包装印刷造纸造纸废水处理工艺分析

包装印刷造纸造纸废水处理工艺分析造纸废水处理新工艺研究——造纸废水的污染防治应从新技术的研究着手，因地制宜，探索合适的处理工艺。Abstract:关键词：造纸废水粉煤灰人工湿地厌氧技术KeyWords:目前，我国有大中小型造纸厂总数10000余家，年排放废水量高达40多亿m3，占全国废水总排放量的十分之一，造纸废水中的BOD5年排放量200多万t，占全国废水总排放中BOD5的25%义[1]。1.造纸废水的来源及特点造纸工业污染的90%。可以综合回收其中的有用物质；中段废水污染物复杂，含有较高浓度的木质素、危害大的有机氯化物，pH为9-11，悬浮物1000mg/l左右，COD600-2500mg/l，色度深；纸机白水采用沉淀或气浮的方法实现白水回用，固体渣也可再制浆[2]。2.在造纸废水处理中的研究进展2.1粉煤灰的性质和分类粉煤灰(coalflyashes,CFA)又称为飞灰(flyashes,FA)，是煤粉进入1300oC~1500oC的炉膛后，在悬浮燃烧条件下经受热面吸热后冷却形成粉煤灰，每个粉煤灰颗粒的粒径均在25~300μm，平均几何粒径40μm。由于表面张力的团和吸附特性。它的真密度为2000~3000kg/m3550~680kg/m3隙率一般为60%~70%。(CaO)、氧化镁(MgO)、硫氧化物，还有一些微量元素如Cu、Cr、Pb等、未燃尽炭、稀有元素组成的海绵状和空心球状的细小颗粒，具有很大的比表面积：2500~5000cm2/g。粉煤灰的主要化学成分见表1。F级粉煤灰(FA-F)，这种粉煤灰的硅、铝、铁氧化物含量在70%C级粉煤灰(FA-C)50%~70%将粉煤灰颗粒分为：玻璃微珠、海绵状玻璃体、炭粒。表1粉煤灰的主要化学组成%[3]成分SO2Al2O3Fe2O3CaOMgO质量分33.88-59.1816.49-35.381.48-19.650.77-10.390.70-1.85数%2.2粉煤灰的作用机理2.2.1物理吸附物理吸附效果取决于粉煤灰的比表面积，比表面积越大，吸附效果就越好。行；其次，物理吸附无选择性，因而对各种污染物都有一定吸附去除能力。2.2.2化学吸附化学吸附主要是粉煤灰颗粒表面有大量的Si-O-Si键和Al-O-Al键与具有一定极性的分子产生偶极—选择性强，通常是不可逆的。在通常情况下，上述两种吸附同时存在，但是在不同的条件下(pH)，体现出的优势不同，导致粉煤灰的吸附性能变化。2.2.3絮凝沉淀粉煤灰还能与废水中的有害物质作用使其絮凝沉淀，与粉煤灰构成吸附—CaOErol[4]等研究发现粉煤灰对Cu[2+]和Pb[2+]两种离子的去除主要依赖于粉煤灰中CaO的含量，且随CaOCetin[5]等用粉煤灰去除水中的Ni[2+]和Zn[2+]，也得到与Erol等相同的结论。由此可见，用粉煤灰处理重金属废水主要与粉煤灰中CaO的含量有关。2.2.4过滤截流60%~70%时，也能过滤截留废水中一部分悬浮物。2.3粉煤灰处理造纸废水的工艺图1灰场处理造纸废水的工艺流程2.4粉煤灰处理造纸废水存在的问题及研究方向资源等优点。但是，同时粉煤灰处理造纸废水也存在着一些问题。(1)粉煤灰吸附量较低，导致投加量大，造成处理后固体清运量大的问题，如何更好的提高粉煤灰吸附量是一个值得深入研究的方向。(2)由于粉煤灰中含有微量的重金属，在处理造纸废水时，会对废水带入新题。(3)粉煤灰固体的最终处置问题。目前，我国已经有很多的研究者把目光投向了这一领域。(4)粉煤灰处理造纸废水后的灰水分离也是目前限制粉煤灰投入使用的因素。因此探索灰水分离工艺也是粉煤灰能大规模投入废水处理必须要解决的关键问题。3.人工湿地处理造纸废水的应用前景3.1人工湿地应用背景人工湿地技术是国际上近301974年规的化学+生化处理的方法，不仅难以使处理的废水达到排放标准，而且处理成本高，一般的中小型企业，难以承担高昂的处理费用，导致一些企业偷排污水，造成严重的污染事故。人工湿地污水处理系统具有低投资、低运行费、低能耗、已被广泛采用，目前新西兰大约有80个人工湿地系统在使用，有些小规模的人工湿地已使用了近30年[6]。3.2人工湿地处理造纸废水的原理生态体系，由水、永久性或间歇性处于水饱和状态下的基质以及水生生物组成，湿地对造纸废水具有独特而复杂的净化机理，它能利用基质—微生物—植物这个复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用，通过共沉、过滤、吸附、源化和无害化[7]。人工湿地系统成熟后,湿地表面和植物根系中生长了大量的微湿地床填料中的植物，最终使污染物从湿地系统中得到去除。3.3人工湿地类型和特点湿地和垂直潜流人工湿地三种[8,9]各个地方的实际情况来定。下面分别介绍三种湿地的处理原理及各自的特点。3.3.1自由表面流人工湿地[10](HRT)22和3除率达到84.9%和85.6%。3.3.2水平潜流人工湿地水平潜流人工湿地，由一个或多个填料床组成，床体填充基质，床底设有面流人工湿地大，对BOD、COD、SS等污染指标的去除效果好，而且很少有恶臭和孳生蚊蝇现象，但容易发生堵塞现象，控制相对复杂。3.3.3垂直潜流人工湿地高的污水，但对有机物的处理能力不如水平潜流人工湿地系统，且落干/淹水时间较长，控制相对复杂，夏季易生蚊蝇。3.4人工湿地处理造纸废水的优势和存在的问题人工湿地污水处理系统具有出水水质稳定，对有机物、N和P去除能力强，美学价值等优点，但也还存在一些有待进一步解决的问题。3.4.1人工湿地处理造纸废水的优势人工湿地系统相对于其它的处理方法而言，有如下优点:(1)建造费用便宜，易于管理、维护，技术含量低，可缓冲水力和污染负荷的冲击;人工湿地工艺无需曝气、投加药剂和回流污泥，也没有剩余污泥产生，因而可大大节省运行费用。(2)制浆造纸企业是用水大户，耗水费用在成本中的比例不容忽视，现在广可以根据出水水质情况和用水要求进行回用或灌溉，也可用于农、林、牧、副、为宝，节约成本，产生一定的经济效益。(3)现在造纸界广泛提倡林-的水，是一种重要的新资源。刘鹏飞等[11]用制浆造纸废水灌溉芦苇的试验，结壤中植物所需要的氮、磷、钾、钙、镁、有机质等有所增加，提高了土壤肥力，降低造纸业的运行费用。(4)人工湿地经过系统规划建成后，不但给周围环境增加了绿色，改善生态;[12]。3.4.2人工湿地处理造纸废水存在的问题(1)人工湿地系统土地需求量大，环境潮湿，容易孳生蚊虫，而且目前对人知识和经验[13]，缺乏对热带湿地生态及本地湿地物种的了解，在生物和水力复熟的时间长，据已有数据，在系统建成几年后才达到完全稳定运行的状态[14]，要使湿地系统达到其最优效率，则需2-3个生长周期。②应用人工湿地系统遇到的另一个主要问题是:人工湿地的堵塞。堵塞使得因素是多方面的[15]，一般通过废水的前处理，减少进水中难降解的悬浮物的浓度，防止发生堵塞;RyszardBlaze-jewski等[16]认为厌氧条件加速了系统的堵塞，因而间歇的投水方式和适当的湿地干化期对于系统避免堵塞也是必要的。有机物的堵塞过程可分为下面三个阶段:第一个阶段是渗透速率接近系统开始运行时的渗透速率，但呈现逐渐下降趋势;接着是一个实质性的平稳下降阶段;最后是间歇的系统堵塞阶段直至持续堵塞发生[17]。通过选择含难降解化合物水物粘膜，来减少由植物造成有机物堵塞。4.厌氧技术在造纸废水处理中的应用4.1厌氧技术简介厌氧处理技术是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌在无氧条件下降解有机污染厌氧技术首先进行预处理，是比较可行和实的方法。4.2厌氧处理技术在造纸废水处理中的应用4.2.1水解酸化工艺废水的可生化性，使其易于被好氧微生物氧化分解。王裕金等[18]应用水解酸化水力停留时间短，而且能有效去除废水中的SS，使废水的可生化性有明显提高COD负荷变化，具有很大的耐冲击负荷能力；水解工艺运行稳定，受外界气温变化影响小，处理效率高。4.2.2UASB厌氧反应器UASB是目前应用广泛的厌氧工艺，其工作过程如下：废水从反应器底部进[19]用UASB处理二次纤维造纸废COD浓度1100mg/LUASB水力停留时间4.43h6.0kg/（m3·d试验通过对水温、出水VFA浓度、出水碱度等指标的监测，及时调整UASB反应NPUASB稳定运行时可去除90%以上的COD50%80%以上的硫酸根离子。4.2.3IC厌氧反应器IC反应器是在UASB上是两个UASB反应器的叠加，反应区分为上下两部分，分别进行粗处理和精处理IC最大的特点在于其独特的内循环系统，利用沼气的提升作用将气水混合液现内循环过程。IC反应器占地小、容积负荷高、抗冲击负荷能力强、处理效果好。福建南纸股份公司[20]1999年从荷兰PAQUES公司引进IC厌氧反应器，用于公司30000m3/d污水处理系统。该反应器高24m，直径11m，反应器中颗粒污泥浓度在35-40g/LIC反应器出水的COD一直稳定在1000-1200mg/L结果表明，IC反应器结构独特，适合处理DIP和TMP的高浓混合废水，能够应对废水的高负荷冲击和高悬浮物，工艺稳定。4.2.4厌氧塘处理技术3～5m化性，但污染物去除率偏低。为此，王庆等[21]研究氮、磷、填料三因素对厌氧塘的处理效率。4.2.5厌氧流化床刘峰等[22]对预酸析———多孔高分子载体固定化微生物厌氧流化床（AFB）高分子载体包络法固定化微生物的AFB强，对可生物降解有机物的去除能力优于其他反应器，使COD中大部分难生化降解的高分子物质后，AFB的厌氧消化潜能得到充分发挥。4.2.6厌氧—好氧组合工艺转、管理方便等优点。天津万利天然纤维薄膜有限公司[23]采用UASB—SBR工艺处理生产废水，于2002年底实现了造纸生产用水的零排放，吨纸生产用水降到2.8～3m3，水的复用率达到98.16%；2003年又对工艺流程进行了完善和改进，经过一年多的连续作用好，经处理后的水达到了纸机生产用水要求。丁志芬[24]介绍了厌氧——————好氧工艺运行稳定，运行电费可降低50%，剩余污泥量减少60%以上，85%的COD有机物转化为甲烷气体可作为锅炉燃气生产蒸汽或用作家庭燃气，其经济价值可完全平衡运行费用。5.比较总结5.1粉煤灰处理造纸废水的发展方向有较强的吸附能力，可广泛应用于废水的处理。5.2人工湿地处理造纸废水的应用前景农村地区的中小型造纸企业的污水处理，具有极其广阔的应用前景。5.3厌氧处理技术更快更好地实现可持续发展。体情况具体分析，选择适合当地情况的工艺。参考文献：[1]曹先艳,等.PDMDAAC改型粉煤灰处理染料废水及最终处置[J].工业水处理,2006,26(9):56~58.[2]王晖,符斌.造纸废水处理方法现状及展望[J].中国资源综合利用,2005,2.[3]李莉，刘鸿雁,郭端华.粉煤灰在造纸废水处理中的研究进展[J].贵州化工,2008,33(6).[4]ErolM,Kagakbayrak,SMerigboyuAE,eta1.RemovalofCu2+andPb2+inaqueoussolutionsbyflyash[J].Energy.ConverseManage,2005,46(7-8):1319~1331.[5]CetinS,PehlivanE.Theuseofflyashasalowcost,environmentallyfriendlyalternativetoactivatedcarbonfortheremovalofheavymetalsfromaqueoussolutions[J].ColloidSurfaceA,2007,298:83~87.[6]吴亚英.人工湿地在新西兰的应用[J].江苏环境科技,2000,13(3):32-33.[7]张秋根,王桃云,魏立安.造纸废水处理新方法—人工湿地系统[J].中华纸业,2003,10.[8]冯培勇,陈北平,靖元孝.人工湿地及其去污机理研究进展[J].生态科学,2002,21(3):264-268.[9]ShenY.Newtechnologiesf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