PDF《制 浆造 纸废水的生 物处理技术》

制 浆造纸废水的生物处理技术 伍健东(华南理 工大学 工业 装备与控 制 工程 系,广州,510640)摘要:本文对制浆造 纸废 水的特点进行 了介绍 , 并着重 阐述 了应用于制浆造纸废水处理的各种生物技木及其研 究情况.

关键词:剖策造纸虞术;

生物处理1前言制浆造 纸工业 废水排放 量大,废水中台 有 大量 的纤维 素、木质素 和各 种化 学药品,耗氧量大,是污 染环 境的主 要污染 源之 一美国将 其列 为六大公 害 之一 , 日本 列为五大 公 害之 一.在我国,制浆造纸 工业废水排放量占工业废水的1/6, COD 和SS均占1/4, 造纸废水污染如此严重.对我国人民生括与生态环 境造成 了严重 的影 响,因此 , 必须对 制浆造纸 废水进行有效的处理.制浆造 纸废水 浓度 高,COD、 B O D含 量大 , 其处 理方 法较 一般工业 废 水有 所不 同,目前 , 造纸废水 的 处理 方 法主要有物 理法、化学法、生物 法 和物理化 学法.其 中生物法 的应 用晟 为广泛,已成 为造纸废水 二级处理的主要方法之一.本文主要介绍应用于制浆造纸 废水处理 的各 种生 物处 理技 术.2制浆造纸废 水的特 点 制浆 造纸工业废水主要包括蒸煮废液、制浆中段废水和抄纸废水三大类.三种废水由于产生的工 序不 同,其理化 性有 显 著的差 异.2.

1 蒸煮废液蒸煮废液 是制 浆蒸 煮过程 中产生 的超 高浓度废 液,包括碱法制 浆 的黑 液和酸法制浆 的红 液 .我 国 目前 大部分 造纸 厂采 用碱法制浆 , 所 排放 的黑 液是 制浆 过程 中污 染物 浓度最 高、色度最 深 的废 水,呈棕 黑色.它几 乎集 中了制浆 造纸过程

9 0 %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 .每生产1t纸浆 约排 黑液10t(10.Be).其特征是pH值为11~1

3 , B O D 为34500~

4 2

5 0

0 mg / L. COD 为106000~

1 5

7 0

0 0 mg / L, S S为23500- -2

7 8

0 0 mg / L… . 亚铵 法制 浆废 液呈揭 红色 , 故 又称 红液 , 杂质约 占l5%. 其 中钙 、 镁 盐及 残 留的亚硫 酸盐 约占20%,34木素磺 酸盐 、 糖类 及其它 少量 的醇 、 酮等有 机物 约占80% [ 引.

2 .

2 制浆 中段废 水 制浆 中段废 水是经 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 .这 部分 废水水量较大.每吨浆约产生50~2

0 0 t中段废水.中段废 水的污染量约占8%~9%, 吨浆COD负荷310kg左右,台有 较多的木 质素、纤维素等降解产物、有机酸等有机物,以可溶性COD 为主J.一般情况下其水 质特 征为pH7 ~9, C O D1

2 0

0 ~3

0 0

0 mg / L, BOI M 00~

1 0

00 mg/ L. S S

50 0~

1 5

00 mg/ L .

2 3 抄 纸废水 抄 纸废水 又称 自水 , 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 , 这部分 废水 的水 量较 大,每吨纸产 生 的自水 量为100~150t,其污染物负荷低,以不溶性COD为主 , 易 于处 理,在回收纤维 的同时可 以回用 处理后 的水 . 一般白水 的COD仅为150~5

0 0 mg / L, S S为300~7

0 0 mg / L , p H为6~8 J .

3 废 水的 生物处理 技术废水的生物 处理 技术 就是利用 微生 物 的新陈代 谢 功能 , 使 废水 中呈 溶 解和 胶体状态 的有 机污染物 被降 解并 转化为 无害稳定 的物质,从而使废水得以净化 .生 物处理 法是去 除BOD、 C O D 不可 缺少 的二 级生物 处理过程,它兼有去除SS、脱色、除臭等作用.根据 参与作 用 的微生 物种类和供 氧情况,分为好氧生物 处理 、 厌 氧生 物处 理及好氧厌氧组合处 理三大类.3.1好氧 生物处 理法好氧生物 处理 法即在有 氧条 件下,借助于好氧微生物 ( 主要是好氧菌 ) 的作用来降解污染物的方法.根 据好 氧微 生物在 处理系 统 中所 呈 的状 态 不同 可分为活性 污泥 法和 生物 膜 法两类 . ( 造纸科 学与技术)

2 0

0 2年第21卷 第 1期 维普资讯 http://www.cqvip.com 3.

2 厌氧生物处理法厌氧 生物 处理 是利用兼 性厌 氧 菌和专性 厌 氧菌 在 无氧 的条件 下 降解有机 污染物 的处理技 术 .在厌 氧 生物处 理 过程 中,复杂的有 机化台物被降解 和转化为简单 、 稳定的化台 物,同时 释放能量,其中大 部分能量以甲烷的形式出现.废水的厌氧 生物处理 , 由于不 需另 加氧 源,运转 费用低 , 产生 的污 泥量 少 且性 质稳定、易于处 理,因而得 到 了大 的发展 .现在厌 氧生 物处理 法不 仅可 以 用于 高浓 和 中浓有机 废水的处理,而且也适 用 于低 浓度 有机 废水 的处理 .目前一 大批高 效 的厌 氧 生物 处理工艺和设备相继出现 , 包括有厌氧生物滤池、上流式 厌氧 滤池、升流式 厌氧污泥床 ( uA S B ) 、 厌氧流化床(AFB)、厌氧附着 膜膨胀床 ( AA F E B ) 及厌 氧 浮动生 物膜反应器 ( AF B B R) 和厌氧折流板 反应器(AB R) 等.3.3好氧厌 氧组告 处理 把厌 氧法 与好 氧法组 合起来 对废水 进行 处理 的 方法 即为好氧厌 氧 组合处 理法 . 目前 已开发 的组 合 工艺 有厌 氧一 好氧(A. 一o) 、 缺氧一好 氧(Az ―O) 以及厌 氧、 缺氧和好氧三段 处理(A1一A z ―O 或称A/O) 等.4生物处理 技术 在浆造纸废 水处 理 中的应 用41好氧生物 处理技 术 制浆造 纸工 业废水 中应用较普 遍 的好氧 生物处 理技 术包括 : 不 同改 进型活性 污泥法、生物转 盘、生物滴 滤池 、 接触 氧化、氧化塘 、 曝气稳定塘 ( A S B ) 和 土地 处理 系统 等.

4 .

1 1 活性污泥法活性 污 泥法是 应用最 为广 泛的废水 生 物处 理技 术.它是 利用悬 浮生 长 的微生 物 絮体 ( 这种 微生物絮体叫活 性 污泥) 吸附、吸收 、 氧化和降解废 水 中的 有机 污染 物,使之转 化为 无害 的物质 , 从 而使废 水得 以净化 的一 种好氧 生物处 理法 .活性 污 泥法 主要降 低废水 的BOD值 , 其 基本 流程 如图 1所示_

4 J . 空气 图1活性 污泥 法基本漉程Pap e r S c i e nc e&

Te c hno l o g y

20 0

2 Vo1 .

21 No.

1 制 浆造 纸废水 含有大量有机物 , 废水可生化性 较好 , 所 以活性污 泥法 在造 纸废水处理中得 到广泛的应用.我 国的科研人员对此亦进行了大量的研究,取得了许多成功的经验.陈让福 等3用好氧活性污泥法处理造 纸废水得到 很好 的效果 , 用盐 酸和石灰产 生 的二 氧化 碳来控制pH值,对设备 腐蚀 性小,该法 对BOD

5、COD、 S S的去除率 分 别达到

8 8 .

5 %、

7 7 .

8 %、

8 5 .

3 %. 赵金 辉l利用混凝 一水 解 一好 氧活性污泥法 对造 纸废水 进行 试验 研究并 取得 较好 的效果 .为保 证 曝气池 的去 除效 率,防止丝状 菌 污泥膨胀 , 在废水 中加 氮可作为该 工艺流程的常规操作.中间试验结果表明该 方法 对高 浓度 的造纸 工业 废水有 良好 的处 理 效果 , C O D、 B O D

5 、 s S 的总 去 除率分 别达到9

1 . 9%、

9 0

9 %、

9 4

5 % . 最终的出水 水质 可满足GB3544―

9 2 ( 造纸工业水污染物排放标准>

中的二级要求. 陈敏 等[10l在处 理 高浓 度CTMP制浆造纸 废水的活性 污泥 系统 中,采用改 良的活性污 泥驯化 工艺 , 在驯化 阶段 间歇 式 与连 续式 进 料相 结合,能够 明显改善 污泥沉 降性 能,并显著增 加处理效果,COD去除率 达77%~8

5 %, B OD 去 除率

9 O % ~9

5 %, T S S 去 除率

7 5 %~8

9 %. 陈金 中等_

1 采用活性污泥法对 混凝 处理后的废纸 脱墨 废水 进行 了试 验研 究,结果表明活 性污泥法可 以使有 机 污染 物进一步降低 , 其COD和BOD5的去除率 分 别达

8 8

6 %和934%. 传统 活性 污泥 法的缺点是污 泥 易膨 胀但实验发现向污泥 中投加 粉状 褐煤 能改善 污泥 沉降性 能和 生 化降 解能 力_1l.另 外 通过 对 传统 活性 污泥法进行改进亦可解决该问题 . 4.

1 2 活性污泥法的改进4.12.1序批式 活性 污 泥法( S B R) 序批式 活性 污泥 法(SBR) 是一 种 间歇 运行 的废 水处理 工艺,它是 在一个反应器 内按 时 间顺 序先 后 完成 普通 连续 流活性 污 泥法 中多个处 理单元 所进 行 的工 艺环 节SBR法具有工艺简单、经济、处理能力强 、 耐 冲击负 荷、占地 面积 少、运行方式 灵活和不易发生 污泥膨 胀等 优点,是一种 适合于制浆 造纸工业废水 处理 、 投资省、运行费用 低、处理效率高 的新 工艺.颜尚华 等i s 研究发现制浆蒸煮黑液经酸析木质素 后,直接通 过SBR系 统处 理可使COD去除率达545%~6

3 %, B OD s去除率达70%~8

4 % ;

若 果用 内电解和 S B R联合 对黑液进行 处理 更为有教 ,

3 5 维普资讯 http://www.cqvip.com 酸析木质素后的黑液经内电解预处理后再经SBR系统处理 可使 C OD去除率达71%~7

7 % , B O D 去腺率达67% ~7

5 % . 方士等利用SB R 工艺对造纸废水进行处理,连续运行结果表明:COD 去除率为825% , 且运行比较稳 定,处理效果 良好 , 出水 水质达到 国家 规定 的 造纸行业 废 水排 放标 准.S B R 工艺 对pH值 变 化有 一定抵抗能力,且活性污泥沉降性能良好 , 均以菌胶团为主,不易发生污泥膨胀.对于再生纸废水,中国林科院林产化工所研究开发 了气 浮一S B R 组合处理技术 .该 技术 对COD去除率高 , 不发 生污泥膨 胀 问题 , 工艺 运 行稳 定,再生纸废水经处理后可达一级排放标准[333.41.22HC R 废水处理技术'

+J挪威克瓦纳水处理公司设计的高效生物反应器(Hi g h e f f i c i e n c y C o mp a c t R e a c t i o n , 简称 H C R) 是活性污泥法 的一种发 展,其特 点是高 效、高浓 、 高负 荷,占地 小、污泥少 、 能耗低 , 很 适合 于COD浓度较 高的制浆造 纸 工业废水 的处理 .这种 反应器 的结构 主要 由一 个环形的混凝土塔体、循环泵、射流喷咀、导流反应 管、布气管等 部件组成 .据 介绍 , HC R 的反 应 效率 较常 规活性 污 泥法 高,接近 到纯氧 曝气 的水 平,其容积负荷可达50~7

0 k g C O D/ m d . 是常规活性污泥法 的1O~3 0倍,反应时问为

1 ~2 h , 是 常规 活性污泥法的1/20~

1 /

4 , 污泥负荷可达5~

1 0 k g C O D/ k g . ML S S. 是常规活性污泥法的2~

3 倍,从而使 HC R 系统的反应体积 仅 为常 规 活性 污泥法的1/50~

1 /

3 0, 大大减少了占地面积.同时 HC R 技术还可处理 高浓 度(COD可达13000rag / L ) 、 低 生化性 ( B O D: C O D ≤

3 ) 和CTMP废 液蒸 发的污冷凝 水等有 毒废 水.例如HCR处 理半 化 学浆 废 水和 T MP废水,COD去除率均可达70%,处理亚硫酸 盐废 液 蒸发 污冷凝水 , C O D去 除率 可达8O%, 糠醛去除率可达100% .

4 1 2.

3 循环式恬性污泥法15]循环式活性污泥法简称CAS T 工艺,是一种可变容 积的活 性污 泥法 , 整个 工艺 为一 间隙式 反应器 , 在此 反应 器 中活性污 泥法 过程 按曝气和 非曝 气 阶段 不 断重复 进行 , 生物 反应过程 和泥水分 离 过程 亦结 合在 一个池 子 中进行 C A S T工艺 中设 有生 物选择器,可根据具 体情 况 以好 氧或缺氧一厌 氧 运........