1、文献综述 造纸废水的处理工艺和发展研究 一、前言部分 造纸工业废水是一种水量大、色度高、悬浮物含量大、有机物浓度高、组分复杂的难处理有机废水。造纸废水主要有 3 个来源：制成浆料，中段水，纸机白水：制浆是把植物原料中的纤维分离出来，制成浆料，再经漂白；抄纸是把浆料稀释、成型、压榨、烘干，制成纸张。这 2 项工艺都排出大量废水。制浆产生的废水，污染最为严重。洗浆时排出废水呈黑褐色，称为黑水，黑水中污染物浓度很高， BOD 高达 5-40L，含有大量纤维、无机盐和色素。洗涤漂白过程中产生的中段水水量最多，污染物质有较高浓度的 木质素、纤维素和树脂酸盐等难生物降解的成分，且色度深。抄纸机排出的废水，
2、称为白水，其中还有大量纤维和在生产过程中添加的填料和胶料。 造纸废水危害很大，其中黑液是危险最大的，它所含的污染物占到了造纸工业污染排放总量的90%以上，由于黑液碱性大、颜色深、臭味重、泡沫多，并且大量消耗水中溶解氧，严重地污染水源，给环境和人类健康带来危害。而中段水对环境污染最严重的是漂白过程中产生的含氯废水，例如氯化漂白废水，次氯酸盐漂白废水等。此外，漂白废液中含有毒性极强的致癌物质二恶英，也对生态环境和人体健康造成了严重威胁。 因 此，如何应用造纸废水治理技术，化害为利，回收、回用资源，促进生态环境保护与造纸工业可持续发展，具有重要的现实意义。 二、 主体 造纸工业废水的污染已是世界公认
3、的“六大”公害之一，对环境的污染主要为废水、废气、废渣、噪声和恶臭。其中废水的污染最为严重和复杂，这是由于造纸工业废水排放量大，又含有大量的纤维素、木质素、无机碱以及丹宁、树脂、蛋白质等，致使废水色度深、碱度大，难降解物质含量高、耗氧量大，造成水体污染和生态环境的严重破坏，多年来一直是困扰世界各国造纸工业和环保界的难题，也是研究的重点。 2.1 目前国内 采用的处理技术通常有 ： （ 1） 气浮或沉淀法可去除大部分 SS同时可去除大部分非溶性 COD 对一些吨纸产品排水量在200M3左右的小型企业 由于排水量大 ， 废水浓度低 的 通过气浮或沉淀处理后 ， 出水水质有可能接近或达到国家排放标准
4、 。 但是 ， 污染物排放总量不能达到控制目标 。 （ 2） 气浮或沉淀法同生物处理法相结合 。 废水先经气浮或沉淀去除大部分 SS 和非溶性 COD 而后再用生物处理方法进一步去除 COD 和 BOD使 COD 和 BOD均能达到国家排放标准 ， 对于吨纸产品废水排放量在 150M3 以下 ,废水 COD在 800-1000mg/以上的大中型企业来说 ， 由于原废水 SS和 COD浓度较高 ,不可能期望通过气浮或沉淀处理的方法使处理水水质达到国家一级工业水处理排放标准 。 这样 ,势必要在物化处理之后 ,采取比较经济 ,实用 ,有效的生物处理方法 ， 以使处理水水质达到排放标准 。 本课题讨
5、论针对 造纸工业废水中三类废水的普通处理方法包括物理化学法和生物法以及相关工程工艺设计。 如下将造纸废水的普遍处理方法作具体介绍： 2.2 造纸废水普通处理方法 造纸工业废水普通处理方法包括物理化学法和生物法： 2.2.1 物理化学法 沉淀法：将水排人沉淀池中加入絮凝剂沉淀除去 SS和部分 COD、色素。 过滤法：用夹弼过滤机将水打压通过加密筛滤去 SS。 中和法：将水排人中和塔，加入酸碱中和剂凋节 PH值。 脱色法：加人活性炭、石灰过滤，除去有色物质和部分 COD。 气浮或沉淀法：采用气浮或沉淀方法，通过投加混凝剂，可去除绝大部分 SS，同时去除大部分非溶解性 COD及部分溶解性 COD和
6、BOD。其典型的处理工艺流程如下：废水 筛网 集水池 气浮或沉淀 排放。 气浮和沉淀均为物化处理方法，处理效果与选用设备、工艺参数、混凝剂等有关，其 COD 去除率一般高于制浆中段水的 COD 去除 率，通常能达到 70%-85%。对 纸废水排放量 150M3、浓度较低的中小型废纸造纸企业，通过气浮或沉淀处理，出水水质指标可达到或接近国家排放标准。 石灰法 ： 废水处理工艺流程如下：原水 格栅 收浆系统 集水 井 混凝沉淀池 调节池 水解酸化池 SBR 反应池 达标排放。 废水进入格栅，去除大的杂质如塑料袋、树枝、叶等。为了回收废水中的纤维并降低废水中 SS，在工艺的前端设置收浆系统，滤网采用
7、 60目尼龙网。进入集水井进行短时调节水量。然后进入混凝沉淀池，加入絮凝剂。絮凝污泥自流进 入污泥贮池。废水进入水解酸化池，靠水解产酸菌的作用去除有机物并将水中难降解的大分子有机物转化为小分子有机物，将固形有机物转化为溶解性有机物，进一步提高废水的可生物降解性和提高生化处理效率。在 SBR反应池中，能够保持较稳定的生物相，微生物生长良好。在反应池中反复出现好氧厌氧状态。在沉淀阶段整个 SBR 反应池容积都用于固液分离，较小的活性污泥颗粒都可得到有效的沉淀， SBR 反应池的出水质量较高，系统出水稳定达标。 采用该工艺处理造纸废水，实现了达标排放。与其他工艺相比具有运行管理方便，运行可靠，一次性
8、投资低，运 行成本低，适合管理水平相对较低的企业的特点。 2.2.2 生物法 生物法包括曝气氧化塘法、生物滤池、生物转盘法，、厌气氧化、厌气滤池等，其主要原理是将水充分曝气充氧或加入营养盐使有机物氧化降解以去除 BOD，而净化废水。一般来说，造纸废水中的污染物是多种多样的，有各自最佳的处理方法，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。 曝气氧化池采用表面曝气机进行机械充氧，主要用于处理耗氧物质。在曝气池前面设有小型沉淀池。废水通过沉淀池流人曝气池。为了防止废水短路，通常将几个曝气池串联在一起，废水进人第一个曝气池后依序溢流至最后一个池。在曝气池的末端设有澄清池，以分离在处理
9、过程中产生的生物絮凝物，并定期清除。废水流人澄清池前添加适量的絮凝剂，能提高悬浮物的沉淀效率并有脱色、去除 COD的效果。最后采用催化氧化处理技术以去除少量未被微生物完全分解的有机物，以提高去除率，强化净化效果。 好氧生化法和厌氧发酵法：此法主要是利用微生物在新陈代谢过程中的作用，把有机物分解为无机物。因此，必须人为提供适宜微生物的生存环境，使微生物得以大量繁殖，从而快速改变水质，去除水污染。但此法如用于造纸黑液处理，由于黑液毒性大， 不利于微生物生长，故黑液只能先经过一级处理后，再用生物化学法作二级处理。 厌氧生物处理法：厌氧生物处理法厌氧生物处理工艺的实质是利用厌氧微生物的代谢特性，将废水
10、中有机物进行还原，同时产生甲烷气体的一种经济而有效的处理技术。厌氧生物处理技术的发展源于城市污水废污泥的处理，至今已有 100多年的历史，厌氧生物技术于 20世纪 50年代开始在造纸废水处理中得到应用。废水的厌氧生物处理，由于不需另加氧源，运转费用低，产生污泥量少且性质稳定，易于处理，因而得到了大的发展。目前，有一大批高效厌氧生物处理工艺和设备相继出现，以 下介绍其中主要几种。 (1)厌氧接触反应器该法是普通厌氧消化池改进形式，其主要特点是使有效混合与污泥回流结合为一体，以达到高效率的处理，污泥分离采用传统的重力分离或斜板分离，适用于悬浮物含量高的制浆造纸废水的处理，其 SS浓度可达 50 g
11、 L。， COD容积负荷一般可达 9 10 kg (m3 d)。 (2)上流式厌氧污泥床 (UASB) UASB反应器属于高效厌氧处理技术，它利用污泥化实现水力停留时间与污泥停留时间的分离，从而延长污泥龄，保持高浓度污泥 8。该反应器具有的优点：容积负荷率高，水力停留时间短，能耗低，成本低，污泥产量低，能够回收生物能即沼气。存在的缺陷是：为培养出沉降性能良好的厌氧颗粒污泥需适当调节碱度和适时调整水力负荷以及 COD、 N、 P的比例，这较难做到；处理过程中需将温度保持在 20以上； UASB反应器中流速难以控制，造成污泥从厌氧反应器流失的现象；抗 SS冲击性能较差，适于处理 SS浓度为 40
12、60 mg L，其中 VSS占 60 90，颗粒直径为 0 5 4 0 mm的高负荷黑液 (3)厌氧滤池 (AF) 厌氧滤池分升流式和降流式两种，目前，降 流式已取代了升流式，因其特别适用于处理硫化物含量高和低 BOD硫化物值 (小于 10 15： 1)的造纸黑液。同时，降流式厌氧滤池下部产生的沼气有助于把上部产生的 H2S带走，保护了对毒性敏感的甲烷细菌 (4)厌氧流化床 (AFB) AFB是使附着微生物的填充材料有效表面积最大，而填充材料所占反应槽的体积最小，保证体系内附着的活性微生物浓度最大。实验室和中试研究都表明，用 AFB处理制浆造纸废水是可行的，且能达到比其它高效厌氧反应器高得多的
13、负荷率，同时保持相似的处理效果。 (5)IC厌氧反应器 IC反应器是基于 UASB反 应器颗粒化和内循环三相反应器的概念而改进的新型装置，实际上是由两个 UASB反应器单元相互叠加而成，中间设升流管和回流管，以实现液体在反应器内部的循环 IC反应器最大的特点是拥有两个厌氧反应室，并实现了泥水混合液在反应器内部的循环，既解决了 UASB反应器中由于泥水接触不够充分而导致颗粒污泥生化处理能力减弱的负面影响，又避免了污泥被过多挟带出反应器，从而大大提高了反应器的处理容量。 好氧一厌氧组合处理法好氧一厌氧处理工艺是厌氧处理后再进行好氧处理，采用该组合可以充分利用微生物的代谢活动分解废水中的有机污染物，
14、将有 机物作为微生物的营养被微生物利用，最终分解为稳定的无机物或合成细胞物质而作为污泥由水分离，从而使废水得到净化。它具有的优点：处理效果均比单一的厌氧或好氧好；经济效益好，厌氧预处理时产生新能源沼气；废水中大部分有机物在厌氧段被降解，好氧段的处理负荷轻，其设备可减少占地面积；废水中大部分有机物被厌氧菌转化成沼气，污泥量大为减少，为单独好氧的 20；该法还可以用于含氯漂白废水的脱氯。 2.3 造纸废水治理技术展望 随着全球可持续发展战略的实施，循环经济和清洁生产技术越来越受到人们的关注，造纸工业废水治理从末端治理 向清洁生产工艺、物质循环利用、废水回用综合防治方向发展。未来造纸工业废水治理将突
15、出以下几个方面： (1)贯彻循环经济理念、重视清洁生产技术的开发与应用，提高物质的转化率和循环使用率，从源头上削减各污染物的产生量并在厂内将大量废水循环回用，实现封闭循环，结合废水综合治理，最终实现废水零排放。 (2)综合目前国内外技术发展情况，应重视开发和引进先进的治理技术：重视黑液处理技术 (主要为碱回收技术 )、重视 SS、 BOD、 COD的去除技术及脱色技术。 (3)应重视生物处理方法在造纸工业废水处理中的应用，生物技术具有成本 低、效益高、与其他方法组合可大大提高造纸废水的处理率，随着分子生物学技术、物种微生物技术的发展和应用，具有高效、耐毒性的菌种不断培育成功，为生物技术的广泛应
16、用提供了前提条件。 (4)人工湿地处理系统作为一种成本低廉、节能降耗、简单易行、效果显著、无二次污染的废水处理技术，是造纸废水处理的新方法。 三、总结部分 在实际应用中，由于造纸废水成分复杂，很难断言采用哪一种方法最好，因此在选择处理工艺时，应先充分考虑各种处理方法的优缺点，同时根据实际技术水平和生产状况，在不同的条件下对技术和经济进行比较，必要时可以采 用几种工艺联合处理，从而确定最佳处理及回收方案。各种新技术在造纸废水处理中的应用为造纸废水处理开辟了新途径，但不少新技术的工业化应用还存在一些亟待解决的实际问题。环境保护治标更要治本，应严格控制污染源，尽量改革完善生产工艺，把造纸废水的危害消
17、灭在生产源头，使污染控制贯穿于整个生产过程，而不是单纯的末端处理措施，应实现生产和环保一体化，即提倡清洁生产，尽量使用清洁造纸生产工艺。最终实现经济效益、环境效益和社会效益的统一，这样才能达到工业和社会可持续发展的要求。 四、参考文献 1 茹改霞探讨现代医院废水 处理与方法 J广东科技， 2007: 99-100. 2 胡 平，丁德玲，孙春宝医院废水处理中存在的问题及对策 J环境与可持续发展，2007,(4):29-30. 3 杜汪洋 , 彭书传 , 汪家权 , 陈金思小型医院废水处理工艺与工程实例 J安徽化工， 2006,(5):47-49. 4 刘凤儒，高培柱，高连城医院污水处理的方案选择
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