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制浆中段废水处理是一个世界性的难题。论文是在国家颁布新的(GB3544-2008)《制浆造纸工业水污染物排放标准》后,麦草制浆造纸企业所面临治污难题的背景条件下进行的。根据麦草制浆中段水的水质特征,采用强化混凝技术对废水进行一级处理是可行的。论文成功研制了对制浆中段废水有较好处理效果的聚合铁类絮凝剂SUST-TF,CODcr去除率在52%~60%,色度去除率在90%以上。对强化混凝出水采用水解酸化+好氧和好氧+气浮的处理方法,结果显示:SUST-TF强化混凝+水解酸化+好氧和SUST-TF强化混凝+好氧+微絮凝都能实现出水达到(GB354-2008)《制浆造纸工业水污染物排放标准》。
研究现有工程二沉池出水浊度在75 NTU~100NTU,检测表明导致出水CODcr升高50mg/1~100mg/l。精密多媒体显微镜检测发现浊度是残留的微小菌胶团造成的;观察草浆中段水好氧池污泥性状发现钟虫数量较少,平均仅31个/ml。实验证明造成出水高浊度原因为废水中残留的有机氯化物和营养盐(N、P等营养元素)投加量少。在进行残余氯检测的过程中,发现老的碘量法不适合用于麦草浆中段废水残余氯检测,通过实验改进了碘量法测定残余氯,使其适合麦草浆中段废水的残余氯的检测。
麦草浆中段废水中木质素带负电荷。聚合氯化铝的高碱化度和分子量过大,总电荷不高,在草浆中段废水处理中电中和能力不强,导致处理效果欠佳。以高品质钢铁酸洗废液为主要原料,基于铁金属离子的强水解配聚能力和较强的离子势制备SUST-TF,检测其Zeta电位达到20mv,粒度为362.7nm,表明其具备比较强的电中和能力;并对不同絮凝剂投加量的去除效果进行分析,结果显示: SUST-TF最大去除率的最小投加量为900mg/l,而PAC的最大去除率的最小投加量为1400mg/l。论文提出可大致表征絮凝剂电中和能力的电中和指数=絮凝剂Zeta电位/平均粒径。发光细菌毒性检测表明:混凝剂SUST-TF无毒性且能降低麦草浆中段水的毒性。
根据原有麦草浆中段废水工程的实际情况,强化混凝后端选用水解酸化+SBR和SBR+微絮凝工艺,在污水处理改造中更易实现推广。SUST-TF强化混凝后采用水解酸化+SBR工艺,出水可实现CODcr≤150mg/l,色度≤50倍。好氧出水浊度为15~25NTU,证明水解酸化工艺具备除毒和耐毒功能;提高废水B/C至0.48,对后端好氧处理有益。对强化水解酸化工艺各运行参数进行研究,确定最佳填料比例为0.6,运行污泥浓度为4g/l,最佳水力停留时间为8hr,最高进水pH为10.5,采用活性污泥回流水解酸化池的方法控制溶解氧量0~0.5mg/l。同时研究确定了后端SBR的运行参数。
强化混凝后出水经SBR处理发现,好氧出水浊度低至30NTU~35NTU左右,后端加PAC微絮凝可实现出水CODcr≤150mg/l;色度≤50倍。论文研究得出最节能且不会对SBR池带来问题的运行方式为进水曝气阶段DO=2.0mg/l;最低DO=1.0mg/l,出现在进水停止后半小时。论文还确定了SBR池中的其他运行参数。在对后段混凝剂的研究中,确定了最佳絮凝剂为PAC,最佳投加量为100mg/l,去除率在50%左右。