電解和膜生物反應器組合工藝處理造紙廢水

隨著我國造紙工業的迅速發展，造紙廢水對環境的污染也越來越嚴重。造紙廢水水量大、有機物含量高、可生化性差，傳統的生化法對其處理效果不佳。

膜生物反應器(MBR)是膜分離技術與生物處理工藝相結合的新型水處理系統，由于其污泥濃度高，可大大提高對廢水(尤其是難降解廢水)的處理效果[1]。電解法作為一種清潔工藝，產生的自由基、過氧化氫和氫氧化物的絮凝體等物質可以去除廢水中難生物降解的有機物，在難降解、可生化性差的廢水的預處理中有廣闊的應用前景[2]。為此，筆者采用電解與MBR組合工藝處理造紙廢水，并與MBR的單獨處理效果作對比，以期為造紙廢水的處理提供參考。

1 試驗部分

1．1? 試驗材料

試驗在山東省某漿紙有限公司的廢水處理現場進行，該公司采用木漿造紙，試驗用水為該公司污水處理站的一沉出水，其COD為1 100～2 000 mg/L，BOD5為300～600 mg/L，SS為300～500 mg/L，色度為160～220倍。試驗用污泥取自該污水處理站的生物選擇池。

1．2試驗裝置

采用自制的一體式膜生物反應器，尺寸為650mm×650 mm×2 000 mm；采用圓筒式中空纖維膜4根，總膜面積為13 m2，膜孔徑為20 nm；采用H–3040型風機對MBR進行曝氣；采用自制的電解設備(鐵電極)，電解槽尺寸為50 cm×50 cm×30 cm，電解電壓為10 V，極板間距為5 cm，電流強度為20～25 A；采用磁力水泵2臺，流量為2 m3／h。

1．3試驗方法

試驗分兩個階段進行：第一階段，直接用MBR處理原水，考察MBR的處理效果；第二階段，采用電解／MBR組合工藝處理原水，考察組合工藝的處理效果，并與第一階段進行對比。試驗過程中，MBR進水流量由25 L／h逐漸提高到35 L／h，對應的容積負荷由1．58 kgCOD／(m3·d)提高到1．85 kgCOD／(m3·d)，平均反應溫度為20℃，水力停留時間為22 h，膜組件的反沖洗周期為4～6 h。

2 結果與討論

2．1? MBR工藝的單獨處理效果

MBR工藝對COD的去除效果見圖1。

圖1 MBR工藝對COD的去除效果

由圖1可知，MBR的出水COD為200 mg／L左右，對COD的去除率在85％左右。另外，MBR出水的色度在140倍左右，對色度的去除率平均為30％。由此可知，MBR對COD的去除效果較好，而對色度的去除效果較差，但其出水的COD及色度均不能滿足《山東省半島流域水污染物綜合排放標準》(DB 37／676—2007)的要求，需考慮增加預處理工藝，以使出水達標排放。

2．2? 電解／MBR組合工藝的處理效果

在穩定運行的MBR前增加電解預處理，考察電解／MBR組合工藝對COD及色度的去除效果，結果見圖2、3。

圖2 電解／MBR組合工藝對COD的去除效果

圖3 電解／MBR組合工藝對色度的去除效果

由圖2、3可知，電解／MBR組合工藝的出水COD在80 mg／L左右，出水色度平均為40倍，組合工藝對COD和色度的去除率分別達到了95％左右和75％以上。該造紙廢水經電解／MBR組合工藝處理后，出水COD、色度均可達到DB 37／676—2007的一級標準要求。

2．3? 電解預處理的作用

電解預處理工藝采用的是鐵電極，電解處理過程實質上就是利用電解凝聚與電氣浮原理去除污染物。木質素的存在是木漿造紙廢水產生色度的主要原因，電解該廢水時，由于水的電解及有機物的電解氧化，電解槽內有大量微小氣泡析出(H2、O2及CO2等)，同時電解產生的絮體可使木質素等大分子污染物絮凝，絮體被微小氣泡帶至液面，通過去除液面浮渣達到去除木質素等污染物質的目的，進而降低色度及COD。通過試驗測得，此類廢水的最佳電解時間為20 min，電解對色度的去除率可達75％以上，對COD的去除率在60％左右，最終使得組合工藝的出水水質達到了DB 37／676—2007的要求。

3 結論

電解／MBR組合工藝對造紙廢水具有良好的處理效果，電解對色度的去除效果明顯，而MBR對COD的去除效果較好。在原水的COD為1 100～2 000 mg/L、色度為160～220倍時，組合工藝的出水COD可降至80 mg/L左右，色度可降到40倍左右，對COD和色度的去除率分別達到了95％左右和75％以上，出水COD、色度可達到《山東省半島流域水污染物綜合排放標準》(DB 37／676—2007)的一級標準要求。

參考文獻：

[1]李志東，李娜，張洪林．膜生物反應器(MBR)處理廢??? 水的研究進展[J]．凈水技術，2007，26(1)：18–21．

[2]? 李善評，甄博如，欒富波，等．電催化氧化法預處理糠醛廢水的研究[J]．水處理技術，2006，32(12)：47–50 中國給水排水