摘   要:通過對多種制漿造紙廢水實驗和工程實踐以及國內(nèi)外文獻(xiàn)的調(diào)研認(rèn)為：強(qiáng)化混凝技術(shù)更符合我國國情和大規(guī)模推廣應(yīng)用的可行性。對高效溶氣氣浮、粉末活性炭強(qiáng)化混凝、加載混凝磁分離等3種強(qiáng)化混凝工藝進(jìn)行了較深入的探討，以期對制漿造紙廢水的深度處理提出合理、可行的工藝路線。

關(guān)鍵詞:制漿造紙廢水；強(qiáng)化混凝；深度處理

與舊標(biāo)準(zhǔn)相比，制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 3544--2008)對制漿造紙企業(yè)的排水水質(zhì)提出了更高的要求，其新舊標(biāo)準(zhǔn)對比見表1。由于此前的建設(shè)項目中.對出水水質(zhì)的要求不高，相應(yīng)的處理技術(shù)更多地集中在二級生物處理階段，因此缺乏對深度處理及后處理的了解和經(jīng)驗。針對這種情況，筆者綜述了制漿造紙廢水在深度處理后的適宜工藝路線，以解決目前的技術(shù)瓶頸。

1 深度處理制漿造紙廢水的技術(shù)

1.1化學(xué)混凝+沉淀/過濾

向生物處理的出水中投加聚合氯化鋁(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)使水中懸浮和膠體態(tài)的污染物失穩(wěn)凝聚為較大顆粒后，再采用沉淀/過濾等方式將其去除的方法是目前在世界范圍內(nèi)應(yīng)用范圍較廣、運行操作較為成熟的經(jīng)典深度處理技術(shù)，但該方法對污染物質(zhì)的去除效率受到一定局限，很難滿足越來越嚴(yán)格的出水標(biāo)準(zhǔn)^[1] 。

齊瑞平等[2]采用鐵炭微電解技術(shù)，通過電場作用使帶電的膠體粒子脫穩(wěn)聚集而沉降。該方法是使Fe²⁺在一定的堿度條件下，被氧化成Fe³⁺ ，從而產(chǎn)生有效的絮凝作用。

1.2 高級氧化工藝

高級氧化工藝是用氧化劑去除水中殘存的未降解污染物(多為溶解性物質(zhì))。常用的氧化劑包括Fenton試劑(Fe²⁺ +H₂O₂)、臭氧催化氧化等^[1.3] 。崔玉民等^[4]以TiO₂、WO₃/a-Fe₂O₃/w等為催化劑，對采用光催化法處理造紙廢水進(jìn)行了研究,雖然在優(yōu)化條件下獲得了較好的COD去除率,但該法工程造價非常高。

1.3 活性炭過濾

采用活性炭過濾法，短時間內(nèi)可獲得很高的COD去除率，但活性炭頻繁更換使得該法運行費用極為昂貴，制約了其應(yīng)用^[1.5] 。

1.4 膜處理

目前，國內(nèi)外對膜處理都有研究，但國內(nèi)應(yīng)用條件并不成熟。特別是制漿造紙廢水對膜系統(tǒng)運行性能和壽命的影響，還未出現(xiàn)有說服力的數(shù)據(jù)^[6] 。國外部分學(xué)者認(rèn)為該方法的運行能耗較大^[7] 。

由于高級氧化、活性炭過濾、膜處理工藝在我國制漿造紙領(lǐng)域的應(yīng)用受到經(jīng)濟(jì)可行性的影響，目前不適合大規(guī)模工程實踐。而強(qiáng)化混凝工藝工程造價相對較為低廉，因此其在制漿造紙廢水處理領(lǐng)域的推廣應(yīng)用更值得研究討論，同時也可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

2 強(qiáng)化混凝工藝探討

在混凝過程中，混凝劑投加量對處理效果的影響很大。在不同工程中PAC投加質(zhì)量濃度約為200～1500mg/L，而PAM投加質(zhì)量濃度一般只有2～5mg/L。其藥劑成本多在0.1元/m³左右，不會對運行成本帶來很大影響。單純的混凝沉淀/過濾工藝的藥劑費用達(dá)2.5元/m³左右，仍很難滿足新標(biāo)準(zhǔn)的出水要求。而采用強(qiáng)化混凝工藝處理廢水，在對混凝作用的強(qiáng)化過程中，既節(jié)省了混凝劑的投加量，又達(dá)到更優(yōu)的出水效果，滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求，這使得強(qiáng)化混凝工藝在制漿造紙廢水深度處理中的應(yīng)用更具可行性和現(xiàn)實意義，筆者對幾種強(qiáng)化混凝工藝進(jìn)行了探討。

2.1 高效溶氣氣浮工藝

高效溶氣氣浮(HDAF)工藝是集絮凝、氣浮、撇渣、刮泥于一體的水處理裝置。其主要結(jié)構(gòu)單元特點：

(1) 空氣溶解系統(tǒng)——采用特殊的高頻切割技術(shù)，利用離心力和微米級空氣噴射系統(tǒng)，使溶氣水濃度僅在幾秒內(nèi)達(dá)到理論最大值、且無濃度梯度，從而保證大規(guī)模微氣泡的生成。

(2) 微氣泡制造系統(tǒng)——采用快速相分離裝置，使溶氣水中水分子和空氣分子兩個相在微秒時間內(nèi)向不同方向高速運動分離，并在瞬間聚集形成均勻的帶電荷微氣泡．從而在溶氣量相同條件下使氣泡密度呈幾何級數(shù)量增加。

(3) 接觸反應(yīng)室——設(shè)計中應(yīng)用了“淺池理論”及“零速原理” ^[8] ，保證非常短的停留時間，強(qiáng)制定向布水，靜態(tài)進(jìn)出水。

H D A F工藝與傳統(tǒng)氣浮工藝的主要參數(shù)對比如表2所示。

在H D A F工藝中． 當(dāng)溶氣量一定時 。 微氣泡的 總面積與其直徑的平方成反比。 直徑縮小幾十倍 ， 微氣泡的總面積就增大了幾百倍 ，微氣泡的密集度則 增大了幾千倍。 微氣泡直徑越小，氣泡吸附懸浮物的趨勢越強(qiáng)，吸附力越大 ． 這可以用“ 界面能理論” 來解釋。微氣泡總面積呈幾何級數(shù)量增加等效于廢水中固、水、氣三相界面呈幾何級數(shù)量增加， 于是通過吸附作用降低表面能的趨勢大幅增強(qiáng)。 所以，氣泡的吸附過程得以大大強(qiáng)化。 在氣浮理論中， 懸浮物與水的分離，除了氣泡吸附、絮凝架橋、氣泡頂托機(jī)理之外， 還存在“ 氣泡裹攜” 的作用，部分未與氣泡或絮體吸附的細(xì)小懸浮物，在微氣泡上升過程中，可能被挾帶在氣泡群的氣泡間隙中，近而被裹攜至水面而分離。 顯然，氣泡群越密集，這個作用將越明顯，所能挾帶的懸浮物也將越細(xì)小。微氣泡對混凝過程起到強(qiáng)化的作用，增強(qiáng)了對水中的短鏈有機(jī)物分子和有色基團(tuán)的去除效果。 在實際工程上，對木漿廢水和蔗渣廢水的處理數(shù)據(jù)表明.HDAF對 懸浮物去除率可達(dá)99.5 ％以上，C OD 的去 除率可達(dá) 到 6 5 ％～ 9 0 ％，色 度去 除率可達(dá) 到7 0 ％一 9 5 ％；污染物去除率的高低和混凝劑投加量基本呈正相關(guān)，受其影響很大。H D A F工藝流程見圖 1 。 
2.2 粉 末 活性 炭 強(qiáng)化混凝工藝粉末 活性 炭強(qiáng)化混凝 ( EC — P AC) 技術(shù)在 2 0世紀(jì)7 0年代開始用于工業(yè)廢水處理。生產(chǎn)實踐表明， 活性炭對水中微量有機(jī)污染物具有卓越的吸附性， 它對紡織印染、 染料化工 、 食品加工和有機(jī)化工等工業(yè)廢水都有良好的吸附效果 。 一般情況下， 對廢水中以B O D、 C O D等綜合指標(biāo)表示的有機(jī)物如合成染。

料 、 表面活性劑 、 酚類 、 苯類 、 有機(jī)氯 、 農(nóng)藥和石油化工產(chǎn)品等都有獨特的去除能力 。  眾所周知，活性炭最主要的性能是吸附性 ． 它與 活性炭的比表面積和微孑L 隙結(jié)構(gòu)有關(guān)。粉末活性炭微孑 L 的比表面積和比容積均很大， 因此其吸附能力非常強(qiáng) 。E C— P AC工藝具有的優(yōu)點是~ 8 - 9 j ： ( 1 ) 可充分 發(fā)揮粉末活性炭的吸附作用、助凝作用，起到強(qiáng)化混凝沉淀過程對污染物質(zhì)，包括 B O D、 C O D、 色度等的去除效果，同時減少混凝劑的投加量 。( 2) 粉末活性炭可投加在原有絮凝沉淀或澄清工藝前， 依靠水泵、管道或接觸裝置充分地混合進(jìn)行接觸吸附．容易對現(xiàn)有混凝沉淀／過濾工藝進(jìn)行升級改造。( 3 ) 粉末活性炭還可 以在沉淀和澄清后二次投加，提高吸附效果和出水水質(zhì)。筆者采用 E C — P AC工藝處理制漿造紙廢水，其工藝流程如圖2所示。

試驗結(jié)果表明 ： ( 1 ) 粉末 活性 炭常用的粒徑為2 0 0 ～ 4 0 0目。粒徑越細(xì)效果越好，但不易操作。( 2 ) 粉末活性炭的投加量質(zhì)量濃度為 1 0 0 ～ 2 0 0   mg ／ L， 濃度越低越利于快速擴(kuò)散、混合，但會造成設(shè)備選型增大和電耗增加。( 3 ) E C — P A C工藝對 C O D的去除率約為7 0 ％- 7 5 ％。 ( 4 ) 先投加混凝劑，然后投加粉末活性炭， 并以在絮凝池 中形成 的微小絮體尺度發(fā)展到與粉末活性炭顆粒尺度相近時的時間，作為最佳投加點。這樣可以充分發(fā)揮活性炭與絮凝體的吸附作用、避免二者的競爭吸附： 同時也可以使絮凝體對粉末活性炭顆粒包裹達(dá)到最小。既提高活性炭的吸附效率.又達(dá)到有效的助凝效果。實際計算顯示， P AC與原水充分混合后約 4 0~6 0   S的可作為粉末活性炭 的適宜投加點 。 
( 5 ) 投加粉末活性炭后，可以免去 P A M的投加。 ( 6 ) 粉末活性炭加入水中后，前 3 0 - - 4 5   mi n吸附能力最大。因此，在新建 E C — P A C工藝 中可以考慮單獨設(shè)置接觸池.接觸時間為 3 0 ～ 4 5   mi n 。

2.3 加載混凝磁分離工藝
加載混凝磁分離 ( C o — Ma g ) 工藝是美 國劍橋水務(wù)開發(fā)的一種新型絮凝澄清技術(shù)¨ o _ “ ] 。 C o — Ma g 工藝的原理是向污水 中投加相應(yīng)的混凝劑和磁種 ．使污染物絮凝并與磁種結(jié)合 ．在磁種的重力作用下實現(xiàn) 絮凝物的高效沉淀.進(jìn)而快速高效地去除廢水 中的污染物質(zhì)( 如 B O D、 C O D、 S S等 ) 。該種磁嵌合混凝的沉淀速度，比傳統(tǒng) 的混凝沉淀工藝快 2 0 ～ 4 0倍。C o — Ma g工藝在國外制漿造紙廢水領(lǐng)域應(yīng)用廣泛 ， 不僅用于造紙廠的原水處理 、 白水回收，還用于廢水二級、 三級處理( 深度處理 ) ，其處理效果見表 3 。

Co —Ma g工藝流程 ( 以深度 處理 為 例 ) 如圖3 所示 。

C o — Ma g工藝的核心和技術(shù)難點在于磁分離系統(tǒng)。目前市場上的磁鼓分離器、電磁分離設(shè)備等較為
成熟，可以使磁種的分離效率達(dá)到 9 5 ％～ 9 9 ％，所以C o — Ma g 技術(shù)的運行成本可以大大降低。C o — Ma g 工藝與傳統(tǒng)的混凝沉淀工藝相比.還具有表面負(fù)荷高、池容小、占地省、抗 沖擊負(fù)荷強(qiáng)、投藥量低等優(yōu)點。 
3   總 結(jié)
強(qiáng)化混凝工藝是適合我國國情 的一種高效、經(jīng)濟(jì)、實用的制漿造紙廢水深度處理技術(shù)，可以滿足新排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，值得在工程中大規(guī)模地推廣應(yīng)用。來源：互聯(lián)網(wǎng) 作者：許燕，王征