造纸工业是用水量很大的行业,我国制浆造纸工业每生产一吨纸,平均耗水量300吨以上。造纸工业也是我国污染的工业,造纸废水排放的有机物(以COD计)占我国工业废水有机物总量的约35%(现在已经降低)。造纸工业的清洁生产对于我国环境污染控制具有重要意义。“厌氧—好氧生物处理实现废纸造纸的废水零排放技术”工艺成熟,可持续稳定地实现废纸造纸的废水达到零排放,是一项节水和治污并重的清洁生产技术。
造纸废水零排放的关键技术是优化用水网络技术和循环水处理技术,“厌氧—好氧生物处理实现废纸造纸的废水零排放技术”就是针对国内废纸造纸废水残余木素高,污染负荷高、胶体与钙、硅酸盐含量高和废水排放对环境污染大的特点,而开发的以厌氧—好氧生物处理为核心的一整套循环水处理工艺系统,它可持续稳定地实现废纸造纸的废水达到零排放。
造纸废水零排放首先是对优化用水网络技术的设计,即对水质要求高的单元(如造纸单元)用杂质含量少的水,而对水质要求低的单元(如制浆单元)可以用杂质含量高的水,通过这样的设计,可以减少需要处理的循环水量,降低生产成本。对于一个规模很小的工厂来说,由于涉及到的用水单元和流股数比较少,用水网络的设计比较简单,但是对于一个规模较大的工厂,涉及到的用水单元和流股数都比较多,回用过程很复杂,要找到多个回用方案中的用水量最小的方案,必须通过系统工程的方法来进行设计优化。
循环水处理技术的核心是厌氧—好氧生物处理。厌氧技术的突出优势是节能、低廉的投资和处理成本,它特别适合高浓废水的处理,工业过程在用水量降低后,废水的浓度会升高,因此特别适宜于厌氧技术,废纸造纸的零排放循环水的典型浓度是5000~8000mg/L。据了解,目前应用最广的厌氧反应器是UASB反应器。
经厌氧处理过的废水还需要好氧的进一步处理才能更好地去除积累的污染物,达到回用的标准。经过厌氧好氧的生物处理,二次胶粘物和阴离子垃圾大部分可以降解,一些不可降解的组分也可以转移到污泥中,通过定期排泥除去。同时,钙的沉淀也会引起很多问题,Ca2+可以通过化学沉淀法去除,但这一方面会增加处理费用,另一方面也会使处理工艺变得复杂,通过生物处理废水中其它污染物的同时,能够同时实现钙盐的去除,从而控制水的硬度,也就是实现生物软化。据了解,在厌氧处理后跟随的好氧处理规模虽然已经减少到很低程度,但是依然消耗一定的电能,曝气器是好氧处理的关键设备。