廢水處理3130368 邢立艷

1、淺談造紙廢水處理一、研究背景對于具有化學(xué)制漿系統(tǒng)的造紙廠，制漿廢水（在我國，俗稱“中段廢水”）包括來自洗篩工段和漂白工段的廢水，堿回收車間的污冷凝水。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，以廢紙為原料的生產(chǎn)線越來越多。對于這類造紙廠，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

2、的有機物被降解后消耗的氧的量。但是生物完全降解有機物所需的時間較長。為了規(guī)范和提高檢測效率，國家規(guī)定以5日生物需氧量為說明水質(zhì)的標準，也就是說用生物降解水中有機物5天所消耗的氧的總量。COD（Chemical Oxygen Demand）:化學(xué)耗氧量?；瘜W(xué)耗氧量亦稱“化學(xué)需氧量”，簡稱“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)時消耗的氧氣量，常以符號COD表示。SS(Suspended Solid),指混合液中活性污泥濃度。單位為mg/L。測定方法相同。pH:氫粒子活度，用來確定溶液中氫粒子的濃度。1、 制漿污水的特點制漿過程中將原料(植物纖維和再生纖維)經(jīng)過機械擠壓

3、或化學(xué)蒸煮，有大量的有機物質(zhì)溶入到水中除了部分可回收外,其余的則進入污水處理系統(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程溶出物是不同的，污水進入處理系統(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)漿溶出的有機物量大，大都用回收系統(tǒng)進行回收，因此排放負荷和濃度較低。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)品種和原料種類等多種因素。造紙工業(yè)廢水中的懸浮物質(zhì)主要來自備料工段的樹皮、草屑、

4、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主要來源于制漿蒸煮工序，如纖維素分解生成的糖類、醇類、有機酸等，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氯化物的毒性和“三致”作用，在發(fā)達國家中已引起越來越大的關(guān)注。在我國，由于草類纖維原料比重大（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，使我國的制漿造

5、紙工業(yè)的污染格外嚴重，1985年估算，我國造紙工業(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負荷每噸產(chǎn)品為210kg，年排放BOD5為173萬t，占全國BOD5總排放量的1/4。3、造紙廢水的分類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)波動大外，難降解的有機物含量較高，而且可生化性差，所以處理難，處理費用較高。2.1制漿廢水的預(yù)處理為了達到新的排放標準，目前污水處理大都采用三級處理，即預(yù)處理（物

6、化）、生物處理和深度處理（化學(xué)）。處理過程中大部分有機物是靠生物處理完成，經(jīng)濟有效，但是預(yù)處理如果沒有做好，會影響到生物處理的正常進行。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物負荷、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，角度大適合自動清理。根據(jù)斜網(wǎng)的目數(shù)、網(wǎng)長、安裝角度決定過

7、水量，過水量在6-10 m3 / ( m·h )之間。斜網(wǎng)一般設(shè)計在高處（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，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 初沉池通過自然沉降，廢水中的SS沉淀，上清液進入下一處理單元，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，溶出物相對較少，不需加藥絮凝，自然沉淀。而化學(xué)漿和化機漿

8、濁度大、色度高，通過加藥可去除部分難降解的COD，提高廢水的可生化性。2.1.4 冷卻塔一般制漿過程水溫較高，大都在40以上，尤其是化機漿。在夏季氣溫高時，特別是南方，冷卻塔正常開啟。而在冬季尤其是北方，冷卻塔不用開或者不設(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，甚至負載過重，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物經(jīng)酸化后形成較易生化的有機物，提高可生化性。一般設(shè)置在生物處理設(shè)施之前，也可以當做生物處理過程的前處理。酸化池可以封閉，也可以敞開，封閉可以集中排氣除臭

9、。為了避免少量的SS沉淀，在水中設(shè)有攪拌器，定期開啟。2.2 生物處理在我國制漿廢水處理中，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為主體。2.2.1 活性污泥法（1）擴散曝氣加速曝氣加速曝氣實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)點外，其活性污泥的活性好；缺點是池子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動力消耗大，加速曝氣池有標準型和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)容積比標準型大，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

10、射流曝氣也是擴散曝氣的一種形式。射流曝氣法具有充氧能力大，氧利用率高、設(shè)備簡單、維修管理方便、投資費較低等優(yōu)點。當前，采用的射流曝氣器主要類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：擴散膜曝氣擴散膜曝氣法采用的擴散器主要是橡膠微孔膜和網(wǎng)狀膜。橡膠微孔膜的優(yōu)點是利用率高；固定式的缺點是一旦需要更換，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、促進絮凝體形成菌的增殖、抑制絲狀菌，這種方法當時稱之為“無膨脹法”?，F(xiàn)在，

11、這個前置的小池稱作“選擇池”。這種方法的主要優(yōu)點是提高了CODcr的去除率。與無膨脹法不同是，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。從我國應(yīng)用情況來看，好氧選擇池應(yīng)用的較多，特別是對化學(xué)草漿廢水。（3） 表面曝氣表面曝氣方法是國外常用方法之一；而且近年來，采用的表曝機多為低速表曝機。一般說來，從耗能角度看，它適用于水深小于6m的曝氣池。表面曝氣機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，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；（2）生物濾池（包括灑滴濾池、高負荷濾池和塔式生物濾池）；（3）接

12、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)的有機物或者還原態(tài)無機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)在熱水相中進行，所以能耗較高。2、光催化氧化        由于TiO2具有無毒、化學(xué)穩(wěn)定性好、光催化活性高等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于各種有毒有害且生物難降解有機物的光催化降

13、解過程。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，而且亞甲基藍具有可重復(fù)使用的優(yōu)點，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)的有機物或還原態(tài)的無機物，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

14、力，使黑液中有機物氧化降解，處理后廢水CODcr去除率可達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物和氧的良好溶劑，這樣有機物的氧化反應(yīng)就可以在富氧的均相中進行，不受相間轉(zhuǎn)移的限制而使造紙廢水中所含的有機物被氧氣分解成水、二氧化碳等簡單無害的小分子化合物，從而達到凈化的目的，但該技術(shù)對設(shè)備和操作條件要求較高。三 結(jié)語  在實際應(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，應(yīng)先充分考慮各種處理方法的優(yōu)缺點，同時根據(jù)實際技術(shù)水平和生產(chǎn)狀況，在不同的條件下對技術(shù)和經(jīng)濟進行比較，必要時可以采用幾種工藝的聯(lián)合處理，從而確定最佳處理及回收方案，各種新技術(shù)在造紙廢水處理中的應(yīng)用為造紙廢水處理開辟了新途徑，