制漿造紙廢水處理回用工藝研究

陳浩（麥王環(huán)境技術股份有限公司，上海 200135）

制漿造紙廢水處理回用工藝研究

陳浩（麥王環(huán)境技術股份有限公司，上海 200135）

造紙產(chǎn)業(yè)是與國民經(jīng)濟和社會事業(yè)發(fā)展關系密切的重要基礎原材料產(chǎn)業(yè)，我國目前造紙工業(yè)企業(yè)3600家，能力約

造紙廢水；臭氧；雙膜；回用

1 項目主要概況

山東某造紙企業(yè)，是一家以木材為原料，生產(chǎn)漂白硫酸鹽紙漿及高檔白卡紙的外資公司。其紙漿及造紙廢水采用“格柵+換熱+初沉+中和+曝氣+二沉+Fenton+絮凝+氣浮”工藝處理后，達到國家污水綜合排放標準一級標準，出水COD＜80mg/L。通過對該水再進行深度處理，同時通過回用工藝中的預處理技術，結合雙膜集成工藝最終實現(xiàn)了中水回用.不僅減輕了當?shù)厮Y源的重負，還釋放出大量的環(huán)境容量指標，也促進了該企業(yè)和當?shù)亟?jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

本中試裝置處理規(guī)模為4m3/h，裝置包括預處理系統(tǒng)、膜處理系統(tǒng)、濃水處理系統(tǒng)三部分。

2 項目污水進出水水質

2.1 該企業(yè)排水水質

本項目原水主要來自于企業(yè)污水處理場達標外排水，結合業(yè)主要求及自取水樣的測試平均結果，設計進水水質如下：

表1 污水進水水質

2.2 出水水質要求

處理后的廢水一部分進行回用，一部分達到山東省的排海標準后外排，具體指標見下表。

表2 回用水產(chǎn)水水質

8 9 1 0 NO3-SO42-總硬度mg/L mg/L mmol/L ≤45 ≤250 ≤4.5

表3 排海水質標準

3 造紙廢水處理回用的難點

(1)Fenton反應后水中殘留鐵離子及未析出絮凝劑

經(jīng)Fenton處理后排水的pH穩(wěn)定在6.6附近，廢水呈弱酸性，水中殘留有亞鐵離子及未析出的沉淀物。在pH升高后，鐵離子及絮凝顆粒物析出，造成膜的鐵污堵。

(2)COD可生化性能差，難以去除

制漿廢水經(jīng)污水處理站處理后COD≤80mg/L。廢水已經(jīng)經(jīng)過生化及Fenton高級氧化處理，水中可生物降解大部分有機物已經(jīng)被去除，留存于水中的有機物是結構復雜、單靠生化已經(jīng)很難得以去除的物質。

直接采用反滲透濃縮后，濃水中COD濃度可達150mg/L以上，含鹽量高達14000mg/L左右，對采用生化降低濃水中的COD工藝而言，高含鹽量會影響微生物的活性和培養(yǎng)。因此后續(xù)濃水處理有一定的難度。

(3)有機污染物的結構及成分復雜

留存于水中的主要有機污染物來自于木質素，木質素是在酸作用下難以水解的相對分子質量較高的物質。在亞硫酸鹽法生產(chǎn)紙漿的工藝中，木質素會發(fā)生磺化反應和水解反應，生成木質素磺酸鹽。木質素磺酸鹽的分子量在200～10000之間，水溶液呈棕色，有膠體特性。因此廢水不僅帶有色度，有機物結構及組分復雜。

(4)含鹽量TDS較高

化學制漿工藝，決定了廢水中的含鹽量高?？偤}量可達到4800mg/L。經(jīng)過反滲透處理后，濃水的含量可達到14000mg/ L左右。

4 回用處理系統(tǒng)工藝

4.1 工藝流程框圖

針對來水水質特點，回用水工藝擬采用微絮凝過濾+臭氧-生物活性炭濾池+超濾+反滲透膜系統(tǒng)，以去除懸浮物、絕大部分COD和鹽類，使出水達到回用水水質要求。(見圖1)

4.2 工藝流程說明

污水通過提升泵定量打入過濾器，過濾器前設反應裝置，用于投加PAC藥劑進行微絮凝，然后進入過濾器，進一步降低水中的SS含量，既防止臭氧催化氧化塔堵塞又可降低臭氧的消耗量。過濾后的中水進入臭氧催化氧化塔，將不易生物降解的有機物分解成易生物降解的較小的或含氧較多的低分子有機物。中水在氧化塔中經(jīng)分解后，重力流入生物碳塔。利用碳床中形成的生物膜對廢水中的有機物進一步吸附并分解。

生物碳塔的出水進入前處理水箱，經(jīng)暫存后通過提升泵打入砂濾器，然后經(jīng)砂濾后的中水直接進入超濾系統(tǒng)及RO系統(tǒng)，處理后出水達到回用指標進行回用。經(jīng)RO濃縮后的廢水，自流至生物接觸氧化池，利用池中微生物對其有機物進行降解，生物接觸氧化池出水自流入沉淀池后，去掉水中的懸浮物，達到排海標準后外排。

圖1 工藝流程框圖

4.3 工藝設備及筑物參數(shù)

污水處理回用裝置主要運行參數(shù)如下表所示：

表4 主要裝置運行參數(shù)表

4.4 主要運行效果

4.4.1 COD去除效果圖

從圖2中我們可以看出，調試初期個別數(shù)據(jù)偏離較大，主要是水中氯離子濃度超過1000mg/L，檢測時對氯離子屏蔽不徹底，導致COD檢測值偏高。調整檢測方法后，屏蔽了氯離子對COD檢測值的影響。

圖2 COD去除效果圖

根據(jù)COD去除效果圖顯示，從12月4日之后，回用水各階段裝置出水的COD都比較穩(wěn)定。原水COD穩(wěn)定在60mg/L左右，平均COD含量55.46mg/L；臭氧-活性碳出水COD基本穩(wěn)定在25mg/L以下；沉淀池出水為反滲透濃水與原水進行勾兌后的混合水，平均COD含量35.1mg/L；經(jīng)過濃水裝置處理后，生物池出水的COD平均為27.7mg/L。

4.4.2 產(chǎn)水TDS與氯離子的去除

從圖3可以看出，進水電導率主要在6000～7000us/cm區(qū)間內波動，平均進水電導率為6485μS/cm。RO產(chǎn)水電導呈先下降后上升的趨勢，這主要是新膜運行性能穩(wěn)定的一個過程，后續(xù)已經(jīng)趨于穩(wěn)定。產(chǎn)水電導平均為157μS/cm。RO膜平均除鹽率為97.6%。

進水氯離子濃度基本在800～1200mg/L之間，平均濃度為

1039mg/L，產(chǎn)水氯離子平均濃度56.67 mg/L，氯離子平均去除率為94.52%。

圖3 產(chǎn)水TDS與氯離子濃度

5 結語

(1)經(jīng)過4個月的調試及運行，本污水中試裝置運行基本穩(wěn)定可靠，其出水水質TDS和其它指標都達到回用水產(chǎn)水水質標準；濃水處理系統(tǒng)出水滿足山東省排海標準。

(2)從監(jiān)測數(shù)據(jù)看，進水SS長期低于5mg/L。但在實際運行過程中發(fā)現(xiàn)，連續(xù)運行3天左右就有泥粘在管道內壁及流量計上，根據(jù)粘泥性狀及進水pH穩(wěn)定在6.6左右，初步判斷為污水處理站Fenton工藝投加的鐵鹽析出所致。在經(jīng)過多介質過濾器后，出水SS低于2mg/L以下，運行穩(wěn)定。

(3)采用臭氧—生物活性炭（O3—BAC）的聯(lián)合處理工藝，對COD、BOD及其它有機物的去除效果良好，出水水質穩(wěn)定，達到預期目標，為后面采用雙膜法創(chuàng)造了有利的條件。

(4)超濾反洗周期35min，CEB反洗周期為15h。超濾產(chǎn)水水質穩(wěn)定在0.2NTU以下。

(5)RO濃水經(jīng)生化池反應后，COD基本穩(wěn)定在40mg/L以下，其余指標經(jīng)混凝沉淀后都能達到排海標準。從現(xiàn)場情況運行來看，如果在臭氧氧化階段通過增加臭氧量，從而增加COD的去除率，再經(jīng)RO濃縮后，濃水水質仍能控制在排海指標范圍內，濃水可直接排放。

[1]沈曉東，陳前，等.造紙廢水處理及中水回用工程實例[A].環(huán)境科技.2016,5,54-55.

[2]趙歡，劉良軍，等.Fenton一雙膜工藝在造紙廢水資源化處理中的應用研究.資源節(jié)約與環(huán)保,2016第2期.

7000萬噸，紙及紙板產(chǎn)量達5600萬噸，消費量達5930萬噸，生產(chǎn)量和消費量均居世界第二位，已成為世界造紙工業(yè)生產(chǎn)、消費和貿(mào)易大國。制漿造紙生產(chǎn)過程中帶來的水資源的巨大消耗。因此，對于廢水的治理及綜合利用顯得尤為十分必要。這不僅關系到我國主要污染物減排任務的完成，還影響著經(jīng)濟與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。其中，對制漿、造紙過程中產(chǎn)生的污水進行資源化利用，是降低整個造紙行業(yè)污染問題的關鍵。