浅析废纸造纸废水处理技术

2023-03-07

引言

废纸造纸与传统的造纸方式不一样, 它使用废纸作为原料, 这样与传统的利用植物纤维原料纸浆为原料的造纸方式相比, 具有较为简单的工艺技术, 需要较少的设备投资, 并且, 对环境带来的负荷也减少了许多。废纸造纸随着不断成熟的废纸制浆技术, 越来越成为主流的造纸方式, 然而, 废纸造纸的造纸方式中也存在着许多难题, 由于其原料的特殊性, 在造纸的过程中会排放大量的含有毒有害污染物的废水。为了处理这些有毒有害污染物的废水污染问题, 一系列的处理技术应运而生。

一、废纸造纸中废水的污染特性

废纸造纸工艺主要有制浆和抄纸两个部分, 其中的废水主要产生于制浆工艺过程中, 如除渣、洗浆和漂洗等过程, 产生的废水中主要含有四种污染物, 分别是:色度、SS、BOD5、CODcr。其中的SS主要来源于无机填料和细小纤维;色度和CODcr主要来源于染料和油墨;BOD5和CODcr主要来源于半纤维素和木质素。

废纸造纸产生的废水中有着较高浓度的CODcr和SS, 相对来说BOD5的浓度要小一些, BOD5的浓度一般是CODcr的五分之一左右。排放废水的污染特性会由于废纸处理技术装备的不同以及废纸的来源和种类的不同而有一定的差异性。一般来说, 制浆工艺过程中, 如果采用化学脱墨的方式产生的废水要比无化学脱墨产生的废水的污染负荷高, 并且其产生的废水量也会多出很多, 因而, 污染物也会相应的增加, 特别是CODcr和BOD5的排放量;此外, 废水的污染特性还会因为脱墨工艺的不同而不同, 脱墨工艺主要有两种, 分别是洗涤法脱墨和浮选法脱墨, 洗涤法脱墨产生的废水中相比较浮选法脱墨废水中的CODcr、SS、BOD5的浓度要低很多, 但是, 在排放量方面, 洗涤法脱墨的量更大;另外, 生产纸的种类也会影响废水的污染特性, 例如, 采用同种脱墨方式, 在生产新闻纸和高档纸时, 生产新闻纸的过程中产生的废水中的CODcr、SS、BOD5的含量要低很多。

二、废纸造纸废水处理技术

目前, 主要有四种处理方法来处理废纸造纸废水, 它们分别是化学法、物理法、物理化学法和生物法。由于废纸造纸废水的水质比较复杂, 通常一种处理废水的方法并不能解决, 因此, 就需要综合采用几种中处理方法进行多级处理。

1. 对废纸造纸废水的初级处理方法

由于废纸造纸产生的废水中有着较高浓度的悬浮物, 因此, 首先要对废水进行初级处理, 在处理时, 一般采用物理方法, 并通过化学处理方法来进行辅助。

去除废水中细小纤维最简单方法就是采用过滤法来进行处理, 这样做可以有效地去除废水中的细小纤维, 对后面其他处理设备具有一定的保护作用。过滤法课采用微滤机或细筛网, 水量较小时, 一般采用细筛网, 但是细筛网在处理废水量比较大时效果不是很理想, 这时就要采用微滤机。另外, 废水中的溶解性物质以及油墨等却不能通过为滤网去除, 还需要进一步的处理, 因此, 过滤法只能作为与处理的手段。

在对废水进行完预处理之后, 就要采用超效气浮法来进行处理。气浮法主要是将液体和固体进行分离或液体与液体进行分离的方法, 这种方法的关键步骤是使水中产生大量的细微的小气泡。经过研究人员的努力, 在气浮法方面产生了重大的突破, 研究出了超效气浮法。超效气浮法颠倒了气浮法进出水时水的运动状态, 将原先的静态进水改为动态进水, 动态出水改为静态出水。从超效气浮法的实践来看, 其效果相当的明显, 在SS的去除率方面, 甚至能够达到90%以上, 并且, 无机物颗粒和悬浮物的去除率达到了80%以上, 同时, 还去除了部分CODcr和BOD5, 这样就大大降低了后面处理工序的工作负荷, 这表明超效气浮法非常的适合废纸造纸废水的初级处理。

2. 对废纸造纸废水的深度处理

对废纸造纸废水进行完初级处理之后, 废水中还含有较高浓度的有机物, 废水还达不到排放标准, 因此, 需要作进一步的处理, 此时一般采用物化法和生化法, 并且通过物理法和化学法来进行辅助。

(1) 活性污泥法

活性污泥法包括百乐克、序批式间歇反应器法、氧化沟、选择器活性污泥法、A/O法, 主要是通过悬浮生长的微生物的虚体拉对废水进行处理的一种方法。

近年来, 活性污泥法得到了充分的发展, 比较典型的就是其中的序批式间歇反应器法。序批式间歇反应器法主要分为五个阶段, 分别是:充水、反应、沉淀、排水排泥和停置, 来对废水进行生化处理。序批式间歇反应器法又称为SBR法, 这种处理工艺具有许多优点, 具有比较简洁的处理流程, 并且在对其进行控制时, 有着较高的灵活性。在对水量进行控制时, 可以根据进出水的水质来进行控制, 因此, 有着很强的适应性, 并且, 具有高容积负荷和高去除率。

(2) 生物接触氧化法

生物接触氧化法主要是通过好氧生物膜与废水接触来去除废水中的SS和CODcr等。其具体的工作原理是将固定填料安置在曝气池中, 压缩空气带动废水, 使废水不断地与固定填充料上的生物氧化膜接触, 同时, 提供充足的氧气。经过对生物接触氧化法的实际应用, 发现在处理废水方面生物接触氧化法具有很好的效果。特别适合处理脱墨废水。但是, 这种方法中生物膜的质量以及挂膜的效果将直接影响其有效性, 生物膜的最佳厚度在80μm左右, 此时生物膜具有较高的活性, 并且, 氧气是否充足也将影响到其效果。此外, 在挂膜的不同阶段, 其有效去除率也是不同的, 前期具有较低的去除率, 后期相对稳定一些, CODc的去除率能够达到88%以上。

(3) 混凝沉淀

日常废水处理技术中最为常用的方法就是混凝沉淀法, 混凝沉淀法的其基本原理是:通过将混凝剂投加到废水中, 目的是破坏废水中胶体状悬浮颗粒、胶体和可絮凝的其他物质的稳定性, 待这些物质失去稳定性会发生相互碰撞成为颗粒或絮状物, 从而易于将这些物质从废水中沉淀, 然后便于分离。混凝沉淀法处理混凝过程的好坏将决定着废纸造纸废水的效果。混凝剂的种类有很多, 其中, 聚合氯化铝应用效果较好。经过实践研究证明, 用混凝沉淀法处理废纸造纸废水, 废水中的SS去除率可以高达85%~98%, 色度去除率可达90%以上, 废水中的CODcr去除率可达60%~80%。由于混凝沉淀法不能去除分子质量较低的COD-cr组分、难以实现对废水的有效处理, 因此, 必须合理设计工艺, 辅以其他处理方法, 例如, 混凝沉淀-化学氧化处理法、厌氧—好氧生物处理法等。

(4) 厌氧生物处理法

厌氧生物处理法具有较为广泛的应用范围, 受有机废水浓度的影响比较小, 既可以应用于中、高浓度的有机废水处理中, 还可以应用于低浓度的有机废水处理中, 所以, 在国际范围内的到了广泛的应用, 厌氧生物处理法也可以应用于废纸造纸废水处理过程中。这种方法具有效率高, 设备占地较小等优点。

1.对废水处理时产生的污泥的进一步的处理

对废纸造纸废水做完深度处理之后, 废水中原先含有的悬浮物已经被转化为污泥, 因此, 对废水处理结束之后还要对处理产生的污泥进行处理, 污泥一般分为两个级别:初级污泥和二级污泥, 初级污泥是初沉池内的污泥;二级污泥是生化处理产生的污泥。传统的废水处理中, 对污泥的处理方法, 一般是先对其进行脱水, 待脱完水之后进行焚烧, 有与污泥中还含有大量的污染物, 如果进行焚烧, 将会产生二次污染, 污染物排放到大气中污染空气。对此, 超临界水氧化技术被用来处理污泥, 这种方法可以有效的破坏污泥中的有机结构, 以防产生二次污染, 这种方法具有效率高, 反应速度快的优点。经过实践证明, 在经济方面, 超临界水氧化技术应用在废纸造纸废水处理中是十分可行的。