淺談竹制漿中段廢水處理工藝及達(dá)標(biāo)的可行性

[摘要] 通過對竹制漿的工藝特點，廢水來源進(jìn)行分析，經(jīng)清污分流，收漿、混凝沉淀、氣浮、水解酸化、活性污泥工藝實現(xiàn)了廢水達(dá)標(biāo)排放，對CODcr、BOD5及SS的去除率分別達(dá)到93.6%、84.6%和98.35%，水處理運行成本約0.738元/m3（未考慮收漿產(chǎn)生的效益），回收的漿料回用于生產(chǎn)，處理后的水部分回用于生產(chǎn)，實現(xiàn)了環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的協(xié)調(diào)發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]竹制漿 中段廢水 處理工藝

化學(xué)制漿形成的污染是我國地表水污染的重要因素之一，其產(chǎn)生的廢水濃度較高，治理也存在一定的難度。竹子為原料，經(jīng)削片、蒸煮、洗滌、漂白、抄漿及木質(zhì)素回收等一系列高科技工藝處理，把竹子中的纖維提取出來制成漿粕。這種漿粕作為一種高科技功能性纖維原料供化學(xué)纖維生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)竹材粘膠纖維用，進(jìn)而生產(chǎn)竹纖維紗、竹纖維布料等相關(guān)產(chǎn)品。用該纖維制成的紡織品具有滑爽、柔軟、舒適 及天然的抗菌、抑菌功能?？赏苿蛹徔椥袠I(yè)發(fā)展進(jìn)程，拓展纖維原料的空間。產(chǎn)生的黑液達(dá)到零排放，全部回收作為染料等工業(yè)附助材料，達(dá)到廢物的再生循環(huán)利用。

1 竹制漿主要工藝及主要廢水來源

1.1 主要工藝流程如圖1所示。

1.2 主要廢水來源

從工藝流程看，以竹子為原料，無漂白工序，不產(chǎn)生漂白廢液。生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的廢水可分為三個部分：第一部分為竹制漿工段產(chǎn)生的蒸煮廢水(俗稱黑液)；第二部分是中段廢水；第三部分稱白水。

1.2.1 蒸煮廢水。制漿蒸煮廢液是造紙工業(yè)的主要污染物，占污染總負(fù)荷的90%左右。在制漿過程中，植物纖維原料中約有60%的物質(zhì)溶于蒸煮藥液內(nèi)，而成為黑液，每生產(chǎn)一噸紙漿可得黑液10t～12t。黑液的主要成份是木質(zhì)素和碳水化合物的降解產(chǎn)物。例如硫化木素、二甲硫醚和二甲基二硫化合物等，都有臭味，是造成廢液中COD值高的主要污染物，而碳水化合物的降解產(chǎn)物則呈異變糖酸狀態(tài)存在，是造成廢液中BOD值高的主要污染物。由于竹子木質(zhì)含量低，多戌糖含量高，致使制漿黑液具有粘度大、濾水性差、硅含量高的特點，給堿回收工藝帶來不便，也增加了污染治理的難度。

1.2.2 中段廢水。含有大量的小纖維、填料、藥品，以不溶性COD為主，可生化性較低。

1.2.3 白水。與蒸煮制漿廢液和中段廢液相比，制漿過程其他工段的廢水污染尚不嚴(yán)重，約占污染總負(fù)荷的8%～9%左右，噸漿COD負(fù)荷310kg左右，含有較多的木素質(zhì) 、纖維素、有機(jī)酸等有機(jī)物，以可溶性COD為主。

下文為企業(yè)竹制漿中段水處理工藝及達(dá)標(biāo)的可行性分析。該廠中段水成分見表1。

2 中段水處理工藝

2.1 處理工藝選擇

堿法草漿中段廢水中的主要污染物是木質(zhì)素、半纖維素、糖類和其他溶出物，（殘堿、無機(jī)鹽、氨氮等），是難生物降解的高濃度有機(jī)廢水。目前，國內(nèi)對于竹漿中段水的處理工藝多種多樣，采用先進(jìn)的處理工藝，使竹漿造紙中段水處理達(dá)標(biāo)排放是可行的。

2.1.1 回收漿料：在制漿過程中，漿料的流失是不可避免的，做好廢漿回收有兩個好處：一是回收的漿料可回用于造紙或外售作為低檔紙的原料，產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)效益；二是降低了廢水處理負(fù)荷，減少了藥劑用量。漿料的回收一般采用篩網(wǎng)微濾。

2.1.2 非溶解性CODcr、SS的去除：制漿廢水中的SS、CODcr濃度較高，當(dāng)廢水中的SS被去除時，絕大部分疏水性CODcr也同時被去除。在廢水處理中主要采用混凝法去除廢水中的SS，在本例中選用氣浮設(shè)備來去除廢水中的SS及廢水中的疏水性COD。

2.1.3 BOD5的去除：混凝法只能去除廢水中的SS、部分CODcr和BOD5，而廢水中的BOD5絕大部分是可溶性的，它的去除靠混凝法是不可行的，必須采用生物化學(xué)法，在本例中選用水解酸化+活性污泥法。

2.1.4 污泥處置：在廢水處理過程中不可避免的要產(chǎn)生大量的污泥，為避免出現(xiàn)二次污泥污染，在廢水處理過程中產(chǎn)生的污泥進(jìn)入污泥干化場干化，干化后的污泥可摻煤燃燒。

竹制漿整個過程中，水資源消耗大，可通過對各生產(chǎn)工段的給排水系統(tǒng)進(jìn)行分離，實現(xiàn)清污分流，達(dá)到水資源循環(huán)利用的目的。備料階段的廢水經(jīng)凈化后，可循環(huán)利用；蒸煮工段的廢水可利用相應(yīng)設(shè)施，實現(xiàn)自身循環(huán)使用，不足部分可由其它工段廢水補(bǔ)充；回收漿后，可回用于碎漿和磨漿工段；蒸汽冷凝水可通過回流管道回用至鍋爐房。通過工藝水的循環(huán)利用技術(shù)，可以最大限度降低廢水產(chǎn)生量，減輕末端處理負(fù)擔(dān)。處理后的廢水回用于制漿、料場防火降塵、廠區(qū)綠化保潔以及衛(wèi)生清潔用水，可使外排廢水量降至最低。

2.2 處理工藝流程，見圖2。

2.3 各構(gòu)筑物的作用

2.3.1 格柵：位于廢水處理系統(tǒng)進(jìn)水口處，主要是收集廢水中較大懸浮物如樹葉、塑料袋等。

2.3.2 集水井：其作用在于短時調(diào)節(jié)水量，避免水泵頻繁地開啟和關(guān)閉。

2.3.3收漿篩網(wǎng)：回收廢水中的纖維并降低廢水中的SS含量，降低后續(xù)構(gòu)筑物的處理負(fù)荷。采用30目圓篩網(wǎng)：水泵出水管流出的水有一定的流速水頭，可以推動圓網(wǎng)自動旋轉(zhuǎn)，使得濾出的漿料自動排出。同時，使用過細(xì)的篩網(wǎng)雖然能夠去除或回收更細(xì)小的纖維，但在抄紙過程中，他們可能還會重新流失到廢水中去，因此選用30目的圓篩網(wǎng)。

2.3.4 調(diào)節(jié)池：用于調(diào)節(jié)水量水質(zhì)，中段廢水水質(zhì)水量波動性大，設(shè)置調(diào)節(jié)池對該廢水水量、水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，防止對后續(xù)處理構(gòu)筑物造成沖擊。

2.3.5 淺層氣浮池：去除廢水中的細(xì)小懸浮物，降低廢水的SS，同時去除部分溶解性COD。泵前抽回絮凝劑聚合氯化鋁，助凝劑聚丙烯酰胺。依靠水泵的吸力投加、混合。

用氣浮法分離工業(yè)廢水中的懸浮物，同時帶走了大量的的疏水性COD，已是一種成熟工藝，但傳統(tǒng)氣浮存在著處理效率不高及凈化率低的嚴(yán)重缺陷，目前國內(nèi)較為先進(jìn)的CQJ型超效淺層氣浮凈水器。超效淺層氣浮凈水器集凝聚、氣浮、撇渣、沉淀、刮泥為一體，整體呈圓柱形，結(jié)構(gòu)緊湊，池子較淺，是一種水質(zhì)凈化處理的高效設(shè)備。裝置主體由五大部分組成：池體、旋轉(zhuǎn)布水機(jī)構(gòu)、溶氣釋放機(jī)構(gòu)、框架機(jī)構(gòu)、集水機(jī)構(gòu)等。進(jìn)水口、出水口與浮渣排出口全部集中在池體中央?yún)^(qū)域內(nèi)，布水機(jī)構(gòu)、集水機(jī)構(gòu)、溶氣釋放機(jī)構(gòu)都與框架緊密連接在一起，圍繞池體中心轉(zhuǎn)動。與傳統(tǒng)的氣浮凈水器相比，該氣浮改傳統(tǒng)氣浮靜態(tài)進(jìn)水，動態(tài)出水為動態(tài)進(jìn)水，靜態(tài)出水，使浮選體在相對靜止的環(huán)境中垂直浮向水面，上浮路徑減至最小，且不受出水流速的影響，使浮選體上浮速度達(dá)到或接近理論最大值，且水流速度在理論上可不受限制。同時，隨著布水裝置的旋轉(zhuǎn)，已事先與污水充分均勻混合的氣泡能夠十分均勻地充滿整個凈化池，不存在氣浮死區(qū)或氣泡不均勻區(qū)，從而大大提高了凈化率。同時，該氣浮所配套的溶氣裝置與釋放系統(tǒng)比傳統(tǒng)氣浮都有所改進(jìn)，使溶氣水溶氣濃度在幾秒鐘內(nèi)就可達(dá)到理論最大值，溶氣效率得到極大地提高，而釋放系統(tǒng)也解決了傳統(tǒng)釋放系統(tǒng)消能不徹底、消能不均勻的缺陷，釋放出的微氣泡直徑極其微小而且均勻。這就創(chuàng)造了使溶氣既迅速又充分地釋放出來的良好條件。通過CQJ型氣浮，除可去除絕大多數(shù)疏水性COD外，溶解性COD的去除率有了明顯提高。一般情況下SS去除率為90%左右，COD的去除率為60%～85%。

2.3.6 水解酸化池：由于該廢水中含有大分子、好氧菌難以去除的物質(zhì)。在廢水進(jìn)入好氧生化之前設(shè)置水解酸化池?？克猱a(chǎn)酸菌的作用可以迅速降解水中有機(jī)物的特點，形成以水解產(chǎn)酸菌為主的上流式污泥床，大量微生物將廢水中的顆粒物質(zhì)和膠體物質(zhì)截留和吸附，截留下來的物質(zhì)吸附在污泥表面，逐漸被分解代謝，從而去除有機(jī)物并將水中難降解的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物，并將固形有機(jī)物轉(zhuǎn)化為溶解性有機(jī)物，進(jìn)一步提高廢水的可生物降解性和提高生化處理效率。同時由于厭氧污泥床對污泥的分解作用，整個污水處理系統(tǒng)中剩余污泥產(chǎn)量很小，一般污泥產(chǎn)率只有0.15-0.20kgDSS/kgCOD，且污泥易于脫水處置。

2.3.7 活性污泥池：采用低負(fù)荷活性污泥工藝，進(jìn)入曝氣池的污水與二沉池中沉淀回流污泥混合后一并進(jìn)入氧化區(qū)曝氣氧化，由于微生物把污染物作為養(yǎng)料來吸收， 廢水中的污染物被相對極大量的微生物吸收（分解）殆盡，所以出水非常干凈。一般的污水處理廠(污泥負(fù)荷高的工藝)，微生物僅分解最有營養(yǎng)的部分，相對來講凈化效率較低。該工藝污泥回流量大，污泥濃度較高，生物量大，相對曝氣時間較長，所以污泥負(fù)荷較低，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。在本工藝中曝氣裝置采用了可變孔曝氣軟管，軟管周徑表面都有氣孔，都能曝氣，在水中產(chǎn)生中、微氣泡，氣泡上升速度慢，布?xì)饩鶆?，氧利用率高，且軟管在曝氣時鼓脹而在不曝氣時受靜水壓力作用被壓扁，在一定程度上避免了污泥倒灌，不需要空氣過濾設(shè)備，隨時可以停止曝氣，停止曝氣的時間不論長短都不會堵塞。

2.3.8 二沉池：活性污泥池出水自流進(jìn)入二沉池，在二沉池內(nèi)實現(xiàn)固液分離，上清液進(jìn)入清水池，部分回用于生產(chǎn)，部分外排，沉淀下來的污泥大量回流至活性污泥池，少量剩余污泥排入干化池。

2.3.9 污泥干化池：氣浮池浮渣及二沉池的剩余污泥排入干化池，在干化池內(nèi)干化處理，干化后的污泥摻煤燃燒。大量回流活性污泥，剩余污泥所含有機(jī)物已被很好的分解、礦化，這使得污泥中沒有異味。

2.4 工藝流程說明

廢水首選經(jīng)收漿篩網(wǎng)將可用粗大纖維回收，用于造紙，經(jīng)過濾后的廢水雖然懸浮物大大減少，但仍有部分細(xì)小纖維，需經(jīng)氣浮將這部分細(xì)小纖維去除。氣浮出水自流進(jìn)入水解酸化池，在兼氧菌的作用下，將大分子難以生物降解的有機(jī)物質(zhì)分解為小分子易生物降解的有機(jī)物質(zhì)，再進(jìn)入活性污泥池，利用活性污泥池內(nèi)的污泥將廢水中的污泥物質(zhì)吸附、降解，最終經(jīng)二沉池的固液分離作用將污泥沉淀，上清液進(jìn)入清水池，達(dá)標(biāo)排放或回用。

3 達(dá)標(biāo)排放可行性分析

3.1 技術(shù)分析

廢水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)應(yīng)滿足《造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB3544－2001），竹制漿廢水中由于含有一些生物難降解物質(zhì)，常用的有效處理方法混凝、生物氧化或這兩種方法的聯(lián)合，本工藝的基本原理是將造紙廢水中的不同污染物分別去除：分子量較大的物質(zhì)采用高效淺層氣浮處理，聚合氯化鋁投加量0.3‰，聚丙烯酰胺的投加量為5ppm，其SS去除效率達(dá)到90%，COD去除率達(dá)到40%。鑒于造紙廢水中含有難生物降解物質(zhì)，選用水解酸化＋活性污泥法處理，水解酸化單元不僅可以去除部分COD（去除率為5%），同時還可有效提高廢水的可生化性，其BOD/COD值從0.25提高到0.48，為后續(xù)生物處理奠定了良好的基礎(chǔ)。活性污泥法采用低負(fù)荷活性污泥法，污泥濃度高，生物量大，污泥負(fù)荷低，處理能力高，其COD去除率可達(dá)85%。

3.2 各單元處理效果（見表2）。

3.3 污水處理系統(tǒng)各污染物處理效率（見表3）

由表3可知，該廢水處理系統(tǒng)對CODcr、BOD5及SS的去除率分別達(dá)到93.6%、84.6%和98.35%，噸水處理費用僅為0.738元。

3.4 工藝的主要特點

該工藝具備技術(shù)先進(jìn)、運行可靠、運行費用低的特點。在好氧生化處理前增設(shè)水解酸化處理，將大分子有機(jī)物經(jīng)過水解菌的作用轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿佑袡C(jī)物，提高了廢水的可生化性，進(jìn)而提高了活性污泥池的效率。由于工藝設(shè)計的簡潔，高效，不需要復(fù)雜的管理。

4 結(jié)論

隨著科技的進(jìn)步，制漿廢水處理和資源化技術(shù)日新月異。傳統(tǒng)的廢水處理回用技術(shù)不斷革新和發(fā)展。同時，出現(xiàn)了許多更新的、更先進(jìn)的技術(shù)。通過選擇先進(jìn)、可靠的處理方法，竹制漿中段水處理達(dá)標(biāo)排放是可行的。通過回收漿料及處理后的廢水回用于生產(chǎn)，降低了廢水處理成本，達(dá)到廢水處理和廢物資源化的目的，實現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益的協(xié)調(diào)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 江紅光，梅榮武.高效淺層氣浮技術(shù)在造紙廢水處理中的應(yīng)用[J].環(huán)境污染與防治，2001，23， (4).

[2] 郝春曦.造紙行業(yè)的水污染及其防治要求[J].國際造紙，1988， (4).

[3] 北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院.三廢處理工程技術(shù)手冊（廢水卷）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.

[4] 顧夏聲.水處理工程[M].北京：清華大學(xué)出版社，1998.

[5] 武書彬.造紙工業(yè)水污染控制與治理技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.