制漿造紙廢水及處理.ppt

制漿造紙廢水及處理 專(zhuān)題2特種廢水的好氧生物處理 活性污泥法孫龍章璋 目錄一 制漿造紙廢水污染現(xiàn)狀二 制漿造紙廢水的分類(lèi)及污染組成三 制漿造紙廢水的處理方法四 工程案例 什么是制漿造紙 制漿是指利用化學(xué)方法 機(jī)械方法或兩者結(jié)合的方法使植物纖維原料離解變成紙漿的過(guò)程 基本過(guò)程 備料 制漿 洗滌 篩選 漂白 紙漿造紙是指將紙漿分散開(kāi)獲得交織均勻的薄片 基本過(guò)程 紙漿 打漿 施膠 加填 調(diào)濃 紙頁(yè)成型 壓榨 干燥 壓光 整理 成紙 一 制漿造紙廢水污染現(xiàn)狀 制漿造紙工業(yè)是用水大戶(hù) 同時(shí)也是水環(huán)境的主要污染源之一 近年統(tǒng)計(jì)資料表明 我國(guó)造紙廢水排放量占全國(guó)工業(yè)廢水排放總量的15 左右 COD排放量占全國(guó)工業(yè)COD排放總量的1 3以上 制漿造紙因其排水量大 污染物濃度高而在世界范圍內(nèi)受到廣泛關(guān)注 為了防止制漿造紙廢水中的污染物對(duì)我國(guó)環(huán)境造成破壞 對(duì)制漿造紙廢水進(jìn)行處理已成為必不可少的環(huán)節(jié) 二 制漿造紙廢水的分類(lèi)及污染組成 1 備料廢水在木材濕法備料過(guò)程中產(chǎn)生的廢水主要含泥沙 在草類(lèi)原料備料中是水封除塵產(chǎn)生廢水 這兩種廢水均可通過(guò)澄清后循環(huán)使用 2 黑液 紅液黑液是指用燒堿法和硫酸鹽法直接蒸煮原料 麥草 木片等 而產(chǎn)生的廢水 黑液中含有大量的堿木素 半纖維素和纖維素的分解物等有機(jī)物 還含有各種鈉鹽 紅液是指用亞硫酸鹽法直接蒸煮原料而產(chǎn)生的廢水 3 洗選廢水指設(shè)備的貯槽清洗水 洗漿為了最大限度提取黑液 提高化學(xué)藥品的回收率 如果管理得當(dāng) 封閉用水 基本上不排出廢水 少量的清洗水呈棕黑色 有機(jī)污染物濃度很高 4 漂白廢水漂白是在多段過(guò)程中進(jìn)行的 并使用不同的漂白劑 常用氯氣 次氯酸鹽 二氧化氯和燒堿等 該工段是工廠外排廢水的主要來(lái)源 有毒 處理難度較大 5 冷凝水廢水冷凝水廢水是指多效蒸發(fā)中各效二次蒸汽的冷凝液 清洗和泄漏的廢水 這股廢水中含甲醇 乙醇和丙酮等小分子有機(jī)物 同時(shí)還含有有機(jī)硫化物 6 造紙白水造紙白水中含有大量懸浮固形物如纖維 填料和涂料等 還有可溶解的有機(jī)污染物 為了減少污染 節(jié)約用水 造紙廠通常采取部分回用或全部回用 但是 長(zhǎng)期循環(huán)使用會(huì)導(dǎo)致各類(lèi)污染物在系統(tǒng)中積累 對(duì)造紙系統(tǒng)和產(chǎn)品質(zhì)量造成不良的影響 通常將以上廢水分成三部分 分別為蒸煮段廢水 紅液或黑液 中段水 洗選漂 白水進(jìn)行處理 增 制漿廢水使用廢紙制漿中的廢水的污染物主要是生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的溶解性有機(jī)物和流失的小纖維 廢紙?jiān)旒堉茲{廢水中還含有脫墨廢水 紅液指用亞硫酸鹽法直接蒸煮原料而產(chǎn)生的廢水 制漿所用的化學(xué)藥劑是以鈣 鎂 納 銨等為鹽基的酸性亞硫酸鹽或亞硫酸氫鹽 其主要成分是木質(zhì)素磺酸鹽 還含有糖類(lèi) 有機(jī)酸 無(wú)機(jī)酸等 亞硫酸鹽漿紅液成分 不同原料亞硫酸鹽蒸煮污染負(fù)荷卡伯值 表示漿料中木素的含量 它是反映紙漿中脫木素程度的指標(biāo)之一 黑液用燒堿法或硫酸鹽法直接蒸煮原料而產(chǎn)生的廢水 前者使用藥劑主要為NaOH 后者為NaOH Na2S黑液中的主要成分有木質(zhì)素 聚戊糖和總堿 不同制漿原料黑液成分 黑液和紅液圖片 中段水黑液提取后的蒸煮漿料在洗滌 篩選 漂白等過(guò)程中排出的廢水 洗選廢水中的BOD5很高 洗選廢水噸漿廢液量及污染負(fù)荷漂白廢水含有有機(jī)物 懸浮物及較多的有機(jī)氯化物 AOX 造紙白水白水主要含有細(xì)小纖維 填料 涂料和溶解了的木材成分 以及添加的膠料 濕強(qiáng)劑 防腐劑等 不同白水的污染負(fù)荷 三 制漿造紙廢水處理方法 1 黑液處理 1 堿回收法通過(guò)黑液提取 蒸發(fā) 燃燒 苛化 將黑液中的SS COD BOD徹底去除并回收堿 回收原理 將黑液中納的有機(jī)化合物燒成碳酸鈉 將補(bǔ)充的硫酸鈉還原成硫化鈉 在經(jīng)過(guò)石灰苛化 制成氫氧化鈉溶液 或氫氧化鈉和硫化鈉的混合液 2RCOONa O2 Na2CO3 CO2 H2O CNa2SO4 2C Na2S 2CO2Na2CO3 CaO H2O 2NaOH CaCO3 堿回收系統(tǒng) 2 酸析法傳統(tǒng)的將堿性黑液用酸沉淀 分離出木素 再將廢水與中段水混合進(jìn)行好氧 厭氧生化處理 這種方法分離出的木素灰分高 雜質(zhì)多 利用困難 且這種工藝用酸量大 成本高 設(shè)備腐蝕嚴(yán)重 易造成酸泄漏事故 危害后續(xù)生化處理單元 利用煙道氣酸析黑液 對(duì)蒸煮黑液進(jìn)行煙道氣酸析 其酸析過(guò)程兼具強(qiáng)酸和弱酸酸析的特點(diǎn) 凈化效果可達(dá)到硫酸酸化法的水平 而終點(diǎn)pH值卻較硫酸法高2 2 5個(gè)pH值 極大地減輕了二次酸性廢水的污染 回收原理 在酸性情況下 某些物質(zhì)由溶解或膠體態(tài)轉(zhuǎn)為懸浮態(tài) 再用分離技術(shù) 絮凝沉淀 氣浮等 分離 3 超聲法靠超聲空化效應(yīng)而引起的物理和化學(xué)變化降解污染物 液體在超聲輻射下產(chǎn)生空化氣泡 這些空化氣泡在極短的時(shí)間內(nèi)崩潰釋能 進(jìn)入空化氣泡中的水蒸氣在高溫高壓下反應(yīng)產(chǎn)生氫氧自由基 在空化氣泡表面層的水分子則可形成超臨界水 增加了化學(xué)反應(yīng)速率 有機(jī)污染物通過(guò)氫氧自由基氧化 氣泡內(nèi)燃燒分解 超臨界水氧化三種途徑進(jìn)行降解 4 燃燒法燃燒法的工藝流程是利用煙道氣余熱 外加煤熱量蒸發(fā)濃縮黑液 然后將木素等有機(jī)物燃燒 同時(shí)回收堿 5 混凝法混凝法是向廢水中投入一定量的混凝劑 使廢水中難以自然沉淀的膠體狀污染物和一部分細(xì)小懸浮物經(jīng)過(guò)脫穩(wěn) 凝聚 架橋等反應(yīng)過(guò)程 形成具有一定大小的絮凝體 再在后續(xù)沉淀池中沉淀分離 從而使膠體狀污染物得以從廢水中分離出來(lái)的方法 可用工業(yè)廢渣以廢制廢 混凝法和其他處理方法聯(lián)合使用處理黑液 可以取得更好的處理效果 2 紅液處理傳統(tǒng)處理方法是將廢液濃縮后 進(jìn)行噴霧干燥或是將濃縮紅液作為造紙膠粘劑 但這兩種方法均不能分離木質(zhì)素磺酸鹽 堿析法基本原理 利用堿性條件下堿析劑中高價(jià)金屬陽(yáng)離子與木質(zhì)素磺酸鹽進(jìn)行反應(yīng) 經(jīng)過(guò)分離對(duì)木質(zhì)素磺酸鹽加以去除的方法 2R ONa Ca2 R O 2Ca 2Na 除堿析法外 還有超濾法和壓縮空氣氧化法等 但是其成本過(guò)高或效率過(guò)低 不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要 3 中段水處理 1 化學(xué)氧化法利用強(qiáng)氧化劑的氧化性 在一定條件下與中段水中的有機(jī)污染物發(fā)生反應(yīng) 從而達(dá)到消除污染的目的 常見(jiàn)的強(qiáng)氧化劑有氯 二氧化氯 臭氧 雙氧水 高氯酸和次氯酸鹽等 高級(jí)化學(xué)氧化法 有大量自由基參加的化學(xué)氧化處理工藝 如 加入O3或者使用fenton試劑 光催化氧化法 在特殊的光照射條件下發(fā)生的有機(jī)物參與的氧化分解反應(yīng) 如 用TiO2作催化劑 在O2和紫外光作用下有機(jī)物分解 2 物化法物化法包括吸附法 混凝法 膜分離法等 吸附法 采用多孔的固體吸附劑 利用固 液相界面上的物質(zhì)傳遞 使廢水中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)移到固體吸附劑上 從而使之從廢水中分離除去的方法 目前用于水處理的吸附劑主要有 活性炭 硅藻土 氧化硅 活性氧化鋁 沸石及離子交換樹(shù)脂等 混凝法 組合使用 向廢水中投入一定量的混凝劑 使廢水中難以自然沉淀的膠體狀污染物和一部分細(xì)小懸浮物經(jīng)過(guò)脫穩(wěn) 凝聚 架橋等反應(yīng)過(guò)程 形成具有一定大小的絮凝體 再在后續(xù)沉淀池中沉淀分離 從而使膠體狀污染物得以從廢水中分離出來(lái)的方法 膜分離法 以選擇性通透膜為分離介質(zhì) 在兩側(cè)加以某種推動(dòng)力 使待分離物質(zhì)選擇性地透過(guò)膜 從而達(dá)到分離或提純的目的 膜分離可分為超濾 電滲析 納濾等技術(shù) 超濾 口徑10nm 以壓差為推動(dòng)力 按粒徑選擇分離溶液中所含的微粒和大分子的膜分離操作 電滲析 以電位差為推動(dòng)力 利用離子交換膜的選擇透過(guò)性 從溶液中脫除或富集電解質(zhì)的膜分離操作 納濾 口徑1nm 壓差為動(dòng)力 介于反滲透和超濾之間 從溶液中分離物質(zhì)的膜分離過(guò)程 3 生物好氧處理生物好氧處理主要分為活性污泥法 主要 和生物膜法兩種 其中以活性污泥法應(yīng)用更為廣泛 活性污泥法 利用懸浮生長(zhǎng)的微生物絮體吸附 吸收 氧化和降解廢水中的有機(jī)污染物 生物膜法 利用附著生長(zhǎng)于某些固體物表面的微生物 即生物膜 進(jìn)行有機(jī)污水處理的方法 生物膜法的原理 生物膜首先吸附附著水層有機(jī)物 由好氧層的好氧菌將其分解 再進(jìn)入?yún)捬鯇舆M(jìn)行厭氧分解 流動(dòng)水層則將老化的生物膜沖掉以生長(zhǎng)新的生物膜 如此往復(fù)以達(dá)到凈化污水的目的 4 厭氧生物處理與好氧法相比 厭氧法具有以下優(yōu)點(diǎn) 1 廢水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷 產(chǎn)生新能源 2 BOD5和COD去除率高 處理效果好 3 污泥產(chǎn)率低且易脫水處理 4 無(wú)需供氧曝氣 投加營(yíng)養(yǎng)鹽少 因而處理費(fèi)用低 5 結(jié)構(gòu)緊湊 占地面積少 5 特種微生物處理利用特種微生物對(duì)制漿造紙廢水進(jìn)行凈化處理是一個(gè)很有前途的研究方向 目前研究較多并表現(xiàn)出高效降解木質(zhì)素能力的是擔(dān)子菌綱的白腐菌 其中黃孢原毛平革菌是研究得最為深入的一個(gè)典型菌種 6 綜合法以上介紹了造紙中段水處理的一些方法 實(shí)際上 這些方法大都是綜合應(yīng)用的 每種方法都有自身的優(yōu)點(diǎn)和不足 單一使用某種方法進(jìn)行廢水處理 不僅成本高 處理后的廢水也難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn) 因此 常將它們結(jié)合起來(lái)使用 尋找適合不同水質(zhì)的最佳搭配方式 使流程簡(jiǎn)化 例如 ABR SBR組合處理工藝 4 白水處理氣浮法是白水處理中較常用的方法 白水中所含的物質(zhì)為短纖維 填料 膠狀物以及溶解物 它經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)后在氣浮池內(nèi)與減壓后的溶氣水混合 進(jìn)行氣浮操作過(guò)程 完成分離后 清水入清水池供紙機(jī)回用 短纖維進(jìn)入漿池供造紙機(jī)回用 白水 調(diào)節(jié)池 混凝池 氣浮池 清水池 漿池除氣浮法外 還有絮凝法 過(guò)濾法 膜分離法等方法 調(diào)節(jié)池 混凝池 氣浮池 清水池 漿池 四 工程案例1 廣州造紙有限公司的廢水處理 廣紙計(jì)劃將制漿廢水 化漿廢液蒸發(fā)站污冷凝水 紙機(jī)的廢水共20000m3 d送至HCR廢水處理站處理 廢水基本組成如下 紙機(jī)廢水6000m3 dSS460mg LCOD800mg LBOD160mg L制漿廢水14000m3 dSS800mg LCOD3700mg LBOD1700mg L本項(xiàng)目使用微過(guò)濾技術(shù) 用機(jī)械過(guò)濾方法處理濃度較低的造紙廢水 約6000m3 d 其余的廢水合并在一起經(jīng)兩個(gè)容積各為300m3并列的HCR反應(yīng)器進(jìn)行生化處理 該系統(tǒng)可除去廢水中約85 的COD和90 的BOD 出水回用或排入城市污水管網(wǎng) 廣紙廢水處理系統(tǒng)簡(jiǎn)單流程 HRC反應(yīng)器基本原理圖 HCR反應(yīng)器與