清潔制漿（麥草漿）新工藝中洗草水的混凝處理

張克賢 魏秀珍

（1.天津現代職業技術學院，2.天津市慧珍科技有限公司）

清潔制漿（麥草漿）新工藝中洗草水的混凝處理

張克賢1魏秀珍2

（1.天津現代職業技術學院，2.天津市慧珍科技有限公司）

混凝法處理清潔制漿（麥草漿）新工藝中能有效地降低洗草水的色度，處理后的洗草水能循環使用。采用有機和無機混凝劑分段處理新工藝效果良好，各項指標滿足工業水污染物排放標準要求，工藝投資少，操作簡便，原料成本低，易于推廣。

混凝法 麥草漿 洗草水 色度 混凝劑

1 前言

植物纖維（麥草或稻草）投入疏解反應罐進行制漿之前，必須先進行清洗除塵和除砂等。清洗過程中會產生30 t/h的廢水。為保護環境，節約用水，本項目洗草工藝中設計將洗草水循環利用5次。但多次利用之后的洗草廢水，化學需氧量（COD）為1500 mg/l，pH在7左右，顏色呈棕黃色，色度極高，不能達到國家排放標準或回用，必須經過處理才能排放或回用。

根據項目要求，循環利用或回用洗草水，重點是解決色度過高的問題，即分離去除洗草水中的富集發色物質或破壞發色基團。目前，廢水脫色領域，主要處理技術包括生物法、物理法以及化學法三類。

生物法的典型代表為膜生物反應器（MBR）。采用此項技術可以脫除廢水的色度，達到國家相關標準。但生物法受廢水的水質水量變化影響很大，處理效果不穩定，大多情況需要為微生物補充營養物質，前期設備投資比較大，所以，此項目不宜選用生物法。物理法的典型代表為反滲透。采用反滲透技術，脫色效果明顯，出水能夠達到國家標準，并且能連續化操作，機械化程度高，易于管理。但采用反滲透技術之前，需要大量的預處理，污染物容易造成膜污染，使膜失效，反滲透操作壓力高、能耗高、成本高，反滲透濃縮液的處理是最大的困難，濃縮液的污染物濃度很高，是更危險的廢物。結合本項目主要承擔單位“山東經緯環宇木纖維有限公司”的實際情況，采用反滲透技術也不太可能?；瘜W法的典型代表為高級氧化法和混凝法。高級氧化法是利用強氧化劑（H2O2、O3、次氯酸鈣等）將廢水中的有機發色基團氧化成小分子的碳氫化合物或完全礦化成CO2和H2O，可以達到脫色的目標。但高級氧化法有很多不足，比如水中Cl-濃度較高，若用H2O2和O3化學氧化處理，極有可能在氧化有機物的同時，產生具有較大毒性的氯代有機物，非但不能徹底去除廢水中有機物污染，可能更大程度上加重對水體的污染。目前用高級氧化法脫色的研究還處在實驗室階段，其主要的問題是處理費用太高；混凝法是化學法處理廢水中較實用、經濟的一種方法，常用的混凝劑有硫酸鋁、氯化鐵、聚合氯化鋁和PAM等?；炷ㄍ顿Y少，設備要求低，原料易得，操作簡便，既可以自成獨立的處理系統，又可以與其它單元過程組合，作為廢水預處理、中間處理和最終處理過程，比較適合處理洗草水色度過高的問題。

本項目采用天津現代職業技術學院和山東經緯木纖維有限公司共同研制的復合混凝劑處理廢水和混凝技術的理論與工程實際，高效經濟地處理洗草水的脫色問題。經處理后的洗草水可循環使用，有效地解決了廢水利用問題。

2 試驗部分

2.1 洗草水處理工藝

洗草水處理工藝如下：針對已測試和分析的洗草水，先加入一定量的無機混凝劑，經靜態混合器混合到達均勻狀態，之后再加入優選的HZ-12有機混凝劑，調整pH值后通過自然沉降進行固液分離。其工藝流程如下：時為止的稀釋倍數。CJ/T3018.2-93

圖1 洗草水處理工藝流程圖

2.4.3 HZ-12有機混凝劑不同量色度變化情況

先分別加入0.1和0.2 kg/t的無機混凝劑，經靜態混合器混合后到達均勻狀態，之后按0.001～0.015 kg/t加入配制好的HZ-12有機混凝劑最后自然沉降進行固液分離。

2.2 洗草水脫色原理

通過礦物材料的表面吸附、離子交換以及助凝作用，利用了混凝劑的電荷中和及壓縮雙電層的能力、范德華力與氫鍵作用、有機分子鏈的架橋作用以及絮體的卷掃作用，能夠高效經濟地去除洗草水的發色基團，從而大幅降低廢水的色度，達到脫色目的。

2.3 無機混凝劑的選擇

選擇硫酸鋁、氯化鐵、聚合氯化鋁和復配型無機混凝劑，在固定HZ-12有機混凝劑添加量條件下，測定處理前色度和處理后色度，計算色度去除率（%）。

表1 無機混凝劑的選擇

2.4 HZ-12有機混凝劑的選擇

2.4.1 洗草水的采集和保存

采集洗草水為循環利用5次后的洗草廢水。采集水樣的容器是硬質玻璃瓶。采集的水樣應均勻、有代表性以及不改變其理化特性。水樣量根據欲測項目采集1L即可滿足分析的需要。采樣方法，將容器浸入水中，使采樣瓶口位于水面下20～30cm，然后拉開瓶塞，使水進入瓶中。4℃保存，24h內測定。

2.4.2 色度測定方法

經過澄清或離心后的滲瀝水試樣用蒸餾水稀釋，直至用眼觀察與蒸餾水相比較，剛好看不出顏色

表2 HZ-12有機混凝劑不同加入量色度變化（0.1 kg/t的無機混凝劑）

表3 HZ-12有機混凝劑不同加入量色度變化（0.2 kg/t的無機混凝劑）

2.4.4 混凝劑的配方篩選

混凝劑配方的正交試驗設計

復合混凝劑由無機混凝劑和HZ-12有機混凝劑經調pH值后沉降一定時間后測定處理后洗草水的白度，它們是影響質量的主要因素，所以采用正交試驗設計需對無機混凝劑、HZ-12有機混凝劑和pH值進行優選。設計了三因素三水平實驗列出了正交試驗因素水平表、實驗方案和實驗結果。每一配方考核指標為處理后洗草水的色度為試驗結果 （稀釋倍數法）。

表4 正交試驗因素水平表

表5 L9(33)實驗方案和實驗結果

由表五可見混凝劑配方的最優方案為A2 B3 C1，各組分比例為：

2.4.5 處理后的洗草水技術指標

通過優選無機混凝劑和HZ-12有機混凝劑 以及調整pH值，沉降處理后，洗草水完全可以循環使用以及排放，其化學需氧量（COD）、5日生化需氧量（BOD）、pH值、色度、懸浮物、總氮和總磷指標滿足制漿造紙工業水污染物排放標準要求。

項目 標準限定值 測定值pH 值 6～9 7色度（稀釋倍數法） 80 50懸浮物（mg/L） 70 60化學需氧量（COD，mg/L） 200 180 5 日生化需氧量（BOD，mg/L） 50 40總氮（mg/L） 18 11總磷（mg/L） 1.0 0.2

3 結論

3.1 本課題采用天津現代職業技術學院和山東經緯木纖維有限公司共同研制的復合混凝劑處理廢水，有效地處理洗草水的脫色問題。能夠達到洗草水循環利用或回用的要求。

3.2 本工藝投資少，操作簡便，原料成本低，充分發揮了礦物材料的表面吸附、離子交換以及助凝作用，利用了混凝劑的電荷中和及壓縮雙電層的能力、范德華力與氫鍵作用、有機分子鏈的架橋作用以及絮體的卷掃作用，能夠高效經濟地去除洗草水的發色基團，從而大幅降低廢水的色度。

3.3 本洗草水的混凝處理工藝與生物法（膜生物反應器）和物理法（反滲透技術）相比較設備投資比較少，不需要大量的預處理，能耗低，成本低。不產生具有較大毒性的氯代有機物，不存在對水體的二次污染問題。

3.4 本工藝采用的材料，成本為0.735～1.000元/噸。膜技術采用的材料，成本為7～8元/噸。經濟效益明顯，易于推廣。近年來我國廢水、污水排放量以每年18億噸的速度增加，全國工業廢水和生活污水每天的排放量近1.64億噸，其中約80%未經處理直接排入水域。我國環保水處理方面，各行各業有必要都要做到滿足工業水污染物排放標準要求。本工藝處理的洗草水完全能夠循環利用或回用，既節約了水資源又為企業增加了效益。目前非木漿造紙在我國有較大市場正在迅速發展，該技術能有效解決非木漿工藝中前處理洗滌廢水的有效利用，具有巨大的社會效益。

[1]王振平,楊厚玲.微生物處理法在有機廢物處理中的應用[J].濟南職業學院學報，2005，（04）：44-46

[2]楊立新.生物法在我國輕工業有機廢水處理中的應用與進展[J]，鞍山鋼鐵學院學報，2001，（04）：251-256

[3]王振宇.膜技術在水處理中的應用前景 [J].環境保護科學,2005,(02)：21-23

2011－10－18

譯 文