造纸废水深度处理工艺的对比选择与应用研究

王杰斌 刘婷婷 李永娥 郭蕊

（山东定陶县环境保护局 山东定陶 274100）

工艺方案处理对象是二级生化处理后出水，可生化性低，水中有机物、悬浮物超标，有机物主要来自悬浮物如木质素，细纤维等物质，溶解性的有机物含量占少量。为了实现废水资源化利用，对二级出水进行深度处理，满足生产的需要。

1 可供选择的处理工艺

由于该废水已经过二级生化处理，如再采用生化处理很难达到处理要求，因此采用物化处理较合适。下面分别对可供选择的几种物化处理方法进行论述和比选。

1.1 催化聚合技术

为改工艺方案选用的催化聚合反应技术的反应机理是仿酶把过氧化氢转化为HO2·自由基，HO2·自由基与以ROH（木质素碎片、木素酸、单宁、多酚等）形式存在的木质素衍生物反应生成RO·自由基，通过木素间的自由基转移反应，可以形成具有稳定醚健结构的聚合物ROR，使得木质素分子量增大、水溶性降低，通过沉淀分离实现污染物的去除。这个反应过程的副反应之一氢氧自由基的氧化反应可以使废水中有机物污染物生成更多的羧基和羟基等极性集团，也可以促进主反应—缩合反应的进行速度和程度

1.2 双重滤料滤罐+（CMF）微滤膜

1.2.1 膜分离技术作为一门新兴科学已在各行各业中得到广泛应用。由于其耗能小，没有二次污染，已逐步发展到化工、造纸等工业废水的治理领域，并得到世界各国的重视。膜用于污水深度处理过程，有直接过滤和膜组合两种工艺形式。针对制浆中段水二级生化后出水的水特点，选用低压连续流微滤膜（CMF）混凝反应器的组合工艺进行再提高工程并实现污水资源化。连续流微滤膜（CMF），设计采用PLC对设备的工作状态进行全程监控，从而实现整个处理系统的自动运行。PLC系统主要包括两台微滤装置、一套气洗分系统和一套水洗分系统，水洗分系统兼有化学清洗的功能。

1.2.2 双层滤料罐与膜分离的有效结合，更能体现膜混凝反应器在污水深度处理工程中的优势。双层滤料罐+微滤膜组合工艺可有效代替原有的固液分离方法，通过混凝去除大分子量污染物质，膜的过滤去除0.1μm以上的固形物及小分子量污染物质，两者的有效结合能减少混凝加药量，增加有机物的去除率，保证出水水质的稳定和实现回用。

1.3 混凝沉淀（或气浮）+活性砂过滤

1.3.1 混凝沉淀（或气浮）-混凝是向水中投加能够与水反应生成絮状水合物的药剂，通过快速混合，使药剂迅速分散在水中，然后经反应形成大的可沉絮体，新生成的絮体具有良好的吸附性，能够吸附胶体和悬浮状态的有机物和无机物，新生成的小絮体在外力扰动下互相碰撞，聚集而成大絮体，完整的过程由混合、凝聚、絮凝组成，称为混凝。混凝产生较大的絮体通过后续沉淀或气浮的固液分离手段从水中分离出来。混凝沉淀或气浮工艺基本去除或降低的物质如下：悬浮和胶体状态的有机物和无机物，可去除1微米以上的颗粒，主要是生物处理流失的生物絮体碎片、游离细菌等的CODcr；溶解性磷酸盐，通常可降低至1mg/l；去除某些重金属；降低水中细菌和病毒含量。

混凝反应生成的絮体与水的固液分离有沉淀和气浮两种方式选择，沉淀粉的特点是投资小、占地面积大、处理时间长、污泥含水率高、运营管理简单、故障率低等；气浮是指通过加压和射流的方式使水中容入一定量的空气，然后在减压状态下在水中大量的微细气泡，并促使这些微细气泡粘附于杂质颗粒上，形成比重小雨水的漂浮絮体，絮体上浮至水面然后刮出，以此实现固液分离，是一种强制分离手段。气浮分离的主要特点是分离迅速、污泥含水率低、占地面积小，但是气浮分离一次性投资较大、运营管理较为复杂，并且气浮所需药剂耗量大，致使运行费用偏高，小型企业难以承担高额的运行费用，因此不推荐采用气浮工艺。

1.3.2 活性砂过滤器基于逆流原理，需处理的水通过位于设备底的入流分配管进入系统，经活性砂过滤后由顶部出流口流出。需处理的水向上流经滤床时被过滤，含有处理杂质的活性砂设备的锥形底部通过空气提升泵被运送到顶部的清洗器，通过絮流作用使脏颗粒从活性砂中分离出来，杂质通过清洗水出口排出，净砂利用自重返回砂床。活性砂过滤器有圆柱型罐、法兰连接的进料、过滤卸料、冲洗水卸料和排放等装置组成。过滤器带有防滑地面和护栏的检查平台。滤罐带有焊接平板，适合旁路紧锢。

活性砂滤罐内部包含进料管，进料分配器，砂滤导向料斗，以及空气提升泵套。OXY型过滤器在过滤器内部滤床上安装有氧气曝气装置。进料管带有组合的真空断路阀/除氧器/水头损失指示管。支腿安装有垫板，并带有可调节螺栓可以根据滤管的水平程度调节。滤罐安装完毕，在向滤罐内添加过滤介质和进水前，必须确保滤罐放置水平，垫板由固定螺栓固定在地板上，并且混凝土浇筑。滤料采用长石砂与石英砂。长石砂与石英砂在细菌增长方面相比具有良好的表面结构，易于黏附。

2 工艺方案选择

综上所述，根据方案一、方案二及方案三的工艺技术及经济比较和分析：方案一采用催化聚合反应工艺，对废水中溶解性和不溶解性的有机物都有较高的去除率，同时投资低，运行管理简便，可以去除难降解的有机物；方案二是膜技术，它作为一门新兴技术已在各行各业中得到广泛应用，膜用于污水深度处理，对污染物质的去除较为彻底，但膜成本较高、操作复杂、预处理要求高，运行费用也相对较高，而且高浓度废水还需要进一步处理；方案三是具有工艺流程简单，基建投资低，运行费用较低，便于管理等优点。（三种工艺方案技术特性比较见表1）。

表1 工艺方案技术特性比较

因此，通过三种方案的各个方面的比较，该工程选择方案一+方案三的组合工艺作为深度处理的工艺。最终处理工艺方案为：催化聚合反应+絮凝沉淀+活性砂滤+消毒。

3 结语

根据企业生产工艺特点，综合考虑经济技术因素因地制宜地实施污水深度处理资源化循环利用工程，采用催化聚合反应+絮凝沉淀+活性砂滤+消毒+回用的工艺流程，该工艺具有较大的可靠性，同时也具有较强的灵活性，可根据具体的水质情况和季节变化调整工艺参数和运行方式，以节省运行成本，保证出水水质。

[1]施英乔,丁来保,查全馨,房桂干.国内废纸造纸废水处理技术新发展及其零排放[J].中国造纸学会第十届学术年会论文集[C].2001.

[2]张克峰,邢丽贞,张彦浩.膜化学技术在造纸废水深度处理中的应用研究[J]环境工程,2004(04).

[3]褚红,楼永通,谢柏明,叶海林,膜技术在造纸废水回用中的应用[J].第三届中国膜科学与技术报告会论文集[C].2007.

[4]商金杰.造纸废水深度处理回用技术投产[N].中国绿色时报,2008.

[5]王炎红,关分派,蒋鹏,马绍华.浅层气浮处理废纸脱墨制浆造纸废水[J].中国造纸学会第十四届学术年会论文集[C].2010.