造纸废水的处理工艺与展望

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废纸再生造纸工艺可分为制浆和抄纸两大部分。在制浆部分的除渣、洗浆、漂洗等过程中，产生大量的洗涤废水。根据废纸来源和生产工艺的差别，洗涤废水的特性有所不同，其污染物含量大致为：CODCr 600～2400 mg/L, BOD5 125～585 mg/L，SS 650～2400 mg/L，色度 450～900倍，外观呈黑灰色。洗涤废水量为100～200 t/t纸；与通常的抄纸工艺一样，在废纸再生造纸的抄纸部分，也产生含有纤维、填料和化学药品的“白水”，对该废水常采用气浮法进行处理，回收纤维和填料，并使处理后的“白水”得以循环使用。
       造纸废水是一种处理难度较大的工业废水，一般通过物化法+生化使其中的污染物质得以降解。由于废水本身所含污染物十分复杂，经处理后，出水虽能基本达到排放标准，但与废水回用对水质的要求相距较远，采用传统砂滤、活性炭过滤、多介质过滤等处理工艺实现废水回用处理，只是一定程度降低出水悬浮物浓度，对污水中可溶性污染物如COD、氨氮和盐分等无法进一步除去，如果回用，会直接影响到纸张效果。造纸行业一般回用中水往往只限于生产过程的除渣、洗浆、漂洗等对水质要求不高的生产工艺，而且这些工段用水对COD、浊度、铁等指标有一定要求，现有过滤技术并不能满足这些工段的水质要求，而且传统多级过滤工艺有流程长、占地面积大、产水水质不稳定等缺点。必须采用先进的中水回用处理工艺，在原有污水达标排放的基础上，进一步降低水中铁、COD浓度，一方面可直接作为回用水，用于除渣、洗浆、漂洗等对水质要求不高的工段；另一方面处理后的中水，可直接通过反渗透或离子交换脱盐，免除了反渗透工艺中多级保安过滤和超滤工艺，减少了前处理费用，延长RO膜使用寿命。
       本工艺起始点为砂滤出水，COD约为110mg/l，先采用AFF不对称纤维过滤器进行精密过滤，AFF是一种集加药、微絮凝、沉淀和过滤为一体的高效过滤设备，其特点是滤速快（滤速是砂滤的10倍以上）、过滤精度高（过滤精度为5um，是一般砂滤的4倍）、反冲容易、管理方便，在本项目中，AFF主要是作为进一步除铁和中水中悬浮物的设备。
       经过AFF过滤的中水，COD指标仍为100mg/l左右，而且主要为可溶性COD（SCOD），直接影响中水回用价值，同时有机物对反渗透膜使用寿命影响甚大，必须通过适当的处理工艺，使其降至30mg/l以下。
    故采用膜生物流化床（MBFB）工艺，利用经过特殊处理的陶瓷膜，将膜分离系统与高负荷生物流化床工艺相结合，以获取稳定的处理水质。该工艺已在美国、日本、英国、德国、南非、澳大利亚等国家和地区的污水和废水处理领域得到推广和应用。
    经过MBFB工艺处理的出水，除电导率指标外，其水质可达到造纸行业车间回用水的行业要求的标准，可直接用于生产过程的除渣、洗浆、漂洗等车间，大约可达到60%的回用率。同时MBFB工艺也可作为反渗透工艺的前处理工段，MBFB可直接进入反渗透膜进行脱盐，而不必经过复杂的保安过滤和超滤工段。
1、AFF不对称纤维过滤工艺
    涤净DECLEAN不对称纤维过滤器（AFF）是美国西雅图环境科技公司研发的一款针对中水回用固态废物快速净化设备，设备可单独使用，也可与絮凝剂配合使用，除去中水中固态废物，净化水质。
    污水处理中水回用系统中，过滤设备是关键，通过物理过滤的手段，除去水体中固体颗粒物，减少出水悬浮物。目前，我国中水回用水处理过滤系统大多数采用沙滤等简陋设备，过滤设备以砂缸为主，砂缸是一种典型的颗粒过滤方式，以砂石作为过滤介质，通过颗粒滤料吸附作用和砂粒之间孔隙对水体中固体悬浮物截留作用实现过滤的，比表面积小、截污量小、滤速慢、过滤精度低，并不适合中水回用系统中悬浮物的快速过滤。
    AFF采用不对称纤维束材料作为滤料，兼具颗粒滤料和纤维滤料优点，通过特殊的结构，使滤床孔隙率很快形成上大下小的梯度密度，使过滤器滤速快、截污量大、易反冲洗、特别适合于中水回用系统中固体悬浮物过滤。
2、膜生物流化床工艺（MBFB）
    膜生物流化床工艺以生物流化床为基础，以粉末活性炭(Pow-dered activated carbon，简称PAC)为载体，结合膜生物反应器工艺(Membrane bioreactor,简称MBR)的固液分离技术，使反应器集活性炭的物理吸附、微生物降解和膜的高效分离作用为一体，使水体中难以降解的小分子有机物与在曝气条件下处于流化状态的活性炭粉末进行充分地传质、混合，被吸附、富集在活性炭表面，使活性炭表面形成局部污染物浓缩区域；粉末活性炭同时也为微生物繁殖提供了特殊的表面，其多孔的表面吸附了大量微生物菌群，特别是以目标污染物为代谢底物的微生物菌群；同时，粉末活性碳对水体中溶解氧有很强的吸附能力，在高溶解氧条件下，微生物对富集在活性炭表面小分子有机物进行氧化分解，然后利用陶瓷膜分离系统将水和吸附了有机物的粉末活性炭等悬浮颗粒分开，通过错流过滤，进一步净化污水，使其达到中水回用标准。研究表明，MBFB能有效除去微污染水体中氨氮、COD和其它难降解小分子有毒有机物等。
    MBFB目前在水处理系统中主要用于两个方面，其一是微污染水体的深度处理，其二是城镇污水高效处理。