环境工程2010优秀毕业论文设计书(3)

2019-08-20 19:12

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极大,其有机污染负荷量占全部造纸污水负荷的90%以上。目前,解决黑液污染的措施主要是碱回收技术和酸析回收木质素。

1.3.1.1 碱回收

所谓碱回收技术也就是将黑液中有机物烧掉,以消除污染,并回收碱。当前,在一些造纸工业发达的国家,碱的回收率已达95~98%,并且黑液燃烧后产生的蒸汽可发电,也可供制浆系统使用。碱回收率高的一些大型硫酸盐纸浆厂的生产过程中,不需外购商品碱。纤维原料碱回收规模愈大,经济效益与能源利用率也越大。因此,此法适用于一些生产规模较大的造纸厂。而我国现有造纸厂多为中小型碱法草浆造纸厂,规模较小,采用现有的碱回收技术效果不显著。

1.3.1.2 酸析回收木质素

废黑液木质品素酸析回收木质素[3]后,不仅大大降低了黑液中的污染物含量(其COD降解率可达75%)和色度(木质素含量高的水有黄色及气味),同时可回收木质素。木质素可作为染料分离剂、吸附剂、螯合剂、油的回收佐剂,并在沥青乳胶体以及聚合物中应用。

戴友芝研究表明:酸析用酸可用化工行业的酸洗废酸,治理成本低。酸析最适pH为3.4~4.5,温度为50~60℃,加酸过程中会产生大量泡沫,所以酸析反应设备的有效容积按60%设计。

1.3.2 生物法在造纸废水处理中的应用 1.3.2.1 活性污泥处理

造纸废水含大量有机物,废水可生化性好,所以活性污泥法[4]在造纸污水处理中得到广泛的应用。陈让福等用好氧活性污泥处理造纸废水得到很好的效果,用盐酸和石灰产生的CO2来控制pH,对设备腐蚀性小,该法对废水中BOD、COD、SS去除率分别达89、78和85%。

活性污泥法的缺点是污泥易膨胀,但有实验表明:往污泥中投加粉状褐煤能改善污泥沉降性能和生化降解能力。

1.3.2.2 厌氧法

厌氧法[5]适用于石灰草浆蒸煮废液、碱法制浆废水等。因为这些废水pH、COD、色度都高,而BOD/COD比值低,直接好氧生化较困难。李彦春试验结果表明:用厌氧一酸析组成的流程处理小型草浆纸厂的蒸煮废液,效果显著,在进水COD 10g/L,负荷4 kg COD/m3·d条件下运行,COD和BOD的总去除率分别达到77和80%,脱色率达90%。

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1.3.2.3 稳定糖处理

用稳定塘处理造纸废水基建投资少,运行费用低,易管理,处理效果好。 曹勇报道:凤眼莲和喜旱莲子草对废纸再生纸浆废水COD具有较好的净化效果,且能增加水体溶解氧浓度,但对色度和木质素去除作用不明显。

1.3.2.4 真菌技术在造纸废水处理中的应用

木质素是一类结构复杂的天然有机化合物,不易被细菌降解。国际上研究最多并表现出高效降解能力的是担子菌纲的白腐菌,其中黄孢原毛平革菌是研究得最深入的一个典型种[6]。广州华南理工大学筛选出一株自腐菌,用它处理蔗渣浆漂白废水,可明显降低废水色度、COD与BOD。造纸废水中纤维素含量也很高,如何联合利用降解木质素与纤维素的菌,处理造纸废水,并使之变废为宝,将是一个有意义的研究方向。

1.3.2.5 固定化细胞与酶

固定化细胞和固定化酶处理废水是近年来发展起来的水处理新技术。木质素是植物残体中最难分解的组分,在常规生物处理工艺中去除效率很低,而用固定化细胞法可选择性地固定优势菌种,提高难降解有机物的降解效率。华南理工大学用吸附固定化白腐菌连续处理蔗渣浆漂白废水,COD去除率可达88.7%。

1.4 造纸废水处理基本工艺

1.4.1 物理处理方法

采用气浮或沉淀方法,通过投加混凝剂[7],可去除绝大部分SS,同时去除大部分非溶解性COD及部分溶解性COD和BOD5。

气浮和沉淀均为物化处理方法,处理效果与选用的设备、工艺参数、混凝剂等有关,其COD去除率一般高于制浆中段水的COD去除率,通常能达到70%~85%。对吨纸废水排放量>150m3、浓度较低的中小型废纸造纸企业,通过气浮或沉淀处理, 出水水质指标可达到或接近国家排放标准。

1.4.2 生物处理工艺

(1)酸化—SBR法处理造纸废水:其主要处理设备是酸化柱和SBR反应器。这种方法在处理造纸废水时,在厌氧反应中,放弃反应时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段,将反应控制在酸化阶段,这样较之全过程的厌氧反应具有以下优点:①由于反应控制在水解、酸化阶段反应迅速,故水解池体积小;②不需要收集产生的沼气,简化了构造,降低了造价;③对于污泥的降解功能

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完全和消化池一样,产生的剩余污泥量少。同时,经水解反应后溶解性COD比例大幅度增加,有利于微生物对基质的摄取,在微生物的代谢过程中减少了 一个重要环节,这将加速有机物的降解,为后续生物处理创造更为有利的条件;④酸化—SBR法处理造纸废水效果比较理想,去除率均在94%以上,最高达99%以上[8]。

(2)UASB—好氧接触氧化工艺处理造纸废水:此处理工艺中主要处理设备是上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池。上流式厌氧污泥床能耗低、运行稳定、出水水质好,有效地降低了好氧生化单元的处理负荷和运行能耗。好氧处理对废水中SS和COD均有较高的去除率,这是因为废水经过厌氧处理后仍含有许多易生物降解的有机物。上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池相串联的造纸废水处理工艺具有处理效率高、运行稳定、能耗低、容易调试和易于每年的重新启动等特点。只要投加占厌氧池体积1/3的厌氧污泥菌种,就能够保证污泥菌种的平稳增长,经过3个月的调试UASB即可达到满负荷运行。整个工艺对COD的去除率达96.6%,对悬浮物的去除率达97.3%~98%,该工艺非常适合在造纸废水处理中推广应用。

(3)生物接触氧化法处理造纸废水:该工艺采用水解酸化作为生物接触氧化的预处理,水解酸化菌通过新陈代谢将水中的固体物质水解为溶解性物质,将大分子有机物降解为小分子有机物。水解酸化不仅能去除部分有机污染物,而且提高了废水的可生化性,有益于后续的好氧生物接触氧化处理。该工艺在处理方法、工艺组合及参数选择上是比较合理的,充分利用各工序的优势将污染物质转化、去除。然而,如果由于某些构筑物的构造设计考虑不周会影响运行效果,致使出水水质不理想。但是此处理方法在设计和运行中会出现以下问题:①主要是沉淀污泥不能及时排除,因此,在设计采用水解酸化处理悬浮物浓度高的污水时,可增设污泥斗的数量以便及时排除沉淀污泥。另外,随着微生物量的增加在软性生物填料的中间部位形成了污泥团,使得传质面积减小。针对污泥淤积情况,在水解酸化池前可增设一级混凝气浮以去除水中的悬浮物,经此改进后水解酸化池能长期、稳定、有效地运行,其出水能收到较好的效果。②如果废水中污染物浓度较高或前处理效果不理想,生物接触氧化池前端的有机物负荷较高,使得供氧相对不足,此时该处的生物膜呈灰白色,处于严重的缺氧状态,而池末端成熟的好氧生物膜呈琥珀黄色。同时,水中的生

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物活性抑制性物质浓度也较高,对微生物也有一定的抑制作用。这些因素使得生物接触氧化池没有发挥出应有的作用,处理效果不理想。③在调试运行过程中,生物接触氧化池中生物膜脱落、气泡直径变大(曝气方式为微孔曝气)、出水浑浊、处理效果恶化的现象时有发生。经研究、分析、验证发现这是由于负荷波动或操作不当造成溶解氧不足而引起的。溶解氧不足使得生物膜由好氧状态转变为厌氧状态,其附着力下降,在空气气泡的搅动下生物膜大量脱落,导致水粘度增加、气泡直径增大、氧转移效率下降,这又进一步造成缺氧,如此形成恶性循环致使处理效果恶化。④在调试运行初期,发生这种现象时一般是增大供气量以提高供氧能力来消除缺氧,结果由于气泡搅动强度增大,造成了更大范围的生物膜脱落、水粘度更大、氧转移效率更低,非但没 能提高供氧能力反而使情况更糟。正确的处理措施应是减小曝气量,待脱落的生物膜随水流 流出后再逐渐增加曝气量使溶解氧浓度恢复到原有水平,若水温适宜则2~3d后生物膜就可恢复正常。

(4)内循环UASB反应器—氧化沟工艺处理造纸废水:此工艺采用厌氧和好氧相串联的方式,厌氧采用内循环UASB技术,好氧处理用地有一处狭长形池塘,为了降低土建费用,因地制宜,采用氧化沟工艺。本处理工艺的关键设备是UASB反应器。该反应器是利用厌氧微生物降解废水中的有机物,其主体分为配水系统,反应区,气、液、固三相分离系统,沼气收集系统四个部分。厌氧微生物对水质的要求不象好氧微生物那么宽,最佳pH为6.5-7.8,最佳温度为35℃-40℃[9]。这就要求废水进入UASB反应器之前必需进行酸度和温度的调节。这无形中增加了电器、仪表专业的设备投资和设计难度。内循环UASB技术是在普通UASB技术的基础上增加一套内循环系统,它包括回流水池及回流水泵。UASB反应器的出水水质一般都比较稳定,在回流系统的作用下重新回到配水系统。这样一来能提高UASB反应器对进水水温、pH值和COD浓度的适应能力,只需在UASB反应器进水前对其pH和温度做一粗调即可。UASB反应器采用环状穿孔管配水,通过三相分离器出水,并在三相分离器的上方增加侧向流絮凝反应沉淀器,它由玻璃钢板成60°安装而成,能在最大程度上截留三相分离出水中的颗粒污泥。

(5)UASB—SBR法处理造纸废水:本处理工艺主要包括UASB反应器和SBR反应器。将UASB和SBR两种处理单元进行组合,所形成的处理工艺突出

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了各自处理单元的优点,使处理流程简洁,节省了运行费用,而把UASB作为整个废水达标排放的一个预处理单元,在降低废水浓度的同时,可回收所产沼气作为能源利用。同时,由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量,因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量,从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。并且UASB池正常运行后,每天产生大量的沼气,将其回收作为热风炉的燃料,可供饲料烘干使用。UASB去除COD达7500kg/d,以沼气产率为0.5m3/kgCOD计算,UASB产气量为3500m3/d(甲烷含量为55%~65%)。沼气的热值约为22680kJ/m3煤的热值为21000 kJ/t计算,则1m3沼气的热值相当于1kg原煤,这样可节煤约4t/d左右,年收益约为39.6万元。UASB+SBR法处理工艺与水解酸化—SBR处理工艺相比有以下优点:①节约废水处理费用:UASB取代原水解酸化池作为整个废水达标排放的一个预处理单元,削减了全部进水COD的75%,从而降低后续SBR池的处理负荷,使SBR池在废水处理量增加的情况下,运行周期同样为10 h,废水也能达标排放。也就是说,耗电量并没有随废水处理量的增加而增加。②节约污泥处理费用:废水经过UASB处理后,75%的有机物被去除,使SBR处理负荷大大降低,产泥量相应减少,污泥处理量大大减少,节约污泥处理费用。

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