造紙廢水深度處理技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用案例探析

董亞榮

(中國環(huán)境管理干部學(xué)院，河北 秦皇島 066004)

造紙廢水深度處理技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用案例探析

董亞榮

(中國環(huán)境管理干部學(xué)院，河北 秦皇島 066004)

文章在總結(jié)造紙行業(yè)廢水來源及水質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，歸納分析了造紙廢水深度處理技術(shù)的實(shí)用方案，提出以膜技術(shù)為核心的深度處理及回用工藝，并總結(jié)了回用工藝運(yùn)行過程中需重視的技術(shù)問題。

造紙廢水；深度處理；膜技術(shù)；案例分析

Present Situation and Application of Advanced Treatment Technology for Papermaking Wastewater

制漿造紙行業(yè)是“高耗水、高污染”行業(yè)，我國的年排放量達(dá)49億噸，占全國工業(yè)廢水排放總量的17%，COD排放量占全國工業(yè)廢水排放總量的32%，廢水中含有較多的半纖維素、細(xì)小纖維、木質(zhì)素、無機(jī)填料、染料、油墨等，具有排水量大、污染物成分復(fù)雜、可生化性差、COD和SS含量高等特點(diǎn)。2008年6月，國家環(huán)保部頒布了制漿造紙工業(yè)廢水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB3544-2008)，與原標(biāo)準(zhǔn)比較，新標(biāo)準(zhǔn)中COD、BOD、SS排放指標(biāo)分別減排76%、90%、88%，增加了色度、氨氮、總氮、總磷和AOX排放指標(biāo)的要求，這無疑提高了對造紙行業(yè)廢水處理技術(shù)的要求。雖然各地政府采取了行政手段，造紙企業(yè)也采取相應(yīng)的措施來降低企業(yè)水污染，但經(jīng)過二級生化處理的造紙廢水仍達(dá)不到新標(biāo)準(zhǔn)的要求，存在有機(jī)物含量高、色度高的問題，因此有必要對其進(jìn)行深度處理以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，甚至能夠回用。這對減少廢水的排放、削減企業(yè)的排污費(fèi)、減少水資源的消耗方面具有十分重要的意義。

1.造紙廢水的來源、特征

造紙廢水主要來自造紙生產(chǎn)中制漿和抄造兩工序，產(chǎn)生三類廢水：黑(紅)液、中段水和紙機(jī)白水，其中黑(紅)液污染最為嚴(yán)重，需單獨(dú)處理，回收有用物質(zhì)。造紙生產(chǎn)過程各環(huán)節(jié)廢水特征如表1所示。

表1 制漿造紙過程各環(huán)節(jié)廢水特征

2.造紙廢水深度處理技術(shù)

根據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展和水質(zhì)回用要求的不同，近年國內(nèi)采用的較為實(shí)用的處理方案有以下幾種：

(1)二級生化出水—超效淺層氣浮—排放。葉蒼等人在原有的3萬t/d的廢水處理設(shè)施上增加了超效淺層離子氣浮法深度處理設(shè)施，采用氣浮絮凝法，利用淺層氣浮處理并加入化學(xué)絮凝劑，使二沉池出水的COD從原來的300mg/L以上降至90mg/L以下，達(dá)到了制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB3544-2008)的要求。

(2)二沉池出水—混凝—Fenton氧化—砂濾工藝，出水水質(zhì)較好而且穩(wěn)定。砂濾池出水經(jīng)清水泵提升至廠區(qū)回用水管網(wǎng)回用，補(bǔ)充生產(chǎn)用水，多余出水排入城鎮(zhèn)污水處理廠繼續(xù)處理。該處理工藝可有效地削減各污染物的排放量，從而大大減輕制漿造紙廢水對當(dāng)?shù)氐乇硭h(huán)境的污染。王小聰?shù)热藨?yīng)用此工藝處理二級生化出水，可使廢水COD<60mg/L，SS<10mg/L，運(yùn)行成本遠(yuǎn)低于O3預(yù)氧化-BAF等其他深度處理工藝，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和價(jià)格優(yōu)勢。

(3)電化學(xué)技術(shù)與固定化微生物技術(shù)聯(lián)合。馮曉靜等人應(yīng)用此工藝處理山東某造紙廠二沉池出水，COD、色度去除率分別為90.2%、97.1%，完全可以達(dá)到GB3544-2008的排放要求。同時(shí)還可以降低廢水的電導(dǎo)率，降低廢水中溶解性木素及木素生化衍生物的含量。

(4)二級生化出水—漆酶生物技術(shù)—絮凝沉淀。由于處理后的廢水仍含有一些小分子難降解木素，通過添酶協(xié)同松柏醇可有效的去除廢水中的可溶性木素及衍生物，使木素、COD和色度的去除率分別達(dá)81.4%、86.9%、84.6%，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

(5)人工濕地。人工濕地是一個(gè)綜合的水處理生態(tài)系統(tǒng)，利用凈化功能結(jié)合閑置的土地資源實(shí)現(xiàn)廢水處理的最佳效益。具有工藝簡單，運(yùn)行費(fèi)用低，緩沖容量大等特點(diǎn)。河南新密市長勝紙業(yè)采用混凝沉淀+YSH-人工濕地系統(tǒng)工藝，出水COD 100mg/L，BOD5 40mg/L，SS 100mg/L，濕地處理成本小于0.3元/m3；黑龍江省某造紙廠采用1#濕地(兼冬儲(chǔ)池、應(yīng)急池)+2#濕地(生物增強(qiáng)池)，進(jìn)水水質(zhì)COD為150mg/L，SS為50mg/L，出水水質(zhì)COD低于50mg/L，SS低于20mg/L，運(yùn)行費(fèi)用0.0018元/m3。但是，人工濕地系統(tǒng)應(yīng)用存在土壤鹽分積累問題，受氣候條件的影響，這也是制約人工濕地法在北方地區(qū)應(yīng)用的一個(gè)主要原因。

2.2 膜技術(shù)在造紙廢水回用中的應(yīng)用

膜技術(shù)是一種新型的處理技術(shù)，既能凈化水體，去除廢水中的有機(jī)物、硬度和大部分離子，達(dá)到工藝回用水的要求，又能回收有用物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)造紙行業(yè)的零排放，節(jié)約水資源，降低生產(chǎn)成本，具有實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。目前，國內(nèi)采用膜分離技術(shù)及其組合工藝進(jìn)行造紙廢水回用的典型案例如表2。

表2 膜技術(shù)用于造紙廢水回用的典型案例

造紙廢水回用要重點(diǎn)解決兩方面問題，一是脫色，二是脫鹽，針對回用工藝的水質(zhì)要求不同選擇經(jīng)濟(jì)合理的處理工藝，降低回用成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益最大化。臭氧具有氧化生物難降解有機(jī)物和高效脫色效果，活性炭具有很強(qiáng)的吸附和過濾作用，混凝氣浮可去除廢水中油類、不溶性物質(zhì)，很大程度地減輕了纖維素等對MBR膜的污染。MBR具有較高的污泥濃度，提高了生物降解能力，無需單設(shè)沉淀池，優(yōu)于其他工藝。因此，建議一體化造紙廢水回用工藝為：造紙廢水—混凝氣浮—MBR—(臭氧氧化—生物活性炭)—超濾—納濾或反滲透—出水回用。

3. 造紙廢水回用存在的問題

3.1 無機(jī)鹽的累積

造紙生產(chǎn)過程和廢水處理中通常會(huì)投加一些化學(xué)藥劑，造成陰離子的富集，若全部回用對紙張施膠度有較大影響，同時(shí)使廢水的可生化性降低，增加廢水處理難度，因此，不建議全部回用，回用比控制在60%以下。

3.2 膜污染及膜劣化

膜技術(shù)應(yīng)用于造紙廢水回用具有微生物法、物理化學(xué)法無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，但其運(yùn)行過程中產(chǎn)生的膜污染及膜劣化問題是制約其廣泛應(yīng)用的瓶頸，因此，為了減少其影響，可采取相應(yīng)控制措施，通過對料液進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，調(diào)節(jié)pH值，選用抗污染、耐酸、耐堿和耐溶劑的膜材料，并定期進(jìn)行膜清洗，可以有效地延長膜的使用壽命。

3.3 濃縮液的處理

超濾、納濾與反滲透技術(shù)，有望實(shí)現(xiàn)造紙廢水的零排放，但分離過程中被截留的雜質(zhì)廢水中形成含鹽量高、成分復(fù)雜、濃度高的濃縮液，制約著膜技術(shù)的發(fā)展，需采取集中、綜合處理，如采取蒸餾結(jié)晶措施。

3.4 經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的統(tǒng)一

上述各類造紙廢水處理工藝均可滿足廢水回用要求，但操作技術(shù)和處理費(fèi)用較高，規(guī)模較小的企業(yè)難以承受，只對于大型造紙企業(yè)具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

4. 結(jié)語

(1)造紙行業(yè)生產(chǎn)工藝復(fù)雜，用水量大，產(chǎn)生的廢水具有排水量大、污染物成分復(fù)雜、可生化性差、COD和SS含量高、色度深等特點(diǎn)。

(2)深度處理技術(shù)日趨完善，充分考慮各種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，采用各種工藝聯(lián)合處理，往往可以達(dá)到更好的效果。其中，膜技術(shù)及其組合工藝是造紙廢水回用的首選，建議一體化造紙廢水回用工藝為：造紙廢水—混凝氣浮—MBR—(臭氧氧化—生物活性炭)—超濾—納濾或反滲透—出水回用。

(3)造紙廢水回用比不宜過高，應(yīng)防止無機(jī)鹽的嚴(yán)重累積，否則將對生產(chǎn)產(chǎn)品和污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生影響，同時(shí)建議膜分離過程中重視濃縮液的有效處理和膜污染防治。

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DONG Ya-rong

(Environmental Management College of China, Qinhuangdao 066004)

On the basis of summing up the source and water quality characteristics of the wastewater from the paper industry, the practical scheme of advanced treatment technology of papermaking wastewater were summarized. The advanced treatment technology and reuse technology taking membrane technology as the core were proposed. The technical problems needed to be paid attention to in the process of operation of the reuse technology were summarized.

papermaking wastewater; advanced treatment; membrane technology; case analysis

2015-11-17

河北省高等學(xué)?？茖W(xué)研究計(jì)劃《電-Fenton/砂濾組合工藝應(yīng)用于造紙廢水深度處理回用的可行性研究》(Z2015032)；

《污水處理廠尾水資源化利用技術(shù)的研究》(QN20141209)。

董亞榮(1983- )，女，碩士研究生，中國環(huán)境管理干部學(xué)院講師，從事環(huán)境保護(hù)研究與教學(xué)工作。

X703

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1671-3974(2016)01-0060-03