造纸废水处理

造纸废水处理技术是环保领域的重要研究方向，旨在减少造纸工业对环境的污染。造纸废水处理技术主要包括物理法、化学法、生物法和物理化学法等多种方法，并且通常采用多级综合处理方法来应对复杂的水质特性。

1.物理法：主要包括气浮、沉淀、过滤等方法。这些方法通过物理作用去除废水中的悬浮固体（SS）和部分溶解性污染物。例如，气浮或沉淀法可以通过投加混凝剂去除大量的SS和非溶解性COD。

2.化学法：包括混凝、氧化还原、吸附等方法。这些方法通过化学反应去除废水中的有机污染物和其他难以生物降解的物质。例如，混凝法可以有效去除悬浮物和部分溶解性污染物。

3.生物法：包括好氧法和厌氧法。利用微生物的新陈代谢功能，将废水中的有机污染物转化为无害物质。

4.物理化学法：结合了物理和化学方法，如膜分离法、电絮凝法等。这些方法可以进一步提高处理效率，去除二级生化处理后仍存在的污染物。

5.多级综合处理方法：通常将上述各种方法结合在一起，针对不同污染特性的废水，在不同的处理阶段采取不同的处理技术。这种方法可以更全面地去除各种污染物，达到更高的处理标准。

造纸废水处理中，气浮法和沉淀法是两种常用的物理方法。以下是它们的具体操作方式及其优缺点：

气浮法

1.操作原理：

气浮法通过向废水中注入微小气泡，使悬浮物和油脂等附着在气泡上浮至水面，然后通过刮渣机去除。

2.优点：

时间短：气浮处理时间较短，能够快速完成固液分离。

高效率：用于处理造纸机白水时，纸浆回收率为90%以上，纸浆渣浓度在5%以上。

设备集成度高：具有较高的设备集成度，投资与占地面积少，运行效果稳定。

适用范围广：特别适用于处理低浊度、高色度、高有机物含量、低含油量、低表面活性物质含量或具有富藻的废水。

3.缺点：

设备复杂：相对于沉淀法，气浮设备较为复杂，需要精确控制气泡的生成和去除过程。

成本较高：由于设备和运行要求较高，整体成本可能会比沉淀法更高。

沉淀法

1.操作原理：

沉淀法通过向废水中加入混凝剂，使悬浮物质聚集成较大的颗粒沉降到底部，从而实现固液分离。

2.优点：

设备简单：沉淀法的设备相对简单，易于维护和操作。

固液分离效果良好：通过物理过程实现有效的固液分离。

管理简单：无需复杂的设备管理和维护，适合小规模或初级处理阶段。

3.缺点：

处理时间长：相比气浮法，沉淀法的处理时间较长，可能需要更长的停留时间来确保悬浮物质完全沉降。

处理效率较低：在某些情况下，沉淀法的去除效率不如气浮法，特别是在处理高浊度或高有机物含量的废水时。

气浮法和沉淀法各有优缺点，选择哪种方法应根据具体的废水特性和处理需求来决定。

混凝法在造纸废水处理中的应用效果显著，具有多种优势，但也存在一定的局限性。

1.应用效果

高效去除污染物：混凝法能够有效去除造纸废水中的COD、SS（悬浮固体）、色度等主要污染物。例如，采用混凝沉淀-A/O工艺处理造纸废水时，平均COD去除率为93.4%，平均SS去除率为96.9%。此外，臭氧-混凝法处理造纸废水时，COD和SS的去除率均高达99%以上，各项指标超过一级排放标准。

深度处理能力：混凝法不仅能有效去除有机物，还能进一步降低COD含量。例如，通过混凝沉淀系统对生化出水进行深度处理，使COD低于60mg·L-1，有机物去除率能达到55%以上。

适用性广泛：混凝法可以与其他处理方法结合使用，以提高处理效果。例如，混凝/Fenton法可以优化工艺参数，进一步提升处理性能。此外，混凝法还可以与生化处理相结合，如混凝沉降-生化法或化学处理-混凝沉降法，能有效治理废纸造纸废水。

2.优势

高效性：混凝法能够快速去除大量的悬浮固体和有机物，显著降低废水的浊度和色度。

灵活性：混凝法可以与其他处理方法结合使用，形成复合处理工艺，以满足更严格的排放标准。

经济性：混凝法通常成本较低，且操作简单，适合大规模应用。

局限性

对pH值敏感：混凝效果受pH值的影响较大，不同的混凝剂在不同pH值下的效果会有所不同。

选择性有限：虽然混凝法能有效去除某些污染物，但其选择性有限，可能无法完全去除所有类型的污染物。

产生的二次污染：混凝过程中可能会产生一些二次污染物，如混凝剂残留等，这需要进一步处理以确保出水质量。

混凝法在造纸废水处理中表现出色，具有高效、灵活和经济的优点，但也存在对pH值敏感、选择性有限和可能产生二次污染等局限性。

膜分离法和电絮凝法在造纸废水处理中的具体应用及其效果评估如下：

膜分离法

1.应用：

预浓缩和回收副产品：膜分离技术最早用于蒸煮废液的处理，以分离木素、低聚糖等有价值的副产品。此外，超滤膜技术也被用于制浆废液的预浓缩。

去除有毒物质：超滤膜可以截留废水中的大颗粒悬浮物、纸浆纤维等有毒物质，提高废水的透明度，为后续处理创造有利条件。

自动化操作：膜组件紧凑、占地少、易于实现自动化操作，与传统处理方法相比具有明显优势。

2.效果评估：

高效率：膜分离技术在处理造纸废水时，能够有效地回收水资源，减轻或杜绝废水对环境的污染，减少污水总排放量，改善境质量，实现清洁生产。

经济性：膜分离技术具有能耗低、效率高和工艺简单等特点，是一种经济可行的处理方法。

电絮凝法

1.应用：

去除难降解有机物和重金属：电絮凝工艺用于处理含难降解有机物和重金属的造纸废水。

优化条件下的去除效果：在优化条件下，有机物的去除率为38.7%，并且不同荧光组分在降解过程中表现出不同的去除效果。

2.效果评估：

显著降低污染物：电絮凝法在处理再生纤维基造纸废水时，COD最大降低95%，颜色67%，TDS值为1340 mg/L。

电极材料的影响：铁质电极对总有机碳的去除率要略高于铝质电极，且去除率受pH变化的影响较小。

3.总结

膜分离法和电絮凝法在造纸废水处理中各有优势。膜分离法以其高效率、低能耗和简单工艺在造纸废水处理中得到了广泛应用，特别是在预浓缩和回收副产品方面表现突出。而电絮凝法则在去除难降解有机物和重金属方面表现优异，尤其是在优化条件下能够显著降低污染物的浓度。

多级综合处理方法在实际应用中的案例研究，特别是如何根据不同污染特性选择合适的处理阶段，可以通过以下几个方面进行详细分析：

1.预处理阶段主要用于去除废水中的悬浮物和部分大分子有机物。例如，在淡林环境科技的DMF废水处理流程中，首先采用物理沉淀与过滤等预处理技术，有效去除废水中的悬浮物和部分大分子有机物，这一步骤不仅提高了后续处理的效率，而且降低了反应器的污染负担。

2.初级处理阶段通常包括生化处理，如A/O工艺。在多级AO工艺中，通过蠕动泵控制进水量及污泥回流流量，确保各级反应池的溶解氧质量浓度适宜，从而实现高效的有机物降解。

3.二级处理阶段可以采用强化生化处理工艺，如MBR（膜生物反应器）或SBR（序批式活性污泥法）。这些工艺能够进一步降解有机物，并提高出水质量。

4.三级处理阶段通常涉及深度处理技术，如高级氧化法。这种方法被广泛应用于各类有机污染物的去除，尤其适用于复杂废水的处理。高级氧化法的活性物种选择性偏低，但由于其强大的氧化能力，能够有效去除难降解有机物。

5.深度处理阶段主要用于进一步提高出水质量，确保达到更严格的排放标准。例如，臭氧氧化深度处理技术可以在不同臭氧浓度条件下对模型污染物进行评价，从而优化处理参数，提高处理效果。

在选择合适的处理阶段时，需要根据废水的具体污染特性和处理目标来决定。例如，对于含有大量悬浮物和大分子有机物的废水，可以优先考虑预处理阶段；对于需要进一步降解有机物的废水，则可以采用二级和三级处理阶段；对于要求极高出水质量的场景，则可以采用深度处理技术。