造紙廢水集成技術(shù)處理的研究進展

周曉晨，李思凡，閻 松

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

造紙廢水集成技術(shù)處理的研究進展

周曉晨，李思凡，閻 松

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

造紙廢水是一種成分復(fù)雜、難降解的有機廢水。廢水中的 COD、BOD5和懸浮物濃度很高，采用單一處理技術(shù)難以有效治理。主要介紹了Fenton、粉煤灰、光催化、混凝和SBR集成技術(shù)處理造紙廢水的研究現(xiàn)狀，并對今后的研究方向提出了建議。

造紙廢水；Fenton；粉煤灰；光催化；混凝；SBR

造紙業(yè)是中國環(huán)境污染的主要產(chǎn)業(yè)之一，其產(chǎn)生的污廢水總量是全國總廢水排放量的 10%至12%[1]，主要來自造紙工業(yè)生產(chǎn)中的抄紙和制漿兩個生產(chǎn)過程。2012年我國發(fā)布的《輕工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中指出，今后造紙廢水的研究重點要放在：加快結(jié)構(gòu)調(diào)整，加大節(jié)能減排力度，走綠色發(fā)展之路等重要任務(wù)。由于造紙廢水的組成成分復(fù)雜，采用單一處理技術(shù)很難有效處理，國內(nèi)外學(xué)者目前對造紙廢水集成處理工藝研究較多。筆者介紹了Fenton、粉煤灰、光催化、混凝和SBR集成技術(shù)處理造紙廢水的研究現(xiàn)狀，同時對今后的發(fā)展方向提出了建議，以期為相關(guān)研究提供參考。

1 造紙廢水集成技術(shù)處理的研究進展

1.1 Fenton集成技術(shù)

造紙廢水中殘留的有機物難以處理，F(xiàn)enton法能產(chǎn)生強氧化能力的?OH，將有機物礦化為 CO2和H2O，聯(lián)合其他工藝時，能降低藥劑成本，同時更有效的減少污染物種類，降低色度，SS(水質(zhì)中的懸浮物)和COD的含量。趙登[2]等采用Fenton－絮凝工藝深度處理陜西某造紙廠厭氧池的出水。硫酸亞鐵投加量為1.4 g?L-1，質(zhì)量濃度30%的H2O2用量為0.7 mL·L-1，此時pH=5，絮凝劑PAM(聚丙烯酰胺)(0.1%)投加量2 mg·L-1，反應(yīng)時間為30 min，廢水的CODcr去除率近80%，出水水質(zhì)達到國家造紙廢水排放標準。劉麗[3]等采用水解酸化/曝氣/氣浮/Fenton 工藝來處理某制漿造紙廠廢水。結(jié)果表明，此法處理效果明顯，出水BOD5≤20 mg/L、COD≤90 mg/L、SS≤30 mg/L，達到《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標準》(GB3544—2008)。周丹[4]等采用 Fenton-混凝法處理咸陽某造紙廠終端廢水。結(jié)果表明，F(xiàn)eSO4與 H2O2用量以 1∶2投加，造紙廢水處理效果最佳，COD去除率達到 80%，出水水質(zhì)較好。時孝磊[5]等人采用水解酸化—好氧—Fenton氧化工藝來處理某大型制漿造紙廠廢水。進水SS濃度為1 316～2 414 mg/L，COD為2 150～4 430 mg/L，經(jīng)處理過后，出水SS和COD的濃度平均值分別為309 mg/L和53 mg/L，可達《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標準》（GB3544-2008）排放要求?？偟膩碚f，F(xiàn)enton聯(lián)合技術(shù)能夠分解造紙廢水中的難降解有機物，并能有效的減少污染物種類，降低色度，SS和COD的含量，但在實驗中，若FeSO4、H2O2和PAM的用量，pH及反應(yīng)時間等條件控制不當，將會降低?OH的分解速率，從而影響造紙廢水中難降解有機物的去除率。

1.2 吸附集成技術(shù)

粉煤灰具有多孔性、比表面積大、吸附能力強等特性，改性后的粉煤灰的結(jié)構(gòu)可得到優(yōu)化，故可將其與混凝劑、藥劑等聯(lián)合使用來處理廢水，具有環(huán)境污染小，經(jīng)濟效益高等特點。張安龍[6]等采用粉煤灰協(xié)同混凝劑處理某棉桿造紙廠終端廢水。結(jié)果表明，在最優(yōu)條件下，投加100 g/L粉煤灰與400 mg/L PAC(聚合氯化鋁)、2 mg/L PAM混合，出水COD由271 mg/L降至140 mg/L，其水質(zhì)達到造紙廢水國家排放標準。趙曉波[7]等采用藥劑與粉煤灰聯(lián)合處理某再生造紙廠抄紙前整個流程排放的混合廢水。結(jié)果表明，經(jīng)質(zhì)量濃度分別為3 mg/L和0.2 g/L的絮凝劑PAM和PAC處理9 min，再用粉煤灰過濾后，廢水中BOD由259.64 mg/L降至20.7 mg/L，COD含量為37.383 mg/L，可見，此法處理造紙廢水效果甚佳。何文麗[8]等人采用改性粉煤灰聯(lián)合高鐵酸鉀對淮南某廢紙造紙廠的終端混合廢水進行物化處理。結(jié)果表明，在加入35 g/100mL和25 mg/L的改性粉煤灰和高鐵酸鉀后，造紙廢水處理效果較好，再向上清液中投加10 mg/L的高鐵酸鉀后，造紙廢水的濁度、色度、COD值都有所提高，均達97%以上，該水質(zhì)達到了造紙用水回用指標。總的來說粉煤灰聯(lián)合技術(shù)能有效地降低造紙廢水中的濁度，但當pH范圍為中性時，水中膠體與鋁鹽水解產(chǎn)物相互作用形成礬花而沉降，一些細小絮體就會在靜沉?xí)r間內(nèi)尚未下沉而懸浮于水中，導(dǎo)致出水的濁度較高，達不到污水排放標準。

1.3 光催化集成技術(shù)

近幾十年來,多相光催化法因具有反應(yīng)條件溫和、降解有機物徹底、無二次污染等優(yōu)點在造紙廢水處理的研究中得到應(yīng)用。李愛梅[9]等人采用Fe2O3/UV/H2O2光催化法降解某造紙廠調(diào)節(jié)池的廢水。結(jié)果表明，室溫下，投加0.5%(體積比)的H2O2和110 g/L的Fe2O3，用300 W高壓汞燈照射3 h后，CODcr的去除率達到 93.3%。朱亦仁[10]等采用納米Fe2O3/Fe3O4光催化法處理某草漿紙廠廢水調(diào)節(jié)池的廢水。結(jié)果表明，室溫下采用300 W高壓汞燈光照，當催化劑用量為0.5 g/L，濃度為30%的H2O2用量為5%（V/V）時，4 h后CODcr的含量從800 mg/L降為48 mg/L，濁度和pH值也有所降低。杜金逵[11]等人采用絮凝-光催化降解聯(lián)合技術(shù)對河南南陽某造紙廠的廢水進行物化處理。結(jié)果表明，將CODcr為3 000 mg/L的廢水經(jīng)絮凝劑和褐鐵礦/摻Fe3+TiO2光催化劑進行聯(lián)合處理4 h后，CODcr降為183 mg/L，符合國家排放標準。總而言之，光催化聯(lián)合技術(shù)能有效地降低COD的含量，但是光催化方法中的一些催化劑必須在紫外光照射下才能發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致使用集成技術(shù)處理廢水時達不到預(yù)期效果，同時催化劑本身的高成本也使其應(yīng)用受到一定限制。

1.4 混凝集成技術(shù)

在造紙廢水中，除大量難降解的有機物外， 還含有大量化學(xué)助劑和化學(xué)藥劑，使造紙廢水的可生化性差，處理困難。單獨采用混凝沉淀工藝，不僅操作復(fù)雜，運行費用較高，而且CODcr去除率一般在75%以下，很難達到國家一級排放標準，因此采用聯(lián)合技術(shù)，能有效解決以上問題。丁春生[12]等人采用混凝沉淀—A/O工藝處理某縣造紙工業(yè)區(qū)的廢水。原水水質(zhì)pH為6～9，COD為1 000～1 200 mg/L，懸浮物濃度為1 200 mg/L，混凝沉淀—A/O工藝聯(lián)合處理后，COD和懸浮物的去除率平均值分別為93.4%和96.9%，出水水質(zhì)達到《造紙工業(yè)水污染物排放標準》(GB 3544-2001)。譚磊[13]等人采用混凝沉淀+電氧化反應(yīng)器聯(lián)合技術(shù)來處理某造紙廠總排污口的廢水。結(jié)果表明，先后投加絮凝劑PAC和PAM的量分別為120 mg/L和1.0 mg/L時，廢水中CODcr的去除率可達到75%，懸浮物的去除率達到95.3%，色度的去除率達到92.1%。此外，將混凝沉淀后的造紙廢水經(jīng)電氧化反應(yīng)器處理后，廢水 CODcr的再次去除率可達90%以上，同時提高了廢水的可生化性。胡麗娜[14]等采用混凝沉淀法-微電解法-生化法處理原造紙廢水。結(jié)果表明，混凝沉淀法-微電解法-生化法處理造紙廢水的效果最佳，最終出水COD值為75～85 mg/L，混凝沉淀法出水pH值約為3～3.5，符合廢水排放標準，而生化法--微電解法-混凝沉淀法對造紙廢水的處理效果最差。蘇曉鋒[15]等人采用混凝沉淀/水解酸化/氧化溝工藝處理某紙業(yè)有限公司排放的廢水。廢水中的COD、SS、BOD5分別為2 500、1 600、750 mg/L，pH值為6～9，經(jīng)此工藝處理后，出水水質(zhì)COD、SS、BOD5的含量分別為224、77和83 mg/L，去除率分別為85%、80%和85%?？偟膩硭炷恋砑夹g(shù)能降低水中的COD、BOD5和SS的含量，但是混凝劑對溫度的要求很高，當水溫低于5 ℃時，混凝劑的水解速度會變慢，會使水的粘度和膠粒運動阻力都變大，形成的礬花細小、松散，從而導(dǎo)致顆粒不易下沉，混凝效果差。

1.5 SBR集成技術(shù)

SBR（序列間歇式活性污泥法），其本身具有運行效果穩(wěn)定、時間短、出水水質(zhì)好、工藝流程簡單和造價低等優(yōu)點，結(jié)合其他廢水處理技術(shù)，能有效地降低廢水中污染物的含量，時間更短，經(jīng)濟效益更大。譚水成[16]等采用超效淺層氣浮+水解酸化+SBR工藝處理某紙業(yè)有限公司排放的廢水。廢水中CODcr為1 200 mg/L、BOD5為700 mg/L、SS為1 200 mg/L、pH值6～9，經(jīng)此聯(lián)合工藝處理后，出水水質(zhì)中的CODcr、BOD5和SS含量分別＜90 mg/L、＜60 mg/L和＜100 mg/L，滿足《造紙工業(yè)水污染物排放標準》(GB3544—2001)。劉瓊玉[17]等人采用混凝-SBR 法聯(lián)合處理武漢某造紙廠的廢水。廢水水質(zhì)中的COD平均值為16 468 mg/L，如果單獨采用混凝法或 SBR法處理造紙廢水，則出水水質(zhì)中 COD的去除率分別為49.6%和43.8%，基本上達不到預(yù)期效果。而采用混凝-SBR法聯(lián)合處理造紙廢水得到的COD由15 984 mg/L降低至741 mg/L，去除率達到95.4 %，COD的含量大幅度減少，達到《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標準》（GB3544-2008）。胡丁勇[18]等人采用混凝/水解酸化/SBR工藝處理以某紙業(yè)有限公司污水處理站的廢水。進水水質(zhì)為COD為1 300 mg/L，SS為900 mg/L，BOD5為400 mg/L，經(jīng)工藝處理后，出水水質(zhì)穩(wěn)定，COD為70 mg/L，SS為27 mg/L，BOD5為518 mg/L，達到了設(shè)計的排放要求。閆志謙[19]等采用氧化溝-SBR處理以某造紙工廠的廢水。廢水水質(zhì)中pH為8.82，COD為500 mg/L，BOD5為1 300 mg/L，懸浮物濃度為1 800 mg/L，經(jīng)工藝處理后，最終出水水質(zhì)pH值為6.96，COD為280.5 mg/L，BOD5為52.1 mg/L，懸浮物濃度為28.5 mg/L，能夠達到排放標準。利用SBR聯(lián)合技術(shù)，能有效地提高水中COD,BOD5和SS的去除率，但是SBR的自動化控制要求高，而且它的后處理設(shè)備要求大，增加了成本，由于不設(shè)置初沉池，易產(chǎn)生浮渣，今后解決浮渣問題將是研究之一。

2 結(jié) 論

造紙廢水的處理是造紙工業(yè)的重要課題。本文對近年來國內(nèi)外造紙廢水的處理技術(shù)及現(xiàn)狀進行了綜述，筆者建議今后圍繞以下幾個方面開展工作：光催化技術(shù)中高效催化劑的研究與開發(fā)；造紙廢水處理后的廢液再回用技術(shù)的研究；SBR技術(shù)的后處理設(shè)備的設(shè)計；為提高處理效率，進行造紙廢水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計[20]等?？傊?，國內(nèi)對造紙廢水處理研究大多還處在實驗室階段，造紙廢水的處理技術(shù)還需要完善與提高。

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Research Progress in Integrated Treatment Technologies for Papermaking wastewater

ZHOU Xiao-chen，LI Si-fan，YAN Song

（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China)

Papermaking wastewater is a kind of complicated refractory organic wastewater. The concentration of suspended substance, COD and BOD5are high in the wastewater. To use single technique to treat the wastewater is very difficult to gain satisfactory results. In this paper, research status of integrated treatment technologies for papermaking wastewater was introduced, and the research direction in the future was suggested.

Papermaking wastewater; Fenton; Fly ash; Photocatalysis; Coagulation; SBR

X 703

A

1671-0460（2014）05-0803-03

2013-09-09

周曉晨（1992-），女，遼寧本溪人，研究方向：給水排水。E-mail：1049169031@qq.com。

閻松（1978-），男，實驗師，碩士學(xué)位，研究方向：工業(yè)催化。E-mail：20370540@qq.com。