废纸造纸企业IC反应器酸化事故分析吴笑冬

我国现阶段大型包装用纸生产企业，多以废纸为原料。因废纸成分复杂，循环次数多，化学品如干强剂、染料、助留剂、助滤剂等，杂质如塑料纸、胶带、泡沫等排入废水处理厂，废水中SS和CODCr等指标居高不下，对废水处理系统造成负担。目前国内造纸企业采用的生物处理技术处理，存在效率低、费用高、占地大等问题[1]。IC厌氧技术由荷兰PAQUES公司研发，分为水解酸化、产氢产乙酸以及产甲烷三阶段，每个阶段在不同菌群的作用下进行，去除有机物的能力远远超过普通厌氧技术[2]。1IC反应器的酸化事故发生过程某废纸造纸企业废水处理系统中，IC反应器污泥呈黑色，球形或椭圆形，粒径主要分布在1～3mm。反应器要求控制温度范围为35～39℃，VFA≤5mmol/l，COD去除率≥70%。事故发生前，IC反应器中VFA稳定在1～3mmol/l，沼气流量稳定在20000m3/d左右。摘要：高浓度污泥和良好的传质效果使IC反应器在废纸造纸污水治理中应用广泛。本文介绍一家废纸造纸废水处理中IC反应器酸化事故的案例。分析造成IC反应器事故的因素，并介绍了事故后IC反应器的恢复措施。关键词：废纸造纸；污水处理；IC反应器；酸化Abstract:ICreactorhasbeenwidelyappliedinsewagetreatmentofregeneratedpapermakingduetoitshighlyconcentratedsludgeandoptimizedmasstransfereffect.TheessayherebyintroducedanacidificationaccidentofICreactorintheprocessofsewagetreatmentinaregeneratedpapermakingenterprise.ThecausesfortheaccidentwereanalyzedandtherecoverymeasuresforICreactorrestoringwereclarifiedaswell.Keywords:regeneratedpapermaking;sewagetreatment;ICreactor;acidification中图分类号：TS7;X793文献标志码：A文章编号：1007-9211(2017)12-0051-039-259-269-279-289-29日期进水COD/(mg/l)3292300222133039277658.056.285.862.562.0进水预酸化度/%65.1868.9544.6033.3616.57去除率/%2.61.910.920.126.7出水VFA/(mmol/l)7.27.37.06.96.7出水pH1146932122620072316出水COD/(mg/l)吴笑冬1薛国新1朱国良2李珊2AnalysisonacidificationaccidentofICreactorinAnalysisonacidificationaccidentofICreactorinrecycledpapermakingmillsrecycledpapermakingmillsWUXiao-dong1XUEGuo-xin1ZHUGuo-liang2LIShan2(1.MaterialsandTextilesCollegeofZhejiangSci-TechUniversity,Hangzhou310018,Zhejiang,China;2.Ji’anGroupCo.,Ltd.,Jiaxing314300,Zhejiang,China)吴笑冬先生，助理工程师，吉安集团有限公司污水处理厂副厂长，在职硕士研究生。生产实践PRODUCTION51Jun.,2017Vol.38,No.12ChinaPulp&PaperIndustry图3为事故发生前后COD去除率的变化情况。IC反应器COD去除率能够较为真实地反映系统运行的状态。IC反应器正常运行时，COD去除效率在60%～70%之间。IC反应器的COD去除率在9月27日之前波动较为平稳，IC反应器酸化导致厌氧颗粒污泥失活，COD去除率在9月27日急速下降至44.6%，9月30日下降至16.57%。2事故发生原因分析2.1进水水质突变将事故期间IC反应器进水取样分析，发现该水样抑制厌氧污泥活性。在IC反应器VFA突然上升的9月27日，现场工作人员取了40L水样寄送至专业的实验室进行分析，检测水样对优质厌氧颗粒污泥（产甲烷性强）的产甲烷活性抑制能力。分析结果为该水样对厌氧颗粒污泥产生了很大的抑制作用，厌氧颗粒污泥在该水样中发生中毒现象。事故发生前夕，据工人反映，运送硫酸铝的槽罐车在卸料中存在跑冒滴漏现象，在液位100%情况下，继续9月27日当天，IC反应器中VFA浓度突然上升，由26日的1.9mmol/l上升至10.9mmol/l，出水pH明显降低，IC反应器COD去除率迅速下降，并且持续恶化。表1为事故发生前后IC反应器主要参数情况。从表1看出事故前后进水COD不高，波动也相对平稳。在9月27日，IC出水的VFA突然蹿升至10.9mmol/l，9月29日更是达到26.7mmol/l。一般认为，当出水VFA低于5mmol/l时，说明反应器运行良好；反之，当VFA高于10mmol/l时，就有酸化的危险[3]。由此可以看出，IC反应器已酸化非常严重。VFA为IC反应器关键参数。图1看出，在9月27日前的11天内VFA控制在5mmol/l之内。但是在9月27日VFA突然升高并在7天内持续升高，最高至38.19mmol/l。图2为事故发生前后沼气量变化情况。IC反应器产气量能够直观地反映系统运行的状态。IC反应器正常运行时，微生物的产甲烷活性（以VSS计）常高达20～50ml/(g.h）；而随着酸化的加重，微生物产甲烷活性逐渐降低至0.188～0.547ml/(g.h）。图1事故发生前后IC反应器VFA浓度变化情况图3事故发生前后COD去除率的变化情况图4事故发生前后IC出水氮、磷指标的变化情况图2事故发生前后沼气量变化情况生产实践PRODUCTION52第38卷第12期2017年6月将车内剩余硫酸铝泵送至储罐中，造成冒罐。硫酸盐本身是一种相对没有毒性的化合物，但硫酸盐经厌氧菌作用后的还原产物硫化氢对产甲烷菌具有毒性，并且当硫酸盐的浓度过高时，高渗透压就会对微生物有害[4～6]。2.2污水处理系统抗冲击能力差按照要求，IC反应器出水氨氮应为25～30mg/l，总磷2～2.5mg/l；二沉池出水氨氮为2～3mg/l，总磷0.8～1mg/l。营养盐的投加没有严格按照厌氧C∶N∶P=300∶5∶1和好氧C∶N∶P=100∶5∶1的工艺运行要求。事故发生前，二沉池出水氨氮长期处于1.0mg/l左右，总磷0.6mg/l；IC反应器出水氨氮为10mg/l左右，总磷为1.0mg/l左右。污水处理系统长期营养不良，导致厌氧系统抗冲击负荷能力差，只能在低负荷状态下运行，实际COD负荷仅达到设计负荷的50%左右（设计负荷90t），IC反应器的COD去除率在60%左右。好氧系统丝状菌大量生长，活性污泥的SV30在98%左右，沉降性能差，二沉池飘泥严重。表现为在来水COD浓度升高的情况下，IC反应器及好氧出水COD大幅度上升，呈病态运行。3IC反应器酸化的恢复3.1降低进水量，控制回流量为了尽快恢复IC反应器活性，立即减少IC反应器的进水量、加大回流的方式，通过减少进入IC反应器的COD负荷的方式来恢复IC反应器。经过两天的运行观察，效果甚微。3.2补替换失活颗粒污泥在降低进水量、加大回流量的同时，陆续将外购的新鲜颗粒污泥补入IC反应器，至10月2日共补入颗粒污泥约800t，运行情况仍然未有好转。通过对事故中IC反应器的运行情况的重新评估，认为IC反应器现有颗粒污泥已经失活无法有效地起到降解作用，反而占用了IC反应器的内部空间，决定把现有污泥排出一部分，并外购活性较高的颗粒污泥补入。10月7日～13日，IC反应器外排污泥共计1800t，10月13日～24日，共补入污泥1700t。3.3IC反应器的重新启动为了让IC反应器能尽快恢复，自10月13日开始，完全停止IC反应器的进水，采用全回流内循环，将反应器中累积的大量挥发性脂肪酸洗出，并激活补入的厌氧颗粒污泥的活性，逐渐完成IC反应器启动工作。在保证充足营养的情况下，从10月20日开始,从每天进水3000m3开始逐渐增加进水量,在此过程中每天3次监测IC反应器出水的VFA和沼气中硫化氢浓度，保证出水VFA＜5mmol/l，硫化氢浓度＜30000mg/l。严格控制IC反应器的出水pH值＞6.8，一旦小于6.8时，立即在系统前段投加液碱。若VFA波动较大,则适当降低进水量。至11月10日IC反应器的进水流量达17706m3，出水VFA为1.35mmol/l，IC反应器的COD去除率达75%，保证了IC反应器的平稳有效重新启动。4结论4.1进水品质突变是造成此次IC反应器酸化事故的主要因素。污水处理系统不够稳定，抗冲击能力不足，导致水处理系统迅速瘫痪。事故发生后，将一期颗粒污泥补入二期，无效后未及时断水，导致恢复周期延长。4.2纸机检修期间，化工辅料储存槽的清洗排放需严格管控（如PAM、淀粉等）。需规范化工辅料卸货监控，杜绝卸货过程大量泄漏及储槽装满溢流至地沟。污水处理厂应规范监控来水水质、对IC反应器产生重大影响的化学药品（如硫酸铝、PAM等），做到提前预防，及时调整。4.3污水处理厂需按工艺规范运行，定期清理系统中失活污泥，提高系统稳定性。需制定突发事件的应急预案，在曝气池异常浮泥、IC反应器去除率低至极限值等难以及时恢复的情况下，及时启动相应的应急预案。参考文献[1]郭方峥,刘伟京,涂勇,等.IC反应器处理废纸造纸废水的运行参数[J].环境科学研究,2011,24(3):325-331.[2]马长庆,付丙勇,常广乾,等.淀粉企业水处理IC反应器颗粒污泥活性下降案例分析[J].山东化工,2015(22):186-187.[3]于雷,彭剑峰,宋永会,等.厌氧反应器的酸化及其恢复研究进展[C]//国家科技重大专项“水体污染控制与治理”河流主题“流域行业点源水污染控制技术”研讨会,2009.[4]QuarmbyJ,ForsterCF.AnexaminationofthestructureofUASBgranules[J].WaterResearch,1995,29(11):2449-2454.[5]党朝华,汤桂腾.IC反应器处理制浆废水的新探索[J].中华纸业,2006,27(11):75-78.[6]张金明,张波,张科,等.厌氧-A/O物化法处理APMP废水[J].中华纸业,2008,29(2):76-78.[收稿日期:2017-04-21(修改稿)]生产实践PRODUCTION53Jun.,2017Vol.38,No.12ChinaPulp&PaperIndustry