西安市日處理600立方造紙污水處理裝置

造紙業(yè)水污染治理不但成為造紙行業(yè)乃至全社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)，而且也成為制約造紙企業(yè)生存與發(fā)展的關(guān)鍵。利用廢紙?jiān)旒埮c采用傳統(tǒng)相比，不僅可以節(jié)約用水、節(jié)約能源，還可以減少化學(xué)藥品的用量、降低污染，并且回收廢紙本身就是對(duì)廢棄物的回收治理，故而廢紙?jiān)旒埑蔀樵旒埿袠I(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。西安市日處理600立方造紙污水處理裝置

西安市日處理600立方造紙污水處理裝置

造紙業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要位置。我國造紙行業(yè)總排水量?jī)H次于化工與鋼鐵行業(yè)，位居工業(yè)行業(yè)廢水排放量的第3位，COD排放量達(dá)全國工業(yè)COD排放總量的三分之一。因此，造紙業(yè)水污染治理不但成為造紙行業(yè)乃至全社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)，而且也成為制約造紙企業(yè)生存與發(fā)展的關(guān)鍵。利用廢紙?jiān)旒埮c采用傳統(tǒng)相比，不僅可以節(jié)約用水、節(jié)約能源，還可以減少化學(xué)藥品的用量、降低污染，并且回收廢紙本身就是對(duì)廢棄物的回收治理，故而廢紙?jiān)旒埑蔀樵旒埿袠I(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。據(jù)全國造紙協(xié)會(huì)調(diào)查資料，我國造紙工業(yè)紙漿原料中廢紙漿已占到63%。西安市日處理600立方造紙污水處理裝置

雖然與傳統(tǒng)植物纖維造紙相比較，廢紙?jiān)旒埞I(yè)產(chǎn)生的污染有所減輕，但在制漿和造紙過程中也會(huì)產(chǎn)生大量污染物，如BOD、COD、SS，毒性和色度，用水量大排放污染負(fù)荷高，對(duì)水環(huán)境造成嚴(yán)重的污染問題。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)和回用水要求的提高，廢紙?jiān)旒垙U水的處理問題引起越來越多的重視。

1造紙廢水的特征

廢紙?jiān)旒埞に嚢茲{、漂白、洗滌和抄紙等，主要污染物來源于制漿廢水。不同企業(yè)因廢紙種類、來源、處理工藝以及技術(shù)裝備情況的不同，所排放廢水特性也有很大差異。

制漿廢水的主要來源是廢紙制漿、漂白和洗滌過程中產(chǎn)生的廢水。該廢水COD和SS含量高、可生化性能差、色度大，氮磷污染相對(duì)偏低。廢水中含有大量成分復(fù)雜的有機(jī)物，這些有機(jī)物由可溶性的漿料、化學(xué)添加劑及不溶的纖維等物質(zhì)組成。目前文獻(xiàn)報(bào)道的主要有機(jī)物污染物有89種，包括烷烴、烯烴類、芳烴類、酸類、酯類、醇類、酚類和酮類等。從分子量分布來看，造紙廢水中可溶性的COD成分，基本為分子量低于1 000的低分子量組分和分子量高達(dá)10萬以上的高分子量組分。此外，廢水中的毒性物質(zhì)種類也很多，有機(jī)的主要有樹脂類化合物、單寧類化合物、氯代酚、AOX（可吸附有機(jī)鹵化物）、有機(jī)硫化物等；無機(jī)的毒性化合物以含硫化合物為主，如硫酸鹽、亞硫酸鹽、硫化氫等。

抄紙工藝產(chǎn)生含有纖維、填料和化學(xué)藥品的廢水，通常稱為“白水”。抄紙廢水含有纖維、顏料、淀粉等物質(zhì)，污染物含量不高，污染指標(biāo)主要有COD、BOD、SS和色度4種，污染物濃度如表1所示。“白水”一般采用氣浮法，可回收纖維和填料，處理技術(shù)已日趨成熟。

廢紙?jiān)旒垙U水的排放量與多種因素有關(guān)。上噸漿紙綜合排放量為17～40 m³/t，目前我國廢紙?jiān)旒埿袠I(yè)以中小型企業(yè)居多，每噸漿紙綜合排放廢水在30～60 m³/t范圍內(nèi)，高于發(fā)達(dá)國家廢水排放量，因此廢水治理問題更加嚴(yán)峻。

 

2廢水處理技術(shù)

廢紙?jiān)旒垙U水排放量大，污染物濃度高，成分復(fù)雜，含有一定量的有毒有害物質(zhì)，且可生化性能差。目前常用的處理技術(shù)是以生化處理為主體的三級(jí)處理技術(shù)。一級(jí)處理一般以混凝沉淀或氣浮技術(shù)為主的預(yù)處理階段，二級(jí)處理是生化處理階段，包括好氧技術(shù)和厭氧技術(shù)，三級(jí)處理則是以物化手段為主的深度處理階段。

2.1　沉淀或氣浮技術(shù)

廢紙?jiān)旒垙U水的SS、COD 濃度較高，且非溶解性COD占COD組成總量的大部分。因此，通常采用沉淀或氣浮的方法，去除廢水中SS，如纖維、膠料、涂料和化學(xué)藥劑殘?jiān)?，為了提高沉淀或氣浮的效果，通常在沉淀或氣浮過程之前進(jìn)行混凝處理。

2.1.1　混凝沉淀技術(shù)

Thompson等對(duì)英國造紙廢水處理的研究認(rèn)為，沉淀是造紙廠的初級(jí)處理方法，該方法平均可去除至少80%的SS。Rajvaidya等學(xué)者也在研究中提到初級(jí)沉淀的設(shè)計(jì)參數(shù)是平均70%～80%的SS去除率。常用再生紙廢水無機(jī)混凝劑有硫酸鋁、三氯化鐵、硫酸亞鐵、聚合氯化鋁（PAC）等，有機(jī)絮凝劑有聚丙烯酰胺（PAM）、海藻酸鈉等，這些有機(jī)絮凝劑常作為助凝劑與無機(jī)絮凝劑聯(lián)合使用。研究指出，在適宜的條件下混凝沉淀對(duì)COD的去除率可達(dá)44.14%，濁度去除率可達(dá)94.18%。此外，國內(nèi)外多項(xiàng)研究指出殼聚糖復(fù)合凈水劑、poly DAD-MAC、三氯化鋁天然聚合物復(fù)合混凝劑等新型混凝劑對(duì)廢水COD和SS的去除也卓有成效。 

2.1.2　氣浮法

氣浮法適用于存在大量相對(duì)密度接近于水的微小顆粒狀物的廢水處理。氣浮法的原理是對(duì)廢水加壓充氣后減壓，使得懸浮物隨氣泡上升而除去。目前高效淺層氣浮成為氣浮凈化技術(shù)的主流。該技術(shù)對(duì)SS、COD去除率可略高于沉淀法，且獲得的氣泡微小，密度*，可減少混凝劑的投加，從而降低運(yùn)行成本，因此在中小型規(guī)模的廢水處理中表現(xiàn)出一定的*性。

廢水經(jīng)混凝沉淀或氣浮處理后，高分子COD物質(zhì)、SS和色度被有效除去，水中的COD負(fù)荷主要來自于溶解性、低分子量的有機(jī)物。生化處理能去除較低分子量的有機(jī)物，彌補(bǔ)了混凝沉淀法的缺陷。研究表明，廢紙?jiān)旒垙U水經(jīng)混凝沉淀一級(jí)處理后，廢水的BOD/COD，幾乎均在0.4～0.7以內(nèi)，適合于生化處理。

2.2　生物處理技術(shù)

生物處理法是廢紙?jiān)旒垙U水處理的主體工藝，具體形式多種多樣，其中厭氧生物處理法、好氧生物處理技術(shù)法和厭氧好氧組合技術(shù)法應(yīng)用較為廣泛。

2.2.1　厭氧生物處理

常見的厭氧技術(shù)有厭氧折流板反應(yīng)器（Anaerobic baffled reactor，ABR）、厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器（Internal circulating anaerobic reactor，IC）、升流式厭氧污泥床（Up-flow anaerobic sludge bed，UASB）、顆粒污泥床（Expanded granular sludge bed，EGSB）等多種形式。有研究者采用IC工藝對(duì)浙江某廢紙?jiān)旒垙U水處理工程進(jìn)行改造，結(jié)果表明，該工藝能較好適應(yīng)進(jìn)水水質(zhì)水量的波動(dòng)，運(yùn)行穩(wěn)定，COD去除率達(dá)到80%，沼氣產(chǎn)氣率約為0.38 m³/kg，沼氣發(fā)電量約為8 000 kWh/d，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)廢水處理系統(tǒng)的收支平衡。Jackson-Moss 研究發(fā)現(xiàn)厭氧顆粒狀生物活性炭可去除50%的COD。Chen和Horan采用UASB反應(yīng)器，水力停留時(shí)間為6 h，COD的去除率可達(dá)66%。然而，厭氧處理出水中殘余的有機(jī)物濃度往往比較高。Thompson研究發(fā)現(xiàn)利用厭氧技術(shù)處理造紙廢水，COD去除率可達(dá)80%，但COD剩余濃度仍高達(dá)800 mg/L，因此需要進(jìn)行后續(xù)處理。

2.2.2　好氧生物處理

好氧生物技術(shù)包括傳統(tǒng)活性污泥法、氧化塘、生物膜法等。Chandra指出活性污泥中微生物種群如假單胞菌、檸檬酸桿菌和腸桿菌可有效去除廢水中BOD、COD、色度、酚類物質(zhì)和硫化物。Junna指出活性污泥法可去除90%的BOD、70%的COD、60%～95%的含氯酚和40%～60%的AOX。湖南某造紙廠采用活性污泥主體工藝，SS去除率達(dá)到99.7%，COD去除率達(dá)到98.4%，運(yùn)行穩(wěn)定，出水達(dá)標(biāo)。此外，也有研究者發(fā)現(xiàn)活性污泥法對(duì)廢水中的毒性物質(zhì)有很高的去除效果。

除了傳統(tǒng)活性污泥法工藝外，許多研究者采用氧化塘工藝處理廢紙?jiān)旒垙U水。Welander等研究指出工程規(guī)模的氧化塘對(duì)COD的去除率有30%～40%，而中試規(guī)模的氧化塘COD去除率可達(dá)60%～70%。Junna和Ruonala^[19]指出好氧塘對(duì)BOD7的去除率為50%～70%，對(duì)含氯酚的去除率為10~50%。Lescot和Jappinen利用好氧塘處理芬蘭某造紙廢水，SS、BOD7、COD、AOX和色度的去除率分別達(dá)到87%、96%、65%、53%、22%。此外，Stuthridge和Mcfarlane還發(fā)現(xiàn)氧化塘處理造紙廢水，在停留時(shí)間短的處理系統(tǒng)中AOX的去除率可達(dá)到70%。

也有研究者認(rèn)為生物膜法，與活性污泥法相比，能更有效地去除難以降解的有毒有害物質(zhì)，而且占地面積較小，污泥產(chǎn)量少，處理能力強(qiáng)，能適應(yīng)耐受水質(zhì)、水量變化的沖擊負(fù)荷，對(duì)中小企業(yè)的廢水處理更具有現(xiàn)實(shí)意義。生物膜法技術(shù)的形式多種多樣，包括SBR生物膜反應(yīng)器、高密度生物反應(yīng)器、生物過濾器等等。Reid和Simon指出SBR生物膜反應(yīng)器可去除90%的溶解性COD 和*的甲醇。Magnus^[26]的研究發(fā)現(xiàn)高密度生物反應(yīng)器（HCR）可去除93%的COD和65%的BOD。Rovel采用生物過濾器對(duì)BOD、COD、SS和AOX的去除率分別達(dá)到76%、62%、81%和48%。Asselin等的研究還發(fā)現(xiàn)懸浮載體生物膜反應(yīng)器（SCBR）可有效去除慢性有毒物質(zhì)。此外，還有部分研究者采用膜生物反應(yīng)器工藝處理廢紙?jiān)旒垙U水。Berube和Hall^[29]等研究發(fā)現(xiàn)膜生物反應(yīng)器可去除約93%的TOC。

2.2.3　厭氧好氧組合技術(shù)

經(jīng)過混凝沉淀處理后的再生紙?jiān)旒垙U水，雖然適合生化處理，但由于污染物種類繁多，污染物濃度高，相比較而言，采用厭氧好氧組合技術(shù)可以達(dá)到更理想的去除效果。厭氧預(yù)處理的目的是降低有機(jī)物濃度，并降解難降解有機(jī)物，改善廢水中有機(jī)物的組分結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高廢水的可生化性。

Shaw采用厭氧反應(yīng)器和好氧反應(yīng)器組合工藝，處理結(jié)果BOD、COD和脂肪酸的去除率分別為87%～95%、70%～977%和80%～94%。有研究者采用中試規(guī)模IC-A/O的生物處理工藝處理廢紙?jiān)旒垙U水， COD、SS的去除率均達(dá)到99%，色度去除率達(dá)到95%。此外，許昌某造紙廠采用水解酸化-CASS生物處理工藝，結(jié)果表明水解酸化池較大程度地改善了廢水的生物降解性能并提高了好氧生化系統(tǒng)的處理效率，后續(xù)有機(jī)物的去除集中在CASS池，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，性能穩(wěn)定，對(duì)SS、COD的去除率分別達(dá)到94.3%和90.8%。

2.3　物化處理技術(shù)

經(jīng)過生化處理后的廢紙?jiān)旒垙U水，大部分有機(jī)污染物都得到了去除，但仍有少量醛類、酯類、苯及烷烴未被降解，呈生物難降解性。對(duì)于這些物質(zhì)可利用吸附、化學(xué)氧化和膜過濾等物理化學(xué)方法去除。

2.3.1　吸附法

造紙廢水處理中常用的吸附劑有活性炭和粉煤灰等。Alice Antony等發(fā)現(xiàn)顆粒活性炭（GAC）可有效去除生化出水中的生物難降解有機(jī)物，且廢水中污染物的分子量及芳香族化合物含量是影響GAC處理效果的關(guān)鍵因素。另有研究以發(fā)電廠廢棄物爐底灰作為吸附劑，也取得了較好的處理效果，且爐底灰顆粒有機(jī)碳含量越高、顆粒越小，對(duì)有機(jī)污染物吸附作用越好。

2.3.2　化學(xué)氧化

Fenton試劑和臭氧是常用的氧化劑。Marco S  Lucas采用中試規(guī)模Fenton試劑處理生化出水，結(jié)果表明COD去除率超過90%。Korhonen等采用臭氧氧化深度處理造紙廢水，COD的去除率達(dá)到了65%。Schmidt和Lange研究指出以臭氧作為三級(jí)處理工藝，可去除87%～97%的COD和97%的BOD。Sevimli和Sarikaya用高劑量的臭氧處理造紙廢水15 min，色度的去除率達(dá)到了97%。此外，有研究者還發(fā)現(xiàn)經(jīng)過臭氧處理后的造紙廢水，不僅COD、TOC含量和毒性明顯降低，且生物可降解性得到了提高。在臭氧氧化的基礎(chǔ)上，也有研究者探討基于臭氧的催化氧化工藝對(duì)廢紙?jiān)旒垙U水的處理性能。Fontanier等以催化臭氧氧化過程作為三級(jí)處理工藝處理三個(gè)不同造紙廠的生化處理出水，研究結(jié)果表明催化臭氧氧化可獲得36~76%的COD去除率，廢水的水質(zhì)特性對(duì)臭氧的消耗量有較大的影響。Torrades利用多相光催化和臭氧氧化處理造紙廢水，TOC、COD、AOX和色度的去除率理想。

濕式氧化也是去除難降解有機(jī)物的有效方法，但是濕式氧化需要高溫高壓的反應(yīng)條件，并且反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。Kindsigo M提出解決該問題的有效途徑是催化濕式氧化，并采用油頁巖堿性灰（愛沙尼亞熱量和電力生產(chǎn)的廢棄物）和Pt分別作為催化劑進(jìn)行對(duì)比研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)堿性灰作為催化劑對(duì)COD、TOC及木質(zhì)素處理效果更好，且所需反應(yīng)時(shí)間短，溫度和壓強(qiáng)也相對(duì)較低。

2.3.2　膜過濾

膜處理技術(shù)應(yīng)用于廢紙?jiān)旒垙U水處理的工藝，以微濾和超濾技術(shù)為主。Falth研究指出膜分離技術(shù)可有效去除造紙廢水中的COD、色度和AOX。De Pinho研究超濾技術(shù)對(duì)TOC、色度和SS的去除率分別達(dá)到了54%、88%和*，且后續(xù)加入溶氣氣浮工藝，可進(jìn)一步提高TOC的去除效率。四川某造紙廠采用微濾技術(shù)，該工藝對(duì)SS去除率達(dá)到90%以上，COD去除率達(dá)到85%以上，出水達(dá)標(biāo)，運(yùn)行穩(wěn)定。

3廢紙?jiān)旒垙U水處理技術(shù)應(yīng)用與展望

目前，很多廢紙?jiān)旒垙U水的處理技術(shù)已成功研發(fā)并投入使用，取得了不錯(cuò)的處理效果，但在處理技術(shù)的應(yīng)用范圍、能源消耗、技術(shù)可操作性、投資運(yùn)行費(fèi)用等方面還存在一定的局限性，根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)，充分發(fā)揮各種處理技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)工藝組合的優(yōu)化是處理該類廢水的*解決方案。如二級(jí)處理工藝常采用厭氧與好氧處理的組合工藝，可去除廢水中大部分BOD、COD，以及部分含氯酚類化合物和AOX。再如三級(jí)處理技術(shù)中，吸附可有效去除廢水色度、COD和AOX，但這種處理技術(shù)相當(dāng)昂貴，目前實(shí)驗(yàn)室水平的研究較多，在實(shí)際廢水處理的廣泛應(yīng)用還有待進(jìn)一步研究；膜處理在大多數(shù)情況下對(duì)色度、SS和AOX的去除率可達(dá)到90%，但該技術(shù)需要解決膜污染問題。因此，考慮到成本、運(yùn)行管理等因素，以臭氧氧化為代表的化學(xué)氧化更傾向被采用作為造紙廢水的三級(jí)處理。

近年，廢紙?jiān)旒埿袠I(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域是廢水的深度處理后回用，即將處理后的廢水回用于生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)廢水的封閉循環(huán)和*。這樣，既可以滿足環(huán)保要求，又節(jié)約水資源費(fèi)，降低噸紙的生產(chǎn)成本，使企業(yè)獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益，對(duì)于創(chuàng)建節(jié)約型社會(huì)、實(shí)行循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有重要意義。目前歐洲和北美已有很多廢水回用和*的工程實(shí)例，我國也在該領(lǐng)域進(jìn)行著不懈的研究。大慶某紙箱廠采用混凝氣浮-微濾工藝，對(duì)SS的去除率達(dá)到95%以上，出水 SS質(zhì)量濃度低于50 mg/L，滿足生產(chǎn)回用標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了此類廢水處理的*。江蘇某紙廠的污水改造工程以殼聚糖作為混凝劑，采用混凝沉淀-生化工藝，對(duì)BOD5、COD和SS去除率分別達(dá)到86.16%、88.77%、99.34%，實(shí)現(xiàn)了廢水的*?；赜盟陌踩詥栴}是未來國內(nèi)外廢紙?jiān)旒垙U水深度處理與回用領(lǐng)域需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。