制浆造纸生物技术-课件第七章废水5.32

制浆造纸生物技术制浆造纸厂废水的生物法处理肆意排放污水造纸废水搅浑嘉陵江支流小安溪造纸废水直接排放36年污水滚滚入汉江原料储存除砂精选抄选磨浆备料 蒸煮 洗浆 筛选 漂白 打浆2、制浆造纸基本工艺过程制浆造纸厂的废水备料工段的废水蒸煮废液制浆中段废水抄纸废水1、备料工段的废水洗涤水+湿法剥皮排出水（1）木材原料：1m3木材性物质（多糖等）;30m3废水，树皮，木屑，水溶（2）稻草或麦草原料：除尘器水封及除尘排灰洗涤蒸煮废液

来源：植物纤维原料经化学蒸煮后，可得到

50%~80%的纸浆，其余的20%~50%融于蒸煮

液中。

制浆废液：提取的蒸煮液在碱法制浆中，称

“黑液”。在酸法制浆中，称“红液”。主要成分：木素、糖类及蒸煮用的化学药剂。黑液

集中了制浆造纸过程90%的污染物,其中含有大量木质素和半纤维素等降解产物、色素、戊糖类、残碱及其它溶出物，可以综合回收其中的有用物质。

每生产1t纸浆约排黑液10t,其特征是pH值为11～13,BOD为34500～42500mg/L,COD为106000

～157000mg/L,悬浮物(SS)为23500～27800mg/L。红液

亚铵法制浆废液呈褐红色,故又称红液,杂质约占15%,其中钙、镁盐及残留的亚硫酸盐约占

20%,木素磺酸盐、糖类及其它少量的醇、酮成分原料红松落叶松马尾松蔗渣莸苇稻草麦草固形物71.4969.2270.3368.3666.969.7268.7690有机物木素41.0043.9037.034.1-42.4-31.6挥发酸7.8411.4811.3516.2-12.6817.713.3其他51.1644.6251.6249.7-45.02-52.7无机物总碱89.6090.6087.060.877.485.0--Na2SO43.641.892.253.30-5.30--SiO20.751.890.757.445.448.831523.9其他6.017.5110.0028.46-0.87--不同制浆原料黑液的主要成分亚硫酸盐浆红液成分成分原料针叶材阔叶材木素磺酸盐5446巳糖145戊糖514糖衍生物（糖磺酸盐、糖醛酸眼）2022挥发性有机物（醋酸、甲酸等）511无机物22制浆中段废水概念

是经黑液提取后的蒸煮浆料在洗涤、筛选、漂白以及打浆中所排出的废水。特点

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，而且富含漂白段产生的对环境危害大的有机氯化物，以可溶性

COD为主。

这部分废水水量较大,每吨浆约产生50～200t中段废水。中段废水的污染量约占8%～

9%,吨浆COD负荷310kg左右。

一般情况下其水质特征为pH7～9,SS500～1500mg/L。COD1200～3000mg/L,BOD400～1000mg/L,色度深。制浆漂白废水漂白分类；氧化性漂白剂破坏木素及有色物质的结构； 改变有色物质分子发色基结构，使其脱色。漂白剂：常用的氯化物漂白剂多是含氯化合物，污染严重；用ClO2代替液氯称为无元素氯漂白；用O3或过氧化物漂白称为全无氯漂白。漂白流程：C-E-HC-E-H-E-PC-E-H-D-E-D抄纸废水概念

又称白水,是在纸的抄造过程中产生,主要含有细小纤维和抄纸时添加的填料、胶料和化学品等。特点

这部分废水的水量较大,每吨纸产生的白水量为

100～150t,其污染物负荷低,以不溶性COD为主,易于处理。

采用沉淀或气浮的方法实现白水回用，固体废渣可再制浆。

一般白水的COD仅为150～500

mg/L,SS为300～700mg/L,pH为6～8。制浆废液中的污染负荷指标COD（化学需氧量）

植物原料受化学药剂的作用后溶出的木素、纤维素、半纤维素降解产物，以及其他可被化学氧化降解的物质。

采用强氧化剂，如高锰酸钾或重铬酸钾，测定废水试样消耗的氧化剂数量。BOD（生化需氧量）

木素、纤维素和半纤维素的降解产物（如糖类、有机酸、低分子木素降解产物）和纤维原料中其他可被生化降解的有机物。

能近似地反映有机物在生物处理系统中的最终结果，是通过微生物作用，氧化试样中有机物所需氧量的一种方法。传统方法：20℃保温5天所需的溶解氧量，用BOD5表示。悬浮物（SS）以及色素

来源于漂浮在废水中的固形物及由染料、颜料和木素化合物等产生的色素。毒性

树脂酸、脂肪酸、重金属离子等，漂白过程产生的有机氯化物如二恶英等。制浆造纸废水的水质特征废液PHCOD（mg/l)BOD5

（mg/l)红液1.010000036000黑液12.9160000500001、制浆造纸废水的主要污染指标（1）COD.BOD、颜色、AOX(可吸附的有机卤代物)、pH、SS半纤维素、糖类等易降解物质;木素及大分子碳水化合物等难降解物质。（2）合成有机物具有潜在毒性。氯仿毒性——致癌，某些条件下可以分解，对环境不会长期影响。二噁英——氯化多核芳香化合物的总称。有急性毒性，致癌性，致畸形，免疫毒性及生殖毒性，环境中很难分解。（3）有机卤化物（Absorbable

Organic

Halides）简称AOXAOX对环境影响问题芬兰——1t纸浆不超过1.4kg；德国——1t纸浆不超过1.0kg；木素氯化分子量多高于1000，透过细胞进行生物积累的可能性小。2.制浆造纸废水污染负荷制浆方法浆得率化学机械浆机械浆85~9090~98化学浆半化学浆40~6060~85以木材为原料的各种制浆方法的浆得率浆得率与BOD负荷的关系制浆造纸废水的处理方法物理法

沉淀、絮凝、过滤、气浮，设备简单、操作方便、成本低，常用于一级处理或二级和三级处理的预处理。化学法

利用中和、化学沉淀和氧化还原作用来处理废水中的溶解物质，如碱回收。生物法

好氧法、厌氧法和好氧厌氧组合法，通过细菌的新陈代谢来实现废水的处理，其主要用于去除废水中溶解和胶体的有机污染物。物理化学法

吸附法、离子交换法、超滤法、反渗透法等。主要用于废水的三级处理，以及分离废水中某些污染物质的分子或离子。在各种组合工艺中，“物化+生化”法应用最普遍.活性污泥法.生物膜法，主要是生物接触氧化法.废水的一、二、三级处理方法一级处理指采用物理和化学的方法澄清和去除悬浮物、杂质、调节pH以及去除一部分BOD、COD等。二级处理指采用生物法去除已澄清废水中的溶解性有机物或BOD负荷。三级处理指采用物化法如吸附、薄膜渗透、超滤等方法使水质改进，达到能引用或回用的程度。悬浮物：树皮碎片、纤维、纤维碎片和诸如白土、碳酸钙和二氧化钛等的填料和涂料。目的：去除废水中的悬浮固体物杂质，有沉淀、过滤、浮选等方法。其中以沉淀法最普遍，可去除60~80%的悬浮物。两段沉淀池：第一段为物理法（沉淀法）。第二段加絮凝剂为物理化学法，如硫酸铝，氢氧化钙和合成高分子助凝剂，以除去细小悬浮物和溶解性胶体有机物质，如木素、硅酸和色素等。处理前：SS=500mg/L,pH=8,CODCr=400mg/L处理后：SS=60mg/L,pH=7,CODCr=190mg/L废水的一级（悬浮固体物）处理

废水经一级处理后，大部分悬浮物被去除，但溶解于水中的有机物却基本上没有减少，它们是微生物的良好食料。这些微生物包括植物性微生物（如细菌、霉菌、酵母、藻类等浮游植物）和动物性微生物（原生动物、甲克虫等），有好氧型、厌氧型和兼性好氧厌氧型三种。废水的二级生化处理废水的二级生化处理工业废水生物处理可行性的评定参考值BOD5

:

CODcr/%45>30<30<25生物处理的可行性较好可以较难不易（1）黑液的处理与资源化碱回收法碱回收处理法--目前解决黑液问题比较有效的方法，通过黑液提取、蒸发、燃烧、苛化四个主要工段，可将黑液

中的SS、COD、BOD一并彻底去除，并可回收碱，产生二次蒸汽（能量）。酸析法传统的酸析法--将碱性黑液用酸沉淀，分离出木素，再将废水与中段水混合进行好氧、厌氧生化处理。这种工艺比较成熟，与碱回收处理法相比，最大的优点是设备投资少，可以在中小型造纸厂应用。不同来源制浆造纸废水处理（2）中段水的处理物理法：采用各种筛网、滤网、斜形筛、格栅等预处理中 段水，主要阻截滤出水中较大的废纸浆纤维。化学氧化法：是指利用强氧化剂的氧化性，在一定条件下与 中段水中的有机污染物发生反应。物化法：包括吸附法、混凝法、膜分离法等。生物法：利用微生物降解代谢有机物为无机物来处理废水。电化学法：通过电极反应来产生活性很强的新生态自由基，废水中的发色有机物在这些自由基的作用下发生氧化还原反应，降解为无色的小分子物质或者形成絮凝体沉淀下来，处理后水的色度和COD都得到了降低。（3）白水的处理与回用气浮法气浮法是白水处理中较常用的方法。白水中所含的物质为短纤维、填料、胶状物以及溶解物，它经过调节后在气浮池内与减压后的溶气水混合，进行气浮操作过程。完成分离后，清水入清水池供纸机回用，短纤维进入浆池供造纸机回用。过滤法应用于白水处理的过滤法常见的有两种：真空过滤法和微滤法真空过滤法具有过滤速度快、处理量大、工艺过程稳定、占地面积小、基建费用少、运行费用低等特点，处理后的白水可直接用于造纸过程。制浆造纸废水常用的生物处理方法大蓄水量氧化塘曝气稳定塘活性污泥法厌氧处理地面处置法氧化塘处理氧化塘:是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。其净化过程与自然水体的自净过程过程相似。通常是将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。优点能缓冲浓度大的废水偶然性流入而不至于受到干扰；而且不需要机械装置和连带的维修问题。曝气稳定塘曝气稳定塘（ASB）

为氧化塘概念的自然延伸。它能经的起大负荷，并有较高的稳定速率。为了增加生物的活性，必须用机械方法增加曝气能力（残余溶解氧），并向系统中投加营养剂（P、N）。

在制浆造纸工业中，停留时间约为5－10天。去除效率一般为80％－90％。废水综合治理工艺流程（5～7d,

BOD30%,COD40%,色度下降37%）lignin:5－10kg/m3,150－300kg/tpulp,色度89.5,黑色变成黄黑色，

COD65.1%,BOD20-43%9-13d,水深1.2-1.3m,调节pH6－9，用河水稀释3倍，COD稀释到

2000mg/L入塘。春夏秋三季引种

水生植物，加速净化效果。活性污泥法

是ASB的合理延伸，在此法中，把进水中和，添加营养药剂，存在有细菌培养的反应器内曝气。在高负荷的流程中，把部分细菌加以回收和循环。塘内的固体浓度为200－500mg/L。

缺点是多余的生物固体物产生污泥处理问题。停留时间约4小时，须把产生的多余生物固体物从第二级澄清器底部放出。污泥脱水很困难，须加入原始污泥、树皮、飞灰才能成功脱水。纯氧活性污泥法厌氧处理厌氧法与好氧法相比：

优点：能耗低、营养盐投加量少、产生污泥少、利用生产的沼气可降低运行费用、能自动控制、操作简单、占地面积小。

缺点：系统启动时间长、处理过程中产生硫化氢气体、废水处理后续进一步处理、废水中的一些毒性物质对厌氧生物具有毒性作用。厌氧生物处理上流式厌氧污泥床UASB厌氧滤池（AF）厌氧硫化床（AFB）等。

Pagues取得专利的内循环反应器（即IC反应器）是厌氧技术的重大突破。它的负荷等于

UASB反应器的2～3倍。

厌氧处理技术的优点是承受能力强，最终产物可以利用，污泥量少。缺点是投资较大，设备复杂。上流式厌氧污泥床（UASB）厌氧反应器UASB厌氧反应器的颗粒污泥的意义污泥颗粒化是当今UASB反应器的一大特点。由絮状污泥变为颗粒污泥的意义有：

颗粒污泥沉降性能好，避免了污泥上浮，使反应器能够在很高的COD负荷下运行，提高了系统的稳定性。

颗粒污泥能长期停留在UASB内，污泥停留时间很长，可积累大量的甲烷菌，使污泥有较高的活性。

颗粒污泥的较为密实的生物膜结构，对甲烷菌提供了一定的保护作用，增强了系统的抗冲击负荷能力。

颗粒污泥能够长期保持形态上的稳定性，生产装置一旦形成颗粒污泥，即可长期拥有，使处理效果稳定。UASB反应器的启动•接种按UASB污泥需要量的10－20％接入种泥（厌氧污泥）培养和驯化

使接种污泥逐渐增长的所要求的数量并适用蒸煮废液的介质条件。先在UASB中加满水，存放一段时间，然后连续向UASB中投配蒸煮废液，投配的有机负荷控制在0.5-1.0kgCOD/(m3.d)启动

在上述初始负荷条件下，待UASB达到稳态运行，逐步提高负荷，直至达到设计负荷，即可投入正式运行。生物转盘法(RBS）

设备由装在一个轴上的一联串的圆盘组成。生物生长在这些圆盘上，当轴转动时，这些圆盘交替侵入废水和暴露在空气中。膜生物反应器(MBR)概念：

由膜分离技术与生物反应器相结合的生物化学反应系统,是以酶、微生物或动植物细胞为催化剂进行化学反应或生物转化,同时凭借超滤分离膜不断分离出反应产物并截留催化剂而进行连续反应的装置。特点：

用于水处理的MBR是一种新型水处理技

术。它是把传统的活性污泥法和膜分离

技术组合在一起而形成的污水