造纸废水处理工艺分析
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第1篇一、引言造纸厂在生产过程中会产生大量的废水,这些废水含有大量的有机物、悬浮物、色度等,若不经过处理直接排放,将对环境造成严重的污染。
因此,造纸厂污水处理工艺的研究与实施具有重要意义。
本文将介绍造纸厂污水处理工艺的基本原理、流程以及主要设备。
二、造纸厂污水处理工艺的基本原理造纸厂污水处理工艺主要采用物理、化学和生物方法去除废水中的污染物。
具体原理如下:1. 物理法:利用物理作用将废水中的悬浮物、油脂等固体物质分离出来。
常见的物理方法有格栅、沉淀、过滤等。
2. 化学法:通过化学反应将废水中的污染物转化为无害物质。
常见的化学方法有混凝、氧化还原、吸附等。
3. 生物法:利用微生物的代谢作用将废水中的有机物分解为无害物质。
常见的生物方法有活性污泥法、生物膜法等。
三、造纸厂污水处理工艺流程造纸厂污水处理工艺流程主要包括以下步骤:1. 预处理:对废水进行初步处理,去除悬浮物、油脂等大颗粒物质。
主要设备有格栅、调节池等。
2. 一级处理:通过物理方法去除废水中的悬浮物、油脂等固体物质。
主要设备有沉淀池、浮选池等。
3. 二级处理:采用生物方法去除废水中的有机物。
主要设备有生物反应器、污泥回流设备等。
4. 三级处理:对废水进行深度处理,去除残留的有机物、色度等污染物。
主要设备有活性炭吸附池、臭氧氧化池等。
5. 污泥处理:对污水处理过程中产生的污泥进行处理,实现资源化利用。
主要设备有污泥浓缩池、污泥脱水机等。
6. 出水排放:对处理后的废水进行检测,确保其达到排放标准后,方可排放。
四、造纸厂污水处理工艺主要设备1. 格栅:用于拦截废水中的大颗粒物质,防止设备堵塞。
2. 调节池:用于调节废水流量和水质,为后续处理提供稳定的水量。
3. 沉淀池:利用重力作用使废水中的悬浮物沉淀下来。
4. 浮选池:利用浮选剂使废水中的油脂等物质浮到水面,便于去除。
5. 生物反应器:为微生物提供适宜的生长环境,使其分解废水中的有机物。
6. 污泥浓缩池:将污泥中的水分分离出来,提高污泥浓度。
造纸废水处理工艺分析造纸生产是一种重要的工业生产方式,但同时也会产生大量的排放物,其中最主要的就是造纸废水。
造纸废水中含有大量有机物、悬浮物、色度高和高盐度的离子。
如果不加以处理,这些有害的物质会对环境和人类健康造成重大影响。
因此,对于造纸废水的处理,必须采用适当的处理工艺。
一、化学法在化学法中,最常用的处理方式是采用氧化还原法,即加入一定量的氧化剂如氯、臭氧、巴豆酸等,将造纸废水中的有机污染物持续氧化至无机物。
这是一种较为高效的处理方法,但存在副作用。
例如,化学药剂添加量极大,投资成本也高,同时,化学药剂使用后也会产生大量废水。
需要进一步处理才能达到排放标准。
二、生物处理法生物处理方法使用活性污泥、生物膜等,将废水中的有机物质代谢为CO2和水,使废水中污染物得到处理。
这种方法具有效率高、成本低、处理适用面广的优点。
然而,生物处理工艺需要长时间的稳定运行来保证处理质量,同时生物处理法对温度等环境因素要求较高。
如果环境条件不良,处理效率和效果会极大地降低。
三、膜分离法膜分离法是利用反渗透膜对造纸废水中的化学物质、杂质、细菌等进行分离的方法,该方法具有较高的处理效果和好的稳定性,其中75%的造纸废水处理厂已经采用此种方法。
但膜分离法的投资成本十分高昂,同时,一些比较稠密的废水流先膜中会造成膜堵塞,从而产生运行成本和压力。
总的来说,造纸废水处理将继续面临大的挑战,需要在工艺创新、装备研发、协同治理等方面不断创新与完善。
未来,可以将生物处理技术与化学方法相结合,采用“CBEF”即化学氧化、生物降解、微滤膜和反渗透膜工艺流程进行处理,最终达到集成、高效、节能、环保的效果,同时也可以作为中国造纸企业实施环保节能的重要参考标准。
造纸废水处理工艺引言造纸作为一种重要的工艺行业,在生产过程中会产生大量的废水。
这些废水含有大量的悬浮物、有机物和色素物质,对环境造成严重的污染。
因此,对造纸废水进行科学有效的处理显得尤为重要。
本文将介绍一种常见的造纸废水处理工艺,以期减少对环境的负面影响。
工艺步骤1.水解预处理首先,将造纸废水经过分离去除大颗粒物质,然后进入水解池中进行水解预处理。
在水解池中,适当添加辅助剂(如碱性氧化剂)和菌群,通过微生物的作用分解有机物质成为可降解的物质,使废水中有机物的浓度降低。
2.混凝沉淀经过水解预处理后的废水,仍然含有大量的悬浮物和胶态物质。
为了进一步去除这些有害物质,需要进行混凝沉淀处理。
混凝剂一般采用无机盐类(如聚合氯化铝),将其加入废水中与悬浮颗粒和胶态物质发生化学反应,使其凝结成大颗粒,然后经过沉淀处理,将凝结物与废水分离。
3.活性炭吸附混凝沉淀处理后的废水中仍然可能存在一些难以去除的有机物质和色素物质。
这些物质对环境的毒性较大,需要进行进一步的处理。
此时可以采用活性炭吸附技术,将活性炭与废水进行接触,通过吸附作用去除废水中的有机物质和色素物质。
4.氧化还原处理在活性炭吸附后,废水中的大部分有机物质已经得到去除。
但仍可能存在部分难以去除的有机物质和一些重金属离子。
为了进一步净化废水,可以采用氧化还原技术。
将废水暴露在氧化还原剂(如臭氧)的作用下,通过氧化还原反应将有机物质和重金属离子转化为较为稳定的无害物质。
5.膜过滤经过氧化还原处理后的废水中仍可能残留有微小的悬浮物和胶态物质。
为了进一步提高水质净化效果,可以采用膜过滤技术。
通过膜的孔隙作用,将废水中的微小颗粒和胶态物质截留,使废水的悬浮物浓度进一步降低。
6.消毒处理经过膜过滤处理后的废水可以基本达到排放标准,但为了确保废水中的微生物得到彻底杀灭,需要进行消毒处理。
常见的消毒技术包括紫外线消毒和氯消毒,可以根据需要选择适合的消毒方法。
结论造纸废水处理是一项重要的工作,通过科学有效的处理工艺可以将造纸废水中的有害物质去除,达到环境保护的目的。
制浆造纸废水分析及处理工艺制浆造纸废水是指化学法制浆产生的蒸煮废液,洗浆漂白过程中产生的中段水及抄纸工序中产生的白水。
制浆造纸废水对环境产生了严重的污染,消除造纸废水污染并使废液中的宝贵资源得到利用,就必须了解制浆造纸废水的处理工艺。
一、制浆造纸废水的来源制浆造纸废水主要来源有四种,分别是蒸煮工段产生的黑液和红液,制浆中段废水,抄纸工段产生的白水。
1. 黑液碱法制浆蒸煮废液,因其色黑称为黑液。
我国绝大部分造纸厂采用碱法制浆而产生黑液。
黑液中的主要成分有3种,即木质素、聚戊糖和总碱。
黑液中所含的污染物占到了造纸工业污染排放总量的90%以上,且具有高浓度和难降解的特性,它的治理一直是一大难题。
2. 中段水制浆中段废水是指经黑液提取后的蒸煮浆料在筛选、洗涤、漂白等过程中排出的废水,颜色呈深黄色,占造纸工业污染排放总量的8%~9%,吨浆COD负荷310 kg左右。
中段水浓度高于生活污水,BOD和COD的比值在0.20到0.35之间,可生化性较差,有机物难以生物降解且处理难度大。
3. 白水白水即抄纸工段废水,它来源于造纸车间纸张抄造过程。
白水主要含有细小纤维、填料、涂料和溶解了的木材成分,以及添加的胶料、湿强剂、防腐剂等,以不溶性COD为主,可生化性较低,其加入的防腐剂有一定的毒性。
白水水量较大,但其所含的有机污染负荷远远低于蒸煮黑液和中段废水。
二、制浆造纸废水的主要成分制浆造纸过程排放的主要污染物有悬浮物、易生物降解有机物、难生物降解有机物、毒性物质、酸碱物质、色度。
三、制浆造纸废水处理工艺1. 碱回收法是处理黑液比较有效的方法。
碱回收处理法是目前解决黑液问题比较有效的方法。
通过黑液提取、蒸发、燃烧、苛化四个主要工段,可将黑液中的SS、COD、BOD一并彻底去除,并可回收碱,产生二次蒸汽(能量)。
2. 气浮法是白水处理中较常用的方法。
气浮法是白水处理中较常用的方法。
白水中所含的物质为短纤维、填料、胶状物以及溶解物,它经过调节后在气浮池内与减压后的溶气水混合,进行气浮操作过程。
造纸污水处理实例造纸行业是一个典型的高耗能、高污染行业,其废水排放含有大量有机物和悬浮物,对环境造成严重污染。
因此,对造纸污水进行有效处理是至关重要的。
本文将介绍一个造纸污水处理的实例,详细说明其处理过程和效果。
一、工艺流程1.1 初级处理:将造纸污水经过格栅、沉砂池等设备进行初步过滤和沉淀,去除大部份悬浮物和杂质。
1.2 生化处理:将初级处理后的水体送入生化池,通过微生物的作用将有机物降解为无害物质,减少COD和BOD的含量。
1.3 深度处理:对经过生化处理后的水体进行深度处理,如进一步过滤、吸附、氧化等工艺,确保出水达标排放。
二、处理设备2.1 格栅:用于初步过滤水体中的大颗粒杂质,防止阻塞后续设备。
2.2 生化池:设置曝气系统,提供氧气促进微生物降解有机物。
2.3 深度处理设备:如活性炭吸附罐、臭氧发生器等,用于进一步净化水体。
三、处理效果3.1 COD和BOD去除率高:经过处理后的水体COD和BOD含量显著降低,达到环保排放标准。
3.2 悬浮物去除效果好:处理后的水体澄清透明,悬浮物几乎彻底去除。
3.3 pH值稳定:处理后的水体pH值稳定在合适范围内,不会对环境造成二次污染。
四、节能减排4.1 循环利用:对处理后的水体进行再利用,如冷却循环水、生产用水等,减少对自然水资源的消耗。
4.2 能源回收:利用生化过程中产生的沼气、生物质等作为能源,降低处理过程中的能耗。
4.3 降低排放:通过有效处理,减少有机物和悬浮物的排放,降低对环境的影响。
五、持续改进5.1 监测系统:建立水质在线监测系统,实时监测处理效果,及时调整处理工艺。
5.2 技术更新:定期更新设备和工艺,引入更先进的处理技术,提高处理效率。
5.3 管理优化:建立完善的管理体系,加强员工培训,确保处理系统的稳定运行。
综上所述,造纸污水处理是一项复杂而重要的工作,通过科学的工艺流程、先进的处理设备以及持续改进的管理方式,可以有效降低对环境的污染,实现可持续发展。
造纸行业污水处理标题:造纸行业污水处理引言概述:造纸行业是一个重要的工业领域,但其生产过程中产生的大量废水对环境造成了严重的污染。
因此,如何有效处理造纸行业的污水成为了一个迫切的问题。
本文将从五个大点来阐述造纸行业污水处理的相关内容。
正文内容:1. 污水来源1.1 造纸行业污水的主要来源1.2 污水的组成成分造纸行业的污水主要来源于制浆、造纸和印刷等生产过程。
这些过程中产生的废水含有大量的有机物、悬浮物、酸碱度高低不一等成分。
2. 污水处理技术2.1 生物处理技术2.1.1 好氧处理2.1.2 厌氧处理生物处理技术是目前常用的造纸行业污水处理方法之一。
其中,好氧处理和厌氧处理是两种常见的生物处理技术,可以有效地去除废水中的有机物和悬浮物。
2.2 化学处理技术2.2.1 混凝沉淀2.2.2 活性炭吸附化学处理技术主要通过混凝沉淀和活性炭吸附等方法,将废水中的有机物和悬浮物与化学药剂反应,使其沉淀或吸附,从而达到净化水质的目的。
3. 污水处理设备3.1 初级处理设备3.1.1 格栅机3.1.2 沉砂池初级处理设备主要用于去除废水中的大颗粒悬浮物和固体杂质,其中格栅机和沉砂池是常见的初级处理设备。
3.2 次级处理设备3.2.1 曝气池3.2.2 活性污泥法次级处理设备主要用于去除废水中的有机物和微小颗粒悬浮物,其中曝气池和活性污泥法是常用的次级处理设备。
4. 污水处理效果评估4.1 COD和BOD指标4.2 悬浮物去除率4.3 pH值和氨氮指标评估污水处理效果主要通过监测COD和BOD指标、悬浮物去除率、pH值和氨氮指标等参数来进行,以确保废水处理达到环保要求。
总结:综上所述,造纸行业污水处理是一个重要的环保问题。
通过生物处理技术和化学处理技术,结合初级处理设备和次级处理设备,可以有效地去除废水中的有机物和悬浮物,达到净化水质的目的。
评估污水处理效果的指标包括COD和BOD指标、悬浮物去除率、pH值和氨氮指标等。
废纸造纸废水处理技术分析随着全球纸张消耗量的增加,废纸造纸工业已成为重要的纸张生产方式之一。
废纸造纸过程中产生的废水含有大量有机物和颗粒物,对环境造成了严重的污染。
废纸造纸废水的处理成为了一个重要的研究方向。
本文将对废纸造纸废水处理技术进行分析,探讨不同的处理方法及其优缺点。
废纸造纸废水的特点废纸造纸废水含有大量的有机物,如纤维素、树脂、油脂等,同时还含有大量的悬浮颗粒物和化学添加剂。
这些物质在废水中的存在使废水的处理变得复杂和困难。
一般废纸造纸废水的水质特点如下:1.高浓度的有机物质:废水中含有大量的有机物质,COD浓度较高;2.大量的悬浮颗粒物:废水中含有大量的悬浮颗粒物,易产生混浊;3.酸碱度不稳定:废水的酸碱度易受到生产过程中的化学添加剂影响,时常会发生波动。
废纸造纸废水处理技术针对废纸造纸废水的特点,目前主要的处理技术包括物理化学处理技术和生物处理技术。
下面将分别对这两种处理技术进行详细的分析。
1. 物理化学处理技术物理化学处理技术主要包括絮凝、沉淀、过滤、氧化和吸附等方法。
这些方法通常可以有效地去除废水中的悬浮物、有机物和化学添加剂,实现水质的提升。
絮凝是物理化学处理技术的重要环节之一,其原理是通过添加絮凝剂,将废水中的分散物凝聚成较大的絮体,便于沉降或过滤。
常见的絮凝剂有铝盐类和铁盐类等。
沉淀是指通过添加沉淀剂,将废水中的悬浮固体物质和溶解性有机物质转化为不溶物沉淀下来,达到净化水质的目的。
沉淀剂一般有氢氧化铁、氢氧化铝等。
过滤是一种将废水中的悬浮物或胶体物质截留下来,使水体通过滤料后得到较高水质的物理处理方法。
常用的过滤材料有砂滤、炭滤、膜滤等。
氧化是将有机物氧化分解成无害物质的一种处理方法。
氧化剂一般有过氧化氢、高锰酸钾等。
吸附是指通过活性炭、树脂等吸附剂吸附废水中的有机物质,去除水中的污染物。
吸附剂一般具有大比表面积和较强的吸附能力。
物理化学处理技术能够有效地去除废水中的有机物和颗粒物,达到排放标准。
造纸废水处理工艺目前再生纸的造纸工艺主要由制浆和抄纸两大部分组成,而在造纸产生废水主要是由于制浆过程中的除渣、洗浆和漂洗等,在这些过程中会产生大量的洗涤废水,且含有纸纤维、填料及化学药品等相关成分。
那么一般的造纸废水处理可以分为四类,即物理法、化学法、物理化学法、生物法。
由于造纸废水中,水质较为复杂,所以将常会将几种造纸废水处理方法结合在一起进行综合处理。
溶气气浮设备造纸废水初级处理方法针对造纸废水中含有较高浮物这一特点,在进行处理的时候先要初级处理,采用的方法为物理法,辅以化学法。
那么物理法中一种是过滤,这种就是将细小的纤维以最简单的方法进行过滤掉,其次就是使用超效气浮法,这种方法是将固-液或液-液进行分离,应用的关键是在能够在水中通入或产生大量的微细气泡以便减轻后面处理工艺的负荷。
造纸废水深度处理废水进过初级处理后没有达标并不能进行排放,根据废水排放的要求必须进行深度处理,这一步通常在生化法和物化法的基础上并辅以物理法、化学法。
下面是几种方法的简单介绍:一、活性污泥法是处理有机废水有机废水的一类好氧生物,主要利用悬浮生长的微生物絮体进行处理。
包括A/O法、SBR法、百乐克、选择器活性污泥法、氧化沟等。
二、生物接触氧化工艺称之为好氧生物膜,原理是将固定填料安装在曝气池中,压缩空气时带动废水与同填料上的生物膜不断进行接触,同时压缩空气提供氧气。
三、厌氧生物处理这种处理方法同时适用于高浓度、中等浓度和低浓度吃的有机废水处理,处理方法中用要的UASB反应器设备也广泛的应用在在世界各国的造纸废水处理厂。
四、混凝沉淀法是最常用的一种方法,其基本原理是投加混凝剂,使得废水中的胶体状悬浮颗粒、胶体和可絮凝等其他物质失去稳定性再次相互碰撞成为颗粒或絮状物,从而易于从水中沉淀分离。
造纸废水处理新工艺研究摘要:我国造纸废水量大,其中含有大量有机物和难降解物质,如何应用造纸废水治理技术,化害为利,回收、回用资源,促进生态环境保护与造纸工业可持续发展,具有重要的现实意义。
为了研究造纸废水处理的优良工艺,本文在查阅相关资料的基础上,总结造纸废水处理的常用新方法——粉煤灰、人工湿地技术、厌氧技术的应用及其优缺点,指出了今后的发展趋势和研究方向,并提出了造纸废水的污染防治应从新技术的研究着手,因地制宜,探索合适的处理工艺。
Abstract:关键词:造纸废水粉煤灰人工湿地厌氧技术Key Words:目前,我国有大中小型造纸厂总数10000余家,年排放废水量高达40多亿m3,占全国废水总排放量的十分之一,造纸废水中的BOD5年排放量200多万t,占全国废水总排放中BOD5的25%。
因此,如何应用造纸废水治理技术,化害为利,回收、回用资源,促进生态环境保护与造纸工业可持续发展,具有重要的现实意义[1]。
1.造纸废水的来源及特点在制浆(化学法)和造纸生产过程中主要产生三类废水:黑(红)液、中段废水和纸机白水。
黑(红)液主要是蒸煮制浆废水,中段水包括纸浆洗涤、筛选、漂白废水,纸机白水为抄纸车间废水。
其中蒸煮废水的环境污染最严重,占整个造纸工业污染的90%。
黑液的主要成分是木质素、纤维素、半纤维素、单糖、有机酸及氢氧化钠等,可以综合回收其中的有用物质;中段废水污染物复杂,含有较高浓度的木质素、纤维素和树脂酸盐等较难生物降解的物质成分,而且富含漂白阶段产生的对环境危害大的有机氯化物,pH为9-11,悬浮物1000mg/l左右,COD600-2500mg/l,色度深;纸机白水采用沉淀或气浮的方法实现白水回用,固体渣也可再制浆[2]。
2.在造纸废水处理中的研究进展2.1粉煤灰的性质和分类粉煤灰(coal fly ashes,CFA)又称为飞灰(fly ashes,FA),是煤粉进入1300o C~1500 o C的炉膛后,在悬浮燃烧条件下经受热面吸热后冷却形成粉煤灰,每个粉煤灰颗粒的粒径均在25~300μm,平均几何粒径40μm。
由于表面张力的作用,粉煤灰颗粒大部分呈球形,表面疏松多孔,因此比表面积大,具有活性基团和吸附特性。
它的真密度为2000~3000kg/m3,堆积密度为550~680kg/ m3,孔隙率一般为60%~70%。
粉煤灰的主要化学成分为硅、铝、铁氧化物,还含有含量相对较低的氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、硫氧化物,还有一些微量元素如Cu、Cr、Pb等、未燃尽炭、稀有元素组成的海绵状和空心球状的细小颗粒,具有很大的比表面积:2500~5000cm2/g。
粉煤灰的主要化学成分见表1。
目前国际上按照粉煤灰的化学类型将粉煤灰分成两大类:一类是F级粉煤灰(FA-F),这种粉煤灰的硅、铝、铁氧化物含量在70%以上;另一类是C级粉煤灰(FA-C),它的硅、铝、铁的氧化物含量在50%~70%之间。
按照粉煤灰颗粒形貌可将粉煤灰颗粒分为:玻璃微珠、海绵状玻璃体、炭粒。
[3]2.2粉煤灰的作用机理2.2.1物理吸附物理吸附效果取决于粉煤灰的比表面积,比表面积越大,吸附效果就越好。
物理吸附特征主要是吸附时粉煤灰颗粒表面能降低,放热,故在低温下可自行进行;其次,物理吸附无选择性,因而对各种污染物都有一定吸附去除能力。
2.2.2化学吸附化学吸附主要是粉煤灰颗粒表面有大量的Si-O-Si键和Al-O-Al键与具有一定极性的分子产生偶极—偶极键的吸附,或是阳离子与粉煤灰中次生的带正电的硅酸铝、硅酸钙、硅酸铁之间形成离子交换或离子对的吸附。
化学吸附的特点是选择性强,通常是不可逆的。
在通常情况下,上述两种吸附同时存在,但是在不同的条件下(pH、温度等),体现出的优势不同,导致粉煤灰的吸附性能变化。
2.2.3絮凝沉淀粉煤灰还能与废水中的有害物质作用使其絮凝沉淀,与粉煤灰构成吸附—絮凝沉淀协同作用,这主要是由于粉煤灰中含有氧化钙(CaO)。
Erol[4]等研究发现粉煤灰对Cu[2+]和Pb[2+]两种离子的去除主要依赖于粉煤灰中CaO的含量,且随CaO含量的增加,去除效果也相应提高。
Cetin[5]等用粉煤灰去除水中的Ni[2+]和Zn[2+],也得到与Erol等相同的结论。
由此可见,用粉煤灰处理重金属废水主要与粉煤灰中CaO的含量有关。
2.2.4过滤截流粉煤灰是多种颗粒的机械混合物,空隙率在60%~70%之间,废水通过粉煤灰时,也能过滤截留废水中一部分悬浮物。
2.3粉煤灰处理造纸废水的工艺图 1 灰场处理造纸废水的工艺流程2.4粉煤灰处理造纸废水存在的问题及研究方向粉煤灰原料来源广泛、价格低廉,可以用来去除水中的污染物。
根据粉煤灰的物理化学特性进行改性,工艺简单,利用改性后的粉煤灰处理造纸废水,不仅处理效果好,而且还为粉煤灰的综合利用开启了新的方向,具有以废制废,节约资源等优点。
但是,同时粉煤灰处理造纸废水也存在着一些问题。
(1)粉煤灰吸附量较低,导致投加量大,造成处理后固体清运量大的问题,如何更好的提高粉煤灰吸附量是一个值得深入研究的方向。
(2)由于粉煤灰中含有微量的重金属,在处理造纸废水时,会对废水带入新的污染物,如何控制这些有害重金属的二次污染也将会成为研究者争相攻克的难题。
(3)粉煤灰固体的最终处置问题。
目前,我国已经有很多的研究者把目光投向了这一领域。
(4)粉煤灰处理造纸废水后的灰水分离也是目前限制粉煤灰投入使用的因素。
因此探索灰水分离工艺也是粉煤灰能大规模投入废水处理必须要解决的关键问题。
3.人工湿地处理造纸废水的应用前景3.1人工湿地应用背景人工湿地技术是国际上近30年发展起来的一种废水处理新技术,自1974年第一个人工湿地污水处理的系统在西德建成以来,这方面的研究在世界范围内得到了迅速发展。
制浆造纸废水成分复杂,有机物含量高,处理非常困难,采用常规的化学+生化处理的方法,不仅难以使处理的废水达到排放标准,而且处理成本高,一般的中小型企业,难以承担高昂的处理费用,导致一些企业偷排污水,造成严重的污染事故。
人工湿地污水处理系统具有低投资、低运行费、低能耗、不需要复杂的维护、污染物质去除率较高的特点。
因此,在一些地域广阔、滩涂较多的地方,可以因地制宜地建立人工湿地或利用现有的湿地,利用湿地系统的水草、芦苇等水生植物的生命活动代谢作用、地表系统自然净化功能、土地吸收和吸附作用等因素,对经隔栅、絮凝等初步处理或二级生物处理后的废水作深度处理,使之达到国家规定的排放标准。
在新西兰人工湿地作为废水深度处理技术已被广泛采用,目前新西兰大约有80个人工湿地系统在使用,有些小规模的人工湿地已使用了近30年[6]。
3.2人工湿地处理造纸废水的原理湿地是自然环境中自净能力很强的区域之一,它利用处于水陆交接相的复杂生态体系,由水、永久性或间歇性处于水饱和状态下的基质以及水生生物组成,它具有较大的活性与较高的生产能力。
人工湿地是由人工优化模拟湿地系统而建造的具有自然生态系统综合降解净化功能,且可人为监督控制的处理系统。
人工湿地对造纸废水具有独特而复杂的净化机理,它能利用基质—微生物—植物这个复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用,通过共沉、过滤、吸附、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对造纸废水的高效净化,同时通过营养物质和水分的生物地球化学循环,促进绿色植物生长并使其增产,实现废水的资源化和无害化[7]。
人工湿地系统成熟后,湿地表面和植物根系中生长了大量的微生物,形成生物膜,经过隔栅、絮凝初步处理或二级生物处理后的造纸废水流经人工湿地系统时,大量的悬浮固体被填料和植物根系截留并沉积在基质中,其它污染物则通过生物降解和植物吸收等作用而被去除,通过定期更换和收割栽种在湿地床填料中的植物,最终使污染物从湿地系统中得到去除。
3.3人工湿地类型和特点目前在国内外主要研究的人工湿地有:自由表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地三种[8,9]。
选用人工湿地类型时,应根据污水的水质和各个地方的实际情况来定。
下面分别介绍三种湿地的处理原理及各自的特点。
3.3.1自由表面流人工湿地自由表面流人工湿地,废水在湿地表面漫流,系统中氧的来源主要靠水体表面扩散、植物根系的传输和植物的光合作用,绝大部分有机物是由生长在植物水下茎、杆上的生物膜去除的。
这种类型的人工湿地具有投资少、操作简单、运行费用低等优点,但占地面积较大,水力负荷率较小,不能充分利用填料及丰富的植物根系,去污能力有限,且运行受气候影响较大,夏季易孳生蚊蝇。
张荣社[10]等利用自由表面流人工湿地处理农业面源污水,研究结果表明水力停留时间(HRT) 2天以上,系统即可高效稳定运行,当水力停留时间为2和3天时,系统总氮去除率达到84.9%和85.6%。
3.3.2水平潜流人工湿地水平潜流人工湿地,由一个或多个填料床组成,床体填充基质,床底设有防渗层,废水从一端水平流过填料床。
这种类型的人工湿地的水力负荷比自由表面流人工湿地大,对BOD、COD、SS等污染指标的去除效果好,而且很少有恶臭和孳生蚊蝇现象,但容易发生堵塞现象,控制相对复杂。
3.3.3垂直潜流人工湿地垂直潜流人工湿地,污水从湿地表面纵向流向填料床的底部,系统中氧的来源主要是通过大气扩散和植物传输。
垂直流人工湿地系统的水流状态是维持系统正常运行、使系统充分发挥净化效果的重要因素,水流状态对净化效率影响较大。
这种类型的人工湿地的硝化能力高于水平潜流人工湿地,可用于处理氨氮含量较高的污水,但对有机物的处理能力不如水平潜流人工湿地系统,且落干/淹水时间较长,控制相对复杂,夏季易生蚊蝇。
3.4人工湿地处理造纸废水的优势和存在的问题人工湿地污水处理系统具有出水水质稳定,对有机物、N和P去除能力强,基建运行费用低,易于维护,耐冲击负荷强,适于处理间歇排放的污水,并具有美学价值等优点,但也还存在一些有待进一步解决的问题。
3.4.1人工湿地处理造纸废水的优势人工湿地系统相对于其它的处理方法而言,有如下优点:(1)建造费用便宜,易于管理、维护,技术含量低,可缓冲水力和污染负荷的冲击;人工湿地工艺无需曝气、投加药剂和回流污泥,也没有剩余污泥产生,因而可大大节省运行费用。
(2)制浆造纸企业是用水大户,耗水费用在成本中的比例不容忽视,现在广泛提倡废水回用、封闭循环和造纸废水零排放。
人工湿地处理后的出水水质较好,可以根据出水水质情况和用水要求进行回用或灌溉,也可用于农、林、牧、副、渔业,亦可用于娱乐业。
因此,人工湿地不但解决了废水的出路问题,而且变废为宝,节约成本,产生一定的经济效益。
(3)现在造纸界广泛提倡林-纸一体化,是国家行业发展的方向,制浆造纸企业可以在人工湿地系统中种植速生木材、芦苇等造纸原料。