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造纸厂废水处理
2019-11-19
来源:未知
点击数:  102        作者:未知
  • 造纸废水是我国主要的工业污染源之一。我国造纸业多采用草杆、木浆等作为造纸原料。造纸废水成分复杂,可生化性差,属于较难处理的工业废水。制浆造纸生产一般有制浆、洗浆、漂白、造纸的工序组成。造纸属于高有机废水浓度、高悬浮物含量、难生物降解的有机污染废水。

    一、 造纸废水 的特点

    为了有限地处理造纸废水。首先必须对造纸废水的水质有所了解。碱法造纸排出的废水主要有以下三种:

    1 、蒸煮木浆(或草浆)所生成的废液,又称黑液。

    2 、打浆机和精浆机排出的废水,称打浆废水。

    3 、造纸机废水,其中可以直接使用的称为白水。

    这些废水中含有的主要污染有以下几种:

    1 、悬浮物   包括可沉降悬浮物和不可沉降悬浮物,主要是纤维和纤维细料(即破碎的纤维碎片和杂细胞)

    2 、易生物降解有机物   包括低分子量的半纤维素、甲醇、乙酸、甲酸、糖类等。

    3 、难生物降解有机物   主要来源于纤维原料中所含的木质素和大分子碳水化合物。

    4 、毒性物质   黑液中含有的松香酸和不饱和脂肪酸等。

    5 、酸碱毒物   碱法制浆废水 ph 值为 9~10 ;酸法制浆废水 ph 值为 1.2~2.0.

    6 、色度   制浆废水中所含残余木质素是高度带色的。

    二、工艺的选择

    工艺方案的选择对于废水处理设施的建设、确保处理设施的处理效果和降低运行费用发挥着最为重要的作用,因此需要结合设计规模、废水水质特性以及当地的实际条件和要求,选择技术可行、经济合理的处理工艺技术,经全面技术经济分析后优选出******的总体工艺方案和实施方式。

    在废水处理设施的总体工艺方案确定中,遵循以下原则:

    1 、所选工艺必须技术先进、成熟,对水质变化适应能力强,运行稳定,能保证出水水质达到工厂使用标准及国家废水排放标准的要求。

    2 、所选工艺应减少基建投资和运行费用,节省占地面积和降低能耗。

    3 、所选工艺应易于操作、运行灵活且便于管理。根据进水水质水量,应能对工艺运行参数和操作进行适当调整。

    4 、所选工艺应易于实现自动控制,提高操作管理水平。

    5 、所选工艺应******程度减少对周围环境的不良影响(气味、噪声、气雾等)。

    三、 造纸废水处理常用预处理方法

    预处理工艺主要有:格栅、筛网、纤维回收系统、调节水量及水质、等工艺组成。可根据不同的造纸工业废水水质采取不同的预处理手段,去除一部分污染物,改善废水水质,使整个废水处理系统的处理效果达到******。

    1 、格栅、筛网

    由于造纸工业废水中常含有树皮、木屑、塑料、纸浆纤维屑等细小的悬浮物,如以木材为原料的制浆厂在备料过程中排放的废水中往往含有树皮、木屑等,在造纸过程中的抄纸等工序中会产生大量的白水,白水中含有较高的纤维浓度。这些物质会对水泵等造成损害对主体处理工艺造成影响,特别是对生物处理中 UASB 、水解酸化等工艺的布水系统造成严重堵塞,因此在进入水泵及主体处理系统之前对其进行拦截,设置格栅拦截大悬浮物,设置筛网拦截细小悬浮物。格栅一般用在大水量的造纸废水处理中,由于废水水量大,且悬浮物颗粒种类较多,设置格栅能够有效拦截较大的悬浮物,处理能力高,不易堵塞,针对造纸废水的特点我公司在工程实践中一般设置粗细格栅,粗格栅栅缝间隙常采用 10-15mm ,细格栅栅缝间隙通常采用 1-5mm. 格栅机主要有回转式机械格栅机、网式转链格栅机、固定式格栅机、反切式旋转细格栅机等,我公司常用的主要有反切式旋转细格栅机、网式转链格栅机、固定式格栅机等。筛网通常应用在水量相对较小、废水中含有大量的细小悬浮物如纸浆等,同时还可以去除大颗粒的漂浮物,对悬浮物及大颗粒物质的去除率可达到 90% 以上。工程实践表明,筛网间隙一般为 30~60 目,安装形式采用固定式安装,安装角度为 40~50 °,安装角度不易过大,过大则造成过水负荷降低,使处理能力降低同时也增加了部分投资,过小则易造成筛网堵塞,加大了清渣难度,影响处理效果。

    2 、纤维回收系统

    造纸废水中含有大量的纸浆纤维,如果不对纸浆纤维进行回收,将有大量的纸浆进入废水处理系统中,严重影响废水处理系统的处理效果,同时造成纸浆浪费。厂内纤维回收系统主要用于造纸白水的纤维回收,一方面进行白水循环减少白水的排放量,另一方面采用筛网、多圆盘过滤、气浮、沉淀等方法进行回收纸浆纤维,厂外纤维回收常采用筛网过滤的方法进行纸浆纤维的回收。筛网过滤主要有:重力自流式筛网过滤、普通旋转过滤机、反切单向流旋转过滤机、双向流旋转过滤机等。重力自流式筛网过滤是废水通过集水槽溢流堰均匀布水到筛网上,由于重力作用,滤液从筛网的缝隙中流出,纸浆纤维在重力及水的冲力作用下沿筛网流入集渣槽中,达到浆水分离的作用。普通旋转过滤机过滤滚筒与安装地面有一角度,废水从上部进入滚筒,进水口滤网内壁程 90 度角,过滤滚筒在旋转的过程中滤液从滤网的缝隙中排出,纸浆自动排到滚筒的另一端。反切单向流旋转过滤机采用卧式滚筒结构,传动方式可分为链条式和齿轮式,废水均匀布水到逆水流方向的滤网内壁上,水流与滤网形成反切相对运动,滤液从网的缝隙中排出,纸浆纤维被截留在网的内壁,在导板的作用下,从排渣端自动排出。从而达到纸浆与废水的分离作用;反切双向流过滤机的原理与单向流相同。

    3 、调节

    由于造纸工业在生产过程废水排放的多样性,使排出的废水的水质及水量在一日内有一定的变化,因此要求对废水进行进行调节,均衡水质,使其能够均匀进入后续处理单元,提高处理效果。废水的调节主要分为:水量调节和水质调节。废水处理设备及构筑物都是按一定的水量标准设计的,要求均匀进水,特别对生物处理系统更为重要,为了保证后续处理系统的正常运行,在废水进入处理系统之前,预先调节水量,使处理系统满足设计要求。根据造纸工业工艺的不同,废水的水量、水质不同,调节池的停留时间也各不相同,当处理水量比较小时,停留时间可选大些,当处理水量比较大时,停留时间可根据具体情况选小些,一般为 4~8 个小时。虽然废水在进入调节之前通过格栅、纤维回收等措施去除了大部分的悬浮物,但还是会有一部分的悬浮物特别是纸浆流进调节池,为了防止沉淀,同时为了加强废水的均匀性,可考虑在调节池内增加曝气装置,可有效改善废水的水质特性。

    四、 基本处理方法

    废纸造纸 废水 SS 、 COD 浓度较高, COD 则由非溶解性 COD 和溶解性 COD 两部分组成,通常非溶解性 COD 占 COD 组成总量的大部分,当 废水 中 SS 被去除时,绝大部分非溶解性 COD 同时被去除。因此,废纸造纸 废水 处理要解决的主要问题是去除 SS 和 COD 。

    废纸造纸 废水 中的 BOD5 值较低, BOD5 与 COD 的比值一般为 0.15 ~ 0.25 ,可生化性较差。混凝处理方法只能去除部分 BOD5 ,绝大部分 BOD5 的去除主要应采用生化方法解决。

    1、   气浮或沉淀法

    采用气浮或沉淀方法,通过投加混凝剂,可去除绝大部分 SS ,同时去除大部分非溶解性 COD 及部分溶解性 COD 和 BOD5 。其典型的处理工艺流程如下:

    废水 → 筛网 → 集水池 → 气浮或沉淀 → 排放

    气浮和沉淀均为物化处理方法,处理效果与选用的设备、工艺参数、混凝剂等有关,其 COD 去除率一般高于制浆中段水的 COD 去除率,通常能达到 70% ~ 85% 。对吨纸 废水 排放量> 150m3 、浓度较低的中小型废纸造纸企业,通过气浮或沉淀处理,出水水质指标可达到或接近国家排放标准。

    气浮和沉淀法各自的优缺点比较见表 2 。

    2  气浮与沉淀法比较

    处理方法  

    优点  

    缺点  

    气浮  

    1. 处理效果稳定、可靠
    2. 占地面积小
    3. 污泥量少,易于脱水
    4. 土建费用低  

    1. 设备费用较高
    2. 运行电耗略高  

    沉淀

    1. 处理方法成熟、稳定
    2. 电耗较低
    3. 操作较简单  

    1. 占地较大
    2. 污泥需经浓缩后脱水  

    最近几年来,在气浮法中高效浅层气浮异军突起。高效浅层气浮具有水力停留时间短 ( < 5min) 、池体水深浅 ( 仅 500mm) 、处理效果好等优点。它应用浅池理论和 “ 零速度 ” 原理,彻底改变了传统推流式气浮池的进出水及污泥分离方式, 废水 在气浮池中处于相对静止状态,微气泡吸附污泥后可垂直向上浮起,固形物上浮速度为 4 ~ 10cm/min ,可在短时间内获得优质出水,其 SS 、 COD 去除率可略高于沉淀法,对中型规模的 废水 处理有其一定的优越性。

    2、   物化与生化处理相结合

    对于吨纸 废水 排放量较低、 废水 COD 较高的大中型废纸造纸企业,期望通过单级气浮或沉淀的物化方法达到国家一级排放标准有较大的难度,因为可溶性 COD 、 BOD5 主要需通过生化方法才能有效去除。一般,当执行 COD ≤ 100mg/L 的排放标准时,原水 COD 浓度不宜超过 600 ~ 800mg/L ;当执行 COD ≤ 150mg/L 的排放标准时,原 COD 浓度不宜超过 800 ~ 1000mg/L 。因此,在原水 SS 和 COD 浓度较高时,应在一级物化处理之后接生化方法处理,使处理出水最终达到国家排放标准的要求。

    物化加生化处理方法的典型工艺流程如下:

    废水 → 筛网 → 调节 → 沉淀或气浮 → A/O 或接触氧化 → 二沉池 → 排放

    A/O( 缺氧 — 好氧 ) 处理工艺,通过缺氧段的微生物选择作用,只是对有机物进行吸附,吸附在微生物体的有机物则在好氧段被氧化分解。因此 A 段停留时间短,约在 40 ~ 60min 。

    由于 A 段微生物的筛选和对有机物的吸附作用,能有效地抑制 O 段丝状菌生长,控制污泥膨胀。当 废水 经过混凝沉淀或气浮处理后, A/O 工艺的有机负荷为 0.5kgCOD/(kgMLSS · d) 时,其 COD 去除率可达 90% 左右。宁波中华纸业有限公司的废纸造纸 废水 的 COD 在 1500 ~ 3000mg/L ,经混凝沉淀加 A/O 生化法处理,出水 COD 为 60 ~ 100mg/L ,各项指标均达到国家排放标准的要求。

    生物接触氧化法具有挂膜快、无污泥回流系统、无污泥膨胀危害、日常运行 理容易等优点,在中小型有机 废水 处理中应用较多。宁波八方集团造纸厂 1 × 104t/d 黄板纸生产 废水 ,采用气浮加生物接触氧化法处理工艺,取得了良好的效果,各项指标均达到国家一级排放标准。但是在相同条件下,接触氧化法处理效果不如活性污泥法,虽然无污泥膨胀,但在二沉池需要更低的表面负荷,而且 填料 的定期更换问题也应引起重视。

    3、   污泥处置与综合利用

    回收浆料

    造纸过程中浆料的流失不可避免,做好流入 废水 中的废浆回收有两个好处:一是回收的浆料可回用于造纸或外售作为低档纸的原料,产生直接经济效益;二是降低 废水 处理负荷,减少药剂消耗。

    废浆的回收,一般采用筛网微滤,用 60 ~ 70 目尼龙网或机械格栅,筛网的规格和材质的选用与水质有关,如生产涂布白板纸 废水 的纤维比较细小,需要选用细筛网,但太细则过水效果差,影响 废水 处理量。一般机械格栅的栅距在 0.15 ~ 0.25mm 时,截留纤维效果******, SS 去除率为 30% ~ 50% , COD 去除率为 20% ~ 30% ,既能满足过水量的需要,又能达到提高回收率的目的。

    污泥脱水  

    废水 经物化、生物方法处理后,其中的悬浮物有 90% 以上分离出来成为污泥。通常原料废纸有 5% 左右进入 废水 ,吨纸将产生 70 ~ 80kg 的绝干污泥,折合:气浮污泥 ( 沉淀浓缩污泥 ) 含水率 97% ,污泥量约 2.3 ~ 2.6t/t 纸;机械脱水后污泥含水率 75% 左右,干污泥量约 0.3 ~ 0.4t/t 纸;自然干化污泥含水率较高,污泥量> 0.7t/t 纸。

    污泥脱水采用压滤机脱水,大中型企业以带式压滤机为多,中小型企业以板框压滤机为多。也有一些小企业采用自然干化方法,自然干化容易造成二次污染,南方地区尤甚,******应避免采用。

    五、造纸废水的回收利用方法

    由于造纸废水由三种废水组成:黑液、打浆机废水和造纸机废水,因此它的回收利用主要是针对这三种废水展开。

    1 、黑液的回收利用

    1 )传统碱回收法(燃烧法)

    造纸工业上用碱量很大,每生产 1t 纸浆需要 200~400kg 烧碱。在蒸煮后排出的黑液中有 35% 左右的无机物,其主要成分是游离的 NaOH 、 Na2S 、 Na2SO4 及和有机物结合的其他钠盐。回收碱的目的就是将这些钠盐转化为 NaOH 和 Na2S 回收利用,以降低成本,并减少对水体的污染。

    2 )湿式氧化法

    湿式空气氧化是指在高温、高压下,废水中的有机物被氧化分解的过程,其氧化程度取决与所使用的温度和压力。此方法适用于烧碱法黑液。

    3 )湿式裂化法

    湿式裂化法回收稻草浆黑液为我国独创的新技术。黑液在 20MPa , 360 摄氏度左右进行湿式裂化反应 15~30min ,黑液中的有机物转化为气体、焦油、炭粉和有机酸,硅酸钠在高 CO2 分压下转化为 Si2 沉淀。然后在常压下用沉降法将裂化产物分离,分理出的液体可苛化回收碱。

    4 ) SCA- 比列若得法

    此方法的基本原理与空气氧化法相近似。将浓缩到 50%~60% 的黑液,在氧气不足的条件下,在热分解炉内进行瞬间热分离,分解产物为 Na2CO3 、 H2S 、 C 等。

    5 )黑液的综合利用办法

    回收硫酸盐松节油、用黑液制取胡敏酸氨、回收塔罗油,用黑液制取二甲基亚矾等。另外还可以回收木质素,生产酒精和酵母。

    2 、打浆机废水回收利用

    纸浆经过打浆机排出的废水,其所含成分与黑液相同,只不过浓度较低。由于所含的有机物质(纤维和碱等)数量少,回收较困难,但废水   中的总固体、悬浮物和 BOD5 仍然很高,直接排放对水体污染仍很严重,因此需要进行处理。主要处理方法包括混凝沉淀法、气浮法、活性污泥法、稳定塘法、生物滤池法及 A/O 法等。

    3 、造纸机废水回收利用

    从造纸机上排出的废水中含有大量纤维,如不回收利用,将造成很大浪费,因此,对造纸机器废水必须加以充分的回收和重复利用。这些水部分可以用来稀释纸浆(如案锟排出的白水),部分送至打浆工程使用(吸水箱和伏锟所压出的废水),打浆工程用不了的废水,应送到回收装置进行饲料回收。

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