我国造纸行业总排水量仅次于化工与钢铁,位居工业部门排放量的第3位,而COD排放量则占全国工业排放量的三分之一。因此,造纸工业水污染治理不但成为造纸行业乃至全社会关注的热点,而且也成为造纸企业生存与发展的关键[1]。我国森林资源匮乏,因而大量使用禾草原料制浆造纸,大部分企业采用碱法化学浆或半化学浆制浆工艺。以下对碱法草浆造纸废水的中段水的治理与污泥的资源化综合利用等问题进行探讨。
1 中段废水处理技术中段废水主要产生于造纸过程中的洗涤、筛选、漂白等工序。
在黑液经碱回收处理的前提下(黑液提取率>80%),控制中段水或全厂综合废水COD在1500~1800mg/L,通过一级沉淀和二级生化处理可以达到5造纸工业水污染物排放标准6(GB3544)2001)的二级排放要求,只是工艺略有不同。例如:以美国艾姆科公司技术设备为主的氧化沟工艺系统, 以芬兰奥斯龙公司技术设备为基础的强力表面曝气工艺系统,以瑞典普拉克公司的技术设备为基础采用选择器技术为核心的深井曝气工艺系统(井深为9m)等。在此介绍的是LRP+多级A/O工艺系统。
1.1 LRP工艺
通过对达标排放废水的分析研究发现,主要成分是木质素等难生化降解物质,这样对于生产处于变化中的企业来讲,确保达标排放就必须确保基本上去除可生化降解物质,因而需延长生化停留时间或者加大投药量,但这样做的结果是提高了运行费用。
通过对木质素来源的研究,可以发现采用含氯化合物的漂白过程是产生的主要原因,因此单独处理这部分水可以提高处理效率,降低处理成本。Hynniuen提出了木质素去除工艺(Ligninremovalprocess,简称LRP)。其基本原理是基于酸化纤维污泥具有促进有机物沉淀的能力。纤维污泥中主要成分是纤维素和半纤维素的降解产物(称做纤维),当水与纤维接触时,水分子在氢键的作用下与纤维表面的羟基缔合,水分子中带负电的一端离开纤维表面向外伸出 (由羟基电离产生的负电荷也可促使水分子的这种排列),这样使其产生了较强的溶剂化作用且具有了一定的亲水性[2]。木质素分子在空间呈网状结构,其憎水性部分聚向胶核内部,带负电性官能团如羟基、酚羟基等则分布在表面,由胶核周围的Na+形成溶剂化外壳,从而形成稳定的聚合物亲水性胶体。当溶液pH值降低后,负电性官能团的电负性降低使溶剂化外壳变薄,酸化纤维污泥加入LRP系统后减少了木质素胶粒间的斥力,使之易于脱稳而沉淀[3],从而减少了酸的投加量,同时可以充分发挥纤维聚合度高、分子量大、吸附点多的长处和直线型的结构特征等优势,不仅可以大量吸附和粘连废水中已析出的木质素和细小纤维,而且可减少混凝剂的投加量。
LRP工艺大体可分为三个阶段:纤维污泥的酸化、混合与沉淀、pH调节与污泥分离处理。
