造纸废水处理标准

 造纸废水处理标准

     造纸废水已成为污染我国水体环境的重要污染源之一。国内许多造纸企业治理后的污水虽然能达到国家允许的排放标准,但仍然存在着色度较大、COD较高的情况。大量处理后的污水直接排入地表水体,造成水资源的大量浪费和对环境的污染。新的《制浆造纸工业水污染物排放标准》已于2008年8月1日起实施,相对于现行标准, CODCr、BOD5、SS的排放指标降低了大约50%~70%,同时对色度提出了排放限值[1]。因此,对造纸废水进行深度处理已经刻不容缓。本课题组通过长期的探索,开发出“磁处理”技术,并筛选出高效的脱色剂,摸索出最佳的实验参数,为验证新工艺的实际应用效果,并为该工艺的工程设计探索出可靠的参数,在江苏某纸厂的废水处理厂进行了为期1个月的废水深度处理中型实验。
    1　废水水质
    江苏某纸厂利用美国废纸添加部分国产废纸生产瓦楞原纸,实验用废水取自该厂三期污水工程二沉池,进水水质: pH =8,CODCr150 mg/L(采用重铬酸钾法),色度50倍(采用文献[2]所介绍方法),电导率2.5 ms/cm (采用EC320电导率仪监测)。
    2　深度处理工艺
    2.1　工艺流程
    中型实验采取“磁处理+催化聚合+絮凝沉淀”的组合工艺处理实验来水,规模为600m3/d。具体工艺流程见图1。
                       
    首先加入Ⅰ#药剂(FeSO4、有机羧酸、H2SO4以一定比例配制而成),通过射流器与废水充分混合后通过预磁化系统进入一级絮凝沉淀池,在一级絮凝池中加入H2O2,搅拌,充分反应后在出水口加入CPAM,进入一沉池进行泥水分离。一沉出水进入二级絮凝反应池,加入Ⅱ#药剂(主要成分为铝盐)进行进一步絮凝反应,并加入石灰调节废水的pH,出水加入CPAM进入二级斜板沉淀池进行沉淀,出水排放,污泥排入该厂现有污泥池。
    2.2　工艺简介
    2.2.1　废水预磁化技术
    强度超过12000高斯的超强磁场,在废水以一定的流速经过磁场区域时,将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;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,同时,废水的pH、表面张力、生化特性等都会发生变化,这些变化可以大幅度提高后续分子絮凝剂与有机污染物的螯合反应的动力学速度和反应程度,并对废水的生化处理起到直接的促进作用,最终实现通过去除发色有机污染物的方式脱色[3]。
    2.2.2　催化聚合技术
    该技术是模拟酶的催化聚合过程,用非生物的化合物来催化木素之间以及木素和碳水化合物之间的聚合反应,反应方程式(R为木素中的芳基或烷基)如下[4]:
           
    可知Ⅰ#药剂中的Fe2+在H2O2的作用下生成Fe3+和·OH,·OH和H2O2反应生成HO2·,Fe3+在HO2·的作用下被还原成Fe2+,ROH木素在·OH和HO2·的作用下生成RO·和水或者H2O2,RO·则发生自由基缩合反应生成ROOR,使得木素的相对分子质量增大,水溶性降低,部分能直接沉淀,部分能在后续絮凝处理中絮凝沉淀。
    2.2.3　絮凝沉淀
    根据废水中有机污染物分子结构特点,通过加入Ⅱ#药剂,使有机污染物中的羧基和羟基与脱色剂中的金属离子发生螯合反应,形成非溶解态的螯合物,同时完成吸附、混凝等一系列过程,去除大部分发色有机污染物。由于预磁化的促进作用和螯合反应的共沉淀协同作用,本处理在去除和改变有机物的同时还可以去除部分无机物,对SiO2、总硬度、氯离子等有明显的去除率;同时,合理搭配的分子絮凝剂可以自行结合去除引入的阴离子,处理后的回用水电导率上升值小于10%,这对以回用为目的的深度处理工艺来说至关重要。
    2.3　主要构筑物参数
    一级絮凝反应池为钢结构,有效容积25m3,废水停留时间60min,设有搅拌机两台,转速控制在130r/min。一级沉淀池为钢结构,有效容积62.5m3,废水停留时间2.5h,表面负荷0.93m3/m2·h。
    二级絮凝反应池为钢结构,有效容积4.32m3,废水停留时间10min,设有快速搅拌机1台,转速控制在164r/min,慢速搅拌机1台,转速控制在80r/min。
    二级沉淀池为钢结构,有效容积30m3,废水停留时间1.2h,表面负荷2.5m3/m2·h,内部装有斜板以提高沉淀池的表面负荷。
    3　结果与讨论
    中型实验连续运行一个多月。前20天主要是调试阶段,在调试过程中,通过调整加药量,变换加药点,改变搅拌机转速等主要运行条件,并观察实验现象,分析监测数据,最终确定最佳运行条件。在中试的后期,系统运行稳定,出水各项指标均达到较高水平。图2和图3为第20~30天(总计11天)的监测结果。
            
    从图2可知,在进水CODCr在150mg/L左右时,系统出水的CODCr可稳定在60mg/L以下,去除率60%左右。由图3可知,进水的色度50倍左右时,系统出水在7倍以下,去除率85%左右。在进水CODCr和色度均有波动的条件下,出水较稳定,可见该系统具有一定的抗冲击能力。
    4　运行费用分析
    本中试主要考虑脱色药剂的费用,每立方米水的平均价格为1.25元/m3。
    5　结论
    “磁处理+催化聚合+絮凝沉淀”的组合工艺处理废纸造纸综合废水,运行稳定,效果明显。在进水CODCr150mg/L、色度50倍左右时,出水可稳定在CODCr60mg/L、色度7倍以内;系统对CODCr的去除率为60%,对色度的去除率为85%;水处理药剂费用为1.25元/m3。
[参考文献]
[1]GB 3544-2008制浆造纸工业水污染物排放标准[S].
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