35~45mg·L-1、BOD5小于10 mg·L-1、悬浮物小于10 mg·L-1、色度小于50稀释倍数,能满足《制浆造纸工业水污染物排放标准( GB3544-2008)》对这些指标的要求。
上述研究结果表明:本论文采用的厌氧/好氧生物膜法-混凝组合工艺能够有效地处理草浆中段废水,处理出水的pH、COD、BOD5、色度及悬浮物不仅能够满足本文的研究开始时作为处理水质目标的《制浆造纸工业水污染物排放标准( GB3544-2001)》,而且能够满足在本文实验研究即将结束时开始实施的新标准《制浆造纸工业水污染物排放标准( GB3544-2008)》。此外,本文采用的厌氧/好氧生物膜反应器具有处理效率高、结构简单、操作方便等特色。因此,本文的研究结果具有较好的实用价值和应用前景。