造紙廢水深度處理工藝的對比選擇與應用研究

王杰斌 劉婷婷 李永娥 郭蕊

（山東定陶縣環境保護局 山東定陶 274100）

工藝方案處理對象是二級生化處理后出水，可生化性低，水中有機物、懸浮物超標，有機物主要來自懸浮物如木質素，細纖維等物質，溶解性的有機物含量占少量。為了實現廢水資源化利用，對二級出水進行深度處理，滿足生產的需要。

1 可供選擇的處理工藝

由于該廢水已經過二級生化處理，如再采用生化處理很難達到處理要求，因此采用物化處理較合適。下面分別對可供選擇的幾種物化處理方法進行論述和比選。

1.1 催化聚合技術

為改工藝方案選用的催化聚合反應技術的反應機理是仿酶把過氧化氫轉化為HO2·自由基，HO2·自由基與以ROH（木質素碎片、木素酸、單寧、多酚等）形式存在的木質素衍生物反應生成RO·自由基，通過木素間的自由基轉移反應，可以形成具有穩定醚健結構的聚合物ROR，使得木質素分子量增大、水溶性降低，通過沉淀分離實現污染物的去除。這個反應過程的副反應之一氫氧自由基的氧化反應可以使廢水中有機物污染物生成更多的羧基和羥基等極性集團，也可以促進主反應—縮合反應的進行速度和程度

1.2 雙重濾料濾罐+（CMF）微濾膜

1.2.1 膜分離技術作為一門新興科學已在各行各業中得到廣泛應用。由于其耗能小，沒有二次污染，已逐步發展到化工、造紙等工業廢水的治理領域，并得到世界各國的重視。膜用于污水深度處理過程，有直接過濾和膜組合兩種工藝形式。針對制漿中段水二級生化后出水的水特點，選用低壓連續流微濾膜（CMF）混凝反應器的組合工藝進行再提高工程并實現污水資源化。連續流微濾膜（CMF），設計采用PLC對設備的工作狀態進行全程監控，從而實現整個處理系統的自動運行。PLC系統主要包括兩臺微濾裝置、一套氣洗分系統和一套水洗分系統，水洗分系統兼有化學清洗的功能。

1.2.2 雙層濾料罐與膜分離的有效結合，更能體現膜混凝反應器在污水深度處理工程中的優勢。雙層濾料罐+微濾膜組合工藝可有效代替原有的固液分離方法，通過混凝去除大分子量污染物質，膜的過濾去除0.1μm以上的固形物及小分子量污染物質，兩者的有效結合能減少混凝加藥量，增加有機物的去除率，保證出水水質的穩定和實現回用。

1.3 混凝沉淀（或氣浮）+活性砂過濾

1.3.1 混凝沉淀（或氣浮）-混凝是向水中投加能夠與水反應生成絮狀水合物的藥劑，通過快速混合，使藥劑迅速分散在水中，然后經反應形成大的可沉絮體，新生成的絮體具有良好的吸附性，能夠吸附膠體和懸浮狀態的有機物和無機物，新生成的小絮體在外力擾動下互相碰撞，聚集而成大絮體，完整的過程由混合、凝聚、絮凝組成，稱為混凝。混凝產生較大的絮體通過后續沉淀或氣浮的固液分離手段從水中分離出來。混凝沉淀或氣浮工藝基本去除或降低的物質如下：懸浮和膠體狀態的有機物和無機物，可去除1微米以上的顆粒，主要是生物處理流失的生物絮體碎片、游離細菌等的CODcr；溶解性磷酸鹽，通常可降低至1mg/l；去除某些重金屬；降低水中細菌和病毒含量。

混凝反應生成的絮體與水的固液分離有沉淀和氣浮兩種方式選擇，沉淀粉的特點是投資小、占地面積大、處理時間長、污泥含水率高、運營管理簡單、故障率低等；氣浮是指通過加壓和射流的方式使水中容入一定量的空氣，然后在減壓狀態下在水中大量的微細氣泡，并促使這些微細氣泡粘附于雜質顆粒上，形成比重小雨水的漂浮絮體，絮體上浮至水面然后刮出，以此實現固液分離，是一種強制分離手段。氣浮分離的主要特點是分離迅速、污泥含水率低、占地面積小，但是氣浮分離一次性投資較大、運營管理較為復雜，并且氣浮所需藥劑耗量大，致使運行費用偏高，小型企業難以承擔高額的運行費用，因此不推薦采用氣浮工藝。

1.3.2 活性砂過濾器基于逆流原理，需處理的水通過位于設備底的入流分配管進入系統，經活性砂過濾后由頂部出流口流出。需處理的水向上流經濾床時被過濾，含有處理雜質的活性砂設備的錐形底部通過空氣提升泵被運送到頂部的清洗器，通過絮流作用使臟顆粒從活性砂中分離出來，雜質通過清洗水出口排出，凈砂利用自重返回砂床。活性砂過濾器有圓柱型罐、法蘭連接的進料、過濾卸料、沖洗水卸料和排放等裝置組成。過濾器帶有防滑地面和護欄的檢查平臺。濾罐帶有焊接平板，適合旁路緊錮。

活性砂濾罐內部包含進料管，進料分配器，砂濾導向料斗，以及空氣提升泵套。OXY型過濾器在過濾器內部濾床上安裝有氧氣曝氣裝置。進料管帶有組合的真空斷路閥/除氧器/水頭損失指示管。支腿安裝有墊板，并帶有可調節螺栓可以根據濾管的水平程度調節。濾罐安裝完畢，在向濾罐內添加過濾介質和進水前，必須確保濾罐放置水平，墊板由固定螺栓固定在地板上，并且混凝土澆筑。濾料采用長石砂與石英砂。長石砂與石英砂在細菌增長方面相比具有良好的表面結構，易于黏附。

2 工藝方案選擇

綜上所述，根據方案一、方案二及方案三的工藝技術及經濟比較和分析：方案一采用催化聚合反應工藝，對廢水中溶解性和不溶解性的有機物都有較高的去除率，同時投資低，運行管理簡便，可以去除難降解的有機物；方案二是膜技術，它作為一門新興技術已在各行各業中得到廣泛應用，膜用于污水深度處理，對污染物質的去除較為徹底，但膜成本較高、操作復雜、預處理要求高，運行費用也相對較高，而且高濃度廢水還需要進一步處理；方案三是具有工藝流程簡單，基建投資低，運行費用較低，便于管理等優點。（三種工藝方案技術特性比較見表1）。

表1 工藝方案技術特性比較

因此，通過三種方案的各個方面的比較，該工程選擇方案一+方案三的組合工藝作為深度處理的工藝。最終處理工藝方案為：催化聚合反應+絮凝沉淀+活性砂濾+消毒。

3 結語

根據企業生產工藝特點，綜合考慮經濟技術因素因地制宜地實施污水深度處理資源化循環利用工程，采用催化聚合反應+絮凝沉淀+活性砂濾+消毒+回用的工藝流程，該工藝具有較大的可靠性，同時也具有較強的靈活性，可根據具體的水質情況和季節變化調整工藝參數和運行方式，以節省運行成本，保證出水水質。

[1]施英喬,丁來保,查全馨,房桂干.國內廢紙造紙廢水處理技術新發展及其零排放[J].中國造紙學會第十屆學術年會論文集[C].2001.

[2]張克峰,邢麗貞,張彥浩.膜化學技術在造紙廢水深度處理中的應用研究[J]環境工程,2004(04).

[3]褚紅,樓永通,謝柏明,葉海林,膜技術在造紙廢水回用中的應用[J].第三屆中國膜科學與技術報告會論文集[C].2007.

[4]商金杰.造紙廢水深度處理回用技術投產[N].中國綠色時報,2008.

[5]王炎紅,關分派,蔣鵬,馬紹華.淺層氣浮處理廢紙脫墨制漿造紙廢水[J].中國造紙學會第十四屆學術年會論文集[C].2010.