造紙法再造煙葉廢水的處理研究

陳正春，李 軍，馮文超2，，冀雅文2，，朱紅琴2，，劉旭強2，

（1.云南中煙再造煙葉有限責任公司，云南昆明 650106；2.昆明理工大學化學工程學院，云南昆明 650500；3.云南瑞升煙草技術（集團）有限公司，云南昆明 650106）

造紙法再造煙葉廢水的處理研究

陳正春1，李 軍3，馮文超2，3，冀雅文2，3，朱紅琴2，3，劉旭強2，3

（1.云南中煙再造煙葉有限責任公司，云南昆明 650106；2.昆明理工大學化學工程學院，云南昆明 650500；3.云南瑞升煙草技術（集團）有限公司，云南昆明 650106）

從物理化學法、生物化學法和深度處理法3個方面總結了國內對造紙法再造煙葉廢水的處理研究進展。

造紙法；再造煙葉；廢水處理

造紙法再造煙葉（又稱造紙法煙草薄片）是目前國際上煙草廢棄物再利用的最先進技術［1］。造紙法再造煙葉在產品質量穩定性、填充值、成絲率和耐機械加工性能等方面均優于輥壓和稠漿法的再造煙葉，它能提高煙支燃燒速率并降低焦油含量，可塑性也高且較易加工［2］。目前，造紙法再造煙葉已在國內外廣泛應用。造紙法再造煙葉的生產過程類似于制漿造紙過程，其廢水中除了含有與制漿造紙廢水共有的纖維外，還含有低分子和不揮發性有機酸、煙堿、焦油、酚類等物質。這些物質導致了煙草廢水色度高、可生化性差，廢水中的煙堿也不利于微生物的生長。同時，造紙法再造煙葉產生的廢水濃度波動較大，屬于難處理的高濃度有機廢水［3，4］。國內部分造紙法再造煙葉生產線建設了相應的廢水處理工程，但都存在諸如運行費用高、廢水處理系統未能正常運行、處理后的廢水未能達標等問題［5］。

目前，國內外對于造紙法再造煙葉廢水處理的工藝研究還較少，通常采用與制漿造紙廢水相同的處理方法，如物理化學法、生物化學法和深度處理法等［6］。

1 物理化學法

造紙法再造煙葉廢水中含有大量的懸浮物（細小纖維、碎煙絲煙末以及一些膠體物質）會極大的影響生化處理效果，因此，生化處理前先采用物理或者物化法去除懸浮物。目前，煙草企業采用較多的過濾設備有過濾機、篩網（斜篩）及格柵等，其投資成本低、運行動力能耗小，不但能夠初步凈化廢水還能回收細小纖維［6］。

黃申元［7］將一種特殊多元催化劑固化于填料表面，使其與廢水中許多組分發生氧化還原作用，在適宜的工藝參數條件下，用催化微電解－沉淀或氣浮法降低COD，取得了非常明顯的效果。孫德平等［8］自制了Ca－Mg復合凝聚劑，對造紙法再造煙葉的廢水進行了高效固－液分離。該法降低了廢水70%以上的COD，大大降低了后續生化處理負荷，而且，分離后獲得的污泥固體含有豐富的煙堿類物質，可用作生物源殺蟲劑的活性成份或粉狀殺蟲劑的載附劑。因此，該法充分利用了資源，具有一定的實用價值。高洋［9］研究了電絮凝、電化學氧化及電絮凝－電化學氧化耦合處理再造煙葉廢水的影響因素、最佳處理條件及不同處理方法對廢水可生化性改進的程度和處理成本，并通過氣質聯用（GC－MS）分析了處理前后廢水中有機污染物的變化情況，探討了不同處理技術對再造煙葉廢水中污染物的去除機理。陳昭毅等［10］探討了煤渣處理造紙法再造煙葉廢水的作用機理，試驗表明，煤渣與混凝劑聚合氯化鋁（PAC）聯用可提高廢水處理效果。王義等［11］成功研制出一套光催化處理設備，結合自制的介孔TiO2材料對高濃度再造煙葉廢水進行了處理，COD可降低99%以上，為實現高濃度再造煙葉廢水的規模化處理提供了技術支持。唐向陽等［12］利用納米氣泡獨有的良好氣浮效果，將微納米曝氣和氣浮工藝相結合，以殼聚糖為絮凝劑，成功地將廢水中的COD、SS、氨氮的濃度降低至生產回用標準。王玉峰等［13］以聚合氯化鋁（PAC）及聚合硫酸鐵（PFS）為混凝劑，聚丙烯酰胺（PAM）為助凝劑，對造紙法再造煙葉廢水進行混凝處理，結果表明，PAC對COD、氨氮和懸浮物有較高的去除率，且脫色效果更好；PAC處理后的廢水沒有產生殘留鋁，而且能大幅度地去除原水中的鋁，有機物也能有明顯去除；同時，建立了COD和色度去除率的響應面方程，并求出了COD和色度降低率同時達到最大值的解；利用該方程預測的值與實驗值相符，模型可信度高，為再造煙葉廢水絮凝處理的參數優化提供了一定的理論依據［14］。莫立煥等［15］通過熱重和X－射線衍射分析了凹凸棒土結構的變化，對煅燒溫度、煅燒時間、pH、用量及反應時間等因素進行單因素實驗，并得出了降低COD、色度較為理想條件。

物理化學方法能有效地降低再造煙葉廢水預處理階段的廢水污染程度，提高后續生化處理效率，但容易產生二次污染。

2 生化處理法

造紙法再造煙葉廢水中主要含有纖維素、多糖酸（半纖維素的部分水解產物）和一些低碳酸等有機物，可生化性能較好［4］。與物理、化學方法相比，生化處理法有利于環境友好、資源節約及能源的可持續利用。目前，國內一些再造煙葉生產線建設的廢水處理工程，存在著運行成本高、處理系統不穩定、處理后的廢水不能達標等問題，這是由于生產線的工藝設計不合理產生的［16］。

生化處理法可分為厭氧生化處理法、好氧生化處理法及厭氧－好氧生化處理法。

2.1 厭氧生化處理法

在缺氧條件下，利用厭氧微生物或者兼性厭氧微生物將復雜有機物降解為小分子有機酸、醇類等物質，并且釋放甲烷、二氧化碳、硫化氫和氨氣的處理法為厭氧生化處理法。侯軼等［17］認為微生物降解煙堿的過程中可能發生協同降解，并因此提出了通過反硝化反應強化厭氧過程中煙堿降解的思路，結果表明廢水中煙堿生物降解作用顯著。

2.2 好氧生化處理法

在有氧氣存在的條件下，利用好氧微生物使廢水中有機物降解的處理法稱為好氧生化處理法，可分為活性污泥法和生物膜法兩大類。常用的活性污泥法有間歇式活性污泥法（SBR）、HCR法。邱曄等［18］設計了“混凝＋生化＋脫色”三級處理工藝處理再造煙葉廢水，該工藝處理費用較低，出水可達到排放標準。唐向兵等［19］為加強好氧處理過程，對氣浮設備改造升級，幾個月的穩定運行后，出水完全能達到造紙工業水污染排放二級排放標準。

2.3 厭氧－好氧生化處理法

厭氧生化處理法出水往往難以達到排放要求，需進一步處理。好氧生化處理法占地面積大、運行成本高。梅榮武等［20］以氣浮－厭氧－缺氧－好氧為主體的工藝處理后的廢水，出水COD＜400 mg／L，達到了二類污染物的三級排放標準，柵渣與浮渣均全部回用于生產。李友明等［21］建立了混凝－厭氧－好氧－深度處理系統處理造紙法再造煙葉生產廢水，結果表明，在最佳工藝下，COD的降低率、COD、BOD5、SS和色度等各項出水指標均優于目前的處理系統。

此外，薛長森等［16］針對以上各研究圍繞對污水化學需氧量（COD）和生物需氧量（BOD）降低的方面，從篩選高效再造煙葉廢水脫色微生物方面入手，同時研究環境因素對微生物菌群廢水脫色的影響，確定了最佳脫色條件，效果明顯，為再造煙葉生產廢水的高效處理提供理論和實踐依據。

對于造紙法再造煙葉高濃有機廢水的處理，應聯合使用厭氧處理法和好氧處理法的優點，以達到最佳處理效果。

3 深度處理法

隨著制漿造紙廢水深度處理技術的逐漸成熟，現已有研究者將該技術用于處理造紙法再造煙葉的廢水。

周國華等［22］探討了組合的膜技術工藝處理造紙法制造再造煙葉抄造廢水的研究，采用廢水→預處理→微濾膜處理→納濾膜處理→反滲透工藝處理后的廢水可以回用于生產。莫立煥等［23］對生化處理后再造煙葉廢水用混凝法與Fenton法聯合處理，最優試驗條件下，出水CODCr和色度均達到排放標準。陳榮等［24］用厭氧反應器技術結合高效絮凝處理造紙法再造煙葉廢水，CODCr大幅下降，再用SBR序批式反應器技術進行深度處理，可使廢水達標排放。陳海波等［25］用臭氧－曝氣生物濾池技術對化學氧化和生物氧化技術進行有機結合，先用臭氧氧化預處理廢水，對難降解有機物的分子結構加以轉化，從而提高廢水的可生化性，然后再用生物處理技術進一步將其礦化，該技術將化學氧化和生物氧化技術優勢互補，使處理成本大大降低，通過后續的生物處理保證了處理的高效性。

目前，國內外對再造煙葉廢水深度處理技術的研究較少，尤其是高效處理技術研究更少。考慮到造紙法再造煙葉廢水與制漿造紙廢水的共性，可以參考制漿造紙廢水深度處理技術對再造煙葉廢水進行深度處理。

4 結語

造紙法再造煙葉現已成為煙草行業不可缺少的主要原料之一，生產過程中產生的大量高色度的廢水給環境帶來嚴重的污染問題。造紙法再造煙葉廢水的處理必須同時兼顧到經濟性、有效性和合理性，物理化學處理方法易帶來二次污染，相比之下，生物處理技術優勢明顯，未來將成為造紙法再造煙葉廢水處理的一個重要研究方向。

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Study on Treatment of Reconstituted Tobacco Paper Wastewater

CHEN Zheng－chun1，LI Jun3，FENG Wen－Chao2，3，JI Ya－wen2，3，ZHU Hong－qin2，3，LIU Xu－qiang2，3

（1.Yunnan Reconstituted Tobacco Smoke Limited Liability Company，Kunming 650106，China；2.School of Chemical Engineering，Kunming University，Kunming 650500，China；3.Yunnan Reascend Tobacco Technology（Group）Co.，Ltd.，Kunming 650106，China）

From three aspects of the physical chemical，biochemical and advanced treatment methods，the research progress of treatment of reconstituted tobacco paper wastewater was summarized.

paper making method；reconstituted tobacco；wastewater treatment

X798

A

1004-275X（2014）04-0026-03

12.3969／j.issn.1004-275X.2014.04.007

收稿：2014-01-10

中國煙草總公司資助項目（110201201020（ZZ－01））“云南昆明造紙法再造煙葉生產線技術升級”。

陳正春（1975－），男，主要從事分析檢測、質量管理。

*通信聯系人：馮文超，男，碩士研究生，主要從事精細化學品方面研究。Email：fengwenchao＠gmail.com