碳化/蒸煮高濃度竹制品廢水處理工程設(shè)計與運行

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(1.浙江省環(huán)境保護科學(xué)設(shè)計研究院，浙江 杭州 310007； 2.浙江師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，浙江 金華 321004)

碳化/蒸煮高濃度竹制品廢水處理工程設(shè)計與運行

陳曦1，2張敏東1洪華嫦2王震1金鑫1梅榮武1，*

(1.浙江省環(huán)境保護科學(xué)設(shè)計研究院，浙江 杭州 310007； 2.浙江師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，浙江 金華 321004)

針對竹制品廢水有機物濃度高(平均COD2000mg/L)，色度大，污染物成分復(fù)雜等特點，采用曝氣氧化池+微電極+一級多元體電絮凝+二級多元體電絮凝+USAB處理+A2/O+二沉處理工藝處理高濃度竹制品廢水，經(jīng)調(diào)試后運行結(jié)果表明：工藝運行穩(wěn)定，且經(jīng)過該工藝處理后，原水COD由15400mg/L下降至84mg/L，BOD5由617.5mg/L下降至17.95mg/L，SS濃度由84mg/L下降至16.4mg/L，NH3-N由35.95mg/L下降至2.58mg/L，TP由4.935mg/L下降至0.256mg/L，色度由64下降到4，去除率分別達到99.5%，97.7%，80.5%，92.8%，94.8%和93.8%，達到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8987-1996)的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

竹制品廢水；微電級；多元體電絮凝；處理性能

竹制品蒸煮工藝主要為了去除竹材中的可溶性有機物 (糖、有機酸、氨基酸等)，達到防腐、防蛀、漂白等目的，分為H2O2蒸煮和加堿蒸煮，H2O2蒸煮廢水COD約10000～30000mg/L，pH值為3～3.5，主要為細胞漿液類物質(zhì)，而堿蒸煮還含有木質(zhì)素(陳志遠等，2010)。碳化竹片是將竹片進行蒸氣炭化處理，經(jīng)過高溫高壓，使表面形成堅硬碳化微粒層，竹子本身也會更加堅硬，堅硬的碳化微粒會形成細菌不易生存環(huán)境，從而達到抗菌、殺螨的效果。并且碳化后的竹片能吸附一定量的雜質(zhì)和有害氣體。但同時導(dǎo)致碳化廢水COD較高，如不處理直接排放，會影響周圍的水質(zhì)情況，不利于人們的身體健康。

我國對竹制品廢水的研究及工程上的應(yīng)用有限(鄧喜紅，2007；王凱軍，1998；呂庭君等，2009；)，大多運用物化處理技術(shù)和生物處理技術(shù)。人們相繼研究了芬頓法和膜處理技術(shù)對竹制品廢水的處理(郭慶穩(wěn)等，2013；王煒，2013)，但芬頓法操作復(fù)雜，膜處理技術(shù)存在膜污染問題等。因為竹制品廢水的生化性好，所以生物法處理竹制品廢水居多(李振東，2008)，針對竹制品廢水高COD的特點，本次工藝設(shè)計采用了目前具有競爭優(yōu)勢的曝氣氧化池+微電極+一級多元體電絮凝+二級多元體電絮凝+USAB處理+A2/O+二沉處理工藝，將電解絮凝與生物法相結(jié)合，在傳統(tǒng)電解的兩個電極中，加入多個微電極材料，而形成多元體電極，達到高效分解有機污染物。經(jīng)過調(diào)試運行，結(jié)果分析之后，整個處理系統(tǒng)正常運行，并且處理效果顯著。

1 工程概況

浙江省某公司主要生產(chǎn)竹拉絲和竹纖人造板產(chǎn)品，竹的主要成份為竹葉黃酮、多糖、氨基酸萜、酚酸、竹纖維等組成，在竹子品加工時會產(chǎn)生一定量的竹焦工業(yè)廢水，每天才生竹焦工業(yè)廢水為100t，每小時約5t/h，廢水中含有大量竹焦油、多糖、氨基酸萜、酚酸、竹纖維及竹酸液等高分子合成有機物，其COD高為5萬～7萬mg/L，pH為5左右，帶有渾濁的色度和異味。

2 工藝流程設(shè)計

2.1 工藝流程說明

我國對竹制品廢水的研究及工程上的應(yīng)用有限(鄧喜紅，2007；王凱軍，1998；呂庭君等，2009)，綜合國內(nèi)外已有的竹制品廢水處理的研究資料，針對竹制品廢水的特點，為去除廢水中的竹纖維等難降解物質(zhì)，設(shè)計了如圖1所示的工藝路線對高濃度竹制品廢水進行處理。

2.2 主要構(gòu)筑物

(1)曝氣氧化池

在竹子品加工的廢水中加入一些強氧化劑如雙氧水讓廢水充分曝氣初次氧化。廢水中的有機污染物初步被分解。

(2)微電解處理

選一種新型高效的鐵碳微電解復(fù)合材料，它是一種無機復(fù)合材料與傳統(tǒng)的樹脂和活性碳相比，既具有傳統(tǒng)樹脂的離子交換功能，又有活性碳的吸附作用，利用氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移改變水中有機物的分子結(jié)構(gòu)和特性對廢水中的大分子進行氧化分解、還原和絮凝，從而達到降低20%COD指標(biāo)。

(3)一級多元電解

多元電解技術(shù)是一種新型的電化學(xué)反應(yīng)器，除傳統(tǒng)電解裝置有兩個電極外，還在電解槽中增加了多個工作微電極材料，而形成多元體電極。電解是利用電化學(xué)方法產(chǎn)生氫氧化物作為凝聚劑凈水的一種工藝，在各電位作用下快速切斷高分子有機物的鍵，從而起到了分解作用。過電位電解是指在高于電解基體發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)所必須的電位條件下進行的電解過程，同時具有微電解反應(yīng)所要的基本元素Fe和C，低電位的Fe與高電位的C，在廢水中產(chǎn)生電位差，具有一定導(dǎo)電性的廢水充當(dāng)電解質(zhì)，形成無數(shù)微電池。

陽極電極反應(yīng)為 Fe-2e→Fe(2+)

陰極電極反應(yīng)為 2H+2e→2[H]→H2(在酸性條件下)

Fe是活潑金屬，在酸性水溶液中會顯示出較強的還原性，另外作為陽極，在電流作用下，水中的金屬離子與水電解產(chǎn)生的氫氧根形成氫氧化物，氫氧化物絮凝將雜質(zhì)顆粒吸附，生成絮狀物。

Fe(2+)與OH(-)反應(yīng)生成氫氧化亞鐵

Fe(2+)+2OH(-)→ Fe(OH)2

Fe(OH)2氧化成氫氧化鐵，它也是一種強活性凝聚劑，與水中懸浮顆粒生成絮狀物。

圖1 竹制品廢水處理工藝流程

(4)二級多元電解

在一級電解后再增加二級電解，其特點就是將廢水中有機物和懸浮物質(zhì)通過一級電解被分解出來，還有一部分腐殖酸和竹液酸的聚羧酸化合物等非電解質(zhì)(在堿性條件下)通過二級電解后，同時在水中具有導(dǎo)電力的作用下，使它們在水中發(fā)生離解或電離，從而達到降低85%COD指標(biāo)，也降低了氨氮50%指標(biāo)。

(5)USAB處理

它是升流式厭氧污泥床生化處理反應(yīng)器，具有處理高濃度的有機廢水，其結(jié)構(gòu)、運行操作維護管理相對簡單，造價相對較低，對一些較難降解的大分子有機物有很好的去除效果。

(6)A2/O+二沉處理

它是以生物絮凝吸附作用為主，同時發(fā)生不完全氧化反應(yīng)，生物主要為短世代的細菌群落，去除BOD達90%以上，完成對有機物的去除，也能大量吸收濾解性磷、氮。

3 運行效果

3.1 竹制品廢水的來源

竹制品碳化蔑和蒸煮蔑原料為竹片，企業(yè)直接購買竹片為原料，對其進行碳化或蒸煮后烘干，廢水主要來源于碳化竹片廢水、蒸煮竹片廢水和烘干產(chǎn)生的廢水。廢水為褐色、微濁、有微臭氣味。

3.2 運行效果

該工程已于2015年6月底建成，目前已正常運行兩年多，處理效果穩(wěn)定，驗收監(jiān)測出水水質(zhì)如表3所示，處理效果達到預(yù)期效果，且有較好的脫氮除磷效果，通過環(huán)境監(jiān)測部門的監(jiān)測驗收。

經(jīng)過兩天的監(jiān)測，分別從進水口和出水口取樣，檢測水樣的pH、化學(xué)需氧量、氨氮、總磷、五日生化需氧量、色度、懸浮物，檢測結(jié)果見表1。

結(jié)果表明，項目廢水總排口pH在7.2～7.4范圍，化學(xué)需氧量排放濃度平均為84mg/L，去除率高達99.5%；氨氮排放濃度平均為2.58mg/L，去除率達到92.8%；總磷排放濃度平均為0.256mg/L，去除率達到94.8%；廢水排放色度由64倍降到4倍；懸浮物排放濃度平均為16.4mg/L，去除率為80.5%；五日生化需氧量濃度平均為17.95mg/L，去除率為97.7%。

由以上監(jiān)測可知，項目外排水中pH、生化需氧量、氨氮、總磷、色度、懸浮物、五日生化需氧量符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)表4中一級標(biāo)準(zhǔn)限值。

表1 廢水監(jiān)測結(jié)果

4 問題討論

(1)針對竹制品廢水有機污染物濃度高、污染物種類多等特點，設(shè)計了曝氣氧化池+電解池+一級多元電解+二級多元電解+USAB處理+A2/O+二沉處理的工藝流程。從監(jiān)測分析結(jié)果來看，除了懸浮物的去除率在80.5%，CODcr、氨氮、總磷、BOD5的去除率都達到90%以上，尤其化學(xué)需氧量的去除率高達99%?？梢赃_到GB8978-1996一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

(2)其中多元電解技術(shù)是一種新型的化學(xué)反應(yīng)器，在傳統(tǒng)的電解裝置中加入多個工作微電級材料，形成多元體電極，產(chǎn)生絮凝劑凈化污水，可去除難降解的有機物如竹纖維等，提高廢水的生化去除效率。若不采用該處理單元，則生化出水的CODcr在1000mg/l左右，難以實現(xiàn)達標(biāo)排放，是該處理流程的關(guān)鍵處理單元。

(3)碳化竹片廢水、蒸煮竹片廢水和烘干產(chǎn)生的廢水水量少、濃度高、處理難度大，采用曝氣氧化池+電解池+一級多元電解+二級多元電解+USAB處理+A2/O+二沉處理的工藝處理效果明顯，可以為同類型廢水處理工程推廣應(yīng)用。

(4)該工程環(huán)境效益明顯，年處理污水約8215噸，年削減COD約0.690噸，氨氮0.021噸，有效降低廢水對環(huán)境的污染。

[1]陳智遠，何煉，姚建剛，等.UASB/生化工藝處理竹制品廢水[J].中國給水排水，2010 (24)：74-76.

[2]鄧喜紅．制品蒸煮廢水的處理[J].化工設(shè)計通訊，2007，33(4)：58-60.

[3]王凱軍.厭氧 (水解)—好氧處理工藝的理論與實踐[J].中國環(huán)境科學(xué)，1998，18(4)：0-0.

[4]呂庭君，羅安程，曹 杰，等.竹漿廢水酸析固廢農(nóng)用處理初步研究[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2009，21(1)：0-70.

[5]郭慶穩(wěn)，張敏，王煒，等.Fenton 法處理竹制品廢水生化出水的研究[J].環(huán)境科學(xué)，2013，34(6)：2283-2289.

[6]王煒.AnMBR-Fenton-SBR 組合工藝處理竹制品廢水的研究[D].浙江大學(xué)，2013.

[7]李振東.竹制品生產(chǎn)廢水性質(zhì)及其厭氧處理效果研究[D].浙 江 大 學(xué)，2008.

DesignandOperationofHighConcentrationofCarbonizingandStewingBambooWastewaterTreatmentProcess

CHEN Xi1，2ZHANG Mindong1HONG Huachang2WANG Zhen1JIN Xin1MEI Rongwu1，*

(1.Environmental Science Research and Design Institute of Zhejiang Province，Hangzhou 310007，China； 2.College of Geography and Environmental Science，Zhejiang Normal University，Jinhua 321004，China)

Designed the combined technology in which the aeration oxidation pond，microelectrode，primary multibody electroflocculation，secondary multibody electroflocculation，USAB，and A2/O treatment process were adopted for treatment of high concentration wastewater of bamboo products. After adjustment the result showed that the process operation was stable.

bamboo wastewater；microelectrode；primary multibody electroflocculation；degradation information

項目資助：浙江省科技計劃項目(2016F50029)；浙江省科技計劃項目(2016F50027)；“嘉興市水污染協(xié)調(diào)控制與水源地質(zhì)量改善”項目(2017ZX07206-002)

陳曦，碩士研究生，研究方向為廢水處理

梅榮武，本科，教授級高級工程師，主要從事水環(huán)境污染治理方面研究

文獻格式：陳 曦 等.碳化/蒸煮高濃度竹制品廢水處理工程設(shè)計與運行[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017，42(6)：114-116.

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1673-288X(2017)06-0114-03