造紙廢水深度處理技術(shù)的應(yīng)用

劉麗云

摘 要： 造紙業(yè)是傳統(tǒng)的污染大戶，是造成水環(huán)境污染的重要污染源之一，目前我國造紙工業(yè)廢水的排放量及COD_（Cr）排放量均居我國各類工業(yè)排放量的首位。制漿造紙廢水污染的有效控制成為我國工業(yè)水污染防治的熱點和難點。

關(guān)鍵詞： 造紙工業(yè)；廢水深度處理；水污染

一、造紙廢水深度處理物理法

（1）高級氧化法

高級氧化法是近年來興起的水處理技術(shù)，它能將水中的污染物直接氧化成無機(jī)物，如CO2和H2O，或轉(zhuǎn)化為易于生物降解的物質(zhì)。高級氧化法具有以下特點：氧化性強(qiáng)、反應(yīng)快速、可降低TOC和DOC、提高生物降解性。。

其中光催化法可以大大降低紙板生產(chǎn)廢水的有機(jī)污染物負(fù)荷，在COD含量較高的封閉回路里，它的處理效果最好。在優(yōu)化的實驗條件下，用TiO2溶膠在太陽光下深度處理造紙中段廢水，可有效脫除廢水的顏色， CODCr的去除率高達(dá)90%。這個光降解體系除了可在陽光和熒光高壓汞燈下進(jìn)行廢水的降解外，在陰天也具有一定的降解能力。在以活性炭纖維（ACF）為載體的TiO2光降解體系中，廢水CODCr的去除率隨著TiO2/ACF的表面積增大而提高， 40 min后CODCr可從215 mg/L降到100 mg/L以下并逐漸達(dá)到平衡，但若該體系循環(huán)再用時， TiO2/ACF的表面積過大反而會導(dǎo)致造紙廢液CODCr的上升。

傳統(tǒng)臭氧法可用于造紙廢水的一級處理，其對有機(jī)物起到部分氧化作用，因而COD和TOC的去除率比較低，若將臭氧與催化劑聯(lián)合使用，則能保證有機(jī)物的完全礦化，尤其是COD和TOC。實驗表明，催化臭氧法適用于造紙廢水的三級處理，在處理過程中COD與TOC呈線性相關(guān)，處理效果不受廢水性質(zhì)的影響。

（2）膜分離法

膜分離法是用一種特殊的半透膜將溶質(zhì)和溶劑分隔開，使一側(cè)溶液中的某種溶質(zhì)透過膜或者溶劑滲透出來，從而達(dá)到分離溶劑的目的。膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜、電滲析膜和反滲透膜。膜分離技術(shù)有能耗低、占地少、效率高、可靠度高等優(yōu)點，因而膜分離技術(shù)在造紙廢水的深度處理方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

膜化學(xué)反應(yīng)器深度處理造紙廢水，影響COD去除率的主要因素是初始pH值、高級氧化劑濃度、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度和曝氣強(qiáng)度，在最佳的實驗條件下， CODCr、色度的去除率達(dá)87·1%和95·0%，出水完全滿足回用要求。比較活性炭吸附和超濾三級處理造紙廢水的效果得出：當(dāng)膜的滲透壓為2·5 kg/cm2時，超濾對廢水COD、BOD和濁度的處理效果比前者更好；在不同pH值下，活性炭的吸附等溫線均符合Freundlich方程式。

為了達(dá)到廢水回用的目的，紙機(jī)白水經(jīng)物理化學(xué)法處理后，再經(jīng)過濾和活性炭管吸附，廢水的CODCr可從640 mg/L降到9 mg/L，最終出水水質(zhì)各項指標(biāo)都達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。用煤力發(fā)電廠產(chǎn)生的廢物—底灰處理CODCr<100 mg/L的造紙廢水， CODCr的去除率與底灰的顆粒大小成反比。

二、造紙廢水深度處理生物化學(xué)法

生物化學(xué)法是指利用微生物的氧化還原作用、脫羧作用、脫氨作用、水解作用等生物化學(xué)過程把有機(jī)物逐步轉(zhuǎn)化為無機(jī)物，從而使廢水得到凈化。由于其具有費(fèi)用低、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點，在制漿造紙工業(yè)及其廢液處理中的應(yīng)用已引起水處理工作者的關(guān)注。

在造紙廢水的凈化中，活性污泥法因能高度去除有機(jī)污染物而得到廣泛應(yīng)用。然而，活性污泥法對外部條件的波動很敏感，常會發(fā)生污泥膨脹、布滿泡沫等，這些結(jié)果通常會影響出水的水質(zhì)。針對這些問題，傳統(tǒng)方法是通過投加化學(xué)藥劑或安裝選擇器來解決。就投加化學(xué)藥劑來說，雖然它的效果不錯，但若試劑加入停止，這些問題又會隨之出現(xiàn)，從而大大增加了處理成本。從動力學(xué)的研究得出：對絲狀菌而言，食物與微生物的比率（F/M）是一個至關(guān)重要的因素，故可以通過調(diào)節(jié)F/M來控制污泥膨脹問題，即在廢水處理過程中，令活性污泥微生物生活在食物充足和缺乏之間不斷轉(zhuǎn)變的環(huán)境，從而抑制絲狀菌的過度生長。除此之外，在溫度30℃、MLSS （混合液懸浮固體濃度）為4500 mg/L、VER （體積交換率）為50%、每循環(huán)1次的好氧時間為5 h、每天循環(huán)2次的條件下，序批式反應(yīng)器（SBR）也能解決污泥膨脹問題，最后，使SVI （污泥容積指數(shù)）達(dá)到較低值和水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)（CODCr<100 mg/L）。在實驗持續(xù)運(yùn)行4個月里， SBR運(yùn)行穩(wěn)定且沒有絲狀菌產(chǎn)生，對處理有機(jī)負(fù)荷高的造紙廢水有一定的參考價值。有學(xué)者通過8年的實驗，發(fā)現(xiàn)活性污泥法聯(lián)合上流式厭氧污泥床處理造紙廢水的效果比單單使用活性污泥法更好，廢水經(jīng)厭氧污泥床預(yù)處理后，污泥齡不但增加了3～4倍，其活性還得到了改善，避免了污泥易出現(xiàn)的波動性； CODCr能降低至80 mg/L，大大減少了電能和化學(xué)試劑的消耗，從而降低了運(yùn)行成本。

生物膜法靠在填料表面附著的生物黏膜降解廢水中的污染物，從而達(dá)到凈化的效果。該方法有硝化效果好、無污泥膨脹、管理簡單、耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)等優(yōu)點。在廢紙造紙廢水的深度處理中，采用絮凝-氣浮串聯(lián)生物膜法，中段廢水的回用率達(dá)到85%以上，出水水質(zhì)也穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，不過仍存在一些問題，如浮渣量較大、進(jìn)入接觸氧化池的水可生化性差等。

三、造紙廢水深度處理物理化學(xué)-生物化學(xué)聯(lián)合法

在廢水的處理方法中，生物化學(xué)法的處理成本低，但處理效果不如物理化學(xué)法，因此若將兩者聯(lián)合則不但可以保證廢水能達(dá)標(biāo)排放，而且也可以適當(dāng)?shù)亟档椭卫沓杀?。利用電化學(xué)和曝氣生物濾池技術(shù)聯(lián)合深度處理制漿造紙綜合廢水是可行的，采用電化學(xué)技術(shù)進(jìn)行預(yù)處理不僅可降低廢水的COD和色度，還提高了廢水的可生化性和可絮凝性，然后進(jìn)一步依靠曝氣生物濾池深度處理技術(shù)去除廢水中的有機(jī)污染物，提高出水水質(zhì)。經(jīng)這個聯(lián)合技術(shù)處理后出水CODCr<50 mg/L，色度<30倍，廢水CODCr的去除率達(dá)到85%以上，色度去除率達(dá)到90%以上，基本趨于穩(wěn)定。而在一定條件下，用電化學(xué)技術(shù)深度處理廢水，CODCr、色度的去除率為70%和85%。造紙廢水經(jīng)聯(lián)合膜技術(shù)，即膜生物反應(yīng)器-連續(xù)微濾-反滲透（MBR-CMF-RO）處理后，出水的CODCr<15 mg/L、濁度<0·1 NTU、色度<15倍和電導(dǎo)率<200μs/cm，廢水的回用率達(dá)60%以上。在這個聯(lián)合技術(shù)中，CMF主要起著確保RO運(yùn)行穩(wěn)定的作用。有學(xué)者證實，填料序批式反應(yīng)器-絮凝-過濾聯(lián)合處理法對深度處理可生物降解性差的廢水具有較好的潛力，絮凝過程中形成的含鋁污泥脫水后，能去除水中所含的鉛和其他污染物，該處理工藝可去除廢水的毒性，所產(chǎn)生的代謝物無毒性效果。

四、結(jié)束語

綜上所述，制漿造紙工業(yè)廢水排放新國家標(biāo)準(zhǔn)的實施，使得廢水深度處理十分必要。當(dāng)前單一的使用一類技術(shù)徹底去除造紙廢水中的污染物成本還比較高，與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還有一定距離。因此在選擇處理工藝時，應(yīng)充分考慮各種方法的優(yōu)缺點，采用各種工藝聯(lián)合處理，這樣既能有效地提高處理效率，又能降低處理成本，因此幾種處理工藝聯(lián)合應(yīng)用將有非常廣闊的發(fā)展前景?！?/p>

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