造紙廢水處理

造紙廢水處理技術是環保領域的重要研究方向，旨在減少造紙工業對環境的污染。造紙廢水處理技術主要包括物理法、化學法、生物法和物理化學法等多種方法，并且通常采用多級綜合處理方法來應對復雜的水質特性。

1.物理法：主要包括氣浮、沉淀、過濾等方法。這些方法通過物理作用去除廢水中的懸浮固體（SS）和部分溶解性污染物。例如，氣浮或沉淀法可以通過投加混凝劑去除大量的SS和非溶解性COD。

2.化學法：包括混凝、氧化還原、吸附等方法。這些方法通過化學反應去除廢水中的有機污染物和其他難以生物降解的物質。例如，混凝法可以有效去除懸浮物和部分溶解性污染物。

3.生物法：包括好氧法和厭氧法。利用微生物的新陳代謝功能，將廢水中的有機污染物轉化為無害物質。

4.物理化學法：結合了物理和化學方法，如膜分離法、電絮凝法等。這些方法可以進一步提高處理效率，去除二級生化處理后仍存在的污染物。

5.多級綜合處理方法：通常將上述各種方法結合在一起，針對不同污染特性的廢水，在不同的處理階段采取不同的處理技術。這種方法可以更全面地去除各種污染物，達到更高的處理標準。

造紙廢水處理中，氣浮法和沉淀法是兩種常用的物理方法。以下是它們的具體操作方式及其優缺點：

氣浮法

1.操作原理：

氣浮法通過向廢水中注入微小氣泡，使懸浮物和油脂等附著在氣泡上浮至水面，然后通過刮渣機去除。

2.優點：

時間短：氣浮處理時間較短，能夠快速完成固液分離。

高效率：用于處理造紙機白水時，紙漿回收率為90%以上，紙漿渣濃度在5%以上。

設備集成度高：具有較高的設備集成度，投資與占地面積少，運行效果穩定。

適用范圍廣：特別適用于處理低濁度、高色度、高有機物含量、低含油量、低表面活性物質含量或具有富藻的廢水。

3.缺點：

設備復雜：相對于沉淀法，氣浮設備較為復雜，需要精確控制氣泡的生成和去除過程。

成本較高：由于設備和運行要求較高，整體成本可能會比沉淀法更高。

沉淀法

1.操作原理：

沉淀法通過向廢水中加入混凝劑，使懸浮物質聚集成較大的顆粒沉降到底部，從而實現固液分離。

2.優點：

設備簡單：沉淀法的設備相對簡單，易于維護和操作。

固液分離效果良好：通過物理過程實現有效的固液分離。

管理簡單：無需復雜的設備管理和維護，適合小規模或初級處理階段。

3.缺點：

處理時間長：相比氣浮法，沉淀法的處理時間較長，可能需要更長的停留時間來確保懸浮物質完全沉降。

處理效率較低：在某些情況下，沉淀法的去除效率不如氣浮法，特別是在處理高濁度或高有機物含量的廢水時。

氣浮法和沉淀法各有優缺點，選擇哪種方法應根據具體的廢水特性和處理需求來決定。

混凝法在造紙廢水處理中的應用效果顯著，具有多種優勢，但也存在一定的局限性。

1.應用效果

高效去除污染物：混凝法能夠有效去除造紙廢水中的COD、SS（懸浮固體）、色度等主要污染物。例如，采用混凝沉淀-A/O工藝處理造紙廢水時，平均COD去除率為93.4%，平均SS去除率為96.9%。此外，臭氧-混凝法處理造紙廢水時，COD和SS的去除率均高達99%以上，各項指標超過一級排放標準。

深度處理能力：混凝法不僅能有效去除有機物，還能進一步降低COD含量。例如，通過混凝沉淀系統對生化出水進行深度處理，使COD低于60mg·L-1，有機物去除率能達到55%以上。

適用性廣泛：混凝法可以與其他處理方法結合使用，以提高處理效果。例如，混凝/Fenton法可以優化工藝參數，進一步提升處理性能。此外，混凝法還可以與生化處理相結合，如混凝沉降-生化法或化學處理-混凝沉降法，能有效治理廢紙造紙廢水。

2.優勢

高效性：混凝法能夠快速去除大量的懸浮固體和有機物，顯著降低廢水的濁度和色度。

靈活性：混凝法可以與其他處理方法結合使用，形成復合處理工藝，以滿足更嚴格的排放標準。

經濟性：混凝法通常成本較低，且操作簡單，適合大規模應用。

局限性

對pH值敏感：混凝效果受pH值的影響較大，不同的混凝劑在不同pH值下的效果會有所不同。

選擇性有限：雖然混凝法能有效去除某些污染物，但其選擇性有限，可能無法完全去除所有類型的污染物。

產生的二次污染：混凝過程中可能會產生一些二次污染物，如混凝劑殘留等，這需要進一步處理以確保出水質量。

混凝法在造紙廢水處理中表現出色，具有高效、靈活和經濟的優點，但也存在對pH值敏感、選擇性有限和可能產生二次污染等局限性。

膜分離法和電絮凝法在造紙廢水處理中的具體應用及其效果評估如下：

膜分離法

1.應用：

預濃縮和回收副產品：膜分離技術最早用于蒸煮廢液的處理，以分離木素、低聚糖等有價值的副產品。此外，超濾膜技術也被用于制漿廢液的預濃縮。

去除有毒物質：超濾膜可以截留廢水中的大顆粒懸浮物、紙漿纖維等有毒物質，提高廢水的透明度，為后續處理創造有利條件。

自動化操作：膜組件緊湊、占地少、易于實現自動化操作，與傳統處理方法相比具有明顯優勢。

2.效果評估：

高效率：膜分離技術在處理造紙廢水時，能夠有效地回收水資源，減輕或杜絕廢水對環境的污染，減少污水總排放量，改善境質量，實現清潔生產。

經濟性：膜分離技術具有能耗低、效率高和工藝簡單等特點，是一種經濟可行的處理方法。

電絮凝法

1.應用：

去除難降解有機物和重金屬：電絮凝工藝用于處理含難降解有機物和重金屬的造紙廢水。

優化條件下的去除效果：在優化條件下，有機物的去除率為38.7%，并且不同熒光組分在降解過程中表現出不同的去除效果。

2.效果評估：

顯著降低污染物：電絮凝法在處理再生纖維基造紙廢水時，COD最大降低95%，顏色67%，TDS值為1340 mg/L。

電極材料的影響：鐵質電極對總有機碳的去除率要略高于鋁質電極，且去除率受pH變化的影響較小。

3.總結

膜分離法和電絮凝法在造紙廢水處理中各有優勢。膜分離法以其高效率、低能耗和簡單工藝在造紙廢水處理中得到了廣泛應用，特別是在預濃縮和回收副產品方面表現突出。而電絮凝法則在去除難降解有機物和重金屬方面表現優異，尤其是在優化條件下能夠顯著降低污染物的濃度。

多級綜合處理方法在實際應用中的案例研究，特別是如何根據不同污染特性選擇合適的處理階段，可以通過以下幾個方面進行詳細分析：

1.預處理階段主要用于去除廢水中的懸浮物和部分大分子有機物。例如，在淡林環境科技的DMF廢水處理流程中，首先采用物理沉淀與過濾等預處理技術，有效去除廢水中的懸浮物和部分大分子有機物，這一步驟不僅提高了后續處理的效率，而且降低了反應器的污染負擔。

2.初級處理階段通常包括生化處理，如A/O工藝。在多級AO工藝中，通過蠕動泵控制進水量及污泥回流流量，確保各級反應池的溶解氧質量濃度適宜，從而實現高效的有機物降解。

3.二級處理階段可以采用強化生化處理工藝，如MBR（膜生物反應器）或SBR（序批式活性污泥法）。這些工藝能夠進一步降解有機物，并提高出水質量。

4.三級處理階段通常涉及深度處理技術，如高級氧化法。這種方法被廣泛應用于各類有機污染物的去除，尤其適用于復雜廢水的處理。高級氧化法的活性物種選擇性偏低，但由于其強大的氧化能力，能夠有效去除難降解有機物。

5.深度處理階段主要用于進一步提高出水質量，確保達到更嚴格的排放標準。例如，臭氧氧化深度處理技術可以在不同臭氧濃度條件下對模型污染物進行評價，從而優化處理參數，提高處理效果。

在選擇合適的處理階段時，需要根據廢水的具體污染特性和處理目標來決定。例如，對于含有大量懸浮物和大分子有機物的廢水，可以優先考慮預處理階段；對于需要進一步降解有機物的廢水，則可以采用二級和三級處理階段；對于要求極高出水質量的場景，則可以采用深度處理技術。