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圖2　Kappa Zulpich 紙廠的循環(huán)水生物處理系統(tǒng)

　　由圖1可以看到，Kappa Zulpich 造紙廠以氣浮和澄清作為內(nèi)部處理手段，從澄清池出來(lái)的廢水并不排放，它們的絕大部分直接回用，因此這些“廢水”被稱為工藝水（process water）。進(jìn)入?yún)捬?好氧的外部處理系統(tǒng)的工藝水，每日每噸產(chǎn)品僅有4m3。
　　采用厭氧/好氧的方法，廢水有機(jī)物的去除率穩(wěn)定在90%以上，其中75%的COD在厭氧段除去，好氧段除去其余的15%。在節(jié)約電耗的同時(shí)，全部過(guò)程產(chǎn)生的剩余污泥，僅相當(dāng)于活性污泥法的1/10，污泥量與同期的紙產(chǎn)量相比，僅為其0.1%，因此他們把這些剩余污泥直接混入芯漿中用于造紙。既節(jié)約了污泥處置的費(fèi)用，又降低了紙漿的消耗量。
　　生產(chǎn)中每噸產(chǎn)品補(bǔ)充清水1m3，完全沒有廢水排放。
　　2.2.2　處理效果
　　生物處理對(duì)污染物的去除效率如表1所示。
　　表1　生物處理系統(tǒng)的平均處理效果

進(jìn)水 mg/l
厭氧出水 mg/l
好氧出水 mg/l
總?cè)コ?%

　　經(jīng)過(guò)砂濾之后，出水的懸浮物濃度小于10mg/l。
　　2.2.3　對(duì)造紙生產(chǎn)的影響
　　工藝水COD、BOD濃度大幅度下降的同時(shí)，水的pH值由6.25上升到7.25，因此極大地減少了溶解CaCO3的量，這反映在水的硬度大大減少和剩余污泥灰分的增加。污泥灰分相當(dāng)穩(wěn)定地停留在50%和20%的水平。與此同時(shí)，設(shè)備結(jié)垢現(xiàn)象大為減輕。
　　工藝水的VFA比以前減少了73%～80%，環(huán)境和產(chǎn)品的臭味完全消失。
　　以上系統(tǒng)運(yùn)行后，紙的產(chǎn)量增加了3%，這歸因于水的有機(jī)物濃度下降引起的粘度降低和腐漿的減少。粘度降低使紙機(jī)脫水速率增加，腐漿的減少大大減少了紙機(jī)的斷頭。同時(shí)工廠的殺菌劑用量減少了30%。
　　盡管好氧剩余污泥作為芯漿使用，由于水的質(zhì)量提高，紙張的強(qiáng)度并未受到影響。經(jīng)測(cè)定，對(duì)于瓦楞紙和紙板（testliner）最重要的幾個(gè)指標(biāo)平壓強(qiáng)度（CMT）、環(huán)壓強(qiáng)度（RCT）和耐破度均不受影響。
　　2.2.4　投資和運(yùn)行成本
　　整個(gè)生物廢水處理系統(tǒng)的總投資是1200萬(wàn)德國(guó)馬克。運(yùn)行成本包括化學(xué)藥品、材料、沼氣利用前的脫硫凈化、能源、人工和維修費(fèi)，由于沼氣的回收利用抵消了部分費(fèi)用，總的運(yùn)行費(fèi)用是每噸產(chǎn)品紙4馬克，合每處理1m3工藝水1馬克。
　　3　取得的經(jīng)驗(yàn)和新技術(shù)進(jìn)展
　　3.1　高度封閉循環(huán)的廢紙?jiān)旒垙S的經(jīng)驗(yàn)
　　采用厭氧/好氧技術(shù)處理廢紙制漿造紙廢水在歐洲已取得豐富的經(jīng)驗(yàn)。以下是造紙廠操作及廢水處理的設(shè)計(jì)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)。
　　3.1.1　施膠工藝的改變
　　酸性施膠在采用較多廢紙的造紙廠已逐漸被合成膠料所取代。這是因?yàn)閺U紙的涂布層中含有大量CaCO3填料，它們?cè)谒嵝允┠z條件下溶解（pH=4.5時(shí)可以全部溶解），這不僅導(dǎo)致礬土用量加大、pH波動(dòng)和填料損失，而且產(chǎn)生大量CO2氣泡和泡沫，造成紙病和斷頭。對(duì)水質(zhì)而言，它使水的硬度提高，引起水處理系統(tǒng)的結(jié)垢等問(wèn)題。如果在高度封閉循環(huán)的工廠，紙機(jī)上的CaCO3沉淀將會(huì)比較嚴(yán)重。因此，酸性施膠逐漸被中性的施膠劑或表面施膠所取代，尤其在紙板廠更為普遍。
　　3.1.2　清水和循環(huán)水的使用經(jīng)驗(yàn)
　　零排放的工廠，清水主要用于網(wǎng)部和毛布的噴淋以及面漿的水力碎漿機(jī)和真空泵的密封水。
　　處理過(guò)的工藝水成為回用的循環(huán)水，它們回用的主要部位是：制漿的水力碎漿機(jī)、稀釋、紙機(jī)噴淋和真空泵的水封。多數(shù)情況下，循環(huán)水用于芯漿或單層紙板的水力碎漿機(jī)，多層紙板的面層和襯層制漿可以直接使用面層和襯層網(wǎng)籠排出的白水。漿料的稀釋通常多使用經(jīng)過(guò)氣浮澄清的工藝水（參見圖1）。
　　噴淋水堵塞可能被認(rèn)為是回用中常見的問(wèn)題，但在美國(guó)、加拿大聯(lián)合調(diào)查的工廠中，符合零排放的工廠大多用循環(huán)水噴淋網(wǎng)和毛布。使用循環(huán)水時(shí)，建議使用高壓自凈的銅制噴嘴。在刮刀處清水和循環(huán)水都可使用。
　　高度封閉循環(huán)的工廠，真空泵循環(huán)水在清水用量中可能占有很大的比例，因?yàn)闇囟雀叩难h(huán)水會(huì)造成真空度的損失，使能耗上升。但美國(guó)和加拿大的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)大多數(shù)（9個(gè)工廠中的7個(gè)）使用循環(huán)水作水封水。
　　3.1.3　封閉的程度
　　封閉的程度取決于清水的用量。提高水循環(huán)的封閉程度，即減少清水用量，使工藝水溫自然升高，由于水溫每升高10℃，紙機(jī)車速可提高4%，其經(jīng)濟(jì)效益是明顯的。在封閉循環(huán)的紙廠中，工藝水溫可提高到50℃以上，溫度的高低跟清水用量有直接關(guān)系。溫度提高到45℃以上，可以抑制絲狀菌的生長(zhǎng)，避免腐漿的形成。
　　高的水溫易于形成霧，因此應(yīng)加強(qiáng)車間的通風(fēng)，特別在紙機(jī)濕部。
　　3.2　新技術(shù)進(jìn)展
　　與封閉循環(huán)有關(guān)的水處理技術(shù)進(jìn)展很快，以下是一些新技術(shù)的介紹。
　　傳統(tǒng)的生物處理多在中溫條件（25～40℃）下進(jìn)行，對(duì)此人們積累了較多的經(jīng)驗(yàn)。但是，封閉循環(huán)后的工藝水溫度通常在50℃以上，采用中溫工藝就要降低水溫，這意味著能耗的增加和成本的升高。
　　國(guó)際水學(xué)會(huì)2000年報(bào)道了高溫處理造紙廢水研究成功的消息。這是由歐盟委托的一項(xiàng)旨在發(fā)展零排放和高度封閉的造紙廠廢水高溫厭氧處理及其后處理工藝的研究，這一研究由Pagues及Koch、Cadaguadeng等三家荷蘭和德國(guó)的水處理公司與兩家造紙廠（Oudege－VPK和Saica）共同完成，由Pagues承擔(dān)工藝的核心部分，即高溫厭氧處理的研究。工廠進(jìn)行的厭氧中試結(jié)果為：反應(yīng)器容積負(fù)荷30kg/m3·d、污泥負(fù)荷2.3kgCOD/kgVSS，水力停留時(shí)間5.6h，COD去除率80%以上。
　　另外一個(gè)重要進(jìn)展是厭氧和好氧反應(yīng)器的改進(jìn)。Pagues取得專利的內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器（即IC反應(yīng)器）是厭氧技術(shù)的重大突破，它的負(fù)荷等于UASB反應(yīng)器的2～3倍，高度3～4倍，因此占地面積只相當(dāng)于UASB反應(yīng)器的1/6以下。與此相適應(yīng)，該公司的另一項(xiàng)好氧處理的專利技術(shù)，即命名為Circox的氣提反應(yīng)器（air lift reactor），這項(xiàng)技術(shù)將占地面積很大的傳統(tǒng)好氧反應(yīng)器（如曝氣池、SBR、 接觸氧化等）改變?yōu)?0多米的塔形，它的單位容積負(fù)荷相當(dāng)于傳統(tǒng)好氧活性污泥法的約10倍，只有極小的占地面積，且外形美觀，投資成本進(jìn)一步降低。因此，這個(gè)厭氧/好氧結(jié)合的系統(tǒng)具有一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)，這就是可將廢水處理系統(tǒng)建在距離生產(chǎn)車間很近的地方，這就非常便于工藝的改造。
　　4　結(jié)論
　　4.1　我國(guó)廢紙制漿造紙水資源耗量過(guò)大，目前國(guó)外全廠封閉循環(huán)和零排放技術(shù)已成熟，新技術(shù)對(duì)解決我國(guó)造紙水資源浪費(fèi)和污染意義重大，建議在我國(guó)推廣。
　　4.2　全廠封閉循環(huán)和零排放減少?gòu)U水處理的規(guī)模，降低廢水處理的投資和運(yùn)行成本，同時(shí)還可以降低紙張生產(chǎn)的成本。
　　4.3　全封閉循環(huán)和零排放需要工藝水的外部處理，生物處理是必不可少的，厭氧/好氧結(jié)合的處理方法是特別適用于這個(gè)目的的生物處理方法。
　　4.4　封閉循環(huán)和零排放廢水的厭氧/好氧處理已經(jīng)積累了相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)。新的高溫處理工藝、內(nèi)循環(huán)（IC）反應(yīng)器和氣提反應(yīng)器成為新一代先進(jìn)技術(shù)組合。（完）