该水水量虽然很大,但属于造纸行业污染较轻、较易于回收的水,回收的白水,可在本车间内代替新水使用。根据白水中固形物含量不同,分别回用于系统的不同部位,如纸机网部白水循环到流浆箱,用来稀释纸浆,真空箱脱水用作喷水管水等。据报道,如能做到纸机白水循环回用,工艺用水量可减少至少150 m3/t浆,吨纸水的排放量只有10~30m3。不仅节约了水资源,而且也降低了污染物的排放。目前国内大约40%左右的稀白水处理回用,而在国外达到80%[7]。
在白水处理回用技术中,多圆盘真空过滤是许多大型造纸厂的最佳选择,废水中SS的去除率为98.98%,废水被处理后可回用到其他生产工段,这样不仅减少了新鲜水用量,也减少了污水排放量。造纸新鲜水用量减少67.5%,水重复利用率为83.9%。
近几年来,在气浮法中高效浅层气浮异军突起。高效浅层气浮具有水力停留时间短( < 5min) 、池体水深浅和处理效果好等优点。SS的去除率为98.7%,CODcr的去除率为84.9%,处理过的水回用后可使造纸新鲜水用量减少63.0%,水重复利用率为81.8%,基建投资额约为24万元[8]。
膜分离技术在制浆造纸废水处理中也开始使用,应用较多的是反渗透与超滤技术。此技术可使TOC的去除率达78%~96%,SS的去处率达100%,COD的去除率为88%~96%。膜分离技术的优点是处理效果好、能耗低、占地面积小、操作易管理,可实现废水零排放[9]。虽然膜分离技术处理水量的能力不大,但由于我国的造纸厂生产规模都比较小,所以用这种方法是可行的。我国东北某亚硫酸盐厂在1990年引进超滤装置,日处理378.5吨亚硫酸盐废液,与蒸发法比较,投资可节约70%,操作费用可节约60%[10]。
1.8 制浆废水回用
一般来说,制浆废水的共同特点是悬浮物等非溶解性污染物含量高,其废水中溶解性COD、BOD指标较低,较适合采用物理化学法处理。经过处理后的废水,不仅可以用于稀释纸浆,处理废纸或损纸,而且可以用作打浆用水、贮浆池用水、辅料制备用水,还可以用来代替清水用作调浆喷水管水及密封水等,这样可减少清水用量,减少废水的排放量。
废水处理方案一:筛网过滤+混凝反应+压力溶气气浮[11]。废水先经格栅去除漂浮的纸屑,然后流入集水井经泵提升至筛网,进行纤维回收。筛网过滤后的废水再进入调节池,进行均质均量的调节,调节后的废水再由泵提升到混凝反应池,并加入混凝剂进行混凝反应,以使一些细小的悬浮物、胶体物混凝成较大的颗粒,然后自流进入气浮澄清器(DAF),再通过气浮使颗粒物质随气泡一道浮出水面,用收集器收集后的浮渣经压滤后,滤液返回处理,清液回用,工艺流程见图4 。
用此工艺SS去除率98.3%~94.8%,BOD5去除率96.8%~90.3%,CODcr去除率98.1%~94.7%,总投资约为80万元。
废水处理方案二:混凝沉淀+活性污泥法物理-生物二级处理工艺[6]。该工艺是物理-生物二级处理工艺,生物处理的工作原理是采用活性污泥法,其工艺流程参见图5。
此工艺处理效果为SS去除率85%~95%,BOD5去除率 75%~85%,CODcr去除率88~92%,总投资约为60万元。
节水减排量估算 根据以上对我国现在大部分造纸厂生产技术与国际先进成熟技术的比较,若改用新技术,其节水量与减排量如表5所示。
表6. 节水工艺节水减排量
Table6. Water-saving and wastewater-reducing using water-saving technology 节水工艺 节水量
(m3/t浆) 减少取水额(元/顿浆)1.2元/顿水 费水排放量减少(m3/t浆) 减少排污费(元/顿浆)1.6元/顿水 废纸浆 100 120 100 160 备料水循环 40 48 40 64 封闭洗涤-中浓筛选 50 60 54 96 化学热磨机械制浆 100 120 100 160 中浓技术 30 36 30 48 制浆废水回用 60 72 40 64 白水回用(膜分离技术) 150 180 120 192 制浆造纸工业节水减排思路 3.1 优化原料结构
以非木材为原料制浆,其实只用了其中的三分之一原料,大量的化学药品、木质素、松脂在蒸煮后随造纸黑液一起外排,不但浪费了原料,而且带来很大的污染。一般有碱回收装置的制浆企业,环保投资要占总投资的近三分之一,制1吨浆要排放近10吨黑液,黑液中COD浓度近100000mg/L,BOD浓度20000~30000 mg/L,而且后续的洗浆中段水量大,污染物浓度高,处理费用也高。
废纸制浆不仅减少生产过程水用量,而且废水排放量也相对较小,成份简单,易于处理,是一项符合国家政策、顺应时代发展的工程,其本身就是一种废物利用的清洁生产工艺。我国各制浆造纸业应加大废纸的回收,提高废纸在原料结构中的比例,从而减少新水用量,降低废水的排放量。
3.2应用节水工艺及技术
改善现有的技术,采用国际成熟的先进节水技术设备和方法。(1)在封闭筛选、多段漂白、打浆工序中尽量采用中浓技术;(2)国产漂白系统目前还以常规三段漂(CEH)为主,应向无氯漂或基本无氯漂方向发展;(3)积极采用膜处理技术,提高白水的回用率;(4)加快化学制浆向化学机械制浆过程的发展;(5)应用高效的制浆废水处理工艺,争取做到废水处理后能重复使用等。
3.3 制浆造纸行业兼并联合
我国的制浆厂和造纸厂大多都是独立的,而且年产量不到10万吨。企业规模小、不集中、资金的不足严重限制了企业技术水平。因此,为了提高白水的回用率,制浆厂和造纸厂应联合生产,实现浆纸一体化的格局。另外,年产低于5万吨以草为原料化学制浆的企业可以合并,集中资金,扩大规模,研发和引进先进的生产工艺、技术和设备,从而达到降低造纸耗水量与减少废水排放量的目的。 结语 综上所述,通过对我国制浆造纸业各个用水工段普遍使用的技术与国际先进技术进行比较,可以看出中国制浆造纸业具有巨大的节水减排空间。各制浆造纸厂可根据自己所处的地理位置、厂的规模和经济状况等有利条件选择适合自身的生产工艺和废水处理设施,以减少新鲜水的用量,提高水的利用率,降低取水成本,取得显著的经济效益。同时减少了废水排放量,降低了废水排放费用,减少了外部水体的污染,收到显著的社会效益和环境效益。
【参考文献】
[1] 中国造纸协会.中国造纸年鉴2009[M].中国轻工业出版社.2008(25)
[2] 中国造纸协会.中国造纸年鉴2008[M].中国轻工业出版社.2008(40)
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[4] GB/T18916.5-2002.造纸产品取水定额.
[5]胡健,吴海珍,等.造纸行业的清洁生产技术与措施分析.环境保 护,2001(1).
[6] 吴福骞.谈造纸工业循环经济(五)减量化制浆新技术.中华纸业2005,26(11).
[7] 唐国民, 何北海.我国造纸白水回用的现状及对策探讨[J].广西轻工业,2003(6)