化纖造紙廢水處理工藝

唐黎標(biāo)

（杭州市造紙有限公司 杭州 310004）

1 廢水概況

污水處理廠面對的排污企業(yè)，主要為化纖和印染制造廠、造紙廠、各種類型的化工廠等。此外，污水處理廠還負(fù)責(zé)處理市區(qū)居民日常生活中排放的廢水。通過測量工業(yè)污水的總量，并分析處理項(xiàng)目調(diào)查結(jié)果，可以得知處理廠的設(shè)計(jì)規(guī)模，以及進(jìn)入廢水處理流程的工業(yè)污水比重大小。

市區(qū)內(nèi)的化纖造紙企業(yè)為了使排放的污水符合質(zhì)量指標(biāo)，在污水進(jìn)入市政處理環(huán)節(jié)之前，已經(jīng)對污水預(yù)先進(jìn)行了處理。對企業(yè)排放污水的調(diào)查結(jié)果顯示：化纖廢水的質(zhì)量波動明顯，色度比其他種類的廢水高；同時(shí)，污水中含有的各種化學(xué)元素含量也較高。

纖維廢水中含有的污染物質(zhì)，主要包括各種難以溶解的纖維、色素和有機(jī)污染物等。這種顏色較深、含有許多懸浮物質(zhì)，且成分復(fù)雜的纖維廢水，是污水處理的主要對象。在洗滌和漂白階段，產(chǎn)生的廢水含有大量的纖維素、木質(zhì)素和難以被生物分解的樹脂。從抄紙機(jī)內(nèi)流出的纖維污水中，也含有較多纖維成分，以及在造紙流程中添入的膠料和其他填料。

我們對某市政污水處理項(xiàng)目進(jìn)行了調(diào)查。這一項(xiàng)目需要處理的廢水量較大，且生活廢水對這種工業(yè)污水的稀釋作用又不強(qiáng)。在進(jìn)行混合之后，污水中BOD和COD的比值仍然低于0.3。這說明此類污水屬于難以被降解的廢水，接收到的工業(yè)污水已經(jīng)通過了第一道程序的生化處理，余下的污染物質(zhì)多為有機(jī)物，含有很難被降解的較穩(wěn)定苯環(huán)和氮含量較多的雜環(huán)物質(zhì)。這些幾乎無法處理的聚合類物質(zhì)，會對水質(zhì)造成很大干擾。工業(yè)污水中含有較多的粘膠狀纖維和化纖，顏色程度較高。即便是被生活污水稀釋之后，這種廢水自身的色度仍然在150倍左右。

從造紙廢水的特征中，可以大致提煉出設(shè)計(jì)技術(shù)方面的重點(diǎn)：由于待處理的廢水成分復(fù)雜，包含了多種很難降解的有機(jī)成分，且色度很高，因此，要選擇針對性強(qiáng)的工藝流程，確保污水處理符合標(biāo)準(zhǔn)。我們可以將處理工藝的對比和處理廠設(shè)計(jì)方式作為研究重點(diǎn)。

2 工藝中試環(huán)節(jié)

排入市政管道的工業(yè)廢水，所含成分往往十分復(fù)雜，處理起來比較困難。因此，造紙廢水進(jìn)入市政處理環(huán)節(jié)之前，需要符合特定的要求；處理廢水的專業(yè)化技術(shù)應(yīng)當(dāng)滿足標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)污水的處理效果，涉及到環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益，以及處理過程對周圍環(huán)境的影響。在對處理工藝進(jìn)行具體設(shè)計(jì)之前，需要中試同種類市政處理廠的處理效益，在此基礎(chǔ)上確定可行性強(qiáng)的處理方案。

2.1 操作步驟

第一步是對污水進(jìn)行預(yù)先處理。為了確保這一處理步驟的順利進(jìn)行，并實(shí)現(xiàn)理想的處理效益，應(yīng)當(dāng)首先對污水進(jìn)行預(yù)先處理，提高廢水的可生化特性。建議選擇水解酸化的處理方式，因?yàn)檫@種方式可以借助厭氧的微生物，來分泌出一種酶物質(zhì)，加速大分子的污染物質(zhì)向小分子的物質(zhì)轉(zhuǎn)變，提升污水的降解幾率，加強(qiáng)可生化性。這種工藝流程有效地利用了某些厭氧物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，縮短了水解過程和酸化過程的時(shí)間。用來進(jìn)行水解處理和酸化處理的細(xì)菌，基本是厭氧型和兼氧型的細(xì)菌。因此，這種化學(xué)反應(yīng)所需要的氧氣含量低，能夠節(jié)約資源，且對于有機(jī)負(fù)荷的承受能力較強(qiáng)。

第二步是采用生化方式進(jìn)一步處理。二級生化處理過程的主要任務(wù)，是去除較多的COD。因此，強(qiáng)化生化處理是處理流程的重要部分。對于這種技術(shù)的模擬，目標(biāo)是對技術(shù)方案進(jìn)行比較，并選擇合適的一種方案。

第一種方案是在處理池中加入生物性質(zhì)的助劑，如功能特殊的菌種或這些細(xì)菌產(chǎn)生的蛋白酶物質(zhì)。生物性質(zhì)的助劑已經(jīng)被推廣采用，其處理成效明顯。例如：某造紙廠排放的污水，在加入助劑之前，去除COD的含量僅達(dá)到了60%；但是在加入了助劑之后，可以除掉約為75%的COD。

第二種方案是加入活性的炭物質(zhì)。對于近似處理廠的調(diào)查顯示：廢水的可生化特征不顯著，微生物不能取得容易被降解的碳物質(zhì)，因此，微生物的繁殖會被抑制，生物含量會下降，水池中污泥的含量低，難以滿足要求?；谶@樣的考慮，可以在處理池中加入特定量的活性炭物質(zhì)，用來去除污染物中的有機(jī)物，并作為微生物附著的載體。充足的反應(yīng)時(shí)間，可以確保生化降解過程在炭物質(zhì)的縫隙中實(shí)現(xiàn)，降解一些成分多樣的有機(jī)物，產(chǎn)生出針對性強(qiáng)的特殊菌種。

第三步是深度處理造紙廢水。這種處理的目標(biāo)，是除掉廢水的色度，并對殘留的COD進(jìn)行進(jìn)一步去除。通常情況下，可以遵循混凝沉淀——消毒——過濾的處理流程。

2.2 操作方案

通過對處理對象的深入研究，依據(jù)可行性強(qiáng)、節(jié)約資金的基本原則，可以確定具體中試方案：水解酸處理——對氧化溝進(jìn)行改良——進(jìn)入沉淀池處理。將試驗(yàn)裝置的流量設(shè)定為每小時(shí)100 L，進(jìn)入裝置的水源來自沉砂池流出的水，污泥來自處理廠內(nèi)部各種構(gòu)筑物的殘留物。

研究中試結(jié)果的目的包括：確定各種技術(shù)方案的優(yōu)勢和缺陷；選取合適的階段性設(shè)計(jì)參數(shù)，并確定合理的藥物投放含量，為下一步的設(shè)計(jì)方式提供科學(xué)根據(jù)；比較不同工藝設(shè)計(jì)方式的資金消耗，綜合衡量方案的可行性與經(jīng)濟(jì)性；依據(jù)分析結(jié)果，選擇最適合本次處理的工藝設(shè)計(jì)方式。

2.3 操作結(jié)果

如果不加入藥劑，則經(jīng)過處理的廢水中COD含量波動范圍為每升56毫克到84毫克，色度浮動范圍為25倍到40倍。經(jīng)過處理的廢水中COD達(dá)標(biāo)天數(shù)較少，主要原因是：生化處理池中含有的微生物較少，處理效率不高；進(jìn)入處理廠的水源含有很難被降解的有機(jī)聚合物質(zhì)，這種物質(zhì)適合采用吸附方式除掉，經(jīng)過深度處理之后，去掉混凝沉淀物質(zhì)的比例較小。造紙廢水的平均色度超過了標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過試驗(yàn)和分析，得知產(chǎn)生色度的物質(zhì)多數(shù)為很難形成微粒的溶于水的染料，余下的指標(biāo)都相對穩(wěn)定。改良性質(zhì)的氧化溝在去除氮和磷方面成效明顯，生化系統(tǒng)本身的緩沖作用也不容忽視。

能夠影響生化處理效果的物質(zhì)還包括助劑物質(zhì)。如果投入少量的生物助劑，能夠提升約為4%的COD去除量。這種處理方式，除去個(gè)別的高含量天數(shù)之外，都能夠符合處理標(biāo)準(zhǔn)，但是不利于去掉色度。由于化纖污水中含有很多有機(jī)成分的染料，這些染料內(nèi)部分子構(gòu)成相差較大，而助劑只能針對單一種類的染料，因此，總體的處理效果并不十分理想，對于色度的降低幅度也不夠大。

將活性炭加入到改良性質(zhì)的氧化溝之后，可以有效提升COD的去除概率，以及廢水中微生物的含量數(shù)值。這是因?yàn)樘课镔|(zhì)可以吸附大量的纖維、聚合物以及有機(jī)分子。這部分炭物質(zhì)可以作為微生物附著的載體，反復(fù)流動在氧化溝內(nèi)部，經(jīng)歷氧的交互環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化反應(yīng)的目標(biāo)。在有效除去廢水中的COD和色度之后，可以穩(wěn)定住出水的質(zhì)量指標(biāo)，進(jìn)而確保工藝流程的順利實(shí)現(xiàn)。

造紙廢水的色度和COD具有某些相關(guān)性，加入活性炭可以產(chǎn)生雙重的處理效果。每一種設(shè)計(jì)方案在投入的資金總量上差別不大，只是藥劑價(jià)格方面有差異，但是這部分差異在總體資金中所占的比例較低。因此，我們需要綜合對比設(shè)計(jì)方案產(chǎn)生的費(fèi)用，以及運(yùn)行流程的經(jīng)濟(jì)程度。

3 常見問題及解決

作為調(diào)查對象的市政污水處理廠從投入運(yùn)行開始，沒有出現(xiàn)嚴(yán)重問題，保證了造紙廠廢水處理程序的順暢。用于處理污水的設(shè)施整體上處于良好運(yùn)行狀態(tài)，然而，仍然有一些需要解決的問題：

首先是清液的回流問題，主要包括濃縮池和淤泥脫水產(chǎn)生的清液。如果將這兩種清液回流到格柵之前，和進(jìn)入系統(tǒng)的污水一起流入生化處理環(huán)節(jié)，則會導(dǎo)致液體中的化學(xué)成分不斷堆積在氧化溝內(nèi)部，改變微生物得以存在的化學(xué)環(huán)境。例如：聚合物PAM不容易被降解，且這種物質(zhì)的單體有毒害作用。這就破壞了微生物的活性，導(dǎo)致從處理廠流出的污水質(zhì)量不佳。對于這種情況，可以將液體引入密度較高的沉淀池內(nèi)部，在配水井內(nèi)進(jìn)行物化處理，經(jīng)過循環(huán)改善微生物生存的液體環(huán)境。其次是在PAM中加入藥物的問題。在加入處理藥物時(shí)，要確保藥物濃度符合特定數(shù)值，并采用單獨(dú)的管線來加入藥物。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，如果管道被阻塞，則會阻斷藥物的投入，影響到沉淀池對于污水的處理作用。在某些時(shí)段內(nèi)，從系統(tǒng)中流出的污水達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。為了增強(qiáng)藥物投入系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，可以考慮采用兩根管線來添加藥物。為了提升淤泥處理設(shè)備的脫水效率，可以加設(shè)污泥濃縮裝置，限定濃縮所消耗的時(shí)間。這樣做能區(qū)分生化性質(zhì)的淤泥和化學(xué)成分的淤泥，將它們分開處理，防止彼此干擾。

4 結(jié)語

通過完善市政處理化纖污水的工藝，改進(jìn)了處理方式，節(jié)約了污水處理的資金，并提升了污水處理和回收利用的效率。經(jīng)過處理之后，化纖造紙污水中有害的化學(xué)成分被分解，污水質(zhì)量已經(jīng)符合地方標(biāo)準(zhǔn)。目前，大部分城市地區(qū)處理化纖廢水的設(shè)備還不夠先進(jìn)，處理工藝也有待改進(jìn)。應(yīng)當(dāng)總結(jié)污水處理工作的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，以此為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)更加高效的處理方式，保護(hù)市區(qū)環(huán)境清潔和居民健康。

[1]王福政，楊丹丹.淺談市政污水處理工藝[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（23）

[2]黃曉波.關(guān)于市政污水處理工藝及回用技術(shù)的研究[J].建材與裝飾，2012（33）