造纸工业废水的处理方法

在造纸废水处理过程中，有各种不同的废水处理方法，找到一种经济适用的方法对造纸厂是非常重要的。本文就造纸废水处理方法进行了简单介绍，希望能够给予造纸工作者一定的参考。 造纸工业废水排放量大，组分复杂，色度高，化学需氧量高，可生化性差，特别是含有纤维素、半纤维素、单糖、木素及其衍生物等难降解有机物，易造成严重污染，是难处理的高浓度有机废水，美国将造纸废水列为六大公害之一。据统计，我国制浆造纸废水排放量占工业废水的1/6，COD 和SS 均占1/4，其国内纸厂吨纸水耗高达100m3 以上，几乎是世界平均水平的10 倍，中国造纸业的废水排放量和COD 排放量分别占到了全国工业污水排放总量和COD 排放量的17%和35.2%[2-4]。 造纸废水的严重污染性制约着造纸工业的发展，所以造纸厂要谋得更好的发展，选择一个经济适用的治理造纸废水的方法非常重要。目前，造纸废水的处理方法主要有三大类，物理处理法、化学氧化法和生物处理法。 1.物理处理法 这类方法基于物理作用的原理，用以去除不溶解的固体悬浮物为主，兼有去除部分导致产生生化耗氧量的物质以及降低和消除色度的作用。处理过程中并没有改变污染物的化学性质，通常的处理方法包括过滤法、沉淀法和气浮法。 1.1 重力分离法(沉淀法) 重力分离法常常作为废水处理系统的预处理段，例如采用生化法处理废水时，先经过沉淀池去除大部分固体悬浮物，减少后续生化处理的负荷，经过生化处理之后的出水也要经过二次沉淀池，分离残留的污泥以保证出水的质量。 1.2 过滤法 过滤法是利用过滤设施截留废水中固体悬浮物的方法。常用的过滤设备和设施包括格栅、滤网、压滤机和真空过滤机等。 1.3 浮选法 浮选法适用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。这种方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。根据注入空气方式的不同，常用的浮选设备分为加压溶气气浮法、射流溶气气浮法和叶轮溶气气浮法。 1.4 吸附法 吸附法是利用吸附剂巨大的比表面积，具有一定的吸附性能，对造纸废水中有机物进行分离，常用的吸附法有：黏土吸附法、粉煤灰吸附法、活性炭吸附法和水解吸附法。活性炭广泛用于废水处理中作为吸附剂以去除引起气味的有机物。活性炭作为吸附剂的最大优点是能够再生(达30 次或更多次)，而吸附容量却不会有明显的损失。 1.5 离心分离法 离心分离法是指含有悬浮物质的废水在受到高速旋转作用时，由于水与悬浮物质的质量不同，在离心力的作用下得到分离。离心设备分为两种类型：由水流本身旋转产生离心力的旋流式分离机，由设备旋转带动液体旋转产生离心力的离心式分离机。 1.6 电渗析技术 电渗析是一种以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作。在外加直流电场作用下，利用膜的选择透过性使黑液中阴、阳离子作定向迁徙，使木素在阳极析出，阴极区回收NaOH。电渗析与传统碱回收系统相结合的生产流程，处理造纸稀黑液可以得到碱和木质素。 1.7 超声波膜 与其它膜电解技术相比，超声波膜电解技术能明显提高造纸废水的回收处理效果。虽然膜电解技术是水处理中的一个常用技术。但是如果用来处理造纸废水，则由于膜污染严重，无法达到实用的目的。而对于超声波来说，由于它具有空化作用，保证了膜的正常使用和电解的顺利进行。又由于它具有搅拌作用，和其它膜电解技术比，有较好的实用性。 2.造纸废水的化学处理法 这类方法是利用化学药品的作用，以调节废液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。包括氧化法、还原法、中和法以及下面所述及的絮凝沉淀法等。 2.1 氧化法和还原法 废水中溶解的有机和无机污染物质，在加入的氧化剂或者还原剂作用下转化成为无害物质。一般来说，氧化法多用于处理含酚、含氰废水，常用的氧化剂包括氯气、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。 2.2 中和法 处理酸性或者碱性废水时，需要加入碱性或者酸性的化学药品，使废水变为中性，为后续处理创造条件。在废水中加入石灰乳液(氢氧化钙)是常用的中和法之一，不仅调节了废水的pH 值，同时也产生一定的絮凝沉淀作用，降低了废水的色度。 2.3 絮凝沉淀法 废水中呈胶体状态的污染物质通常有负电荷，胶体颗粒之间互相排斥，形成稳定的溶液。如果在废水中加入带有相反电荷的电解质，使得污染物质的胶体颗粒电性改变，进而在分子引力作用下凝聚成为较大的颗粒沉降。这种方法可以有效地降低废水的浊度和色度，在工业废水的处理中应用十分广泛，既可以作为独立的处理工艺，也可以与其他处理方法配合使用。 2.4 浓缩燃烧法 浓缩燃烧法是氧化法处理高浓度废水的方法之一。用于处理污染负荷高和浓度大的废液，具有经济和有效两方面的特点，既可以降低污染，回收化学药品，又可以回收能量。 3.造纸废水的生物处理法 废水中溶解或者呈胶体状态的有机污染物质，在微生物的作用下逐步降解，最终转化成为无害的低分子物质，废水得到净化。根据微生物在新陈代谢时需要或者不需要氧气，生化处理分为好养法和厌氧法两大类。 3.1 好氧生物处理法 好氧生物处理法即在有氧条件下，借助好氧微生物(主要是好氧菌)的作用来降解污染物的方法。该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。造纸废水含大量有机物，可生化性好，用好氧生物处理造纸废水一般可得到很好的效果。 当前，在工业废水的处理方法中，活性污泥法的应用最为广泛。这种方法具有BOD 去除效率高的特点，能够有效地降解低分子量的有机化合物。但是对于废水中的COD 和色度处理效果比较差。因此，活性污泥法常常和凝聚沉淀法结合使用，以提高COD 的除去率和降低废水的色度。 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，复杂的有机化合物被降解和转化为简单、稳定的化合物，同时释放能量，其中大部分能量以甲烷的形式出现。厌氧法适用于石灰草浆蒸煮废液、碱法制浆废水等。通常使用的厌氧处理装置有厌氧流化床(AFB)、折流式厌氧反应器(ABR)、上流式厌氧污泥床(UASB)以及毛发载体生物膜装置。 4 .造纸废水的综合处理法 4.1 厌氧———好氧组合处理法 厌氧———好氧组合处理工艺能充分发挥厌氧微生物承担高浓度、高负荷与回收有效能源的优势，同时也能利用好氧微生物生长速度快、处理水质好的优点。组合处理工艺运行费用省，剩余污泥量少，对于难降解的有机物有改性作用，可以提高废水的可生化性，厌氧状态能抑制丝状菌的生长，防止污泥膨胀，特别适用于高浓度有机废水的处理。 4.2 以生物法为主、物化为辅法 以生物法为主、物化为辅的碱法草浆废水综合治理技术首先采用物理法(过滤)，其次采用生化法作为主要手段，大幅度削减黑液与中段水中的有机负荷，仅用物化法作为辅助手段，实现废水的达标排放或回用。 4.3 两相厌氧膜———生化系统法 两相厌氧膜———生化系统采用传统两相厌氧工艺(BS)与膜分离技术相结合的系统MBS 处理造纸黑液废水，COD 去除率平均可达73%。MBS 系统具有更高的稳定性。 4.4 物化和生化结合法 化学沉淀法、曝气、活性污泥、厌氧处理都可以用来处理造纸废水，而且这些方法结合起来也是适用的。研究表明，采用SBR+ 物化法处理造纸中段水投资低、运行费用低，纸厂外排水质稳定达标，治理费用在厂家可接受的范围内。 5 .造纸废水治理法的新趋势 5.1 低温等离子体技术 国内外的众多研究表明，低温等离子体水处理技术是近年来引起人们极大关注的一项处理废水的新技术，它对污染物兼具物理作用和化学作用，具有操作简单、降解速率快、无需其他化学试剂、净化彻底、处理范围广、效果好、无二次污染、可在常温常压下进行等优点，特别是在处理难降解有毒废水方面有明显的优越性，适用于用生物法难以治理的有机污染物的净化处理，具有广阔的应用前景，被认为是21 世纪废水处理的最有发展前途的新技术之一。 5.2 用漆酶处理造纸工业废水 在漆酶存在下曝气可有效去除制浆造纸工业废水中的溶解性酚型化合物，也就是废水中的有色物和毒性物质可被有效去除。 5.3 人工湿地处理技术处理造纸废水： 人工湿地对造纸废水具有独特而复杂的净化机理，它能利用基质———微生物———植物这个复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用，通过共沉、过滤、吸附、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对造纸废水的高效净化，同时通过营养物质和水分的生物地球化学循环，促进绿色植物生长并使其增产，实现废水的资源化和无害化。 5.4 超临界水氧化法 超临界水氧化技术(SCWO)是一种能够彻底破坏有机物结构的新型氧化技术。在超临界的状态下水成为非极性有机物和氧的良好溶剂，这样有机物的氧化反应就可以在富氧的均相中进行，不受相间转移的限制而使造纸废水中所含的有机物被氧气分解成水、二氧化碳等简单无害的小分子化合物，从而达到净化的目的，但该技术对设备和操作条件要求较高。 6 .结语 在选择处理工艺时，要充分考虑各种处理方法的优缺点，同时根据实际技术水平和生产状况，确定最佳处理方案，必要时可采用几种工艺联合处理，优势互补，以达到经济性和实用性的统一。