造纸工业废水处理

造纸工业废水处理

造纸工业废水处理造纸工业所产生的废水具有种类繁多、水量大、有机污染物含量高特点，属难处理的工业废水之一，废水来源于制浆及造纸各个工艺环节中，其物理性质及有机污染物的浓度各不相同，针对废水的特征确定有效的处理工艺，当前用于造纸工业废水处理的主要方法有沉淀、气浮、吸附、膜别离、好氧生物、厌氧生物等处理方法以及几种工艺结合的处理方法。一、造纸工业废水处理工艺的选择1  工艺选择的原那么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最正确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，遵循以下原那么：    (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，能保证出水水质到达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) 所选工艺应最大程度减少对周围环境的不良影响〔气味、噪声、气雾等〕。2废水的水质特性分析造纸废水处理主要污染物COD、BOD、SS，而COD、BOD、SS主要是纤维在生产过程中分解而引起的，也可以说是由SS引起的，废纸制浆造纸工艺更突出。废水中的悬浮物主要是长纤维、短纤维、填料及少量的杂细胞组成。根据废纸制浆造纸废水这一特点，以及污水排放标准，本厂废水处理方案确定为微孔过滤－物化预处理－生化法。二、造纸工业废水的预处理无论采用什么样的方法，废水都需要进行预处理，预处理主要是为了改善废水水质，以便满足各工艺的进水要求，提高废水处理的整体效果，确保整个处理系统的稳定性，因此预处理在造纸工业废水处理中具有非常重要的地位。造纸工业废水处理中的预处理可分为厂内预处理和厂外预处理，厂内预处理主要是对白水中的纸浆进行回收，常采用过滤、气浮等进行回收利用，能够防止大量的纸浆进入废水处理系统中，既提高了纸浆的得率又节约了废水处理的本钱n；厂外预处理主要是为了保证进入物化、生化等处理系统的废水能够最大程度的满足工艺要求，能够使系统稳定运行。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，去除一局部污染物，改善废水水质，使整个废水处理系统的处理效果到达最正确。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到达90%以上。工程实践说明，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，过大那么造成过水负荷降低，使处理能力降低同时也增加了局部投资，过小那么易造成筛网堵塞，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，到达浆水别离的作用。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。从而到达纸浆与废水的别离作用；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n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局部的悬浮物，但还是会有一局部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。造纸工业废水是一种水量大、色度高、悬浮物含量大，有机物浓度高、组分复杂的难处理有机废水，通过大量的工程实践证明，造纸工业废水的综合治理工艺路线中废水的预处理工艺是非常重要的，它关系到整个系统的稳定运行和达标排放，同时也涉及到运行本钱的上下，废水进行预处理后可大大改善废水水质，有利于造纸废水进行进一步处理，最终到达去除污染物之目的。因此预处理工艺在造纸工业废水处理中是必不可少的关键技术之一。三、混凝沉淀-卡鲁塞尔氧化沟处理造纸废水以麦草为原料的制浆造纸是制浆造纸的主要工业污染源之一。河南某造纸厂以亚铵法麦草浆生产为主，中段废水成分复杂，废水浓度及排放量波动较大。该厂2.5万m3/d麦草浆中段废水处理工程设计采用以卡鲁塞尔氧化沟为主体的二级生物处理工艺。1废水来源及水质1)水质。设计进水水质：CODcr=1800mg/L，BOD5=600mg/L。SS=1500mg/L。pH=6～8设计出水水质：CODcr≤300mg/L，BODs≤80mg/L，SS≤100mg/L，pH=6～92)水量。废水处理量Q=25000m3/d。2处理工艺及主要构筑物2.1工艺流程2.2主要构筑物1)圆形辐流式初沉池：l座，D=25m，HRT=3.5h，配置25m中心驱动刮泥机l套。2)卡鲁塞尔氧化沟1座：8沟串联式，沟L×W×H=100×64×4.5m，有效容积25000m，配套2台l10kW倒伞型外表曝气机，2台132kW倒伞型外表n曝气机，每台充氧量2.1kgO2/(kW•h)，污泥负荷为0.25kgBOD/kgMLSS•d。3)二沉池l座：圆形辐流式初沉池l座，D=30m。HRT=4.0h配置30m中心驱动刮吸泥机l套。4)污泥浓缩池1座：D=25m，配置25m中心驱动污泥浓缩机1套。3调试运行情况该工程于2004年5月底开始进水调试，并进行活性污泥菌种培养。该公司主要以郑州市城市污水处理厂消化污泥为接种污泥，同时投加粪便以缩短培养时间。约两周后经微生物相镜检，污泥内已含有大量菌胶团和纤毛类原生动物，如钟虫、等枝虫、盖纤虫等，同时污泥具有良好的凝聚、沉降性能，说明活性污泥已成熟。此后，在进水中逐渐增加中段废水的比例，采用逐渐加大进水量，间歇曝气的方式进行驯化。经过近半年的调试运行，氧化沟中MLSS已达4500mg/L以上，二济池出水C0D在300mg/L。处理效果见表1。4结论1)监测结果说明，混凝沉淀/卡鲁塞尔氧化沟工艺处理造纸中段水效果良好、稳定可靠，出水水质到达综合排放标准一级标准；采用该工艺可以缩短工艺流程，减少构筑物和设备，系统污泥产量低，且已好氧稳定，很容易被利用或处理，同时该工艺具有较好的抗冲击负荷能力。2)曝气池前设置生物选择池，有效地防止了污泥膨胀。3)卡鲁塞尔氧化沟独特的池型，形成了缺氧-厌氧-好氧工艺流程，正是由于其可以在同一条沟中交替完成厌氧、好氧过程，使废水中难降解的木素及其衍生物局部水解为易于生化降解的小分子，因而取得了较高的去除效果。四、好氧接触氧化法处理高浓度造纸黑液制浆造纸废水含有大量的纤维素及其分解产物〔低分子量的半纤维素，甲醛、乙酸、糖类等易生物降解的有机物〕、多量的腐植酸、木素、蜡质、无机盐等有机污染物，这些有机污染物占化纤行业总污水CODcr的50～60%，是制浆造纸废水治理的关键。由于这类废水有机物污染负荷高,CODcr高达10000-20000mg/l，应首先通过物化方法将CODcr降到3000以下，再通过兼、好氧的方法将废水处理到达国家排放标准。1工艺流程n根据制浆造纸废水具有CODcr浓度高、色度大的水质特点，确定的处理工艺流程如下：车间废水首先进入调节池进行均质均量，经调节后的废水由泵提升至兼氧池。由于废水中含有诸多难生物降解的物质，而废水色度的去除首先应破坏有机物的带色基团，本工艺采用兼氧、好氧生物处理工艺，就是利用兼氧菌将废水中的大分子有机物分解为低分子有机物，同时利用兼氧菌的水解作用破坏大分子有机物的有色基团，提高废水的可生化性，然后在好氧池中利用好氧菌的同化和异化作用将兼氧菌所分解的产物进行降解，从而到达脱色、去除COD的目的。由于生化处理出水中夹带诸如脱落的生物膜等难以沉降的悬浮物，故采用二次沉淀的方法以进一步提高处理效果。2构筑物及设备处理构筑物及其主要设备有调节池、兼氧池、好氧池和二沉池。2.1兼氧、好氧池兼氧、好氧生物处理工艺采用生物膜法，中心处理构筑物是接触氧化池，该池由池体、填料、布水和布气装置等组成。池体形式本处理系统采用直流式接触氧化池，这是一种底部同时进水与进气的接触氧化池，在填料上产生液流，生物膜受上升的水流、气流的强烈搅拌而加速更新，使其保持较高生物活性，同时又能克服填料的堵塞现象。另外上升气流撞击填料使气泡破裂，增加了接触面积，提高了氧的转移效率。填料填料是生物膜生长的载体，是接触氧化的核心部位，它直接影响生物接触氧化处理的效能。本系统的接触氧化池采用的是新型纤维组合填料。布水生物接触氧化池的进水必须均布填料层，使废水、空气、生物膜三者之间相互接触。布水管采用穿孔管，孔径为5mm，间距为20cm。布气生物接触氧化池的布气主要有三个作用，即充氧、搅拌，防止填料层的堵塞和促进生物膜更新。本处理系统供气选用新型三叶罗茨风机，曝气设备采用微孔曝气软管以保证并提高氧的转移率。2.2二沉池对于生化处理后出水中难以沉降等脱落生物膜，采用二次沉淀的处理方法加以去除，可以进一步提高出水水质。只要半个平米的价格，日韩新马泰都玩了一圈；一两个平米的价格，欧美列国也回来了；下一步只好筹划去埃及南非这些更为神奇的所在......几年下来，全世界你都玩遍，可能还没花完一个厨房的价钱。但是那时候，说不定你的世界观都已经变了。3细菌的培养与驯化3.1接种污泥接种污泥取用某污水处理厂二沉池后经脱水的剩余污泥，兼氧和好氧两池所接种的活性污泥量共计8吨。n3.2温度和pH值对于生化处理过程，一般认为水温在23℃～30℃时最好。考虑到企业所排放污水的实际水温，调试过程中尽量使得污泥菌种在实际水温下生长。排放的废水PH值在6.5左右，调试中发现生化系统出水pH值在7以上，说明生化系统对废水的pH值调节性能良好。3.3微生物的营养微生物的新陈代谢需要一定比例的营养物质，除了BOD5表示的碳源外，还需要氮、磷和其他微量元素。制浆废水那么往往缺乏某些关键的元素如氮和磷。在调试过程中，可补充尿素和磷酸二氢钾来补充细菌需要的氮和磷。一般对氮、磷的需要量可根据BOD5:N:P=100：5：1加以控制。3.4溶解氧生化系统采用兼氧和好氧两个系统。所谓兼氧系统采用间歇曝气方法，一般每日曝气8h以维持兼氧池DO为0.5mg/L，曝气的同时起到水力搅拌和兼氧生物膜的强制剥落更新作用。好氧系统那么采用连续曝气方式，溶解氧浓度控制在2mg/L左右。3.5进料方式调试初期，生化系统所承受的有机负荷应低一些，采用间歇闷曝和连续进水两种方式交替进行调试。进入兼氧池和好氧池的污水按比例逐步增加，同时启动好氧池的回流泵进行回流处理，直至整个系统CODcr去除率根本稳定。3.6水力负荷和冲击负荷启动时水力负荷宜低，否那么可能造成污泥流失，影响填料生物膜的生长。调试过程中既不宜突然提高负荷，也不宜长期稳定在低负荷下进行，应在出水污泥浓度及去除率都较高的条件下逐渐提高负荷。当兼氧池填料CODcr负荷到达1.6kg/m3*d；好氧池填料CODcr负荷到达1.18kg/m3*d时，系统处理效果较好，运行稳定。3.7微生物的组成在调试运行稳定后，在好氧池内可以明显看到水中存在大量的固着型纤毛类原生动物，如钟虫、盖纤虫等枝虫和菌胶团。在一般情况下，这几种原生动物多，说明游离细菌少，出水中有机物浓度较低。菌胶团较多，还可以说明污泥吸附、氧化有机物的能力大，填料挂膜已经到达预期效果。一旦填料挂膜成功，微生物培养驯化完成，系统处于连续实运转。4工艺运行本工艺系统主要为生化处理局部，调试的难点是兼氧池、好氧池中填料的生物挂膜及微生物的培养驯化。结合当地气候特点，每天同步监测调节池、兼氧池、好氧池、气浮池出水中的pH值、色度、SS、CODcr等水质指标，每四小时取样化验，取一天6个水样化验的平均值。调试工作为期4月余，处理出水水质稳定。在微生物挂膜及培养、驯化期间，随着微生物的增长和逐渐适应，处理出水中CODcr及色度的去除率逐渐提高，第四个月根本调试正常。稳定运行后经过兼氧、好氧工艺处理，pH值从调节池出水的5.2到达二沉池出水的7.3；色度从252倍降到62倍，去除率在75%；SS从180mg/L降到38mg/L，去除率在79%；CODcr从3834mg/L降到106mg/L，去除率在97%。5结论n兼氧、好氧生物接触氧化法处理制浆造纸废水COD、SS、色度去除效果良好，各项主要出水水质指标到达国家的排放标准。五、水解酸化---好氧曝气工艺处理石灰法造纸废水徐州市某造纸厂主要以石灰法蒸煮麦草制浆(60%)和回收废旧纸板为原料生产高强瓦楞原纸，年生产能力8万t，每日产造纸废水约12000m3。治污工程采用水解酸化一好氧曝气工艺，工程投产验收后，由承建单位实行市场化代运营，实现了废水的稳定达标排放。该厂荣获2001年度“江苏省环保先进企业〞称号，处理达标废水40%回用于生产，60%外排用于农业灌溉。1废水来源与性质造纸废水主要由石灰蒸煮黄液、浓缩废水及纸机水构成。水中含有大量木质素、半纤维素、硅化合物等难降解物质，COD。中胶体、超胶体所占比重较大，其BODJCOD值仅为0．3左右，可生化性较差。2污水处理站概况2．1水量、水质及排放标准该厂日产污水约12000m3，故污水处理站设计日处理能力为15000m3。设计进水水质及排放标准见表l。2．3污水处理站主要处理单元及工艺参数2．3．1预处理局部n格栅、纤维回收及初沉池构成整个污水处理站的预处理局部。格栅主要为拦截一些大块的飘浮物，以防堵塞后续的处理设备。锥网纤维回收主要为回收生产过程中流失的大量纸浆纤维而设置，回收纸浆可用泵送回生产车间用于造纸。这样可以大大减轻后续处理负荷．还可以直接增加经济效益。初沉池主要为沉淀一些大颗粒的泥沙等悬浮颗粒。其有效容积约2000m，有效水力停留时间约4h。2．3．2水解酸化池水解酸化工序主要是针对造纸废水可生化性较差而设置的，它集沉淀、吸附、网捕和生物絮凝等物理化学过程及水解、酸化、甲烷化等生物降解功能于一体。能将废水中难降解的大分子有机化合物分解为易于生物降解的小分子化合物，提高废水的可生化性，使它们易于被好氧微生物氧化分解成熟的水解污泥呈黑色颗粒状，其质量浓度约为25g·L-1，水解池有效池容约6000m3，水力停留时间约12h．COD0，BOD5，SS去除率分别到达35%，20%，75%。2．3．3曝气池——二沉池曝气采用推流式曝气，水温10～30℃，pH值7．5左右，P(污泥)约3500mg·L-1，单位污泥浓度的BOD5污泥负荷为0．22kg·(kg·d)-1曝气池总体积约10000m3，水力停留时间20h左右。曝气机械采用射流器单元曝气系统，具有节能，管理方便，充氧效率高和抑制污泥膨胀等明显优点。由于上述水解池的预处理作用，使得本级COD0去除率最高可达85%左右。二沉池与曝气池配套，共6组，为平流式结构。有效容积约2000m3，有效水力停留时间约3h．水力外表负荷为0．57m3m-2·h-1。曝气池混合液在此絮凝沉淀，实现泥水别离。沉淀污泥通过污泥回流泵送到曝气池人口处，剩余活性污泥局部排入水解酸化池．局部排人浓缩池处理。2．3．4接触氧化池有效池容约950m3，水力停留时间近2h，内置玻璃钢硬质蜂窝填料，生物接触氧化对二沉池出水进一步生化处理，采用与曝气池相同的曝气方法，以提供微生物所需氧量。生物膜上的微生物对有机物进一步加以降解．对冲击负荷有较强的缓冲能力．去除效果稳定。2.3．5化学絮凝——接触沉淀考虑到严冬季节或高负荷冲击时对处理效率的影响，为进一步去除可溶性COD0，设置了化学絮凝工序，通过投加适量的PAC及PAM．可使出水稳定达标排放。在正常情况下，一般无须加药。接触沉淀池与生物接触氧化池及化学絮凝配套，内置填料有效高度0．75m，过滤面积400m2，滤速小于0．8m·h-1。接触氧化池内脱落的生物膜及加药絮凝体在此沉淀．不易沉淀的较轻悬浮物被滤料截留，沉淀污泥用泵送至污泥浓缩池。接触沉淀池运行周期为24h。2．3．6污泥浓缩池一污泥干化场n本系统主要由初沉池污泥、水解池污泥、曝气池剩余活性污泥、接触沉淀池内污泥构成。这些污泥在浓缩池浓缩后用泵送至污泥干化床脱水后外运，浓缩池上清液及干化床滤液均用泵提升至初沉池。3运行效果该工程于1998年8月份通过验收．至今运行稳定。在预处理p(COD0)，p(BOD5)，p(SS)，pH值进水分别为2865，948，2362，7．32时，对各单元出水进行检验．其结果取均值列于表2经计算，COD0，BOD5，SS总去除率分别为91．5%，93．8%．97．5%。4工程经验(1)冬季水温低于10℃时，曝气池泡沫较大，给操作管理带来不便。此时，需投加适量的PAC及PAM，以保证出水达标排放。由于加药时絮凝污泥较多。容易造成接触沉淀池堵塞，因此，在接触氧化池及接触沉淀池之间增设加药沉淀池及排泥设备。(2)目前接触沉淀池只用水进行反冲洗，长时间运行后，效果不理想，宜设计为气水反冲方式，以方便运行管理。(3)污泥干化床的干化效果受外界环境因素影响较大，有时不能满足生产需要，宜采用机械脱水系统，以彻底解决污泥问题。5结论(1)针对石灰法造纸废水可生化性差的特点，工程采用了无动力消耗的水解酸化工艺作为好氧处理的预处理工序，节约了能耗，减少了污泥产量，使污水处理运行费用低廉，不加药时仅0．55元·m-3，加药时为0．9元·m-3，工程采用砖混结构，投资省，吨水投资仅500元·m-3。(2)实行市场化运营，充分发挥环保企业的技术优势与管理优势，是保证水质稳定达标排放的重要举措。 n