制浆造纸废水处理工艺实际应用
提要根据造纸制浆废水处理工艺在我国北方地区的实际应用,分别对制浆造纸过程中产生的黑液、中段水和白水的处理和资源化进行详细阐述,着重介绍对传统处理方法在我国高寒地区的应用。
关键词:造纸废水;废水处理;深度处理
中图分类号:X7文献标识码:A
造纸业是传统的用水大户,也是造成水污染的重要污染源之一。目前,我国造纸工业废水排放量及COD排放量均居各类工业排放量的首位,造纸工业对水环境的污染最为严重,它不但是我国造纸工业污染防治的首要问题,也是我国工业废水进行达标处理的首要问题。据统计,我国县及县以上造纸及纸制品工业废水排放量占全国工业总排放量的18.6%,其中处理排放达标量占造纸工业废水总排放量的49.3%,排放废水中COD约占全国工业COD总排放量的44.0%。近年经过多方不懈努力,造纸工业水污染防治已取得了一定的成绩,虽然纸及纸板产量逐年增加,但排放废水中的COD却逐年降低。由此看出,造纸工业初步实现了“增产减污”的目标,但是造纸行业约占排放总量50%的废水尚未进行达标处理,废水污染防治任务还很繁重。
制浆造纸废水是指化学法制浆产生的蒸煮废液(又称黑液),洗浆漂白过程中产生的中段水及抄纸工序中产生的白水,如不加以严格治理,它们都将会对环境产生严重的污染。一般每生产1t硫酸盐浆就有1t有机物和400kg碱类、硫化物溶解于黑液中。废液排入江河中不仅严重污染水源,也会造成大量的资源浪费。如何消除造纸废水污染并使废液中的宝贵资源得到利用是一项具有重大社会意义和经济价值的工作。
根据物质守恒原理,产品中物质总量与废物中物质总量之和是一定的,等于原料中物质总量。可以说,污染物也是原料存在的一种形式,只不过这种存在形式使可利用资源量减少,损害了人们的经济利益,也影响了人们的身体健康。由于物质是可以转化的,只要措施得当,存在于污染物中的物质就可能变为可以被利用的形式。因此,人们一直在寻找有效、合理处理制浆造纸废水的方法,并尽可能多地对处理后的废水和废水中所含的有用物质进行资源化利用
一、制浆造纸废水的来源与特点
1、蒸煮工段废液。黑液中所含的污染物占到了造纸工业污染排放总量的90%以上,且具有高浓度和难降解的特性,它的治理一直是一大难题。黑液中的主要成分有3种,即木质素、聚戊糖和总碱。木质素是一类无毒的天然高分子物质,作为化工原料具有广泛的用途,聚戊糖可用作牲畜饲料。某企业黑液成分见表1。(表1)
2、中段水。制浆中段废水是指经黑液提取后的蒸煮浆料在筛选、洗涤、漂白等过程中排出的废水,颜色呈深黄色,占造纸工业污染排放总量的8%～9%,吨浆COD负荷310kg左右。中段水浓度一般在1,000～1,500mg/L,BOD和COD的比值在0.20～0.35之间,可生化性较差,有机物难以生物降解且处理难度大。中段水中的有机物主要是木质素、纤维素、有机酸等,以可溶性COD为主。其中,对环境污染最严重的是漂白过程中产生的含氯废水,如氯化漂白废水、次氯酸盐漂白废水等。次氯酸盐漂白废水主要含三氯甲烷,还含有40多种其他有机氯化物,其中以各种氯代酚为最多,如二氯代酚、三氯代酚等。此外,漂白废液中含有毒性极强的致癌物质二�英,对生态环境和人体健康造成了严重威胁。
3、白水。白水即抄纸工段废水,它来源于造纸车间纸张抄造过程。白水主要含有细小纤维、填料、涂料和溶解了的木材成分,以及添加的胶料、湿强剂、防腐剂等,以不溶性COD为主,可生化性较低,其加入的防腐剂有一定的毒性。白水水量较大,但其所含的有机污染负荷远远低于蒸煮黑液和中段废水。现在几乎所有的造纸厂造纸车间都采用了部分或全封闭系统以降低造纸耗水量,节约动力消耗,提高白水回用率,减少多余白水排放。
二、制浆造纸废水的处理和资源化
1、碱回收法处理黑夜与资源化。碱回收处理法是目前解决黑液问题比较有效的方法,通过黑液提取、蒸发、燃烧、苛化四个主要工段,可将黑液中的SS、COD、BOD一并彻底去除,并可回收碱,产生二次蒸汽(能量)。海拉尔晨鸣纸业公司碱回收处理工艺目前彻底解决了黑液问题,并且实现了黑液资源化。但由于草浆产生的白泥中硅含量高,不易回烧成石灰,白泥有可能造成二次污染。
2、白水的处理与回用。气浮法是白水处理中较常用的方法。白水中所含的物质为短纤维、填料、胶状物以及溶解物,它经过调节后在气浮池内与减压后的溶气水混合,进行气浮操作过程。完成分离后,清水入清水池供纸机回用,短纤维进入浆池供造纸机回用。气浮法在我国造纸企业中有较广的应用。海拉尔晨鸣纸业公司使用气浮法使纤维、填料与水分离得到较为满意的效果,处理后的水全部回用。海拉尔晨鸣纸业公司应用气浮技术回收纸机白水,使SS去除率达到94%,COD降至200mg/L以下,出水清澈透明,处理成本仅为0.18元/m3,并且实现了循环再利用。
3、中段水活性污泥法。活性污泥法是利用微生物降解代谢有机物为无机物来处理废水。通过人为的创造适于微生物生存和繁殖的环境,使之大量繁殖,以提高其氧化分解有机物的效率。根据使用微生物的种类,可分为好氧法、厌氧法、兼性氧和生物酶法等。好氧法是利用好氧微生物在有氧条件下降解代谢处理废水的方法,常用的好氧处理方法有活性污泥法、生物膜法、生物接触氧化、生物流化床等方法。厌氧法是在无氧的条件下,通过厌氧微生物降解代谢来处理废水的方法。厌氧法的操作条件要比好氧法苛刻,但具有更好的经济效益,因此也具有重要的地位。目前开发出的有厌氧塘法、厌氧滤床法、厌氧流动床法、厌氧膨胀床法、厌氧旋转圆盘法、厌氧池法、升流式厌氧污泥床(UASB)法等。通常为了取得更好的处理效果,将好氧法和厌氧法联合使用。针对草浆造纸中段废水,进行了厌氧折流板反应器(ABR)、序批式反应器(SBR)及ABR-SBR组合处理工艺的研究,结果表明:ABR的水力停留时间(HRT)为6h时,废水可生化性由0.2～0.25增加到0.4～0.5;SBR最佳HRT为8h,单独运行,COD去除率65%左右;ABR-SBR组合工艺中SBR处理效果明显提高,COD去除率达80%左右,且组合工艺处理效果好,COD和BOD5去除率达90%左右,抗冲击负荷能力强。
海拉尔晨鸣纸业公司采用厌氧和好氧活性污泥法对中段水进行进一步处理,出水COD浓度在春、夏、秋季能稳定200mg/L左右。冬季好氧塘水温在10～12℃,生物繁殖能力下降,出水COD浓度在400mg/L左右。为了实现全面达标排放,该公司对废水进一步采取深度处理,使废水出水COD全年达到100mg/L以下,并且色度低于10度。该公司废水有望实现中水回用,实现零排放。
三、结语
随着科技的不断进展,制浆造纸废水处理和资源化技术日新月异。传统的废水处理回用技术不断被革新和发展,同时,出现了许多更新的、更先进的技术。对于黑液的处理,碱回收仍是最经济、最有效的途径。白水的处理和回用工艺现在已较为成熟,气浮法是目前采用得较多的技术,白水处理后回用,且可回收白水中的细小纤维。
造纸废水的处理方法很多,但每种方法和工艺都有适用条件,各有其优点和不足。即使是非常先进的处理方法,也不可能独立完成处理任务。往往需要把几种方法组成一个处理系统,才能完成所要求的处理功效。一般来说,废水中的污染物是多种多样的,也有各自最佳的处理方法,可根据不同水质,并结合企业自身情况,选择最合适的废水处理系统。
应当从新的角度认识废水。废水和资源是对立统一的,废水可以被认为是有待于开发的资源,只要技术过关、措施得当,废水完全可以转化为资源。海拉尔晨鸣纸业公司经过多年实践,采用国内普遍采用的黑液资源化治理、中段水治理、活性污泥法处理及深度处理等措施,实现纸浆造纸厂的“零排放”是最终可以达到的,值得推广。
主要参考文献:
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