摘要：分析了造紙廢水的來源，重點闡述了造紙廢水分段處理的方法和工藝流程，強調(diào)了不同階段廢水的不同治理方法，具有節(jié)約資源，投資少，見效快等優(yōu)點。

    關(guān)鍵詞：造紙廢水生物—物理化學(xué)法減法木質(zhì)素

    一、概述

    造紙廢水是我國主要的工業(yè)污染源之一。我國造紙業(yè)多采用草桿、木漿等作為造紙原料。造紙廢水成分復(fù)雜，可生化性差，屬于較難處理的工業(yè)廢水。制漿造紙生產(chǎn)一般有制漿、洗漿、漂白、造紙的工序組成。造紙屬于高有機廢水濃度、高懸浮物含量、難生物降解的有機污染廢水。造紙廢水的水質(zhì)因制漿種類、造紙品種而異。若按不同的生產(chǎn)工序排出廢水水質(zhì)來看，一般地，制漿廢水（也稱黑液）的污染最嚴(yán)重，CODCr濃度可達(dá)4000～6000mg/l；洗漿和漂白廢水，既中段廢水的污染程度次之，CODCr濃度可達(dá)2000～3000mg/l，SS1500～2500mg/l;紙廢水即為白水，為污染較輕的廢水，主要含有細(xì)小懸浮性纖維、造紙填料和某些添加劑等，CODCr濃度為150～600mg/l，SS為500～1500mg/l。白水中的懸浮物主要是紙漿纖維組成，可以作為資源加以回收利用。

    二、造紙廢水的分段處理

    1、生物—物理化學(xué)法處理黑液

    （1）廢水試驗用的制漿黑液取自某造紙廠。

    （2）制漿黑液的處理流程

    （3）菌種及污泥馴化

    實驗用的厭氧接種污泥取自某垃圾填埋場的厭氧消化池。將取回的厭氧污泥混合液去除雜質(zhì)后靜置沉淀，棄去上層清液，以軟性填料作為填料進(jìn)行掛膜，將掛膜后的填料裝入?yún)捬醴磻?yīng)器中。按CODCr∶N∶P=2000∶3.5∶1加入尿素及磷酸二氫鉀于黑液中，然后將黑液泵入?yún)捬醴磻?yīng)器中進(jìn)行厭氧生物膜的馴化，馴化過程中逐漸增加黑液流量到滿負(fù)荷運行，大約35d完成馴化培養(yǎng)厭氧生物膜的工作。

    實驗用好氧活性污泥菌種取自某纖化廠中段廢水曝氣池活性污泥。采用制漿黑液對接種污泥進(jìn)行馴化，按CODCr∶N∶P=200∶5∶1的比例加入營養(yǎng)物質(zhì)，逐漸增加黑液在曝氣混合液中的比例達(dá)到黑液濃度，馴化周期為20d。

    （4）處理過程

    ①酸中和黑液在進(jìn)入生物處理前采用酸中和法將黑液pH值調(diào)到4，加熱到60℃，然后沉淀，將上清液進(jìn)入下一段處理。

    ②厭氧處理酸中和預(yù)處理后黑液石灰水調(diào)節(jié)pH至6后，進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器。反應(yīng)溫度為35℃，停留時間為18h。

    ③好氧處理厭氧處理后的黑液直接進(jìn)入好氧處理階段，反應(yīng)pH為7.2～7.5，溫度20℃～26℃，溶解氧為1.5mg/l～2.2mg/l，水力停留時間為8h

    ④生物活性炭處理采用圖1中流程A工藝時，則好氧處理后的出水進(jìn)入生物活性炭柱，柱子內(nèi)填充已掛膜的活性炭顆粒。廢水在柱內(nèi)的停留時間為5.1min。活性炭掛膜及馴化約需15d。

    ⑤化學(xué)混凝處理采用圖1中流程B工藝時，則好氧處理后的出水進(jìn)入化學(xué)混凝處理階段。加入的混凝劑為55528。

    （5）處理效果及影響因素

    ①酸中和處理過程中的影響因素

    黑液中CODCr濃度在1810mg/l～14500mg/l范圍內(nèi)變化時，酸中和處理對CODCr的去除率影響不大，而對木質(zhì)素的去除率影響較大，CODCr濃度過高或過低都將引起木質(zhì)素去除效率的降低，當(dāng)黑液中CODCr濃度為7250mg/l時，酸中和處理黑液中的木質(zhì)素去除率可達(dá)78.6%（圖2）。

    酸中和過程的pH值從7降低到5時，黑液的CODCr和木質(zhì)素的去除率呈上升趨勢，如再繼續(xù)降低黑液的pH值，則其CODCr及木質(zhì)素去除率提高很緩慢。因此，考慮到降低pH值既能提高酸中和處理效果，又不因酸用量的增加導(dǎo)致處理成本的增加，故取酸中和pH值為4～5。

    酸中和的過程中加熱與否對處理效果的影響見表1。從表1可以發(fā)現(xiàn)加熱雖然使出水CODCr和木質(zhì)素含量略有上升，但加熱提高了污泥的壓縮性能，是污泥顆粒大并易于沉降，上清液多。

    ②酸中和-厭氧-好氧-生物活性炭工藝處理效果

    采用酸中和-厭氧-好氧-生物活性炭工藝處理制漿造紙黑液，進(jìn)入穩(wěn)定運行階段后，70d的運行處理效果：在酸中和階段木質(zhì)素及CODCr的絕對去除量最大，而生物活性炭階段對木質(zhì)素及CODCr的去除效率最高。對CODCr濃度為13500mg／L及木質(zhì)素含量為5983mg／L的制漿黑液實施酸中和-厭氧-好氧-生物活性炭綜合處理工藝后，出水CODCr降至390mg／L，木質(zhì)素降至46mg／L，其去除率分別為97.1%和99.2%。

    ③酸中和-厭氧-好氧-化學(xué)混凝工藝的處理效果

    試驗結(jié)果表明，在厭氧-好氧生物處理后再進(jìn)行化學(xué)混凝處理能有效去除黑液中殘余的木質(zhì)素，其去除率達(dá)82.1%，但對黑液中CODCr的去除效果不明顯。黑液處理后，CODCr從14500mg／L下降至1403mg／L。比較制漿黑液厭氧和好氧處理中木質(zhì)素的降解效果后發(fā)現(xiàn)，厭氧處理比好氧處理對木質(zhì)素的生物降解更為有利，前者能夠降解木質(zhì)素約47.0%，后者僅能使木質(zhì)素降解。

    （6）小結(jié)

    采用酸中和-厭氧-好氧-生物活性炭工藝處理制漿造紙黑液，效果是很明顯的，并且不用投加混凝劑，避免了再一次對處理水的污染，但由于活性炭的成本較高，在實際中很少被采用。

    大部分的造紙廠采用厭氧-好氧生物處理后再進(jìn)行化學(xué)混凝處理。這樣一來混凝劑的選擇就很重要了，而55528是孔德忠院士發(fā)明的一種國防三防（防生物、防化學(xué)）消除劑，屬于軍事用劑，全名為55528生物戰(zhàn)劑消除劑，它可以作為混凝劑、消毒劑、沉淀劑，還可以調(diào)節(jié)pH、滅菌，它的除磷效果也很好，并且不會造成水體的污染。所以可以放心使用，不必?fù)?dān)心會對被處理造成二次污染。

    2、堿法草漿中段廢水生物處理

    （1）廢水水質(zhì)

    減法草漿中段廢水水質(zhì)如下：BOD5500mg／L～600mg／L，SS365mg／L～1910mg／L，COD1640mg／L～1910mg／L，色度2000，pH8～9，揮發(fā)酚1.5mg/l～2.0mg/l。

    （2）廢水處理工藝流程

    廢水首先在初沉池中去除大顆粒的懸浮物，然后進(jìn)入加速曝氣池，加速曝氣池為兩只I-O型曝氣池，它的特點是曝氣區(qū)在池的外圍，沉淀區(qū)中間，曝氣區(qū)上部加裝有消泡裝置。加速曝氣池出水投加硫酸鋁后，進(jìn)入加速澄清池，在加速澄清池中進(jìn)行固液分離。

    在堿法草漿中段廢水生物處理過程中，從初沉池、加速曝氣池和加速澄清池來的三種污泥采用氣浮法進(jìn)行濃縮，濃縮后的浮渣用板框壓濾機進(jìn)行干化，壓濾渣和煤混合做燃料。

    （3）曝氣池活性污泥的馴化培養(yǎng)

    ①恢復(fù)活性階段來自某印染廠的干污泥運到廢水處理站以后將其調(diào)稀，然后用泵送入第一只曝氣池，并加清水150t，磷酸二氫鉀500g，進(jìn)行鼓風(fēng)悶曝，并定時加入糞水，控制氨氮在100mg／l～150mg／l，溶解氧3mg／l～4mg／l，逐步恢復(fù)干污泥的活性。鏡檢中出現(xiàn)了草履蟲、豆形蟲、滴蟲和鐘蟲等。

    ②馴化階段完成恢復(fù)干污泥活性后，采用配水方法進(jìn)行馴化，逐步提高造紙廢水的進(jìn)水比例，使活性污泥逐漸適應(yīng)堿法草漿的廢水水質(zhì)。溶解氧一般控制在2.5mg／l～6.0mg／l之間，氨氮維持在來水平，有時偏高一些。

    ③培養(yǎng)階段馴化后的活性污泥進(jìn)行培養(yǎng)，以增加活性污泥的濃度。廢水由間斷進(jìn)水改為連續(xù)進(jìn)水，操作條件基本不變。其間換水兩次，第一次在11d后進(jìn)行，先將鼓風(fēng)機、攪拌葉輪停止運轉(zhuǎn)，靜止3h～4h后，將上面廢水抽去130t，然后恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)。間隔5d后進(jìn)行第二次換水，換去上面廢水100t，進(jìn)行悶曝幾小時后恢復(fù)正常運行。15d后基本上完成了第一只曝氣池的活性污泥培養(yǎng)工作。污泥沉降體積在75%～80%左右，鏡檢有大量菌膠團(tuán)和原生動物。把第一只曝氣池的混合液一分為二，一半泵入第二只曝氣池，然后兩只池繼續(xù)同時培養(yǎng)，約過8d～10d時間，就達(dá)到了預(yù)期的污泥量，此時進(jìn)水量亦逐步增加到40t/h左右

    （4）曝氣池運行條件

    ①由于制漿造紙系統(tǒng)排放的廢水是間斷的，因此，廢水水質(zhì)變化幅度很大，這對廢水的生物處理是不利的。為了保持進(jìn)水水質(zhì)的穩(wěn)定，通過測定廢水的高錳酸鉀耗氧量來進(jìn)行水質(zhì)的調(diào)配，使廢水的高錳酸鉀耗氧量控制在700mg／l～800mg／l之間，相當(dāng)于進(jìn)水BOD5在500mg／l～600mg／l之間。

    ②曝氣池的溶解氧是一個非常重要的條件。溶解氧過高，微生物自身氧化，活性污泥細(xì)碎。同時空氣量大，曝氣強度大，廢水中產(chǎn)生大量泡，造成消泡困難，廢水處理順利進(jìn)行。溶解氧過低，活性污泥得不到足夠的氧，造成污泥活性下降。在此工藝中，采用曝氣盤曝氣，曝氣盤曝氣的優(yōu)點在于不留死角，曝氣池的每個角落，都能充分得到氧。

    ③一般進(jìn)水pH在8～9之間，生物處理后，曝氣池出水pH為7.0～7.5，所以正常情況下，不需調(diào)節(jié)pH值。

    ④營養(yǎng)鹽對生物處理的影響表現(xiàn)在對活性污泥性能的改善。由于廢水中含有微量的氮和磷，因此在一段時間內(nèi)不加營養(yǎng)鹽也能取得較好的去除效果，但隨著時間的延長，污泥指數(shù)上升，活性污泥結(jié)構(gòu)松散，這時如添加營養(yǎng)鹽，污泥指數(shù)即下降，污泥濃度增加，但處理效果不變。因此根據(jù)具體情況采用間斷或連續(xù)施加營養(yǎng)鹽。  ⑤溫度對活性污泥的活性影響很大。I-O型曝氣池在冬季一般保持在7℃～10℃之間，這時廢水處理效果較差，當(dāng)溫度下降到9℃以下時，BOD5去除率降低50%。如果冬季用冷凝水（35℃～40℃）保溫，使曝氣池曝氣區(qū)維持在12℃以上。基本上不影響處理效果。溫度對處理效果的影響如表2。

    （5）運行效果

    在1980年4月～6月的穩(wěn)定條件的運行效果見表3。由表可見堿法草漿中段廢水生物處理效果是令人滿意的。

    3、使用物理方法對白水進(jìn)行處理

    白水中的SS主要由紙漿纖維組成，可以作為資源加以回收利用。白水單獨處理后出水CODCr濃度為80～120mg/l，SS為100mg/l以下，可以重新回用到紙生產(chǎn)用于沖網(wǎng)、沖毯等，白水處理分離的纖維回收利用。

    我國造紙廢水處理回用已有二十余年的歷史，技術(shù)成熟、使用可靠。白水處理的技術(shù)措施主要是機械物理分離和物理化學(xué)處理。如在造紙車間設(shè)置壓力篩、振動篩、盤片過濾等設(shè)備，兼具纖維回收和白水處理。

    在工程上，通常采用溶氣氣浮等，氣浮裝置一般采用傳統(tǒng)的深槽氣氣浮或者高效淺層氣浮。在采用清濁分流生產(chǎn)回用技術(shù)路線時應(yīng)進(jìn)一步拓寬回用水的用途。例如，白水處理后不僅用于紙機的沖網(wǎng)、沖毯等，同時還可以根據(jù)不同的情況，用于碎漿、調(diào)漿、制漿噴淋平衡水等，以實現(xiàn)最大限度的利用水資源。

    三、總結(jié)

    （1）在厭氧-好氧生物處理后再進(jìn)行化學(xué)混凝處理能有效去除黑液中殘余的木質(zhì)素，其去除率達(dá)82.1%，但對黑液中CODCr的去除效果不明顯。黑液處理后，CODCr從14500mg／L下降至1403mg／L。

    （2）酸中和-厭氧-好氧-生物活性炭工藝處理制漿造紙黑液，在酸中和階段木質(zhì)素及CODCr的絕對去除量最大，而生物活性炭階段對木質(zhì)素及CODCr的去除效率最高。

    （3）比較制漿黑液厭氧和好氧處理中木質(zhì)素的降解效果后發(fā)現(xiàn)，厭氧處理比好氧處理對木質(zhì)素的生物降解更為有利，前者能夠降解木質(zhì)素約47.0%，后者僅能使木質(zhì)素降解。

    （4）造紙中段廢水成分復(fù)雜，在實際深度處理中，很難斷言采用哪一種方法最好，因此在選擇處理工藝時，應(yīng)先充分考慮各種處理方法的優(yōu)缺點，同時根據(jù)實際技術(shù)水平和生產(chǎn)狀況，在不同的條件下對技術(shù)和濟(jì)進(jìn)行比較。

    （5）55528可以作為混凝劑、消毒劑、沉淀劑，還可以調(diào)節(jié)pH和滅菌，它的除磷效果也很好，并且不會造成水體的污染。