廢紙?jiān)偕旒垙U水的回收處理技術(shù)研究

1、廢紙?jiān)偕旒垙U水的回收處理技術(shù)研究摘要：對(duì)廢紙?jiān)旒垙U水的特征進(jìn)行了論述，對(duì)廢紙?jiān)旒垙U水的處理技術(shù)進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。指出：采用混凝沉降生化法或化學(xué)處理混凝沉降法能有效地治理廢紙?jiān)旒垙U水。關(guān)鍵詞：廢紙?jiān)旒垙U水，廢水特征，混凝沉淀，生化法，化學(xué)法由于廢紙?jiān)偕旒埬苡行У乩觅Y源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，因而越來(lái)越受到人們的重視。隨著廢紙制漿技術(shù)的不斷成熟，廢紙已成為生產(chǎn)紙漿的一種重要原料。1995年國(guó)外廢紙已占制漿原料的30%34%1。 近年來(lái)我國(guó)的廢紙?jiān)偕旒埞S也在不斷增多。為使廢紙中纖維相互分離、油墨從纖維中脫除，在生產(chǎn)過(guò)程中常需加入大量化學(xué)藥劑，并用洗滌的方法去除廢紙中的各種雜質(zhì)。因此廢紙?jiān)偕旒垖a(chǎn)

2、生大量含有細(xì)微纖維油墨、樹脂、色料、化學(xué)藥品和機(jī)械雜質(zhì)等污染物的廢水。與直接利用植物纖維制漿的工藝相比，廢紙?jiān)偕旒垙U水的污染負(fù)荷相對(duì)較輕，但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)排放標(biāo)準(zhǔn)，若不加處理而直接排放，將對(duì)環(huán)境帶來(lái)污染和危害2。隨著廢紙?jiān)偕帽戎氐牟粩嗵岣?，廢紙?jiān)旒垙U水這一新污染源已引起人們的重視。近年來(lái)，針對(duì)廢紙?jiān)旒垙U水的特性已開發(fā)出了一系列處理技術(shù)，為該類廢水的有效治理奠定了基礎(chǔ)。1廢紙?jiān)旒垙U水的特性廢紙?jiān)偕旒埞に嚳煞譃橹茲{和抄紙兩大部分。在制漿部分的除渣、洗漿、漂洗等過(guò)程中，產(chǎn)生大量的洗滌廢水。根據(jù)廢紙來(lái)源和生產(chǎn)工藝的差別，洗滌廢水的特性有所不同，其污染物含量大致為：CODCr 6002400 mg/

3、L, BOD5 125585 mg/L，SS 6502400 mg/L，色度 450900倍，外觀呈黑灰色。洗滌廢水量為100200 t/t紙35；與通常的抄紙工藝一樣，在廢紙?jiān)偕旒埖某埐糠?，也產(chǎn)生含有纖維、填料和化學(xué)藥品的“白水”。對(duì)該廢水常采用氣浮法進(jìn)行處理，回收纖維和填料，并使處理后的“白水”得以循環(huán)使用。在我國(guó)，“白水”處理技術(shù)已趨成熟。由此可知，廢紙?jiān)偕旒埖膹U水主要來(lái)源于制漿部分的洗滌廢水。該廢水不僅SS含量高、色度大，而且還含有大量成分復(fù)雜的COD物質(zhì)。這些COD物質(zhì)由可溶性的漿料、化學(xué)添加劑及不溶的纖維等有機(jī)物組成。在可溶性的COD成分中，基本由分子量低于1000的低分子量

4、組分（如廢紙漿料中的可溶物）和分子量高達(dá)10萬(wàn)以上的高分子量組分（如化學(xué)藥品、樹脂等）構(gòu)成，分子量居中的組分甚少6。由于廢紙?jiān)旒垙U水中COD組分間的分子量差異較大，采用單一的處理方法只能去除其中一部分COD物質(zhì)，難以取得滿意的效果，所以必須采用綜合處理技術(shù)。采用混凝沉淀的方法可以去除廢水中分子量較高的COD組分，而采用生化、吸附等方法則可去除分子量較低的COD組分。我國(guó)較早開發(fā)出的廢紙?jiān)旒垙U水處理技術(shù)為混凝沉淀法。隨著新型有機(jī)和無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的應(yīng)用，采用混凝沉淀法不僅可有效地去除廢水中的SS和顏色，而且可大大降低廢水的COD含量。該方法已在一些工廠得到應(yīng)用。由于混凝沉淀法不能去除分子量較低的

5、COD組分，所以難以實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的有效治理。近年來(lái)，科研人員已對(duì)廢紙?jiān)旒垙U水的深度處理進(jìn)行了研究，相繼開發(fā)出混凝沉淀生化法、化學(xué)處理混凝沉淀法等技術(shù)。下面對(duì)這些處理技術(shù)進(jìn)行介紹。2廢紙?jiān)旒垙U水的處理方法2.1混凝沉淀法混凝沉淀法具有過(guò)程簡(jiǎn)單、操作方便、效率高、投資少的特點(diǎn)。其基本原理是：在混凝劑的作用下，通過(guò)壓縮微顆粒表面雙電層、降低界面電位、電中和等電化學(xué)過(guò)程，以及橋聯(lián)、網(wǎng)捕、吸附等物理化學(xué)過(guò)程，將廢水中的懸浮物、膠體和可絮凝的其它物質(zhì)凝聚成“絮團(tuán)”；再經(jīng)沉降設(shè)備將絮凝后的廢水進(jìn)行固液分離，“絮團(tuán)”沉入沉降設(shè)備的底部而成為泥漿，頂部流出的則為色度和濁度較低的清水。實(shí)踐證明，用混凝沉淀法處理廢紙

6、造紙廢水，其SS去除率可達(dá)85%98%，色度去除率可達(dá)90%以上，CODCr去除率可達(dá)60%80%。由于處理后的清水水質(zhì)較好，可將其回用于洗漿和抄紙；而得到的泥漿可作為箱板夾層紙紙漿回用7。混凝沉淀法處理廢紙?jiān)旒垙U水的工藝流程如圖1所示。圖1混凝沉淀法處理廢紙?jiān)旒垙U水工藝流程混凝沉淀法處理廢紙?jiān)旒垙U水的效果，取決于混凝過(guò)程的好壞。首先，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)幕炷齽?。目前，主要采用無(wú)機(jī)和有機(jī)高分子混凝劑，如：聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁、二元或三元金屬鹽的復(fù)合物、聚丙烯酰胺及其衍生物等。可視廢水情況選用其中的一種或兩種。作者的研究表明，無(wú)機(jī)和有機(jī)高分子混凝劑合理地搭配使用能有效提高廢水的絮凝質(zhì)量，得到的“礬花”

7、大而致密，處理效果好。影響混凝過(guò)程的其它因素如混凝劑的加量、混凝劑的加入方式、混凝反應(yīng)時(shí)間等可通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。如果處理的廢紙漿和清水都能回用，混凝沉淀法還具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。正常運(yùn)行情況下，處理1t廢水消耗混凝劑費(fèi)用為0.10.2元、總處理費(fèi)用應(yīng)在0.5元左右。但由于回用水和紙漿能取得收益，同時(shí)減少了排污費(fèi)、資源使用費(fèi)等項(xiàng)支出，所以，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。由于混凝沉淀法只能去除部分COD物質(zhì)，所以經(jīng)處理后的廢水COD含量難以達(dá)到排放要求。這是導(dǎo)致混凝沉淀法在實(shí)際應(yīng)用中存在較大局限性的原因。2.2生化處理法由于高分子量的COD物質(zhì)可生化性差,所以對(duì)廢紙?jiān)旒垙U水不經(jīng)前處理而直接進(jìn)行生化處理是不合適的

8、。生化處理去除COD的效果隨廢水BOD/COD比值的變化而變化。目前，已經(jīng)提出了幾個(gè)指標(biāo)判斷能否進(jìn)行生化處理。例如，若BOD/COD0.6即能生化處理；若BOD/COD0.2，則不能進(jìn)行生化處理。資料指出，對(duì)于廢紙?jiān)旒垙U水，BOD/COD0.40.7時(shí)宜于生化處理。實(shí)驗(yàn)表明，廢紙?jiān)旒垙U水經(jīng)混凝沉淀處理后，其BOD/CODCr幾乎均在0.40.7以內(nèi)，適合于生化處理。同時(shí)，通過(guò)混凝沉淀處理還可除去能降低生化污泥活性的細(xì)微無(wú)機(jī)質(zhì)顆粒（如顏料、填料等）。因此，廢紙?jiān)旒垙U水在生化處理前進(jìn)行混凝沉淀處理（即所謂一級(jí)處理）是必要的，生化處理只能作為廢水的深度處理（二級(jí)處理）過(guò)程。生化處理中，通過(guò)下列機(jī)理去

9、除廢水中的有機(jī)物（BOD成分）：有機(jī)物氧化；活性污泥中微生物細(xì)胞質(zhì)的生成與增長(zhǎng)，即活性污泥的增殖；活性污泥微生物的細(xì)胞質(zhì)氧化，即活性污泥的自身分解。因此，生化處理中，所培養(yǎng)馴化的活性污泥的活性及供氧能力是決定其處理效果的重要因素。用于處理廢紙?jiān)旒垙U水的活性污泥應(yīng)進(jìn)行培養(yǎng)馴化，在適宜條件下培養(yǎng)出的活性污泥才具有較好的活性及沉降性能。研究表明，用未經(jīng)培養(yǎng)馴化的污泥處理混凝沉淀出水，其BOD去除率僅為28.2%，COD去除率為68.9%；而用培養(yǎng)馴化的污泥處理該廢水，其BOD去除率可達(dá)76.1%，COD去除率達(dá)81.2%8。生化處理的供氧方式有多種，如活性污泥法采用向廢水中加空氣或富氧的方法（即曝氣

10、）為系統(tǒng)提供所需的氧；而生物轉(zhuǎn)盤則利用盤體旋轉(zhuǎn)交替與廢水和空氣接觸，使吸附在盤體生物膜上的微生物和有機(jī)物充分和空氣接觸而得到所需的氧。當(dāng)被處理廢水的性質(zhì)一定時(shí)，可通過(guò)提高氣液相間的接觸面積、接觸時(shí)間和氣液相間氧的濃度差來(lái)提高裝置的供氧能力。由于廢紙?jiān)偕旒埉a(chǎn)生的廢水量大，采用富氧作氧化劑的成本較高，所以一般采用通空氣的方法。為此，在設(shè)計(jì)供氧裝置時(shí)，應(yīng)著重考慮空氣的良好分布和攪拌能力的提高（或氣液相接觸時(shí)間的增長(zhǎng)）9。活性污泥法處理廢紙?jiān)旒垙U水的工藝流程如圖2所示。圖2活性污泥法處理廢紙?jiān)旒垙U水流程示意提高廢水COD、BOD的去除率，使出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。但生化法存在占地面積大、基建投資費(fèi)用高等問(wèn)

11、題，限制了該方法的推廣應(yīng)用。因此，開發(fā)其它更為簡(jiǎn)單易行的處理工藝對(duì)企業(yè)（特別是中小企業(yè)）更具有現(xiàn)實(shí)意義。2.3化學(xué)處理法廢水中的某些溶解性的污染物，可通過(guò)化學(xué)氧化還原過(guò)程將其轉(zhuǎn)化為容易從水中分離的形態(tài)，然后再用常規(guī)的處理工藝（如混凝沉淀、吸附等）將其從水中除去；或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無(wú)害的新物質(zhì)（如CO2），以達(dá)到去除COD、BOD的目的。通常的作法是將化學(xué)處理與混凝沉淀結(jié)合在一起?；瘜W(xué)處理劑（即氧化劑）可以先加入到廢水中以進(jìn)行預(yù)氧化，然后再進(jìn)行混凝沉降；也可以與混凝劑同時(shí)投加，以產(chǎn)生混凝劑與氧化劑的協(xié)同作用效果；還可以在混凝沉淀后的某個(gè)處理階段投加，以進(jìn)行廢水的深度處理10?；瘜W(xué)處理法所采用的氧化劑主

12、要有高錳酸鉀、次氯酸鈉、二氧化氯、Fonton試劑等。對(duì)于不同性質(zhì)的廢水，使用不同氧化劑所取得的效果存在較大差異1113。筆者曾對(duì)高錳酸鉀、次氯酸鈉、Fonton試劑處理廢紙?jiān)旒垙U水的效果進(jìn)行研究，結(jié)果表明，高錳酸鉀是良好的預(yù)處理劑，而次氯酸鈉則是較好的深度處理劑。采用高錳酸鉀預(yù)氧化的方法處理廢紙?jiān)旒垙U水，具有過(guò)程簡(jiǎn)單、操作方便、投資省、效果好等優(yōu)點(diǎn)。其工藝流程與混凝沉淀法的流程完全相同，只需在調(diào)節(jié)池中加入適當(dāng)量的高錳酸鉀溶液，保持一定的反應(yīng)時(shí)間，即可進(jìn)行混凝沉淀操作。對(duì)某工廠的廢紙?jiān)旒垙U水進(jìn)行處理實(shí)驗(yàn)，取得了滿意的效果，其結(jié)果見表1。處理1t廢水所耗費(fèi)的高錳酸鉀藥劑費(fèi)用約為0.080.10元

13、。表1化學(xué)法處理廢紙?jiān)旒垙U水結(jié)果項(xiàng)目SS/mg.L1色度/倍CODCr/mg.L1CODCr去除率/BOD5/mg.L1BOD5去除率/原始廢水615400609.0252混凝沉淀法處理3.52169.272.272.971.1KMnO4預(yù)氧化法處理6265.389.325.989.7NaClO深度處理3.8472.888.0部分項(xiàng)目所需關(guān)鍵設(shè)備(環(huán)保項(xiàng)目項(xiàng)目編號(hào)項(xiàng)目名稱建設(shè)內(nèi)容/主要產(chǎn)品關(guān)鍵設(shè)備設(shè)備采購(gòu)D0662電解鋁節(jié)能及環(huán)境治理技改工程5萬(wàn)噸電解鋁、電解鋁錠、年產(chǎn)5萬(wàn)噸電解鋁設(shè)備國(guó)內(nèi)采購(gòu)E0462環(huán)境綜合治理及2萬(wàn)噸/年雙氧水技改項(xiàng)目1.造氣吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)；2.脫碳?xì)釩O2回收系統(tǒng)；3.

14、稀氨水逐級(jí)提濃系統(tǒng)；4.JTL4精脫硫系統(tǒng)；5.“雙甲”系統(tǒng)；6.合成放空氣提氫系統(tǒng)；7.甲醇精餾系統(tǒng)；8.雙氧水技改擴(kuò)建。氫化固定床、氧化塔、萃取塔、凈化塔、白土床、精餾塔、壓縮機(jī)、余熱鍋爐國(guó)內(nèi)采購(gòu)I0113化肥廢渣磷石膏及污水處理工程利用化肥廢渣磷石膏，采用德國(guó)先進(jìn)技術(shù)，引進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備，建設(shè)年產(chǎn)1000萬(wàn)平方米紙面石膏板；7000噸嵌縫石膏粉及污水處理中心。壓濾機(jī)、計(jì)量器、煅燒爐、煅燒干燥風(fēng)機(jī)、過(guò)濾機(jī)、切刀、成型工作臺(tái)、干燥爐等設(shè)備。國(guó)內(nèi)采購(gòu)I0234廢水綜合治理工程內(nèi)容：堿回收填平補(bǔ)齊；中段水處理；白水回收；黑液提取及多段漂白；公用工程；紙加工車間。主要產(chǎn)品：回收堿4 328 t/d；回收

15、清水、纖維。板式蒸發(fā)器、增濃器、涂布機(jī)、白水回收器、中段水處理設(shè)備、20噸/金角爐、汽輪發(fā)電機(jī)。國(guó)外引進(jìn)用次氯酸鈉對(duì)混凝沉淀后的出水進(jìn)行深度處理，也能取得較好的效果（見表1）。但與高錳酸鉀預(yù)氧化法相比，表現(xiàn)為藥劑投加量較大、效果稍差。因此，采用高錳酸鉀預(yù)氧化法較為適宜。從表1可知，廢紙?jiān)旒垙U水經(jīng)化學(xué)處理法處理后，其各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也滿足回用水水質(zhì)的要求。由于化學(xué)處理法減少了有害物質(zhì)的積累，因此，在實(shí)際應(yīng)用中要盡量提高回用水量，以降低生產(chǎn)成本、減少水資源的浪費(fèi)。3結(jié)束語(yǔ)當(dāng)前，廢紙?jiān)偕旒堅(jiān)谠旒垬I(yè)已占有相當(dāng)重要的地位。因此，人們對(duì)廢紙?jiān)旒垙U水這一新污染源進(jìn)行治理的要求也日益高漲。從本文的分析可知，廢紙?jiān)旒垙U水治理技術(shù)已日趨成熟，對(duì)加快該廢水的有效治理具有積極的促進(jìn)作用?；炷恋矸▽?duì)懸浮物和色度的去除有較好的效果，同時(shí)也能去除部分溶解性的COD,但廢水經(jīng)處理后COD指標(biāo)仍較高，難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。所以，混凝沉淀法只能作為廢紙?jiān)旒垙U水的一級(jí)處理過(guò)程，或與化學(xué)預(yù)氧化法聯(lián)合使用。廢紙?jiān)旒垙U水經(jīng)混凝沉淀處理后適宜于生化處理。由于生化處理能去除較低分子量的有機(jī)物，彌補(bǔ)了混凝沉淀法的缺陷，因此，由這兩種方法組成二級(jí)處理流程是合理