草浆造纸中段废水治理与污泥资源化技术

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。
从实际运行的角度看,LRP 技术的主要优势有以下几点:与传统的物化法比较(例如铝盐沉
淀法),其对化学药品的消耗较低,因而运行费用也相对较低;易于污泥处理,并可利用剩余污
泥作为纸板原料,实现了污泥的综合利用;对于已有机械处理或生物处理设备的用户,可以
很方便地将 LRP 工艺与原工艺结合应用,因此是一种适应性很强的处理方法;运行管理简
便,且处理系统有较强的抗冲击负荷能力。
1.2 多级 A/O 工艺
经过 LRP 系统处理后的漂白水中的木质素含量大大降低,这样有利于后续的生化处理。生
化处理部分采用以悬挂链移动曝气装置为核心的多级 A/O 生化处理系统以确保出水达到
排放标准。
该系统由厌氧池、水解酸化池和多级 A/O 池三部分组成:污水经过厌氧池、水解酸化池和多