制浆造纸用水及废水处理技术应用 7页

'制浆造纸用水及废水处理技术应用姓名：毕研亮班级：轻化101学号：1004160107 摘要：对水质对造纸的影响以及废水处理的方法，废水中所含有的物质对造纸的影响，废水的回收再利用是如何进行的等关键问题进行了研究，并加深对造纸的废水处理的理解。关键字：造纸废水处理废水脱色有机物废水回收我国造纸业在近几年里得到了飞快的发展，基于先进的技术与设备的支持，中国造纸业已经成为世界上第二纸张消费国，仅次于美国之后。中国对纸张的需求量在逐年增加。因中国造纸业市场的飞快发展，使得外资企业纷纷进入中国市场，在外国先进技术的流进与指导下，中国造纸业今后的发展很有前景。因此近几年造纸厂有所增多，造纸厂的建厂地址的选取就显得至关重要。首先建厂地址的选取与水有着密不可分的关系：因为造纸厂用水量相当庞大，因此一定要选取水量充足的地方，并且水质达到标准。水表面看似各种水的品质都差不多，可是工业用水的要求相当严格，低劣质的水会影响产品的品质，因此净化显得尤为重要。水质要求也很严格。一、水质对造纸的影响：第一、水的性质对于纸浆的最大影响共有以下五点：1、颜色2、悬浮物质3、硬度4、铁5、锰。水的颜色有时为浅绿色或浅红色，多半是由于碱质或溶解有机色素导致而成，这种色素是由夏季的藻类繁衍与冬季的落叶渗透而来。由于水中含有色素悬浮物而使水之折光有色，在抄制纯白纸时就会有困难。悬浮物在水中是有害的，因为纸浆有过滤作用，所以悬浮物可以留在纸层上，积少成多就会影响品质。因此净化很重要。具有硬度的水用以洗涤亚硫酸纸浆时能使松脂酸发生沉淀，因此漂白工作发生困难。无论暂时硬水或是永久硬水对造纸都有相当影响。就算最开始使用的是软水，也应随时进行软化或更换，因为在工作进行中，就很可能使软水变成硬水。铁的存在是一般造纸厂最麻烦的问题，因为纤维有吸附铁的作用，结果使纸的颜色变黄变暗。在制造高级白纸时铁的含量不应超过百万分之0.1~0.2。锰虽然也有吸附性但很容易沉淀析出，铁和锰在一起会有很强阻塞作用。因此控制铁和锰的量很是重要。纸浆造纸工业用水水源分为地表水和地下水，地表水包括江湖河，这些水含有不同数量的有机物和无机物质，含有悬浮物质和细菌等污染物。地下水取自水井或水泵，含有高浓度的可溶性矿物质，主要为钙、镁、铁盐和硅酸盐。地表水的处理方法有1、澄清或沉淀2、过滤3、凝聚后接着沉淀，过滤。此外，影响水质的因素还有水藻。因为水藻会使水变绿，而且水藻因光合作用产生糖类能量物质，为细菌繁殖提供了营养物质。死亡的藻类，易于附着灰尘，泥沙等无机物。从而影响纸质。因此藻类的控制也很必要。藻类的控制采用抑制剂作用，因抑制剂抑制了光合作用中ATP的合成，从而间接抑制了藻类的生长。以上为水质的要求与处理。在制浆造纸中另一个至关重要的点是废水处理问题。随着国家对环境保护的越来越重视，造纸作为大的污染工业，出现了大的整顿改革。以麦草浆为原料的小企业无力处理排放的大量高污染的黑液而退出市场。处理黑液有许多种方法，其中有几种处理方法效果比较好：二、废水处理方法1、无机类混凝剂 利用无机混凝剂处理造纸废水具有很好的吸附能力，利用沉淀作用去除污水中的污染物。无机类混凝剂具有制备容易、价格便宜、处理效果好的等优点。目前大多数造纸厂都采用无机类混凝剂。2、EWP高效污水净化器EWP高效污水净化器，它是利用加入混凝剂的造纸污水自身生成混凝沉淀物。在净化器内生成可持续自动更新的吸附过滤硫化床，对污水进行一级物化处理。效果好过无机类混凝剂，并且经其处理的污水还可以回用到生产上。3、厌氧处理技术厌氧处理技术以甲烷相厌氧反应器为主。厌氧处理工艺为三段生化加两段物化，用微生物处理草浆造纸黑液。厌氧处理草浆造纸黑液，是在绝对无氧条件下利用厌氧菌将有机物降解成为各种有机酸，然后再转为甲烷气，水和二氧化碳。厌氧处理技术是废水处理中设备负荷最高，占地最少的技术，还能把环保能源回收，生态良性循环有机的结合起来，是一个节能型污水处理方法。厌氧系统的组成利用颗粒污泥的厌氧处理系统由产酸槽和反应槽组成，在产酸槽工作中，应随着污水中有机物低分子化，优化PH值、温度、添加营养源等几方面工艺条件，至厌氧处理达最佳状态。产酸槽从下部排水并使之进入反应槽。通过颗粒污泥层，有机物经生成醋酸过程后而分解成二氧化碳和甲烷。在反应槽上部有能将进水分离成固体、气体、液体三相的分离器。在不断的升级更新过程中，厌氧处理器也越来越强，效果越来越好。除此之外还存在碱回收法、酸析法、超声法、燃烧法。4、碱回收法碱回收法通过对黑液的提取、蒸发、燃烧、苛化四个主要工段，可将黑液中的SS、COD、BOD一并彻底去除，并可回收碱，产生二次蒸汽。加入除硅剂，改进工艺后，可是黑液硅含量降低95%以上，而碱损失却只有5%左右。此工艺基本解决了硅含量过高的问题。5、酸析法利用烟道气酸析黑液是近年来处理黑液的另一种方法，对蒸煮黑液进行烟道气酸析，其酸析过程兼具强酸和弱酸析的特点。并且设计了“黑液烟气酸析净化—单阳膜电渗析”的碱回收工艺流程。该工艺采用了以废治废的方法，既消除了烟道气污染，又避免了木质素沉淀堆槽的现象。从而提高了碱的回收率，降低了吨碱的耗电量。6、超声法超声降解水体中有机污染物是物理化学降解过程。主要靠超声空化效应而引起的物理化学变化降解污染物。液体的超声空话过程是集中声场能量并迅速释放的过程。即液体在超声辐射下产生空化气泡。这些空化气泡吸收声场能量并在极短的时间内崩溃释放。在周围极小空间产生高温高压、强烈的冲击波和辐射流等现象。进入空化气泡中的水蒸气在高温高压下产生氢氧自由基，此技术可一定程度降解造纸黑液中的大分子有机物。超声法有望成为生化法处理造纸废水的前处理技术。造纸废水处理方法很多，但每种方法和工艺都有适用条件，都有各自优点和不足。即使是非常先进的处理方法，也不能独立完成处理任务。往往需要把几种方法组合成一个处理系统，才能完成所需要的处理功效。造纸废水危害 在造纸废水的危害方面更是不容忽视。造纸产生的废水中的化学物质主要来自原材料和纸张生产中使用并溶解分散在工艺用水中的添加剂（表面活性剂、漂白剂、粘结剂或杀菌剂）造纸白水及废液中存在的这些化学物质对经济和环境均产生了深远的影响。：1、在生产管理方面，为确保优质纸的生产需避免纸机故障的发生；2、为减少污水需建立有效的污水处理工艺；3、在监测控制方面，应保证向环境中排放的有毒化合物达到最小。目前，有关制浆造纸废液毒性有机组分特征的信息较少。为改善工业废水的管理与控制。欧联盟综合废水预防与控制指导委员会正在贯彻实施最切实有效的技术以减少对环境的污染。其中制浆造纸行业应按以下四个方面执行阁。1、建设污水处理厂提高水质；2、制浆造纸行业属用水大户,应最大程度地减少耗水量；3、解决由制浆造纸废水引起的长期毒性和生物致毒问题；4、减少化学添加剂使用量或用低毒性化合物取代。在造纸厂废水处理时伴随大量污泥的产生，这些污泥含水量仍高达96%-98%，由于污泥含水量较高，体积庞大，如何处理已经成为造纸企业普遍面临的难题。污泥脱水的关键是改变污泥的脱水性能，即对污泥进行调质。化学调质是最常用的方法，即加入一定调节剂，在污泥胶体颗粒表面起化学反应，中和污泥颗粒电荷，增大凝聚力、粒径，从而促使水从污泥中分离出来。污泥调质是污泥浓缩或机械脱水前的预处理。其目的是改善污泥浓缩和脱水的性能，提高机械脱水设备的处理能力。在现在利用废纸原料抄纸已是国内众多造纸厂普遍采用的生产方式，同采用原生植物纤维制浆造纸相比，废纸造纸产生的废水污染大大降低，废纸造纸水污染产生量比化学制浆造纸减少了85%以上，但废水的COD、BOD5的主要成分。研究表明碱法草浆造纸废水中有机污染物成分是复杂的，其中以有机酸、酯类较多，此外也可能存在一些烷烃、醇类、酮类、酚类、胺类等复杂有机物。有些成分是过去在自然界从未出现过的人工合成有机化合物,有些化合物为有毒有机污染物。关于废水处理还有超临界水氧化法。超临界水氧化法一、超临界水的性质当水的温度和压力分别超过其临界温度374℃和临界压力22000000pa时，水处于超临界状态。超临界水与常温常压水在性质上有相当大的差别。超临界水的密度可以通过温度压力的变化而引起很大的密度变化。其他性质如介电常数、粘度、电导率、离子积和各种物质在其中的溶解度，均随密度的增加而增加，并且可以通过控制密度的方式加以控制，但扩散系数随密度的增加而减小。超临界水氧化法处理纸浆厂污泥有如下特点：对有毒物质的去除率大于99%，无需大量脱水，污泥在浓度为10%时即可进料。无需外界供热，超过45%的污泥热值能以蒸汽形式回收。能回收副产品CO2，CO2的液化消除了有毒物质挥发的可能性，从而为工业化铺平了道路。现在造纸废水处理站的改造也是很有必要的。废水处理站改造的必要性由于现有废水处理能力过小,系统中循环水的有害物质对纸机生产带来负面影响,现有的废水处理站存在的问题及解决方案:1)出水水质达不到造纸工艺生产用水的要求。由于目前出水水质达不到企业回用水的要求,造成纸机网部糊网,冲洗水量增加,检修次数上升。另外随着循环次数的增长造纸工艺的出水水质会更加恶化。针对该问题, 解决办法即为加大循环流量，降低进水水质,同时优化污水处理工艺,使出水满足回用要求。1)预处理即斜板沉淀出水SS在500～800mg/L,对于厌氧系统来说进水SS偏大,造成厌氧污泥灰分的累积,长此以往对系统不利。目前由于斜板使用情况良好,回收纤维效果不错,故预处理保留斜板,降低斜板表面负荷,同时进口处增加机械格栅。3)UASB系统进水不均,出水严重跑泥,导致COD去除率下降。对于这个问题,拟增加新的厌氧反应器,将UASB的处理负荷降下来。目前UASB的COD处理负荷偏高,同时改造UASB,尽量解决其布水不均,跑泥的问题。4)SBR池COD、BOD5去除率均不高,由于系统一直处于循环状态,导致池中污泥有机成分下降,灰分增加,有机污泥负荷太高从而导致出水效果不好。拟进一步降低污泥负荷。同时将SBR改造为传统曝气池,且由于目前SBR的微孔曝气不均,拟将微孔曝气换成射流曝气。三、废水脱色方法在造纸废水的脱色中有以下几种方法。1、絮凝发脱色絮凝法是通过絮凝剂的电中和、架桥、网卷等作用使得废水中的胶体性悬浮污染物或呈细微状态，不易沉降、过滤的污染物凝聚、絮集成为较大的颗粒而从废水中分离出来，从而实现废水的脱色净化。2、吸附脱色吸附脱色技术是采用多孔的固体吸附剂，利用固液相界面上的物质传递，使废水中的有色污染物转移到固体吸附剂上，进而从废水中分离除去的方法。具有吸附能力的固体物质称为吸附剂，主要有：活性炭、离子交换树脂、膨润土、天然沸石等。3、生物脱色法生物法脱色的实质是微生物以废水中所含的污染物作为营养源的生命活动,改变发色基团的化学结构或者降解发色大分子的有机物,达到脱色的目的。4、化学脱色法化学脱色通常分为氧化脱色和还原脱色,实质是阳离子、游离基和阴离子在酸性或碱性介质中的亲电作用和亲核作用。氧化脱色的特点是脱色药剂不可逆地破坏发色基团;还原脱色则可逆地消除发色基,它可以被空气中的氧再氧化而返色,因而在造纸废水脱色中主要应用化学氧化脱色。四、废水回用以上提供了几种将废水脱色的方法。在废水回用，再生新纸的过程是困难的，但是他是一件节约资源并减少污染的好事。在武汉市某一以废纸为主要原料的纸业公司，他们将生产车间排出的废水由现有的明渠收集送至废水处理系统。废水首先经过格栅拦截大颗粒的塑料片、塑料粒等杂质后,汇集至集水井中。集水池内的废水再经潜污泵提升至旋转筛网,分离出有回收价值的长纤维后,流入调节沉砂池中进行水质水量的调节并沉淀密度较大的一部分杂质,再经泵提升至气浮设备,此时废水中的细小纤维在混凝剂和絮凝剂的作用下,逐渐形成较大的絮凝体,并在微气泡的作用下上浮形成浮渣,水面的浮渣通过刮渣板撇除,下层的清液则流入清水池。此时,清水池中的水经消毒处理后已能满足该厂造纸工艺的需求。 目前无论国内国外，中水回用的技术已经成熟。100吨废水最多可以有80吨被回用为中水。因此污水经处理达标后中水回用，用于工业部分用水，浇洒道路和绿地用水、消防用水，具有重大的经济效益。废水回用是最主要的减少用水、降低排污的技术之一，经废水处理后水质达到时就可以回用。由于市场和环保的压力，发达国家的一些大型纸厂已经做到了全封闭或半封闭用水，吨浆纸的耗水量进一步降低，有机物和有毒害物质的排放量也得到了控制。已有的经验有：1、逆流用水2、加强用水管理，结合技改，尽量节约用水。3、废水用过滤、混凝、气浮、沉淀等方法，使之达到回收标准。五、废纸造纸生产废水水质的影响因素1、原料与生产纸种原料和生产的纸种基本决定了废水污染物的浓度及组分。通常原料分为进口废纸、港产废纸和国产废纸。原料不同,废水水质也各不相同,进口废纸质量好,污染物少,而国产废纸成分复杂,污染物多。2、造纸工艺的变化按有无脱墨工序,可以将造纸废水分为脱墨废水和非脱墨废水。其中脱墨是为了生产有白度要求的印刷纸、书写纸等;非脱墨主要生产包装纸及纸板等。3、废水来源与污染物成分目前国内废纸再生造纸主要生产包装纸(箱板纸、瓦楞纸等)、特殊纸板及新闻纸等。主要工艺流程为碎纸→净化→筛选→浓缩→贮浆→打浆→上网→压榨→烘干→卷曲等,再生新闻纸的生产则增加了脱墨工艺[2]。生产废水主要来自制浆车间的打浆、冲渣、筛浆、浓缩以及抄纸车间的净化筛选和纸机的湿部脱水等工序以及再生新闻纸的脱墨工序。六、减少污水和污染物的生产工艺1、减少污水排放量方法主要有：1、备料2、筛选净化3、洗浆4、制浆线工艺水管理5、漂白废水回收6、蒸发产生冷凝水分级处理7、冷凝水尽量收集回用8、纸机节水2、空气中的有机污染物空气中主要包含有溶剂二氧化碳，笨，甲苯，并含有大量的烷烃。七、中国造纸业市场将会成为外国企业的立足点中国2006年纸和纸板的消费量为6600万t，大约是日本的2倍。从需求和生产两方面看，中国在纸市场中的排名已飞跃式地成为仅次于美国的世界第二。预计中国今后仍将持续高速发展，对于日本各造纸公司来说已成为不可忽视的市场。伴随着中国各造纸公司生产能力的提高，开始需求大量废纸原料。从日本向中国出口的废纸量剧增，2006年为319万t，是2002年的3倍多。这导致了日本国内废纸原料不足，仅东京地区，近期废箱纸板的价格就比2005年初涨了2倍以上。由于中国造纸界包括中小企业在内共3600多家，共计生产能力可达7000万t，今后中国国内生产过剩部分有可能出口流向日本等国。参考文献：【1】陈柏辉东莞市再生纸废水处理与回收研究广东工业大学工学硕士学位论文2007年5月10日【2】袁俊嵩废纸回用过程中的废水处理中钢集团武汉安全环保研究院2009年7月03【3】吕文彬朱小林李继庚废纸造纸废水处理中的污泥调质的研究中华纸业第32卷第2期2011年1月 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