造纸废水处理工程

1、造纸废水处理工程造纸废水成分复杂，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。造纸废水的水质因制浆种类、造纸品种而异。若按不同的生产工序排出废水水质来看，一般地，制浆废水（也称黑液）的污染最严重，CODCr浓度可达40006000mg/l；洗浆和漂白废水，既中段废水的污染程度次之，CODCr浓度可达20003000mg/l，SS 15002500mg/l;纸废水即为白水，为污染较轻的废水，主要含有细小悬浮性纤维、造纸填料和某些添加剂等，CODCr浓度为150600mg/l，SS为5001

2、500mg/l。白水中的悬浮物主要是纸浆纤维组成，可以作为资源加以回收利用。一、 酸化UBF混凝法处理制浆造纸废水工程某造纸厂采用芦苇碱法制浆造纸，排放废水约为18000m3/d，对周围环境造成了严重污染。目前较为成熟的造纸废水处理方法是碱回收法，但成本较高使中、小型造纸企业无法承受。根据该造纸厂的实际情况，采用酸化UBF混凝法处理废水取得了良好的效果。 1 生产工艺及排污 该厂生产工艺及废水排放情况见图1。2 废水水质 废水主要来源于挤浆机的黑液、洗浆机的黑中段水、漂白机的白中段水和外排白水，其中黑液为2000m3/d，中段水(包括黑、白中段水和外排白水)为16000m3/d，各种废水水质见

3、表1。 项 目COD(mg/L)BOD5(mg/L) SS(mg/L)pH黑液30000900020001113中段污水60030070079总排口45020025069当地环保部门要求该造纸厂限期处理所排废水，并达到造纸工业水污染物排放标准(GB354492)中的一级标准，总排口下游1km处的蒸水河水水质要达到地面水环境质量标准 (GB 383888)中类水质标准。3 处理流程 根据该厂的实际情况，采用先处理黑液再与中段水(含外排白水)合并处理的方法，即先将黑液酸化回收木质素并经厌氧生化处理后，再与中段水、白水混合并加入混凝剂进行混凝沉淀，处理流程见图2。 蒸煮浆料由蒸球压入喷罐内

4、，定量泵到水平带式洗浆机进行逆流洗浆，洗出的黑液经纤维回收池进预沉池，再排入水解酸化池，反应之后泵入酸析池，经加酸、压滤等处理并回收木质素，滤液与酸洗处理水再经过投加石灰水调节pH值、去除大部分硫酸盐后泵入UBF厌氧反应器进行厌氧处理，之后混入中段水均质调节池，均质调节后的综合水经投加混凝剂后再排入辐流沉淀池分离，沉淀后的上清液可达标排放，池底污泥靠刮泥机和重力排入污泥浓缩池，经浓缩后加混凝剂进行化学调节，再用压滤机脱水成为含水率约为70%的泥饼外运。4 主要设备及构筑物 主要设备及构筑物的设计参数见表2。主要设备及构筑物数量(座)HRT(h)尺寸黑液预沉池11040m×10m

5、15;2.5m水解酸化池16040m×40 m×3.5m酸析单元酸析沉淀池2820m×10 m×3.5m酸析气浮池2110m×1m中和池1510m×18m×3mUBF23018m×10m均质调节池1460m×20m×2.7m辐流沉淀池1430m×4.5m浓缩池21010m×5.5m化学调节池112m×8m×2.2m清水回用池112.5m×12m×2.5m压滤泵房压滤机6污水提升泵3二、混凝沉淀-卡鲁塞尔氧化沟处理造纸废水某造纸厂以亚铵法

6、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=68设计出水水质：CODcr300mg/L，BODs80mg/L，SS100mg/L，pH=692)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

7、×W×H=100×64×4.5m，有效容积25000m，配套2台l10kW倒伞型表面曝气机，2台132kW倒伞型表面曝气机，每台充氧量2.1kgO2/(kWh)，污泥负荷为0.25kgBOD/kgMLSSd。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。三、好氧接触氧化法处理制浆造纸废水1.工艺流程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

8、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，从而达到脱色、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

9、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5 mm，间距为20cm。布气 生物接触氧化池的布气主要

10、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。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。3.2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

11、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。制浆废水则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。好氧系统则采用连续曝气方式，溶解氧浓度控制在2mg/L左右。3.5进料方式 调试初期，生

12、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去除率基本稳定。3.6水力负荷和冲击负荷 启动时水力负荷宜低，否则可能造成污泥流失，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负荷达到1.6 kg/m3*d；好氧池填料CODcr负荷达到1.18 kg/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

13、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，填料挂膜已经达到预期效果。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部分，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。四、电解和膜生物反应器组合工艺处理造纸

14、废水膜生物反应器(MBR)是膜分离技术与生物处理工艺相结合的新型水处理系统，由于其污泥浓度高，可大大提高对废水(尤其是难降解废水)的处理效果。电解法作为一种清洁工艺，产生的自由基、过氧化氢和氢氧化物的絮凝体等物质可以去除废水中难生物降解的有机物，在难降解、可生化性差的废水的预处理中有广阔的应用前景。为此，笔者采用电解与MBR组合工艺处理造纸废水，并与MBR的单独处理效果作对比，以期为造纸废水的处理提供参考。1 试验部分11  试验材料试验在山东省某浆纸有限公司的废水处理现场进行，该公司采用木浆造纸，试验用水为该公司污水处理站的一沉出水，其COD为1 1002 000 mg/L，BOD

15、5为300600 mg/L，SS为300500 mg/L，色度为160220倍。试验用污泥取自该污水处理站的生物选择池。12试验装置采用自制的一体式膜生物反应器，尺寸为650mm×650 mm×2 000 mm；采用圆筒式中空纤维膜4根，总膜面积为13 m2，膜孔径为20 nm；采用H3040型风机对MBR进行曝气；采用自制的电解设备(铁电极)，电解槽尺寸为50 cm×50 cm×30 cm，电解电压为10 V，极板间距为5 cm，电流强度为2025 A；采用磁力水泵2台，流量为2 m3h。13试验方法试验分两个阶段进行：第一阶段，直接用MBR处理原水，

16、考察MBR的处理效果；第二阶段，采用电解MBR组合工艺处理原水，考察组合工艺的处理效果，并与第一阶段进行对比。试验过程中，MBR进水流量由25 Lh逐渐提高到35 Lh，对应的容积负荷由158 kgCOD(m3·d)提高到185 kgCOD(m3·d)，平均反应温度为20，水力停留时间为22 h，膜组件的反冲洗周期为46 h。2 结果与讨论21  MBR工艺的单独处理效果MBR工艺对COD的去除效果见图1。图1 MBR工艺对COD的去除效果由图1可知，MBR的出水COD为200 mgL左右，对COD的去除率在85左右。另外，MBR出水的色度在140倍左右，对色度的

17、去除率平均为30。由此可知，MBR对COD的去除效果较好，而对色度的去除效果较差，但其出水的COD及色度均不能满足山东省半岛流域水污染物综合排放标准(DB 376762007)的要求，需考虑增加预处理工艺，以使出水达标排放。22  电解MBR组合工艺的处理效果在稳定运行的MBR前增加电解预处理，考察电解MBR组合工艺对COD及色度的去除效果，结果见图2、3。 图2 电解MBR组合工艺对COD的去除效果图3 电解MBR组合工艺对色度的去除效果由图2、3可知，电解MBR组合工艺的出水COD在80 mgL左右，出水色度平均为40倍，组合工艺对COD和色度的去除率分别达到了95左右和75以上。该造纸废水经电解MBR组合工艺处理后，出水COD、色度均可达到DB 376762007的一级标准要求。23  电解预处理的作用电解预