一种纱管纸生产废浆液的处理回收方法与流程

本发明涉及一种纱管纸生产废浆液的处理回收方法，属于环境工程技术领域。

背景技术：

纱管纸是一种重要的工业用纸，具有良好的耐磨性，耐水性和透气性，强度和硬度均较高，目前已应用于纺织行业，冶金行业和建筑行业等。但是依托于造纸行业的纱管纸在制备过程中产生了大量的生产废浆液，在废水水量不断增长，处理处置技术尚不完善，处理处置标准逐渐严格的情况下，纱管纸生产废浆液的处理技术显得尤为重要。此外，由于纱管纸生产过程中产生的废浆液具有较高浓度的COD和悬浮固体，而悬浮固体中含有大量的废纸纤维，植物纤维等物质，因此，在对纱管纸生产废浆液进行处理的同时回收废浆液中的资源类物质是较为适宜的。

在进行纱管纸生产废浆液处理时，一般采用混凝沉淀/气浮+厌氧处理+好氧处理的方式，采用这一工艺不仅会使药剂投加量增多，而且由于处理工艺和运行周期均较长，会显著增加工艺调控的难度和运行成本，同时，这一工艺没有对资源类物质进行回收利用，极大程度上制约了纱管纸生产废浆液处理与回用技术的发展。

技术实现要素：

为了解决纱管纸生产废浆液处理过程中存在的能耗药耗较高、资源回收效果较差的问题，本发明建立了基于好氧颗粒污泥技术的两级纱管纸生产废浆液处理工艺，并检测了好氧颗粒污泥对纤维类物质的回收效能与废浆液处理的稳定性，降低了运行成本。本发明提供了两级处理系统最优化运行参数，为纱管纸生产废浆液处理与回收提供理论依据和技术支持。

本发明的纱管纸生产废浆液的处理回收方法，包括：在吸附池和生化池中接种好氧污泥颗粒，启动反应；启动期结束后，纱管纸生产废浆液先进入吸附池，废浆液中的固体悬浮物经吸附池中的好氧颗粒污泥吸附，然后进入调节池，经氮磷调节后，进入生化池在好氧颗粒污泥的作用下进行序批式处理，处理后的出水进行排放。

在本发明的一种实施方式中，纱管纸生产废浆液的年平均COD和SS浓度分别为8200～9000和2300～2900mg/L。

在本发明的一种实施方式中，吸附池和生化池的溶解氧分别控制在0.2～0.8mg/L和2.0～3.0mg/L。

在本发明的一种实施方式中，吸附池和生化池的水力停留时间分别为1h和3h。

在本发明的一种实施方式中，接种的好氧颗粒污泥的MLSS、MLVSS、SVI分别为7.1mg/L，3.5mg/L和57.0mL/g。

在本发明的一种实施方式中，生化池中的污泥回流至吸附池。

在本发明的一种实施方式中，吸附池中的好氧颗粒污泥定期取出以回收纤维类物质和/或蛋白类物质，取出的好氧颗粒污泥可回收利用。

在本发明的一种实施方式中，吸附池中取出的好氧颗粒污泥，经干化脱水后，可用于焚烧产生热量，也可用于厌氧消化产生沼气，或者用于纱管纸生产工艺中作为纱管纸的原料。

在本发明的一种实施方式中，吸附池中的好氧颗粒污泥的纤维类物质和蛋白质类物质的吸附量分别达到710和140mg/gMLSS以上时，将吸附池中的好氧颗粒污泥定期全部或者部分取出，然后用生化池中生成的污泥进行补充。

在本发明的一种实施方式中，调节池按COD:N:P＝100:5:1比例分别投加NH₄Cl和K₂HPO₄进行氮磷调节，以保证生化池微生物生长。

在本发明的一种实施方式中，所述启动期的时间为40-60d。在本发明的一种实施方式中，所述启动反应，是纱管纸生产废浆液进入吸附池，然后进入调节池，经氮磷调节后，进入生化池进行处理；吸附池和生化池的溶解氧分别控制在0.2～0.8mg/L、2.0～3.0mg/L；吸附池和生化池的水力停留时间分别为1h和3h；调节池按COD:N:P＝100:5:1比例进行氮磷调节。

在本发明的一种实施方式中，吸附池和生化池均采用底部进水、底部曝气的方式。

在本发明的一种实施方式中，吸附池直径40cm，高度120cm，有效容积500L；生化池直径20cm，高度120cm，有效容积125L。

本发明的第二个目的是提供一种纱管纸生产废浆液处理回收装置，所述装置依次包括吸附池、调节池、生化池，吸附池和生化池底部设有进水口和曝气装置，吸附池和生化池之间连接有污泥回流管。

本发明的优点和效果：

(1)采用基于好氧颗粒污泥技术的两级纱管纸生产废浆液处理回收工艺具有药剂投加少，占地面积小，运行周期短，运行调控容易的特点。通过吸附段好氧颗粒污泥处理高负荷废浆液，可以实现废浆液中纤维类物质的高效浓缩，回收资源类物质；通过生化段好氧颗粒污泥处理吸附段出水，可以保证出水稳定达标排放。

(2)两级系统中好氧颗粒污泥生物量均明显增加，并保持较好的沉降效能；好氧颗粒污泥对纤维类物质和蛋白质类物质的吸附量分别达到710和140mg/gMLSS，表明纱管纸生产废浆液中的固体悬浮物被有效富集，为其进一步资源化利用奠定了基础；生化段出水COD，NH4-N，TP和SS浓度分别为98，4.1，0.8和100mg/L，COD和SS的去除率分别达到98.8％和96.2％，出水满足相应排放标准。

(3)通过基于好氧颗粒污泥技术的两级纱管纸生产废浆液处理回收工艺的建立，不仅有效降低了废浆液处理的运行成本，简化了运行操作，而且有利于资源类物质的回收利用，为构建资源节约，环境友好的节能降耗处理技术奠定了基础。

附图说明

图1：两级纱管纸生产废浆液处理回收工艺流程；

图2：好氧颗粒污泥生物量和沉降性能随时间变化曲线；

图3：好氧颗粒污泥对纤维类物质和蛋白质类物质的吸附量；

图4：好氧颗粒污泥在吸附段对纱管纸生产废浆液COD和SS的去除效果；

图5：利用好氧颗粒污泥处理吸附段出水后好氧颗粒污泥生物量和沉降性能变化；

图6：利用好氧颗粒污泥处理吸附段出水后其污染物浓度变化。

具体实施方案

下面是对本发明进行具体描述。

实施例1：

两级纱管纸生产废浆液处理回收工艺流程如图1所示。第一级处理为吸附工艺，吸附反应器R1直径40cm，高度120cm，有效容积500L；第二级处理为生化反应工艺，生化反应器R2直径20cm，高度120cm，有效容积125L。反应器R1和R2(SBR反应器)均采用底部进水，底部曝气的方式，出水口设置在距离反应器底部50cm位置。反应器R1和R2的水力停留时间分别为1h和3h，溶解氧分别控制在0.2-0.8mg/L和2.0-3.0mg/L。调节池按COD:N:P＝100:5:1比例分别投加NH₄Cl和K₂HPO₄进行氮磷调节，以保证第二级生化段微生物生长。

实验废浆液取自某造纸企业，年平均COD和SS浓度分别为8600和2600mg/L，出水水质参考执行《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544-2008)和《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ343-2010)。实验用好氧颗粒污泥取自长期处理市政污水的好氧颗粒污泥系统，好氧颗粒污泥MLSS(混合液悬浮固体浓度，mixed liquid suspended solids)，MLVSS(混合液挥发性悬浮固体浓度，mixed liquor volatile suspended solids)和SVI(污泥体积指数)分别为7.1mg/L，3.5mg/L和57.0ml/g。

一、吸附段运行效果

(1)污泥沉降性能与生物量

利用好氧颗粒污泥在R1中吸附纱管纸生产废浆液中固体悬浮物，好氧颗粒污泥生物量和沉降性能如图2所示。好氧颗粒污泥接种反应器10d后，由于进水有机负荷较高，且存在松香胶和丙烯酸多元醇等有机物，使污泥生物量大幅降低，但其沉降性能变化较小。反应器运行至第15d污泥生物量逐渐提高，同时由于进水中固体悬浮物浓度较高，大量纤维类物质吸附在好氧颗粒污泥表面，使污泥中有机物浓度大幅升高。反应器运行至第60d，污泥MLSS和MLVSS生物量分别为12.6和8.6mg/L，表明固体悬浮物被有效的吸附在好氧颗粒污泥表面，但其SVI仍保持在60～70ml/g之间，说明好氧颗粒污泥作为固体悬浮物的吸附剂，具有良好的吸附效果。

(2)固体悬浮物吸附效果

纱管纸生产废浆液中具有较高浓度的纤维和蛋白质类物质，其中以纤维类物质为主，其浓度约为725mg/gMLSS。由于进水负荷与进水水质的影响，在反应器运行的初始阶段，其对纤维类和蛋白质类物质的吸附能力较差。但随着反应器的运行，好氧颗粒污泥逐步适应环境，其对纤维类和蛋白质类物质的吸附能力逐步升高，反应器运行至第60d，好氧颗粒污泥对纤维类物质和蛋白质类物质的吸附量分别达到710和140mg/gMLSS(图3)，表明纱管纸生产废浆液中的固体悬浮物被有效富集，为其进一步资源化利用奠定了基础。其中，总吸附量是指好氧颗粒污泥对多糖类(包括纤维素)和蛋白类物质的吸附总量。

(3)出水COD和SS浓度

好氧颗粒污泥在吸附段对纱管纸生产废浆液COD和SS的去除效果如图4所示。在反应器运行初期，好氧颗粒污泥对进水中COD和SS的去除能力较低，出水维持在4500和1700mg/L以上。随后由于好氧颗粒污泥的适应性增强，其对废浆液污染物的去除能力得到恢复，进水中COD和SS的浓度逐步降低。当R1运行至第60d时，吸附段出水COD和SS浓度分别为1250和200mg/L。此外，由于固体悬浮物以纤维类有机物为主，因此当固体悬浮物被好氧颗粒污泥吸附时，出水CODss(悬浮固体COD)浓度也随之降低，反应器运行至第60d，其出水CODss仅为420mg/L，证明固体悬浮物被有效富集在好氧颗粒污泥上。

二、生化段运行效果

由于纱管纸生产废浆液中氮磷浓度相对较低，不利于生化段污泥微生物的生长，因此在调节池投加NH₄Cl和K₂HPO₄，以保证生化段稳定运行。

(1)污泥沉降性能与生物量

利用好氧颗粒污泥处理吸附段出水，好氧颗粒污泥生物量和沉降性能如图5所示。由于进水有机负荷仍高于市政污水，因此在反应器R2运行初期，好氧颗粒污泥生物量降低，但仍具有较好的沉降效果。与吸附段好氧颗粒污泥相比，R2中好氧颗粒污泥约在第10d，其生物量即恢复到接种污泥的水平，表明好氧颗粒污泥在低负荷条件的活性恢复能力高于高负荷条件。反应器运行至第60d，污泥MLSS，MLVSS和SVI分别为9.7，6.8mg/L和51.7ml/g，表明好氧颗粒污泥较好的适应了吸附段出水条件，为纱管纸生产废浆液稳定达标排放奠定基础。

(2)出水污染物浓度

图6描述了利用好氧颗粒污泥处理吸附段出水后其污染物浓度变化。从图中可以看出，随着反应器R2的运行，吸附段出水COD，NH4-N，TP和SS浓度均逐步降低。当R2运行至第60d时，生化段出水COD，NH4-N，TP和SS浓度分别为98，4.1，0.8和100mg/L，COD和SS的去除率分别达到98.8％和96.2％，出水满足相应排放标准。但是在反应器R2运行过程中，其对COD和SS的去除存在差异，COD在反应器R2运行初期即保持在较低的出水浓度，而出水SS在R2运行初期一直维持在较高浓度，说明R2由于具有较长的水力停留时间和较高的溶解氧浓度，有利于进水中溶解性COD的降解；然而吸附段出水中SS多为难降解有机物，且水力停留时间较长，溶解氧浓度较高，好氧颗粒污泥对其分解和吸附能力较差。但当R2运行至第40d后，随着反应器中原生动物和后生动物的出现，使出水SS逐步降低并达标排放。

实施例2：

两级纱管纸生产废浆液处理回收工艺流程如图1所示。反应器与实施例1一致。

在吸附池和生化池中接种好氧污泥颗粒(MLSS、MLVSS、SVI分别为7.1mg/L，3.5mg/L、57.0mL/g)，进水废浆液的COD和SS浓度分别为8200和2900mg/L，启动反应。纱管纸生产废浆液先进入吸附池，废浆液中的固体悬浮物经吸附池中的好氧颗粒污泥吸附，然后进入调节池，调节池按COD:N:P＝100:5:1比例分别投加NH₄Cl和K₂HPO₄进行氮磷调节，再进入生化池在好氧颗粒污泥的作用下进行好氧处理，处理后的出水进行排放。

其中吸附池和生化池的水力停留时间分别为1h和3h，吸附池和生化池的溶解氧分别控制在0.5mg/L和2.5mg/L。在运行过程中，定期取出部分吸附池中的好氧颗粒污泥并用生化池中的污泥进行补充。

连续运行60d后，COD和SS的去除率分别达到98.1％和95.5％，且纤维类物质等得到有效回收。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。