加壓純氧曝氣生化法處理亞銨法木漿中段水的研究
對造紙廢水的處理,國內(nèi)外已經(jīng)做過大量的工作,其中最具有實用價值的處理方法是絮凝法與生化法的結(jié)合,只有這樣,才能使處理效果大幅度提高。對于亞銨法制漿廢水的處理報導(dǎo)很少,主要原因是該廢水中氨氮含量較高,影響生化效果。由于氨氮排入水體后,在流速較慢的水體中容易引起藻類大量繁殖,形成富營養(yǎng)化,因此亞銨法制漿廢水的處理屬造紙廢水的一個難題。
亞銨法即中性亞硫酸銨法,蒸煮劑以亞硫酸銨為主,加入少量氨水、尿素等作為緩沖劑,調(diào)整蒸煮過程中的pH值保持在7以上的制漿方法。中段水即洗漿篩選廢水,由于篩選洗漿時漿料濃度低,一般在0.2%~2%或3%, 要消耗大量的水,篩選后濃縮脫水凈化漿料排放的廢水稱為中段水。本試驗中所采用的中段廢水未經(jīng)處理回用率較高,水中含有大量纖維形物質(zhì)和部分蒸煮黑液的殘留物,廢水中的COD、氨氮都很高。
1 處理機理
1. 1 提高氧氣利用率提高生化負荷活性污泥、接觸氧化等好氧生化水處理方法已成為污水處理的主要方法之一,而曝氣設(shè)備的充氧性能、動力消耗又是好氧處理的核心問題。曝氣設(shè)備主要有射流曝氣、散流曝氣、微孔曝氣、可變孔軟管等設(shè)備,氧氣利用率為8%~28%,動力消耗為1~1.5kg O2/kW;而加壓生化法常見于深井曝氣,氧氣利用率為60 %~90%,動力消耗在2.5~4kg O2/kW。由此可見,壓力增大時, 動力消耗大大降低,氧氣利用率大大增加。因此可為生物相中的好氧微生物提供更多生化降解過程必需的氧, 活性污泥濃度最大可達12 g/L,同時BOD負荷也大大增加。
生化曝氣實際上就是氣、液兩相進行傳質(zhì)的過程,由于氧難溶于水,因此可以用亨利定律來反映氣液平衡問題。加壓純氧曝氣是指在一定壓力下(P≥0.5MPa)用純氧曝氣進行生化處理的方法,由亨利定律可知,氧在水中的溶解度與氣相中氧的分壓成正比,在加壓純氧曝氣(P≥0. 5 MPa)時氧氣的溶解度約是常壓的25倍以上,因此傳質(zhì)速度大大增加。
1. 2 降低氨氮濃度 減小氨氮對微生物的影響
由于亞銨法制漿在蒸煮中加入了亞硫酸銨,因此中段水中含有一定濃度的氨氮,實際測定值為150~240 mg/L, 氨離子對于微生物的生化有一定的抑制作用。硝化反應(yīng)是將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過程,包括兩個基本反應(yīng)步驟:由亞硝酸菌參與的將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的反應(yīng)及由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的反應(yīng)。由于溫度對硝化菌的影響較大,硝化速率隨著溫度的下降而下降,因此,本實驗溫度控制比常溫較高。
1. 3 提高大分子污染物的降解速度
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