利用废纸造纸行业废水的处理技术

利用废纸造纸行业废水的处理技术1废纸造纸废水的来源及性状1.1废水来源及污染成分废纸造纸以废板纸、废报纸、废书刊纸等为主要原料，生产多种规格的白板纸、箱板纸、瓦楞纸等产品。生产工艺根据产品不同有一定的差异，废水排放主要来源于筛选、浓缩及纸机白水等工序，当有脱墨工艺时，排出脱墨废水。废纸造纸废水中主要含有半纤维素、木质素、无机酸盐、细小纤维、无机填料以及油墨、染料等污染物。木质素、半纤维素主要形成废水的COD及BOD5；细小纤维、无机填料等主要形成SS；油墨、染料等主要形成色度及COD。这些污染物综合反映出废水的SS、COD指标均较高。1.2废水水量和水质我国为缺水国家，国家对无制浆造纸废水的排放量在《造纸工业水污染物排放标准》GB3544—92中作了明确规定，根据项目立项批准时间，其标准为：1989年1月1日之前80m3/t纸1989年1月1日之后70m3/t纸1992年6月30日之后60m3/t纸废纸造纸废水排放量与多种因素有关，目前我国以中小型企业居多，吨纸排水量一般在100～200m3/t，最低已达到22m3/t纸(中华纸业)，最高超过250m3/t纸。一般，企业规模越大、设备越先进、商品浆比例越高、管理越完善，吨纸排水量也就越低。在同等条件下，高档纸吨产品排水量要高于低档纸吨产品排水量，如生产瓦楞纸吨产品排水量相对较低，脱墨纸吨产品排水量相对较高。废水水质浓度一般与吨纸排水量及污染物产生量有关。据测算，在一般情况下，废纸造纸的污染物产生量相对稳定，COD在70～100kg/t纸。吨纸排水量越大，则废水COD浓度降低，但吨产品的COD产生量偏高，引进设备的排水量及COD产生量都比较低。当复用水、回用水做得较好时，吨纸排水量能降低，但COD浓度会提高。通常废纸造纸废水的COD在500～2000mg/L范围，当无水质实测资料时，可按表1推算废水水质。表1废水水质测算吨纸排水量(m3/t)SS(mg/L)COD(mg/L)30左右2000～25002000～3000601000～20001200～2000100700～1100800～1200150500～800600～800200400～600500～6001.3废水处理要解决的主要问题废纸造纸废水的SS、COD浓度较高，COD则由非溶解性COD和溶解性COD两部分组成，通常非溶解性COD占COD组成总量的大部分，当废水中SS被去除时，绝大部分非溶解性COD同时被去除。因此，废纸造纸废水处理要解决的主要问题是去除SS和COD。废纸造纸废水中的BOD5值较低，BOD5与COD的比值一般为0.15～0.25，可生化性较差。混凝处理方法只能去除部分BOD5，绝大部分BOD5的去除主要应采用生化方法解决。2基本处理方法2.1气浮或沉淀法采用气浮或沉淀方法，通过投加混凝剂，可去除绝大部分SS，同时去除大部分非溶解性COD及部分溶解性COD和BOD5。其典型的处理工艺流程如下：废水→筛网→集水池→气浮或沉淀→排放气浮和沉淀均为物化处理方法，处理效果与选用的设备、工艺参数、混凝剂等有关，其COD去除率一般高于制浆中段水的COD去除率，通常能达到70%～85%。对吨纸废水排放量＞150m3、浓度较低的中小型废纸造纸企业，通过气浮或沉淀处理，出水水质指标可达到或接近国家排放标准。气浮和沉淀法各自的优缺点比较见表2。表2气浮与沉淀法比较处理方法优点缺点气浮1.处理效果稳定、可靠2.占地面积小1.设备费用较高2.运行电耗略高3.污泥量少，易于脱水4.土建费用低沉淀1.处理方法成熟、稳定2.电耗较低3.操作较简单1.占地较大2.污泥需经浓缩后脱水最近几年来，在气浮法中高效浅层气浮异军突起。高效浅层气浮具有水力停留时间短(＜5min)、池体水深浅(仅500mm)、处理效果好等优点。它应用浅池理论和“零速度”原理，彻底改变了传统推流式气浮池的进出水及污泥分离方式，废水在气浮池中处于相对静止状态，微气泡吸附污泥后可垂直向上浮起，固形物上浮速度为4～10cm/min，可在短时间内获得优质出水，其SS、COD去除率可略高于沉淀法，对中型规模的废水处理有其一定的优越性。2.2物化与生化处理相结合对于吨纸废水排放量较低、废水含COD较高的大中型废纸造纸企业，期望通过单级气浮或沉淀的物化方法达到国家一级排放标准有较大的难度，因为可溶性COD、BOD5主要需通过生化方法才能有效去除。一般，当执行COD≤100mg/L的排放标准时，原水COD浓度不宜超过600～800mg/L；当执行COD≤150mg/L的排放标准时，原COD浓度不宜超过800～1000mg/L。因此，在原水SS和COD浓度较高时，应在一级物化处理之后接生化方法处理，使处理出水最终达到国家排放标准的要求。物化加生化处理方法的典型工艺流程如下：废水→筛网→调节→沉淀或气浮→A/O或接触氧化→二沉池→排放A/O(缺氧—好氧)处理工艺，通过缺氧段的微生物选择作用，只是对有机物进行吸附，吸附在微生物体的有机物则在好氧段被氧化分解。因此A段停留时间短，约在40～60min。由于A段微生物的筛选和对有机物的吸附作用，能有效地抑制O段丝状菌生长，控制污泥膨胀。当废水经过混凝沉淀或气浮处理后，A/O工艺的有机负荷为0.5kgCOD/(kgMLSS·d)时，其COD去除率可达90%左右。宁波中华纸业有限公司的废纸造纸废水的COD在1500～3000mg/L，经混凝沉淀加A/O生化法处理，出水COD为60～100mg/L，各项指标均达到国家排放标准的要求。生物接触氧化法具有挂膜快、无污泥回流系统、无污泥膨胀危害、日常运行管理容易等优点，在中小型有机废水处理中应用较多。宁波八方集团造纸厂1×104t/d黄板纸生产废水，采用气浮加生物接触氧化法处理工艺，取得了良好的效果，各项指标均达到国家一级排放标准。但是在相同条件下，接触氧化法处理效果不如活性污泥法，虽然无污泥膨胀，但在二沉池需要更低的表面负荷，而且填料的定期更换问题也应引起重视。2.3污泥处置与综合利用2.3.1回收浆料在造纸过程中浆料的流失不可避免，做好流入废水中的废浆回收有两个好处：一是回收的浆料可回用于造纸或外售作为低档纸的原料，产生直接经济效益；二是降低废水处理负荷，减少药剂消耗。废浆的回收，一般采用筛网微滤，用60～70目尼龙网或机械格栅，筛网的规格和材质的选用与水质有关，如生产涂布白板纸废水的纤维比较细小，需要选用细筛网，但太细则过水效果差，影响废水处理量。一般机械格栅的栅距在0.15～0.25mm时，截留纤维效果最佳，SS去除率为30%～50%，COD去除率为20%～30%，既能满足过水量的需要，又能达到提高回收率的目的。2.3.2污泥脱水废水经物化、生物方法处理后，其中的悬浮物有90%以上分离出来成为污泥。通常原料废纸有5%左右进入废水，吨纸将产生70～80kg的绝干污泥，折合：气浮污泥(沉淀浓缩污泥)含水率97%，污泥量约2.3～2.6t/t纸；机械脱水后污泥含水率75%左右，干污泥量约0.3～0.4t/t纸；自然干化污泥含水率较高，污泥量＞0.7t/t纸。污泥脱水采用压滤机脱水，大中型企业以带式压滤机为多，中小型企业以板框压滤机为多。也有一些小企业采用自然干化方法，自然干化容易造成二次污染，南方地区尤甚，最好应避免采用。3工程投资与运行费用工程投资与运行费用是业主最关心的问题，也是设计单位必须慎重考虑的问题。废水处理工程投资与运行费用主要由以下因素决定：①废水处理量；②废水的水质浓度、性质及排放标准；③处理方法及工艺设计参数；④物价因素等。根据目前我国废纸造纸厂的情况，废纸造纸废水的处理基本上分为沉淀或气浮的物化法和物化加生化的联合处理法。其工程投资与运行费用的综合指标见表3。表3运行费用分析项目物化法物化加生化法工程造价(元/m3水)150～120800～1200COD去除率(%)运行费用(元/m3水)其中：电费(元/m3水)药剂(元/m3水)人工(元/m3水)70～850.20～0.500.04～0.070.15～0.400.01～0.0285～950.80～1.000.20～0.300.40～0.700.02～0.034结语①新的大型废纸造纸企业，吨纸排水量一般能达到或接近国家规定的排水量标准(60m3/t纸)，但废水SS和COD浓度较高。经一级混凝沉淀或气浮处理后，SS去除率为70%～80%，COD去除率在70%左右，必须进行后续生物处理，以进一步去除溶解性COD、BOD5等污染物。经过物化—生物联合处理，出水水质：pH为7～8，COD在100mg/L左右，SS为20～50mg/L，均能达到国家一级排放标准。②对大多数中小型老企业，吨纸排水量大，废水SS和COD浓度较低，一般COD为500～800mg/L。由于废水中非溶解性COD占较大比重，在采用混凝沉淀或气浮处理时，随着SS的去除，大部分COD也随之去除。通常SS去除率为80%～90%，COD去除率为70%～85%。处理出水水质能达到国家一级排放标准：pH为7～8，COD在100或150mg/L以下，但是吨纸排水量和吨纸COD排放量均超过排放标准。③根据废纸造纸企业各自的排水水质，可分别采用混凝沉淀或气浮(COD在600～800mg/L以下)，物化生化相结合的方法处理废水，可使处理出水水质达到国家一级排放标准的要求。