造紙行業(yè)是用水大戶，噸紙的用水量高達(dá)100~150 t，其排放的大量制漿造紙廢水，往往導(dǎo)致接納水體的嚴(yán)重污染。外排水CODCr一般在2 500 mg/L 左右，廢水主要來自蒸煮、打漿、紙機(jī)沖洗毛布等生產(chǎn)過程，主要污染物有木質(zhì)素、纖維素等〔1〕。近年來，國內(nèi)對制漿造紙廢水處理方法采用較多的有生化法、混凝沉淀-生化法及混凝法等。

微電解又稱內(nèi)電解、零價(jià)鐵法等〔2-3〕，是近30 年來發(fā)展起來的廢水處理方法。鐵炭微電解是以鐵為陽極， 含碳物質(zhì)作為陰極， 廢水中的離子作為電解質(zhì)，從而形成了電池反應(yīng)。它不但可以去除部分難降解物質(zhì)，大幅度降低色度，還可以改變部分有機(jī)物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，提高廢水的可生化性〔4〕。

厭氧—好氧生物處理工藝根據(jù)厭氧及好氧微生物對有機(jī)污染物的氧化代謝機(jī)理，將厭氧微生物控制在厭氧的環(huán)境條件下，改善和提高廢水可生化性，使之與不同形式的好氧處理工藝組合應(yīng)用，從而達(dá)到對難降解有機(jī)廢水有效處理的目的〔5-6〕。筆者通過動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)對制漿造紙廢水進(jìn)行處理，確定了合理的工藝路線和設(shè)備運(yùn)行參數(shù)， 以期為實(shí)際工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 廢水水質(zhì)

廢水取自海南某造紙廠，表觀顏色為深黃，B/C為0.23，可生化性較差。廢水的各項(xiàng)指標(biāo)如表1 所示。

表1 廢水水質(zhì)

1.2 檢測指標(biāo)及分析方法

COD：重鉻酸鉀法測定；色度：稀釋倍數(shù)法（GB11903—1989）測定；pH：pHS-25 型酸度計(jì)測定。

1.3 實(shí)驗(yàn)裝置

動(dòng)態(tài)試驗(yàn)工藝流程如圖1 所示。微電解反應(yīng)器：有機(jī)玻璃柱（D120 mm×300 mm），內(nèi)裝自制鮑爾環(huán)填料，有效容積為6 L，采用穿孔曝氣；厭氧反應(yīng)器：有機(jī)玻璃柱（D 216 mm×500 mm），配套攪拌機(jī)和水浴鍋；好氧反應(yīng)器：有機(jī)玻璃柱（D150mm×1 000mm），內(nèi)置組合填料，采用穿孔曝氣；混凝沉淀池：有機(jī)玻璃柱（D 150 mm×200 mm）。接種污泥取自攀鋼焦化污水廠高效耐鹽菌。

1.4 反應(yīng)器的啟動(dòng)

采用間歇進(jìn)水方式啟動(dòng)反應(yīng)器。啟動(dòng)初期生化進(jìn)水由葡萄糖溶液和微電解出水按比例配制。經(jīng)過1 個(gè)月的馴化，厭氧、好氧反應(yīng)器CODCr去除率分別達(dá)到70%和55%，各反應(yīng)器中污泥沉降性能良好，好氧反應(yīng)器填料掛膜成功，肉眼可觀測到原生、后生動(dòng)物，可認(rèn)為第一階段的啟動(dòng)基本成功，下一步采用連續(xù)進(jìn)水。經(jīng)過14 d 的運(yùn)行，厭氧、好氧反應(yīng)器的CODCr去除率仍穩(wěn)定在70％和55%以上，可認(rèn)為啟動(dòng)成功。

2 結(jié)果與討論

2．1 微電解與混凝實(shí)驗(yàn)

催化微電解反應(yīng)器出水進(jìn)入混凝沉淀池，通過投加質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的Ca（OH）2溶液調(diào)節(jié)廢水的pH至9，使催化微電解出水中的亞鐵及鐵離子生成Fe （OH）2及Fe（OH）3沉淀。

2.1.1廢水pH 對CODCr去除率的影響

由于微電解反應(yīng)陰極需要消耗大量的H+，所以H＋的濃度決定了反應(yīng)的速度和程度。試驗(yàn)中采用的反應(yīng)時(shí)間為90 min，進(jìn)水pH 對CODCr去除率的影響如圖2 所示。

由圖2 可知，CODCr去除率隨著進(jìn)水pH 的升高而降低。當(dāng)pH<3 時(shí)，CODCr去除率>40%，而pH>3時(shí)，CODCr去除率逐漸下降。但pH 并不是越低越好，隨著pH 的降低，需要消耗大量的酸，出水加堿量也增大。同時(shí)溶液中的H+大量增加加速了對Fe 的腐蝕，造成出水中Fe3+濃度變大，出水色度增加。綜合考慮，進(jìn)水在pH＝3 左右的效果較為理想。

2.1.2反應(yīng)時(shí)間對CODCr、色度去除率的影響

控制鐵炭微電解反應(yīng)進(jìn)水pH=3，考察反應(yīng)時(shí)間對微電解出水CODCr及色度去除率的影響， 結(jié)果如圖3。

由圖3 可知，CODCr的去除率隨反應(yīng)時(shí)間的增加而升高。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間>90 min 后對CODCr的去除率增加減緩，這是由于隨著反應(yīng)進(jìn)行，H+不斷被消耗，池內(nèi)pH 升高，反應(yīng)速率下降；而反應(yīng)時(shí)間<90 min時(shí)，CODCr去除率<40%，反應(yīng)不充分。綜合考慮各因素的影響，選擇反應(yīng)時(shí)間為90 min。色度的去除率隨反應(yīng)時(shí)間的延長而升高，到105 min 達(dá)最大，此時(shí)去除率達(dá)85%左右，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間>105 min 時(shí)，色度的去除率隨反應(yīng)時(shí)間的增加而有所降低，這是由于反應(yīng)時(shí)間延長導(dǎo)致出水中Fe3+也增多，色度增加?？紤]到反應(yīng)時(shí)間對CODCr的影響以及生化反應(yīng)也會降低出水色度，所以選擇最佳反應(yīng)時(shí)間為90min。

當(dāng)廢水CODCr在2 500 mg/L 左右時(shí)，經(jīng)過微電解和絮凝處理后，出水CODCr可降至1 500 mg/L 以下，B/C 可提高到0.42，大大提高了可生化性，為后續(xù)生化處理提供了保證。

2.2 生化處理實(shí)驗(yàn)

2.2.1厭氧實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)考察了HRT 及溫度與CODCr去除率的關(guān)系。

（1）HRT 的影響。控制反應(yīng)溫度在30 ℃，改變HRT，得到HRT 與CODCr去除率的關(guān)系，見圖4。

從圖4 可知，HRT 對CODCr去除率影響較大。當(dāng)HRT<8h 時(shí)，CODCr去除率隨HRT 增加而升高；當(dāng)HRT＝8 h 時(shí)，CODCr去除率>70%； 而當(dāng)HRT>8 h時(shí)，CODCr去除率變化不大?？紤]到HRT 過長，實(shí)際工程上所需要的池容也需相應(yīng)增加，結(jié)合實(shí)際的去除效果，厭氧反應(yīng)的最佳水力停留時(shí)間應(yīng)為8 h。

（2）溫度的影響?？刂艸RT=8 h，用水浴鍋調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度， 分別比較15、25、30 ℃時(shí)CODCr的去除率，結(jié)果見圖5。

由圖5 可以看出，水溫對CODCr去除率的影響較大。當(dāng)溫度為15 ℃時(shí)，厭氧反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行后對CODCr的去除率只有40% 左右；當(dāng)溫度上升到25 ℃并運(yùn)行穩(wěn)定后，對CODCr的去除率升至60%左右；當(dāng)溫度升至30 ℃時(shí)，對CODCr的去除率基本上保持在70%左右。這說明溫度的提升大大增強(qiáng)了厭氧菌的活性，能夠達(dá)到提高CODCr去除率的目的。

2.2.2好氧實(shí)驗(yàn)

圖6 反映了好氧反應(yīng)器HRT 與CODCr去除率的關(guān)系。

從圖6 可以看出，CODCr的去除率隨著HRT 的增加而持續(xù)上升，最后穩(wěn)定在55%以上。以出水水質(zhì)達(dá)到《造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》二級排放標(biāo)準(zhǔn)為參考，考慮實(shí)際工程池容大小，好氧反應(yīng)器的最佳HRT 為7 h。

3 結(jié)論

（1）鐵炭微電解—厭氧—好氧工藝處理制漿廢水，對CODCr和色度具有很好的處理效果。

（2）在最佳進(jìn)水pH＝3，HRT＝90 min 時(shí)，鐵炭微電解對CODCr和色度的去除率分別達(dá)40%和80%以上，B/C 提高到0.42，可提高廢水的可生化性。

（3）在厭氧反應(yīng)器最佳HRT 為8 h、溫度30 ℃，好氧反應(yīng)器最佳HRT 為6 h 條件下，兩個(gè)反應(yīng)器生化出水CODCr去除率分別穩(wěn)定在70%和55%以上。

（4）當(dāng)制漿廢水進(jìn)水CODCr為2 500 mg/L、色度為300 倍時(shí)，經(jīng)過微電解—厭氧—好氧工藝處理后，CODCr總?cè)コ蔬_(dá)90%、色度去除率在80%以上，出水CODCr<250 mg/L、色度在50 倍，達(dá)到《造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)。

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［作者簡介］潘碌亭（1964—），2001 年畢業(yè)于華南理工大學(xué)，副教授，工學(xué)博士，主要從事水污染控制技術(shù)研究。

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