浅谈竹制浆中段废水处理工艺及达标的可行性

浅谈竹制浆中段废水处理工艺及达标的可行性［摘要］通过对竹制浆的工艺特点，废水来源进行分析，经清污分流，收浆、混凝沉淀、气浮、水解酸化、活性污泥工艺实现了废水达标排放，对CODcr、BOD5及SS的去除率分别达到93.6%、84.6%和98.35%，水处理运行成本约0.738元/m3（未考虑收浆产生的效益），回收的浆料回用于生产，处理后的水部分回用于生产，实现了环境效益和经济效益的协调发展。［关键词］竹制浆中段废水处理工艺化学制浆形成的污染是我国地表水污染的重要因素之一，其产生的废水浓度较高，治理也存在一定的难度。竹子为原料，经削片、蒸煮、洗涤、漂白、抄浆及木质素回收等一系列高科技工艺处理，把竹子中的纤维提取出来制成浆粕。这种浆粕作为一种高科技功能性纤维原料供化学纤维生产企业生产竹材粘胶纤维用，进而生产竹纤维纱、竹纤维布料等相关产品。用该纤维制成的纺织品具有滑爽、柔软、舒适及天然的抗菌、抑菌功能。可推动纺织行业发展进程，拓展纤维原料的空间。产生的黑液达到零排放，全部回收作为染料等工业附助材料，达到废物的再生循环利用。1竹制浆主要工艺及主要废水来源1.1主要工艺流程如图1所示。1.2主要废水来源从工艺流程看，以竹子为原料，无漂白工序，不产生漂白废液。生产过程中，产生的废水可分为三个部分：第一部分为竹制浆工段产生的蒸煮废水（俗称黑液）；第二部分是中段废水；第三部分称白水。1.2.1蒸煮废水。制浆蒸煮废液是造纸工业的主要污染物，占污染总负荷的90%左右。在制浆过程中，植物纤维原料中约有60%的物质溶于蒸煮药液内，而成为黑液，每生产一吨纸浆可得黑液10t〜12t。黑液的主要成份是木质素和碳水化合物的降解产物。例如硫化木素、二甲硫醚和二甲基二硫化合物等，都有臭味，是造成废液中COD值高的主要污染物，而碳水化合物的降解产物则呈异变糖酸状态存在，是造成废液中BOD值高的主要污染物。由于竹子木质含量低，多戌糖含量高，致使制浆黑液具有粘度大、滤水性差、硅含量高的特点，给碱回收工艺带来不便，也增加了污染治理的难度。1.2.2中段废水。含有大量的小纤维、填料、药品，以不溶性COD为主，可生化性较低。1.2.3白水。与蒸煮制浆废液和中段废液相比，制浆过程其他工段的废水污染尚不严重，约占污染总负荷的8%〜9%左右，吨浆COD负荷310kg左右，含有较多的木素质、纤维素、有机酸等有机物，以可溶性COD为主。下文为企业竹制浆中段水处理工艺及达标的可行性分析。该厂中段水成分见表1。2中段水处理工艺2.1处理工艺选择碱法草浆中段废水中的主要污染物是木质素、半纤维素、糖类和其他溶出物，（残碱、无机盐、氨氮等），是难生物降解的高浓度有机废水。目前，国内对于竹浆中段水的处理工艺多种多样，采用先进的处理工艺，使竹浆造纸中段水处理达标排放是可行的。2.1.1回收浆料：在制浆过程中，浆料的流失是不可避免的，做好废浆回收有两个好处：一是回收的浆料可回用于造纸或外售作为低档纸的原料，产生直接的经济效益；二是降低了废水处理负荷，减少了药剂用量。浆料的回收一般采用筛网微滤。2.1.2非溶解性CODcr、SS的去除：制浆废水中的SS、CODcr浓度较高，当废水中的SS被去除时，绝大部分疏水性CODcr也同时被去除。在废水处理中主要采用混凝法去除废水中的SS，在本例中选用气浮设备来去除废水中的SS及废水中的疏水性COD。2.1.3BOD5的去除：混凝法只能去除废水中的SS、部分CODcr和BOD5，而废水中的BOD5绝大部分是可溶性的，它的去除靠混凝法是不可行的，必须采用生物化学法，在本例中选用水解酸化+活性污泥法。2.1.4污泥处置：在废水处理过程中不可避免的要产生大量的污泥，为避免出现二次污泥污染，在废水处理过程中产生的污泥进入污泥干化场干化，干化后的污泥可掺煤燃烧。竹制浆整个过程中，水资源消耗大，可通过对各生产工段的给排水系统进行分离，实现清污分流，达到水资源循环利用的目的。备料阶段的废水经净化后，可循环利用；蒸煮工段的废水可利用相应设施，实现自身循环使用，不足部分可由其它工段废水补充；回收浆后，可回用于碎浆和磨浆工段；蒸汽冷凝水可通过回流管道回用至锅炉房。通过工艺水的循环利用技术，可以最大限度降低废水产生量，减轻末端处理负担。处理后的废水回用于制浆、料场防火降尘、厂区绿化保洁以及卫生清洁用水，可使外排废水量降至最低。2.2处理工艺流程，见图2。2.3各构筑物的作用2.3.1格栅：位于废水处理系统进水口处，主要是收集废水中较大悬浮物如树叶、塑料袋等。2.3.2集水井：其作用在于短时调节水量，避免水泵频繁地开启和关闭。2.3.3收浆筛网：回收废水中的纤维并降低废水中的SS含量，降低后续构筑物的处理负荷。采用30目圆筛网：水泵出水管流出的水有一定的流速水头，可以推动圆网自动旋转，使得滤出的浆料自动排出。同时，使用过细的筛网虽然能够去除或回收更细小的纤维，但在抄纸过程中，他们可能还会重新流失到废水中去，因此选用30目的圆筛网。2.3.4调节池：用于调节水量水质，中段废水水质水量波动性大，设置调节池对该废水水量、水质进行调节，防止对后续处理构筑物造成冲击。2.3.5浅层气浮池：去除废水中的细小悬浮物，降低废水的SS，同时去除部分溶解性COD。泵前抽回絮凝剂聚合氯化铝，助凝剂聚丙烯酰胺。依靠水泵的吸力投加、混合。用气浮法分离工业废水中的悬浮物，同时带走了大量的的疏水性COD，已是一种成熟工艺，但传统气浮存在着处理效率不高及净化率低的严重缺陷，目前国内较为先进的CQJ型超效浅层气浮净水器。超效浅层气浮净水器集凝聚、气浮、撇渣、沉淀、刮泥为一体，整体呈圆柱形，结构紧凑，池子较浅，是一种水质净化处理的高效设备。装置主体由五大部分组成：池体、旋转布水机构、溶气释放机构、框架机构、集水机构等。进水口、出水口与浮渣排出口全部集中在池体中央区域内，布水机构、集水机构、溶气释放机构都与框架紧密连接在一起，围绕池体中心、转动。与传统的气浮净水器相比，该气浮改传统气浮静态进水，动态出水为动态进水，静态出水，使浮选体在相对静止的环境中垂直浮向水面，上浮路径减至最小，且不受出水流速的影响，使浮选体上浮速度达到或接近理论最大值，且水流速度在理论上可不受限制。同时，随着布水装置的旋转，已事先与污水充分均匀混合的气泡能够十分均匀地充满整个净化池，不存在气浮死区或气泡不均匀区，从而大大提高了净化率。同时，该气浮所配套的溶气装置与释放系统比传统气浮都有所改进，使溶气水溶气浓度在几秒钟内就可达到理论最大值，溶气效率得到极大地提高，而释放系统也解决了传统释放系统消能不彻底、消能不均匀的缺陷，释放出的微气泡直径极其微小而且均匀。这就创造了使溶气既迅速又充分地释放出来的良好条件。通过CQJ型气浮，除可去除绝大多数疏水性COD外，溶解性COD的去除率有了明显提高。一般情况下SS去除率为90%左右，COD的去除率为60%〜85%。2.3.6水解酸化池：由于该废水中含有大分子、好氧菌难以去除的物质。在废水进入好氧生化之前设置水解酸化池。靠水解产酸菌的作用可以迅速降解水中有机物的特点，形成以水解产酸菌为主的上流式污泥床，大量微生物将废水中的颗粒物质和胶体物质截留和吸附，截留下来的物质吸附在污泥表面，逐渐被分解代谢，从而去除有机物并将水中难降解的大分子有机物转化为小分子有机物，并将固形有机物转化为溶解性有机物，进一步提高废水的可生物降解性和提高生化处理效率。同时由于厌氧污泥床对污泥的分解作用，整个污水处理系统中剩余污泥产量很小，一般污泥产率只有0.15-0.20kgDSS/kgCOD，且污泥易于脱水处置。2.3.7活性污泥池：采用低负荷活性污泥工艺，进入曝气池的污水与二沉池中沉淀回流污泥混合后一并进入氧化区曝气氧化，由于微生物把污染物作为养料来吸收，废水中的污染物被相对极大量的微生物吸收（分解）殆尽，所以出水非常干净。一般的污水处理厂（污泥负荷高的工艺），微生物仅分解最有营养的部分，相对来讲净化效率较低。该工艺污泥回流量大，污泥浓度较高，生物量大，相对曝气时间较长，所以污泥负荷较低，抗冲击负荷能力强。在本工艺中曝气装置采用了可变孔曝气软管，软管周径表面都有气孔，都能曝气，在水中产生中、微气泡，气泡上升速度慢，布气均匀，氧利用率高，且软管在曝气时鼓胀而在不曝气时受静水压力作用被压扁，在一定程度上避免了污泥倒灌，不需要空气过滤设备，随时可以停止曝气，停止曝气的时间不论长短都不会堵塞。2.3.8二沉池：活性污泥池出水自流进入二沉池，在二沉池内实现固液分离，上清液进入清水池，部分回用于生产，部分外排，沉淀下来的污泥大量回流至活性污泥池，少量剩余污泥排入干化池。2.3.9污泥干化池：气浮池浮渣及二沉池的剩余污泥排入干化池，在干化池内干化处理，干化后的污泥掺煤燃烧。大量回流活性污泥，剩余污泥所含有机物已被很好的分解、矿化，这使得污泥中没有异味。2.4工艺流程说明废水首选经收浆筛网将可用粗大纤维回收，用于造纸，经过滤后的废水虽然悬浮物大大减少，但仍有部分细小纤维，需经气浮将这部分细小纤维去除。气浮出水自流进入水解酸化池，在兼氧菌的作用下，将大分子难以生物降解的有机物质分解为小分子易生物降解的有机物质，再进入活性污泥池，利用活性污泥池内的污泥将废水中的污泥物质吸附、降解，最终经二沉池的固液分离作用将污泥沉淀，上清液进入清水池，达标排放或回用。3达标排放可行性分析3.1技术分析废水处理系统出水水质应满足《造纸工业水污染物排放标准》(GB3544—20__)，竹制浆废水中由于含有一些生物难降解物质，常用的有效处理方法混凝、生物氧化或这两种方法的联合，本工艺的基本原理是将造纸废水中的不同污染物分别去除：分子量较大的物质采用高效浅层气浮处理，聚合氯化铝投加量0.3%。，聚丙烯酰胺的投加量为5ppm,其SS去除效率达到90%,COD去除率达到40%。鉴于造纸废水中含有难生物降解物质，选用水解酸化+活性污泥法处理，水解酸化单元不仅可以去除部分COD（去除率为5%），同时还可有效提高废水的可生化性，其BOD/COD值从0.25提高到0.48，为后续生物处理奠定了良好的基础。活性污泥法采用低负荷活性污泥法，污泥浓度高，生物量大，污泥负荷低，处理能力高，其COD去除率可达85%。3.2各单元处理效果（见表2）。3.3污水处理系统各污染物处理效率（见表3）由表3可知，该废水处理系统对CODcr、BOD5及SS的去除率分别达到93.6%、84.6%和98.35%，吨水处理费用仅为0.738元。3.4工艺的主要特点该工艺具备技术先进、运行可靠、运行费用低的特点。在好氧生化处理前增设水解酸化处理，