造紙廢水治理技術(shù)與探討
1前言
本世紀(jì)以來，我國的環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，特別是水污染環(huán)境為最嚴(yán)重。在眾多的行業(yè)中又以造紙行業(yè)排放的廢水污染環(huán)境最厲害。造紙企業(yè)星羅棋布于全國各地且普通規(guī)模較小，但排水量大，占全國各行業(yè)排放的廢水總量的1/10以上;廢水的有機(jī)物污染物含量高，占全國的1/4以上。如果這些高濃度大水量的廢水未經(jīng)處理直接排放，不僅對造紙企業(yè)附近人民的生產(chǎn)與生活及周圍環(huán)境造成極大危害，而且還會波及到遠(yuǎn)方的江河湖泊。我所在經(jīng)過多年對造紙廢水治理工程的實(shí)地調(diào)試與探索，總結(jié)了一條具有投資省，費(fèi)用低、占地少、操作管理方便、出水性能穩(wěn)定的處理工藝流程，在河南、安徽、浙江等造紙企業(yè)運(yùn)行使用，使企業(yè)提高原材料利用率，降低能耗、水耗和其他費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境同步可持續(xù)發(fā)展。河南某造紙廠年產(chǎn)衛(wèi)生紙5000噸，采用麥草堿法制漿，每天排放黑液200m3，CODcr濃度為20000mg/L～40000mg/L，SS濃度為1000mg/L～2500mg/L，大部分白水回用，每天排放中段水3500m3，要求處理后達(dá)到GB8544-92之二級排放標(biāo)準(zhǔn)。
2工藝流程
廢水處理工藝流程是根據(jù)廢水的性質(zhì)，企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)情況及當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求，而選擇最佳的工藝流程。
2.1黑液預(yù)處理流程
濃稀黑液→黑液調(diào)節(jié)池→酸化反應(yīng)池→螺桿泵→壓濾機(jī)→鐵屑反應(yīng)池→中段水沉淀池(混合池)經(jīng)酸析反應(yīng)壓濾機(jī)分離后木質(zhì)素回收
預(yù)處理后黑液A藥
↓↓
中段水——→集水池——→水泵——→紙漿回收裝置——→混合池——→沉淀
↑
B藥
池→生化池→二沉池→泵→氣浮裝置→沉淀池→排放(混凝沉淀池和氣浮產(chǎn)生的污泥進(jìn)入污泥干化池干化)。
3黑液預(yù)處理的原理及工藝條件
3.1原理
堿木素是制漿黑液中的主要成份即主要有機(jī)污染物，當(dāng)用酸調(diào)節(jié)pH值2～4之間的酸性環(huán)境中發(fā)生親電子取代反應(yīng)而凝聚析出，用壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，達(dá)到黑液預(yù)處理的目的的，處理后的濾液經(jīng)過鐵屑層并與之反應(yīng)提高pH值和水中鐵離子的含量后與中段水混合，減少中段水處理的藥劑用量，降低運(yùn)行費(fèi)用他們之間的變化可用下面兩個(gè)反應(yīng)式來表示：
RoNa+H+→RoH+Na+
6Fe+6H+→2Fe3++3H2↑
3.2工藝條件的選擇
3.2.1黑液的性質(zhì)
該廠采用燒堿蒽醌法麥草制漿生產(chǎn)衛(wèi)生紙排放的黑液中每m3的大分子結(jié)構(gòu)的纖維素、半纖維素與木素約25kg，占色度成分的85%;占CODcr成分的75%;其余的則為懸浮的小纖維及薄壁細(xì)胞成份，黑液的CODcr為20000mg/L～40000mg/L，SS1000mg/L～2500mg/L，pH11～13。
3.2.2pH對木素分離的影響
當(dāng)我們采取同一種酸對同一成份黑液酸化至不同pH值時(shí)可觀察到下列現(xiàn)象見表1： 3.2.3酸用量及其相應(yīng)去除率的測定
當(dāng)黑液pH=10時(shí)，利用硫酸和鹽酸分別調(diào)節(jié)pH=3時(shí)，其用量分別為3‰和5.7‰，在未加助凝劑PAM和過濾的情況下取中部的澄清區(qū)域水樣測定CODcr，黑液處理效率分別為41.38%和46.7%。
當(dāng)黑液pH=12時(shí)，其硫酸和鹽酸的用量分別為5.6‰和13.3‰，與上述條件相同時(shí)測得其去除率分別為48.84%和53.12%。通過以上的對比說明，酸的種類對去除率影響不大，綜合考慮兩者的濃度、價(jià)格及運(yùn)輸方便與否，宜采用95%的硫酸進(jìn)行pH調(diào)節(jié)。
3.2.4黑液處理實(shí)際運(yùn)行效果
4中段水處理
黑液經(jīng)預(yù)處理后與經(jīng)過漿回收系統(tǒng)后的中段水混合，其平均CODcr≤2500mg/L，處理為200m3/h，由于其廢水中還含有較多能以生物降解的懸浮物、纖維素等，本工藝流程重視對中段水的預(yù)處理，設(shè)置了混凝反應(yīng)沉淀池，沉淀后污水再流入生化池，經(jīng)二沉池沉淀后再次進(jìn)行二級氣浮作物化處理來保證出水性能的相對穩(wěn)定。
4.1各構(gòu)筑物的技術(shù)參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)
4.1.1旋流反應(yīng)沉淀池
反應(yīng)區(qū)分為6個(gè)單元，容積為180m3沉淀區(qū)，內(nèi)設(shè)φ60mm六角形斜管，其傾角為60°，容積300m3，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為2h，污水上升流速0.5mm/S，運(yùn)行中投加少量的A藥和B藥進(jìn)行混凝沉淀。
4.1.2兼氧池
本池設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為8h，池底部安裝曝氣器，利用風(fēng)機(jī)曝氣充氧，設(shè)計(jì)氧的轉(zhuǎn)移速率為10%，三個(gè)單元采用水力噴淋消除泡沫。設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為1.5kgBOD5/(m3·d)。運(yùn)行狀況要求SV10%～30%，Do1～4，BOD5：N：P=100：4：1，pH6～9，水溫10℃～30℃。
鏡檢：生化池每個(gè)單元的水樣中以鐘蟲為指示生物，鐘蟲的數(shù)量多個(gè)體大，伸縮有力、活動能力強(qiáng)，菌膠團(tuán)團(tuán)體大，數(shù)量多，其他生物數(shù)量多。
4.1.3二級氣浮設(shè)施
本設(shè)施主體為混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)有混凝區(qū)、接觸區(qū)、二次氣浮區(qū)、沉淀區(qū)，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為40min。它是由我所發(fā)明的專利產(chǎn)品鋼制二級氣浮過濾凈水器改進(jìn)后設(shè)計(jì)的。集混凝、氣浮、沉淀、刮渣為一體。根據(jù)對出水水質(zhì)的要求投加適當(dāng)?shù)乃巹，若該廢水生化后經(jīng)過沉淀達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，本設(shè)施可以停機(jī)，節(jié)省藥耗電耗。
4.1.4污水處理實(shí)際運(yùn)行效果
本工程于97年2月動工，6月進(jìn)行各單段試車，7月份開始試運(yùn)行，成套設(shè)施聯(lián)動運(yùn)行正常一個(gè)月后經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門取樣監(jiān)測，結(jié)果出水達(dá)到了GB3544-92之表二所要求的造紙行業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。
5黑液中段水處理經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
黑液預(yù)處理與中段水處理的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表2
6結(jié)論
6.1采用酸化預(yù)處理黑液并回收黑液中的木素能有效地削減黑液中的有機(jī)污染物，降低中段水處理的負(fù)荷，同時(shí)能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，此法處理工藝流程是中小型紙廠治理污水的一條行之有效的途徑。
6.2該工藝特別是黑液預(yù)處理不同于傳統(tǒng)堿回收的動力大、能耗高、維修復(fù)雜、運(yùn)行費(fèi)用昂貴的缺點(diǎn)，具有設(shè)備簡單、能耗低、投資省、管理方便等優(yōu)點(diǎn)，可值得推廣。
7存在問題及改進(jìn)途徑
7.1由于酸析出的木素呈粘稠狀，給壓濾機(jī)的固液分離帶來一定的困難，有待于進(jìn)一步開展綜合利用木素的精制與提取，以獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益。
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