低濃度CMC生產(chǎn)廢水好氧生物處理研究.pdf

1、CMC，英文名Carboxymethyl Cellulose(Sodium)，中文名羧甲基纖維素（鈉），是一種羧甲基團(tuán)（-CH2-COOH）結(jié)合至羥基(-OH)上的纖維素衍生物。CMC在民用、工業(yè)各類產(chǎn)品中被廣泛用作增稠劑、乳化劑等，是當(dāng)今全球產(chǎn)量最大、用途最廣的纖維素類工業(yè)產(chǎn)品。
　　CMC生產(chǎn)廢水的主要化學(xué)組分是:水、羥乙酸鈉和氯化鈉，另含少量纖維素（及其雜質(zhì)）、氫氧化鈉、乙醇和CMC。CMC生產(chǎn)廢水是典型的高濃度高鹽度有機廢

2、水，最高COD濃度可達(dá)80000mg/L以上、鹽度150000mg/L以上，較低COD濃度也在20000mg/L左右、鹽度40000mg/L左右，因此在納入排污管網(wǎng)前，必需得到有效處理。
　　本文源于低濃度CMC生產(chǎn)廢水好氧生物處理的一個工程案例，針對工程中出現(xiàn)的三項棘手問題，分析問題成因、研究解決方案。
　　首先，本文分析歸納江蘇省泰興市一家特種化學(xué)品工廠采用好氧膜生物反應(yīng)器(MBR)處理低濃度CMC生產(chǎn)廢水的三個工程技術(shù)

3、問題，進(jìn)水COD濃度約20000mg/L、鹽度約40000mg/L的，處理目標(biāo)是出水COD濃度低于500mg/L。經(jīng)過三個月污泥馴化期，生物處理系統(tǒng)在隨后的四個月正式運行期內(nèi)表現(xiàn)較為理想，大部分時間出水濃度都能達(dá)到預(yù)訂排放目標(biāo)。不過存在三個問題。第一，超濾系統(tǒng)產(chǎn)水通量下降速度過快，降速隨鹽度升高更快;常規(guī)的氣水反洗物理清洗手段無法有效地恢復(fù)產(chǎn)水通量，只能縮短化學(xué)清洗的周期;雖然提高物理清洗的頻率和強度可以起到一定的緩解作用，可是效果仍然

4、非常有限。第二，生物處理系統(tǒng)對于進(jìn)水鹽度沖擊出現(xiàn)明顯不適應(yīng)，特別是在污泥馴化期內(nèi)，尚未穩(wěn)定的生物系統(tǒng)對于廢水鹽度變化非常敏感，因此在這個階段內(nèi)必須嚴(yán)格遵循緩步提升進(jìn)水鹽度的原則;進(jìn)入運行期后，生物系統(tǒng)對于鹽度沖擊的耐受能力明顯增強，但是CMC生產(chǎn)廢水水質(zhì)較大波動（一波高于35000mg/L的鹽度沖擊）使得生物系統(tǒng)遭受嚴(yán)重?fù)p害。第三，大量的黃褐色泡沫層層疊疊溢出好氧池外，盡管泡沫問題不會對生物處理系統(tǒng)的處理效率造成影響，但是卻破壞廠區(qū)的衛(wèi)

5、生環(huán)境狀況。本文通過參閱大量科研文獻(xiàn)，關(guān)注廢水成分，分析得出:CMC生產(chǎn)廢水的主要有機組分羥乙酸鈉可能是造成這些工程問題的原因之一;CMC生產(chǎn)廢水缺乏微量營養(yǎng)物質(zhì)可能是造成這些工程問題的原因之二。再次基礎(chǔ)上，提出了采用耐沖擊性更佳、懸浮污泥更少的移動床生物膜反應(yīng)器(MBBR)的工藝改進(jìn)方案。
　　接著，本文通過實驗室試驗，考察和比較了添加微量營養(yǎng)物質(zhì)的活性污泥反應(yīng)器和未添加微量營養(yǎng)物質(zhì)的移動床生物膜反應(yīng)器對于過濾性能、沉降性能和耐

6、鹽沖擊性能的改善作用。其中，添加微量營養(yǎng)物質(zhì)又分別通過向廢水中添加天然水和投加化學(xué)藥劑兩種途徑來實現(xiàn)的。結(jié)果，向廢水中添加天然水可以明顯改善混合液的過濾性能和耐鹽沖擊性能，不過對于沉降性能卻無特別顯著的改善作用;向廢水中投加化學(xué)藥劑沒有任何改善作用，甚至還有一定負(fù)作用;移動床生物膜反應(yīng)器內(nèi)混合液的過濾性能最差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)差于任何一個活性污泥反應(yīng)器;三項方案對于處理效果皆無明顯改善效果，同時發(fā)現(xiàn)維持活性污泥濃度的食微比介乎0.3～0.5kgCO

7、D/kgMLSS之間。根據(jù)試驗結(jié)果得出結(jié)論:天然水中的微量營養(yǎng)物質(zhì)能夠有效改善活性污泥在處理CMC生產(chǎn)廢水時的過濾性能和耐鹽沖擊性能，而在實際工程中可以將CMC生產(chǎn)廢水與生活廢水混合來補充微量營養(yǎng)物質(zhì)。還采用珀金埃爾默Optima8300電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定試驗中所用天然水的微量元素成分和含量。
　　然后，通過實驗室小試和工程中試，研究了CMC生產(chǎn)廢水與生活廢水混合之后對于過濾性能的改善作用。小試結(jié)果表明CMC生產(chǎn)廢水與

8、生活廢水混合可以明顯改善活性污泥的過濾性能，不過效果略次于天然水。中試在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行，高濃度CMC生產(chǎn)廢水與生活廢水按照1∶3混合，混合廢水的SCOD濃度約18000mg/L、鹽度約32000mg/L;采用推流好氧膜生物反應(yīng)器進(jìn)行處理，設(shè)計有機負(fù)荷為0.4kgSCOD/kgMLSS。結(jié)果:出水COD濃度低于1000mg/L，超濾系統(tǒng)通量下降緩慢，化學(xué)清洗周期延長至兩個月以上。
　　再后，針對泡沫問題，經(jīng)過查閱科研文獻(xiàn)，明確穩(wěn)定泡沫

9、是在發(fā)泡物質(zhì)（表面活性劑）和穩(wěn)泡物質(zhì)的協(xié)同作用下所形成的。通過對過濾前后的CMC生產(chǎn)廢水進(jìn)行曝氣，以及對過濾前后的CMC生產(chǎn)廢水與活性污泥的混合液進(jìn)行曝氣，從而確定在CMC生產(chǎn)廢水好氧生物處理中泡沫問題的成因。根據(jù)試驗結(jié)果得到結(jié)論:表面活性劑CMC是CMC生產(chǎn)廢水中的發(fā)泡物質(zhì);CMC生產(chǎn)廢水中的懸浮固體天然纖維及其雜質(zhì)是穩(wěn)泡物質(zhì)，具有非常良好的穩(wěn)泡效果。在實際工程中可以采用以下兩種解決方案:一是對CMC生產(chǎn)廢水進(jìn)行一段時間的預(yù)曝氣，撇去

10、浮渣之后進(jìn)入好氧生物處理;二是濾去CMC生產(chǎn)廢水中的懸浮固體之后進(jìn)入好氧生物處理。
　　最后，本文選用國際水協(xié)會(IWA)開發(fā)的活性污泥一號模型(ASM1)，構(gòu)建一個可以模擬活性污泥處理CMC生產(chǎn)廢水過程的數(shù)學(xué)模型?；钚晕勰嘁惶柲Ｐ鸵运劳鲈偕碚摓榛A(chǔ)，模擬活性污泥處理廢水中的8個生物反應(yīng)，涉及到13個反應(yīng)組分，在數(shù)學(xué)模擬中用到了5個化學(xué)計量參數(shù)和14個動力學(xué)參數(shù)。經(jīng)仔細(xì)研究活性污泥一號模型的內(nèi)涵，同時結(jié)合CMC生產(chǎn)廢水的水質(zhì)特點