废水处理 3130368 邢立艳.doc

浅谈造纸废水处理一、研究背景对于具有化学制浆系统的造纸厂，制浆废水（在我国，俗称“中段废水”）包括来自洗筛工段和漂白工段的废水，碱回收车间的污冷凝水。这种制浆废水的水质与黑夜提取率密切相关。近几年来，以废纸为原料的生产线越来越多。对于这类造纸厂，制浆废水的水质则取决于废纸品种、在废纸处理工艺中的热分散和脱墨工序采用与否以及他们处理废纸浆的比例。不言而喻，无论哪种制浆废水，其水质还与吨浆耗水量密切相关。首先，我们先了解一些专业名词。COD5：采用重铬酸钾（K2Cr2O7）作为氧化剂测定出的化学耗氧量为CODcr。BOD5（Biology Oxygen Demmand）：指的是水中的污染物可以降解的有机物被降解后消耗的氧的量。但是生物完全降解有机物所需的时间较长。为了规范和提高检测效率，国家规定以5日生物需氧量为说明水质的标准，也就是说用生物降解水中有机物5天所消耗的氧的总量。COD（Chemical Oxygen Demand）:化学耗氧量。化学耗氧量亦称“化学需氧量”，简称“耗氧量”。用化学氧化剂（如高锰酸钾、重铬酸钾）氧化水中需氧污染物质时消耗的氧气量，常以符号COD表示。SS(Suspended Solid),指混合液中活性污泥浓度。单位为mg/L。测定方法相同。pH:氢粒子活度，用来确定溶液中氢粒子的浓度。1、 制浆污水的特点制浆过程中将原料(植物纤维和再生纤维)经过机械挤压或化学蒸煮，有大量的有机物质溶入到水中除了部分可回收外,其余的则进入污水处理系统,经处理后排入环境。这些溶出的有机物较难生物降解,尤其是用氯气漂白化学浆产生的废水,不但有 毒害作用,而且可生化性最差。不同的原料和不同的制浆过程溶出物是不同的，污水进入处理系统后，其处理的难易程度也有所不同。难处理的主要原因是可生化性差、污染物浓度高、有毒性的化学物质多。由于化学浆溶出的有机物量大，大都用回收系统进行回收，因此排放负荷和浓度较低。2、 制浆废水的主要成分制浆造纸废水的成分很复杂，其组分不仅取决于纸浆的方法，也取决于所产品种和原料种类等多种因素。造纸工业废水中的悬浮物质主要来自备料工段的树皮、草屑、泥沙以及随水排放的炉灰、矿渣、制浆造纸各工序流失的纤维、填料等；废水中BOD主要来源于制浆蒸煮工序，如纤维素分解生成的糖类、醇类、有机酸等，在化学浆中，蒸煮废液的BOD5发生量占80%以上；废水中的COD和着色物质主要来源于制浆蒸煮工序的木素及其衍生物；废水中的有毒物质主要有蒸煮废液中的粗硫酸盐皂、漂白废水中的有机氯化物（如二氯苯酚、氯邻苯二酚等），还有微量的汞、酚等，但这些有毒物通常含量甚微，其中关于漂白废水中的有机氯化物的毒性和“三致”作用，在发达国家中已引起越来越大的关注。在我国，由于草类纤维原料比重大（约占60%），企业规模小，生产工艺和设备落后，原材料、能源、耗水量大，使我国的制浆造纸工业的污染格外严重，1985年估算，我国造纸工业年排水量为370亿立方米，仅次于化学工业和钢铁工业，居第三位，约占工业废水总排放量的1/10；排放的BOD5负荷每吨产品为210kg，年排放BOD5为173万t，占全国BOD5总排放量的1/4。3、造纸废水的分类纸浆造纸废水大致可分为：制浆蒸煮液、洗涤废水、漂白废水和纸机白水等。碱法纸浆蒸煮废液，又称”黑液”，是制浆厂的主要污染源。二、废水处理制浆废水除了污染物浓度高、水温高、水量水质波动大外，难降解的有机物含量较高，而且可生化性差，所以处理难，处理费用较高。2.1制浆废水的预处理为了达到新的排放标准，目前污水处理大都采用三级处理，即预处理（物化）、生物处理和深度处理（化学）。处理过程中大部分有机物是靠生物处理完成，经济有效，但是预处理如果没有做好，会影响到生物处理的正常进行。预处理除了给后续生物处理创造良好的环境条件，如均衡水质、调节pH值、降低水温、去除SS等外，还有很重要的目的是有机物负荷、提高废水的可生化性，而且也有利于后续的深度处理。2.1.1 斜网斜网用于回收纤维，减轻初沉池负担，尤其是废纸浆和废纸脱墨浆，可回收的纤维较多。斜网数目一般为60目和80目，目数太大滤水效果差，不需要的短纤维含量高，太小留不住纤维。安装角度设置在45-70度之间，安装角度小适合人工清理，角度大适合自动清理。根据斜网的目数、网长、安装角度决定过水量，过水量在6-10 m3 / ( mh )之间。斜网一般设计在高处（两层楼的上层），滤水自流到调节池或初沉池，滤浆自流到下层储浆池，浆可以直接泵送到浆池，也可以脱水后外送。2.1.2 调节池由于制浆生产产量及工艺的变化，产生的水量和水质经常变动，因此用调节池均衡水质和水量。如果pH值超出6-9的范围，可以加酸或碱加以调节pH值。调节池一般设置在初沉池之前，因此池中设有水下搅拌器，避免SS沉淀。2.1.3 初沉池通过自然沉降，废水中的SS沉淀，上清液进入下一处理单元，底部污泥泵入污泥浓缩池。一般废纸浆和废纸脱墨浆SS含量高，溶出物相对较少，不需加药絮凝，自然沉淀。而化学浆和化机浆浊度大、色度高，通过加药可去除部分难降解的COD，提高废水的可生化性。2.1.4 冷却塔一般制浆过程水温较高，大都在40以上，尤其是化机浆。在夏季气温高时，特别是南方，冷却塔正常开启。而在冬季尤其是北方，冷却塔不用开或者不设冷却塔。温度高不利于絮凝沉降或气浮，一般不带填料喷淋式的冷却塔设置在初沉池或气浮池之前。带填料的冷却塔设置在初沉池之后，避免SS聚集在填料内影响传热，甚至负载过重，填料变形而坍塌。2.1.5 酸化池将废水中部分难降解的有机物经酸化后形成较易生化的有机物，提高可生化性。一般设置在生物处理设施之前，也可以当做生物处理过程的前处理。酸化池可以封闭，也可以敞开，封闭可以集中排气除臭。为了避免少量的SS沉淀，在水中设有搅拌器，定期开启。2.2 生物处理在我国制浆废水处理中，正在采用和曾经采用的生物处理方法有活性污泥法和生物膜法；其中，生物处理方法又以活性污泥为主或为主体。2.2.1 活性污泥法（1）扩散曝气加速曝气加速曝气实际上是曝气池与二次沉淀池合建的一元化曝气沉淀池。这种方法除具有完全混合式活性污泥法的优点外，其活性污泥的活性好；缺点是池子结构复杂，动力消耗大，加速曝气池有标准型和I-O型两种形式；前者的澄清区在外面，而后者则是曝气区在外面。I-O型的曝气区容积比标准型大，通常用于处理高BOD5浓度的废水。加速曝气池中采用的是单层叶轮。废水处理流程如图1所示。射流曝气射流曝气也是扩散曝气的一种形式。射流曝气法具有充氧能力大，氧利用率高、设备简单、维修管理方便、投资费较低等优点。当前，采用的射流曝气器主要类似于早期的珀伯西射流器。鼓风-叶轮曝气其处理流程如图2所示：扩散膜曝气扩散膜曝气法采用的扩散器主要是橡胶微孔膜和网状膜。橡胶微孔膜的优点是利用率高；固定式的缺点是一旦需要更换，则要放空曝气池内的水。（2）选择池-活性污泥法早在1973年和1974年，Chudoba和Resink等人提出，为防止活性污泥的丝状型膨胀，在曝气池之前设置一座小型的前置曝气池，以便提高曝气池首端的BOD浓度、促进絮凝体形成菌的增殖、抑制丝状菌，这种方法当时称之为“无膨胀法”。现在，这个前置的小池称作“选择池”。这种方法的主要优点是提高了CODcr的去除率。与无膨胀法不同是，选择池除有“好氧选择池”外，还有“缺氧选择池”；在缺氧选择池中，不供给空气。从我国应用情况来看，好氧选择池应用的较多，特别是对化学草浆废水。（3） 表面曝气表面曝气方法是国外常用方法之一；而且近年来，采用的表曝机多为低速表曝机。一般说来，从耗能角度看，它适用于水深小于6m的曝气池。表面曝气机常用的形式有倒锥型、泵型，以及倒锥型配以导流筒的形式；在我国，其产品基本上是泵型。2.2.2 生物膜法生物膜法的基本形式有如下三种：（1）生物转盘；（2）生物滤池（包括洒滴滤池、高负荷滤池和塔式生物滤池）；（3）接触氧化池。2.3 深度处理1、水热氧化法水热氧化技术是一种非常有效的新型化学氧化技术，它是在高温高压的操作条件下，在热水相中用空气或氧气以及其它氧化剂，将造纸废水中的溶解态和悬浮态的有机物或者还原态无机物在热水相中氧化分解，水热氧化技术的明显特征就是反应在热水相中进行，所以能耗较高。2、光催化氧化由于TiO2具有无毒、化学稳定性好、光催化活性高等优点，已被广泛应用于各种有毒有害且生物难降解有机物的光催化降解过程。将TiO2和ZnO固定在玻璃上处理造纸废水，能使水中高分子有机物基本被完全降解。用于处理造纸漂白产生的含氯废水的降解效果也很好。利用亚甲基蓝光催化氧化法处理高浓度造纸废水，具有处理效率高、容易控制、不需热源，而且亚甲基蓝具有可重复使用的优点，也显示出良好的应用前景。3、湿式氧化法湿式氧化法是在高温(150350)高压(520MPa)下用氧气或空气作为氧化剂，氧化水中溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物，使之生成二氧化碳和水的一种处理方法。采用湿式氧化法处理造纸黑液，控 制一定的反应温度、压力，使黑液中有机物氧化降解，处理后废水CODcr去除率可达90%以上。4、超临界水氧化法超临界水氧化技术(SCWO)是一种能够彻底破坏有机物结构的新型氧化技术。在超临界的状态下水成为非极性有机物和氧的良好溶剂，这样有机物的氧化反应就可以在富氧的均相中进行，不受相间转移的限制而使造纸废水中所含的有机物被氧气分解成水、二氧化碳等简单无害的小分子化合物，从而达到净化的目的，但该技术对设备和操作条件要求较高。三 结语 在实际应用中，由于造纸废水成分复杂，很难断言采用哪一种方法最好，因此在选择处理工艺时，应先充分考虑各种处理方法的优缺点，同时根据实际技术水平和生产状况，在不同的条件下对技术和经济进行比较，必要时可以采用几种工艺的联合处理，从而确定最佳处理及