廢水處理技術(shù)按其作用原理,可分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法等等。但是廢紙?jiān)旒垙U 水中COD_Cr組分間的分子量差異較大,采用單一的處理方法只能去除其中一部分COD_Cr 物質(zhì),難以取 得滿意的效果,所以必須采用綜合處理技術(shù)。

1 　物理法

物理法是指用機(jī)械的、物理的手段去除廢水中懸浮狀態(tài)的污染物,常作為廢水的預(yù)處理,去除廢水中不溶解的、粒徑較大的雜質(zhì),以回收廢水中的纖維、降低生化系統(tǒng)負(fù)荷,包括機(jī)械過濾(如格柵、篩 網(wǎng)、微濾機(jī)、濾床) 、澄清(沉淀) 、浮上(浮選) 等方法。

格柵、篩網(wǎng)等一般去除像碎漿過程中紙漿攜帶 的較大的砂石、鐵絲、玻璃、塑料包裝等粗雜質(zhì)。對 于廢水中含有的大量細(xì)小纖維,目前國內(nèi)造紙廠常 用斜篩或過濾機(jī)等纖維回收設(shè)備進(jìn)行回收。

沉淀設(shè)施主要有平流式、豎流式和幅流式沉淀 池三種,其中平流式沉淀池最為常用,但由于其過水 斷面大,水流處于湍流狀態(tài),水流短路,不利于廢水 中懸浮物的下沉,造成了生產(chǎn)能力不大,設(shè)備龐大, 處理效率低等問題。后來出現(xiàn)的斜板(斜管) 沉淀 池,在沉淀區(qū)傾斜地裝設(shè)一組平行板或方形管,互相 平行重疊在一起,水流從平行管或管的一端流到另 一端,每兩塊斜板間相當(dāng)于一個(gè)很淺的沉淀池,從而 很好地提高了處理效率。

氣浮法是一種有效的固2液和液2液分離方法, 是將空氣以微小氣泡形式通入水中,使微小氣泡與 在水中懸浮的顆粒粘附,形成水2氣2顆粒三相混合 體系,顆粒粘附上氣泡后,密度小于水即上浮水面, 形成浮渣層從水中分離出去。加壓溶氣浮上法是目 前常用的浮上法。近年來發(fā)展的超效淺層氣浮是氣 浮凈化技術(shù)的重大突破,將原有的靜態(tài)進(jìn)水、動(dòng)態(tài)出 水改為動(dòng)態(tài)進(jìn)水、靜態(tài)出水,改變了傳統(tǒng)推流式氣浮 池的進(jìn)出水及污泥分離方式。尤其對于植物纖維等 疏水性很強(qiáng)的物質(zhì),不投加化學(xué)藥劑(如混凝劑、助 凝劑等) 即可獲得滿意的固(液)2液分離效果,實(shí)踐證明,超效氣浮對SS 的去除率能達(dá)到90 %以上, 特別適合廢紙?jiān)旒垙U水的預(yù)處理,對中等規(guī)模以上 廢紙?jiān)旒埳a(chǎn)廢水的預(yù)處理具有一定的優(yōu)越性。

2 　化學(xué)法

化學(xué)法是指利用化學(xué)反應(yīng)的作用以去除水中的 雜質(zhì)。它的處理對象主要是污水中無機(jī)的或是有機(jī) 的(難于生物降解的) 溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)。常見的 有化學(xué)混凝法、中和法、化學(xué)沉淀法、氧化還原法等 方法。

化學(xué)混凝主要靠壓縮雙電層作用、吸附架橋作 用、網(wǎng)捕作用來使廢水中的微小懸浮物和膠體產(chǎn)生 凝聚和絮凝,使之形成大的具有良好沉淀性能的絮 凝體從而從廢水中除去。常用的混凝劑有無機(jī)鹽類 混凝劑如鋁鹽(硫酸鋁、明礬等) 、鐵鹽(三氯化鐵、硫 酸亞鐵、硫酸鐵等) ,高分子混凝劑如無機(jī)高分子混 凝劑聚合氯化鋁( PAC) 、聚合氯化鐵( PFC) 和有機(jī) 高分子混凝劑聚丙烯酰胺( PAM) 等。實(shí)際操作中 對混凝劑的加量、混凝劑的加入方式、混凝反應(yīng)時(shí)間 等均可通過實(shí)驗(yàn)來確定。

通常的做法是將化學(xué)處理與常規(guī)處理(混凝沉 淀、吸附) 結(jié)合在一起�；瘜W(xué)處理劑(即氧化劑) 可以 先加入到廢水中進(jìn)行預(yù)氧化,然后再進(jìn)行混凝沉降, 也可以與混凝劑同時(shí)投加,以產(chǎn)生混凝劑與氧化劑 的協(xié)同作用效果,氧化劑還可以在混凝沉淀后的某 個(gè)處理階段投加,以進(jìn)行廢水深度處理。另外 ,絮凝沉淀后進(jìn)行微濾處理,處理后的廢水外觀清澈透明,水質(zhì)較好。

化學(xué)氧化法所采用的氧化劑主要有高錳酸鉀、 次氯酸鈉、Fenton 試劑、臭氧等。對于不同性質(zhì)的 廢水,使用不同氧化劑所取得的效果差異較大。對 高錳酸鉀、次氯酸鈉處理廢紙?jiān)旒垙U水效果的研究 表明,高錳酸鉀是良好的預(yù)處理劑,而次氯酸鈉則是 較好的深度處理劑。Fenton 試劑以過氧化氫為氧 化劑,以亞鐵鹽為催化劑,當(dāng)兩種試劑在一起時(shí)會(huì)生 成·OH 自由基,該自由基具有很高的氧化電位,進(jìn) 攻性很強(qiáng)。而且該反應(yīng)不需要特制的反應(yīng)系統(tǒng),也 不會(huì)分解產(chǎn)生新的有害物質(zhì)。另外,加入的Fe2 + 和 一部分被氧化成的Fe3 + 都有在中堿性環(huán)境中水解 絮凝的效果,因此,可以代替混凝作用。

廢水凈化的電化學(xué)方法是新型水處理技術(shù),其 實(shí)質(zhì)是直接或間接地利用電解作用,把水中的污染 物去除,或把有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒、低毒物質(zhì)。已有 脈沖電絮凝法處理廢紙?jiān)旒垙U水中試表明 ,當(dāng)在 較低電流密度,水力停留時(shí)間HRT 為10min ,混凝 劑(陰離子聚丙烯酰胺) 用量20mg/ L 時(shí),四個(gè)水質(zhì) 指標(biāo)電導(dǎo)率、SS、COD、色度的去除率分別達(dá)到了 37. 7 %、88. 7 %、74. 2 %、91. 7 % ,取得了良好的效 果。

3 　物理化學(xué)法

常見的廢水物化處理法有吸附法、離子交換法、 萃取法、膜析法等。

用各種膜分離技術(shù)如微濾(MF) 、超濾(UF) 、納 濾(NF) 、反滲透(RO) 等處理造紙白水,可以較徹底 地去除白水中的膠體和各種溶解性物質(zhì),是實(shí)現(xiàn)造 紙白水零排放目標(biāo)的有效措施之一。有研究表 明,采用低壓反滲透處理造紙白水, TOC、CODCr 的去除率達(dá)到了75 %～96 %、88 %～94 %,而間接 反映無機(jī)物含量的參數(shù)電導(dǎo)率的下降率達(dá)到了 95 %～97 %。目前存在的主要技術(shù)問題是這種凈化 技術(shù)要求所要處理的水應(yīng)澄清到固形物含量十分 低,否則易把膜堵塞,而且膜在使用一段時(shí)間后會(huì)被 污染,從而引起處理流量的下降,因此通常將膜處理 和常規(guī)白水處理方法結(jié)合使用。

4 　生物處理法

廢水的生物處理法就是在人工創(chuàng)造的有利于微 生物生命活動(dòng)的環(huán)境中,使微生物大量繁殖,通過微 生物的新陳代謝作用氧化降解廢水中的有機(jī)物質(zhì)使 之無害化的過程。生物處理是廢紙?jiān)旒埳a(chǎn)廢水處 理的二級處理技術(shù),按微生物是否需要供氧分為厭 氧法和好氧法,按生物處理工藝過程可分為懸浮生 長系統(tǒng)(活性污泥法) 和附著生長系統(tǒng)(生物膜法) , 其中生物膜法可分為生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸 氧化法、生物流化床等方法。

由于高分子質(zhì)量的CODCr 可生化性差,所以 對廢紙?jiān)旒垙U水直接進(jìn)行生化處理是不合適的。 一般認(rèn)為BOD5 / CODCr ≥0 . 3 可以生化處理, BOD5 / CODCr = 0 . 4～0 . 6 宜于生化處理,BOD5 / CODCr ≥0 . 7 最適宜生化處理。廢紙?jiān)旒垙U水經(jīng) 物理、化學(xué)、物化等方法處理后,其BOD5 / CODCr 值幾乎均在0 . 4～0 . 7 以內(nèi),適合于生化處理。

廢水的厭氧處理是厭氧菌在厭氧條件下消化有 機(jī)物的過程,消化過程分酸化段和產(chǎn)甲烷段,在酸化 段要使廢水有良好的p H 緩沖能力,以防止產(chǎn)酸菌 分解有機(jī)物產(chǎn)生的大量有機(jī)酸使p H 過度下降導(dǎo)致 反應(yīng)器“酸化”,生產(chǎn)中可通過加入碳酸氫鈉等緩沖 劑增加廢水的緩沖能力。產(chǎn)甲烷段的產(chǎn)甲烷菌適宜 生長的p H 范圍是6. 8～7. 8 ,最佳范圍為6. 8～7. 2 ,p H 過高或過低都會(huì)對產(chǎn)甲烷菌的活性造成抑 制。同時(shí)特定的菌種有其特定的最適溫度,厭氧消 化可根據(jù)細(xì)菌對溫度的適應(yīng)范圍分為低溫消化(5～ 15 ℃) 、中溫消化(30～35 ℃) 、高溫消化(50～55 ℃) , 通常采用的厭氧處理的溫度一般選擇在中溫或高 溫。國際水學(xué)會(huì)2000 年報(bào)道了高溫處理造紙廢水 研究成功的消息 。這一研究由Pagues 及Koch 、 Cadaguadeng 等三家荷蘭和德國的水處理公司與兩 家造紙廠(Oudege2VPK 和Saica ) 共同完成, 由 Pagues 承擔(dān)工藝的核心部分,即高溫厭氧處理的研 究。工廠進(jìn)行的厭氧中試結(jié)果為:反應(yīng)器容積負(fù)荷 30kgCODCr / (m3 ·d ) 、污泥負(fù)荷2. 3kgCODCr / kgVSS ,水力停留時(shí)間5. 6h ,CODCr 去除率80 %以 上。厭氧處理一般采用水解酸化或完全厭氧反應(yīng)器 (UASB、IC 等) 。根據(jù)生化進(jìn)水濃度的高低,選擇將 厭氧控制在水解酸化階段或完全厭氧階段,建議 當(dāng)生化進(jìn)水CODCr大于800 mg/ L 時(shí)采用完全厭氧 反應(yīng)器。厭氧系統(tǒng)容積負(fù)荷可取2～15 kgCODCr / (m3 ·d) 。厭氧處理具有耐沖擊負(fù)荷、CODCr去除率 高、動(dòng)力消耗低、運(yùn)行費(fèi)用低、污泥產(chǎn)量低等優(yōu)點(diǎn),同 時(shí)還有沼氣等副產(chǎn)品,近年來得到了廣泛應(yīng)用,可用 于污泥的消化、高濃和溫度較高廢水的處理,目前大 多厭氧反應(yīng)器主要用作活性污泥處理的前處理,與 單獨(dú)采用活性污泥法處理相比 ,厭氧處理節(jié)省了 包括處理處置剩余污泥在內(nèi)的至少80 %的能量消 耗。

廢水的好氧生物處理法是在給廢水供氧以使之 有一定溶解氧濃度的條件下好氧微生物氧化降解有 機(jī)物的過程。(好氧) 活性污泥法主要通過向廢水曝 氣的方式給廢水以適量的溶解氧,曝氣可采用鼓風(fēng) 曝氣或是機(jī)械曝氣。近年發(fā)展的射流曝氣微氣泡擴(kuò) 散器,通過混合液的高速射流,將鼓風(fēng)機(jī)引入的空氣 切割粉碎為微氣泡,使混合液和微氣泡充分混合和 接觸,促進(jìn)了氧的傳遞,提高了反應(yīng)速率,也可設(shè)計(jì) 成負(fù)壓自吸式射流器,這樣可省掉鼓風(fēng)機(jī),避免了鼓 風(fēng)機(jī)引起的噪聲。用于處理廢紙?jiān)旒垙U水的活性污 泥應(yīng)進(jìn)行培養(yǎng)馴化,在適宜條件下培養(yǎng)出的活性污 泥才具有較好的活性及沉降性能。近年發(fā)展的序批 式活性污泥反應(yīng)器(SBR) ,通過自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 充水、曝氣、沉淀、排水、靜置五個(gè)階段依次完成,實(shí) 現(xiàn)了厭氧好氧反應(yīng)的交替進(jìn)行,有效地控制了污泥 膨脹。生物接觸氧化法是生物膜法中的一種常 用的好氧處理方法,其原理是在曝氣池中安裝固定 填料,廢水在壓縮空氣的帶動(dòng)下,同填料上的生物膜 不斷接觸,同時(shí)壓縮空氣提供氧氣。實(shí)踐證明,生物 接觸氧化法能夠較好地處理廢水,但在實(shí)際應(yīng)用當(dāng) 中其掛膜的效果和生物膜的優(yōu)劣直接決定處理效 果。在處理廢水過程中,生物膜的活性厚度在70～ 100μm 之間,生物膜的活性較好;在掛膜不同階段, 對CODCr的去除率有所不同,在掛膜前期去除率較 低,在正常運(yùn)行后,去除率穩(wěn)定在較高水平,能夠達(dá) 到88 %的去除率 。也有人對高溫下的好氧生物 處理做過相關(guān)研究[12 ] ,得出的結(jié)論是高溫好氧生物 處理具有高的有機(jī)物降解速率,較低的污泥產(chǎn)量,尤 其是在處理高濃度有機(jī)廢水時(shí)效果更佳,不過其中 某些嗜熱菌可能對特定營養(yǎng)有一定的需求,特別是 嗜熱芽孢桿菌,通常表現(xiàn)出對蛋氨酸有較高的需求。 另外在操作過程中要確定最佳的工藝條件以適應(yīng)系 統(tǒng)的氧氣吸收率。

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