“零排放”造紙廢水處理工藝研析

南安市康美鎮(zhèn)政府

?

“零排放”造紙廢水處理工藝研析

南安市康美鎮(zhèn)政府

林慶華

造紙和紙制品產(chǎn)業(yè)是泉州市的特色產(chǎn)業(yè)之一，對(duì)泉州經(jīng)濟(jì)發(fā)展舉足輕重。然而，造紙廢水排放也制約著泉州市生態(tài)文明城市的建設(shè)。該文研究了一種高效的造紙廢水處理工藝，該工藝主要包括生物降解、改性粉煤灰沸石過(guò)濾、Fenton反應(yīng)、混凝反應(yīng)和處理后的水回用等環(huán)節(jié)，其工藝特點(diǎn)是：生物沉降使用兼氧厭氧菌，并經(jīng)過(guò)污泥過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾，改性粉煤灰沸石設(shè)有若干層，F(xiàn)enton反應(yīng)的pH值控制在1.6～3.5，反應(yīng)時(shí)間為0.6～1.5小時(shí)。該工藝對(duì)廢水的處理強(qiáng)度大，實(shí)際應(yīng)用成本低，能處理凈化、去除廢水中的大量污染物質(zhì)，適用于處理污染比較嚴(yán)重的造紙廢水。

造紙廢水處理 工藝流程 工藝特點(diǎn)

造紙和紙制品產(chǎn)業(yè)，作為泉州市的三大特色產(chǎn)業(yè)之一，2015年全年實(shí)現(xiàn)規(guī)模以上企業(yè)工業(yè)增加值122.84億元，繼續(xù)保持平穩(wěn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。主要產(chǎn)品包括紙質(zhì)包裝印刷品和生活用紙及紙制品，其中生活用紙及紙制品在全國(guó)市場(chǎng)有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，形成恒安集團(tuán)、恒利集團(tuán)、雀氏實(shí)業(yè)、優(yōu)蘭發(fā)集團(tuán)等一批龍頭企業(yè)。2016年，泉州市提出了“至2020年，紙業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到700億元，年均增長(zhǎng)11%”的目標(biāo)。然而，2014年泉州市廢水排放總量居全省第一位，廢水中化學(xué)需氧量、氨氮排放量亦是全省第一。且泉州市工業(yè)取水量大，居福建省第一，不斷提高印染、造紙等耗水量大的行業(yè)廢水循環(huán)利用率，解決提標(biāo)改造時(shí)廢水中鹽富集難題已是迫在眉睫。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源短缺和原料匱乏將是造紙企業(yè)不得不面對(duì)的問(wèn)題，同時(shí)對(duì)水的污染也越來(lái)越嚴(yán)重。目前，國(guó)內(nèi)造紙行業(yè)工業(yè)廢水排放量及有機(jī)物（即COD，下同）排放量均居各類(lèi)工業(yè)排放量的首位，是我國(guó)工業(yè)廢水進(jìn)行達(dá)標(biāo)處理的首要問(wèn)題。為促進(jìn)造紙產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境友好，加快推動(dòng)行業(yè)規(guī)模、經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的全面提升，“十三五”期間，泉州市將通過(guò)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，促進(jìn)轉(zhuǎn)型升級(jí)等一系列措施，將泉州市初步建設(shè)成為全國(guó)紙業(yè)印刷基地。本文針對(duì)造紙行業(yè)的廢水處理工藝應(yīng)用進(jìn)行分析、研究，為泉州造紙企業(yè)實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)減排助力。

1 背景技術(shù)

1.1 造紙廢水處理的意義

造紙產(chǎn)業(yè)污水排放量大，其廢水排放的有機(jī)物占國(guó)內(nèi)工業(yè)廢水有機(jī)物總量約25%，嚴(yán)重污染環(huán)境。與此同時(shí)，泉州市又缺乏污水排放容量，這制約了造紙產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，發(fā)展輕污染的紙制品業(yè)，即實(shí)現(xiàn)造紙廢水零排放已成為做大泉州市紙業(yè)的重要途徑。造紙行業(yè)要實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)減排，造紙廢水零排放是一項(xiàng)節(jié)水和治污并重的生產(chǎn)實(shí)用技術(shù)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，也具有明顯的社會(huì)效益和環(huán)境效益，也是造紙行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要選擇。

紙漿造紙廢水排放量大，BOD（生化需氧量或生化耗氧量）高，纖維懸浮物多，含有二價(jià)硫和帶色，并有硫醇類(lèi)惡臭氣味，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。主要成分包括化學(xué)法制漿產(chǎn)生的蒸煮廢液（又稱(chēng)黑液）、洗滌漂白過(guò)程中產(chǎn)生的中段水及抄紙工序中產(chǎn)生的白水。因此，如何降低紙漿造紙廢水的COD，是一項(xiàng)具有重要社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)效益的工作。

1.2 造紙廢水處理的技術(shù)現(xiàn)狀

2015年，擁有“中水回用”裝置的江蘇能達(dá)水務(wù)公司，通過(guò)預(yù)處理、膜過(guò)濾、蒸發(fā)結(jié)晶等一系列工序，成功將其相鄰的江蘇王子制紙有限公司每天產(chǎn)生的3.2萬(wàn)噸制漿廢水，變成可以回收利用的中水、工業(yè)用鹽及干泥。然而，目前國(guó)內(nèi)大部分造紙廠中，并還沒(méi)有造紙廠真正達(dá)到零排放，一般為5%排放，主要采用廢水二級(jí)處理等技術(shù)措施，即通過(guò)在車(chē)間內(nèi)部循環(huán)，將多余的水進(jìn)車(chē)間貯水池，隨后注入混凝沉淀池，加藥沉淀處理。目前每噸紙耗水量15m3左右，雖然運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低，但仍需要定期排放部分廢水。

大量的工業(yè)用水，貫穿于紙漿造紙工業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，并匯集了大量的工業(yè)有害物質(zhì)，既無(wú)法直接利用，直接排放又會(huì)污染環(huán)境，因此，對(duì)紙漿造紙過(guò)程各階段產(chǎn)生的廢水進(jìn)行回收再利用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值，有利于造紙業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和高科技、創(chuàng)新性、自動(dòng)化、智能化方面的突破，可以通過(guò)深入淘汰落后產(chǎn)能和節(jié)能減排，取得節(jié)能量和減排量，以引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)裝備，進(jìn)一步提高造紙產(chǎn)業(yè)集中度和現(xiàn)代化水平，提升造紙企業(yè)的生存發(fā)展空間。

隨著科技進(jìn)步，現(xiàn)在針對(duì)紙漿造紙廢水的處理方法很多，但是目前一般的造紙廠大多數(shù)仍是采用傳統(tǒng)的物化處理和生化處理相結(jié)合的工藝。其中，物化處理方法有氣浮法、吸附法、混凝法、電解法、Fenton法等，而生化處理方法有活性污泥法、生物過(guò)濾、生物膜法、厭氧生物法等。

在造紙行業(yè)中，通常采用化學(xué)沉淀、氣浮處理、以及生物氧化等處理方法對(duì)中水進(jìn)行處理。

目前造紙環(huán)保一級(jí)處理傳統(tǒng)工藝為初沉或物化絮凝沉淀，絮凝工藝去除率較高，尤其是可以去除大量高分子難降解的有機(jī)污染物，這為下一步進(jìn)行生化處理奠定了基礎(chǔ)，然而，這樣的處理僅適用于負(fù)荷較低的廢水。歐洲國(guó)家在物化處理上最為先進(jìn)，基本已淘汰平流沉淀池，采用脈沖澄清池、懸浮澄清池和高密度澄清池等先進(jìn)的沉淀技術(shù)。

近年來(lái)，生物膜超濾技術(shù)、反滲透、電滲析、離子交換處理手段不斷出現(xiàn)。在造紙行業(yè)中，一方面由于處理成本太高，另一方面由于造紙廢水成分復(fù)雜，處理技術(shù)難度很大，因此，至今尚沒(méi)有工業(yè)化的成熟處理技術(shù)可用。例如，授權(quán)公告號(hào)為CN101186418A的發(fā)明專(zhuān)利披露了一種造紙工業(yè)廢水的回收利用方法，該方法將膜技術(shù)和工業(yè)水處理技術(shù)結(jié)合，包括微濾工藝段、超濾工藝段和反滲透膜工藝段。由于在微濾工藝段之前需要首先進(jìn)行生化處理，超濾工藝段，和反滲透工藝段需要采用反滲透膜。因此，水處理成本太高，另外，該方法的實(shí)施過(guò)程中對(duì)水的要求相當(dāng)嚴(yán)格，由于造紙廢水成分復(fù)雜多變，導(dǎo)致該方法難以工業(yè)化。授權(quán)公告號(hào)為CN1255340C的發(fā)明專(zhuān)利披露了一種造紙中水的脫色方法，采用氧氣、二氧化氯，以及絮凝劑分別對(duì)經(jīng)生化處理過(guò)的中水進(jìn)行處理，以得到可以回用的凈化水。然而，該方法需要使用二氧化氯，其本身就是一種目前已逐漸禁用的化學(xué)劑。另外該方法需要長(zhǎng)時(shí)間的沉淀，處理周期長(zhǎng)。授權(quán)公告號(hào)為CN100545108C的發(fā)明專(zhuān)利披露了一種對(duì)造紙廢水處理并循環(huán)利用的方法，包括濕漿回收、混凝沉淀、三相厭氧處理、脫硫、生物鐵法處理、過(guò)濾消毒和循環(huán)回用等步驟。該方法通過(guò)先對(duì)造紙廢水進(jìn)行預(yù)處理，再對(duì)預(yù)處理過(guò)的出水進(jìn)行生物鐵法處理，使活性污泥形成結(jié)構(gòu)緊密、顆粒細(xì)小、比表面積大、脫水性好的團(tuán)粒狀貼污泥，再利用A/O活性污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行生化作用。然而，該方法中，三相厭氧處理的條件很難控制，在實(shí)際工業(yè)化應(yīng)用中很難達(dá)到徹底厭氧反應(yīng)的效果，使得整個(gè)廢水處理的流程上符合原理，但是實(shí)際應(yīng)用中，廢水處理效果并不理想。

2 造紙廢水處理工藝設(shè)計(jì)

2.1 工藝流程

為了解決上述存在的問(wèn)題，我們通過(guò)深入泉州市相關(guān)造紙龍頭企業(yè)，與有關(guān)專(zhuān)業(yè)人員研究了一種造紙廢水處理工藝，該廢水處理工藝，對(duì)廢水的治理能力強(qiáng)，可以?xún)艋幚砦廴境潭群芨叩脑旒垙U水。該造紙廢水處理工藝流程示意圖如圖1所示，具體步驟如下：

圖1

（1）生物降解。將廢水輸送到生物沉降池中，廢水在生物菌的作用下，降解其中的有害物質(zhì)。

（2）改性粉煤灰沸石過(guò)濾。將步驟（1）處理后的廢水輸送到改性粉煤灰沸石過(guò)濾池，經(jīng)過(guò)改性粉煤灰沸石過(guò)濾，去除廢水中的顆粒物。

（3）Fenton反應(yīng)。將經(jīng)過(guò)步驟（2）過(guò)濾后的廢水通過(guò)Fenton反應(yīng)池，在反應(yīng)池中加入亞鐵離子和雙氧水，在紫外光照下發(fā)生Fenton反應(yīng)。

（4）混凝反應(yīng)。將步驟（3）處理后的廢水輸送到混凝池，向混凝池中投放絮凝劑和助凝劑。

（5）處理后的水回用。將步驟（4）混凝處理后的水輸送到造紙車(chē)間進(jìn)行回用。

2.3 造紙廢水處理工藝特征

上文步驟（1）中的生物沉降使用的生物菌選用兼氧厭氧菌，生物沉降池中設(shè)置有污泥過(guò)濾網(wǎng)，兼氧厭氧菌位于污泥過(guò)濾網(wǎng)下面，廢水與兼氧厭氧菌沉降反應(yīng)后，上清液經(jīng)過(guò)污泥過(guò)濾網(wǎng)的過(guò)濾，上清液液經(jīng)過(guò)曝光后輸送到改性粉煤灰沸石過(guò)濾池，污泥過(guò)濾網(wǎng)的厚度為2.5～1m，生物沉降時(shí)間大于15個(gè)小時(shí)。

在改性粉煤灰沸石過(guò)濾池中設(shè)有若干層改性粉煤灰沸石，每層改性粉煤灰沸石分別放置在硬質(zhì)過(guò)濾網(wǎng)中，改性粉煤灰沸石有四層以上，每層改性粉煤灰沸石的厚度不小于0.2m。

Fenton反應(yīng)的pH值控制在1.6～3.5，F(xiàn)enton反應(yīng)的時(shí)間為0.6～1.5個(gè)小時(shí)，絮凝劑選用氯化鐵和/或硫酸亞鐵，助凝劑選用活化硅酸。

本工藝通過(guò)生物降解、改性粉煤灰沸石過(guò)濾、Fenton反應(yīng)和混凝反應(yīng)處理造紙廢水，取得理想的處理效果，適用于污染比較嚴(yán)重的造紙廢水，對(duì)廢水的處理效果好，處理的凈化程度高。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張榮, 胡艷華．造紙工業(yè)廢水治理技術(shù)綜述[J]．內(nèi)蒙古環(huán)境科學(xué)，2007, 19(1): 77-81．

[2] 李佩芳, 萬(wàn)金泉, 唐霞, 等. 廢紙?jiān)旒垙U水生化處理生物相的研究[J]．中華紙業(yè)，2007, 28(2): 60-63．

[3] 褚華寧，張仁志，韓恩山．造紙廢水的處理技術(shù)及研究進(jìn)展[J]．環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù)，2006, 18(1): 36-37．