作者：周百林、龚德明、龚亨灿
单位：浙江省台州椒江环保科研所
出自：《中国水污染防治技术装备论文集》（第五期）
摘要：根据造纸企业生产过程和所排废水的特征进行分段处理，利用黑液在酸性条件下，使碱木素成为不溶性沉淀物聚析出的特点进行预处理再与中段水混合处理的工艺流程，实践证明此工艺流程是中小型造纸厂废水综合治理的一条新途径。
关键词：造纸废水 酸化 压滤 混凝 黑液
1 前言
本世纪以来，我国的环境污染越来越严重，特别是水污染环境为最严重。在众多的行业中又以造纸行业排放的废水污染环境最厉害。造纸企业星罗棋布于全国各地且普通规模较小，但排水量大，占全国各行业排放的废水总量的1/10以上；废水的有机物污染物含量高，占全国的1/4以上。如果这些高浓度大水量的废水未经处理直接排放，不仅对造纸企业附近人民的生产与生活及周围环境造成极大危害，而且还会波及到远方的江河湖泊。我所在经过多年对造纸废水治理工程的实地调试与探索，总结了一条具有投资省，费用低、占地少、操作管理方便、出水性能稳定的处理工艺流程，在河南、安徽、浙江等造纸企业运行使用，使企业提高原材料利用率，降低能耗、水耗和其他费用，实现企业的经济与环境同步可持续发展。河南某造纸厂年产卫生纸5000吨，采用麦草碱法制浆，每天排放黑液200m3，CODcr浓度为20000mg/L～40000mg/L，SS浓度为1000mg/L～2500mg/L，大部分白水回用，每天排放中段水3500m3，要求处理后达到GB8544-92之二级排放标准。
2 工艺流程
废水处理工艺流程是根据废水的性质，企业的实际生产情况及当地环保要求，而选择最佳的工艺流程。
2.1 黑液预处理流程
浓稀黑液→黑液调节池→酸化反应池→螺杆泵→压滤机→铁屑反应池→中段水沉淀池（混合池）经酸析反应压滤机分离后木质素回收
预处理后黑液 A药
↓ ↓
中段水 ——→ 集水池 ——→ 水泵——→ 纸浆回收装置 ——→ 混合池 ——→ 沉淀
↑
B药 池→生化池→二沉池→泵→气浮装置→沉淀池→排放（混凝沉淀池和气浮产生的污泥进入污泥干化池干化）。
3 黑液预处理的原理及工艺条件
3.1 原理
碱木素是制浆黑液中的主要成份即主要有机污染物，当用酸调节pH值2～4之间的酸性环境中发生亲电子取代反应而凝聚析出，用压滤机进行固液分离，达到黑液预处理的目的的，处理后的滤液经过铁屑层并与之反应提高pH值和水中铁离子的含量后与中段水混合，减少中段水处理的药剂用量，降低运行费用他们之间的变化可用下面两个反应式来表示：
RoNa＋H＋→RoH＋Na＋
6Fe＋6H＋→2Fe3＋＋3H2↑
3.2 工艺条件的选择
3.2.1 黑液的性质
该厂采用烧碱蒽醌法麦草制浆生产卫生纸排放的黑液中每m3的大分子结构的纤维素、半纤维素与木素约25kg，占色度成分的85%；占CODcr成分的75%；其余的则为悬浮的小纤维及薄壁细胞成份，黑液的CODcr为20000mg/L～40000mg/L，SS1000mg/L～2500mg/L，pH11～13。
3.2.2 pH对木素分离的影响
当我们采取同一种酸对同一成份黑液酸化至不同pH值时可观察到下列现象见表1： 表1 黑液在不同pH条件下的分离现象 pH 6 4.5 3 现象 分析出颗粒均匀下沉分层不明显。 颗粒逐渐变大，都会下沉多数上浮有分层现象。 颗粒增大，分层明显上浮下沉中间为澄清区域 3.2.3 酸用量及其相应去除率的测定
当黑液pH=10时，利用硫酸和盐酸分别调节pH=3时，其用量分别为3‰和5.7‰，在未加助凝剂PAM和过滤的情况下取中部的澄清区域水样测定CODcr，黑液处理效率分别为41.38%和46.7%。
当黑液pH=12时，其硫酸和盐酸的用量分别为5.6‰和13.3‰，与上述条件相同时测得其去除率分别为48.84%和53.12%。通过以上的对比说明，酸的种类对去除率影响不大，综合考虑两者的浓度、价格及运输方便与否，宜采用95%的硫酸进行pH调节。
3.2.4 黑液处理实际运行效果
CODcr(mg/L) pH CODcr(mg/L) pH CODcr(mg/L) pH CODcr(mg/L) pH 处理前
处理后
去除率(%) 28812
7384
74.37 10.5
3.5
- 31405
9467.5
69.85 11
4
- 39157.6
10909.3
72.14 13
3.5
- 36129.4
12388.77
65.71 12
4
4 中段水处理
黑液经预处理后与经过浆回收系统后的中段水混合，其平均CODcr≤2500mg/L，处理为200m3/h，由于其废水中还含有较多能以生物降解的悬浮物、纤维素等，本工艺流程重视对中段水的预处理，设置了混凝反应沉淀池，沉淀后污水再流入生化池，经二沉池沉淀后再次进行二级气浮作物化处理来保证出水性能的相对稳定。
4.1 各构筑物的技术参数及运行状态
4.1.1 旋流反应沉淀池
反应区分为6个单元，容积为180m3沉淀区，内设φ60mm六角形斜管，其倾角为60°，容积300m3，设计停留时间为2h，污水上升流速0.5mm/S，运行中投加少量的A药和B药进行混凝沉淀。
4.1.2 兼氧池
本池设计水力停留时间为8h，池底部安装曝气器，利用风机曝气充氧，设计氧的转移速率为10%，三个单元采用水力喷淋消除泡沫。设计容积负荷为1.5kgBOD5/(m3d)。运行状况要求SV10%～30%，Do1～4，BOD5：N：P=100：4：1，pH6～9，水温10℃～30℃。
镜检：生化池每个单元的水样中以钟虫为指示生物，钟虫的数量多个体大，伸缩有力、活动能力强，菌胶团团体大，数量多，其他生物数量多。
4.1.3 二级气浮设施
本设施主体为混凝土结构，设有混凝区、接触区、二次气浮区、沉淀区，设计停留时间为40min。它是由我所发明的专利产品钢制二级气浮过滤净水器改进后设计的。集混凝、气浮、沉淀、刮渣为一体。根据对出水水质的要求投加适当的药剂，若该废水生化后经过沉淀达到排放标准，本设施可以停机，节省药耗电耗。
4.1.4 污水处理实际运行效果
本工程于97年2月动工，6月进行各单段试车，7月份开始试运行，成套设施联动运行正常一个月后经当地环保部门取样监测，结果出水达到了GB3544-92之表二所要求的造纸行业废水排放标准。
5 黑液中段水处理经济指标
黑液预处理与中段水处理的各项经济指标见表2 黑液预处理 中段水处理 总投资
处理量
装机功率
实用功率
占地面积
劳动定员
运行费用
人工费
电费
铁屑
药剂费 27.72万元
200t/d
27.2kw
17.2kw
300m2
1.5人/班
2.833元/m3
0.67元/m3
0.56元/m3
0.10元/m3
1.44元/m3 208.626万元(含土建)
4000t/d
63.5kw
58.1kw
1200m2(m3污水)
2人/班，共9人
0.98元/m3
0.068元/m3
0.23元/m3
0.70元/m3
6 结论
6.1 采用酸化预处理黑液并回收黑液中的木素能有效地削减黑液中的有机污染物，降低中段水处理的负荷，同时能获得较好的经济效益，此法处理工艺流程是中小型纸厂治理污水的一条行之有效的途径。
6.2 该工艺特别是黑液预处理不同于传统碱回收的动力大、能耗高、维修复杂、运行费用昂贵的缺点，具有设备简单、能耗低、投资省、管理方便等优点，可值得推广。
7 存在问题及改进途径
7.1 由于酸析出的木素呈粘稠状，给压滤机的固液分离带来一定的困难，有待于进一步开展综合利用木素的精制与提取，以获取更多的经济效益。 来源：环境与资源