廢水處理 3130368 邢立艷.doc

淺談造紙廢水處理一、研究背景對(duì)于具有化學(xué)制漿系統(tǒng)的造紙廠，制漿廢水（在我國(guó)，俗稱“中段廢水”）包括來(lái)自洗篩工段和漂白工段的廢水，堿回收車(chē)間的污冷凝水。這種制漿廢水的水質(zhì)與黑夜提取率密切相關(guān)。近幾年來(lái)，以廢紙為原料的生產(chǎn)線越來(lái)越多。對(duì)于這類(lèi)造紙廠，制漿廢水的水質(zhì)則取決于廢紙品種、在廢紙?zhí)幚砉に囍械臒岱稚⒑兔撃ば虿捎门c否以及他們處理廢紙漿的比例。不言而喻，無(wú)論哪種制漿廢水，其水質(zhì)還與噸漿耗水量密切相關(guān)。首先，我們先了解一些專業(yè)名詞。COD5：采用重鉻酸鉀（K2Cr2O7）作為氧化劑測(cè)定出的化學(xué)耗氧量為CODcr。BOD5（Biology Oxygen Demmand）：指的是水中的污染物可以降解的有機(jī)物被降解后消耗的氧的量。但是生物完全降解有機(jī)物所需的時(shí)間較長(zhǎng)。為了規(guī)范和提高檢測(cè)效率，國(guó)家規(guī)定以5日生物需氧量為說(shuō)明水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，也就是說(shuō)用生物降解水中有機(jī)物5天所消耗的氧的總量。COD（Chemical Oxygen Demand）:化學(xué)耗氧量。化學(xué)耗氧量亦稱“化學(xué)需氧量”，簡(jiǎn)稱“耗氧量”。用化學(xué)氧化劑（如高錳酸鉀、重鉻酸鉀）氧化水中需氧污染物質(zhì)時(shí)消耗的氧氣量，常以符號(hào)COD表示。SS(Suspended Solid),指混合液中活性污泥濃度。單位為mg/L。測(cè)定方法相同。pH:氫粒子活度，用來(lái)確定溶液中氫粒子的濃度。1、 制漿污水的特點(diǎn)制漿過(guò)程中將原料(植物纖維和再生纖維)經(jīng)過(guò)機(jī)械擠壓或化學(xué)蒸煮，有大量的有機(jī)物質(zhì)溶入到水中除了部分可回收外,其余的則進(jìn)入污水處理系統(tǒng),經(jīng)處理后排入環(huán)境。這些溶出的有機(jī)物較難生物降解,尤其是用氯氣漂白化學(xué)漿產(chǎn)生的廢水,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漿過(guò)程溶出物是不同的，污水進(jìn)入處理系統(tǒng)后，其處理的難易程度也有所不同。難處理的主要原因是可生化性差、污染物濃度高、有毒性的化學(xué)物質(zhì)多。由于化學(xué)漿溶出的有機(jī)物量大，大都用回收系統(tǒng)進(jìn)行回收，因此排放負(fù)荷和濃度較低。2、 制漿廢水的主要成分制漿造紙廢水的成分很復(fù)雜，其組分不僅取決于紙漿的方法，也取決于所產(chǎn)品種和原料種類(lèi)等多種因素。造紙工業(yè)廢水中的懸浮物質(zhì)主要來(lái)自備料工段的樹(shù)皮、草屑、泥沙以及隨水排放的爐灰、礦渣、制漿造紙各工序流失的纖維、填料等；廢水中BOD主要來(lái)源于制漿蒸煮工序，如纖維素分解生成的糖類(lèi)、醇類(lèi)、有機(jī)酸等，在化學(xué)漿中，蒸煮廢液的BOD5發(fā)生量占80%以上；廢水中的COD和著色物質(zhì)主要來(lái)源于制漿蒸煮工序的木素及其衍生物；廢水中的有毒物質(zhì)主要有蒸煮廢液中的粗硫酸鹽皂、漂白廢水中的有機(jī)氯化物（如二氯苯酚、氯鄰苯二酚等），還有微量的汞、酚等，但這些有毒物通常含量甚微，其中關(guān)于漂白廢水中的有機(jī)氯化物的毒性和“三致”作用，在發(fā)達(dá)國(guó)家中已引起越來(lái)越大的關(guān)注。在我國(guó)，由于草類(lèi)纖維原料比重大（約占60%），企業(yè)規(guī)模小，生產(chǎn)工藝和設(shè)備落后，原材料、能源、耗水量大，使我國(guó)的制漿造紙工業(yè)的污染格外嚴(yán)重，1985年估算，我國(guó)造紙工業(yè)年排水量為370億立方米，僅次于化學(xué)工業(yè)和鋼鐵工業(yè)，居第三位，約占工業(yè)廢水總排放量的1/10；排放的BOD5負(fù)荷每噸產(chǎn)品為210kg，年排放BOD5為173萬(wàn)t，占全國(guó)BOD5總排放量的1/4。3、造紙廢水的分類(lèi)紙漿造紙廢水大致可分為：制漿蒸煮液、洗滌廢水、漂白廢水和紙機(jī)白水等。堿法紙漿蒸煮廢液，又稱”黑液”，是制漿廠的主要污染源。二、廢水處理制漿廢水除了污染物濃度高、水溫高、水量水質(zhì)波動(dòng)大外，難降解的有機(jī)物含量較高，而且可生化性差，所以處理難，處理費(fèi)用較高。2.1制漿廢水的預(yù)處理為了達(dá)到新的排放標(biāo)準(zhǔn)，目前污水處理大都采用三級(jí)處理，即預(yù)處理（物化）、生物處理和深度處理（化學(xué)）。處理過(guò)程中大部分有機(jī)物是靠生物處理完成，經(jīng)濟(jì)有效，但是預(yù)處理如果沒(méi)有做好，會(huì)影響到生物處理的正常進(jìn)行。預(yù)處理除了給后續(xù)生物處理創(chuàng)造良好的環(huán)境條件，如均衡水質(zhì)、調(diào)節(jié)pH值、降低水溫、去除SS等外，還有很重要的目的是有機(jī)物負(fù)荷、提高廢水的可生化性，而且也有利于后續(xù)的深度處理。2.1.1 斜網(wǎng)斜網(wǎng)用于回收纖維，減輕初沉池負(fù)擔(dān)，尤其是廢紙漿和廢紙脫墨漿，可回收的纖維較多。斜網(wǎng)數(shù)目一般為60目和80目，目數(shù)太大濾水效果差，不需要的短纖維含量高，太小留不住纖維。安裝角度設(shè)置在45-70度之間，安裝角度小適合人工清理，角度大適合自動(dòng)清理。根據(jù)斜網(wǎng)的目數(shù)、網(wǎng)長(zhǎng)、安裝角度決定過(guò)水量，過(guò)水量在6-10 m3 / ( mh )之間。斜網(wǎng)一般設(shè)計(jì)在高處（兩層樓的上層），濾水自流到調(diào)節(jié)池或初沉池，濾漿自流到下層儲(chǔ)漿池，漿可以直接泵送到漿池，也可以脫水后外送。2.1.2 調(diào)節(jié)池由于制漿生產(chǎn)產(chǎn)量及工藝的變化，產(chǎn)生的水量和水質(zhì)經(jīng)常變動(dòng)，因此用調(diào)節(jié)池均衡水質(zhì)和水量。如果pH值超出6-9的范圍，可以加酸或堿加以調(diào)節(jié)pH值。調(diào)節(jié)池一般設(shè)置在初沉池之前，因此池中設(shè)有水下攪拌器，避免SS沉淀。2.1.3 初沉池通過(guò)自然沉降，廢水中的SS沉淀，上清液進(jìn)入下一處理單元，底部污泥泵入污泥濃縮池。一般廢紙漿和廢紙脫墨漿SS含量高，溶出物相對(duì)較少，不需加藥絮凝，自然沉淀。而化學(xué)漿和化機(jī)漿濁度大、色度高，通過(guò)加藥可去除部分難降解的COD，提高廢水的可生化性。2.1.4 冷卻塔一般制漿過(guò)程水溫較高，大都在40以上，尤其是化機(jī)漿。在夏季氣溫高時(shí)，特別是南方，冷卻塔正常開(kāi)啟。而在冬季尤其是北方，冷卻塔不用開(kāi)或者不設(shè)冷卻塔。溫度高不利于絮凝沉降或氣浮，一般不帶填料噴淋式的冷卻塔設(shè)置在初沉池或氣浮池之前。帶填料的冷卻塔設(shè)置在初沉池之后，避免SS聚集在填料內(nèi)影響傳熱，甚至負(fù)載過(guò)重，填料變形而坍塌。2.1.5 酸化池將廢水中部分難降解的有機(jī)物經(jīng)酸化后形成較易生化的有機(jī)物，提高可生化性。一般設(shè)置在生物處理設(shè)施之前，也可以當(dāng)做生物處理過(guò)程的前處理。酸化池可以封閉，也可以敞開(kāi)，封閉可以集中排氣除臭。為了避免少量的SS沉淀，在水中設(shè)有攪拌器，定期開(kāi)啟。2.2 生物處理在我國(guó)制漿廢水處理中，正在采用和曾經(jīng)采用的生物處理方法有活性污泥法和生物膜法；其中，生物處理方法又以活性污泥為主或?yàn)橹黧w。2.2.1 活性污泥法（1）擴(kuò)散曝氣加速曝氣加速曝氣實(shí)際上是曝氣池與二次沉淀池合建的一元化曝氣沉淀池。這種方法除具有完全混合式活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)外，其活性污泥的活性好；缺點(diǎn)是池子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動(dòng)力消耗大，加速曝氣池有標(biāo)準(zhǔn)型和I-O型兩種形式；前者的澄清區(qū)在外面，而后者則是曝氣區(qū)在外面。I-O型的曝氣區(qū)容積比標(biāo)準(zhǔn)型大，通常用于處理高BOD5濃度的廢水。加速曝氣池中采用的是單層葉輪。廢水處理流程如圖1所示。射流曝氣射流曝氣也是擴(kuò)散曝氣的一種形式。射流曝氣法具有充氧能力大，氧利用率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、維修管理方便、投資費(fèi)較低等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前，采用的射流曝氣器主要類(lèi)似于早期的珀伯西射流器。鼓風(fēng)-葉輪曝氣其處理流程如圖2所示：擴(kuò)散膜曝氣擴(kuò)散膜曝氣法采用的擴(kuò)散器主要是橡膠微孔膜和網(wǎng)狀膜。橡膠微孔膜的優(yōu)點(diǎn)是利用率高；固定式的缺點(diǎn)是一旦需要更換，則要放空曝氣池內(nèi)的水。（2）選擇池-活性污泥法早在1973年和1974年，Chudoba和Resink等人提出，為防止活性污泥的絲狀型膨脹，在曝氣池之前設(shè)置一座小型的前置曝氣池，以便提高曝氣池首端的BOD濃度、促進(jìn)絮凝體形成菌的增殖、抑制絲狀菌，這種方法當(dāng)時(shí)稱之為“無(wú)膨脹法”?，F(xiàn)在，這個(gè)前置的小池稱作“選擇池”。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是提高了CODcr的去除率。與無(wú)膨脹法不同是，選擇池除有“好氧選擇池”外，還有“缺氧選擇池”；在缺氧選擇池中，不供給空氣。從我國(guó)應(yīng)用情況來(lái)看，好氧選擇池應(yīng)用的較多，特別是對(duì)化學(xué)草漿廢水。（3） 表面曝氣表面曝氣方法是國(guó)外常用方法之一；而且近年來(lái)，采用的表曝機(jī)多為低速表曝機(jī)。一般說(shuō)來(lái)，從耗能角度看，它適用于水深小于6m的曝氣池。表面曝氣機(jī)常用的形式有倒錐型、泵型，以及倒錐型配以導(dǎo)流筒的形式；在我國(guó)，其產(chǎn)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種：（1）生物轉(zhuǎn)盤(pán)；（2）生物濾池（包括灑滴濾池、高負(fù)荷濾池和塔式生物濾池）；（3）接觸氧化池。2.3 深度處理1、水熱氧化法水熱氧化技術(shù)是一種非常有效的新型化學(xué)氧化技術(shù)，它是在高溫高壓的操作條件下，在熱水相中用空氣或氧氣以及其它氧化劑，將造紙廢水中的溶解態(tài)和懸浮態(tài)的有機(jī)物或者還原態(tài)無(wú)機(jī)物在熱水相中氧化分解，水熱氧化技術(shù)的明顯特征就是反應(yīng)在熱水相中進(jìn)行，所以能耗較高。2、光催化氧化由于TiO2具有無(wú)毒、化學(xué)穩(wěn)定性好、光催化活性高等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于各種有毒有害且生物難降解有機(jī)物的光催化降解過(guò)程。將TiO2和ZnO固定在玻璃上處理造紙廢水，能使水中高分子有機(jī)物基本被完全降解。用于處理造紙漂白產(chǎn)生的含氯廢水的降解效果也很好。利用亞甲基藍(lán)光催化氧化法處理高濃度造紙廢水，具有處理效率高、容易控制、不需熱源，而且亞甲基藍(lán)具有可重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)，也顯示出良好的應(yīng)用前景。3、濕式氧化法濕式氧化法是在高溫(150350)高壓(520MPa)下用氧氣或空氣作為氧化劑，氧化水中溶解態(tài)或懸浮態(tài)的有機(jī)物或還原態(tài)的無(wú)機(jī)物，使之生成二氧化碳和水的一種處理方法。采用濕式氧化法處理造紙黑液，控 制一定的反應(yīng)溫度、壓力，使黑液中有機(jī)物氧化降解，處理后廢水CODcr去除率可達(dá)90%以上。4、超臨界水氧化法超臨界水氧化技術(shù)(SCWO)是一種能夠徹底破壞有機(jī)物結(jié)構(gòu)的新型氧化技術(shù)。在超臨界的狀態(tài)下水成為非極性有機(jī)物和氧的良好溶劑，這樣有機(jī)物的氧化反應(yīng)就可以在富氧的均相中進(jìn)行，不受相間轉(zhuǎn)移的限制而使造紙廢水中所含的有機(jī)物被氧氣分解成水、二氧化碳等簡(jiǎn)單無(wú)害的小分子化合物，從而達(dá)到凈化的目的，但該技術(shù)對(duì)設(shè)備和操作條件要求較高。三 結(jié)語(yǔ) 在實(shí)際應(yīng)用中，由于造紙廢水成分復(fù)雜，很難斷言采用哪一種方法最好，因此在選擇處理工藝時(shí)，應(yīng)先充分考慮各種處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)實(shí)際技術(shù)水平和生產(chǎn)狀況，在不同的條件下對(duì)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)進(jìn)行比較，必要時(shí)可以采用幾種工藝的聯(lián)合處理，從而確定最佳處理及