某造纸厂污水处理设计工艺

某造纸厂污水处理设计工艺 摘要 以某造纸厂为研究区域,对其近年来造纸废水的特性,和污染进行研究,综合国内外的对造纸行业废水处理的工艺研究,以及对该造纸厂实际情况的对比得出一系列的处理造纸废水的方案,该造纸厂的废水处理会对周围环境的改善起到重要的作用,关键词 废水处理 废水特性 某造纸厂 国内外处理工艺 纸与我们人类息息相关，是人类社会必不可少的。随着人类对社会的发展，造纸行业得到了很大的发展，但也对人类的健康与生态环境造成了巨大的破坏。据近几年的统计介绍全国造浆制纸行业污水排放量约占全国污水排放总量的10%12%，居第三位，排放污水中的化学需氧量约占40%45%，居第一位。造纸工业废水的严重污染和危害已经引起了人们的广泛关注。 造纸废水一般有三个来源：一、制浆时纤维分离，漂白和抄纸时稀释、压榨、烘干浆料等工艺过程排除含有大量纤维、无机盐和色素等污染物浓度很高的废水即黑水二、洗涤漂白过程中产生大量含高浓度的木质素、纤维素和树脂酸盐等较难生物降解成分的中段水三、抄纸机排出的含有大量纤维，填料和胶料废水，即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910；酸法制浆废水ph值为1.22.0.6、色度 制浆废水中所含残余木质素是高度带色的。造纸废水的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，废水造纸废水处理要解决的主要问题是去除SS和COD。我国大部分造纸厂采用碱法制浆而产生黑液，黑液中所含的污染物占到了造纸工业污染排放总量的90%以后，且具有高浓度和难降解的特性，它的治理一直是一大难题。黑液中的主要成分有三种，即木质素，聚戊糖和总碱。木质素是一类无毒的天然高分子物质，作为化工原料具有广泛的用途，聚戊糖可用作牲畜饲料。制浆造纸废水的成分很复杂，其组分不仅取决于纸浆的方法，也取决于所产品种和原料种类等多种因素。造纸工业废水中的悬浮物质主要来自备料工段的树皮、草屑、泥沙以及随水排放的炉灰、废渣、制浆造纸各工序流失的纤维、填料等；废水中BOD主要来源于制浆蒸煮工序，如纤维素分解生成的糖类，醇类、有机酸等，在化学奖中，蒸煮废液的BOD5 发生量占80%以上；废水中的COD和着色物质主要来源于制浆蒸煮工序的木素及其衍生物；废水中的有毒物质主要有蒸煮废液中的粗硫酸盐皂、漂白废水中的有机氯化物（如二氯苯酚等），还有微量的汞等，但这些有毒物质通常含量甚微，其中关于漂白废水的有机氯化物的毒性和“三致”作用，在发达国家中引起越来越大的关注。造纸行业废水的危害在造纸行业污水中，除了含有有害的化学无机物，还含有沉淀固形物、挥发酚类、悬浮物、木质素等有机物。这类物质随污水进入水体后，在微生物对他们的分解过程中，需要消耗水体的溶解氧，使水体含氧减少，从而影响鱼类和其他生物的生长繁殖。当水中的溶解氧耗尽后，水中的有机物即产生厌氧消化，生成甲烷、硫化氢等，是水体出现臭味，危害水生生物的生存造成大量水生生物的死亡，破坏生态平衡等。这样的废水对人体危害极大，其中含有一些重金属元素如铅等，用过的化学药品不会失去药效，仍会对人和环境产生很大的危害，如果造纸厂开在河流附近，造纸废水就会被排放到处理后的水对人或环境的影响相比之下小了，对我们来水，谁也不愿意喝被污染了的水，所以在建造造纸厂就避免建在附近。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。固体悬浮物，它会造成水体外观恶化、混浊度升高，改变水的颜色。悬浮物沉积于河底淤积河道，危害水底栖生生物的繁殖，影响渔业生产；沉积于灌溉的农田，则会堵塞土壤毛细管，影响通透性，造成土壤板结，不利于农作物的生长有机污染物进入水体后，使水体中的物质组成发生了变化，破坏了原有的物质平衡状态。在有氧即溶解氧水平较高的情况下，排入水体的有机污染物质，通过物理、化学、物理化学和生物化学反应，而被分离和分解，使水体基本或完全恢复到原来的平衡状态。这称之为水的自我净化能力。如果排入到水体中的有机污染物质含量较高，大量消耗了水中的溶解氧，水也就失去了自我净化能力。这时有机污染物便转入厌氧腐败状态，产生H2S、甲烷气等还原性气体，使水中动植物大量死亡，而且可使水体变黑变混，发生恶臭，严重污染地球生态环境。 水中的有机物始终是造成水体污染最严重的污染物，它是水变质、变黑、发臭的主要罪魁祸首。一般用生物的方法是除去水中有机物经济有效的手段，特别是对BOD含量较高的有机废水，采用生物的办法更为适宜。废水中能引起人们感官上不愉快的污染现象，如水的混浊、恶臭、异味、颜色、泡沫等.国内外造纸废水处理方法1 化学法化学法主要是利用化学药品的作用，以调节废液的pH值，降低和消除色度为主，同时也有去除部分生化耗氧量和固体悬浮物的作用。11 氧化还原法氧化还原法使溶解于废水中的有机和无机污染物，在加入的氧化剂或还原剂作用下，由于电子转移而发生氧化还原反应，从而转化成无害物质。废水中的有机物污染物(如色、嗅、味、COD)及还原无机离子(如CN-,S2 、Fe 、Mn2等)都可通过氧化法消除其危害，而废水中的许多重金属离子(如汞、镉、铜、银、金、六价铬、镍等)都可通过还原法去除。一般来说，氧化法多用于处理含酚、含氰废水，常用氧化剂包括氯气、漂白粉、臭氧等。还原法多用于处理含铬、含汞废水，常用的还原剂包括硫酸亚铁等。12 臭氧化分解法氧化分解法是将废水中的有机物分解成无毒物质的处理方法。人们现在研究用臭氧作氧化剂来分解废水中的有机物，它对纤维素、木素的氧化是没有选择性，在反应中O，作为两性离子参加反应，能选择分解发色基团。刘全校等人直接用O，处理经化学混凝-过滤吸附处理后的SodaAQ法麦草浆黑液，结果表明A抛(木素浓度用紫外分光光度计在波长280nm处测得的吸光度)去除率高达821%，A由3775(黄色)降为067(视觉观察为无色)，但是COD5去除率仅为l58%，BOD 去除率为248%可见O3对COD、BOD去除效果不明显，而对木素去除效果明显，也间接反应了臭氧的脱色效果明显。13 光催化氧化法光催化氧化法是在特殊的光照射条件下发生的有机物参与的氧化分解反应，最终把有机物分解成无毒物质的处理方法。在紫外光的照射下能产生氧化性极强的羧基自由基，几乎把所有的氧化物氧化为一氧化碳和H：O，且除净度高，降解速度快，无二次污染。用水解法制得的纳米级Ti0：具有巨大的表面积和更强的紫外光吸收能力，因而具有更强的光催化降解能力，可快速将吸附在其表面的有机物分解掉，比普通的Ti0：的降解速率高40%实验发现：COD(2-氯代二噁英)在2 h内降解了983%，DCDD (2,3-二氯代二噁英)、PECDD (1,2，3，7，8-五氯代二噁英)和OCDD(氯代二噁英)在4 h内分别降解了872、846、和912%回，除臭氧化法、光催化氧化法以外，其他的化学还有：超声空化法、超临界水氧法及化学还原法等，这些方法大多还处于研究阶段。2 物化法物化法包括混凝法、吸附法、膜分离法和其他一些方法。21 混凝法废水中细小颗粒的表面由于吸附离子而带电荷。混凝法是通过Al 、Fe和ca 等盐类无机物和酰胺类的有机高分子化合物与废水中的悬浮物和大分子有机物发生电中和，降低胶体粒子的z电位，以吸附、架桥等形式凝聚成大颗粒物质沉降分离而达到净水的目的。近年来，新型无机化学混凝剂如聚合铝、聚合铁和复合型无机混凝剂的开发成功，以及有机高分子絮凝剂的开发，使混凝处理法可以采用较少的药剂，就可达到较高的处理效果。顾学芳、张跃军研究发现：把无机絮凝剂与有机絮凝剂配合使用有更好的处理效果；配合使用时相对分子质量较高的有机絮凝剂与阳离子度较高者相比，前者有更好的处理效果。用自制阳离子聚丙烯酰胺(PAM)与聚合氯化铝配合处理废纸制浆废水，出水COD5去除率达75%以上，透过率达92%95%，且下层絮体较大、坚韧、易于脱水 。22 吸附法吸附法是通过物理的、化学的或离子交换的形式吸附废水中的污染物来净化废水的。常用的吸附剂有活性炭、卜活性氧化铝和石灰等。有一种较特殊的吸附法是离子交换吸附，即交换吸附。瑞典的一家公司硫酸盐浆厂采用了一套弱阴离子树脂（酚醛型），在pH值3-4 ，处理漂白工段El段和C段废水，处理后的El段废水可用作C段过滤机的喷水。废水在处理之前，一般需用吸附法进行预处理，以除去废水中悬浮物及油类物质，避免堵塞吸附剂孔隙。这种处理方法成本较高，吸附剂再生困难，不利于处理浓度较高的废水，一般只作为废水处理后的深度处理。23 膜分离法膜分离法是一种发展较快的高新废水处理技术。其原理是将溶液送入膜过滤器，使它平行地流过膜的表面，在与膜表面接触的同时，绝大部分的溶液透过滤膜，其分离的物质则被排出系统。日本大王造纸公司三岛工厂于1981年采用超滤技术处理硫酸盐木浆漂白E段废水，COD5去除率达787% ，色度去除率937%，总固形物去除率达355%渗透液作为洗涤水回用，则需要送碱回收系统。我国东北某亚硫酸盐浆厂也在2O世纪9O年代引进UF装置， 日处理3785 t亚硫酸盐废液，据称与蒸发方法比较，投资可节省70%，每处理lm 废水的操作费用可节省60%珠海红塔仁恒纸业公司引进的涂布废水超滤系统，处理废水1545 m3d，处理后废水的COD5下降85%以上，同时又全部回收了涂布废水中的涂布颜料和化学品，并将其回用于生产，故效果明显。24 离子交换法离子交换法是利用固相离子交换剂功能基团所带的可交换离子，与接触交换剂的溶液中相同电性的离子进行交换反应，以达到离子的置换、分离 去除、浓缩等目的。3 物理法物理法是基于物理作用的原理，以去除不溶解的固体悬浮物为主，同时也有去除部分产生生化耗氧量的物质，降低和消除废水色度的作用。在造纸废水处理过程中，有时也用不使用化学药品和纤维促进剂的物理法去除废水中的固形物和回收纤维等，如气浮法、过滤法和挤压法等。气浮法是将空气以微小气泡的形式分布于废水中，气泡吸附在污染物质上浮向水面，形成泡沫浮渣而得到分离。这种方法适于废水中存在大量相对密度接近于水的微小颗粒状物质的情况。目前，在我国用得最多、效果较好的气浮法是浅层气浮法。广州造纸有限公司采用CQJ型超效浅层气浮净水器处理新闻纸机白水。结果表明，在混凝剂PAC和絮凝剂PAM用量分别为400mgL和1015 mgL及气浮器入口SS为32340mgL、COD5为37169mgL时，SS和COD5去除率分别为985%和818%从这些数据可看出，浅层气浮法处理造纸白水具有效率高、投资少、运行可靠的特点，是一种高效的废水处理设施。一般来说，物理法只能去除废水中的大颗粒物质，如进一步净化废水，还需更深的处理。4 生化法生化法是利用微生物降解代谢有机物为无机物来处理废水。通过人为创造适于微生物生存和繁殖的环境，使之大量繁殖，以提高其氧化分解有机物的效率。根据使用微生物的种类，可分为好氧法、厌氧法和生物酶法。41 好氧法好氧法是利用好氧微生物在有氧条件下降解代谢处理废水的方法，常用的好氧处理方法有活性污泥法、生物膜法、生物接触氧化、生物流化床等方法。除此之外，改良的活性污泥法还有序列活性污泥法(SBR)。它与传统的活性污泥法的反应机理相同，但运行操作不同。它是采用间歇曝气，主要设备仅用反应池，污泥在池中依次完成反应、沉淀、排水及排泥工序。与传统的方法相比，它的设备简单，占地面积平均减少30% ，投资节约20% 40% ，运行费用低，处理效率高。该法可适应于负荷的变动，能有效地防止污泥膨胀。施英乔等人研究发现，SBR法的活性污泥沉降指数在曝气池进行运行10天后即降至100 mlg以下，而常规活性污泥法SVI值在150250 mlg之间。这表明SBB活性污泥法处理过程的厌氧J缺氧J好氧环境抑制了引起污泥膨胀的丝状菌的繁殖生长，同时证明了SBR活性污泥法的优势。42 厌氧法厌氧法是在无氧的条件下，通过厌氧微生物降解代谢来处理废水的方法，厌氧菌通过厌氧呼吸从分子中释放能量。它的操作条件要比好氧法苛刻，但具有更好的经济效益，因此也具有重要的地位。目前开发出的有厌氧塘法、厌氧流动床法、厌氧膨胀床法、厌氧旋转圆盘法、厌氧池法、升流式厌氧污泥床(UASB)法等其中应用较多的是UASB法。它可以形成颗粒状污泥，污泥的浓度和生物活性都很高，能达到很高的负荷和处理效率。43 生物酶法酶处理有机物的机理是先通过反应形成游离基，然后游离基化学聚合反应生成高分子化合物沉淀。与其他微生物处理相比，酶处理具有催化效能高、反应条件温和、对废水质量及设备情况要求较低，反应速度快，对温度、浓度和有毒物质适应范围广，可以重复使用等优点。金汉适等人为了分离亚铵废液中的固形物(固含量为12% 18%)，采用能使纤维素、木素降解的白腐真菌，进行生物转化处理，可提高其饲用营养价值。同时，利用生物转盘，废液与白腐真菌接触68 h，COD5可除去75%，BOD5去除75%及色度值也下降了。Royer等人对废水进行了生物处理，3天后脱色率可达到80%秦文娟等人研究发现，利用固定驯化白腐菌能有效地使氯漂E段废水脱色，也能去除氯漂废水中的酚类物质，其中白腐菌能在24 h内使废水脱色50%以上。不过，由于酶的流失和失活及成本等问题，生物酶法的大规模工业应用还受到一定的制约。5 多种方法的配合使用单一使用某种方法进行废水处理，不仅成本高，处理后的废水也难达到排放标准，所以，实际生产中一般都采用多种方法配合使用，寻找最佳的搭配方式，既获得良好的处理效果，又可尽量降低处理成本，并使流程简单化。物理化学分离法只适用于介质可极化或磁化的污水处理，物理降解法利用细菌降解有机物，所需时间较长，占地面积大，且对低浓度污水处理效率低；化学分离法用添加化学药剂使污染物沉或生成无害物质，这种方法要选择对污染物有针对性的化学药剂，可以与其他方法联合使用。总结造纸废水的末端处理虽然已有许多成熟的工艺，但从经济和环境双重角度考虑，清洁生产及零排放才是最为理想的工艺。传统的废水处理技术也不断被革新和发展。每种方法和工艺都有其优缺点和适用条件。一般来说，废水中的污染