造纸废水处理工艺分析

PAGEPAGE1造纸废水处理工艺分析1.引言造纸工业作为我国传统的基础产业，对国民经济和社会发展具有重要作用。然而，造纸工业在生产过程中会产生大量的废水，其中含有大量的有机物、悬浮物、色度等污染物，对环境造成严重影响。因此，对造纸废水进行处理，使其达到排放标准，对保护环境、促进造纸工业可持续发展具有重要意义。2.造纸废水特点造纸废水主要来源于制浆和造纸两个过程。制浆废水含有大量的木质素、半纤维素、树脂酸等有机物，以及少量的悬浮物、色度和毒性物质；造纸废水则含有大量的细小纤维、填料、胶料等有机物，以及一定量的悬浮物和色度。造纸废水具有以下特点：1.有机物浓度高：COD（化学需氧量）一般在200010000mg/L之间，BOD（生化需氧量）在10006000mg/L之间。2.悬浮物含量高：SS（悬浮物）一般在2002000mg/L之间。3.色度较高：色度一般在100500倍之间。4.温度高：造纸废水温度一般在3040℃之间。5.pH值波动大：制浆废水pH值一般在68之间，造纸废水pH值一般在79之间。3.造纸废水处理工艺造纸废水处理工艺主要包括物理法、化学法、生物法及其组合工艺。以下对几种常见的造纸废水处理工艺进行分析。3.1物理法物理法主要包括格栅、沉淀、气浮、过滤等工艺，主要用于去除造纸废水中的悬浮物、部分有机物和色度。1.格栅：用于去除废水中的大颗粒悬浮物和漂浮物，减轻后续处理设施的负担。2.沉淀：利用重力作用使废水中的悬浮物沉降，从而达到去除悬浮物的目的。3.气浮：通过向废水中注入微小气泡，使悬浮物和气泡粘附在一起，从而实现去除悬浮物的目的。4.过滤：通过过滤介质（如砂、活性炭等）对废水进行过滤，去除悬浮物和部分有机物。3.2化学法化学法主要包括中和、絮凝、氧化、吸附等工艺，主要用于去除造纸废水中的有机物、悬浮物、色度和部分毒性物质。1.中和：通过向废水中加入酸或碱，调整pH值，使其达到中性，有利于后续处理设施的运行。2.絮凝：向废水中加入絮凝剂，使细小悬浮物聚集成较大颗粒，便于沉淀或气浮去除。3.氧化：利用氧化剂（如氯、臭氧、过氧化氢等）对废水中的有机物进行氧化分解，降低COD和BOD。4.吸附：利用活性炭等吸附材料对废水中的有机物、色度和部分毒性物质进行吸附去除。3.3生物法生物法主要包括好氧生物处理、厌氧生物处理和好氧厌氧组合工艺，主要用于去除造纸废水中的有机物、悬浮物和部分氮、磷等营养物质。1.好氧生物处理：通过好氧微生物对废水中的有机物进行氧化分解，转化为CO2和H2O，从而降低COD和BOD。常见的好氧生物处理工艺有活性污泥法、生物膜法等。2.厌氧生物处理：通过厌氧微生物对废水中的有机物进行分解，产生甲烷和CO2，从而降低COD和BOD。常见的厌氧生物处理工艺有UASB（上流式厌氧污泥床）、EGSB（膨胀颗粒污泥床）等。3.好氧厌氧组合工艺：将好氧生物处理和厌氧生物处理组合使用，以提高废水处理效果。常见的组合工艺有A2/O（厌氧缺氧好氧）、UCT（UniversityofCapeTown）等。4.组合工艺针对造纸废水的特点，单一的处理工艺往往难以达到理想的处理效果。因此，实际工程中常采用多种工艺组合的方式进行处理。常见的组合工艺有：1.物理法化学法：先通过物理法去除悬浮物和部分有机物，再通过化学法去除剩余的有机物、色度和部分毒性物质。2.化学法生物法：先通过化学法调整废水pH值、去除部分有机物和色度，再通过生物法去除剩余的有机物和悬浮物。3.物理法化学法生物法：先通过物理法去除大颗粒悬浮物，再通过化学法去除有机物、色度和部分毒性物质，通过生物法去除剩余的有机物和悬浮物。5重点关注的细节是：生物法处理工艺。5.1生物法处理工艺的重要性生物法处理工艺在造纸废水处理中占有重要地位，因为它能够有效降解废水中的有机物，同时通过微生物的作用将有机污染物转化为无害的物质，如二氧化碳和水。生物法还能去除废水中的氮、磷等营养物质，减轻对水体的富营养化影响。生物法具有处理效果好、运行成本低、操作管理简便等优点，因此在造纸废水处理中得到广泛应用。5.2好氧生物处理工艺的详细说明好氧生物处理工艺主要包括活性污泥法和生物膜法。活性污泥法活性污泥法是一种常见的好氧生物处理工艺，它通过向废水中通入充足的氧气，使好氧微生物在曝气池中大量繁殖，形成活性污泥。活性污泥具有吸附、氧化分解有机物的能力，能够有效降低废水中的COD和BOD。活性污泥法的处理过程主要包括以下几个阶段：1.吸附阶段：废水进入曝气池后，活性污泥中的微生物吸附废水中的有机物，形成生物絮体。2.氧化阶段：在曝气的作用下，微生物对吸附的有机物进行氧化分解，转化为CO2、H2O和新的微生物细胞。3.沉淀阶段：处理后的废水进入沉淀池，活性污泥在重力作用下沉降，上清液流出，污泥部分回流至曝气池，部分排出系统。活性污泥法的优点是处理效果好，适应性强，能够处理各种浓度的有机废水。但缺点是运行管理要求高，需要严格控制曝气池中的溶解氧、污泥浓度、pH值等参数。生物膜法生物膜法是另一种好氧生物处理工艺，它利用固定在填料表面的生物膜对废水中的有机物进行氧化分解。生物膜由微生物、废水中的悬浮固体和微生物分泌物组成，具有良好的吸附和降解能力。生物膜法的处理过程主要包括以下几个阶段：1.挂膜阶段：新装的填料在运行初期，微生物会逐渐附着在填料表面，形成生物膜。2.运行阶段：废水通过填料层，生物膜对废水中的有机物进行吸附和降解，转化为CO2、H2O和新的生物膜。3.冲刷阶段：随着生物膜的增厚，需要定期对填料进行冲刷，去除老化的生物膜，保持生物膜的活性。生物膜法的优点是运行稳定，抗冲击负荷能力强，污泥产量低。但缺点是填料易堵塞，需要定期清洗，且对废水的温度和pH值有一定要求。5.3厌氧生物处理工艺的详细说明厌氧生物处理工艺主要包括UASB和EGSB。UASB（上流式厌氧污泥床）UASB是一种高效的厌氧处理工艺，适用于高浓度有机废水的处理。在UASB反应器中，废水从底部进入，向上流经污泥床，污泥中的厌氧微生物对废水中的有机物进行分解，产生甲烷和CO2。UASB的处理过程主要包括以下几个阶段：1.水解阶段：大分子有机物在厌氧条件下被水解为小分子有机物。2.酸化阶段：小分子有机物被进一步转化为挥发性脂肪酸（VFA）。3.产甲烷阶段：VFA在产甲烷菌的作用下转化为甲烷和CO2。UASB的优点是处理效率高，能耗低，剩余污泥量少。但缺点是对废水的温度和pH值要求严格，启动时间长，运行管理复杂。EGSB（膨胀颗粒污泥床）EGSB是在UASB的基础上发展起来的一种高效厌氧处理工艺，通过提高反应器的上升流速，使污泥床膨胀，从而提高有机物的去除效率和产气率。EGSB的处理过程与UASB类似，但在以下几个方面有所不同：1.高速上升流：EGSB采用较高的上升流速（310m/h），使污泥床膨胀，增加废水与污泥的接触面积。2.污泥颗粒化：EGSB中的污泥颗粒化程度更高，有利于提高污泥的沉降性能和降解能力。3.温度和pH值控制：EGSB对废水的温度和pH值要求更为严格，以保证厌氧微生物的正常运行。EGSB的优点是处理效率高，占地面积小，抗冲击负荷能力强。但缺点是运行管理要求高，需要精确控制上升流速和温度等参数。5.4好氧厌氧组合工艺的详细说明好氧厌氧组合工艺能够充分发挥好氧和厌氧生物处理的优点，提高造纸废水的处理效果。A2/O（厌氧缺氧好氧）工艺A2/O工艺是一种常见的厌氧缺氧好氧组合工艺，适用于同时去除有机物和氮、磷营养物质。该工艺将厌氧、缺氧和好氧三个过程有机结合，实现了废水的深度处理。A2/O工艺的处理过程主要包括以下几个阶段：1.厌氧区：废水进入厌氧区，在这里，废水中的有机物在厌氧微生物的作用下转化为挥发性脂肪酸（VFA），同时，部分氮、磷营养物质通过厌氧微生物的作用转化为生物聚合物。2.缺氧区：废水随后流入缺氧区，缺氧区中的反硝化细菌利用硝酸盐作为电子受体，将有机物转化为氮气，实现脱氮。3.好氧区：废水进入好氧区，好氧微生物将剩余的有机物氧化分解，同时进行硝化作用，将氨氮转化为硝酸盐。A2/O工艺的优点是能够同时去除有机物、氮和磷，适用于处理含有较高浓度氮、磷的造纸废水。但缺点是工艺流程较长，运行管理相对复杂。UCT工艺UCT工艺是另一种厌氧缺氧好氧组合工艺，与A2/O工艺相比，UCT工艺在缺氧区前增加了一个厌氧选择区，用于提高污泥的沉降性能和反硝化效果。UCT工艺的处理过程主要包括以下几个阶段：1.厌氧选择区：废水进入厌氧选择区，这里的污泥在厌氧条件下进行选择，提高了污泥的沉降性能。2.缺氧区：废水随后流入缺氧区，反硝化细菌利用硝酸盐进行反硝化作用，同时部分有机物被降解。3.好氧区：废水进入好氧区，进行有机物的氧化分解和硝化作用。UCT工艺的优点是能够提高污泥的沉降性能，减少污泥流失，同时提高脱氮效果。但缺点是工艺流程较长，运行管理复杂。5.5生物法处理工艺的选择与优化在选择生物法处理工艺时，需要考虑造纸废水的特点、处理要求、经济成本和管理水平等因素。通常，对于高浓度有机废水，可以优先考虑厌氧生物处理工艺，如UASB或EGSB，以实现高效能源回收。对于中低浓度有机废水，可以采用好氧生物处理工艺，如活性污泥法或生物膜法，以实现有机物的深度降解。在实际运行中，为了提高生物法处理工艺的效果，可以采取以下优化措施：1.调整废水pH值：保持废水pH值在适宜范围内，有利于微生物的生长