謝澄，陳中豪，疏明君，李友明
（華南理工大學(xué)造紙與污染控制國家工程中心，廣東 廣州 510641）

　　摘　要：使用內(nèi)循環(huán)三相生物流化床處理紙漿含氯漂白廢水，經(jīng)過40d左右的馴化，COD、BOD去除率過到70％以上，色度去除達(dá)到70％左右，AOX去除率達(dá)到60％左右，后續(xù)絮凝處理采用聚鐵鋁（PFAC）作為絮凝劑，聚丙烯酸胺（PAM）作為助凝劑，出水COD為80mg/L左右，BOD為20mg／L左右，AOX＜lmg／L色度為120C.U。
　　關(guān)鍵詞：生物流化床；造紙廢水：漂白廢水，絮凝
　　中圖分類號：X793
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
　　文章編號：1009-2455（2002）01-0027-04

Study on Treatment of Chlorine Bleaching Effluent by Fluidized Bed Bioreactor - Coagulation Technology
XIE Cheng, CHEN Zhong-hao, SHU Ming-jun, LI You-ming
(Paper Making & Pollution Control Engineering Research Center, South China University of Technology,Guangzhou 510641, China)

　　Abstract: The Pulp chlorine effluent was treated by Inner - Loop Three - Phase Fluidized Bed Bioreactor.Afer 40 days of domestication in the reactor, the removal rate of CODcr and BOD₅ could reach 70% or more, the temoval rates of chroma was 70% and AOX was 60%. Followed with the process of coagUlation, in which PFAC was used as nocculant and poIyacrylamide (PAM) as an assistant. The oudiow‘s cODc, was 80 mg/L, BOD was 20 mg/L, AOX < 1 mg/L and chroma was 120 C. U.
　　Key words: Fluidized Bed Bioreactor; paPer making effluent; bleaching effluent；coagulation

　　造紙工業(yè)制漿漂白工段的含氯漂白廢水由于含有氯苯酚、氯化脂肪酸、氯化樹脂酸、dioxin等有毒且難以處理的氯化有機(jī)物，對環(huán)境中的生物具有強(qiáng)烈的毒害、致畸、致多發(fā)性腦神經(jīng)病變作用。
　　含氯漂白廢水的BOD與COD的質(zhì)量比小于0.3，又具有毒性，因此通常情況下不宜直接采用生化法處理周為其所含的有機(jī)物質(zhì)相對較少，不能直接送人堿回收車間進(jìn)行燃燒；而采用物化法處理，又不能很有效地去除廢水中的氯化有機(jī)物^[1]，如何治理含氯漂白廢水已經(jīng)成為困擾人們的一項難題。
　　生物流化床技術(shù)是70年代以來興起的新型高效污水處理技術(shù)，它可以取得比活性污泥法高數(shù)十倍的效率，具有很好的發(fā)展前景。用生物流化床技術(shù)處理造紙工業(yè)含氯漂白廢水，目前在國內(nèi)外還沒有見到詳細(xì)的報道，本研究從此方面人手，采用流化床與化學(xué)絮凝聯(lián)用的工藝，獲得了較好的處理效果。

1 內(nèi)循環(huán)生物流化床的結(jié)構(gòu)及處理流程

　　試驗用內(nèi)循環(huán)生物流化床反應(yīng)器及處理工藝流程見圖1。在流化床中加人顆?；钚蕴孔鳛樯锬さ妮d體，進(jìn)水和壓縮空氣通過射流管和氣體分布器后進(jìn)人流化床，推動載體流化，形成細(xì)小氣泡水與載體的三相混合流體，首先由內(nèi)筒上升至流化床上部的三相分離區(qū)，然后載體再經(jīng)由外筒的降流區(qū)下落到流化床底部，形成內(nèi)循環(huán)。一部分小氣泡跟隨下降的流體到達(dá)降流區(qū)，大部分氣泡在三相分離區(qū)逸出。經(jīng)過三相分離區(qū)分離掉載體后的出水進(jìn)人一個沉淀池，經(jīng)沉淀分離后進(jìn)人下一處理單元。循環(huán)推動力來自壓縮空氣。

2 實驗用水和活性污泥

　　廢水取自廣東某甘蔗化工廠紙漿漂白車間。該廠漂白工藝為（氯化+堿處理+次氯酸鹽漂+過氧化氫漂），本研究所用廢水為CEH三段廢水按1：1：1比例混合。廢水水質(zhì)見表1。

表1 廢水水質(zhì) pH CODcr/(mg.L^-1) BOD₅(mg.L^-1) TSS/(mg.L^-1) VSS/(mg.L^-1) 色度/（C.U) AOX/(mg.L^-1) 6.2 1250 360 1920 1020 1487 45

　　活性污泥取自廣州某污水處理廠活性污泥池。污泥濃度約40g／L。取回的污泥經(jīng)過濾去雜質(zhì)后，取一定量上層液體放人內(nèi)循環(huán)三相生物流化床中，使反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度約為4g／L。加人配制的廢水進(jìn)行接種馴化。

3 實驗方法

3.1 流化床處理方法
　　首先在流化床中加滿配制好的營養(yǎng)液和載體，載體采用顆粒活性炭：粒徑0.3－2mm，顆粒密度約0.9g／cm³，比表面積約900m²／g（BET），真密度約1.8g／cm³，堆積重約400g／L，加人量為6％（有效體積比）。開始時不加漂白廢水，加人適量葡萄糖控制總的 CODcr負(fù)荷為1200mg／L左右；按m（COD）：m（N）：m（P）為100：5：1的比例添加必要的氮鹽和磷鹽，同時加人碳酸氫鈉調(diào)節(jié)PH值為7－8。壓縮空氣流量為0.5－0.75m³／h，以保持溶解氧在2mg／L以上。進(jìn)液流量為6L/h，亦即水力停留時間（HRT）為6h。
　　加入一定量的活性污泥，使流化床內(nèi)的污泥濃度大約在5％左右，然后通氣進(jìn)行間曝。悶曝1d以后，開始連續(xù)進(jìn)水，進(jìn)水由營養(yǎng)液和漂白廢水按一定配比組成，保持總的COD負(fù)荷不變，根據(jù)微生物生長及出水的狀況，逐漸增加漂白廢水在進(jìn)水中的比例，馴化微生物對含氯漂白廢水的適應(yīng)性，直到全部進(jìn)水由漂白廢水取代并達(dá)到穩(wěn)定的處理效果。然后改變水力停留時間、供氣量等條件，測定此過程含氯漂白廢水的性質(zhì)的變化。觀察載體上生物膜的生長狀況。
3.2 化學(xué)絮凝處理
　　待獲得穩(wěn)定的出水以后，對出水采用化學(xué)絮凝法處理。選用Al₂（SO₄、FeCl₃、PAC（聚合氯化鋁）。PFAC（聚鐵鋁）在相同的處理條件下進(jìn)行實驗。實驗在燒杯中進(jìn)行，將一定量的廢水加人后，調(diào)節(jié)PH=7左右，在攪拌的條件下加人300mg／L的絮凝劑，快速（150－180r／min）攪拌1min，再加入10mg/L的聚丙烯酷胺（PAM）助凝，繼續(xù)快速攪拌1min，再慢速（80－100r／min）攪拌10min，待靜置澄清后取上清液進(jìn)行各項測定。
　　根據(jù)COD和色度的去除效果選擇最好的一種絮凝劑，再采用正交實驗確定其處理的最佳條件。

4 實驗結(jié)果

4.1 流化床處理部分
4.1.1 微生物馴化過程的描述
　　馴化過程中發(fā)現(xiàn)，在初期沒有加人含氯漂白廢水之前，流化床反應(yīng)器內(nèi)只有營養(yǎng)物質(zhì)，此時微生物生長良好，一兩天之后就能在載體上附著一層薄的生物膜，鏡檢發(fā)現(xiàn)浮游生物很活躍，有較多累枝蟲。鐘蟲已經(jīng)在載體表面生長，微生物活性良好，出水COD下降明顯，體系內(nèi)溶解氧呈現(xiàn)較低的狀態(tài)。逐日增加含氯廢水的比例以后，生物膜的生長會出現(xiàn)如下比較明顯的變化規(guī)律：
　　開始時受抑制，生物活性下降，出水污染負(fù)荷上升之后有所恢復(fù)，生物活性增強(qiáng)，生物膜恢復(fù)生長，出水污染負(fù)荷下降。為避免含氯廢水增加過快，超過微生物的忍耐極限而導(dǎo)致實驗失敗，馴化過程中都是在生物膜生長趨于適應(yīng)期以后才增加進(jìn)水的負(fù)荷。
　　隨著載體上附著了越來越多的生物膜，載體的表觀密度逐漸會下降，變得更輕，更容易流化，同時在下降區(qū)的載體下降速度有所變慢。
4.1.2　COD的去除效果
　　COD的去除效果見圖2、圖3。

　　從圖4中可見，延長水力停留時間，可以改善流化床出水的水質(zhì)，獲得更好的處理效果。但長的水力停留時間意味著處理量的下降，或者需要的反應(yīng)器體積增大，這在工程中有時是很難滿足的。因此只能在允許的范圍內(nèi)適當(dāng)延長水力停留時間，然后再通過后續(xù)處理來使出水完全達(dá)標(biāo)排放。本研究中，采用水力停留時間為6－sh已經(jīng)基本可以滿足實驗要求。
4.1.4 進(jìn)氣流量對流化床處理效果的影響
　　進(jìn)氣流量的大小是影響處理效果的重要因素，因為它不僅要提供體系流態(tài)化的推動力，還要提供可見，生物流化床對漂白廢水的處理效果是較好的，基本上保持了75％左右的COD去除率。對于進(jìn)水水質(zhì)的突然變化，也有較好的適應(yīng)性。
　　系統(tǒng)正常運行以后，對含氯漂白廢水的處理效果見表2。

表2 流化床對含氯漂白廢水的處理效果 水樣 COD/（mg.L^-1) BOD/（mg.L^-1) 色度（C.U) TSS/（mg.L^-1) VSS/（mg.L^-1) AOX/（mg.L^-1) 處理前 1200-1400 350-400 1500-1600 1900-2000 950-1000 40-50 處理后 350-400 80-120 500-550 1500 500 20 去除率 約72% 約73% 約66% 約25% 約50% 約56%

　　從實驗結(jié)果來看，內(nèi)循環(huán)生物流化床對漂白廢水的處理效果較好，其COD、BOD等指標(biāo)的去除率均達(dá)到70％以上，對AOX也有超過50％的去除率，出水的污染負(fù)荷已經(jīng)大大降低。
4.1.3 水力停留時間對流化床處理效果的影響
　　在流化床運行比較穩(wěn)定，對廢水的污染負(fù)荷有較大的去除率以后，改變流化床的水力停留時間，研究其對處理效果的影響。為了獲得比較穩(wěn)定的結(jié)果，對不同的水力停留時間均進(jìn)行4－5d的穩(wěn)定處理，微生物呼吸所需要的溶解氧。在流化床設(shè)計定型以后，實際操作中只能通過改變進(jìn)氣流量來改變流化床的傳質(zhì)效能，進(jìn)氣流量在保證體系流態(tài)化的前提下，對氧傳遞效率的影響見圖5。可見，在一定的氣體流量范圍內(nèi)，增加Ug有利于氧傳遞效率的提高。但過高的氣體流量下氧傳遞效率反而有所降低，這是因為高的氣體速度會使從分布器出來的氣泡變大，同時發(fā)生嚴(yán)重的聚并，流速很快，迅速會從流化床逃逸出去，氣液相之間的界面面積反而減小，不利于氧傳質(zhì)的進(jìn)行。
4.2 化學(xué)絮凝處理部分

　　經(jīng)過流化床處理以后的出水污染負(fù)荷為：CODcr≈400mg／L，BOD5≈100mg／L，色度（C.U）≈500。
　　對若干種絮凝劑進(jìn)行實驗，實驗結(jié)果見表3；

表3 絮凝劑選擇實驗結(jié)果 絮凝劑 Al₂(SO₄)₃ FeCl₃ PAC PFAC COD去除率 70.4 76.2 78.6 82.5 色度去除率 63.2 58.5 71.0 69.7

　　通過上述的對比實驗可見，各種絮凝劑均有一定的處理效果，其中PFAC對COD的去除效果最好，色度的去除效果也不錯，故決定選擇PFAC作為后續(xù)絮凝處理的絮凝劑。
　　為優(yōu)化絮凝處理的效果，進(jìn)行了PFAC作用最佳條件的正交實驗。通過對正交實驗結(jié)果的分析，各因素對絮凝處理效果影響的大小排列順序依為：絮凝劑用量＞pH值＞攪拌時間。認(rèn)為最好的處理條件是絮凝劑用量為400mg／L，PAM用量為10mg／L，pH值為8，攪拌時間為2－3min。在這樣的處理條件下，出水COD已降低至80mg/L左右，BOD為20mg／L，色度（C.U）＝120，色度總?cè)コ?br> 達(dá)到90％以上，AOX已經(jīng)成為痕量，小于1mg／L。

5 結(jié)論

　　①采用內(nèi)循環(huán)三相生物流化床處理含氯漂廢水，當(dāng)進(jìn)水COD為1300mg／L左右，BOD為400mg/L左右，氣水比為圖囹留：圖，水力停留時間為6h，經(jīng)過一段時間的馴化處理以后，可以獲得穩(wěn)定的出水。COD、BOD的去除率可達(dá)70％以上，色度去除也達(dá)到70％左右，AOX去除率達(dá)到60％左右。
　?、谘娱L水力停留時間，在一定范圍內(nèi)提高氣體流量均可改善流化床的處理效果，本研究中水力停留時間以6－8h為宜，氣體流量Ug=0.75m³/h已滿足要求。
　　③流化床處理與化學(xué)絮凝聯(lián)用，采用PFAC+PAM進(jìn)行絮凝處理，出水COD為80mg/L左右，BOD為20mg／L左右，AOX＜lmg／L，色度（C.U）=120。

參考文獻(xiàn)：

　　[1] Milsteim O，et al.Removal of chlorophenols and chlorolignings from bleaching effluent by combined chemical and bilogical treatment[J]. Wat Sci Tech, 1988,20(1):161-170.

　　作者簡介：謝澄（1976－），男（苗族），貴州雷山人，華南理工大學(xué)造紙與環(huán)境工程學(xué)院99級博士研究生，主要從事工業(yè)污水治理研究。