造紙（廢紙類）技術(shù)及回用
造紙工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有一定的地位，紙和紙板的消費水平，是衡量現(xiàn)代化水平與文明程度的重要標志之一。我國自改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民水平的不斷提高，紙和紙板的生產(chǎn)量以年均9.8%的速度遞增，其中1991～1995年間，平均每年增長13.6%。但是，目前我國國民人均年紙張消費量還不高，只有24.7kg，距世界人均年消費量54.9kg尚有相當差距。據(jù)預測，2000年我國紙及紙板消費量將達到4000萬噸以上，人均消費量30kg以上，到2010年，紙及紙板總消費量為6000～8000噸，人均消費量達到43～57kg。因此，隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，GDP的快速增長，必然會帶來紙和紙板的生產(chǎn)與消費量的更快速的增長。
眾所周知，造紙工業(yè)是水污染大戶。據(jù)不完全統(tǒng)計，1995年全國縣及縣以上造紙排放量約為24億噸，占全國工業(yè)排放量的11%，居第三位;COD排放量為300余萬噸，占全國COD排放量的42%，居第一位。由此可見，為了控制污染，保護環(huán)境，迫切需要解決造紙工業(yè)同協(xié)調(diào)發(fā)展的問題。
九十年代以來，為了保護我國的自然環(huán)境和生態(tài)平衡，減輕造紙工業(yè)污染，特別是制漿黑液對環(huán)境的污染，我國的造紙工業(yè)已經(jīng)逐漸摒棄“以草為主”，改變“小而散”的局面，對原料結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行了很大的調(diào)整。以商品漿和廢紙取代自制漿，建設(shè)了一批有競爭力的大、中型造紙，生產(chǎn)白紙板，白卡紙，箱板紙，瓦楞紙等適應市場和人民需要的各種產(chǎn)品。以浙江省為例，目前以商品漿和廢紙為原料的紙板及機制紙產(chǎn)量占全省造紙年產(chǎn)量的70%左右。因此，如何搞好以商品漿和廢紙為原料的造紙?zhí)幚，是減少造紙工業(yè)水污染的重要的和主要的組成部分。
造紙工業(yè)既是水污染大戶又是用水大戶。例如，以商品漿和廢紙為原料的造紙生產(chǎn)，根據(jù)規(guī)模、設(shè)備狀況、生產(chǎn)管理等因素，噸紙水耗為數(shù)十噸～上百噸之間，一座年產(chǎn)10萬噸的造紙廠，每日耗水量約25,000m3～35,000m3。為了節(jié)省我國有限的水資源，尋求經(jīng)處理后造紙廢水的回用可行性，亦是一個擺在我們面前具有顯明的現(xiàn)實意義和長遠意義的新課題。
自90年代初以來，浙江水美環(huán)保工程有限從事造紙(廢紙類)廢水處理近10年，承擔著國內(nèi)一批大、中型造紙廢水處理工程項目。經(jīng)使用表明，這些設(shè)施的處理效果良好，不僅使處理水達標排放，而且達到了部分水生產(chǎn)回用，F(xiàn)將有關(guān)處理與回用技術(shù)介紹和探討如下，供參考。
2 造紙(廢紙類)廢水來源與性狀
2.1污染成份
廢紙類造紙廢水是以廢紙、商品漿(大多為進口漂白木漿)為主要原料，生產(chǎn)多種規(guī)格的白紙板、白卡紙、箱板紙、瓦楞紙等產(chǎn)品。排放的廢水主要來自廢紙的碎漿、篩選、浮選及抄紙過程中產(chǎn)生的廢水，如根據(jù)生產(chǎn)需要有脫墨工序的話，則還有脫墨廢水等等。廢水中的主要成份是細小懸浮性纖維、造紙?zhí)盍稀U紙雜質(zhì)和少量果膠、蠟、糖類，以及造紙生產(chǎn)過程中添加的各類有機及無機化合物。廢水的特點是，SS、COD均較高。在COD的組成中，非溶解性COD較高，約占60%以上，溶解性COD較低。而溶解性COD又是較難生物降解。
2.2水量和水質(zhì)
目前，國內(nèi)造紙(廢紙類)企業(yè)因原料、設(shè)備、工藝操作等不同，排水量差異較大。通常噸紙產(chǎn)品的排水量在100～200m3，低者小于50m3，高者超過200m3。廢水水質(zhì)因排水量而異。噸紙產(chǎn)品排水量低，則排放廢水中污染物濃度高;反之亦然。據(jù)測算，在一般情況下，造紙(廢紙類)的產(chǎn)污系數(shù)為70～90kg COD/t紙。據(jù)此推算廢水水質(zhì)如下：
噸紙產(chǎn)品排水量為60.0m3左右時，SS 2000～2500mg/l
COD 2200～3000mg/l
噸紙產(chǎn)品排水量為100.0m3左右時，SS 700～1100mg/l
COD 800～1200mg/l
噸紙產(chǎn)品排水量為150.0m3左右時，SS 500～800mg/l
COD 600～900mg/l
噸紙產(chǎn)品排水量為200.0m3左右時，SS 400～600mg/l
COD 500～600mg/l
2.3 廢水回用
根據(jù)造紙(廢紙類)生產(chǎn)工藝，碎漿、打漿和沖網(wǎng)工序中的生產(chǎn)用水，對SS的要求較高，而對COD的要求不高。如碎漿、打漿用水，一般地要求SS≤100mg/l，沖網(wǎng)用水SS≤30mg/l，COD可在150～200mg/l。若在處理過程中能有效地降低SS，并且去除大部分CDO，則使處理水水質(zhì)有可能滿足諸如打漿、沖網(wǎng)等生產(chǎn)用水的要求，從而實現(xiàn)部分處理水生產(chǎn)回用，減少排放量。
3 造紙(廢紙類)
3.1造紙(廢紙類)廢水處理及回用要解決的主要問題
造紙(廢紙類)廢水主要為有機和無機物所污染，廢水中的SS和COD含量高，而N、P含量偏低。根據(jù)國家排放標準的規(guī)定和回用水的要求，此類廢水要解決的主要問題是去除SS和COD污染物質(zhì)。
廢水中的COD由非溶性COD和可溶性COD兩部分組成，通常，在造紙(廢紙類)廢水中，非溶性COD占COD組成總量中的大部分，因此，當SS被除去時，非溶性COD同時亦可大部分被降低。
廢水中的BOD同COD的比值一般約為0.15～0.25，生化性較差，大部分BOD和可溶性CDO主要應用生物方法去除。
3.2國內(nèi)外處理技術(shù)概況
國外，在歐洲有采用厭氧處理技術(shù)，對高濃度的造紙(廢紙類)廢水，如脫墨廢水先進行預處理，而后再同其他廢水混合進行好氧處理。這種處理方法的前提是需要有相應的生產(chǎn)工藝和先進的生產(chǎn)設(shè)備相配套，提高廢水中可溶性CDO的濃度，使之能適宜進行厭氧處理。而在北歐、亞洲和我國的臺灣地區(qū)，比較廣泛采用的是物化—生化處理方法。使處理水水質(zhì)達到排放要求。
目前，國內(nèi)采用的處理技術(shù)通常有：
(1)氣浮或沉淀法
沉淀或氣浮法可去除大部分SS，同時可去除大部分非溶性COD。對一些噸紙產(chǎn)品排水量在200m3左右的小型企業(yè)，由于排水量大，廢水濃度低，通過氣浮或沉淀處理后，處理后出水水質(zhì)有可能接近或達到國家排放標準。但是，污染物排放總量不能達到控制目標。
(2)氣浮或沉淀法同生物處理法相結(jié)合
廢水先經(jīng)氣浮或沉淀去除大部分SS和非溶性COD，而后再用生物處理方法進一步去除COD和BOD，使COD和BOD均能達到國家排放標準。
對于噸紙產(chǎn)品廢水排放量在150m3以下，廢水COD在800～1000mg/l以上的大、中型企業(yè)來說，由于原廢水SS和COD濃度較高，不可能期望通過氣浮或沉淀處理的方法使處理水水質(zhì)達到國家一級排放標準。這樣，勢必要在物化處理之后，采取比較經(jīng)濟、實用、有效的生物處理方法，最終使處理水水質(zhì)達到排放標準。
3.3集、回用和廢水處理于一體的綜合處理技術(shù)
由上述可知，目前國內(nèi)外對造紙(廢紙類)廢水的處理大多著眼于使處理水水質(zhì)達標排放上。我們認為，根據(jù)造紙(廢紙類)生產(chǎn)的特點和所產(chǎn)生廢水的性狀，將廢水處理同纖維、廢水回用結(jié)合起來作為一個完整的系統(tǒng)加以考慮，似更為合理，使廢水處理更能適應和生產(chǎn)發(fā)展的要求。我們經(jīng)過近10年的工程實踐，擬制了較能符合我國國情的造紙(廢紙類)廢水綜合處理技術(shù)。這種技術(shù)的基本要點是：
(1)采用斜網(wǎng)過濾，以去除相當部分的SS和非溶性CDO。并且可以進行纖維回用。
(2)采用高效淺層或混凝沉淀，去除大部分SS和非溶性COD，部分水可回用于碎漿、打漿生產(chǎn)用水。
(3)采用A/O法生化處理，出水達標排放。視需要，部分水再經(jīng)過濾，使出水SS≤30mg/l，可回用于造紙沖網(wǎng)生產(chǎn)用水。
4 工程實例
近10年來，我們按上述綜合處理技術(shù)完成了十余項大、中型造紙(廢紙類)廢水處理工程，茲將有代表性的列舉如下。
4.1 寧波中華紙業(yè)46000m3/d廢水處理工程
(1)工程概況
寧波中華紙業(yè)是大型造紙企業(yè)，主要產(chǎn)品為涂布白紙板和白卡紙板，年產(chǎn)量約45噸。主要原料為商品木漿、廢新聞紙、廢箱板紙、混合廢紙等。生產(chǎn)廢水主要為制漿脫墨廢水和造紙白水，廢水中主要含細小纖維、廢紙雜質(zhì)及少量果膠、蠟、糖類等有機質(zhì)。
廢水處理工程規(guī)模46000m3/d。
原水設(shè)計水質(zhì)為：pH 6～9
CODcr 1600mg/l
BOD5 900mg/l
SS 1500mg/l
(2)處理效果
該工程于1996年10月投入運行,至今一直穩(wěn)定地運轉(zhuǎn),其間連續(xù)一個月的測試數(shù)據(jù)如表1所示。
從表中可以看出，在處理水量為35000～40000m3/d，進水pH7.1～8.9、CODcr為1500～3500mg/l、SS為1400～3000mg/l的條件下，處理水質(zhì)通常為pH7.5～7.9、CODcr為60～100mg/l、SS20～30mg/l，達到國家一級排放標準，處理效果顯著。
4.2山東太陽紙業(yè)有限26000m3/d廢水處理工程
(1)工程概況
太陽紙業(yè)年產(chǎn)量20余萬噸。其中，涂布白板紙、箱板紙等，年產(chǎn)10余萬噸。主要原料為商品漿板及廢紙。
廢水處理工程規(guī)模為26000m3/d。
原水設(shè)計水質(zhì)為：pH 7.0
CODcr 2500mg/l
BOD5 1000mg/l
SS 2200mg/l
處理水質(zhì)為：pH 6～9
CODcr 150mg/l
BOD5 60mg/l
SS 100mg/l
其中，80%的處理水量(即20800m3/d)要求回用于生產(chǎn)中。
(2)處理效果
該工程于1999年5月投入運行，一直穩(wěn)定運行。1999年7月運行結(jié)果如表2所示。
從表中可以看出，在進水COD為1500～2500mg/l、SS為1200～2200mg/l的條件下，處理水水質(zhì)為COD50～90mg/l，SS15～30mg/l，出水水質(zhì)良好。每日回用于生產(chǎn)的水量10,000m3左右。
4.3浙江永泰紙業(yè)有限廢水處理工程
(1)工程概況
永泰紙業(yè)有限公司年產(chǎn)涂布白紙板10萬噸，主要原料為商品木漿、廢紙等。廢水中主要含細小纖維、廢紙雜質(zhì)和少量有機污染物質(zhì)。
廢水處理工程規(guī)模45,000m3/d，一期工程30,000m3/d。
原水設(shè)計水質(zhì)(斜網(wǎng)之后)為：pH 6.5～7.5
CODcr 750mg/l
BOD5 350mg/l
SS 600mg/l
處理水水質(zhì)為：
一期工程：pH 6～9
CODcr 150mg/l
BOD5 60mg/l
SS 70mg/l
二期工程：pH6～9
CODcr 100mg/l
BOD5 30mg/l
SS 70mg/l
(2)處理效果
該工程于1999年5月投入運行，一直穩(wěn)定運行。1999年7月運行結(jié)果如表2所示。
從表中可以看出，在進水COD為1500～2500mg/l、SS為1200～2200mg/l的條件下，處理水水質(zhì)為COD50～90mg/l，SS15～30mg/l，出水水質(zhì)良好。每日回用于生產(chǎn)的水量10,000m3左右。
4.3浙江永泰紙業(yè)有限公司廢水處理工程
5 問題討論
(1)從大量的造紙(廢紙類)廢水處理工程實踐表明，我們所采用的集回收、回用和廢水處理于一體的綜合處理工藝和技術(shù)是可行的，有效的，達到了預期目的。
① 對中、小型的老企業(yè)，由于噸紙產(chǎn)品排水量大，約150～200m3，原水SS和COD濃度較低，當采用斜網(wǎng)過濾 — 氣浮或沉淀方法進行處理時，可去除大部分SS，去除率可達75～95%。在去除SS的同時，非溶性COD亦被除去，COD去除率為60～85%。由于此類廢水的COD值不高，一般為400～700mg/l,而非溶性COD又占較大比重。所以，一般地，處理水水質(zhì)為pH 7～8，COD150mg/l以下，SS 70mg/l以下，接近或達到國家排放標準，部分水可以生產(chǎn)回用。
② 對新建的大型企業(yè)，由于噸紙產(chǎn)品排水量小，約20～60m3，廢水SS和COD濃度較高。雖然經(jīng)沉淀法一級處理后，SS去除率為70～80%，COD去除率為70%左右，但是因為原廢水濃度較高，經(jīng)一級處理的出水水質(zhì)仍然不能達標，必須要進行后續(xù)生物處理，以去除可溶性COD所組成的有機污染物。經(jīng)生化處理后，一般地，處理水水質(zhì)為pH 7～8，COD 100mg/l以下，BOD 20mg/l左右，SS 20～50mg/l左右，達到國家一級排放標準，并且可部分回用于生產(chǎn)。
(2)一級處理可采用高效氣浮或混凝沉淀方法。高效淺層氣浮是所有溶解空氣中的一項突破。它的水深只有400mm，水的停留時間不超過3分鐘，應用淺池理論和“零速度”的概念，使之達到高效處理。它的表面負荷大約10m3/m2.h，處理能力大，占地面積小，安裝拆卸方便。處理效果好。一般情況下SS去除率為90%左右，處理水SS為100mg/l以下，出水可部分回用于打漿等生產(chǎn)用水；炷恋矸ㄊ且环N成熟，穩(wěn)定和通用的處理方法。同氣浮法比較，電耗比較低，操作較簡單。但是，在相同條件下處理效果不如高效氣浮法。若為了達到相同的處理效果，勢必適當增加投藥量。兩種處理方法的選用可結(jié)合企業(yè)情況因地制宜，因廠制宜地選擇。但是，當一級處理后的出水要回用于生產(chǎn)時，由于高效淺層氣浮對SS和COD的處理效果較好，因此更是遜色。
(3)二級處理采用生化處理方法，我們采用的是國外的A/O(兼氧-好氧)處理法。這種A/O處理法有別于國內(nèi)于90年代初一些專家和研究者提出的“兼氧-好氧生物處理法”。后者主要是針對高濃度或好氧生物難降解廢水的處理。通過兼氧段的兼氧微生物作用，使廢水中復雜的、大分子有機物水解酸化，而成為易于被好氧微生物攝取的簡單的、小分子的有機物。為了在兼氧段達到水解酸化目的，在A段水力停留時間一般為4～6h。而我們在工程中所采用的A/O處理技術(shù)，A段的主要作用是對菌種的篩選與優(yōu)化，在A段微生物只是對有機物進行吸收和吸附，而對有機物的分解主要是在O段完成的。因此，A段停留時間短，約1.0h以下。由于大部分有機物在兼氧槽中被脫磷菌所收咐，因此，在氧化槽(0池)中的絲狀菌生長受到抑制，可形成沉淀性能良好的污泥，避免污泥膨脹。
(4)根據(jù)造紙(廢紙類)生產(chǎn)的特點，某些生產(chǎn)工序?qū)ιa(chǎn)用水水質(zhì)要求主要是SS，例如：碎漿、打漿用水要求SS≤100mg/l，造紙沖網(wǎng)用水要求SS≤30mg/l，而對COD的要求可在200mg/l以下。因此，一般情況下，經(jīng)過物化處理的廢水部分用于打漿，生化處理后出水部分回用于沖網(wǎng)生產(chǎn)，是可行的。這可節(jié)約我國有限的水資源，為企業(yè)開辟了第二水源，在經(jīng)濟上又可減少取水費用，有利于降低成本。
(5)造紙(廢紙類)廢水的SS含量高，特別在初期運行中，由于工藝、設(shè)備等方面原因，SS值往往大大高于設(shè)計值，因此對污泥的脫水和出路問題一定要慎重對待。在實踐中由于污泥問題而影響處理效果和處理設(shè)施的正常運行的不乏一例。在污泥處置問題上主要注意三個環(huán)節(jié)：一是初沉池前的預處理;二是初沉污泥的及時排除;三是，污泥脫水設(shè)備的效率與能力。
6 初步結(jié)論
(1)以商品漿和廢紙為原料的造紙廢水是造紙工業(yè)水污染的重要的和主要的組成部分，搞好造紙(廢紙類)廢水處理對減輕造紙工業(yè)污染有著重大意義。
(2)大量工程實踐表明，根據(jù)以商品漿和廢紙為原料的各個造紙企業(yè)的排放水量和水質(zhì)情況，采用纖維回收、廢水處理和回用的綜合處理技術(shù)是可行的。分別不同的情況，可使處理水水質(zhì)達到國家排放標準，且部分回用于生產(chǎn)，還有部分纖維回收。有顯著的環(huán)境效益和社會經(jīng)濟效益。
(3)污泥的處置與出路問題一定要慎重對待。
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