常用造紙廢水處理技術及其比較

殷 濤

長江大學城市建設學院（434023）

造紙工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有一定地位，紙和紙板的消費水平，是衡量現(xiàn)代化水平與文明程度的重要標志之一。改革開放以來，隨著造紙工業(yè)的迅速發(fā)展，造紙廢水已成為重要污染源之一。據(jù)報道，我國的制漿造紙工業(yè)廢水排放量占工業(yè)廢水的1/6，COD和SS均占1/4。

造紙生產(chǎn)過程主要產(chǎn)生3類廢水∶蒸煮液、中段廢水、紙機白水[1]。由于廢水中主要成份的不同，使其水質(zhì)特點和可生化性存在較大差異。如蒸煮液的主要污染物為木質(zhì)素、纖維素、半纖維素等難降解有機物及色度;中段廢水中含有較高濃度的木質(zhì)素、纖維素和樹脂酸鹽等較難生物降解的物質(zhì)成分，并含有有機氯化物；紙機白水中含有大量的纖維和在生產(chǎn)過程中添加的填料和膠料。

1 物化法

物化法包括吸附法、混凝法、固膜分離法等。

目前用于水處理的吸附劑主要有活性炭、硅藻土、氧化硅、活性氧化鋁、沸石及離子交換樹脂等。吸附法的成本相對較高，很少在實際中采用。

混凝法是采用合適的水處理劑將有害成分沉降分離的方法，合適的水處理劑是混凝法的關鍵。

常用的固膜分離法主要包括微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（RO）、電滲析等[2]。固膜分離法處理造紙廢水始于20世紀60年代，目前該法幾乎適用于處理所有的制漿造紙廢水，特別是對漂白廢水的毒性、色度和懸浮物的去除有明顯效果。雖然膜分離技術在造紙廢水的處理中具有一些優(yōu)勢，但也存在一定的問題∶如固體膜易被污染、分離效果低、膜組件價格較高；液膜分離技術也存在易產(chǎn)生溶脹，破乳困難等缺點。

由于造紙廢水中懸浮物含量高，一般應先進行預處理除去部分污染物以減低膜分離部分的處理負荷并減少膜的污染。

2 生物法

生物法是利用微生物降解代謝有機物為無機物來處理廢水。通過人為的創(chuàng)造適于微生物生存和繁殖的環(huán)境，使之大量繁殖，以提高其氧化分解有機物的效率。由于造紙廢水的可生化性非常差，單獨使用生物處理往往不能達到理想效果的，因此采用生物法處理造紙廢水需要前處理工序（如物化、電化學或化學氧化法等），提高廢水的可生化性，改善后續(xù)生物處理的效果,但同時也增加了處理工序、基建成本、過程控制及運行成本等。

生物處理由于其成本低，成為有機廢水處理的主要選擇，主要工藝有厭氧處理及厭氧和好氧聯(lián)合處理。

2.1 厭氧處理

厭氧工藝主要用于造紙廢水生化處理的預處理單元,應用較多的有水解酸化、UASB厭氧反應器、IC厭氧反應器等。

1）水解酸化工藝

水解酸化工藝是將厭氧過程控制在水解與產(chǎn)酸階段，利用水解和產(chǎn)酸菌的反應，將不溶性有機物水解成溶解性有機物、大分子物質(zhì)分解成小分子物質(zhì)，以改善廢水的可生化性能[3]。

2）UASB厭氧反應器

UASB反應器，即升流式厭氧污泥床反應器，主要是利用反應器內(nèi)一定高度和濃度的厭氧活性污泥，在與廢水接觸過程中，發(fā)生厭氧反應，從而將有機物降解為無機物質(zhì)的過程，通過其核心組件——三相分離器，來實現(xiàn)泥、水、氣三相的有效分離，保證出水水質(zhì)。

3）IC厭氧反應器

IC反應器即內(nèi)循環(huán)厭氧反應器,主要是針對UASB反應器的布水不易均勻、水流上升流速低、污泥與污水不易實現(xiàn)充分混合等缺點，通過優(yōu)化設計和結構調(diào)整而成。其內(nèi)部構造，實際上是兩個UASB反應器的疊加,分為第一反應室和第二反應室，分別對廢水進行粗處理和精處理過程[4]。

以上反應器在試驗與生產(chǎn)實際過程中和相應的前期處理相結合，針對不同的造紙廢水水質(zhì)都取得了比較好的效果，有效的降低水體中各種難以降解的物質(zhì)的含量，為下一步的生物好氧處理打下良好基礎。

2.2 好氧處理

好氧工藝是生物處理法的核心單元，將經(jīng)過前期預處理、將可生化性指標已經(jīng)提高的造紙廢水當中的各種有機物經(jīng)生物降解為常見無機物質(zhì)予以去除，應用較多的有A/O法、氧化溝法、SBR法、接觸氧化法和MBR法等。

1）A/O 法

A/O法是傳統(tǒng)活性污泥法的一種，通過在傳統(tǒng)曝氣池的前面預設缺氧段或在同一構筑物內(nèi)實現(xiàn)缺氧段與好氧段交錯，并適當設置混合液內(nèi)回流系統(tǒng)，使系統(tǒng)在去除含碳有機物的同時，具有很強的脫氮能力。

2）氧化溝法

氧化溝是延時曝氣活性污泥法的一種，它是一種連續(xù)處理的反應池，混合液通過在反應池內(nèi)以一條閉合式曝氣渠道進行連續(xù)循環(huán)，根據(jù)各段距曝氣裝置遠近的不同，在曝氣渠道內(nèi)形成好氧、缺氧交錯流行的形態(tài)。氧化溝具有較長的污泥停留時間和水力停留時間，污泥負荷低，因此出水水質(zhì)好，在去除碳源污染物的同時，具有很好的脫氮除磷效果。

3）SBR 法

SBR法，又稱為序批式活性污泥法，是由按一定時間順序間歇操作運行的反應器組成。SBR工藝處理器交替處于進水——反應——沉淀——排水排泥——閑置期等幾個過程，從而使整個系統(tǒng)交替處于厭氧、缺氧、好氧的狀態(tài)，能夠穩(wěn)定的實現(xiàn)有機物降解及脫磷除氮的功能。SBR一般采用低的污泥負荷和較長的停留時間，因而出水水質(zhì)穩(wěn)定，水質(zhì)好。

4）接觸氧化法

接觸氧化法屬于生物膜法的一種，通過在反應池內(nèi)設置彈性填料,并保持池內(nèi)一定的污泥濃度，在填料表面會形成一層生物膜，由內(nèi)到外分別生長著厭氧、缺氧和好氧菌群。污水在與生物膜的接觸過程中，所含有有機物及營養(yǎng)物質(zhì)被生物膜上的微生物吸附降解，使污水的污染程度降低到出水標準后排放。

5）MBR 法

MBR是活性污泥法和膜分離技術的結合，其中以膜分離工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)活性污泥法中的二沉池，作用是把生物處理工藝所依賴的微生物從生物培養(yǎng)液（混合液）中分離出來，從而微生物得以在生化反應池內(nèi)保留下來，同時保證出水中基本上不含微生物和其他懸浮物。

雖然造紙廢水的可生化性一般，但可在生產(chǎn)實際過程中需針對不同的造紙廢水水質(zhì)采用先期的預處理措施，從而有效的提高該廢水的可生化性水平,再根據(jù)預處理后的水質(zhì)選擇合適的處理方法，使廢水的水質(zhì)得到本質(zhì)提高，滿足相關排水標準。

3 高級氧化法

高級氧化技術 （Advanced Oxidation Processes，簡稱AOPs）又稱深度氧化技術，是20世紀80年代發(fā)展起來的一種用于處理難降解有機污染物的新技術。在氧化劑、電、聲、光輻照、催化劑等作用下產(chǎn)生氧化能力極強的·OH，再通過·OH與有機化合物間的加成、取代、電子轉移、斷鍵、開環(huán)等作用，使廢水中難降解的大分子有機物氧化降解成低毒或無毒的小分子物質(zhì),甚至直接分解成CO2和H2O，達到無害化的目的。該技術具有反應速度快、處理效率高、對有毒污染物破壞徹底、無二次污染、適用范圍廣、易操作等優(yōu)點[7]。

在實際生產(chǎn)應用中，往往可以采用高級氧化法與生化聯(lián)合處理工藝的方式，即先通過高級氧化法將造紙廢水中難以降解的大分子有機物分解成小分子物質(zhì)，在利用生物法中各種類型的微生物對小分子有機物進行分解，既可以降低氧化劑的使用量又充分發(fā)揮了好氧微生物生長速度快、處理水質(zhì)好的特點，是一種比較有發(fā)展前途的方法。

4 結論和建議

上述介紹了造紙廢水的多種處理方法和技術，造紙廢水的處理方法很多，但每種方法和工藝都有其適用條件，各有其優(yōu)點和不足。即使是非常先進的處理方法，也不可能獨立完成處理任務。往往需要把幾種方法組成一個處理系統(tǒng)，才能完成所要求的處理功效。因此在生產(chǎn)實際中應根據(jù)水質(zhì)等因素，選擇最合適的廢水處理系統(tǒng),實現(xiàn)清潔生產(chǎn)之目的。

同時為降低處理難度,應針對造紙的生產(chǎn)過程，推行清潔生產(chǎn)。1）從生產(chǎn)過程的源頭減少原輔材料的消耗，降低廢水中污染物的濃度。2）通過對生產(chǎn)過程的控制，減少生產(chǎn)過程中廢水和污染的產(chǎn)生，并通過生產(chǎn)過程的循環(huán)回用，實現(xiàn)廢水污染物排量放的最小及廢水中污染物濃度的最低。

[1]楊德敏,王兵.高級氧化技術處理造紙廢水的應用研究[J].中國造紙,2010,29(7):69~73.

[2]張旋,姜洪雷.造紙廢水治理技術的研究進展[J].工業(yè)水處理,2007,27(1):8~11.

[3]張偉.水解酸化——好氧曝氣工藝處理石灰法造紙廢水[J].江蘇環(huán)境科技,2006,19(增刊1):19~20.

[4]陳志強.IC厭氧反應器在制漿造紙廢水處理中的應用[J].中國造紙,2004,23(3):37~39.

[5]王俊芳,師彬,陳建峰,等.O3/H2O2高級氧化技術在處理難降解有機廢水中的應用進展[J].化工進展,2010,29(6):1138~1141.

[6]胡志軍,李友明.制漿造紙工業(yè)廢水的脫色方法[J].黑龍江造紙,2006(02).