造紙污水處理技術(shù)
造紙污水特點(diǎn)
1.造紙廢水排放量大。據(jù)統(tǒng)計(jì),每生產(chǎn)一噸化學(xué)紙漿將排放150~350m3廢水,由紙漿成產(chǎn)紙的話每噸會(huì)產(chǎn)生20~70m3廢水排放。目前,中國的每噸紙漿和造紙廢水綜合為300-600m3,其中化學(xué)木漿廢水為200-300m3,草漿廢水為300-400 m3,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工業(yè)化國家的廢水排放量。
2.造紙廢水的成分復(fù)雜,濃度高。中國造紙廢水CODcr年排放量為327萬噸,占工業(yè)CODcr總排放量的42%,居第一位。
3.造紙廢水處理中有毒物質(zhì)的含量較高。典型的有機(jī)化合物有樹脂、單寧、氯酚等還有其他的有機(jī)氯化物、有機(jī)硫化物等。無機(jī)有毒化合物主要含叢肢有硫化物,如硫酸鹽、硫化氫等。
4.造紙廢水處理水平落后。大多數(shù)造紙企業(yè)為中小型工廠,其中大部分采用堿法麥秸為原料,廢水處理比例低。
造紙污水處理方法
采用廢水―格柵―初沉池―調(diào)節(jié)池―淺層氣浮―酸化池―好氧池―二沉池―脫色池組合技術(shù)處理再生紙生產(chǎn)廢水。經(jīng)格柵后廢水進(jìn)入初沉池、調(diào)節(jié)池進(jìn)行預(yù)處理,然后通過高效的淺層氣浮進(jìn)一步去除廢水中的懸浮物,后經(jīng)酸化、好氧生化系統(tǒng)芹鄭液處理后使出水達(dá)標(biāo)排放。
1.造紙生產(chǎn)過程中各工段的廢水經(jīng)總管匯集經(jīng)窨井,進(jìn)入初沉池,在池體進(jìn)口處設(shè)有格柵,可有效地去除污水中較大的固形雜物,以確保污水在管路和處理設(shè)備運(yùn)行中的暢通。初沉池出水進(jìn)嫌物入調(diào)節(jié)池,調(diào)節(jié)池起到調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量的作用,調(diào)節(jié)容量以高水量10小時(shí)設(shè)計(jì)。
2.造紙廢水處理廠家經(jīng)調(diào)節(jié)后廢水由泵提升至氣浮處理單元,該氣浮為高效淺層氣浮。運(yùn)用淺池原理,動(dòng)態(tài)進(jìn)水,靜態(tài)出水,池子很淺,水深不超過0.6米,大大縮短了氣浮處理時(shí)間,具有溶氣氣泡直徑小,懸浮物去除率高,布水均勻,出漿獨(dú)特等特點(diǎn)。經(jīng)氣浮處理后的上清液自流進(jìn)入酸化池中,本處理工藝中的水解酸化池是根據(jù)厭氧發(fā)酵的*階段―水解酸化的機(jī)理設(shè)計(jì)的。
3.經(jīng)酸化池處理后廢水直接進(jìn)入好氧生物接觸氧化池,在污水中溶解氧充分及營養(yǎng)適宜的條件下,其微生物將大量繁殖。并在池中組合填料上棲息形成生物膜,當(dāng)污水中的有機(jī)物隨水流流經(jīng)填料時(shí),即被生物膜吸附、降解,從而使污水水質(zhì)得到凈化;新生的微生物不斷地在填料上棲息、生長、繁殖,老化的微生物則在水力作用下逐漸脫落,不斷進(jìn)行新陳代謝。
造紙工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有一定的地位,紙和紙板汪鋒毀的消費(fèi)水平,是衡量現(xiàn)代化水平與文明程度的重要標(biāo)志之一。同時(shí)眾所周知,造紙工業(yè)是水污染大戶。據(jù)不完全統(tǒng) 計(jì),1995年全國縣及縣以上造紙企業(yè)排放廢水量約為24億噸,占全國工業(yè)廢水排放量的11%,居第三位;COD排放量為300余萬噸,占全國COD排放 量的42%,居第一位。由此可見,為了控制污染,保護(hù)環(huán)境,迫切需要解決造紙工業(yè)同環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的問題。
造紙工業(yè)既是水污染大戶又是用水大戶。例如,以商品漿和廢紙為原料的造紙生產(chǎn),根據(jù)規(guī)模、設(shè)備狀況、生產(chǎn)管理等因素,噸紙水耗為數(shù)十噸~上百噸之間,一座年產(chǎn)10萬噸的造紙廠,每日耗水量約25,000m3~35,000m3。為了節(jié)省我國有限的水資源,尋求經(jīng)處理后造紙廢水的回用可行性,亦是一個(gè)擺在我們面前具有顯明的現(xiàn)實(shí)意義和長遠(yuǎn)意義的新課題。
2 造紙(廢紙類)廢水來源與性狀
2.1污染成份
廢紙類造紙廢水是以廢紙、商品漿(大多為進(jìn)口漂白木漿)為主要原料,生產(chǎn)基祥多種規(guī)格的白紙板、白卡紙、箱板紙、瓦楞紙等產(chǎn)品。排放的廢水主要來自廢紙的碎 漿、篩選、浮選及抄紙過程中產(chǎn)生的廢水,如根據(jù)生產(chǎn)需要有脫墨工序的話,則還有脫墨廢水等等。廢水中的主要成份是細(xì)小懸浮性纖維、造紙?zhí)盍稀U紙雜質(zhì)和少量果膠、蠟、糖類,以及造紙生產(chǎn)過程中添加的各類有機(jī)及無機(jī)化合物。廢水的特點(diǎn)是,SS、COD均較高。在COD的組成中,非溶解性COD較高,約占60%以上,溶解性COD較低。而溶解性COD又是較難生物降解。
2.2水量和水質(zhì)
目前,國內(nèi)造紙(廢紙類)企業(yè)因原料、設(shè)備、 工藝操作等不同,排水量差異較大。通常噸紙產(chǎn)品的排水量在100~200m3,低者小于50m3,高者超過200m3。廢水水質(zhì)因排水量而異。噸紙產(chǎn)品排 水量低,則排放廢水中污染物濃度高;反之亦然。據(jù)測算,在一般情況下,造紙(廢紙類)的產(chǎn)污系數(shù)為70~90kg COD/t紙。據(jù)此推算廢水水質(zhì)如下:
噸紙產(chǎn)品排水量為60.0m3左右時(shí),SS 2000~2500mg/l
COD 2200~3000mg/l
噸紙產(chǎn)品排水量為100.0m3左右時(shí),SS 700~1100mg/l
COD 800~1200mg/l
噸紙產(chǎn)品排水量為150.0m3左右時(shí),SS 500~800mg/l
COD 600~900mg/l
噸紙產(chǎn)品排水量為200.0m3左右時(shí),SS 400~600mg/l
COD 500~600mg/l
2.3 廢水回用(鏈接)
根據(jù)造紙(廢紙類)生產(chǎn)工藝,碎漿、打漿和沖網(wǎng)工序中的生產(chǎn)用水,對(duì)SS的要求較高,而對(duì)COD的要求不高。如碎漿、打漿用水,一般地要求 SS≤100mg/l,沖網(wǎng)用水SS≤30mg/l,COD可在150~200mg/l。若在處理過程中能有效地降低SS,并且去除大部分CDO,則使處 理水水質(zhì)有可能滿足諸如打漿、沖網(wǎng)等生產(chǎn)用水的要求,從而實(shí)現(xiàn)部分處理水生產(chǎn)回用,減少排放量。
自2002年以來,本公司從事廢水處理和廢水回用多年,承擔(dān)著大量企業(yè)廢水處理工程項(xiàng)目。經(jīng)使用表明,這些設(shè)施的處理效果良好,不僅使處理水達(dá)標(biāo)排放,而且達(dá)到了部分水生產(chǎn)回用。現(xiàn)將有關(guān)處理與回用技術(shù)介紹和探討如下,供參考。
3 造紙(廢紙類)廢水處理技術(shù)
3.1造紙(廢紙類)廢水處理及回用要解決的主要問題
造紙(廢紙類)廢水主要為有機(jī)和無機(jī)物所污染,廢水中的SS和COD含量高,而N、P含量偏低。根據(jù)國家排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和回用水的要求,此類廢水要解決的主要問題是去除SS和COD污困備染物質(zhì)。
廢水中的COD由非溶性COD和可溶性COD兩部分組成,通常,在造紙(廢紙類)廢水中,非溶性COD占COD組成總量中的大部分,因此,當(dāng)SS被除去時(shí),非溶性COD同時(shí)亦可大部分被降低。
廢水中的BOD同COD的比值一般約為0.15~0.25,生化性較差,大部分BOD和可溶性CDO主要應(yīng)用生物方法去除。
3.2技術(shù)概況
國外,在歐洲有采用厭氧處理技術(shù),對(duì)高濃度的造紙(廢紙類)廢水,如脫墨廢水先進(jìn)行預(yù)處理,而后再同其他廢水混合進(jìn)行好氧處理。這種處理方法的前提是需要有相應(yīng)的生產(chǎn)工藝和先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備相配套,提高廢水中可溶性CDO的濃度,使之能適宜進(jìn)行厭氧處理。而在北歐、亞洲和我國的臺(tái)灣地區(qū),比較廣泛采用的是物化―生化處理方法。使處理水水質(zhì)達(dá)到排放要求。
目前,我們采用的處理技術(shù)通常有:
(1)氣?。ㄦ溄樱┗虺恋矸ǎㄦ溄樱?/p>
沉淀或氣浮法可去除大部分SS,同時(shí)可去除大部分非溶性COD。對(duì)一些噸紙產(chǎn)品排水量在200m3左右的小型企業(yè),由于排水量大,廢水濃度低,通過氣浮或沉淀處理后,處理后出水水質(zhì)有可能接近或達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。但是,污染物排放總量不能達(dá)到控制目標(biāo)。
(2)氣浮或沉淀法同生物處理法相結(jié)合
廢水先經(jīng)氣浮或沉淀去除大部分SS和非溶性COD,而后再用生物處理方法進(jìn)一步去除COD和BOD,使COD和BOD均能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)于噸紙產(chǎn)品廢水排放量在150m3以下,廢水COD在800~1000mg/l以上的大、中型企業(yè)來說,由于原廢水SS和COD濃度較高,不可能期望 通過氣浮或沉淀處理的方法使處理水水質(zhì)達(dá)到國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。這樣,勢必要在物化處理之后,采取比較經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、有效的生物處理方法,最終使處理水水質(zhì)達(dá) 到排放標(biāo)準(zhǔn)。
3.3集回收、回用和廢水處理于一體的綜合處理技術(shù)
由上述可知,目前國內(nèi)外對(duì)造紙(廢紙類)廢水的處理大多著眼于使處理水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放上。我們認(rèn)為,根據(jù)造紙(廢紙類)生產(chǎn)的特點(diǎn)和所產(chǎn)生廢水的性狀,將廢水處理同纖維回收、廢水回用結(jié)合起來作為一個(gè)完整的系統(tǒng)加以考慮,似更為合理,使廢水處理更能適應(yīng)環(huán)境保護(hù)和生產(chǎn)發(fā)展的要求。我們經(jīng)過近多年的工程實(shí)踐,擬制了較能符合我國國情的造紙(廢紙類)廢水綜合處理技術(shù)。這種技術(shù)的基本要點(diǎn)是:
(1)采用斜管過濾,以去除相當(dāng)部分的SS和非溶性CDO。并且可以進(jìn)行纖維回收回用。
(2)采用高效氣浮,去除大部分SS和非溶性COD,部分水可回用于碎漿、打漿生產(chǎn)用水。
(3)采用A/O法生化(鏈接)處理,出水達(dá)標(biāo)排放。視需要,部分水再經(jīng)過濾,使出水SS≤30mg/l,可回用于造紙沖網(wǎng)生產(chǎn)用水。
5 問題討論
(1)從大量的造紙(廢紙類)廢水處理工程實(shí)踐表明,我們所采用的集回收、回用和廢水處理于一體的綜合處理工藝和技術(shù)是可行的,有效的,達(dá)到了預(yù)期目的。
① 對(duì)中、小型的老企業(yè),由于噸紙產(chǎn)品排水量大,約150~200m3,原水SS和COD濃度較低,當(dāng)采用過濾 ― 氣浮或沉淀方法進(jìn)行處理時(shí),可去除大部分SS,去除率可達(dá)75~95%。在去除SS的同時(shí),非溶性COD亦被除去,COD去除率為60~85%。由于此類 廢水的COD值不高,一般為400~700mg/l,而非溶性COD又占較大比重。所以,一般地,處理水水質(zhì)為pH 7~8,COD150mg/l以下,SS 70mg/l以下,接近或達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn),部分水可以生產(chǎn)回用。
② 對(duì)新建的大型企業(yè),由于噸紙產(chǎn)品排水量小,約20~60m3,廢水SS和COD濃度較高。雖然經(jīng)沉淀法一級(jí)處理后,SS去除率為70~80%,COD去除 率為70%左右,但是因?yàn)樵瓘U水濃度較高,經(jīng)一級(jí)處理的出水水質(zhì)仍然不能達(dá)標(biāo),必須要進(jìn)行后續(xù)生物處理,以去除可溶性COD所組成的有機(jī)污染物。經(jīng)生化處 理后,一般地,處理水水質(zhì)為pH 7~8,COD 100mg/l以下,BOD 20mg/l左右,SS 20~50mg/l左右,達(dá)到國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),并且可部分回用于生產(chǎn)。
(2)一級(jí)處理可采用高效氣浮或混凝沉淀方法。一般情況下SS去除率 為90%左右,處理水SS為100mg/l以下,出水可部分回用于打漿等生產(chǎn)用水?;炷恋矸ㄊ且环N成熟,穩(wěn)定和通用的處理方法。同氣浮法比較,電耗比較 低,操作較簡單。但是,在相同條件下處理效果不如高效氣浮法。若為了達(dá)到相同的處理效果,勢必適當(dāng)增加投藥量。兩種處理方法的選用可結(jié)合企業(yè)情況因地制 宜,因廠制宜地選擇。但是,當(dāng)一級(jí)處理后的出水要回用于生產(chǎn)時(shí),由于氣浮對(duì)SS和COD的處理效果較好,因此更是遜色。
(3)二級(jí)處理采用生 化處理方法,我們采用的是國外的A/O(兼氧-好氧)處理法。這種A/O處理法有別于國內(nèi)于90年代初一些專家和研究者提出的“兼氧-好氧生物處理法”。 后者主要是針對(duì)高濃度或好氧生物難降解廢水的處理。通過兼氧段的兼氧微生物作用,使廢水中復(fù)雜的、大分子有機(jī)物水解酸化,而成為易于被好氧微生物攝取的簡 單的、小分子的有機(jī)物。為了在兼氧段達(dá)到水解酸化目的,在A段水力停留時(shí)間一般為4~6h。而我們?cè)诠こ讨兴捎玫腁/O處理技術(shù),A段的主要作用是對(duì)菌 種的篩選與優(yōu)化,在A段微生物只是對(duì)有機(jī)物進(jìn)行吸收和吸附,而對(duì)有機(jī)物的分解主要是在O段完成的。因此,A段停留時(shí)間短,約1.0h以下。由于大部分有機(jī) 物在兼氧槽中被脫磷菌所收咐,因此,在氧化槽(0池)中的絲狀菌生長受到抑制,可形成沉淀性能良好的污泥,避免污泥膨脹。
(4)根據(jù)造紙(廢 紙類)生產(chǎn)的特點(diǎn),某些生產(chǎn)工序?qū)ιa(chǎn)用水水質(zhì)要求主要是SS,例如:碎漿、打漿用水要求SS≤100mg/l,造紙沖網(wǎng)用水要求SS≤30mg/l,而 對(duì)COD的要求可在200mg/l以下。因此,一般情況下,經(jīng)過物化處理的廢水部分用于打漿,生化處理后出水部分回用于沖網(wǎng)生產(chǎn),是可行的。這可節(jié)約我國 有限的水資源,為企業(yè)開辟了第二水源,在經(jīng)濟(jì)上又可減少取水費(fèi)用,有利于降低成本。
(5)造紙(廢紙類)廢水的SS含量高,特別在初期運(yùn)行中,由于工藝、設(shè)備等方面原因,SS值往往大大高于設(shè)計(jì)值,因此對(duì)污泥的脫水和出路問題一定要慎重對(duì)待。在實(shí)踐中由于污泥問題而影響處理效果和處理設(shè)施的正常運(yùn)行的不乏一例。在污泥處置問題上主要
注意三個(gè)環(huán)節(jié):一是初沉池前的預(yù)處理;二是初沉污泥的及時(shí)排除;三是,污泥脫水設(shè)備的效率與能力。
6 初步結(jié)論
(1)以商品漿和廢紙為原料的造紙廢水是造紙工業(yè)水污染的重要的和主要的組成部分,搞好造紙(廢紙類)廢水處理對(duì)減輕造紙工業(yè)污染有著重大意義。
(2)大量工程實(shí)踐表明,根據(jù)以商品漿和廢紙為原料的各個(gè)造紙企業(yè)的排放水量和水質(zhì)情況,采用纖維回收、廢水處理和回用的綜合處理技術(shù)是可行的。分別不同的情況,可使處理水水質(zhì)達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn),且部分回用于生產(chǎn),還有部分纖維回收。有顯著的環(huán)境效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
(3)污泥的處置與出路問題一定要慎重對(duì)待。
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