宣紙廢水處理工藝運行控制條件的研究

巫建光， 孫亞敏， 張之源

（1.安徽省環(huán)境科學(xué)研究院，安徽 合肥 230022；2.安徽省環(huán)境監(jiān)測中心站，安徽 合肥 230022；3.安徽省環(huán)境保護廳，安徽 合肥 230022）

宣紙是我國手工紙中最著名的一種，以質(zhì)地柔韌、潔白平滑、細膩勻整和色澤耐久而著稱。宣紙生產(chǎn)工藝獨特，是以檀皮和燎草為原料，經(jīng)過傳統(tǒng)工藝加工而成，大部分工序以手工操作為主。

目前宣紙生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模普遍偏小，一般在600t／a以下，生產(chǎn)地域僅限于安徽皖南地區(qū)。宣紙生產(chǎn)總體呈現(xiàn)出生產(chǎn)規(guī)模小、周期長、廢水量大、污染負荷高的特點［1］。

目前，國內(nèi)對宣紙廢水的治理及其運行控制條件的研究較少［2－3］。本文通過實驗研究采用普通活性污泥法處理宣紙廢水時，溫度、pH值、溶解氧、污泥回流比、曝氣池中停留時間對CODCr去除率的影響，尋求普通活性污泥法處理宣紙廢水的最佳運行控制條件，為宣紙廠采用活性污泥法處理廢水的運行及管理提供一定的理論依據(jù)［4－5］。

1 試驗儀器

實驗儀器包括一套普通活性污泥處理裝置（包括進水槽、曝氣池、沉淀池、電儀箱、進水泵、加藥泵、回流泵、風機等）、1臺PF－11型CODCr監(jiān)測儀、1臺OLYMPUS BH－2型顯微鏡等。所用活性污泥是由取自合肥琥珀山莊污水處理廠的新鮮活性污泥經(jīng)馴化而成。

2 試驗方法

2.1 溫度對CODCr去除率的影響

在宣紙廢水自然的pH值狀態(tài)下，保持運行裝置在曝氣池水里停留時間t＝7h，污泥回流比r＝50%，溶解氧值ρDO＝3mg／L條件下，根據(jù)不同進水水質(zhì)分別研究不同的溫度對CODCr去除率的影響。具體實驗步驟如下：

（1）在進水槽中加入待處理的廢水。

（2）按實驗設(shè)置參數(shù)調(diào)整實驗裝置的運行參數(shù)，經(jīng)過一段時間使整個裝置運行趨于穩(wěn)定。

（3）從進水槽中取未處理廢水水樣，監(jiān)測記錄CODCr質(zhì)量濃度值，并開始計時。

（4）當一個廢水樣處理完畢，從沉淀池中取處理完成的廢水水樣，監(jiān)測記錄CODCr質(zhì)量濃度值。

（5）改變進水的水質(zhì)和溫度，重復(fù)上述步驟。

2.2 pH值對CODCr去除率的影響

根據(jù)溫度對CODCr去除率影響的實驗結(jié)果，選取CODCr去除率最高的溫度作為本實驗的設(shè)置溫度值，保持其他運行參數(shù)不變，根據(jù)不同進水水質(zhì)分別研究不同的pH值對CODCr去除率的影響。實驗步驟同2.1。

2.3 溶解氧對CODCr去除率的影響

根據(jù)溫度、pH值對CODCr去除率影響的實驗結(jié)果，選取CODCr去除率最高的溫度、pH值作為本實驗的設(shè)置值，除溶解氧外，保持其他運行參數(shù)不變，根據(jù)不同進水水質(zhì)分別研究不同的溶解氧對CODCr去除率的影響。實驗步驟同2.1。

2.4 污泥回流比對CODCr去除率的影響

根據(jù)溫度、pH值、溶解氧對CODCr去除率影響的實驗結(jié)果，選取CODCr去除率最高的溫度、pH值、溶解氧作為本實驗的設(shè)置值，除污泥回流比外，保持其他運行參數(shù)不變，根據(jù)不同進水水質(zhì)分別研究不同的污泥回流比對CODCr去除率的影響。實驗步驟同2.1。

2.5 曝氣停留時間對CODCr去除率的影響

根據(jù)溫度、pH 值、溶解氧、污泥回流比對CODCr去除率影響的實驗結(jié)果，選取CODCr去除率最高的溫度、pH值、溶解氧、污泥回流比作為本實驗的設(shè)置值，根據(jù)不同進水水質(zhì)分別研究不同的曝氣停留時間對CODCr去除率的影響。實驗步驟同2.1。

3 實驗結(jié)果與分析

（1）溫度對CODCr去除率的影響。在t＝7h，r＝50%，ρDO＝3mg／L，pH＝8.74（宣紙廢水自然狀態(tài)下的pH值）條件下，根據(jù)進水水質(zhì)的不同，研究不同溫度 （14、18、22、26 ℃）時，其 對CODCr去除率的影響，實驗結(jié)果見表1所列。

表1 溫度對CODCr去除率的影響

為了推斷數(shù)據(jù)間的差異是由于實驗條件的改變還是由于隨機誤差的影響，實驗數(shù)據(jù)的處理采用方差分析的方法。

該實驗屬于單因子等重復(fù)實驗，重復(fù)數(shù)k＝3，水平數(shù)p＝4，F(xiàn)0＝16.84，在顯著水平α＝0.05情況下，F(xiàn)0.05（3，8）＝4.07。因 F0＞ F0.05（3，8），故可看出，在本實驗所研究的溫度變化范圍內(nèi)，溫度的變化對CODCr去除率的影響是顯著的。實驗結(jié)果表明，在溫度為26℃時，CODCr去除率最高，平均為50.97%。

（2）pH值對CODCr去除率的影響。根據(jù)第1組實驗結(jié)果，在溫度θ＝26℃，其他實驗參數(shù)不變（t＝7h，r＝50%，ρDO＝3mg／L）的條件下，根據(jù)進水水質(zhì)的不同，研究不同pH 值（6.5、7.5、8.5、9.5）對CODCr去除率的影響，實驗結(jié)果見表2所列。

該實驗屬于單因子等重復(fù)實驗，重復(fù)數(shù)k＝3，水平數(shù)p＝4，經(jīng)轉(zhuǎn)換計算F0＝52.0。在顯著水平α＝0.05 情況下，F(xiàn)0.05（3，8）＝4.07。因F0＞ F0.05（3，8），故可看出，在本實驗研究的pH值變化范圍內(nèi)，pH值對CODCr去除率的影響是顯著的。實驗結(jié)果表明，在pH為7.5時，CODCr的去除率最高，平均為54.5%。

表2 pH值對CODCr去除率的影響

（3）溶解氧對CODCr去除率的影響。根據(jù)第2組實驗結(jié)果，在pH＝7.5，其他實驗參數(shù)不變（t＝7h，r＝50%，θ＝26℃）的條件下，根據(jù)進水水質(zhì)的不同，研究不同的溶解氧（ρDO＝1.0、2.0、3.0、4.0mg／L）對 CODCr去除率的影響，實驗結(jié)果見表3所列。

該實驗屬于單因子等重復(fù)實驗，重復(fù)數(shù)k＝3，水平數(shù)p＝4，經(jīng)轉(zhuǎn)換計算F0＝0.081。在顯著水平α＝0.05 情況下，F(xiàn)0.05（3，8）＝4.07。因F0＞ F0.05（3，8），故可看出，在本實驗研究的溶解氧值變化范圍內(nèi)，其對CODCr去除率的影響是顯著的。

（4）污泥回流比對CODCr去除率的影響。根據(jù)上述實驗結(jié)果，在pH＝7.5，θ＝26 ℃，ρDO＝3mg／L，t＝7h條件下，根據(jù)進水水質(zhì)的不同，污泥回流比分別為40%、50%、60%、70%時，其對CODCr去除率的影響，實驗結(jié)果見表4所列。

表4 污泥回流比對CODCr去除率的影響

該實驗屬于單因子等重復(fù)實驗，重復(fù)數(shù)k＝3，水平數(shù)p＝4，經(jīng)轉(zhuǎn)換計算F0＝46.8。在顯著水平α＝0.05 情況下，F(xiàn)0.05（3，8）＝4.07。因F0＞ F0.05（3，8），故可看出，在本實驗研究的溶解氧值變化范圍內(nèi)，其對CODCr去除率的影響是顯著的。在污泥回流比為60%時，CODCr去除率最高，平均為59.33%。

（5）水力停留時間對CODCr去除率的影響。根據(jù)上述實驗結(jié)果，在pH＝7.5，θ＝26℃，ρDO＝3mg／L，r＝60%條件下，根據(jù)進水水質(zhì)的不同，曝氣池水力停留時間分別為6、7、8、9h時，其對CODCr去除率的影響，實驗結(jié)果見表5所列。

表5 水力停留時間對CODCr去除率的影響

該實驗屬于單因子等重復(fù)實驗，重復(fù)數(shù)k＝3，水平數(shù)p＝4，經(jīng)轉(zhuǎn)換計算F0＝137.4。在顯著水平α＝0.05 情況下，F(xiàn)0.05（3，8）＝4.07。因F0＞ F0.05（3，8），故可看出，在本實驗研究的溶解氧值變化范圍內(nèi)，其對CODCr去除率的影響是顯著的。在水力停留時間為9h時，CODCr去除率最高，平均為64.5%。

4 結(jié) 論

（1）在t＝7h，r＝50%，ρDO＝3mg／L，pH＝8.74條件下，進水水質(zhì) CODCr質(zhì)量濃度1096～1204mg／L時，在本實驗所研究的溫度變化范圍內(nèi)，溫度對CODCr去除率的影響是顯著的。CODCr去除率隨溫度的升高而升高，出水水質(zhì)CODCr質(zhì)量濃度530～619mg／L，CODCr去除率為47.4%～51.6%。在26℃時，CODCr去除率最高，平均可達50.97%。

（2）在t＝7h，r＝50%，ρDO＝3mg／L，θ＝26℃條件下，進水水質(zhì) CODCr質(zhì)量濃度1089～1236mg／L時，在本實驗所研究的pH變化范圍內(nèi)，pH值對CODCr去除率的影響是顯著的。CODCr去除率隨pH值的增加而呈波動狀態(tài)，出水水質(zhì)CODCr質(zhì)量濃度503～661mg／L，CODCr去除率為45.5%～54.9%。在pH 為7.5時，CODCr去除率最高，平均可達54.5%。

（3）在t＝7h，r＝50%，pH＝7.5，θ＝26℃條件下，進水水質(zhì)CODCr質(zhì)量濃度1094～1248mg／L，在本實驗所研究的DO變化范圍內(nèi)，DO對CODCr去除率的影響并不顯著。出水水質(zhì)CODCr質(zhì)量濃度487～555mg／L，CODCr去除率為52.7%～56.9%。

（4）在t＝7h，pH＝7.5，θ＝26 ℃，ρDO＝3mg／L條件下，進水水質(zhì) CODCr質(zhì)量濃度1107～1227mg／L時，在本實驗所研究的污泥回流比變化范圍內(nèi)，污泥回流比對CODCr去除率的影響是顯著的。CODCr去除率隨污泥回流比的增大而呈波動狀態(tài)。出水水質(zhì)CODCr質(zhì)量濃度463～593mg／L，CODCr去除率為50.3%～60.2%。在污泥回流比r＝60%時，CODCr去除率最高，平均達到59.3%。

（5）在pH＝7.5，θ＝26 ℃，ρDO＝3mg／L，r＝60%條件下，進水水質(zhì) CODCr質(zhì)量濃度1098～1222mg／L時，在本實驗所研究的水力停留時間變化范圍內(nèi)，水力停留時間對CODCr去除率的影響是顯著的。CODCr去除率隨水力停留時間的延長而升高，出水水質(zhì)CODCr質(zhì)量濃度402～503mg／L，CODCr去除 率 為 58.5% ～65.0%。在水力停留時間為9h時，CODCr去除率最高，平均達到64.5%。

（6）在本實驗所研究的各因素數(shù)值變化范圍內(nèi)，溫度、pH值、污泥回流比和水力停留時間對CODCr去除率的影響是顯著的，而ρDO對CODCr去除率的影響并不明顯。

（7）從整個實驗研究過程來看，宣紙廢水采用普通活性污泥法處理，通常情況下CODCr出水不能達到文獻［6］二級標準要求（ρCODCr≤450mg／L）。只有實現(xiàn)各控制因素對CODCr去除率最高情況下的優(yōu)化組合，即pH＝7.5，θ＝26℃，ρDO＝3mg／L，t＝9h，r＝60%，方可確保CODCr達標排放。在此條件下，CODCr的去除率平均可達64.5%。

（8）宣紙廢水中檀皮蒸煮黑液的污染負荷占總負荷的60%以上，但由于宣紙廠規(guī)模較小，堿法草漿黑液污染治理的傳統(tǒng)堿回收法［7］、SO2酸析［8］（雙回收法）及 LB－1堿析法［9］在宣紙生產(chǎn)企業(yè)難以應(yīng)用。故在目前條件下研究普通活性污泥法各種運行條件的優(yōu)化組合，對實現(xiàn)宣紙廢水的達標排放具有重要作用。

［1］巫建光，張之源，汪金發(fā).宣紙廢水達標排放的途徑探析［J］.工業(yè)用水與廢水，2001，32（1）：29－31.

［2］王新慧，李顯俊，許海明.水煤漿技術(shù)在處理造紙黑液中的應(yīng)用［J］.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，1999（12）：35－37.

［3］郭建平，王繼徽.礦渣復(fù)合混凝劑處理造紙黑液的研究［J］.工業(yè)水處理，2003，23（11）：50－52.

［4］陳金嬡.高分子絮凝劑用于造紙黑液處理的研究［J］.工業(yè)水處理，2002，22（2）：42－44.

［5］賈金平，葉建昌.造紙黑液處理技術(shù)的進展［J］.上海環(huán)境科學(xué)，2000，19（12）：565－567.

［6］GB 3544－93，造紙工業(yè)水污染物排放標準［S］.

［7］林喬元.我國造紙工業(yè)堿法制漿水污染的防治［J］.中國造紙，2003，22（9）：62－68.

［8］徐常新，陳毅堅.造紙黑液的酸析處理［J］.玉溪師范學(xué)院學(xué)報，2001，17（3）：72－73.

［9］林喬元.麥草漿黑液治理及其中段廢水達標排放技術(shù)的評價［J］.中國造紙，1999（1）：50－55.