纸浆洗涤、筛选、漂白废水处理

返回上级：造纸工业废水的综合处理

• 什么是纸浆洗涤、筛选、漂白废水？
  纸浆洗涤、筛选、漂白废水通常也称为“中段水”，对黑液碱回收率较高或蒸煮废液处理较好的造纸厂，来自纸浆洗、选、漂工段废水的污染负荷占全厂总废水污染负荷的80%以上。尤其是纸浆漂白废水，其废水污染负荷量在整个制浆造纸过程中仅次于蒸煮废液，由于通常采用含氯漂剂漂白，纸浆漂白过程也是制浆造纸废水中毒性物质的主要来源。因此，纸浆洗涤、筛选、漂白废水的处理情况实际上代表了造纸厂水污染的治理程度。
  
• 纸浆洗涤、筛选、漂白废水的物流化学法处理有那些？
  近十几年来有关物理化学法处理造纸厂洗、选、漂废水的小试与中试研究报道很多，主要包括混凝沉淀或混凝气浮法、超滤等膜分离法、化学氧化法及活性炭或其他介质物理吸附法。目前，化学混凝处理已在国内外许多造纸厂广泛使用。化学混凝处理通常作为废水的一级处理或生物法处理后的三级处理。
• 化学混凝沉淀法或化学混凝气浮法应用如何？
  山东某造纸厂化学制浆车间提取的黑液采用碱回收处理，造纸车间白水也建成纤维回收和处理系统。1995年该厂投资400多万元，建成了日处理废水6000m3的中段水处理工程，其工艺流程如图6-13所示。
  
  废水先经过沉砂盘和集水池除去砂石、泥土等杂质，再通过过滤回收流失的浆料和部分细小纤维，然后依次加入两种絮凝剂，使废水中的悬浮物、胶体物质及部分溶解性有机物聚集成较大的絮体，化学絮凝后在气浮池中运用气浮原理实现固液分离，清液再经砂滤池处理后排放。
  
• 化学混凝法如何应用于生物耳机处理的前处理或后处理？
  化学混凝法已广泛地应用于二级生物处理的前处理，以去除废水中的不可生物降解物质，减轻对后续生物处理系统的冲击与负荷。有人较详细地比较了无机高分子絮凝剂聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)、聚硅铝(PSA)及无机物MgCl2、CaO用于某造纸厂漂白废水一级处理的效果(图6-14)看出，PSA的混凝效果最好，在投加量仅为100mg/L时，COD去除率就达69%，其次是PAC聚合氯化铝、PFS、MgCl2、CaO的效果最差。PFS和PAC在其水溶液中存在着带正电荷的聚合离子，PFS水解成[Fe(H2O)6]3+、[Fe2(OH)3]3+、[Fe8(OH)2O]4+等，聚合氯化铝水解成[All3(OH)34]5+、[Fe(OH)2O]4+等。由于OH-的桥联作用，形成具有巨大表面积的带正电荷的多核络合物，能够强烈地吸附胶体微粒，通过电荷中和、粘附、架桥以及卷扫等物理化学作用，使废水中的胶体杂质碰撞凝聚，形成絮体沉淀。PSA中的铝离子可使水中的胶体杂质脱稳，具有凝聚和架桥两个作用，且在高投加量时不易发生再稳定。MgCl2、CaO水解生成的氢氧化物胶体。具有
  好的吸附性能，可吸附废水中的有机物，其投药量大，处理后pH大于10，且沉渣较多。
• 什么是化学氧化处理？
  化学氧化工艺处理造纸废水泛指借助于氧化性物质，如H2O2、O3、O2、ClO2、KMnO4、次氯酸盐等，在一定条件下使废水污染物降解或使其化学结构发生变化，从而去除或降低其对环境污染的过程。有大量自由基参加的化学氧化处理工艺称为高级化学氧化。高级化学氧化处理工艺可使废水中的有机污染物彻底分解，是近年来备受重视的水污染治理新技术，其在处理难生物降解有机污染物方面的突出效果显示出广阔的应用前景。
• 高级化学氧化的特点与基本原理是什么？
  高级化学氧化的概念是Glaze等首次提出的，高级化学氧化处理工艺(AOPs)泛指反应过程有大量氢氧自由基参与的化学氧化过程。废水中有机物的高级化学氧化工艺可分为两大类，其一是O3、H2O2、O3/H2O2、UV/O3、UV/H2O2、UV/(O3+H2O2)等氧化剂直接参加反应的均相反应过程，其中有紫外光参加的氧化反应，通常也称为光激发氧化；其二是有固体催化剂(n型半导体材料)存在，紫外光或可见光与氧或过氧化氢作用下的非均相氧化反应过程。
• 什么是均相化学氧化？
  
1. O3和UV/O3氧化。O3具有很高的氧化电位(EO=2.07V)，O3氧化工艺对污染物的氧化能力主要来源于臭氧本身受氢氧根离子催化，再经一系列连锁反应而生成的OH·自由基、过氧化物自由基(HO2·)等。其反应式如下所示：O3+H2O→2OH·O2，当溶液中有机物存在时，强氧化性的OH·便会分解有机物，进行一连串的氧化反应，使有机物得以声速分解。通常情况下，有机物被分解成水、二氧化碳和一些低分子有机酸。有机污染物在O3单独作用下，反应较慢，但在臭氧和紫外线的联合作用下，紫外线提供的能量不仅催化臭氧，产生具有极强氧化性的氢氧自由基，而且能激发水中的物质，成为激发态，加速氧化反应的速率，其氧化速率可增加102倍-104倍，可使有机物完全被氧化降解为CO2和H2O。
2. H2O2和UV/H2O2氧化。过氧化氢的氧化电位为1.77V，其酸离解常数(pKa)为11.6，在水溶液中容易分解，是一种很强的氧化剂，可将水中有机或无机毒性污染物氧化成无毒或较易为微生物分解的化合物。一般来讲，无机物对过氧化氢的反应较有机物快，因传质的限制，水中极微量的有机物难以被过氧化氢处理；对高浓度难降解的污染物(如高氯代芳香烃)，仅使用过氧化氢效果也不十分理想。
   GV/H2O2化学氧化反应的基本原理为：H2O2受到一定能量的紫外光(λ<300nm)激发后，形成氢氧自由基，反应如下式：H2O2+hγ(λ<300nm)→20H·。影响UV/H2O2氧化反应的主要因素有：有机物初始浓度、H2O2用量、紫外光波长与强度、溶液
   pH值、反应温度与时间等。光强度与反应速率成正比。UV/H2O2氧化体系的最佳pH值与处理的对象有关。反应温度对低相对分子质量的卤代脂肪族有机物影响较大，但对芳香族化合物的影响不大。UV/H2O2氧化处理过程对有机污染物浓度的适用范围很
   宽，从几十到上千毫克/升，但从处理效率与成本来看，不太适合直接处理高浓度的工业有机废水。但作为生物处理的前置处理方法则非常有效。
3. UV/H2O2/O3氧化。发生的主要反应有：
   H2O2+2O3→20H·+ 3O2
   H2O2→HO2- + H+
   HO2- + O3→HO2- + O
   O3- + H+ →HO3·(pKa=6.15)
   HO3·→OH·+O2
   HO2·→O2- + H+(pKa=4.8)
   O2- + O3→O2+O2-
   紫外线激发下，O3和H2O2的协同作用对有机污染物具有更广谱的去除效果。
   
4. Fe2+/H2O2氧化法。1994年Fenton发现Fe2+和H202混合物具有很强的氧化能力，其氧化能力是两者单独作用所没有的。在Fe2+/H2O2氧化体系中，H2O2为氧化剂，Fe2+为催化剂，H2O2在Fe2+存在时反应剧烈，形成大量的具有更强氧化性的OH·自由基。其反应式如下：H2O2+Fe2+ + H+ →OH·+Fe3+ +H2O，形成的OH·通过电子转移等途径使水中有机物被氧化分解成小分子，并可破坏发色基团。同时，Fe2+被氧化成Fe3+产生混凝沉淀，将大量有机物凝结而去除。
• 什么是非均相光催化氧化？
  光和催化剂是引发和促进光催化氧化反应的必要条件。TiO2、ZnO、CdS等半导体材料具有能带结构，其共价带(Valence Band)与导电带(Conduction Band)之间的能量壁垒(即能阶)很低，往往只有几个电子伏特。共价带与导电带之间由禁带分开，当用能量等于或大于禁带的光照射干n型半导体材料表面时，共价带上的电子受到激发，跃迁到导电带，同时在共价带形成空穴，这样就产生了电子/穴对(Electron/Hole Pairs)，半导体颗粒的能带间缺少连续的区域，使形成的电子/空穴对寿命较长，这样受光激发跃迁至导电带的大量电子流向半导体粒子内部，而空穴则向粒子表面移动。粒子表面空穴的能量为7.5eV，具有强氧化性，可将溶液中吸附于半导体颗粒表面的有机物质氧化分解为无害物质。在这种光诱导作用下，非均相水溶液中催化剂表面发生的氧化反应称为光催化氧化。
  
• 光催化氧化反应的催化剂有哪些？
  光催化氧化反应中，TiO2、ZnO、CdS是三种最常用的催化剂。紫外光、模拟太阳光和日光均可作为光源。影响光催化氧化效果
  的因素包括催化剂种类与用量、溶液pH值、光强度、O2或H2O用量等。在光催化氧化反应中充分的供氧是十分必要的。已有研究证明，光催化氧化可有效地处理卤代烃类、氯代酚类、二噁英、氰化物、各种有机酸及金属离子等。
  非均相光催化氧化的最大优点是可使用太阳光作为反应光源，且氧化剂成本极低，因此在整体经济成本方面很有竞争力。
  
• 不同化学氧化工艺的性能各有什么特点？
  几种化学氧化处理工艺的比较见表6-6。

  几种化学氧化工艺的性能对照 表6-6

  工艺	氧化剂成本	紫外线成本	操作与维修的难易度	污染物浓度适用范围	对废水中干扰物的承受能力
  O3	高	无	难	中高	中
  UV/O	高	中	难	中高	中
  H2O2	中	无	易	中低	小
  UV/H2O2	中	高	易	低	小
  UV/H2O2/O3	中	中	中	中高	中
  Fe2+/H2O2	中	无	难	中高	高
  UV/TiO2	非常低	中	中	低	中

• 化学氧化与生物氧化或化学混凝相结合处理工艺的必要性是什么？处理结果如何？
  单独的生物氧化不能满足造纸废水的处理要求，但生物处理与臭氧氧化联用，可以在保证处理水质达标的前提下降低臭氧用量，减少处理费用。
  研究证实，在不同温度和pH值条件下，通过O3和O3/UV处理可减少生物处理后废水中残余COD的含量，并使废水色度降低到理想的水平。在O3单位消耗率小于3gO3/gCOD时，COD去除率可达85%，O3处理可以在合理的费用下使废水脱色。O3的消耗量取决于设定的目标，正常情况下20gO3/m3-80gO3/m3废水己足够。化学氧化既可作为生物处理的前置处理，也可作为后续处理。作为前置处理使废水中高分子有机物碎片化或去除难生物氧化的物质，可大大提高后续生物处理的效果；作为后续处理可进一步去除难以生物氧化的COD，降低色度，改善出水水质，同时又可起到杀菌的作用，不会产生难以脱水分离和处理的污泥。采用O3与化学混凝联用也可提高废水的处理效果。
• 制浆造纸废水的生物二级法处理有那些？
  生物法用于处理制浆造纸厂中段废水或全厂综合废水二级处理是目前国内外广泛采用的处理工艺。二级生物处理所采用的工艺多种多样，主要分为好氧生物处理(如UASB处理工艺、厌氧流化床、接触厌氧反应器等)及厌氧、好氧联合处理。白腐菌等专一
  菌种或木质素降解酶纸浆漂白废水的脱色效果及其对漂白废水中氯化木质素的降解性能虽然得到充分的试验验证，但其工业化应用的适用性尚需进一步研究。下面着重介绍二级生物处理技术在中段废水或全厂综合废水处理方面的应用情况。
• 什么是卡鲁塞尔生物氧化沟？
  该处理工艺中的关键设备与技术是卡鲁塞尔生物氧化沟，是荷兰DHV公司的专利技术，该生物氧化沟采用了完全混合与推流型相结合的延时曝气活性污泥法，其独特的池型与相应的设备布局，使之形成了缺氧-厌氧-好氧工艺流程。该设备能在缺氧和厌氧条件下，把不易好氧生物降解的高相对分子质量有机物裂解成易于好氧生物降解的低相对分子质量有机物。这是单纯的好氧生物处理与厌氧生物处理所不能满足的。卡鲁塞尔生物氧化沟中各项性能指标如下：
  活性污泥浓度：4g/L-6g/L；
  污泥沉降体积：70%-90%；
  污泥体积指数：150mL/g-200mL/g；
  溶解氧：0-4mg/L；
  混合液温度：10℃-36℃；
  营养盐投加比例：BOD5：N：P=100：(1-2)：(0.2-0.4)；
  污泥回流比：75%以上；
  水力停留时间：24h；
  污泥泥龄：25d-30d。
  
• 卡鲁塞尔生物氧化沟有那些优点？
  卡鲁塞尔生物氧化沟具有以下优点？①耐冲击负荷能力强，可承受较大程度的水质变化，短时进水CODcr即使高达3000mg/L，也不影响生物的活性和出水水质；②CODcr去除率高，为75.8%；③操作维护方便，运行稳定性好；④电耗低，曝气机充氧动力效率为2.03 kgO2/kW·h；⑤具有缺氧、厌氧、好氧的综合功能，不需生物选择器即可抑制丝状菌的生长，避免污染膨胀。
• 巩义市泰和水处理材料有限公司专业生产聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、碱式氯化铝、硫酸铝、硫酸亚铁、聚合氯化铝铁、三氯化铁、硫酸铁、各种无机盐类絮凝剂、无机铁盐、铝盐、助凝剂聚丙烯酰胺等净水药剂的专业厂家。
  

将此文分享到：