竹浆废水处理工艺

竹浆废水处理工艺

    我国竹材种类繁多，竹类资源丰富，分布在我国约有500多种。竹类纤维长宽比大，纤维长度介于针叶木纤维和阔叶木纤维之间，仅次于针叶材纤维，是优良的造纸原料。我国造纸工业原料紧缺，纤维含量丰富的竹材可以大大缓解我国造纸原料短缺的难题。以竹代木，竹浆纸一体化，是解决我国木材供需关系的重要途径。

    竹材制浆企业大多采用化学法制浆，生产过程中产生的废水量大、浓度高和色度高。竹浆废水中含有大量的糖类、有机酸、氨基酸、黄酮、丹宁酸等有机物，增加了废水处理的难度。工业生产中通常采用物理、生化和组合的方法处理竹浆废水，COD的去除率可以高达90%。残余的有机污染物可以通过混凝、吸附等高级氧化方法来去除，从而达到国家废水排放标准。面对日益严峻的环保问题，造纸企业废水最终排放要求也越来越高，掌握和开发新型的竹浆废水处理技术迫在眉睫。本文中对贵州某大型竹浆企业废水工程为研究对象，该废水工程采用常规的“预处理-生化-物化(气浮)"三级处理工艺，重点考察了废水工程运行过程中COD、色度、TP和NH3-N等变化情况，为我国竹浆企业废水处理提供借鉴和参考，并对该竹浆废水提标排放提出了合理化建议。

    1、实验

    1.1废水样

    废水均来自西南某竹材制浆厂，废水的日发生量为20000～30000t。工厂正常运行期间对废水处理的各个工段(初沉池、曝气池、二沉池和出水)进行取样检测。从2016年4月1日至11月15日，连续33周取样，每周同一时间取样1次，测试水质的COD、色度、NH3-N和TP等参数。

    1.2废水处理工艺流程

    该工厂的废水处理工艺如图1所示。

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    1.3仪器与分析方法

    COD采用重铬酸钾法进行测定(KHCOD-12型COD消解装置)(GB/T11914—1989)，色度采用铂钴比色法测定(上海昕瑞SD9011台式水质色度仪)，TP采用USEPAPhosVer3消解-抗坏血酸法测定(哈希DR5000型分光光度计)，NH3-N采用USEPA纳氏试剂法测定(哈希DR5000型分光光度计)。

    2、废水处理系统水质污染物特征的变化

    2.1COD变化

    COD是衡量废水中有机污染物的重要指标，直接反映了水中受还原性物质污染的程度。图2为竹浆废水各单元的COD在33周内的变化情况。由图可知初沉池中废水的COD波动性较大，从547mg/L到3135mg/L，这可能与制浆过程中的竹材原料有关。经过好氧处理后，二沉池出水COD为200～250mg/L，保持相对稳定，系统的抗冲击性能较好。该工艺在废水排放前投加Al2(SO4)3进行混凝处理，出水COD均在90mg/L以下，达到了废水排放的标准。

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    2.2色度变化

    图3为竹材制浆废水各单元的色度变化情况。从图中可以看出，本废水工程具有很好的脱色效果。工厂正常生产的废水进入初沉池时，不同时间段的废水色度差距比较大，经过生化处理后，色度变化相对较小。生化后的废水经过Al2(SO4)3混凝处理，可改变废水中胶体的稳定性，使废水中的微小悬浮物、带电胶体迅速聚集，从而使得水质变得更加清澈。因此在出水口废水的色度变化相对稳定，主要集中在12～20倍之间，均满足当地废水排放的标准。

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    2.3TP变化

    磷元素是废水生化处理过程中微生物所需的营养物质，同时国标中对其排放也存在着严格要求，图4为竹浆废水处理各单元的TP含量变化。从图4中可以看出，废水中的TP含量逐渐降低，初沉池中TP含量的平均值为5.99mg/L，出水口TP含量均值为0.13mg/L，*低于新国标GB3544—2008中TP含量小于0.5mg/L的标准。此外，曝气池中TP含量的平均值为3.17mg/L，而本项目中曝气池废水的COD平均值为1256mg/L，COD/TP比值约为400∶1，符合好氧生物处理的要求。

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    2.4NH3-N变化

    图5为竹材制浆废水各工段的NH3-N变化。考虑到氨氮测试成本等问题，本工厂仅对好氧池和出水口进行了检测。由图可知竹材废水在曝气池中经过好氧菌的分解作用，废水中的氨氮含量均降低，且出水口NH3-N都在2.7mg/L以下，低于国标GB3544—2008中小于12mg/L的要求。

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    3、竹材废水工程运行存在问题及建议

    (1)针对原料品种，加强竹材质量控制。由于竹材种类繁多，竹材的基本密度、化学成分差异大，水分和抽出物含量不同等给生产线带来不利影响，从而会导致生产过程中产生的废水特性波动性比较大。针对性采取措施:①加强备料均一性，减少不同来源种类含量;②通过对原料场和竹片的管理，控制原料水分含量;③加强筛片工序操作，去除过大片、过小片和细屑;④合理控制木片堆存时间，避免霉变和朽变。

    (2)优化提升污水深度处理工艺改造，降低废水处理成本。气浮设备处理能力有限且泥水分离欠佳，因此废水终端采用气浮工艺进行泥水分离效果有待改进。同时生化出水采用Al2(SO4)3混凝处理，成本偏高，并且考虑到后期的制浆产能提高和产品种类的增加，继续使用Al2(SO4)3处理很难达到国标的排放标准，因此亟需研发新型高效混凝剂，最终实现废水的高效低成本处理。

    4、结论

    (1)对竹材制浆废水运行工程连续33周检测，发现废水的COD、色度、TP和氨氮等波动性较大，但出水口的各指标均达到了国标的排放标准，系统的抗冲击性较好。出水口COD、色度、TP和氨氮的平均值分别为71mg/L、17倍、0.13mg/L和1.35mg/L。

    (2)严格控制竹浆原料质量，提升纸浆产品质量和产能，降低废水污染负荷，保证废水稳定达标排放。加强废水深度处理工程改造，研发高效氧化混凝剂应对愈加严峻的环保形势。

类资源丰富，分布在我国约有500多种。竹类纤维长宽比大，纤维长度介于针叶木纤维和阔叶木纤维之间，仅次于针叶材纤维，是优良的造纸原料。我国造纸工业原料紧缺，纤维含量丰富的竹材可以大大缓解我国造纸原料短缺的难题。以竹代木，竹浆纸一体化，是解决我国木材供需关系的重要途径。

    竹材制浆企业大多采用化学法制浆，生产过程中产生的废水量大、浓度高和色度高。竹浆废水中含有大量的糖类、有机酸、氨基酸、黄酮、丹宁酸等有机物，增加了废水处理的难度。工业生产中通常采用物理、生化和组合的方法处理竹浆废水，COD的去除率可以高达90%。残余的有机污染物可以通过混凝、吸附等高级氧化方法来去除，从而达到国家废水排放标准。面对日益严峻的环保问题，造纸企业废水最终排放要求也越来越高，掌握和开发新型的竹浆废水处理技术迫在眉睫。本文中对贵州某大型竹浆企业废水工程为研究对象，该废水工程采用常规的“预处理-生化-物化(气浮)"三级处理工艺，重点考察了废水工程运行过程中COD、色度、TP和NH3-N等变化情况，为我国竹浆企业废水处理提供借鉴和参考，并对该竹浆废水提标排放提出了合理化建议。

    废水均来自西南某竹材制浆厂，废水的日发生量为20000～30000t。工厂正常运行期间对废水处理的各个工段(初沉池、曝气池、二沉池和出水)进行取样检测。从2016年4月1日至11月15日，连续33周取样，每周同一时间取样1次，测试水质的COD、色度、NH3-N和TP等参数。

    1.2废水处理工艺流程

    该工厂的废水处理工艺如图1所示。

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    1.3仪器与分析方法

    COD采用重铬酸钾法进行测定(KHCOD-12型COD消解装置)(GB/T11914—1989)，色度采用铂钴比色法测定(上海昕瑞SD9011台式水质色度仪)，TP采用USEPAPhosVer3消解-抗坏血酸法测定(哈希DR5000型分光光度计)，NH3-N采用USEPA纳氏试剂法测定(哈希DR5000型分光光度计)。

    2、废水处理系统水质污染物特征的变化

    2.1COD变化

    COD是衡量废水中有机污染物的重要指标，直接反映了水中受还原性物质污染的程度。图2为竹浆废水各单元的COD在33周内的变化情况。由图可知初沉池中废水的COD波动性较大，从547mg/L到3135mg/L，这可能与制浆过程中的竹材原料有关。经过好氧处理后，二沉池出水COD为200～250mg/L，保持相对稳定，系统的抗冲击性能较好。该工艺在废水排放前投加Al2(SO4)3进行混凝处理，出水COD均在90mg/L以下，达到了废水排放的标准。

    图3为竹材制浆废水各单元的色度变化情况。从图中可以看出，本废水工程具有很好的脱色效果。工厂正常生产的废水进入初沉池时，不同时间段的废水色度差距比较大，经过生化处理后，色度变化相对较小。生化后的废水经过Al2(SO4)3混凝处理，可改变废水中胶体的稳定性，使废水中的微小悬浮物、带电胶体迅速聚集，从而使得水质变得更加清澈。因此在出水口废水的色度变化相对稳定，主要集中在12～20倍之间，均满足当地废水排放的标准。

    磷元素是废水生化处理过程中微生物所需的营养物质，同时国标中对其排放也存在着严格要求，图4为竹浆废水处理各单元的TP含量变化。从图4中可以看出，废水中的TP含量逐渐降低，初沉池中TP含量的平均值为5.99mg/L，出水口TP含量均值为0.13mg/L，*低于新国标GB3544—2008中TP含量小于0.5mg/L的标准。此外，曝气池中TP含量的平均值为3.17mg/L，而本项目中曝气池废水的COD平均值为1256mg/L，COD/TP比值约为400∶1，符合好氧生物处理的要求。

    图5为竹材制浆废水各工段的NH3-N变化。考虑到氨氮测试成本等问题，本工厂仅对好氧池和出水口进行了检测。由图可知竹材废水在曝气池中经过好氧菌的分解作用，废水中的氨氮含量均降低，且出水口NH3-N都在2.7mg/L以下，低于国标GB3544—2008中小于12mg/L的要求。

    3、竹材废水工程运行存在问题及建议

    (1)针对原料品种，加强竹材质量控制。由于竹材种类繁多，竹材的基本密度、化学成分差异大，水分和抽出物含量不同等给生产线带来不利影响，从而会导致生产过程中产生的废水特性波动性比较大。针对性采取措施:①加强备料均一性，减少不同来源种类含量;②通过对原料场和竹片的管理，控制原料水分含量;③加强筛片工序操作，去除过大片、过小片和细屑;④合理控制木片堆存时间，避免霉变和朽变。

    (2)优化提升污水深度处理工艺改造，降低废水处理成本。气浮设备处理能力有限且泥水分离欠佳，因此废水终端采用气浮工艺进行泥水分离效果有待改进。同时生化出水采用Al2(SO4)3混凝处理，成本偏高，并且考虑到后期的制浆产能提高和产品种类的增加，继续使用Al2(SO4)3处理很难达到国标的排放标准，因此亟需研发新型高效混凝剂，最终实现废水的高效低成本处理。

竹浆废水处理工艺

    (1)对竹材制浆废水运行工程连续33周检测，发现废水的COD、色度、TP和氨氮等波动性较大，但出水口的各指标均达到了国标的排放标准，系统的抗冲击性较好。出水口COD、色度、TP和氨氮的平均值分别为71mg/L、17倍、0.13mg/L和1.35mg/L。

    (2)严格控制竹浆原料质量，提升纸浆产品质量和产能，降低废水污染负荷，保证废水稳定达标排放。加强废水深度处理工程改造，研发高效氧化混凝剂应对愈加严峻的环保形势。