制浆造纸废水厌氧处理技术的研究2

论文题目制浆造纸废水厌氧处理技术的研究学院：专业：班级：学号：学生姓名：指导教师：二○一三年七月三日1制浆造纸废水厌氧处理技术的研究摘要:本文对制浆造纸废水的特点进行了介绍,主要对制浆造纸废水的处理技术进展做了分析。厌氧法等生化处理制浆造纸废水的原理、特点以及国内外在废水处理方面的研究进展。介绍了国内外厌氧生物法处理制浆造纸废水的研究及应用现状，并对制浆造纸废水厌氧处理的务件控制及抑制剂的去除进行了概括与总结。关键词：造纸废水；厌氧处理；研究进展PulpandPaperWastewaterTreatmentTechniqueWangjintao(collegeoflightindustryandfoodengineeringinguangxi,530004)Abstract：Inthispaper,pulpandpaperwastewatercharacteristicswereintroduced,mainlyforthepulpandpaperwastewatertreatmenttechnologyadvancestodotheanalysis.Anaerobicbiologicaltreatmentofpapermakingwastewaterandotherprinciples,characteristicsanddomesticwastewatertreatmentresearchprogress.Thispaperintroducestheanaerobicbiologicaltreatmentofpapermakingwastewaterresearchandapplicationstatus,andpulpandpaperwastewateranaerobictreatmentservicepartscontrolandremovalofinhibitorshavebeensummarizedandsummary.Keywords：Papermakingwastewater；Papermakingwastewater；Research1制浆造纸废水的特点制浆造纸废水是指化学法制浆产牛的蒸煮废液(又称黑液、红液)，洗浆漂白过程中产牛的中段水及抄纸工序中产事的自水，它们都对环境有着严重的污染。一般每牛产1t硫酸盐浆就有lt有机物和400kg碱类、硫化物溶解于黑液中：生产1t亚硫酸盐浆约有900kg有机物和200kg氧化物(钙、镁等)和硫化物溶于红液中。废液排入江河中不仅严重污染水源，也会造成大量的资源浪费。如何消除造纸废水污染并使废液中的宝贵资源得到利用是颂具有重大社会意义和经济价值的工作，应当受到重视。2根据物质守恒原理。产品中物质总每与废物中物质总量之和是‘定的，等于原料中物质总量。可以说，污染物也是原料存在的一种形式。只不过这种存在形式使可利用资源鳝减少，损害了人的经济利益，也影响了人们的身体健康。由于物质是可以转化的，只要措施得当，存在于污染物中的物质就可能变为可以被利用的形式。因此，人们‘一直在寻找有效、合理处理制浆造纸废水的方法，并尽可能多的对处理后的废水和废水中所含的有用物质进行资源化利用。造纸废水水量大、污染物浓度高是威胁中国水环境的主要污染源之一，造纸废水亟待处理20世纪80年代以来、低成本、高效率的高负荷厌氧废水处理技术在世界各国造纸工业废水处理中迅速发展L此技术的应用，必须以对废水相关性质了解为前提L目前中国对于以草类为主要造纸原料的造纸废水性质缺乏研究和了解F成为此技术在中国推广应用的主要障碍之一。制浆造纸工业废水排放量大,废水中含有大量的纤维素、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,对我国人民生活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、BOD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。其中生物法的应用最为广泛,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。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。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。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,SS为23500～27800mg/L.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、酮等有机物约占80%。32生物处理方法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和COD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,分为好氧生物处理和厌氧生物处理及好氧厌氧组合处理三大类。生物处理方法运行费用低廉,与其他方法组合可以大大提高造纸废水的处理效率。2.1厌氧生物处理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。石灰草浆蒸煮废液、石灰法稻草浆浓废液、碱法制浆废水等都具有pH高、COD、色度高而BOD5/CODcr较低等特点,所以直接好氧生化困难很多,厌氧法则较有前途。近年来人们对这一领域作了较广泛深入的研究,有的成果处于中试阶段,有的已投入实际运行。现至少已有250座工业规模装置处于运转或建设中。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(UASB)[1]、厌氧流化床(AFB)、厌氧附着膜膨胀床(AAFEB)及厌氧浮动生物膜反应器(AFBBR)和厌氧折流板反应器(ABR)等。2.1.1改良型厌氧处理工艺制浆造纸废水厌氧处理中难以解决的问题便是毒性,废水中的含硫化合物、含氮化合物、过氧化氢和一些木质萃取物等均对厌氧菌有较强的抑制作用,严重影响处理效果,因此,一些脱硫和脱氮的改良型厌氧工艺应运而生。如瑞典生物技犬公司开发的ANTRIC法即在厌氧反应器前设置一除硫和氮装置,该装置内填充塑料填料,在填料上生长的微生物细菌能将含硫化合物转化成硫化氢,并迅速排出。该系统最适合处理CTMP废水和蒸煮污冷凝液。采用多段厌氧处理也可有效地脱硫,如加拿大SCA纸浆公司。strand纸厂采用三段厌氧处理CTMP废水,4即第一段去除木质萃取物,过氧化氢和含硫化合物等抑制厌氧菌的物质,第二段将有机物降解成挥发性脂肪酸,第三段产甲烷。2.2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。(1)活性污泥法活性污泥法处理技术比较成熟,在各种处理法中运行费用最低,但对高浓度造纸废水效率不高。有研究表明通过活性污泥驯化工艺的改良,可以明显改善生物系统污泥沉降性能及处理效果。有研究表明采用连续或间歇好氧反应器生物处理造纸工厂废水,污泥停留时间20h可以达到最大除去木素的效果。某造纸厂废水采用HCR工艺处理,其中悬浮物去除率和脱色率均在95%以上,BOD5和CODcr的去除率也都在80%以上,其主要运行效果参数与传统活性污泥法比较得出,HCR工艺在充氧速率[2]、容积负荷、污泥负荷、沉淀池表面负荷、剩余污泥产率、水力停留时间等方面都具有明显优势。刘晓华[4]等介绍了卡鲁塞尔氧化沟为主体的生化物理法处理工艺,指出其性能可靠、设备简单、费用低,特别适合中小型造纸企业。(2)生物膜法生物膜法是一大类生物处理法的总称,共同的特点是微生物附着在介质(滤料)表面上,形成生物膜,污水同生物膜接触后,溶解的有机物被微生物吸附转化为H2O和CO2和NH3和微生物细胞物质,污水得到净化,所需氧气一般直接来自大气,生物膜法的处理效果和活性污泥法的处理效果差不多,与活性污泥法比,其产生的污泥膨胀和剩余污泥量少,以及占地少和运行管理简便等优点。5采用水解酸化-接触氧化处理造纸废水,水解酸化过程大大提高了废的可生化性,好氧阶段CODcr的去除率为88.4%,BOD5的去除率为91.9%。使用内循环三相生物流化床处理纸浆含氯漂白废水,经过40d左右的驯化,CODcr、BOD5去除率达到70%以上,色度去除达到70%左右,AOX去除率达到60%左右[3]。ThomasWelander使用限制营养盐(P-磷)的移动床生物膜作预处理,随后用活性污泥方法处理漂白硫酸盐制浆工厂废水,BOD5和CODcr去除率分别为98%和70%～80%。3固定化微生物处理制浆造纸废水固定化微生物是在固定化酶技术的基础上发展起来的一项新的生物技术,即将微生物固定在载体上,并保持其生物功能。微生物细胞的固定方法主要有吸附法、交联法和包埋法等。应用固定化微生物处理制浆造纸废水的研究日趋活跃。3.1吸附法吸附法是将微生物细胞利用物理吸附或离子结合方式直接吸附在不溶性载体上,这是最简单的固定方法,载体可再生,但结合力较弱,菌体易脱落。所用载体有多孔砖、瓷砖、硅藻土、塑料等。使用该法处理制浆造纸废水的反应器主要是旋转生物接触器和滴滤器。3.1.1旋转生物接触器(RBC一RotatingBio-logicalContactor)RBC处理废水的原理是先将微生物固定在转盘表面,形成一层生物膜,工作时转盘部分浸没于污水中,污水中的有机物被盘上的生物膜吸附,当转盘转离污水时,被吸附的有机物在生物膜中的有机物作用下氧化分解,从而达到净化目的。3.1.2生物滴滤器生物滴滤器主要有两种形式,即滴滤池和滴滤塔,其工作原理是反应器内装有填料(石块、陶瓷片、玻璃片、塑料等)将微生物固定在填料表面上形成一层由菌膜胶团组成的菌膜,废水通过填料层时,其有机物即被微生物“吃”掉,从而达到净化污水的目的。滴滤塔因占地少,效率高,日益比滴滤池更受重视。3.2包埋法包埋法即将菌体包埋在半透性的聚合物或膜内,小分子的底物和产物可以6自由出入,而细膜却不会漏出。包埋法能保持多酶系统,因而是目前制备固定化微生物最基本、最普遍采用的方法。4厌氧生物法处理制浆造纸工业废水进展厌氧消化技术在制浆造纸厂废水处理上发展迅速。目前国外已有多种厌氧反应器用于制浆造纸工业废水处理。如厌氧接触反应器、厌氧滤池(AF)、上流式厌氧污泥床(UASB)组合型和二相厌氧工艺、厌氧内循环反应器(Ic)[4]等。而且，相当一部分技术现在已经应用于生产实践当中。荷兰的Paques公司和Biothane公司是世界范围内在厌氧处理造纸废水方面做的最好的两家。目前以UASB反应器为代表的厌氧反应器系统已用于处理TMP、CTMP、机械浆、二次纤维制浆、蒸发冷凝水、亚硫酸盐漂白、造纸车间以及纸板J‘综合水等多种制浆造纸废水的处理。这些处理制浆造纸废水的厌氧系统遍布大多数T业化国家及许多发展中国家。如：某制浆厂对咿和CTMP废水进行厌氧一好氧联合处理。处理TKP废水时反应器负荷为18kgCOD／(m3·d)，而处理CTMP废水时负荷为22kgCOD／(m3·d)，COD和BOD的去除率分别为62％和75％．在厌氧处理后还有一个好氧处理，其曝气池容积为20000m3，这个好氧装置卡要是处理所有厌氧部分的出水和6000m3／d来自硫酸盐法制浆造纸厂