废纸制浆造纸废水深度处理中型试验

□基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项资助项目（2008ZX07010-008）；山东省自主创新成果转化重大专项资助项目（2008ZHZX[A]303）；山东省省级环保产业技术研发专项资助项目。废纸制浆造纸废水深度处理中型试验⊙刘勃1,2洪卫2,3季华东2庄会栋2李晓宁2（1.山东大学环境科学与工程学院，济南250100；2．山东省环境保护科学研究设计院，济南250014；3.山东轻工业学院制浆造纸科学与技术省部共建教育部重点实验室，济南250353）Trialtestonadvancedtreatmentofeffluentfromwastepaperpulpingandpapermaking⊙LIUBo1,2,Hong-Wei2,3,JIHua-dong2,ZHUANGHui-dong2,LIXiao-ning2(1.SchoolofEnvironmentalScienceandEngi-neering,ShandongUniversity,Jinan250100,China;2.ShandongAcademyofEnvironmentalScience,Jinan250014,China;3.KeyLabofPaperScienceandTechnologyofMinistryofEducation,ShandongInstituteofLightIndustry,Jinan250353,China)刘勃，研究员，在读博士研究生；主要从事化工废水治理及深度处理回用方面的理论研究与工程应用研究。摘要：采用“磁化+两级反应沉淀”工艺深度处理废纸制浆造纸废水，处理规模为600m3/d的中型试验结果表明，该处理系统在进水CODCr92～131mg/L、色度55～65倍、电导率2387～2527μS/cm、总硬度314～347mg/L的情况下，出水水质稳定，出水CODCr44～57mg/L、色度在5～10倍、电导率1428～1514μS/cm、总硬度122～138mg/L，出水水质满足《制浆造纸工业水污染物排放标准》（GB3544-2008）中“水污染物特别排放限值”要求。同时，废水中有机污染物及电导率、总硬度高效去除，可有效拓展废水的回用途径。关键词：废纸；制浆造纸废水；废水处理组合技术；深度处理Abstract:Byusing“magnetic+2-levelreactionprecipitation”pro-cess,theeffluentfromwastepaperpulpingandpapermakingwasadvancedlytreated.Trialtestwascarriedouttotreattheeffluentwiththecapacityof600m3/d.TheresultsshowthatwhenCODCrofinfluentwaterreaches92~131mg/L,chroma55~65times,theelectri-calconductivity2387~2527μS/cm,totalhardness314~347mg/L,thewaterqualityaftertreatmentcanaccordwiththerequirementofWaterPollutantDischargeLimitsinParticularspecifiedinPollut-antDischargeStandardforPulpandPaperIndustry(GB3544-2008)withreachingCODCr44~57mg/L,chrom5~10times,conductivity1428~1514μS/cm,totalhardness122~138mg/L.Meanwhile,thewa-terrecyclecanbeexpandedduetothewastewateroforganicpol-lutantsandconductivity,totalhardnesswereefficienttoremove.Keywords:wastepaper;pulpingandpapermakingeffluent;com-binedtreatmenttechnology;advancedtreatment中图分类号:X793文献标志码:B文章编号:1007-9211(2010)02-0019-04《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544-2008)的实施，使原有废水处理设施无法满足新标准的要求，这对制浆造纸企业及科研单位提出了新的挑战。笔者所在课题组长期从事制浆造纸废水深度处理及回用方面的理论研究与工程应用研究工作，为探讨废纸制浆造纸综合废水深度处理的工程可行性，降低企业投资的风险性，笔者所在课题组受企业委托，开展了本次中型试验项目。●废水处理●Jan.,2010Vol.31,No.2ChinaPulp&PaperIndustry1技术进步7TEchnology20101的中型试验规模及废水水质为保证中型试验具有一定的工程模拟代表性，经综合考虑，确定中型试验规模为600m3/d。中型试验在江苏某废纸制浆造纸企业废水处理厂二沉池旁进行。该企业主要采用美废生产瓦楞原纸、牛卡纸等，综合废水经过“厌氧+好氧”工艺处理后排放。试验废水即中段水二沉池出水的水质如表1所示。2的中型试验工艺及介绍中型试验工艺流程如图1所示。主要工段组成及功能说明如下：2.1的废水磁化系统该系统由永磁体制作的废水磁化器组成。该系统利用水分子和极性有机物分子的顺磁性原理，在废水以一定的流速经过磁化器时，一方面使顺磁性的水分子按照磁力线方向重新排列，从而改变废水中溶解态和胶体态有机污染物与水分子的结合状态，激活废水中如木质素等极性小分子有机污染物分子上的活性位点；另一方面，污染物分子在流经磁场时产生磁能共振，当共振频率达到一定值时，磁能共振的能量便会将污染物的分子键打断和重新排列，从而改变废水中污染物的物化性能。同时，磁化产生的电流可以使废水中溶解态有机污染物的电荷性质发生变化，废水的pH、表面张力、生化特性等也会发生变化，这些变化可以大幅度提高后续各种反应的动力学速度和反应程度。磁化条件的控制对于磁化处理的效果具有显著的影响。2.2的一级反应沉淀系统该系统由混合反应池和沉淀池组成。混合反应池设两格搅拌反应区，混合反应池的水力停留时间为30min，以保证药剂与废水的充分混合和反应；沉淀池为平流式，内设三个排泥斗，沉淀池表面负荷为0.4m3/m2·h。针对废水中污染物的特性，通过投加#1、#3复合药剂，在实现废水中有机污染物及发色基团去除的同时，还可以高效去除废水中的硬度，拓宽废水回用的途径。反应产生的污泥排至中段水车间的污泥池。2.3的二级反应沉淀系统该系统由混合反应池和沉淀池组成。混合反应池也设两格搅拌反应区，混合反应池的水力停留时间为15min；沉淀池为斜板沉淀池，内设两个排泥斗，斜板沉淀池的表面负荷为1.2m3/m2·h。该系统的设置在于强化一级反应出水的脱色效果，起到进一步脱除废水色度的作用，同时沉淀池中斜板填料的设置，形成泥层微滤作用，废水穿过泥层，一方面充分发挥药剂的作用，另一方面高效截流废水中的悬浮颗粒物，使出水悬浮物保持在较低水平，在一些废水达标排放以及部分回用场合，可省去后续的过滤工序。反应产生的污泥排至中段水车间的污泥池。3的试验结果及分析中型试验连续运行了40天，运行期间每隔2h取样一次。取其中连续20天每天上午10点取样的结果进行分析。3.1的系统对废水中CODCr的去除效果中试系统对废水中CODCr的去除效果如图2。从图2可以看出，在系统进水的CODCr92～131mg/L、水质波动较大的情况下，出水水质较稳定，出水CODCr44～57mg/L，满足《制浆造纸工业水污染物排放标准》（GB3544-2008）中“水污染物特别排放限值”要求。3.2的系统对废水中色度的去除效果系统对废水中色度的去除效果如图3所示。在系统进水色度55～65倍的情况下，处理出水色度在5～10倍，感官类似于河水，满足《制浆造纸工业水污染物排放标准》（GB3544-2008）中“水污染物特别排放限值”要求，同时，较低的色度可有效拓展废水的回用途径。3.3的系统对废水中电导率的去除效果废水的电导率不是废水排放的控制指标，但对于废水回用来说，是一项关键指标。采用该工艺系统深度处理废纸制浆造纸废水，系统对废水中电导率的去除效果如图4所示。从图4可以看出，在系统进水电表1试验废水水质表92～131CODCrmg/L色度倍80～11030～45SSmg/L2550～2640电导率μS/cm265～286总硬度mg/LpH7.6～7.8污泥污泥至中段水污泥池出水废水磁化系统一级反应沉淀系统二级反应沉淀系统#I、#III药剂PAM#II药剂PAM图1中型试验工艺流程第31卷第2期2010年1月20技术进步TEchnology82010导率2387～2527μS/cm的情况下，出水电导率1428～1514μS/cm。该系统对废水电导率具有明显的去除效果。废水电导率的高效去除，对于制浆造纸废水深度处理出水回用具有重要的意义。3.4的系统对废水中总硬度的去除效果废水的硬度也不是废水排放的控制指标，但对于废水回用来说，硬度的降低对于防止设备结垢及提高产品质量具有显著的效果。采用该工艺系统深度处理废纸制浆造纸废水，系统对废水中总硬度的去除效果如图5所示。从图5可以看出，在系统进水总硬度314～347mg/L的情况下，处理出水总硬度122～138mg/L，该系统对废水的总硬度具有明显的去除效果。3.5的其它工艺探索在中试后期，课题组采用当前制浆造纸废水深度处理领域研究与应用较多的絮凝法和Fenton氧化法对废纸制浆造纸废水进行了深度处理研究。采用絮凝法进行深度处理，试验了投加三氯化铝、聚合氯化铝、三氯化铁絮凝药剂。结果发现，在系统进水COD120mg/L左右的条件下，絮凝法仅能将COD降低至80～90mg/L，再增加絮凝剂投加量，COD去除率基本不再增加。采用Fenton氧化工艺深度处理废纸制浆造纸废水，结果发现，在系统进水COD120mg/L左右的条件下，Fenton氧化法仅能将COD降低至70～80mg/L。4的运行费用分析因试验时电缆直接引自企业的配电设施，没有单独设表计量，故成本核算时未考虑电耗费用。废水处理的直接费用主要为投加的#1、#2、#3反应药剂、助凝剂的费用。根据2008年9月份化工产品的物价水平，中试时处理每立方米废水的平均费用为：#1、#2、#3反应药剂0.45元、助凝剂PAM0.05元，总费用为0.50元。采用化学法深度处理废纸制浆造纸废水，产生的化学污泥脱水难易程度决定着污泥脱水的费用。传统铁盐、铝盐絮凝法产生的化学污泥脱水性差，只能采用运行功率较大的离心脱水机进行脱水，导致污泥脱水的费用高昂。本工艺产生的化学污泥与常规絮凝法产生的化学污泥性质不同，具有较好的滤水性能，试验表明，通过掺杂少量（10%～20%）中段水车间初沉池污泥，便可采用运行功率较小的带式压滤机进行脱水，大大降低化学污泥的脱水费用。根据工程经验，废水提升电费、污泥脱水、设备折图4系统对废水中电导率的去除效果1200150018002100240027001234567891011121314151617181920取样时间d电导率μS/cm进水电导率出水电导率图5系统对废水中总硬度的去除效果501001502002503003504001234567891011121314151617181920取样时间d总硬度mg/L进水总硬度出水总硬度图2系统对废水中CODCr的去除效果204060801001201401234567891011121314151617181920取样时间dCODCrmg/L进水CODCr出水CODCr图3系统对废水中色度的去除效果0102030405060701234567891011121314151617181920取样时