制浆造纸中段废水简称中段废水,为区别起见,将商品浆和废纸造纸废水称为 综合废水)由于有部份黑液混入而成为造纸废水处理中的一个难题。
说它是难题,一般并非技术性的,而是经济性的。由于处理设施投资极大,往往需上 千万或数千万元,运行成本又高,一般企业难以承受。同时还需占用大量耕地,受到国情 制约,对老厂而言,更因厂区面积所限,治理工程根本无法实施!
黑液混入的途径,主要是黑液提取率有限,成品浆仍携带着相当数量的黑液,它们将 在以后的各道造纸工艺过程中逐渐进入中段水,其次是多段逆流洗浆提取黑液的工艺流程 中的跑、冒、滴、漏水,黑液提取设备、蒸发设备、碱回收设备等的清洗水,这些水终 都进入中段水。
至于机械法或化学机械法制浆,由于制浆废水的相对浓度较低,目前尚无可行的污染 物浓缩提取方法,将全部进入中段水。 制浆工艺过程中,会有大量的有机物和无机物从原料中溶出。 有机物主要为硫化木素、木素磺酸盐、糖类降解产物或糖类衍生物、树脂酸溶出物、 脂肪酸、蚁酸、醋酸、呋喃、甲醇等。它们中有许多因为分子链极短,将溶于水,形成溶 解性 BOD,即便不溶于水的部分,与造纸过程中进入废水的有机物质如施胶剂、改性淀粉 等相比,粒径也要小得多,故所形成的胶体稳定性也要高得多,其中有相当部份实际上为 类胶体、准胶体。
以上情况 以化学法制浆中的蒸煮黑液为甚!
无机物主要为各种金属的盐类。它们在水中电离为离子,是胶体双电层中正负离子的 来源之一,也是溶解性 COD 的来源之一。
制浆废水中同时还含有大量的微细纸浆纤维,它们也是有机物,也带有裸露的羟基、 羧基、醚基等官能团,因而带有负电荷,也具有胶体的特性,但因为它们不易被好氧菌代 谢,难于在 BOD5 的 5 天生化条件下测出,却能被强氧化剂氧化,故被归入 COD 的范畴。
综上所述,制浆废水中的 COD、BOD 的值极高,且以溶解性的 COD、BOD 的比列 高及胶体体系的稳定性高为其特征,蒸煮黑液尤为显著,以 COD 为例,黑液中的 COD 可 高于 10 万毫克/升。
这样的废水混入中段水后,将使中段废水 COD、BOD 及溶解性成分的比例均显著升 高,胶体体系的稳定性也显著升高。COD 值可达 5000 毫克/升,BOD 值可达 4000 毫克/ 升以上。 正是因为上述原因,过去一般都认为中段废水不可能用简单的物化方法处理达标。
中段废水处理一般都采用活性污泥法。
活性污泥法的优点是工艺成熟,运行良好时 BOD 的去除率可达 90~95%。但其缺点 也是显著的:、需要建造占地面积极大的一沉池、二沉池和曝气池,设施投资极大, 一般需要 1000~1200 元/吨水.天;第二,运行费用也高,一般均在 1~2 元/吨水之间;第三, 当采用化学机械法或机械法制浆时,往往水温较高,超过 50℃,由于扩散作用强烈,一沉 池往往沉淀困难,已有失败先例。
在活性污泥法中,一沉池的沉淀是必要的,而加药絮凝是沉淀的先决条件,中段 废水的胶体体系稳定性很高,不投加足够的混凝剂使之脱稳,沉淀就不会发生。
由于中段废水中的 BOD 值很高,固形悬浮物(主要为细小的纸浆纤维)量也很大, 如果不预先经一沉池絮凝使固形悬浮物及有机物胶体尽量沉淀分离,而直接进入生化曝气 池,将造成如下结果:
1、F:M 值(有机物与微生物量的比值)太高,必须大大增加活性污泥的回流量,同 时大大增加曝气量。尽管如此,仍然会使残存于出水中的 BOD 值升高,生化效果恶化。
2、纸浆纤维难于被好氧菌吸收代谢,它们将随活性污泥(菌团)一起进入二沉池, 二者均具有胶体的特性,但菌团能够自行聚凝沉淀,纸浆纤维却不能,多数将随清水排出, 部分被菌团黏附沉淀,造成活性污泥浓度逐渐降低。菌团能自行凝聚的机理目前尚不完全 清楚,被较广泛接受的说法是含能说。
一沉池完全可以用气浮代替。
气浮由于处理能力极大,占地面积很小,用其代替一沉池可使整个工程的占地 面积和投资显著减小。
理论上,采用气浮法和采用加药絮凝沉淀法比较,混凝剂的投加量或药剂费用基本上 是相当的,后者有时可能稍小。
气浮释放出的气泡总表面积极大(详见下面论述),不但普通曝气法无法比拟, 也是其他气浮根本无法比拟的,因而气泡中的氧向废水转移的速率极高,加上气泡直径极 为微小,上升速度缓慢(气泡的上升速度基本上与直径的立方成正比),在废水中的停留 时间长,结果是使气浮出水高度富氧化。
这种高度富氧化的水进入生化曝气池,正好弥补了曝气池在进水端缺氧而出水端溶解 氧过剩的缺陷,于是,曝气池可以适当的缩短,曝气量可以减小,曝气电耗降低,加上节 约下来的土建投资利息,一般可以补偿气浮的电耗。
经 气浮处理的中段废水出水水质较普通的一沉池好得多,SS 一 般小于 50mg/L,完全可以回用于制浆造纸的不少工艺过程,诸如黑液提取用水,设备清洗 用水,筛选用水等。可使终处理