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造紙工業(yè)廢水的綜合治理的幾種方法論文
摘要:簡(jiǎn)述了造紙工業(yè)廢水的來(lái)源及特點(diǎn),簡(jiǎn)要介紹了造紙工業(yè)廢水的物理、化學(xué)和生物處理方法,并且提出了造紙廢水治理的新趨勢(shì),有低溫等離子體技術(shù)、漆酶、人工濕地處理技術(shù)以及超臨界水氧化法處理造紙廢水,同時(shí)介紹了幾種綜合處理方法。
關(guān)鍵詞:造紙 廢水 治理
1 造紙工業(yè)廢水的來(lái)源及特點(diǎn)
造紙工業(yè)是世界6大工業(yè)污染源之一,占我國(guó)工業(yè)總廢水量的10%左右。造紙廢水主要為高濃度有機(jī)廢水,并含木素、殘堿、硫化物、氯化物等污染物。其特點(diǎn)是廢水量大,COD質(zhì)量濃度高,廢水中的纖維懸浮物多,而且含二價(jià)硫元素,色度高,有硫醇類惡臭氣味。造紙廢水主要有三個(gè)來(lái)源:制漿廢液(黑液)、中段水、紙機(jī)白水。造紙廢水會(huì)給周圍水體帶來(lái)嚴(yán)重污染和生態(tài)環(huán)境的破壞。據(jù)近年統(tǒng)計(jì)資料介紹,全國(guó)制漿造紙工業(yè)污水排放量約占全國(guó)污水排放總量的10%~12%,居第三位;排放污水中化學(xué)耗氧量(COD)約占全國(guó)排放總量的40%-45%,居第一位。造紙工業(yè)廢水的嚴(yán)重污染和危害已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng),徹底解決造紙工業(yè)廢水對(duì)環(huán)境的污染已迫在眉睫。
在制漿(化學(xué)法)和造紙生產(chǎn)過(guò)程中主要產(chǎn)生三類廢水:黑(紅)液、中段廢水和紙機(jī)白水。黑(紅)液主要是蒸煮制漿廢水,中段水包括紙漿洗滌、篩選、漂白廢水,紙機(jī)白水為抄紙車間廢水。其中蒸煮廢水的環(huán)境污染最嚴(yán)重,占整個(gè)造紙工業(yè)污染的90%。黑液的主要成分是木質(zhì)素、纖維素、半纖維素、單糖、有機(jī)酸及氫氧化鈉等,可以綜合回收其中的有用物質(zhì);中段廢水污染物復(fù)雜,含有較高濃度的木質(zhì)素、纖維素和樹(shù)脂酸鹽等較難生物降解的物質(zhì)成分,而且富含漂白階段產(chǎn)生的對(duì)環(huán)境危害大的有機(jī)氯化物,具有很深的顏色和很大的毒性,pH為9~11,懸浮物1000mg/l左右,COD600-2500mg/1;抄紙廢水,又稱“白水”,主要來(lái)自打漿、漿料的凈化篩選和造紙機(jī)濕部。廢水中的污染物主要包括懸浮固形物,如纖維、填料、涂料,以及溶解的木材成分、添加的濕強(qiáng)劑、防腐劑等。
2 造紙工業(yè)廢水處理的基本方法
2.1 物理處理法
2.1.1 吸附法 吸附法是利用吸附劑巨大的比表面積,具有一定的吸附性能,對(duì)造紙廢水中有機(jī)物進(jìn)行分離,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�；钚蕴繌V泛用于廢水處理中作為吸附劑以去除引起氣味的有機(jī)物�；钚蕴孔鳛槲絼┑淖畲髢�(yōu)點(diǎn)是能夠再生(達(dá)30次或更多次) ,而吸附容量卻不會(huì)有明顯的損失。
2.1.2 絮凝法 高分子絮凝劑具有良好的絮凝、脫色能力并且使用操作方便,主要分為合成的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑、有機(jī)高分子絮凝劑和天然有機(jī)高分子絮凝劑三大類。一般來(lái)講,絮凝劑的分子量越大,絮凝活性越高。
2.1.3 電滲析技術(shù) 電滲析是一種以電位差為推動(dòng)力,利用離子交換膜的選擇透過(guò)性,從溶液中脫除或富集電解質(zhì)的膜分離操作。在外加直流電場(chǎng)作用下,利用膜的選擇透過(guò)性使黑液中陰、陽(yáng)離子作定向遷徙,使木素在陽(yáng)極析出,陰極區(qū)回收NaOH。電滲析與傳統(tǒng)堿回收系統(tǒng)相結(jié)合的生產(chǎn)流程,處理造紙稀黑液可以得到堿和木質(zhì)素。
2.1.4 超聲波膜 與其它膜電解技術(shù)相比,超聲波膜電解技術(shù)能明顯提高造紙廢水的回收處理效果。雖然膜電解技術(shù)是水處理中的一個(gè)常用技術(shù)。但是如果用來(lái)處理造紙廢水,則由于膜污染嚴(yán)重,無(wú)法達(dá)到實(shí)用的目的。而對(duì)于超聲波來(lái)說(shuō),由于它具有空化作用,保證了膜的正常使用和電解的順利進(jìn)行。又由于它具有攪拌作用,和其它膜電解技術(shù)比,有較好的實(shí)用性。
2.2 造紙廢水的化學(xué)氧化處理法
2.2.1 水熱氧化法 水熱氧化技術(shù)是一種非常有效的新型化學(xué)氧化技術(shù),它是在高溫高壓的操作條件下,在熱水箱中用空氣或氧氣以及其它氧化劑,將造紙廢水中的溶解態(tài)和懸浮態(tài)的有機(jī)物或者還原態(tài)無(wú)機(jī)物在熱水箱中氧化分解,水熱氧化技術(shù)的明顯特征就是反應(yīng)在熱水箱中進(jìn)行,所以能耗較高。
2.2.2 光催化氧化 由于TiO2 具有無(wú)毒、化學(xué)穩(wěn)定性好、光催化活性高等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于各種有毒有害且生物難降解有機(jī)物的光催化降解過(guò)程。有研究表明,TiO2 光催化氧化可有效降解制漿廢水中的酚類有機(jī)物。另外,光催化氧化法對(duì)于造紙廢水中的二惡英等有毒且難被生物降解的這類有機(jī)物,有很好的降解作用。光催化處理廢水,其方法簡(jiǎn)單,占地面積小,又能避免傳統(tǒng)處理方法所帶來(lái)的二次污染問(wèn)題,是一種很有發(fā)展前途的水處理技術(shù)。
2.2.3 濕式氧化法 濕式氧化法是在高溫(150~350℃)高壓(5~20MPa)下用氧氣或空氣作為氧化劑,氧化水中溶解態(tài)或懸浮態(tài)的有機(jī)物或還原態(tài)的無(wú)機(jī)物,使之生成二氧化碳和水的一種處理法。
2.2.4 高級(jí)化學(xué)氧化法 造紙廢水中有毒的、以及難以生物降解的物質(zhì)的存在影響了生物處理方法的處理效果,這時(shí)可以采用高級(jí)化學(xué)氧化的方法進(jìn)行處理 。高級(jí)化學(xué)氧化工藝泛指反應(yīng)過(guò)程中有大量氫氧自由基參與的化學(xué)氧化過(guò)程。對(duì)于造紙廢水而言,可采用非均相光催化氧化可以用太陽(yáng)光作為反應(yīng)光源,且氧化劑成本低。
2.2.5 電化學(xué)氧化法 主要利用光、聲、電磁及其他無(wú)毒試劑催化氧化技術(shù)處理有機(jī)廢水,由于電極間電子的得失轉(zhuǎn)移,從而破壞污染物的組成。其優(yōu)點(diǎn)是:只發(fā)生在水中,且不須另加催化劑,避免了二次污染;可控制性強(qiáng);無(wú)選擇性;條件溫和;費(fèi)用低;兼有氣浮、絮凝、殺菌作用;廢水中的金屬離子可使正負(fù)極同時(shí)作用等,尤其是對(duì)于難于生化降解、對(duì)人類危害極大的“三致”有機(jī)污染物,電化學(xué)氧化最有效。
2.3 造紙廢水的生物處理法
2.3.1 好氧生物處理法 好氧生物處理法即在有氧條件下,借助好氧微生物(主要是好氧菌)的作用來(lái)降解污染物的方法。該方法根據(jù)好氧微生物在處理系統(tǒng)中所呈的狀態(tài)不同可分為活性污泥法和生物膜法兩類。造紙廢水含大量有機(jī)物,可生化性好,用好氧生物處理造紙廢水一般可得到很好的效果。
2.3.2 厭氧生物處理法 厭氧生物處理是利用兼性厭氧菌和專性厭氧菌在無(wú)氧的條件下降解有機(jī)污染物的處理技術(shù)。在厭氧生物處理過(guò)程中,復(fù)雜的有機(jī)化合物被降解和轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的化合物,同時(shí)釋放能量,其中大部分能量以甲烷的形式出現(xiàn)。厭氧法適用于石灰草漿蒸煮廢液、堿法制漿廢水等。通常使用的厭氧處理裝置有厭氧流化床(AFB)、折流式厭氧反應(yīng)器(ABR)、上流式厭氧污泥床(UASB)以及毛發(fā)載體生物膜裝置。
3 造紙廢水的綜合處理
3.1 厭氧一好氧組合處理法 厭氧一好氧組合處理工藝能充分發(fā)揮厭氧微生物承擔(dān)高濃度、高負(fù)荷與回收有效能源的優(yōu)勢(shì),同時(shí)也能利用好氧微生物生長(zhǎng)速度快、處理水質(zhì)好的優(yōu)點(diǎn)。組合處理工藝運(yùn)行費(fèi)用省,剩余污泥量少,對(duì)于難降解的有機(jī)物有改性作用,可以提高廢水的可生化性,厭氧狀態(tài)能抑制絲狀菌的生長(zhǎng),防止污泥膨脹,特別適用于高濃度有機(jī)廢水的處理。
3.2 以生物法為主、物化為輔的堿法草漿廢水綜合治理技術(shù) “以生物法為主、物化法為輔的綜合治理技術(shù)”首先采用物理法(過(guò)濾),其次采用生化法作為主要手段,大幅度削減黑液與中段水中的有機(jī)負(fù)荷,僅用物化法作為輔助手段,實(shí)現(xiàn)廢水的達(dá)標(biāo)排放或回用。
3.3 兩相厭氧膜-生化系統(tǒng) 采用傳統(tǒng)兩相厭氧工藝(BS)與膜分離技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)MBS處理造紙黑液廢水,COD去除率平均可達(dá)73%。MBS系統(tǒng)具有更高的穩(wěn)定性。
3.4 物化和生化結(jié)合法 化學(xué)沉淀法、曝氣、活性污泥、厭氧處理都可以用來(lái)處理造紙廢水,而且這些方法結(jié)合起來(lái)也是適用的。研究表明,采用SBR+物化法處理造紙中段水投資低、運(yùn)行費(fèi)用低,紙廠外排水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo),治理費(fèi)用在廠家可接受的范圍內(nèi)。
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