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造纸废水低成本深度处理技术
jiang_0514 发表于 2009/3/16 13:22:30 1203 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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制浆造纸是国民经济的重要产业，为社会提供了大量的产品、税收和就业机会；但同时也是污染最严重的行业之一，它所产生的大量高浓度有机废水对生态环境造成了巨大威胁。制浆造纸废水具有排放量大、有机物含量高等特点，因此在众多处理方法中只有生化处理工艺运行成本合理、应用最为广泛。然而该废水中含有大量难以生物降解的溶解性木质素，传统生物处理的出水COD值仍然较高，即使通过投加混凝剂进行深度处理也很难达到制浆造纸废水的行业排放标准，即COD300mg/L，所以制浆造纸废水的达标排放一直以来都是一个难题。
近期，国家针对制浆造纸行业颁布了新的标准。该标准将原标准的吨产品排水量300m3和化学需氧量浓度450mg/L提升至80m3和150mg/L，新建企业则更加严格，分别为40m3和90mg/L。许多省市还同时制定了更为严格地方标准，这些新标准的制定和执行将使制浆造纸废水的深度处理势在必行。由于生物处理出水中的木质素是水溶性的，所以采用化学混凝进行深度处理难以奏效。而高级氧化和吸附工艺虽然处理效果良好，但运行成本很高，按照药剂投量和吸附剂再生成本初步估计约合每吨水2.5元左右，难以为企业所接受。由于废水无法达标排放，大多数制浆造纸企业将会面临着停产或关闭的困境，因此开发低成本废水深度处理技术业已成为制浆造纸产业持续生存和发展的关键。
国内外发展现状及趋势
由于制浆造纸废水中含有大量难以生物降解的水溶性木质素类化合物，常规的生物处理工艺和化学混凝法无法有效降低废水的COD值，而传统的高级氧化和吸附法运行成本太高，无法为企业所接受，因此制浆造纸废水的达标排放一直以来都是个难题。近期国家颁布了更加严格的新标准，从而使许多制浆造纸企业面临关闭和停产的困境。
为了解决这一技术难题，许多企业和科研院所进行了大量研究，逐渐形成了废水处理领域的一个热点问题。这些研究的主要思路是对现有处理技术进行组合，以实现制浆造纸废水的深度处理和达标排放。主要的工艺路线有Fenton-微电解组合工艺、电化学-固定化微生物碳组合工艺、高级氧化-膜法组合工艺、磁化-混凝-生物碳组合工艺等。这些工艺虽经实验验证具有良好的处理效果，但却很少被应用于工程实践，究其原因是这些工艺不但流程复杂、操作繁琐，而且运行成本过高，难以为企业所接受。例如，山东晨鸣纸业集团采用山东省环科院开发的“磁处理+梯度反应混凝+固定化微生物”组合工艺进行了造纸废水深度处理工程实践，运行结果表明在不考虑活性炭再生和损耗费用的情况下，吨水处理成本仍然高达1.2～1.5元，年处理费用高达1296～1620万元，成为企业沉重的负担。
市场需求分析
制浆造纸是国民经济的重要产业，也是污染最为严重的行业。据统计，制浆造纸废水排放量占全国污水排放总量10%～12%，居第三位；而化学需氧量排放量占总工业化学需氧量排放量的30%～45%，居第一位。为了实现国家关于十一五规划的节能减排目标，国家环保总局近期对制浆造纸废水排放标准做出修订，并于2008年8月1日正式执行。该标准将原标准的吨产品排水量300m3和化学需氧量浓度450mg/L提升至80m3和150mg/L，新建企业则更加严格，分别为40m3和90mg/L。许多省市还同时制定了更为严格地方标准，这些标准的执行导致制浆造纸废水的深度处理势在必行。
据不完全统计，我国共有规模以上制浆造纸企业4000余家，原有废水处理设施5500余套。这些企业为了达到相关国家和地方标准，必然选择废水深度处理和回用方案。本工艺路线能以极低的成本实现制浆造纸企业废水深度处理和回用的要求，符合整个制浆造纸行业的利益和发展需要，具有巨大的推广应用前景。如果按照传统工艺吨水投资的五分之一，即200元计算，整个制浆造纸行业废水治理市场也将达到数百亿元。在为造纸行业节省大量资金的前提下，还能创造前景巨大的环保产业市场，并同时带动环保设备加工、药剂销售等相关产业发展。
可行性
本科研团队针对这一现状，采取具有代表性的造纸企业的生物处理工艺出水进行了深度处理试验探索，并根据实验过程中发现的现象和所作的理论分析提出了全新的“氧化凝聚-分离”工艺路线。处理结果表明，该工艺深度处理制浆造纸废水能达到国家污水综合排放一级A类标准，而所需药剂量仅为传统高级氧化技术的1/10。按药剂投加量初步估算，其吨水运行成本仅需0.2～0.4元。且出水各类指标均可达到造纸生产部分工段的回用水质要求，可以节约大量水资源，具有巨大的环境效益、经济效益和社会效益。同时该工艺还具有反应时间较短、占地面积小；所需设备简单，一次性投资较少；受外界因素波动影响较小、便于管理，易于实现自动控制等优点。
重大意义
研究表明，“氧化凝聚-分离”工艺路线能低成本地完成制浆造纸废水的深度处理，出水水质能达到国家污水综合排放一级A类标准，各类指标均符合造纸生产部分工段的水质回用要求。因此，本研究不但解决了制浆造纸行业的污染治理困境，为该产业的可持续发展提供了技术保障，而且可以实现废水回用，节约大量水资源。如果能加以推广，将会产生巨大的环境效益、经济效益和社会效益。