制浆造纸废水处理应该将重点放在循环用水率的提升、用水量与排放量的有效控制等方面,基于此才能够实现对废水可利用再生资源的有效利用。现阶段,制浆造纸废水处理的方法主要包括物理法、化学法、生物法、混凝法以及氧化法等等。其中物理法指的是对废水的预处理,对悬浮颗粒物进行清除,为后续深度处理减少能耗;生物法则在造纸废水中的二级处理中有着重要应用,可以将废水中的COD、BOD降低。然而,近年来我国根据制浆造纸行业现状,对排放标准进行了更改,废水处理难度逐渐增加,传统的处理技术与方法与现实需求已经不相适应。在此背景下,人们提出了新的制浆造纸废水处理技术,例如仿酶-混凝土法处理技术、电化学-固定化微生物技术等等。这些技术的运用有效减少了造纸行业产生的废水排放量,对于行业发展有着重大意义与影响。
二、制浆造纸废水处理新技术探析
1、仿酶-混凝土法废水处理技术
在制浆造纸废水处理中,酶处理这一方法具有较强的适用性,当然,这种技术需要付出较高成本进行酶提取,并且酶丧失活性的概率较大,对环境条件有着比较严格的要求。因此人们提出了仿酶处理的方法,即仿酶-混凝土法。具体而言,这种方法是对Fe-CA仿酶-混凝土结合到一起,并对废水与稀黑液进行处理,从而将废水中的COD进行去除,为后续的废水处理奠定基础。
仿酶-混凝土法的具体工艺为:采用斜筛将制浆造纸废水中的细小纤维过滤出来,然后将废水引入集水池,与混有仿酶混合物和过氧化氢溶液的混合液进行反应,并将空气压缩进池中,待反应时间达到1h后,向添加了絮凝剂的初沉池中引入废水并进行3h的沉降,之后采用污泥泵抽出池中的沉降物,并采取生化处理的措施,就可以排放出处理后的废水。
仿酶-混凝土法的有点在于稳定性较强,成本降低,能够按照新标准对含有高浓度COD的废水进行有效处理。在废水处理中该方法具有比较良好的效果,可以将废水中的木素清除掉,使废水毒性得到有效控制,增强废水的可生化性。
2、电化学-固定化微生物技术
电化学-固定化微生物技术集电化学技术与固定化微生物技术于一体,在制浆造纸废水处理中也具有较高的应用价值。其中电化学技术的作用在于对废水中污染负荷进行控制,使废水的生化性能得到改善,而固定化微生物技术则是将废水中污染物质降低。
电化学-固定化微生物技术在废水处理中的工艺流程如下:首先是电化学处理阶段,通过计量泵来将废水池中的废水引入到电化学反应池中,池中有不锈钢、碳钢极板等阴阳材料,之后对液相电解器与极板调节按钮进行操作并进行反应,待到达反应时间后,将废水先后引入到添加了少量聚丙烯酰胺的曝气氧化池与沉淀池中,进而将废水中的污泥分离出来,完成分离后将水体引入到储水池、曝气生物滤池、生物炭池中,将液体中的有机物与色度清除掉,从而实现废水的有效治理。
其次是固定化微生物处理阶段,首先将经过电化学处理后的废水引入到生物滤池与生物炭池中,并将压缩空气与一定量的高效菌引起其中,闷曝三天后,将高效微生物加入到池中,反复三次后向池中通水,对水中COD含量进行检测,并通过显微镜对池中微生物生长情况进行观察。如果微生物具有良好长势,且出水水质的稳定性较强,则表明处理有效。
3、白腐菌Coriolusversicolor漆酶废水处理技术
在以往,制浆造纸废水处理大多使用一级沉降与二级生化的方式,这种方法并不符合新标准下的排放要求。而运用杂色云芝产生的漆酶可以更加深度的处理废水。基于催化氧化作用,漆酶体系能够让废水中大部分有毒木素发生聚合反应,以此实现废水中COD与色度含量的降低。
近几年以来,人类的生产活动一直不断的向水体排放大量的含氮化合物,给地球水环境造成了极大的污染。含氮污染物分为无机氮以及有机氮。无机氮:NH4+-N、NO3--N和NO2--N,主要来自城市生活污水经污水处理厂的常规工艺处理之后排放的废水、冶金工业排放的焦化废水以及制肥厂产生的工业废水。有机氮:有机碱、尿素、蛋白质等,主要来自食品饮料加工行业、印染工业、制革工业及农业生产过程中农药的流失以及牲畜的排泄物。氮污染的危害如下:
1.1 水体富营养化
植物和藻类的生长离不开营养物质。在自然水体中,它们的生长经常会受到氮元素和磷元素的限制。当氮元素随着污水的排入而不断进入水体,就会引起水体的富营养,导致水生植物以及藻类过度繁殖,然后因此产生一系列的不良后果。
(1)一方面,某些藻类自身带的腥味就能使水质变恶劣并使水体腥臭难闻;另一方面,某些藻类本身含有的蛋白质毒素就会在水生物体内积累,并经过食物链危害人类的健康,更甚导致人中毒。
(2)水生植物以及藻类大量的繁殖,覆盖水体,从而极大的影响江河湖泊的观赏价值。
(3)如果以富营养化的水体作为水源,藻类就会堵塞住自来水厂的滤池影响生产;其含有的毒素和气味物质会使饮用水的质量受到影响。
根据资料,2011年我国地表水污染势态严重,NH4+-N是黄河水系、长江水系、珠江水系、辽河水系主要污染指标的其中之一,主要的湖泊、水库等富营养化问题非常严重。因为富营养化后水体溶氧量会减少,藻类会加速繁殖,导致水体变黑发臭,致使水体中鱼、虾等水产的正常繁殖和生长遭受影响,就会降低江河湖泊等的观赏性和利用价值。
1.2 威胁人类和水生动物的健康
水体中氮污染会给人类和水生生物的健康产生危害。一方面,因为水体中的亚硝酸盐会与人和动物血液中具有氧气传送功能的血红蛋白反应,将血红蛋白分子中的Fe2+氧化成Fe3+,抑制了氧的传输能力,导致组织缺氧、神经麻痹乃至窒息死亡。水体里的硝酸盐如果由于硝酸盐还原菌的作用生成亚硝酸盐或与胺、酚氨、氰胺等物质产生共同作用从而形成高度“三致”(致癌、致畸变、致突变)物质,对人类的健康造成严重影响。另一方面,富营养化导致藻类急剧繁殖,某些藻类自身的毒素在水产体内富集后,会经过食物链导致人类中毒。
1.3 增加水处理成本
如果用Cl2来处理水体中的NH4+-N,NH4+-N每增加1g,Cl2量则需增加8~10g。若利用其他化学法处理,必然会增加相应化学试剂的投加量。若果氨与含铜成分的设备相接触,会与铜表面的纯化层形成铜氨络离子,从而加快设备的腐烛速度,造成经济上的损失。
2、生物脱氮技术概述
自上世纪60年代起,陆陆续续产生了许多有效的污水脱氮的方法,其中有化学中和法、化学沉淀法、氨空气吹脱法、蒸汽汽提法、选择性离子交换法、折点氯化法等的物化法和生物硝化反硝化脱氮的生物脱氮法。物化脱氮法工艺繁复、资金投入大,以至于很难推广投产,生物脱氮技术的适用范围广,成本及运转投入低,操作简便也不会产生再次污染,污水达标排放可能性强,所以更加受到青睐。目前,生物脱氮技术主要有:
2.1 硝化反硝化脱氮工艺
传统的硝化反硝化脱氮工艺通过硝化过程使氨氮转化为NO3--N,然后通过反硝化过程使NO3--N还原为N2,以达到降低处理水质中总氮质量浓度的目的。
硝化反应的亚硝酸化和硝酸化两个阶段是由不同的微生物来完成的,硝化反应的亚硝酸化阶段主要是由氨氧化菌完成,主要有Nitrosomonas、