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1材料與方法

1.1廢水來源及水質(zhì)

該造紙廠以廢舊瓦楞紙、箱板紙為原料生產(chǎn)瓦楞紙，生產(chǎn)過程主要包括制漿、造紙、壓榨、烘干、復(fù)卷等，生產(chǎn)中的污水主要來自制漿過程，制漿就是將廢紙打成紙纖維的過程，需要用水不斷的沖洗篩選，細(xì)小纖維、廢紙上帶的有機(jī)物和固體雜質(zhì)被洗出成為廢水中污染物的主要來源，另外，造紙機(jī)沖洗濾布有一部分水流到污水站。流到污水站的綜合污水主要有:造紙水、車間沖洗水、真空泵冷卻水、污泥壓濾水、生活污水。

1.2廢水處理工藝

擴(kuò)產(chǎn)前造紙廠污水處理采用物化+好氧處理工藝，好氧采用活性污泥法，曝氣采用微孔曝氣，廢水中的大部分懸浮物和COD通過加藥去除，運(yùn)行成本高，好氧池污泥經(jīng)常發(fā)生膨脹，運(yùn)行不穩(wěn)定。根據(jù)擴(kuò)產(chǎn)后造紙廠的污水水質(zhì)水量和現(xiàn)有的污水處理設(shè)施，我公司對其現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)改造，采用預(yù)處理+IC厭氧+好氧+物化的污水處理工藝對污水進(jìn)行處理。在原有設(shè)施基礎(chǔ)上新增一沉池、IC厭氧反應(yīng)器和深度處理系統(tǒng)，好氧部分充分利用原有的好氧池和原一沉池、均質(zhì)池進(jìn)行擴(kuò)容，達(dá)到對原有設(shè)施的充分利用。

1.3反應(yīng)裝置

針對在實(shí)際運(yùn)行過程中IC厭氧反應(yīng)器內(nèi)部的布水布?xì)庀到y(tǒng)存在的缺陷，我公司對傳統(tǒng)厭氧反應(yīng)器的布水布?xì)庀到y(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行改造，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的上旋流厭氧反應(yīng)器。該反應(yīng)器直徑為8m，高為20m，總效容積1000m3，碳鋼材質(zhì)。

1.4接種污泥

對厭氧反應(yīng)器而言，接種污泥的數(shù)量、性質(zhì)、活性是影響反應(yīng)器啟動速度的最重要的因素。以同種廢水培養(yǎng)的顆粒污泥進(jìn)行接種，可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的快速啟動。本項(xiàng)目采用木漿廢水顆粒污泥為接種污泥，由于水質(zhì)相似，可以縮短馴化期，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的快速啟動，污泥接種量為300m3，TSS為91.2g/L，VSS為61.5g/L。

1.5主要分析方法

試驗(yàn)中的分析方法參照文獻(xiàn)，主要分析指標(biāo)及方法為SCOD(重鉻酸鉀法)、VFA(滴定法)、流量(電磁流量計(jì))、pH(精密pH計(jì))、溫度(溫度計(jì))。

2滿負(fù)荷運(yùn)行階段系統(tǒng)分析

根據(jù)接種污泥的活性以及對新反應(yīng)器的適應(yīng)情況和上旋流厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行控制指標(biāo)，分三個(gè)階段實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)啟動，即污泥馴化期、負(fù)荷提高期、滿負(fù)荷運(yùn)行期，經(jīng)過28天調(diào)試運(yùn)行，上旋流厭氧反應(yīng)器達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷12kgCOD/m3•d。本實(shí)驗(yàn)選取滿負(fù)荷運(yùn)行后數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.1SCOD去除率

滿負(fù)荷運(yùn)行階段，上旋流厭氧反應(yīng)器進(jìn)出水SCOD與去除率的關(guān)系。受車間生產(chǎn)工藝影響，瓦楞紙造紙廢水水質(zhì)波動比較明顯，尤其是SS含量對TCOD的測量影響較大，本實(shí)驗(yàn)選擇分析廢水SCOD的變化，研究上旋流厭氧反應(yīng)器的去除效率。在滿負(fù)荷運(yùn)行階段，系統(tǒng)進(jìn)水SCOD波動比較大，數(shù)值在2000～4000mg/L之間，經(jīng)過上旋流厭氧反應(yīng)器處理后，系統(tǒng)出水SCOD在750mg/L左右小幅度穩(wěn)定波動，可見上旋流厭氧反應(yīng)器的抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)。受進(jìn)水水質(zhì)的影響，厭氧系統(tǒng)SCOD去除率有一定的波動，但波動不大，SCOD去除率均值為74%。與其它文獻(xiàn)報(bào)道中提到的應(yīng)用在工程項(xiàng)目上的IC反應(yīng)器處理同樣類型廢水相比，本工程試驗(yàn)中用到的自行研制的厭氧反應(yīng)器的處理效率比其它工程中實(shí)際應(yīng)用的IC厭氧裝置處理效率要高。

2.2出水pH和VFA變化

滿負(fù)荷運(yùn)行階段，厭氧系統(tǒng)出水pH及VFA變化。厭氧系統(tǒng)出水pH是影響厭氧反應(yīng)器運(yùn)行的重要因素，出水pH可以用來判斷反應(yīng)器中酸堿度是否處于平衡狀態(tài)，采用上旋流厭氧反應(yīng)器處理瓦楞紙廢水，系統(tǒng)出水pH在7.0～7.8之間穩(wěn)定波動。出水VFA濃度過高表明反應(yīng)器里有大量的VFA累計(jì)，反應(yīng)器有可能面臨酸化的危險(xiǎn)，研究表明，厭氧反應(yīng)器正常運(yùn)行中，應(yīng)保持出水VFA濃度在400mg/L以下。系統(tǒng)出水VFA除了在運(yùn)行的第24～31與38～41天VFA高于400mg/L以上外，其余時(shí)段出水VFA均低于400mg/L以下。從圖4可以看出，系統(tǒng)在第24～31天和第38～41天出水VFA在400～600mg/L之間，同時(shí)段系統(tǒng)出水pH稍有降低，雖然VFA高于推薦值，但出水pH仍超過6.8，滿足產(chǎn)甲烷菌最適宜的pH范圍，因此符合穩(wěn)定運(yùn)行指標(biāo)要求。

2.3容積負(fù)荷對SCOD去除率的影響

滿負(fù)荷運(yùn)行階段，SCOD去除率隨容積負(fù)荷變化趨勢如圖5所示。在運(yùn)行的第1～6天，容積負(fù)荷從15.12kgCOD/m3•d降到8.28kgCOD/m3•d，SCOD去除率也由最初的74.8%降到了69.0%;運(yùn)行的第6～18天，容積負(fù)荷呈穩(wěn)定波動的趨勢，容積負(fù)荷均值為10.54kgCOD/m3•d，SCOD去除率均值為73%;運(yùn)行的第18～29天，容積負(fù)荷呈波動上升趨勢，最高達(dá)到19.44kgCOD/m3•d，此時(shí)的SCOD去除率為85.8%;運(yùn)行的第29～34天，容積負(fù)荷出現(xiàn)了一定下滑，容積負(fù)荷降到11.88kgCOD/m3•d，此時(shí)SCOD去除率為64.8%;在運(yùn)行的第34～46天，容積負(fù)荷呈現(xiàn)小幅波動的趨勢，容積負(fù)荷均值為13.87kgCOD/m3•d，SCOD去除率均值為73.3%。可以發(fā)現(xiàn)SCOD去除率的變化與容積負(fù)荷的變化有關(guān)，實(shí)際運(yùn)行過程中，控制容積負(fù)荷在10～14kgCOD/m3•d之間，SCOD去除率可達(dá)73%左右。

2.4容積負(fù)荷對出水VFA的影響

VFA是厭氧消化過程中有機(jī)物降解過程的中間產(chǎn)物，有機(jī)物經(jīng)水解反應(yīng)后產(chǎn)生VFA，而產(chǎn)甲烷菌利用VFA產(chǎn)生甲烷，所以出水VFA在反應(yīng)器控制中被認(rèn)為是最重要的參數(shù)。VFA在厭氧反應(yīng)器中的變化情況能反映出產(chǎn)甲烷菌的活性狀態(tài)，而且比pH值更為敏感，試驗(yàn)過程中對上旋流厭氧反應(yīng)器中VFA的變化進(jìn)行了連續(xù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)VFA的波動與運(yùn)行容積負(fù)荷有密切關(guān)系。隨著負(fù)荷的波動，出水VFA出現(xiàn)了明顯的波動，在運(yùn)行的24～31天與38～41天出水VFA超過400mg/L，之后隨著運(yùn)行負(fù)荷的逐步降低，出水VFA逐步降到400mg/L以下。通過上面的分析可以看出，運(yùn)行的容積負(fù)荷過高可能導(dǎo)致出水VFA過高，反映到反應(yīng)器內(nèi)部的運(yùn)行情況，有可能造成厭氧系統(tǒng)的酸累積，從而影響產(chǎn)甲烷菌的活性。

3經(jīng)濟(jì)性分析

滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，實(shí)際水量為4500m3/d，每天厭氧系統(tǒng)可以去除COD約10000kg，每kgCOD可轉(zhuǎn)化0.35m3CH4，折合0.54m3沼氣，因此每天大約可以產(chǎn)生5400m3沼氣，1m3沼氣的實(shí)際產(chǎn)熱量相當(dāng)于1kg普煤的產(chǎn)熱量，參考煤電當(dāng)量357g/(kW•h)，電費(fèi)按照0.44元/度計(jì)算，不考慮建造沼氣發(fā)電裝置的費(fèi)用，計(jì)算可知改造后污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的沼氣可為公司每天節(jié)約電費(fèi)約6655元，高于改造后系統(tǒng)每日處理廢水運(yùn)行成本。

4結(jié)論

通過本試驗(yàn)研究結(jié)果可以看出，采用上旋流厭氧反應(yīng)器處理瓦楞紙?jiān)旒垙U水，SCOD去除率高、運(yùn)行效果穩(wěn)定。(1)系統(tǒng)出水SCOD在750mg/L左右，SCOD去除率波動不大，SCOD去除率均值為74%，系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)。(2)雖然出水VFA部分時(shí)間大于400mg/L，但出水pH值始終大于6.8，沒有出現(xiàn)酸累積現(xiàn)象，符合穩(wěn)定運(yùn)行指標(biāo)要求。(3)容積負(fù)荷對SCOD去除率有一定影響，實(shí)際運(yùn)行過程中，控制容積負(fù)荷在10～14kgCOD/m3•d之間，SCOD去除率可達(dá)73%左右。(4)運(yùn)行過程中要控制容積負(fù)荷過高而導(dǎo)致的出水VFA過高，以免造成厭氧系統(tǒng)的酸累積，從而影響產(chǎn)甲烷菌的活性。(5)改造后廢水處理噸水電耗可以降到0.947元，利用厭氧產(chǎn)生的沼氣發(fā)電，還可以進(jìn)一步降低噸水電耗。

作者：呂丹丹 楊永凱 張萍 崔丹紅 孫慶峰 孫召強(qiáng) 單位：中持水務(wù)股份有限公司