造纸废水深度处理技术的应用

 造纸业是传统的污染大户，是造成水环境污染的重要污染源之一，目前我国造纸工业废水的排放量及COD_（Cr）排放量均居我国各类工业排放量的首位。制浆造纸废水污染的有效控制成为我国工业水污染防治的热点和难点。

关键词： 造纸工业；废水深度处理；水污染

一、造纸废水深度处理物理法

（1）高级氧化法

高级氧化法是近年来兴起的水处理技术，它能将水中的污染物直接氧化成无机物，如CO2和H2O，或转化为易于生物降解的物质。高级氧化法具有以下特点：氧化性强、反应快速、可降低TOC和DOC、提高生物降解性。。

其中光催化法可以大大降低纸板生产废水的有机污染物负荷，在COD含量较高的封闭回路里，它的处理效果最好。在优化的实验条件下，用TiO2溶胶在太阳光下深度处理造纸中段废水，可有效脱除废水的颜色， CODCr的去除率高达90%。这个光降解体系除了可在阳光和荧光高压汞灯下进行废水的降解外，在阴天也具有一定的降解能力。在以活性炭纤维（ACF）为载体的TiO2光降解体系中，废水CODCr的去除率随着TiO2/ACF的表面积增大而提高， 40 min后CODCr可从215 mg/L降到100 mg/L以下并逐渐达到平衡，但若该体系循环再用时， TiO2/ACF的表面积过大反而会导致造纸废液CODCr的上升。

传统臭氧法可用于造纸废水的一级处理，其对有机物起到部分氧化作用，因而COD和TOC的去除率比较低，若將臭氧与催化剂联合使用，则能保证有机物的完全矿化，尤其是COD和TOC。实验表明，催化臭氧法适用于造纸废水的三级处理，在处理过程中COD与TOC呈线性相关，处理效果不受废水性质的影响。

（2）膜分离法

膜分离法是用一种特殊的半透膜将溶质和溶剂分隔开，使一侧溶液中的某种溶质透过膜或者溶剂渗透出来，从而达到分离溶剂的目的。膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜、电渗析膜和反渗透膜。膜分离技术有能耗低、占地少、效率高、可靠度高等优点，因而膜分离技术在造纸废水的深度处理方面具有广泛的应用前景。

膜化学反应器深度处理造纸废水，影响COD去除率的主要因素是初始pH值、高级氧化剂浓度、反应时间、反应温度和曝气强度，在最佳的实验条件下， CODCr、色度的去除率达87·1%和95·0%，出水完全满足回用要求。比较活性炭吸附和超滤三级处理造纸废水的效果得出：当膜的渗透压为2·5 kg/cm2时，超滤对废水COD、BOD和浊度的处理效果比前者更好；在不同pH值下，活性炭的吸附等温线均符合Freundlich方程式。

为了达到废水回用的目的，纸机白水经物理化学法处理后，再经过滤和活性炭管吸附，废水的CODCr可从640 mg/L降到9 mg/L，最终出水水质各项指标都达到回用标准。用煤力发电厂产生的废物—底灰处理CODCr<100 mg/L的造纸废水， CODCr的去除率与底灰的颗粒大小成反比。

二、造纸废水深度处理生物化学法

生物化学法是指利用微生物的氧化还原作用、脱羧作用、脱氨作用、水解作用等生物化学过程把有机物逐步转化为无机物，从而使废水得到净化。由于其具有费用低、不产生二次污染等优点，在制浆造纸工业及其废液处理中的应用已引起水处理工作者的关注。

在造纸废水的净化中，活性污泥法因能高度去除有机污染物而得到广泛应用。然而，活性污泥法对外部条件的波动很敏感，常会发生污泥膨胀、布满泡沫等，这些结果通常会影响出水的水质。针对这些问题，传统方法是通过投加化学药剂或安装选择器来解决。就投加化学药剂来说，虽然它的效果不错，但若试剂加入停止，这些问题又会随之出现，从而大大增加了处理成本。从动力学的研究得出：对丝状菌而言，食物与微生物的比率（F/M）是一个至关重要的因素，故可以通过调节F/M来控制污泥膨胀问题，即在废水处理过程中，令活性污泥微生物生活在食物充足和缺乏之间不断转变的环境，从而抑制丝状菌的过度生长。除此之外，在温度30℃、MLSS （混合液悬浮固体浓度）为4500 mg/L、VER （体积交换率）为50%、每循环1次的好氧时间为5 h、每天循环2次的条件下，序批式反应器（SBR）也能解决污泥膨胀问题，最后，使SVI （污泥容积指数）达到较低值和水质达到排放标准（CODCr<100 mg/L）。在实验持续运行4个月里， SBR运行稳定且没有丝状菌产生，对处理有机负荷高的造纸废水有一定的参考价值。有学者通过8年的实验，发现活性污泥法联合上流式厌氧污泥床处理造纸废水的效果比单单使用活性污泥法更好，废水经厌氧污泥床预处理后，污泥龄不但增加了3～4倍，其活性还得到了改善，避免了污泥易出现的波动性； CODCr能降低至80 mg/L，大大减少了电能和化学试剂的消耗，从而降低了运行成本。

生物膜法靠在填料表面附着的生物黏膜降解废水中的污染物，从而达到净化的效果。该方法有硝化效果好、无污泥膨胀、管理简单、耐冲击负荷强等优点。在废纸造纸废水的深度处理中，采用絮凝-气浮串联生物膜法，中段废水的回用率达到85%以上，出水水质也稳定达标，不过仍存在一些问题，如浮渣量较大、进入接触氧化池的水可生化性差等。

三、造纸废水深度处理物理化学-生物化学联合法

在废水的处理方法中，生物化学法的处理成本低，但处理效果不如物理化学法，因此若将两者联合则不但可以保证废水能达标排放，而且也可以适当地降低治理成本。利用电化学和曝气生物滤池技术联合深度处理制浆造纸综合废水是可行的，采用电化学技术进行预处理不仅可降低废水的COD和色度，还提高了废水的可生化性和可絮凝性，然后进一步依靠曝气生物滤池深度处理技术去除废水中的有机污染物，提高出水水质。经这个联合技术处理后出水CODCr<50 mg/L，色度<30倍，废水CODCr的去除率达到85%以上，色度去除率达到90%以上，基本趋于稳定。而在一定条件下，用电化学技术深度处理废水，CODCr、色度的去除率为70%和85%。造纸废水经联合膜技术，即膜生物反应器-连续微滤-反渗透（MBR-CMF-RO）处理后，出水的CODCr<15 mg/L、浊度<0·1 NTU、色度<15倍和电导率<200μs/cm，废水的回用率达60%以上。在这个联合技术中，CMF主要起着确保RO运行稳定的作用。有学者证实，填料序批式反应器-絮凝-过滤联合处理法对深度处理可生物降解性差的废水具有较好的潜力，絮凝过程中形成的含铝污泥脱水后，能去除水中所含的铅和其他污染物，该处理工艺可去除废水的毒性，所产生的代谢物无毒性效果。

四、结束语

综上所述，制浆造纸工业废水排放新国家标准的实施，使得废水深度处理十分必要。当前单一的使用一类技术彻底去除造纸废水中的污染物成本还比较高，与产业化应用还有一定距离。因此在选择处理工艺时，应充分考虑各种方法的优缺点，采用各种工艺联合处理，这样既能有效地提高处理效率，又能降低处理成本，因此几种处理工艺联合应用将有非常广阔的发展前景。■

参考文献

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