造纸工业大孔树脂吸附废水处理流程

一、造纸废水特性与处理难点造纸工业废水成分复杂，涵盖制浆阶段的木质素、纤维素降解物，抄纸环节的填料（如碳酸钙）、施胶剂（如AKD），以及漂白工序残留的氯代有机物、重金属离子等。这类废水普遍具有COD高（数千至数万mg/L）、色度深（数百至数千倍）、可生化性差（B/C比常低于0.3）的特点。传统生化法（如活性污泥）对难降解有机物（如木质素衍生物、色素）去除效率有限，絮凝沉淀法虽能去除部分悬浮物，却难以解决色度和小分子有机物污染问题。大孔树脂吸附法凭借选择性吸附、可循环再生、对低浓度污染物高效富集的优势，成为深度处理造纸废水的关键技术之一，尤其在去除色素、酚类、芳香族有机物等方面表现突出。二、废水预处理环节预处理的核心目标是减轻树脂负荷、避免物理/化学污染，需根据废水来源（制浆、抄纸、漂白）灵活调整工艺：1.固液分离通过格栅（去除碎木片、纤维束）、沉淀池（自然沉降或混凝沉淀，投加PAC/PAM去除悬浮物，使SS降至50mg/L以下），减少树脂床层堵塞风险。若废水中含胶体（如淀粉胶、胶黏剂），需加酸/碱破乳，或采用微滤（MF）去除胶体颗粒。2.pH调节大孔树脂对pH敏感（如非极性树脂宜中性，极性树脂耐酸碱范围窄），需将废水pH调至树脂适宜区间（通常6~9）。例如，处理含酸性木质素的废水时，用NaOH调pH至7~8，避免树脂官能团质子化影响吸附。3.油类去除若废水含AKD施胶剂等油类，需增设隔油池或气浮池，降低油分至5mg/L以下，防止树脂孔道被油膜覆盖。三、大孔树脂选型与装填（一）树脂类型选择根据污染物性质匹配树脂极性：非极性树脂（如XAD-4、D101）：适用于吸附疏水性有机物（如木质素、酚类），通过范德华力作用，对色度去除率可达80%~95%。弱极性树脂（如AB-8、NKA-9）：兼顾极性与非极性污染物，对COD和色素的协同去除效果好，常用于综合造纸废水。极性树脂（如D301、D201）：含氨基、羟基官能团，通过氢键、静电作用吸附极性物质（如重金属络合物、有机酸），但需避免强酸碱环境。（二）树脂装填工艺1.树脂预处理：新树脂需经乙醇浸泡（24h，去除残留单体）→酸碱交替清洗（5%HCl、5%NaOH各浸泡4h，清水冲洗至中性），防止有机物污染出水。2.装填方式：采用固定床（柱式）为主，装填高度为柱径的5~10倍，树脂层上方保留20%空间防止反冲洗时流失。装填后用清水反冲洗（流速10~15m/h），排出气泡，使树脂层均匀。四、吸附过程控制（一）吸附模式与参数工业上以动态吸附为主，废水自上而下通过树脂床层（空塔流速1~3m/h），吸附过程受以下因素影响：流速：流速过快（>5m/h）易导致吸附不完全；过慢（<0.5m/h）降低处理效率，需通过小试确定最佳流速（通常2~3m/h）。温度：大孔树脂吸附多为放热过程，温度升高（>40℃）会降低吸附容量，需控制进水温度≤35℃，必要时设冷却装置。污染物浓度：进水COD宜控制在500~2000mg/L（过高需稀释或串联多柱），色素浓度≤500倍，确保树脂吸附负荷稳定。（二）吸附终点判断通过出水监测（COD、色度、特征污染物浓度）结合吸附穿透曲线判断：当出水COD≥排放标准的80%（或色度≥50倍）时，判定树脂接近饱和，需切换至解吸工序。五、解吸与树脂再生（一）解吸剂选择与工艺根据吸附污染物类型选择解吸剂：有机物（如木质素、酚类）：用乙醇-水混合液（体积比3:7~5:5）或稀NaOH溶液（2%~5%）逆流解吸（解吸剂自下而上，流速0.5~1m/h），解吸液中污染物浓度可浓缩10~20倍。重金属络合物：用稀盐酸（3%~5%）解吸，破坏络合键释放重金属离子，解吸液需单独收集处理（如硫化钠沉淀）。（二）树脂再生解吸后树脂需经清水冲洗（去除残留解吸剂）→酸碱再生（同预处理步骤，恢复官能团活性）→二次清水冲洗，再生后树脂吸附容量恢复率应≥90%。若树脂污染严重（如孔道堵塞），可采用超声清洗+有机溶剂浸泡（如乙醇、丙酮）强化再生。六、后处理与达标排放吸附出水虽能去除大部分难降解有机物和色素，但COD、BOD可能仍未达标，需结合后续工艺：生化处理：若出水B/C比≥0.3，可接入生物接触氧化池或MBR，进一步降解COD（去除率60%~80%）。高级氧化：对B/C比<0.3的废水，采用Fenton氧化、臭氧催化氧化，破坏残留有机物结构，提升可生化性后再生化处理。解吸浓缩液（高浓度污染物）需单独处理：含有机溶剂的解吸液可精馏回收（如乙醇回收率≥90%）；含重金属的解吸液采用化学沉淀+过滤，污泥委外处置。七、工艺优化与注意事项1.水质适配性：若废水水质波动大（如制浆段与抄纸段混合），需设调节池（停留时间8~12h）均质，或采用多柱串联/并联灵活调整处理负荷。2.树脂维护：定期检测树脂强度（破碎率≤5%）、吸附容量（下降率>30%时需再生或更换），避免超期使用导致出水超标。3.安全操作：解吸剂（如乙醇）属易燃易爆品，车间需通风防爆，操作人员配备防酸碱、防毒面具；树脂再生废液需中和后排放，防止腐蚀管网。八、应用案例与效益分析某草浆造纸厂采用AB-8树脂固定床+生化处理工艺，处理规模约5千m³/d：预处理后废水COD=1200mg/L，色度=800倍；吸附后出水COD=200mg/L，色度=50倍，吸附段COD去除率83%，色度去除率93.75%；解吸液经乙醇回收（回用率85%），树脂再生周期6个月，年减少危废处置量约200t，吨水运行成本降低0.8元（对