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制浆造纸废水处理流程及资源化利用
RSS 打印 复制链接 发布时间:2017-09-04 09:46:10

       【摘 要】秸秆制浆及造纸企业产生的废水,如何选用合适的污水处理单元及最佳流程组合,且在处理过程中变废为宝、实现废水、固废的资源化利用,一直备受关注。“污染即是错置的资源”。本文论述了该行业废水治理的单元、流程及资源化利用。 

  【关键词】制浆造纸;废水处理;工艺;流程;资源化利用 

  1、秸秆制浆及造纸废水简述 

  按生产工序排出三股废水:黑液、中段水、白水。黑液仅占总水量的10%,但所含的污染物占全厂污染排放总量的90%以上。秸秆等原料中均含有纤维素、木质素、和半纤维素等物质,造纸仅取用其中的纤维素(约占40%),而其中约占28%的木质素与约占32%的半纤维素以及木糖、氮、磷、钾、灰分等则随黑液废弃。 

  2、黑液及污泥的处理 

  处理黑液先后经历了酸析木素、碱回收、喷浆造粒制造有机肥三个阶段。酸析木素将提取黑液加入酸液控制pH3.0左右使木素析出并经板框压滤脱水成为木素产品。该法CODCr、SS、色度去除率分别为80%、85%、95%,木素回收率80%。关键是滤液呈酸性不能达标排放,中和后混入中段水进行生化处理时,造成污泥膨胀现象严重,曝气池出现大量粘性泡沫,较难稳定达标。之后,通过碱回收来彻底治理黑液。但对草浆厂来说,存在很多问题。一是提取率低,二是草浆黑液固形物发热量低,燃烧时要喷油助燃。另外,以秸秆为原料的制浆黑液硅含量高,碱回收率低,运行费用高于回收的碱。最后,将黑液多效蒸发浓缩后,加入不同土壤稀缺元素和排放污泥的脱水泥饼直接喷浆造粒制成有机肥。内含丰富的木质素磺酸盐,可谓是养分归还之典范。蒸发产生的污冷凝水和污泥脱水产生的废水可直接排入中段水处理。不但黑液全部被利用,实现零排放,而且年可产生经济效益上千万元,同时做到了黑液与污泥的综合利用。 

  3、白水处理 

  白水直接经加压气浮设备回收其中的固体物料后再返回纸机系统加以循环利用。为避免白水完全封闭循环,有害物质在系统中积累造成水质下降,适当补充部分清水,目前约有60%白水回用,40%排入中段水进行处理。 

  4、中段水处理 

  秸秆制浆造纸中段废水中主要污染物为植物纤维,污染物浓度高,而N、P含量偏低,可生化性很差,BOD5/COD值约为0.3, 易产生泡沫,很难通过生化达标排放。经过多年摸索,先后建设形成了一整套完备工艺。主要处理单元及先后次序如下: 

  4.1物化处理。物化处理重点突出了以废治废的的思想,该处理单元不加复合铝铁PAC,全部使用高级氧化(芬顿)过程中产生的污泥。该污泥有较好的絮凝性,与废水充分混合再加酰胺絮凝沉淀后, COD可去除48%,SS可去除82%,实现了节约成本与废物利用双赢。 

  4.2化学反应曝气池。好氧活性污泥在降解COD过程中分为吸附阶段和降解阶段。在化学反应曝气池中,生化曝气池排放的剩余活性污泥与废水充分混合并微量曝气2-3小时,待好氧活性污泥充分吸附饱和,加酰胺絮凝后进入沉淀池排掉。该处理单元可去除COD29%。 

  4.3厌氧流化床。厌氧流化床采用间歇式池底升流布水,上升的水流与厌氧污泥颗粒充分混合,停留时间24小时。三相分离器分离出的沼气直接用来发电。该处理单元在去除COD的同时将废水可生化系数由0.32提高到0.39,提高了后续生化去除率,且沼气发电可产生可观经济效益。 

  4.4好氧生化曝气池。该处理单元为百乐克工艺,采用曝气链曝气系统,延时曝气,停留时间48小时。经该单元处理后,废水中仅残留少量不能被生化的COD。同时,造纸废水缺乏N、P营养源,经微生物吸收利用部分N、P后,出水中的N、P含量已经低于排放标准。 

  4.5高级氧化(芬顿)。该单元强化了以废治废理念,利用钛白粉企业产生的废酸(含亚铁离子)和双氧水与废水中的污染物发生强氧化反应。控制反应PH3.0,流程简单,操作方便,污染物去除率高、脱色效果好、运行启动快。产生的污泥回用于物化处理单元,节约PAC用量。 

  4.6人工湿地。该单元为表面流人工湿地,种植蒲草,放养各种野生鱼类,停留时间3天。运行费用极低,可回收蒲草及鱼类产生经济效益。经人工湿地自然净化后,COD<30mg/L,SS<20mg/L,NH3-N<2mg/L,完全达到了洗浆水标准。为避免完全回用,封闭循环造成的有害物累积,40%回用于制浆,资源化利用,60%排放。 

  5、各处理单元工艺参数设定及流程组合探讨中段水中COD约有一半存在于悬浮物中,另一半存在于可溶物中。工程运行发现,对于可溶物中的COD,靠投加PAC很难将其去除达标。以中段水(COD2580mg/L、SS1980mg/L)做实验,PAC投加量与COD、SS去除率关系见表1,从中可以看出,PAC投加量以SS被去除80%左右时较为节约,其余COD应考虑用其他方法处理。 

  经物化处理后,废水COD有20%存在于悬浮物中,80%存在于可溶物中,因此考虑在化学反应曝气池中,利用剩余活性污泥的吸附性,将溶解状态的COD吸附饱和后排掉。因厌氧对污染物处理不彻底,可将大分子有机污染物分解为可被好氧菌利用的小分子有机物,好氧菌对污染物降解较彻底,所以先厌氧处理再好氧处理。最后,用以上物化、生化等方法均不能去除掉的残余COD利用化学强氧化法---高级氧化工序将其彻底氧化去除。高级氧化出水中仍残存少部分氧化性物质,SS>60mg/L,若直接回用于洗浆会产生不良影响。在人工湿地中,经动植物的自燃降解稳定,COD进一步降低,SS<20mg/L,达到洗浆要求,回用于洗浆。 

  工程运行初期,物化部分PAC用量过大,虽然上游工序COD去除率稍高,但总体成本很高。经计算,溶解状态的COD每降低100mg/L,普通物化约需0.4元/吨水(COD越低时,费用直线上升),好氧生化约需0.1元/吨水,高级氧化约需0.8元/吨水。可见,应该让生化部分去除COD多一些,生化之前的物化、复合反应曝气、厌氧等处理单元尽量不加药。生化后残存的少部分难以物化、生化去除的COD用高级氧化法来彻底去除较为节约。同时,本着以废治废,废物循环利用原则,对废酸、污泥等直接回用,可大大节约处理成本。 

  6、各处理单元水质指标及工艺流程图 

  7、结语 

  整个废水处理系统,针对造纸废水的构成及理化处理特性,确定了:物化预处理+化学反应曝气池(吸附为主)+厌氧流化床+好氧生化曝气池+高级氧化(芬顿)+人工湿地的处理单元及流程组合。本着以废治废、循环利用原则,确定了各处理单元最优工艺参数(见表2),在达到治污成本最低的同时,实现了废物资源化、减排化。 

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