水污染论文

精品文库水污染结课论文造纸行业废水排放与治理学 院 化工学院 专 业 化学工程与工艺年 级 2010 2013年 4月 12 日摘 要 造纸工业产生并排放的废水在我国废水排放量中占用很大的比重，而且废水排放量大，污染比较严重。秉承着我国可持续发展的原则，为了达到国家要求的排放标准，我国相应的必须采取必要的治理方针。本文重点讲了造纸工业目前较多采取的治理方法包括其原理、分类、技术以及特点。另外，对一些较为先进的技术做了简要介绍。希望通过这篇论文，可以让大家对造纸工业的废水治理有一定的了解，更为重要的是提高大家的环保意识。关键词：造纸黑液；中段废水；白水；治理方法；深度治理 ABSTRACT Papermaking wastewater emissions and emissions of waste water in our country occupies a large proportion ,and wastewater emissions big, pollution is more serious.Uphold the principle of sustainable development in China,the corresponding necessary governance guidelines must be taken.This article focus on the papermaking industry is more take governance approach including its principle, classification, technology and characteristics.In addition, for some of the more advanced technology are briefly introduced.Hope that through this paper, let you have a certain understanding on treatment of waste water in papermaking industry , more important is to improve everyones environmental protection consciousness.Key words:black liquor in paper-making;midcourse wastewater;White water; Management method;Depth of governance欢迎下载精品文库目 录 第一章 简介.1 1.1 定义.1 1.2 废水来源.1 第二章 废水排放情况.3 2.1 排放标准.3 2.2 排放特点.3 2.3 排放状况.3 第三章 废水治理情况.6 3.1 治理原则.6 3.2 治理技术与方法.6 3.3 治理深度最新研究.8 3.4 废水治理与经济发展.10 参考文献.11 欢迎下载精品文库第一章 简介1.1 定义 工业废水，包括生产废水和生产污水，是指工业生产过程中产生的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。随着工业的迅速发展,废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。其中造纸工业所产生的废水在其中占了很大部分。见图1，其排放量在各个行业中占17.0%，可以说是一个比较大的数字了。图1 工业废水排放比重1.2废水来源 为什么会产生这么多的废水呢？ 造纸工业废水主要来自造纸工业生产中的制浆和抄纸两个生产过程。制浆是把植物原料中的纤维分离出来，制成浆料，再经漂白；抄纸是把浆料稀释、成型、压榨、烘干，制成纸张。这两项工艺都排出大量废水。其中制浆产生的废水污染最为严重。洗浆时排出废水呈黑褐色,称为黑水，黑水中污染物浓度很高，BOD高达540g/L，含有大量纤维、无机盐和色素。漂白工序排出的废水也含有大量的酸碱物质。抄纸机排出的废水，称为白水，其中含有大量纤维和在生产过程中添加的填料和胶料1。除了这些废水产生的源头，一些工厂为了追求商品竞争化，利益最大化，忽视了环境问题，没有想过水体污染对人民生活的危害，而选择了最简单的治理方法，更有甚者选择不治理，任由其排放。这些主观、客观的原因加起来导致造纸工业产生并排放了那么多的废水。图2、图3是造纸工业造成的水污染现象。图3图2第二章 废水排放情况2.1 排放标准 2008年6月25日，国家环境保护部发布制浆造纸工业水污染物排放标准，现有造纸企业于2009年5月1日起执行。 新标准将企业生产类型分为制浆企业、废纸制浆和造纸企业、其他制浆和造纸企业以及造纸企业四个类型。与旧标准比较，新标准增加了氮、磷、色度、二恶英等污染物控制项目，将可吸附有机卤化物（AOX）调整为控制指标，排水量和排放浓度进一步降低2。严格的排放标准，需要企业加速用清洁生产先进技术改造传统的工艺方法，也要求企业在污水处理的实际运行中，规范操作和完善管理，适应日益严格的环境保护要求。（详见附件1制浆造纸工业水污染物排放标准）2.2 排放特点 在制浆(化学法)和造纸生产过程中主要产生三类废水：黑(红)液、中段废水和纸机白水。黑(红)液主要是蒸煮制浆废水，中段水包括纸浆洗涤、筛选、漂白废水，纸机白水为抄纸车间废水。其中蒸煮废水的环境污染最严重，占整个造纸工业污染的90。黑液的主要成分是木质素、纤维素、半纤维素、单糖、有机酸及氢氧化钠等，可以综合回收其中的有用物质；中段废水污染物复杂，含有较高浓度的木质素、纤维素和树脂酸盐等较难生物降解的物质成分，而且富含漂白阶段产生的对环境危害大的有机氯化物，具有很深的颜色和很大的毒性，pH为911，悬浮物1000mg/l左右，COD600-2500mg/l；抄纸废水，又称“白水”，主要来自打浆、浆料的净化筛选和造纸机湿部。废水中的污染物主要包括悬浮固形物，如纤维、填料、涂料，以及溶解的木材成分、添加的湿强剂、防腐剂等3。2.3 排放状况 20世纪90年代以来，中国治理造纸工业废水排放的效果显著。从1991年到2004年，造纸工业工业增加值(以1990年不变价计)和造纸工业废水排放量均呈现增长趋势（如图4），但是造纸工业废水排放强度却呈现递减趋势(图5)。图4 中国造纸工业废水排放量和工业增加值的变化 图5 国造纸工业废水排放强度的变化 分析排放强度降低的原因，一方面，20世纪80年代以来，我国政府颁布了水法、环境保护法等一系列基础法律、法规；同时，在这些基础法律、法规精神的指导下，又出台或修订了水污染防治法、清洁生产促进法等专项法律、法规。各省、直辖市、自治区根据上述法律、法规的精神，出台了许多与之配套的地方法规和地方规章。政府通过出台这些法律、法规，对我国工业废水的排放进行监督和管理，这是20世纪90年代以来，我国造纸工业废水排放强度呈现递减趋势的主导原因之一。另一方面，经济发展是我国造纸工业废水排放强度降低的又一主导因素。近年来，国家将造纸工业列为全国传统产业结构调整的重点行业之一，并在政策上和资金方面给予扶持。同时，在国家扩大内需促进经济较快增长的宏观政策支持下，造纸工业较好地利用了消费和投资双重拉动作用，加快了技改、结构调整，促进了产业升级。 总而言之，20世纪90年代以来，我国造纸工业在工艺技术、机械设备、产品结构、原材料结构等方面取得了很大的进步，致使我国造纸工业废水排放强度在同期呈现递减趋势，这是环境保护和经济发展双赢的结果。但是，与发达国家相比，我国造纸工业的整体发展水平还存在很大差距，治理造纸工业废水排放仍是一项艰巨任务。第三章 废水治理情况3.1 治理原则 （一）优先选用无毒生产工艺代替或改革落后生产工艺,尽可能在生产过程中杜绝或减少有毒有害废水的产生。 （二）在使用有毒原料以及产生有毒中间产物和产品过程中,应严格操作、监督,消除滴漏,减少流失,尽可能采用合理流程和设备。 （三）含有剧毒物质废水,如含有一些重金属、放射性物质、高浓度酚、氰废水应与其它废水分流,以便处理和回收有用物质。 （四）流量较大而污染较轻的废水,应经适当处理循环使用,不宜排入下水道,以免增加城市下水道和城市污水处理负荷。 （五）一些可以生物降解的有毒废水,如酚、氰废水,应先经处理后,按允许排放标准排入城市下水道,再进一步生化处理。 （六）含有难以生物降解的有毒废水,应单独处理,不应排入城市下水道。工业废水处理的发展趋势是把废水和污染物作为有用资源回收利用或实行闭路循环4。3.2 治理技术与方法 选择治理方法之前，先要弄清废水的来源。一般说来，在整个制浆造纸生产过程中，从备料、蒸煮，一直到成纸各个工段都有废水排放，只是每个工段废水排放量和污染物成分和含量有所不同。通常将造纸工业废水分成三类，即制浆废水，洗浆、筛选、漂白等工段的中段废水和抄纸废水。 化学制浆的蒸煮废液，即黑液是造纸工业废水的重要污染源之一，所产生的COD、BOD约为制浆全过程污染物总量的90以上，而它的化学成分及含量因制浆原料和使用化学药剂的不同，存在很大的差异。 造纸中段废水包括洗、选、漂等工段产生的废水，其化学成分与黑液相仿，只是浓度稍低，废水排放量大，ss和BOD值高。中段废水COD浓度在l 5002 500 mgL之间，需经处理才能达标排放。其中漂白废水中含大量的有机氯化物，具有很深的颜色和很大的毒性，是浆厂排水污染的主要来源，也是毒性物质的重要来源。 抄纸废水称“白水”，主要来自打浆、浆料的净化筛选和造纸机湿部。废水中的污染物主要包括悬浮固形物，如纤维、填料、涂料，以及溶解的木材成分、添加的湿强剂、防腐剂等。通常加入的防腐剂，如醋酸苯汞等具有一定的毒性。 针对这些废水，目前工业上较多的采用物理法，包括吸附处理法、电渗析技术处理、絮凝法，化学氧化处理法，包括光催化氧、水热氧化、高级化学氧化，生物处理法，包括好氧生物处理、厌氧生物处理。对于不同来源的废水，采用的方法也就不一样。接下来我就针对三个方向来源的废水介绍各自的处理技术与方法。3.2.1 造纸黑液的处理方法 目前对于造纸黑液的处理方法主要有碱回收、酸析法、L叫碱析法、膜分离法、絮凝沉淀法以及生物处理法5。 （一）碱回收法 碱回收的技术路线：黑液提取一蒸发浓缩一焚烧回收苛化一回用。其工作原理就是首先将溶解性固体物从纸浆纤维中分离出来，通过蒸发，使黑液浓缩，然后送人碱炉中焚烧，将木素等可燃物烧掉，这时的主要成分为Na2CO3，将其熔融后，再加石灰苛化，生成NaOH后再回用到纸浆生产工艺中去 采用碱回收技术可以大大降低黑液的高负荷污染，还可以回收热能、化学能，减少生产成本，增加经济效益。碱回收法对于规模大、以木材为原料的碱法制浆厂的污染问题解决效果良好，但是对于以草纤维为原料、规模偏小的制浆造纸厂的黑液却很难适应。 （二）酸析法 在黑液中加入酸，可以使木素析出，进而脱除木素，这就是酸析木素的原理。根据木素在酸陛条件下可以从黑液中析出的原理，调节黑液的pH至4.5以下，使碱木素析出，再经过沉淀和机械脱水，即可得到湿木素。调节pH的简单方法是用烟道气中的CO2，或加入盐酸、硫酸中和，使木素脱去钠。 酸析法脱除碱木素技术适用于中小型纸浆造纸厂的黑液处理和利用，该方法工艺设备简单，能耗低，工程造价低廉。采用酸析法制取造纸黑液中的碱木素可以有效地去除黑液中的有机污染物，降低污染物负荷，但是这种方法的应用也有着一定的限制性，如需耐酸设备以及会产生二次污染等。 （三）膜分离法 世界上经济发达、科学技术先进的国家近几年来将膜分离技术，如超滤(UF)、反渗透(RO)和电渗析(ED)等应用于造纸工业废水的处理，相比于传统的活性污泥法和接触氧化法，实验得到膜分离法讲解废水的处理效果好很多。由于膜生物反应器泥水分离是通过膜分离装置来实现的污泥浓度可控制在很高的范围，不仅如此，它还可以大大降低能耗，减少投资。膜法占地少，投资省，运行简单，维修方便，操作可实现自动化，环境卫生，能耗小。 （四）絮凝沉淀法 采用絮凝沉淀法的原理是使用絮凝剂使黑液中的胶体颗粒脱稳，聚集形成絮状体(絮体)，生成的絮体在沉淀过程中又能在一定程度上吸附某些溶解物质，然后将沉淀物脱水分离，由此达到将黑液脱色、分离木素及减少其中部分COD的目的。采用加入沉淀剂的方法分离木素，优点是分离可在中性条件下操作，无需耐酸设备，操作简单，分离木素后的清液也便于回用；但使用絮凝剂会增加运行费用，并且单独采用絮凝沉淀处理有多种弊端，如废水中大部分低相对分子质量、构成可生物降解一COD成分的溶解性物质，如糖类仍然未被去除，BOD去除率仅达到20一30，处理后出水BOD浓度仍超过，排放标准；投药量大，运行费用高，处理麦草中段废水仅投药一项运行费用，一般高达400500元/t浆，同时，产生大量化学污泥，达不到根本去除COD的目的。 (五）生物处理法 生物处理法是利用自然界大量存在的、依靠有机物生活的微生物氧化、分解黑液中的有机物，并将其转化成无机物的一种方法，同时采取一定的人工措施，创造有利于微生物生长、繁殖的环境，提高微生物氧化、分解有机物的效率。包括好氧生物处理法、厌氧生物处理法、厌氧一好氧组合处理法。3.2.2 中段废水处理方法 中段废水主要污染物成分与黑液类似，但是浓度低于黑液。因此，除了可应用处理浓黑液的碱回收、酸析之外，膜分离法、絮凝沉淀法以及生物处理法都可以用于处理中段废水。此外，中段废水还可以采用网筛微滤、气浮及高级化学氧化等方法处理。 （一）微滤法 微滤即微孔过滤，主要是利用机械过滤的方法，将中段废水中的微小纤维从液体中分离出来，微滤是采用孔隙特别细小的不锈钢网或化纤丝网作为过滤介质进行分离操作，它不但可以回收纤维，对COD和BOD也有较好的去除效果。 （二）气浮法 中段废水中含有许多细小纤维，难于用自然沉淀或自然上浮的方法将其从废水中分离，而用气浮法可以让它们吸附到气泡上，并形成浮选体上浮分离。气浮法可以回收大量纤维浆料，避免浆料进入沉淀池，减轻沉淀池工作负荷。 （三）高级化学氧化法 造纸废水中有毒的、以及难以生物降解的物质的存在影响了生物处理方法的处理效果，这时可以采用高级化学氧化的方法进行处理。3.2.3白水处理方法 白水中的污染物主要是纤维和填料，COD含量不高。为了减少污染，降低清水用量，对于白水多采用封闭循环使用。白水可通过过滤、气浮、沉淀或筛分等处理工艺，回收纤维后继续使用，实现循环利用，使其既具有环境效益，同时也具有经济效益。3.3 深度治理最新研究 自20世纪90年代以来，随着各造纸企业对工业废水处理重视程度的逐渐加强，陆续配套建设了大批废水处理厂。各企业因自身生产工艺不同，采用的废水处理工艺也各不相同，处理工艺大多集中在一级预处理(沉淀、气浮)+二级生化处理(厌氧、好氧+沉淀)，部分企业还根据实际需要在后端设置化学混凝三级处理流程实现达标排放。一般情况下，经过处理后的废水COD，。可以降低到150300 mgL。 随着GB3544-2008 制浆造纸工业水污染物排放标准的颁布，大幅度提高了污染物排放控制水平，新标准分两个阶段实施，第一阶段从2008年8月1日至2011年7月1日，第二阶段为2011年7月1日以后，新标准中特别增加了对环境承载力脆弱地区设置的水污染物特别排放限制，加大了对环境敏感地区的污染物排放控制力度。新标准除了提高对以前标准中CODcr，、BOD5、SS、AOX的控制外，还新增了色度、氨氮、总氪、总磷、二恶英等指标的控制，从而增加了各企业治理工业废水的压力和难度，也促使企业积极寻找适合自身发展的深度处理工艺路线。 深度处理是进一步去除二级处理出水中剩余污染物的净化过程，目前多数造纸企业的废水在经过二级生化处理后，CODcr。，、色度等指标难以满足GB3544一2008标准的要求，因此采用深度处理工艺实现达标排放是必然趋势。目前我国造纸工业废水深度处理的主要技术现状如下6： （一）混凝处理技术7 混凝处理是废水处理技术中最常用的处理方法处理的对象主要是废水中的悬浮固体和腔体杂质。其作用机理主要是向水中投加混凝剂与助凝剂，并在其作用下通过压缩微粒表面双电层、电性中和等作用使胶体等脱稳，进而依靠吸附架桥、卷扫、网捕等作用使水中污染物粒子形成大的絮团，通过沉淀或气浮等物理方式与水分离，实现水体的净化。这种方法投资少、过程简单、操作方便、运行成本相对较低，是目前国内企业在选择深度处理工艺时优先考虑的技术措施。（二）吸附技术8 吸附法是利用多孔性的固体物质，使废水中的一种或多种物质被吸附到固体表面而去除的方法，它可用于除臭及去除有机物、胶体、微生物及残氯等目的。其特点是处理效果好，COD可以降低到很低，设备简单，但吸附饱和后需要再生，操作不便且运行成本较高，一般作为混凝处理方法的后续处理手段。常用的吸附剂包括活性炭、活性焦、膨润土、硅藻精土等。活性炭对色度与COD具有明显的效果，废水的脱色率一般在60一90，对CODc，的去除率可以在55一75，吨水的运行费用在1525元。活性焦具有活性炭的吸附特点，生产成本不到活性炭的50。目前活性炭与活性焦吸附处理的工业运行实例相对较少。膨润土在国内目前仍以实验研究为主。硅藻精土对于SS、COD色度、氮磷等同时具有较好的去除效果。目前在造纸废水处理上还未实际应用，但在广东、江苏、云南、贵州、广西、内蒙古等地城市废水处理中已经有一些工程实例并取得了良好效果，为造纸行业提供了可借鉴的经验。 （三)高级氧化技术9 高级氧化技术又称深度氧化技术，泛指有大量羟基自由基(OH)参与的化学氧化过程。羟基自由基的氧化能力极强，其电位(280 V)仅次于氟(287 V)，在处理过程中通过羟基自由基与有机化合物间的加合、取代、电子转移、断键、开环等作用，可使废水中难降解的大分子有机物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质，甚至直接分解成为CO2和H2O，达到无害化的目的。高级氧化技术包括了Fenton氧化法、光催化氧化法、电化学氧化技术、臭氧氧化法等，具有反应速度快、处理效率高、对有毒污染物破坏彻底、无二次污染、适用范围广、易操作等优点。 当然，随着科技的进步与时代的发展，相继有了TiO2光催化氧化技术、滤膜技术、米絮凝技术、乳化液膜分离技术10等，我相信，不远的将来一定会有更先进，更高效的废水处理技术，以解决目前的工业废水