作者简介:欧阳荟女士,在读硕士研究生;研究方向:水污染控制。
收稿日期:2004211201(修改稿)废水处理技术制浆造纸废水处理技术及其研究进展欧阳荟 宋碧玉(武汉大学资源与环境学院,湖北武汉,430079) 摘 要:列举了目前制浆造纸废水处理的主要方法及新方法,综述了近几年科研人员在各处理技术上取得的成果与经验,指出了清洁生产和零排放是最为理想的废水处理工艺和未来的研究重点。
关键词:制浆造纸废水;废水处理;研究进展中图分类号:X 793 文献标识码:A 文章编号:02542508X (2005)0720048205 制浆造纸工业是我国国民经济的重要产业之一,然而其对环境所造成的污染也日益突出,尤其是对我国水环境的严重污染,已成为工业污染防治的焦点、热点和难点。
本文介绍了制浆造纸废水处理的主要方法及最新研究成果。
1 生物处理法生物处理法指在微生物的作用下逐步降解有机污染物使之转化为无害的低分子物质。
111 好氧生物法(1)活性污泥法通过对活性污泥的改进及强化,可明显提高处理效果。
F B 流化床是从流动床和改进的活性污泥工艺演变而来的,是一种改良的活性污泥工艺,其改进之处在于,废水在反应器内用氧气充分饱和。
波兰斯维斯纸厂用F B 流化床对原有的污水处理厂进行改造后,排放负荷C OD Cr 降到4kg/t 成品浆,达到2000年的排污要求[1]。
有研究[2]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 可以达到最大的除去木素的效果。
某造纸厂[3]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,BOD 5和C OD Cr 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、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。
加拿大[4]的几个工厂成功运用S BR 工艺处理制浆造纸废水,运行数据表明,所有系统BOD 5去除率都能达90%以上;进水BOD 5浓度达500mg/L 以上时去除率也能提高到95%以上;所有系统都能满足TSS 的排放要求。
英国深层曝气法处理造纸废水获得应用[5]。
广西钦州竹国有限公司[6]采用氧化沟结合水解工艺处理造纸废水,实践表明,该工艺处理效果良好,C OD Cr 去除率达95%以上,各项出水指标均达到G B 8978—1996中的二级排放标准。
刘晓华[7]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)生物膜法华南理工大学[8]设计的混凝、厌氧酸化、生物接触氧化一体化反应器处理硫酸盐浆含氯漂白废水,水力停留时间15h 时,C OD Cr 、BOD 5、AOX 、有毒物质去除率分别为8811%、8110%、9814%、9210%。
刘素英[9]等采用水解酸化2接触氧化处理造纸废水,水解酸化过程大大提高了废水的可生化性,好氧阶段C OD Cr 的去除率为8814%,BOD 5的去除率为9119%。
谢澄[10]等使用内循环三相生物流化床处理纸浆含氯漂白废水,经过40天左右的驯化,C OD Cr 、BOD 5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;后续絮凝处理采用聚铁铝(PFAC )作为絮凝剂、聚丙烯酰胺(PAM )作为助凝剂,出水C OD Cr 为80mg/L ,BOD 5为20mg/L 左右,AOX <1mg/L ,色度为120C 1U 。
Thomas Welander [11]使用限制营养盐(P —磷)的移动床生物膜作为预处理,随后用活性污泥方法处理漂白硫酸盐制浆工厂废水,BOD 5和C OD Cr 去除率分别为98%和70%～80%。
112 厌氧生物法厌氧技术处理高浓度有机废水有其独特的优势。
综 述国内运用厌氧消化技术处理制浆造纸废水起步较晚,多用UAS B反应器。
IC厌氧反应塔有比传统UAS B更为突出的优点,在造纸废水处理中可取代UAS B作为厌氧处理系统的关键设备。
湖南某造纸厂[12]采用二相厌氧2混凝法处理制浆造纸综合废水取得了显著效果,C OD Cr排放总量削减率达80%,水体水质明显改善。
方建章[13]等用厌氧2混凝工艺处理造纸厂终端废水,在最佳实验条件下,废水中C OD Cr由80617mg/L 降至6115mg/L、BOD5由21015mg/L降至2714mg/L、SS由21517mg/L降至1713mg/L。
厌氧技术因其降解污染物不够彻底,故厌氧2好氧法成为工业废水处理中最常用的经典组合工艺。
福建南纸股份公司[14]采用厌氧2好氧系统工艺,运行实践证明,该系统C OD Cr 和SS去除率均可达95%以上。
陕西省歧山县纸板厂[15]采用水解2好氧工艺处理石灰法制浆造纸废水,结果表明,当进水C OD Cr平均为2000mg/L、BOD5平均为600mg/L、SS平均为1000mg/L时,处理后出水C OD Cr<400mg/L、BOD5<100mg/L、SS<100mg/L,均达标。
Y oungseob Y u等[16]实验表明,在高温制浆废水中,加入葡萄糖强化酸化水解木质纤维素的嗜温菌和嗜高温菌是可行的,可提高厌氧处理的效率。
王裕金等[17]开发了水解酸化2厌氧2生物接触氧化2混凝沉淀工艺,实践证明,该工艺是一种出水水质好、投资省、易于操作的新工艺,C OD Cr、BOD5去除率达90%以上。
113 投加特种微生物利用特种微生物对制浆造纸废水进行净化处理是一个很有前途的研究方向,目前研究较多并表现出高效降解木素能力的是担子菌纲的白腐菌,其中黄孢原毛平革菌是研究得最为深入的一个典型菌种[18]。
实际应用中高效降解菌可以直接投加或将其固定化,通常固定化的处理效果更好。
吴忆宁等[19]在连续流条件下以活性污泥代替纯菌种进行UV诱变,诱变后可以得到高效降解菌和降解木素的多种群生态群体,比单个菌种有更强的竞争力。
杨云龙等[20]在序批式活性污泥法(S BR)生物反应器内投加固定化紫色非硫光合细菌(PS B)及其他异养菌处理亚硫酸钠造纸混合废水,结果表明,在好氧条件下稳定运行时C OD Cr去除率为70%左右,木素去除率为75%。
与传统生化法相比,固定化PS B2S BR系统处理效果好。
2 化学处理法化学处理法处理制浆造纸废水的研究主要集中在以下几个方面。
211 光催化氧化法由德国航空中心及巴西等单位[21]合作的用T iO2光催化氧化法处理造纸废水,处理效果良好,这为阳光充裕的地区使用像太阳能这样的持续技术来提高出水质量提供了很好的思路。
万金泉等[22]指出光催化氧化对废水中二 英类物质的降解、对漂白废水中AOX和色度的去除效果、对木素和木素分子的降解均有很好的效果。
崔玉民等[23]比较了几类光催化剂的活性顺序,采用W O3/α2Fe2O3/W为复相光催化剂对造纸废水作深度处理,在优化条件下,造纸废水的C OD Cr和色度去除率分别达到6813%和7112%。
刘德启等[24]利用包埋、吸附亚甲基蓝光催化氧化法处理高浓度造纸废水,对造纸黑液酸析木素后废水C OD Cr 的去除率可达6916%,显示出良好的应用前景。
212 臭氧氧化法吴忆宁等[25]的实验表明,臭氧氧化可以彻底将造纸废水中部分有机物质氧化为C O2和H2O;控制臭氧的流入量为20215mg/h,选定2、5、6、8、10、15、20min8个不同臭氧接触时间控制不同的臭氧投加量,结果表明,随着臭氧投加量的增加,C OD去除率和废水可生化性均增加。
易封萍[26]采用臭氧2混凝法处理造纸废水,C OD Cr、SS等主要污染物去除率均高达99%以上,各项指标超过一级排放标准,水质完全可以回收利用。
213 超临界水氧化法超临界水具有溶解非有机性有机化合物的能力,在足够高的压力下它与有机物和氧或空气完全互溶,发生氧化反应,超临界水氧化法可有效去除造纸废水中的有毒物质[27]。
戴航等[28]利用超临界水反应系统,在250～440℃和20～24MPa的条件下,研究了造纸废水在超临界水中的氧化分解反应,并考察了反应温度、氧化剂浓度对造纸废水降解反应的影响;处理后造纸废水的T OC去除率可达99%。
214 湿式氧化法日本[29]用湿式氧化法分别在170、190、210℃下对造纸废水预处理1h。
在210℃时总C OD Cr(TC OD Cr)和纤维素的去除率最高,分别为40%和69%;在190℃时,木素的去除率最高,为65%。
对190℃预处理后的废水进行甲烷发酵时,甲烷转化率最高, TC OD Cr去除率59%、纤维素去除率为74%～88%。
215 化学氧化法郭国瑞等[30]研究了高铁酸钾对造纸废水的处理效果,并初步确定了处理造纸废水的最佳工艺条件;综 述研究结果表明,在中性、常温条件下,适量的高铁酸钾在较短时间内就能使废水的C OD Cr值降至300mg/L 以下,符合国家排放标准。
姚淑华等[31]采用高锰酸钾预氧化2混凝沉淀法处理制浆造纸废水,有较好的处理效果,C OD Cr的去除率可达88%～94%,色度去除率达88%以上。
王九思等[32]采用絮凝2ClO2氧化法对造纸废水进行处理,实验结果表明,该法可使原水C OD Cr从1400mg/L降至<70mg/L,废水C OD Cr与色度去除率分别大于95%和97%,出水达到排放标准。
罗道成等[33]炉渣过滤吸附、铁屑/H2O2催化氧化和絮凝相结合的吸附2催化氧化2絮凝法联合处理造纸废水,取得了令人满意的效果。
3 物理化学处理法311 混凝法混凝法通常与生物法或化学法一起用于造纸废水的处理,它是组合工艺中很重要的部分。
如聂艳秋等[34]采用酸化2UBF2混凝法处理芦苇碱法制浆造纸废水,运行结果表明,出水水质可达造纸工业水污染物排放标准(G B3544—92)中的一级标准,且投资较省。
对混凝法的研究主要集中在研究各种混凝剂的工艺条件、处理效果、经济价值及开发新的混凝剂等。
近几年研究较多的混凝剂有:壳聚糖、改性粉煤灰、阳离子型高分子絮凝剂P(DMC-AM)、固体复合混凝剂、聚硅硫酸铝、Z W130混凝剂、淀粉阳离子改性絮凝剂、聚合硫酸硅酸铁、聚合氧化铝2有机高分子混凝剂、聚铁聚丙烯酰胺、铝镁复合混凝剂、聚合氯化硫酸盐、含硼聚硅酸氯化铁、阳离子絮凝剂PDA等。
312 膜分离法膜分离法主要有微滤、超滤、纳滤、反渗透,具有投资少、操作简单、出水水质好等优点。
黄江丽等[35]采用018μm微滤(MF)与50nm超滤(UF)无机陶瓷膜组合工艺对造纸废水进行了处理,一定条件下, 018μm膜对C OD Cr的去除率为30%～45%,50nm膜对C OD Cr的去除率为55%～70%。
