目前对于造纸废水处理处理工艺种类比较多,包括物理处理法、化学处理法以及生物法等等,但是实践证明采取生化处理工艺能够大大提高造纸废水处理效率。
1、制浆造纸废水水质分析及污染特性分析
对比造纸废水处理过程中不同阶段水质的变化发现:
(1)废水经过混凝沉淀一级处理后,SS指标下降幅度大,而COD值下降主要是由于混凝沉淀产生的胶团,对废水中可溶性大分子有机化合物吸附作用造成的;
(2)废水经过二级生化处理后,COD、BOD5、色度指标出现大幅度下降,废水中可溶性有机污染物的降解,主要靠生化处理来实现;
(3)处理过程中BOD5/COD值持续下降,生化处理后下降到0.25,可生化性较低,经过生化处理后废水中大部分易生化有机污染物,已被微生物降解,废水虽存在继续生物降解的潜力,但常规生化方法较难完成。当前废水生化状态,对后续深度处理提出较高要求。
2、生物促生剂及对废水处理效果影响
微生物促生剂是一种由酶、小分子有机酸、微量元素和激素等多种成分组成的复合制剂,加入废水中可以起到修复好氧生物及提高污染物去除等作用。
2.1 实验材料
为了保证实验结果的准确性,选择某造纸厂生产的废水作为实验对象,该造纸企业的生产原理主要是废纸作为原料。具体的实验步骤为将废水与活性污泥的混合物放入500mL的烧杯中,将曝气头插入烧杯内,通过充气泵经曝气头向水中持续通气,并利用溶解氧测定仪,在线测定水中溶解氧(DO),使DO值保持在3.0mg/L左右。
2.2 实验方法
各种溶液的配制:将漆酶、纤维素降解酶、木聚糖酶(半纤维素酶)根据各自佳pH值用醋酸.醋酸缓冲溶液配制成浓度为10u/mL酶溶液;微量元素营养盐溶液按Mg2+:Zn2+:cu2+:Mn2+=1:1:1:1比例配制成浓度为100mg/mL混合溶液(以下出现的金属离子的价态均为2价);赤霉素、黄腐酸、氯化铵和磷酸分别配制成浓度为1mg/mL,5mg/mL,5mg/mL,5mg/mL的溶液,并根据研究需要稀释。
分析测试方法:废水COD的测定采用COD快速测定仪测定。
2.3 微生物促生剂各成分佳用量及对造纸废水处理效果影响
(1)微量元素用量确定。
调节烧杯内反应温度为20摄氏度,在进水水质与其他参数不变的情况下,研究微量元素添加对废水COD去除率、脱色率及BOD5/COD影响。根据COD去除率、脱色率变化,选取适范围,采用ICP测定出水中金属离子含量,根据计算,微生物系统中添加各种微量元素后,COD、色度去除率均存在佳值,微量元素用量为15μg/mg,COD去除率为67.08%;而脱色率佳值出现比COD去除率佳值早,微量元素用量为5μg/mg,色度去除率为73.26%。可见微量金属元素具有调控生物细胞生长、代谢以及凋亡的作用。在微生物系统中添加微量金属元素,有利于提高COD、色度去除率及出水可生化性。过量的微量元素反而会降低好氧微生物降解效果。综合考虑COD、色度去除率、废水可生化性三者变化,微量元素用量以不超过10μg/mg为宜。
(2)赤霉素用量确定。
赤霉素是一种微生物生长素刺激素,可以促进微生物细胞生长与分裂,在生物系统中少量添加赤霉素,有助于加快好氧微生物的生长,微生物数量增加,有提高废水出水效果的作用。通过实验,生化系统中添加赤霉素后,废水在COD、色度去除率均提高,当赤霉素用量超过1μg/mg后,COD去除率基本维持不变,当赤霉素用量超过1.5μg/mg后,色度去除率基本维持不变。,赤霉素作为一种微生物生长激素,具有促进微生物细胞,生长与分裂作用。在微生物系统中添加少量赤霉素有利于提高COD去除率、脱色率,但不改变可生化性。综合考虑COD、色度去除率、废水可生化性三者变化,赤霉素用量以不超过1μg/mg为宜。
(3)黄腐酸用量确定。
黄腐酸既可以改良废水出水效果,也可以降低废水出水效果,因此在废水出中添加适量的黄腐酸会增加微生物降解能力、促进有机污染物降解、显著提高废水污染物去除率及可生化性的效果。综合考虑COD、色度去除率、废水可生化性三者变化,黄腐酸用量以不超过10μg/mg为宜,佳添加量为8μg/mg。
3、造纸废水微生物促生剂配方的研究
⑴不同微生物促生剂配方对废水COD的影响。
微生物促生剂添加对废水COD去除效果影响明显,COD去除率由未添加时的69.8%提高至88.56%,COD佳值可达108mg/L。分析各项微量元素变化可以发现,赤霉素、微量元素、黄腐酸,对整体COD去除效果影响显著,三者不加其一或者同时不添加的,且当赤霉素与微量元素同时不添加时,其处理效果甚至不如未添加促生剂对照组。赤霉素与微量元素添加对好氧微生物种群影响显著。
⑵不同微生物促生剂配方对废水可生化性的影响。
微生物促生剂添加明显提高废水可生化性能,可生化性效果好的促生剂配合,出水可生化性由0.28提高至0.45。分析可生化性变化规律,漆酶与黄腐酸的添加,对可生化性提高影响较大。
⑶不同微生物促生剂配方对废水浊度的影响。
反应12h后无论是添加促生剂还是空白组,浊度去除率均达到较高水平,去除效果差的空白组浊度值为28,浊度去除率94.5%,其余实验组浊度去除率均高于该值。浊度及浊度去除率随时间的延长而下降,12h后各组浊度基本维持不变。24h后在浊度变化上,各组相差不大,浊度低值为采取“漆酶80U/mg+纤维索酶10U/mg+半纤维酶20U/mg”组,浊度值为10,浊度去除率为98%;浊度高值为空白组,浊度值为25,浊度去除率为95.1%。由此可见,微生物促生剂的添加增加好氧污泥菌群吸附降解能力,降低废水出水浊度。由于实验用好氧污泥的本身就处于健康状态,自身浊度去除能力良好,从值看,促生剂对废水出水浊度改良效果并不明显。