廢紙再生造紙廢水的綜合治理模式與方法研究

1、廢紙再生造紙廢水的綜合治理模式與方法研究崔兆杰,宋薇,宋運濤(山東大學環(huán)境科學與工程學院,山東濟南250100摘要在分析了廢紙造紙廢水來源及污染成分的基礎上,提出了建立廢水的循環(huán)利用-綜合治理-再回用處理模式與方法,并分別對篩選濃縮水、白水、處理廢水的循環(huán)利用方式及廢水的處理工藝進行了研究分析。實踐證明,研究和建立的模式與技術方法是一種切實可行的廢水處理方案,它不僅能消除廢紙造紙行業(yè)的廢水污染,而且具有十分明顯的經(jīng)濟效益。關鍵詞廢紙造紙廢水;廢水處理;循環(huán)利用;再回用中圖分類號X793文獻標識碼A文章編號1005-829X(200308-0009-03Study on the model an

2、d method of comprehensive treatment ofwa ste paper2making wa stewaterCui Zhaojie,S ong Wei,S ong Y untao(School o f Environmental Science and Engineering,Shandong Univer sity,Jinan250100,China Abstract:Based on the analysis results of the s ources and com ponents of the wastewater from waste paperma

3、king,the method and m odel of wastewater treatment including recycle-com prehensive control and treatment-reuse are researched and set up.The recycling technology and process of the filter concentrating water,white water,and treated wastewater and the end2of2pipe treatment technology of the wastewat

4、er are researched and analyzed in detail.The practice and result indicate the m odel and technology is a feasible scheme for wastewater treatment,because it not only eliminates the pollu2 tion produced by the wastewater,and als o obtains obvious economic benefit.K ey words:wastewater from waste pape

5、r2making;wastewater treatment;recycle;reuse近年來,由于廢紙再生造紙行業(yè)的迅速發(fā)展,生產(chǎn)過程中產(chǎn)生和排放的污染物也隨之增加,對環(huán)境造成的污染也日趨嚴重,尤其是廢水污染。目前,一般生產(chǎn)1t紙消耗的水量多在5070t1。為探索該類廢水的綜合治理和利用模式與方法,我們以清潔生產(chǎn)思想為指導,通過污染源的削減以及物料流程的優(yōu)化調(diào)整等措施,有效地減少了廢水產(chǎn)生量,減輕了終端治理負擔。同時,在廢水治理過程中,通過從廢水中提取廢纖維并加以利用和將不同處理階段的廢水分別回用作工藝水,又可以極大程度地降低廢水的處理成本,收到了良好的環(huán)境、經(jīng)濟和社會效益。1廢水來源與污染成

6、分分析目前,國內(nèi)廢紙再生造紙主要生產(chǎn)板紙和再生新聞紙。主要工藝流程為碎漿、凈化、篩選、濃縮、貯漿、打漿、上網(wǎng)、壓榨、烘干、卷取等,再生新聞紙的生產(chǎn)則增加了脫墨工藝2。生產(chǎn)廢水主要來自制漿車間的打漿、沖渣、篩漿、濃縮以及抄造車間的凈化篩選和紙機的濕部脫水等工序以及再生新聞紙的脫墨工序。經(jīng)分析,廢水中的污染物主要包括半纖維素、木質(zhì)素、細小纖維、無機填料、油墨、染料等污染物。木質(zhì)素、半纖維素、油墨、染料等是形成廢水C OD及BOD的主要成分;細小纖維、無機填料等主要形成SS;而色度主要來自于廢紙的油墨和染料等3。再生新聞紙的脫墨工藝主要分為浮選脫墨與洗滌脫墨兩種。每噸紙浮選脫墨的清水用量大約為10m

7、3,產(chǎn)生廢水中C OD總量為140kg;生產(chǎn)每噸紙洗滌脫墨工藝清水用量為90m3,產(chǎn)生廢水中C OD總量為190 kg4。依據(jù)文獻36報導,現(xiàn)場測定和專家咨詢,傳統(tǒng)廢紙造紙各操作單元產(chǎn)生的污染負荷如表1所示。2廢水的循環(huán)利用廢紙造紙過程中不同排污點產(chǎn)生廢水量與污染物濃度差別很大。以紙機脫出的水為例,網(wǎng)下白水的C OD質(zhì)量濃度大約為500600mg/L,真空部位白水的C OD質(zhì)量濃度為250300mg/L,而伏輥部位脫出白水的C OD質(zhì)量濃度則在150200mg/L之間,而且構(gòu)成廢水C OD的成分也有一定的差別4。2003年8月第23卷第8期工業(yè)水處理Industrial Water Treat

8、mentAug.,2003Vol.23No.8表1產(chǎn)生廢水的污染負荷廢水來源pH 清水用量/(m3t-1COD質(zhì)量濃度/(mgL-1/(kgt-1SS質(zhì)量濃度/(mgL-1/(kgt-1碎漿沖渣47912130015001416160020001722沉砂盤798161504002510035014圓網(wǎng)濃縮7920401000140010158001200913網(wǎng)前篩選680.20.4502000.5310025013抄造66816251505002730070016因此,根據(jù)不同用水部位對水質(zhì)的要求,將不同濃度的廢水分別循環(huán)回用于相應的用水部位,這不僅可以節(jié)約水資源,還可以有效地降低廢水治理

9、負擔,減少纖維流失率。經(jīng)實踐證明:廢紙再生造紙廢水循環(huán)系統(tǒng)主要包括篩選濃縮廢水的循環(huán)利用、白水回用以及處理廢水再利用等幾個部分。2.1篩選濃縮廢水的循環(huán)利用廢紙制漿過程中每噸紙濃縮廢水的產(chǎn)生量可達2040m3,并且含有大量的纖維固形物,是廢水處理的主要對象。為了減少廢水的產(chǎn)生與排放量,可將篩漿系統(tǒng)進行改造與調(diào)整,即在篩漿前的稀釋漿用水使用篩選工序濃縮機的再循環(huán)水。同時,篩出的廢渣在排放前必須壓榨脫水,此部分水可以回用于篩漿系統(tǒng),以減少廢水的排放量。通過濃縮水的循環(huán)回用不僅可以減少廢水排放量,而且可以提高藥劑的利用率,減少了廢水中污染物的濃度。經(jīng)測定可知,按上述方式進行改造后,清水用量、C OD

10、及SS負荷大約可以分別降低2030m3/t,1012kg/t 和1012kg/t。2.2白水的循環(huán)利用為有效利用白水,提高白水的利用率,減少白水中纖維流失量,我們根據(jù)工藝要求在不同的工序回用于不同白水的原則,對板紙生產(chǎn)過程中白水回用方式進行了詳細的優(yōu)化改進,并結(jié)合經(jīng)濟分析論證了優(yōu)化方案的經(jīng)濟、技術與環(huán)境可行性。其主要改進:將網(wǎng)部脫水區(qū)的白水首先用于漿料上網(wǎng)的濃度調(diào)節(jié),余下的白水用作沖漿和稀漿,避免回到打漿池進行打漿,以充分回收白水中的細小纖維,改善稀釋水的pH;高壓差脫水區(qū)以后的稀白水首先收集到白水池中,一部分用于沖漿,一部分送至損紙制漿工序進行水力碎漿,剩余白水送到稀釋除砂工序,經(jīng)滾篩除砂后

11、送至污水場。白水經(jīng)過如此循環(huán)利用后,清水用量、C OD和SS的產(chǎn)生量分別可減少1020m3/ t,35kg/t和25kg/t,從而有效地降低了后續(xù)廢水治理的負擔。2.3處理后廢水的再循環(huán)利用由沉砂盤排出的廢水、剩余白水及其他部分產(chǎn)生的廢水經(jīng)混合后進入廢水處理系統(tǒng)。這部分廢水經(jīng)斜網(wǎng)撈漿與澄清池處理后一部分可循環(huán)再用,主要應用于制漿過程的芯漿與底漿的水力碎漿、洗漿以及紙機沖漿等工序。剩余廢水再經(jīng)進一步的生化處理,去除其中的懸浮物和溶解性物質(zhì)后,大部分廢水可回用作面漿碎漿和紙機網(wǎng)部、毛布噴淋清洗等工序用水,其余廢水達標排放。廢水經(jīng)循環(huán)利用后,大大地減少了廢水最終的排放量,同時噸紙廢水需要的清水量可減

12、少1020m3。3纖維的回收利用生產(chǎn)過程中漿料的流失是不可避免的。通過增設纖維回收設備可大大地減少纖維的流失量,提高纖維的回用率。常用的纖維回收設備類型主要有過濾式、浮選式及沉淀式等3種7。過濾式由于要消耗大量的濾餅,因此在我國造紙廢水中很少使用。浮選式是目前用得最多的一種纖維回收方式,經(jīng)浮選后的出水非常好,但易受流量變化的影響,有時也受水的化學性質(zhì)變化的影響。沉淀式也能獲得良好效果,但在夏季易腐漿。以山東某板紙廠為例,該廠廢水纖維采取二級回收處理。廢水先經(jīng)斜網(wǎng)撈漿粗篩回收其中的長纖維,回收率為20%30%,這部分纖維可回到抄前池;剩余廢水再進行混凝沉淀處理,有80%90%的纖維留在沉淀污泥中

13、,該紙漿可以直接用于箱板夾層紙的生產(chǎn)。通過纖維回收利用,該廠每年可多生產(chǎn)紙634t,增加經(jīng)濟效益約61萬元。4廢水的終端處理在目前的技術和經(jīng)濟條件下,很難實現(xiàn)廢紙造紙的無廢生產(chǎn),廢水的產(chǎn)生和排放是難以避免的,因此需要對廢水進行必要的處理。經(jīng)處理后的一部分廢水可回用作某些生產(chǎn)工序用水,剩余廢水也可實現(xiàn)達標排放。目前,造紙廢水常用的處理方法主要有物理法、生化法以及化學法。混凝沉淀法是我國較早開發(fā)出的物理處理技術,具有過程簡單、操作方便、效率高、投資少等優(yōu)點,可有效地去除廢水中的SS、顏色及C OD含量。但此方法不能去除相對分子質(zhì)量較低的C OD組分。專論與綜述工業(yè)水處理2003-08,23(8生化

14、處理法因其工藝技術成熟,運行費用低廉,在造紙廢水處理中應用較多。但是該方法對于高相對分子質(zhì)量的C OD物質(zhì)處理效率不高,廢紙造紙廢水不經(jīng)前處理而直接進行生化處理是不合適的?；瘜W處理法是利用氧化劑的氧化還原作用,將廢水中的某些溶解性的污染物轉(zhuǎn)化為容易從水中分離的形態(tài),然后再用常規(guī)的處理工藝將其從水中除去或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害的新物質(zhì)。采用氧化劑的預氧化的方法處理廢紙造紙廢水,具有過程簡單、操作方便、投資省、效果好等優(yōu)點5,8。由于各種處理方法自身的局限性以及廢紙造紙廢水中C OD的相對分子質(zhì)量差異較大,該類廢水的處理時常將不同的處理方法進行組合,形成新的綜合處理技術,如混凝沉淀-化學氧化處理法、厭氧-

15、好氧生物處理法、混凝沉淀-好氧處理、氣浮池-厭氧-好氧等工藝流程。筆者根據(jù)廢紙造紙的廢水特點,結(jié)合山東某造紙廠的生產(chǎn)工藝和廢水組成,對比各種處理方法,選擇混凝沉淀-接觸氧化法作為處理該廢水的最佳方案。4.1廢水水質(zhì)該廠板紙生產(chǎn)能力為4萬t/a,廢水產(chǎn)生量為20 m3/t,經(jīng)濟效益500萬元/a。廢水經(jīng)循環(huán)回用后,需要的新鮮水量7m3/t。其生產(chǎn)廢水混合后,廢水產(chǎn)生量為2200m3/d,pH68,C OD13001500mg/ L,SS12001300mg/L,BOD350450mg/L。4.2工藝流程污水處理工藝流程見圖1。各車間的生產(chǎn)廢水經(jīng)地溝混合后,用格柵去除易堵塞泵及管路的較大顆粒,注入

16、集水井;然后用80目尼龍斜網(wǎng)回收流失的纖維,并將回收的纖維送至抄前池,廢水進入調(diào)節(jié)沉淀池,進行水質(zhì)和水量的調(diào)節(jié)均化,并對大粒徑懸浮物進行沉淀;廢水用泵提升至混凝沉淀池,加藥沉淀后產(chǎn)生的污泥回收用于作夾層紙漿,同時,40%的上清液循環(huán)回用至碎漿工序,其余60%流入生物接觸氧化池,進行好氧處理,使部分有機污染物降解、去除;廢水再流入沉淀池,利用沉淀作用去除活性污泥 ;沉淀出水50%回用于洗毛布等工藝,50%達標排放。圖1污水處理工藝流程本工藝的混凝劑采用了無機高分子絮凝劑PAC 與有機高分子混凝劑PAM的有效復合。在混凝沉淀池內(nèi),PAC投加質(zhì)量濃度為15mg/L;在二沉池內(nèi)PAC與PAM(以質(zhì)量分

17、數(shù)30%計的投加質(zhì)量濃度分別為15mg/L,600mg/L。結(jié)果表明,加入的混凝劑能有效提高廢水的沉降性能,從而大大地提高廢水的處理效果。4.3處理效果該廢水處理工藝已在該廠得到實施,污水處理場投入運行后,運行正常,各項指標的處理效果均達到設計要求。各構(gòu)筑物的去除效果如表2所示。由表2可知,處理后的廢水可達到造紙工業(yè)表2廢水處理構(gòu)筑物去除效果名稱COD出水質(zhì)量濃度/(mgL-1去除率/%SS出水質(zhì)量濃度/(mgL-1去除率/%BOD出水質(zhì)量濃度/(mgL-1去除率/%撈漿12601096020調(diào)節(jié)沉淀池10082076820混凝沉淀池40360779028050生物接觸氧化池100754280

18、沉淀池604046402150綜合95.79694水污染物排放標準G WP B21999要求?；炷恋沓嘏c沉淀池的出水均都達到回用水的要求,該企業(yè)回用廢水的標準:C OD分別為<500mg/L與100 mg/L,SS分別為<100mg/L與50mg/L。廢水經(jīng)處理后循環(huán)回用于不同的生產(chǎn)工序,不僅回收了廢水中的可用纖維,也大大地減少了清水用量及廢水最終的排放量,廢水排放量由20m3/t降低為5m3/t,所需清水量由25m3/t降低為7m3/t。4.4經(jīng)濟效益該污水處理場占地面積為0.4m2/t,廢水的處理設施投資為2300元/t,處理成本0.64元/t。循環(huán)回用廢水使生產(chǎn)每噸紙增加效

19、益9元,回收纖維使生產(chǎn)每噸紙增加效益15元,生產(chǎn)每噸紙少交納排(下轉(zhuǎn)第16頁工業(yè)水處理2003-08,23(8崔兆杰,等:廢紙再生造紙廢水的綜合治理模式與方法研究J.環(huán)境技術,2002,20(3:33-3716S wietlik J,Raczyk2S tanisawiak U.Ads orption of natural organic matteroxidized with ClO2on granular activated carbonJ.W ater Research, 2002,36(9:2328-233617王九思.ClO2氧化-活性炭吸附法處理染色廢水的實驗研究J.環(huán)境科學研究,2

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