电解和膜生物反应器组合工艺处理造纸废水
随着我国造纸工业的迅速发展，造纸废水对环境的污染也越来越严重。造纸废水水量大、有机物含量高、可生化性差，传统的生化法对其处理效果不佳。
膜生物反应器(MBR)是膜分离技术与生物处理工艺相结合的新型水处理系统，由于其污泥浓度高，可大大提高对废水(尤其是难降解废水)的处理效果[1]。电解法作为一种清洁工艺，产生的自由基、过氧化氢和氢氧化物的絮凝体等物质可以去除废水中难生物降解的有机物，在难降解、可生化性差的废水的预处理中有广阔的应用前景[2]。为此，笔者采用电解与MBR组合工艺处理造纸废水，并与MBR的单独处理效果作对比，以期为造纸废水的处理提供参考。
1 试验部分
1．1 试验材料
试验在山东省某浆纸有限公司的废水处理现场进行，该公司采用木浆造纸，试验用水为该公司污水处理站的一沉出水，其COD为1 100～2 000 mg/L，BOD5为300～600 mg/L，SS为300～500 mg/L，色度为160～220倍。试验用污泥取自该污水处理站的生物选择池。
1．2试验装置
采用自制的一体式膜生物反应器，尺寸为650mm×650 mm×2 000 mm；采用圆筒式中空纤维膜4根，总膜面积为13 m2，膜孔径为20 nm；采用H–3040型风机对MBR进行曝气；采用自制的电解设备(铁电极)，电解槽尺寸为50 cm×50 cm×30 cm，电解电压为10 V，极板间距为5 cm，电流强度为20～25 A；采用磁力水泵2台，流量为2 m3／h。
1．3试验方法
试验分两个阶段进行：第一阶段，直接用MBR处理原水，考察MBR的处理效果；第二阶段，采用电解／MBR组合工艺处理原水，考察组合工艺的处理效果，并与第一阶段进行对比。试验过程中，MBR进水流量由25 L／h逐渐提高到35 L／h，对应的容积负荷由1．58 kgCOD／(m3·d)提高到1．85 kgCOD／(m3·d)，平均反应温度为20℃，水力停留时间为22 h，膜组件的反冲洗周期为4～6 h。
2 结果与讨论
2．1 MBR工艺的单独处理效果
MBR工艺对COD的去除效果见图1。 |
电解和膜生物反应器组合工艺处理造纸废水
|
图1 MBR工艺对COD的去除效果 由图1可知，MBR的出水COD为200 mg／L左右，对COD的去除率在85％左右。另外，MBR出水的色度在140倍左右，对色度的去除率平均为30％。由此可知，MBR对COD的去除效果较好，而对色度的去除效果较差，但其出水的COD及色度均不能满足《山东省半岛流域水污染物综合排放标准》(DB 37／676—2007)的要求，需考虑增加预处理工艺，以使出水达标排放。 2．2 电解／MBR组合工艺的处理效果
在稳定运行的MBR前增加电解预处理，考察电解／MBR组合工艺对COD及色度的去除效果，结果见图2、3。|
电解和膜生物反应器组合工艺处理造纸废水
|
图2 电解／MBR组合工艺对COD的去除效果 |
电解和膜生物反应器组合工艺处理造纸废水
|
图3 电解／MBR组合工艺对色度的去除效果 由图2、3可知，电解／MBR组合工艺的出水COD在80 mg／L左右，出水色度平均为40倍，组合工艺对COD和色度的去除率分别达到了95％左右和75％以上。该造纸废水经电解／MBR组合工艺处理后，出水COD、色度均可达到DB 37／676—2007的一级标准要求。
2．3 电解预处理的作用
电解预处理工艺采用的是铁电极，电解处理过程实质上就是利用电解凝聚与电气浮原理去除污染物。木质素的存在是木浆造纸废水产生色度的主要原因，电解该废水时，由于水的电解及有机物的电解氧化，电解槽内有大量微小气泡析出(H2、O2及CO2等)，同时电解产生的絮体可使木质素等大分子污染物絮凝，絮体被微小气泡带至液面，通过去除液面浮渣达到去除木质素等污染物质的目的，进而降低色度及COD。通过试验测得，此类废水的最佳电解时间为20 min，电解对色度的去除率可达75％以上，对COD的去除率在60％左右，最终使得组合工艺的出水水质达到了DB 37／676—2007的要求。
3 结论
电解／MBR组合工艺对造纸废水具有良好的处理效果，电解对色度的去除效果明显，而MBR对COD的去除效果较好。在原水的COD为1 100～2 000 mg/L、色度为160～220倍时，组合工艺的出水COD可降至80 mg/L左右，色度可降到40倍左右，对COD和色度的去除率分别达到了95％左右和75％以上，出水COD、色度可达到《山东省半岛流域水污染物综合排放标准》(DB 37／676—2007)的一级标准要求。
| 
