我國(guo)造(zao)(zao)紙(zhi)行(xing)業(ye)(ye)(ye)總排(pai)水量僅次于化(hua)(hua)工(gong)與鋼鐵(tie),位(wei)居工(gong)業(ye)(ye)(ye)部門(men)排(pai)放(fang)量的(de)(de)(de)(de)第3位(wei),而(er)COD排(pai)放(fang)量則占(zhan)全國(guo)工(gong)業(ye)(ye)(ye)排(pai)放(fang)量的(de)(de)(de)(de)三(san)分(fen)之一。因此,造(zao)(zao)紙(zhi)工(gong)業(ye)(ye)(ye)水污染治理(li)不但成(cheng)(cheng)為(wei)造(zao)(zao)紙(zhi)行(xing)業(ye)(ye)(ye)乃至全社會關注的(de)(de)(de)(de)熱點,而(er)且也成(cheng)(cheng)為(wei)造(zao)(zao)紙(zhi)企(qi)業(ye)(ye)(ye)生存與發展的(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)[1]。我國(guo)森林資(zi)源匱乏(fa),因而(er)大量使(shi)用禾(he)草(cao)原料(liao)制漿(jiang)造(zao)(zao)紙(zhi),大部分(fen)企(qi)業(ye)(ye)(ye)采(cai)用堿(jian)法化(hua)(hua)學漿(jiang)或半(ban)化(hua)(hua)學漿(jiang)制漿(jiang)工(gong)藝。以下對堿(jian)法草(cao)漿(jiang)造(zao)(zao)紙(zhi)廢水的(de)(de)(de)(de)中段(duan)水的(de)(de)(de)(de)治理(li)與污泥的(de)(de)(de)(de)資(zi)源化(hua)(hua)綜合利用等問題進行(xing)探討。

1 中(zhong)段(duan)(duan)廢水處理技術中(zhong)段(duan)(duan)廢水主要產生(sheng)于造紙過程中(zhong)的洗滌、篩(shai)選(xuan)、漂(piao)白等工(gong)序。

在黑液經堿回收處理(li)的(de)前提(ti)下(黑液提(ti)取(qu)率>80%),控制中段水或全廠(chang)綜合廢水COD在1500~1800mg/L,通過(guo)一級沉淀和二級生化(hua)處理(li)可以達到5造紙工業水污(wu)染物排(pai)放標(biao)準6(GB3544)2001)的(de)二級排(pai)放要(yao)求,只是工藝(yi)(yi)略有不同。例如:以美(mei)國艾姆(mu)科公(gong)(gong)司技術設備(bei)為(wei)主的(de)氧化(hua)溝工藝(yi)(yi)系(xi)統(tong)(tong), 以芬蘭奧斯龍公(gong)(gong)司技術設備(bei)為(wei)基(ji)(ji)礎的(de)強力表面曝(pu)氣(qi)工藝(yi)(yi)系(xi)統(tong)(tong),以瑞典普(pu)拉克公(gong)(gong)司的(de)技術設備(bei)為(wei)基(ji)(ji)礎采用(yong)選擇(ze)器技術為(wei)核心的(de)深(shen)井曝(pu)氣(qi)工藝(yi)(yi)系(xi)統(tong)(tong)(井深(shen)為(wei)9m)等。在此介紹的(de)是LRP+多級A/O工藝(yi)(yi)系(xi)統(tong)(tong)。中段廢水處理(li)工藝(yi)(yi)流程見圖1。

1.1 LRP工(gong)藝(yi)

通過對達(da)標排(pai)放廢(fei)水的分析研究(jiu)發現,主要成分是木(mu)質素等(deng)難生(sheng)化(hua)降解物(wu)質,這(zhe)樣對于(yu)生(sheng)產(chan)處(chu)于(yu)變(bian)化(hua)中的企業來講,確(que)保達(da)標排(pai)放就必須確(que)保基本(ben)上去除(chu)可(ke)生(sheng)化(hua)降解物(wu)質,因而需(xu)延長(chang)生(sheng)化(hua)停(ting)留(liu)時間或(huo)者加(jia)大投藥量,但(dan)這(zhe)樣做的結果是提高了運行費用。

通過對(dui)木(mu)質(zhi)素來源的(de)(de)(de)(de)研究,可以(yi)發現采用含氯(lv)化(hua)合(he)物(wu)的(de)(de)(de)(de)漂白(bai)過程是產(chan)(chan)(chan)生的(de)(de)(de)(de)主要原(yuan)因,因此單(dan)獨處(chu)(chu)理(li)這(zhe)部分(fen)水可以(yi)提(ti)(ti)高處(chu)(chu)理(li)效率,降低處(chu)(chu)理(li)成(cheng)本。Hynniuen提(ti)(ti)出(chu)(chu)了(le)木(mu)質(zhi)素去除(chu)工藝(Ligninremovalprocess,簡(jian)稱LRP)。其基(ji)(ji)(ji)本原(yuan)理(li)是基(ji)(ji)(ji)于酸化(hua)纖(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)污(wu)(wu)泥具有促(cu)進(jin)有機物(wu)沉(chen)(chen)淀的(de)(de)(de)(de)能(neng)力。纖(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)污(wu)(wu)泥中主要成(cheng)分(fen)是纖(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)素和半(ban)纖(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)素的(de)(de)(de)(de)降解產(chan)(chan)(chan)物(wu)(稱做纖(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)),當水與纖(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)接(jie)觸時,水分(fen)子(zi)在(zai)氫(qing)鍵(jian)的(de)(de)(de)(de)作用下與纖(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)羥(qian)基(ji)(ji)(ji)締合(he),水分(fen)子(zi)中帶負(fu)電(dian)的(de)(de)(de)(de)一端離(li)開纖(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)表(biao)面(mian)(mian)向外伸出(chu)(chu) (由(you)羥(qian)基(ji)(ji)(ji)電(dian)離(li)產(chan)(chan)(chan)生的(de)(de)(de)(de)負(fu)電(dian)荷也可促(cu)使(shi)(shi)水分(fen)子(zi)的(de)(de)(de)(de)這(zhe)種排列),這(zhe)樣使(shi)(shi)其產(chan)(chan)(chan)生了(le)較強的(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)劑化(hua)作用且具有了(le)一定的(de)(de)(de)(de)親水性[2]。木(mu)質(zhi)素分(fen)子(zi)在(zai)空間(jian)呈網狀(zhuang)結構(gou),其憎水性部分(fen)聚(ju)向膠(jiao)(jiao)核內部,帶負(fu)電(dian)性官(guan)(guan)能(neng)團(tuan)如羥(qian)基(ji)(ji)(ji)、酚羥(qian)基(ji)(ji)(ji)等(deng)則(ze)分(fen)布在(zai)表(biao)面(mian)(mian),由(you)膠(jiao)(jiao)核周(zhou)圍(wei)的(de)(de)(de)(de)Na+形(xing)(xing)成(cheng)溶(rong)(rong)劑化(hua)外殼,從而(er)形(xing)(xing)成(cheng)穩定的(de)(de)(de)(de)聚(ju)合(he)物(wu)親水性膠(jiao)(jiao)體。當溶(rong)(rong)液pH值降低后,負(fu)電(dian)性官(guan)(guan)能(neng)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)電(dian)負(fu)性降低使(shi)(shi)溶(rong)(rong)劑化(hua)外殼變薄(bo),酸化(hua)纖(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)污(wu)(wu)泥加入LRP系統后減(jian)少(shao)了(le)木(mu)質(zhi)素膠(jiao)(jiao)粒間(jian)的(de)(de)(de)(de)斥力,使(shi)(shi)之易(yi)于脫穩而(er)沉(chen)(chen)淀[3],從而(er)減(jian)少(shao)了(le)酸的(de)(de)(de)(de)投加量(liang)(liang),同時可以(yi)充分(fen)發揮纖(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)聚(ju)合(he)度高、分(fen)子(zi)量(liang)(liang)大(da)、吸附(fu)點多的(de)(de)(de)(de)長處(chu)(chu)和直線型的(de)(de)(de)(de)結構(gou)特征等(deng)優勢,不僅可以(yi)大(da)量(liang)(liang)吸附(fu)和粘連廢水中已(yi)析出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)木(mu)質(zhi)素和細小纖(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei),而(er)且可減(jian)少(shao)混凝劑的(de)(de)(de)(de)投加量(liang)(liang)。

LRP工(gong)藝(yi)大體可(ke)分為三個階段:纖維污泥的酸(suan)化(hua)、混合與沉淀、pH調節(jie)與污泥分離處(chu)理。工(gong)藝(yi)流(liu)程見(jian)圖2。

從(cong)實際運(yun)行的(de)角度看,LRP技術的(de)主要優勢有(you)(you)以(yi)下幾點:與傳統的(de)物(wu)化法(fa)比較(jiao)(jiao)(例如鋁(lv)鹽沉(chen)淀法(fa)),其對(dui)(dui)化學(xue)藥品的(de)消耗較(jiao)(jiao)低(di),因(yin)而運(yun)行費用(yong)(yong)(yong)也(ye)相對(dui)(dui)較(jiao)(jiao)低(di);易于(yu)污(wu)(wu)泥(ni)處(chu)理,并可(ke)(ke)利(li)用(yong)(yong)(yong)剩(sheng)余(yu)污(wu)(wu)泥(ni)作(zuo)為紙板原(yuan)料,實現(xian)了污(wu)(wu)泥(ni)的(de)綜合利(li)用(yong)(yong)(yong);對(dui)(dui)于(yu)已有(you)(you)機械處(chu)理或生物(wu)處(chu)理設(she)備的(de)用(yong)(yong)(yong)戶(hu),可(ke)(ke)以(yi)很方便地將LRP工(gong)藝與原(yuan)工(gong)藝結合應用(yong)(yong)(yong),因(yin)此(ci)是一種適應性很強的(de)處(chu)理方法(fa);運(yun)行管(guan)理簡(jian)便,且處(chu)理系(xi)統有(you)(you)較(jiao)(jiao)強的(de)抗沖擊負荷能力。

1.2 多(duo)級A/O工藝

經過LRP系統處(chu)理后(hou)的漂白水(shui)中的木質素含(han)量(liang)大大降低,這樣有利于后(hou)續的生化處(chu)理。生化處(chu)理部分采用(yong)以懸(xuan)掛鏈移動(dong)曝(pu)氣裝置為核心(xin)的多級A/O生化處(chu)理系統以確(que)保出水(shui)達到排(pai)放(fang)標準(zhun)[3](見圖(tu)3)。

該系統由厭(yan)氧池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)、水解酸化池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)和多級(ji)A/O池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)三部分組成(cheng):污水經過(guo)厭(yan)氧池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)、水解酸化池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)和多級(ji)A/池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)后(hou)進(jin)(jin)入沉淀池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi),沉淀后(hou)的出水進(jin)(jin)入穩(wen)定池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)穩(wen)定處理后(hou)排(pai)放;沉淀池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)中的污泥(ni)一部分回流(liu)到曝氣池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)前端(duan)與進(jin)(jin)水混合后(hou)進(jin)(jin)入厭(yan)氧池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi),另一部分則作為剩余污泥(ni)排(pai)入污泥(ni)濃縮池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)。

針對(dui)造紙廢水,多級A/O生化處理系統具(ju)有三(san)個特點:

低污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)負(fu)(fu)荷(he)(he)(he)大多數造紙廢水(shui)處(chu)理(li)工(gong)程(cheng)的(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)負(fu)(fu)荷(he)(he)(he)取值較高,可提供的(de)(de)微(wei)生(sheng)物(wu)數量(liang)較少,微(wei)生(sheng)物(wu)僅分(fen)(fen)解污(wu)(wu)染物(wu)中最有(you)(you)營養的(de)(de)部分(fen)(fen),未(wei)充分(fen)(fen)利(li)用生(sheng)物(wu)新陳代謝(xie)(xie)全過程(cheng),使(shi)得(de)(de)凈化(hua)效率降低;而低污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)負(fu)(fu)荷(he)(he)(he)可充分(fen)(fen)利(li)用污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)提供的(de)(de)微(wei)生(sheng)物(wu)和微(wei)生(sheng)物(wu)新陳代謝(xie)(xie)的(de)(de)全過程(cheng),將廢水(shui)中的(de)(de)污(wu)(wu)染物(wu)徹底吸(xi)收、分(fen)(fen)解,使(shi)得(de)(de)出水(shui)水(shui)質更好,并且低污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)負(fu)(fu)荷(he)(he)(he)條件下,活(huo)性污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)充分(fen)(fen)參與反應,使(shi)得(de)(de)需(xu)處(chu)理(li)的(de)(de)剩余污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)量(liang)很(hen)少,且所含的(de)(de)有(you)(you)機(ji)物(wu)已被很(hen)好地分(fen)(fen)解、礦化(hua),所以污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)穩定(ding)無臭味。

充氧效率高

微(wei)孔曝(pu)氣器是(shi)目前使用的(de)充(chong)氧效率最高(gao)的(de)設(she)備,但是(shi)對(dui)于懸浮(fu)物含(han)量(liang)高(gao)且運行條件惡劣的(de)造紙廢(fei)水(shui)處理來(lai)講,對(dui)其維(wei)護維(wei)修顯得比(bi)較(jiao)困(kun)難。而(er)采(cai)用懸掛鏈移(yi)動曝(pu)氣裝置后所(suo)有(you)緊(jin)固件均在水(shui)面(mian)(mian)上,可以在不停氣、不放空構筑物的(de)情況下,將曝(pu)氣管(guan)直接(jie)提出(chu)水(shui)面(mian)(mian)進(jin)行維(wei)護維(wei)修,這樣不僅具有(you)了固定微(wei)孔曝(pu)氣器的(de)氧轉移(yi)效率高(gao)的(de)特點, 而(er)且具有(you)自身(shen)方便快捷的(de)維(wei)修模(mo)式。

無污泥膨脹

污泥(ni)(ni)(ni)(ni)膨(peng)脹(zhang)最直接的(de)(de)(de)表現為污泥(ni)(ni)(ni)(ni)指數(SVI值)升高。造(zao)成(cheng)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)膨(peng)脹(zhang)的(de)(de)(de)主要原因:一(yi)(yi)是水溫,夏、秋季發(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)的(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性較大;二(er)是水質(zhi),一(yi)(yi)般來講,大量(liang)含碳水化(hua)合物(wu)的(de)(de)(de)可(ke)溶性有(you)機物(wu)的(de)(de)(de)廢水易于發(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)膨(peng)脹(zhang),尤其是水質(zhi)突然(ran)惡化(hua)的(de)(de)(de)時(shi)候。就曝氣池(chi)本身來講高污泥(ni)(ni)(ni)(ni)負荷、高污泥(ni)(ni)(ni)(ni)濃(nong)度、單一(yi)(yi)運行方式都(dou)容(rong)易在水質(zhi)突然(ran)惡化(hua)的(de)(de)(de)時(shi)候發(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)膨(peng)脹(zhang),解決的(de)(de)(de)方法(fa)主要有(you):改變空氣量(liang);減(jian)少污泥(ni)(ni)(ni)(ni)負荷,通常是減(jian)少進(jin)水量(liang)或稀(xi)釋進(jin)水;改變運轉工(gong)藝;加(jia)氯(lv);輕(qing)微(wei)的(de)(de)(de)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)膨(peng)脹(zhang)可(ke)以(yi)增(zeng)加(jia)排(pai)泥(ni)(ni)(ni)(ni)量(liang),降低混合液濃(nong)度;在曝氣池(chi)中裝(zhuang)置載(zai)體以(yi)培養生(sheng)物(wu)膜;采用A/O工(gong)藝。多級(ji)A/O工(gong)藝混合液經(jing)過多次好氧區(qu)和缺氧區(qu)的(de)(de)(de)交(jiao)替(ti)作用,有(you)效降低了SVI值以(yi)及避免了發(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)膨(peng)脹(zhang)。

2 污泥(ni)的資(zi)源化與綜合利用技術

造紙廢水的(de)(de)污(wu)泥產量(liang)(liang)大(da),一(yi)般是同等規模(mo)市政污(wu)水處理廠的(de)(de)5~10倍(bei),因此(ci)污(wu)泥的(de)(de)處置問題十(shi)分重要。造紙污(wu)泥中有機(ji)物含(han)(han)量(liang)(liang)在30%左右,并(bing)且不(bu)含(han)(han)重金屬成分, 是制肥的(de)(de)理想原(yuan)料(liao)。污(wu)泥制肥工藝(yi)流程(cheng)見圖(tu)4。具(ju)體(ti)來(lai)講(jiang):將機(ji)械脫(tuo)水后(hou)污(wu)泥與其他添加劑(ji)混合以(yi)后(hou),采用以(yi)好氧(yang)(yang)發酵為主的(de)(de)方法(fa)制肥,好氧(yang)(yang)發酵過程(cheng)利用好氧(yang)(yang)性微生物的(de)(de)代(dai)謝作(zuo)用,使(shi)污(wu)泥中有機(ji)物轉化(hua)(hua)成富含(han)(han)植物營養(yang)物的(de)(de)腐殖質,反應的(de)(de)最終代(dai)謝物是CO2、H2O和(he)熱量(liang)(liang),大(da)量(liang)(liang)產生的(de)(de)熱量(liang)(liang)使(shi)物料(liao)維持持續高溫,以(yi)降低物料(liao)的(de)(de)含(han)(han)水率,并(bing)有效地(di)去除了(le)污(wu)泥中的(de)(de)病原(yuan)體(ti)、寄生蟲(chong)卵和(he)雜(za)草種子,使(shi)對污(wu)泥的(de)(de)處置達到減量(liang)(liang)化(hua)(hua)、穩定化(hua)(hua)、無害化(hua)(hua)、資(zi)源化(hua)(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。

3 工程實例

隨(sui)著公司(si)生產(chan)規(gui)模(mo)及產(chan)品(pin)結構的(de)(de)變(bian)化,治污設施逐漸暴露出(chu)處(chu)理工藝和處(chu)理能力的(de)(de)不足。經過論證,采用在原有氧(yang)化塘加裝懸掛鏈移動曝氣裝置后運(yun)行的(de)(de)多級A/O工藝。項目主要技(ji)術參數如下:處(chu)理水量為(wei)(wei)4.5×104m3/d(一期(qi))、10×104m3/d(二期(qi));進(jin)水COD為(wei)(wei)1500mg/L,出(chu)水為(wei)(wei)200mg/L;進(jin)水BOD5為(wei)(wei) 500mg/L,出(chu)水為(wei)(wei)60mg/L。該(gai)項目于2002年4月通過山東省環(huan)保局組(zu)織(zhi)的(de)(de)現場驗(yan)收(shou)。

4 結語

中(zhong)段廢(fei)水(shui)的(de)(de)處理采用針(zhen)對(dui)不同水(shui)質,物化(hua)(hua)與生(sheng)化(hua)(hua)相結(jie)合的(de)(de)處理方法(fa),以(yi)達(da)到降低處理成本的(de)(de)目的(de)(de)。針(zhen)對(dui)漂白廢(fei)水(shui)中(zhong)含大(da)量木質素的(de)(de)特點(dian),采用LRP物化(hua)(hua)系統可以(yi)高效去除不易被生(sheng)化(hua)(hua)降解的(de)(de)物質,從(cong)而大(da)大(da)減輕了生(sheng)化(hua)(hua)處理的(de)(de)難度和(he)壓力。

造紙廢水處理污泥產量大,污泥處置如何實現最終的減量化(hua)、穩定(ding)化(hua)、無害化(hua)和資源化(hua)顯(xian)得十分重要,而(er)污泥制(zhi)肥為此(ci)提供了一條有效的途徑(jing)。

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