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造纸污水及主要污染物的处理方法

TIME:2019-11-27   click: 101 次
世界上许多国家造纸企业也是污染大户, 造纸工业的有机污染负荷高达全部工业污染负荷的 80 % .如何解决造纸企业的水污染问题, 开发造纸污水处理新技术 ,改善生态环境 ,实现可持续发展已成为世界各国造纸业和环境保护部门的研究重点,也是至今国际造纸界尚未完全解决的难题。
  造纸工业污水处理类别及主要污染物
  造纸工业污水处理主要包括蒸煮废液(黑液或红液)、洗浆污水(中段水)、漂白污水和抄纸污水(白水)等几大类 .蒸煮黑液的污染最为严重, 占整个造纸工业污染的 90 %,主要污染物有木质素和碳水化合物的降解产物 ,COD 、BOD 、SS 、浊度和色度都很大 .洗浆污水主要污染物与蒸煮废液相似但浓度要低得多,漂白污水含对环境有很大危害的有机氯化物如氯苯酚等,抄纸污水主要含有细纤维 、填料 、胶料等 ,可生化性差。
  造纸工业污水处理技术研究现状
  1)生物处理法 :利用微生物的新陈代谢功能, 在好氧微生物或厌氧微生物作用下使污水中有机污染物降解并转化为无害稳定的物质 .由于生物处理成本相对较低, 因而在国内各造纸企业得到广泛应用,目前最常采用的是厌氧-好氧二级生化处理.生物处理技术不足之处是占地面积大、工艺复杂、基建投资高,处理中会产生大量污泥,存在二次污染;另外冬季气温低会影响处理效果,常需加入混凝剂作为辅助处理手段而使处理成本上升.2)化学氧化法 :利用 H2O2 、ClO2 、O3 等氧化剂的氧化作用, 将污水中的某些溶解性污染物转化为低毒无毒物质.化学法和其它方法联用常可取得不错的处理效果 ,但该法要使用大量的化学试剂 ,处理成本较高 .3)物化处理法 :包括混凝气浮、混凝沉淀、吸附法、膜分离法等.混凝气浮和混凝沉淀以去除 SS 为主要目的 ,同时消减部分 COD 浓度 .混凝法适应性强, 工艺简单, 但处理过程中要使用大量药剂 ,处理成本较高 ,产生的污泥量大脱水困难,易产生二次污染 .该法处理效果有限 ,特别是BOD 去除效率低.吸附法一般采用活性炭 、硅藻土 、粉煤灰作吸附剂来处理污水 ,采用活性炭成本高 ,虽然采用粉煤灰可大大降低处理成本, 但产生的废渣又会产生二次污染。
  4)碱回收法:制浆造纸黑液目前可以成功地使用碱回收法治理,对木浆黑液碱回收率可达 90 93 %,回收成本 400 ~ 800 元/吨碱.但对麦草浆黑液碱回收率只有 70 %~ 78 %, 回收成本高达 1 000 ~1 500 元/吨碱[ 4] .碱回收法长期以来采用传统的蒸发 —浓缩 —焚烧工艺 ,成本高能耗大 ,由于经济上的原因 ,传统的碱回收法一般不适于中小型草浆纸厂 。
  新型造纸污水处理技术
  膜分离法 、光催化氧化法鉴于常规处理技术的不足 ,近年来出现了不少新的造纸污水处理方法 , 目前研究较多的有膜分离法。
  膜分离是利用特殊的薄膜(固体膜或液膜)对液体中的某些成分进行选择性分离方法的统称 .膜分离法分离效率高 、操作压力低 、操作过程中不发生相变 ,可在常温下进行 , 故能耗较低.膜分离技术适用范围非常广泛, 分离后的净化水可重复用于生产, 实现零排放 ,具有装置简单 、操作容易 、易维修控制等优点 ,成为污水处理中一类重要的单元操作并在造纸污水处理中得以应用 ,将和光纤 、纳米、超导技术等并列成为本世纪最有应用前景的六大新技术之一 .用膜分离法处理造纸污水主要是对某些成分如磺化木质素等进行浓缩回收, 提取物和净化后的水均可以重返工艺中使用 。
  固膜分离
  常用的固膜分离法有微滤(M F)、超滤(UF)、纳滤(N F)、反渗透(RO)、电渗析等 .固膜分离法处理造纸污水始于 20 世纪 60 年代,目前该法几乎适用于处理所有的制浆造纸污水,特别是对漂白污水的毒性、色度和悬浮物的去除有明显效果.随着膜材料和膜分离技术的发展和高效膜组件的出现 ,应用领域不断扩大 .在制浆造纸污水处理中 ,应用较多的是反渗透与超滤技术并已开始进入工业化阶段 .芬兰 Rauma 纸厂用面积 336 m2 的 UF 元件浓缩亚硫酸盐浆废液 ,日处理量可达 2 500 t ;我国东北某亚硫酸盐厂也在 1990 年代引进 UF 装置 ,日处理 378 .5 t 亚硫酸盐废液 ,与蒸发法比较 ,投资可节约 70 %,操作费用可节约 60 %;挪威 Borregard 公司利用 UF 技术纯化分离木素磺酸盐 ,将废液TDS 由8 %~ 10 %浓缩到22 %,膜寿命长达 1 年以上;英国K rono span 纸业公司在北威尔士的Chirk 纸厂于 1995 年利用膜分离技术处理盘磨机械浆污水处理实现了零排放。
  液膜的分类 、组成、分离机理
  液膜通常由溶剂(水或有机溶剂)、乳化剂和内相试剂所组成 .它可以把两个组成不同而又互溶的溶液内相与外相隔开, 并通过膜渗透现象起着分离作用.液膜按其组成和膜形可分为水膜和油膜, 按其结构可分为乳化液膜和支撑液膜 .乳化液膜是黎念之博士 1968 年首次开发并用于烃类分离的, 也是目前研究和应用最为广泛的一种。
  液膜由成膜的基体物质膜溶剂和用于稳定膜形、固定油水界面的表面活性剂所组成 .为了提高液膜的选择性和传递速率 ,有些液膜还需加一定量的流动载体以实现指定溶质或离子的选择性迁移.液膜分离机理较为复杂, 一般认为可能有以下几种:选择性渗透 、滴内化学反应 、膜内化学反应 、萃取和吸附 ,上述机理可以单独或联合起作用.液膜的有机相可反复利用 ,基本无二次污染产生, 因此它是一种低成本 、无污染 、高效的处理方法。
  液膜法在造纸污水处理中的应用
  目前液膜分离技术处理污水多处于实验阶段 ,工业化应用的例子还不多,一个很重要的原因就在于缺乏可工业化应用的高效破乳手段 ,另外在寻求新型分离设备、完善处理工艺方面还有不少工作要做.虽然膜分离技术在造纸污水的处理中具有一些优势, 但也存在一定的问题, 如固体膜易被污染 、分离效果低 、膜组件价格较高;液膜分离技术也存在易产生溶胀,破乳困难等缺点 .由于造纸污水中悬浮物含量高,一般应先进行预处理除去部分污染物以减低膜分离部分的处理负荷並减少膜的污染 .随着膜分离技术在理论和技术研究的深入, 这项技术在造纸污水处理方面将具有更加广阔的应用前景 。