多種強(qiáng)化混凝技術(shù)在制漿造紙廢水深度處理中的應(yīng)用探討
摘 要:通過對(duì)多種制漿造紙廢水實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐以及國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的調(diào)研認(rèn)為：強(qiáng)化混凝技術(shù)更符合我國(guó)國(guó)情和大規(guī)模推廣應(yīng)用的可行性。對(duì)高效溶氣氣浮、粉末活性炭強(qiáng)化混凝、加載混凝磁分離等3種強(qiáng)化混凝工藝進(jìn)行了較深入的探討，以期對(duì)制漿造紙廢水的深度處理提出合理、可行的工藝路線。
關(guān)鍵詞:制漿造紙廢水；強(qiáng)化混凝；深度處理
與舊標(biāo)準(zhǔn)相比，制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 3544--2008)對(duì)制漿造紙企業(yè)的排水水質(zhì)提出了更高的要求，其新舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比見表1。由于此前的建設(shè)項(xiàng)目中.對(duì)出水水質(zhì)的要求不高，相應(yīng)的處理技術(shù)更多地集中在二級(jí)生物處理階段，因此缺乏對(duì)深度處理及后處理的了解和經(jīng)驗(yàn)。針對(duì)這種情況，筆者綜述了制漿造紙廢水在深度處理后的適宜工藝路線，以解決目前的技術(shù)瓶頸。
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1 深度處理制漿造紙廢水的技術(shù)
1.1化學(xué)混凝+沉淀/過濾
向生物處理的出水中投加聚合氯化鋁(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)使水中懸浮和膠體態(tài)的污染物失穩(wěn)凝聚為較大顆粒后，再采用沉淀/過濾等方式將其去除的方法是目前在世界范圍內(nèi)應(yīng)用范圍較廣、運(yùn)行操作較為成熟的經(jīng)典深度處理技術(shù)，但該方法對(duì)污染物質(zhì)的去除效率受到一定局限，很難滿足越來越嚴(yán)格的出水標(biāo)準(zhǔn)[1] 。
齊瑞平等[2]采用鐵炭微電解技術(shù)，通過電場(chǎng)作用使帶電的膠體粒子脫穩(wěn)聚集而沉降。該方法是使Fe2+在一定的堿度條件下，被氧化成Fe3+ ，從而產(chǎn)生有效的絮凝作用。
1.2 高級(jí)氧化工藝
高級(jí)氧化工藝是用氧化劑去除水中殘存的未降解污染物(多為溶解性物質(zhì))。常用的氧化劑包括Fenton試劑(Fe2+ +H2O2)、臭氧催化氧化等[1.3] 。崔玉民等[4]以TiO2、WO3/a-Fe2O3/w等為催化劑，對(duì)采用光催化法處理造紙廢水進(jìn)行了研究,雖然在優(yōu)化條件下獲得了較好的COD去除率,但該法工程造價(jià)非常高。
1.3 活性炭過濾
采用活性炭過濾法，短時(shí)間內(nèi)可獲得很高的COD去除率，但活性炭頻繁更換使得該法運(yùn)行費(fèi)用極為昂貴，制約了其應(yīng)用[1.5] 。
1.4 膜處理
目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)膜處理都有研究，但國(guó)內(nèi)應(yīng)用條件并不成熟。特別是制漿造紙廢水對(duì)膜系統(tǒng)運(yùn)行性能和壽命的影響，還未出現(xiàn)有說服力的數(shù)據(jù)[6] 。國(guó)外部分學(xué)者認(rèn)為該方法的運(yùn)行能耗較大[7] 。
由于高級(jí)氧化、活性炭過濾、膜處理工藝在我國(guó)制漿造紙領(lǐng)域的應(yīng)用受到經(jīng)濟(jì)可行性的影響，目前不適合大規(guī)模工程實(shí)踐。而強(qiáng)化混凝工藝工程造價(jià)相對(duì)較為低廉，因此其在制漿造紙廢水處理領(lǐng)域的推廣應(yīng)用更值得研究討論。
2 強(qiáng)化混凝工藝探討
在混凝過程中，混凝劑投加量對(duì)處理效果的影響很大。在不同工程中PAC投加質(zhì)量濃度約為200～1500mg/L，而PAM投加質(zhì)量濃度一般只有2～5mg/L。其藥劑成本多在0.1元/m3左右，不會(huì)對(duì)運(yùn)行成本帶來很大影響。單純的混凝沉淀/過濾工藝的藥劑費(fèi)用達(dá)2.5元/m3左右，仍很難滿足新標(biāo)準(zhǔn)的出水要求。而采用強(qiáng)化混凝工藝處理廢水，在對(duì)混凝作用的強(qiáng)化過程中，既節(jié)省了混凝劑的投加量，又達(dá)到更優(yōu)的出水效果，滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求，這使得強(qiáng)化混凝工藝在制漿造紙廢水深度處理中的應(yīng)用更具可行性和現(xiàn)實(shí)意義，筆者對(duì)幾種強(qiáng)化混凝工藝進(jìn)行了探討。
2.1 高效溶氣氣浮工藝
高效溶氣氣浮(HDAF)工藝是集絮凝、氣浮、撇渣、刮泥于一體的水處理裝置。其主要結(jié)構(gòu)單元特點(diǎn)：
(1) 空氣溶解系統(tǒng)——采用特殊的高頻切割技術(shù)，利用離心力和微米級(jí)空氣噴射系統(tǒng)，使溶氣水濃度僅在幾秒內(nèi)達(dá)到理論最大值、且無濃度梯度，從而保證大規(guī)模微氣泡的生成。
(2) 微氣泡制造系統(tǒng)——采用快速相分離裝置，使溶氣水中水分子和空氣分子兩個(gè)相在微秒時(shí)間內(nèi)向不同方向高速運(yùn)動(dòng)分離，并在瞬間聚集形成均勻的帶電荷微氣泡．從而在溶氣量相同條件下使氣泡密度呈幾何級(jí)數(shù)量增加。
(3) 接觸反應(yīng)室——設(shè)計(jì)中應(yīng)用了“淺池理論”及“零速原理” [8] ，保證非常短的停留時(shí)間，強(qiáng)制定向布水，靜態(tài)進(jìn)出水。
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