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)外文獻的調(diào)研認為：強化混凝技術更符合我國國情和大規(guī)模推廣應用的可行性。對高效溶氣氣浮、粉末活性炭強化混凝、加載混凝磁分離等3種強化混凝工藝進行了較深入的探討，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。

關鍵詞:制漿造紙廢水；強化混凝；深度處理

與舊標準相比，制漿造紙工業(yè)水污染物排放標準(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，其新舊標準對比見表1。由于此前的建設項目中.對出水水質(zhì)的要求不高，相應的處理技術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，以解決目前的技術瓶頸。

1 深度處理制漿造紙廢水的技術

1.1化學混凝+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)應用范圍較廣、運行操作較為成熟的經(jīng)典深度處理技術，但該方法對污染物質(zhì)的去除效率受到一定局限，很難滿足越來越嚴格的出水標準^[1] 。

齊瑞平等[2]采用鐵炭微電解技術，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] 。國外部分學者認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域的應用受到經(jīng)濟可行性的影響，目前不適合大規(guī)模工程實踐。而強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域的推廣應用更值得研究討論，同時也可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術文檔。

2 強化混凝工藝探討

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2.5元/m³左右，仍很難滿足新標準的出水要求。而采用強化混凝工藝處理廢水，在對混凝作用的強化過程中，既節(jié)省了混凝劑的投加量，又達到更優(yōu)的出水效果，滿足新標準的要求，這使得強化混凝工藝在制漿造紙廢水深度處理中的應用更具可行性和現(xiàn)實意義，筆者對幾種強化混凝工藝進行了探討。

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。其主要結構單元特點：

(1) 空氣溶解系統(tǒng)——采用特殊的高頻切割技術，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) 接觸反應室——設計中應用了“淺池理論”及“零速原理” ^[8] ，保證非常短的停留時間，強制定向布水，靜態(tài)進出水。

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，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。 所以，氣泡的吸附過程得以大大強化。 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小。微氣泡對混凝過程起到強化的作用，增強了對水中的短鏈有機物分子和有色基團的去除效果。 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99.5 ％以上，C OD 的去 除率可達 到 6 5 ％～ 9 0 ％，色 度去 除率可達 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，受其影響很大。H D A F工藝流程見圖 1 。 
2.2 粉 末 活性 炭 強化混凝工藝粉末 活性 炭強化混凝 ( EC — P AC) 技術在 2 0世紀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等綜合指標表示的有機物如合成染。

料 、 表面活性劑 、 酚類 、 苯類 、 有機氯 、 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 隙結構有關。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 。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行接觸吸附．容易對現(xiàn)有混凝沉淀／過濾工藝進行升級改造。( 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散、混合，但會造成設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到最小。既提高活性炭的吸附效率.又達到有效的助凝效果。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 國劍橋水務開發(fā)的一種新型絮凝澄清技術¨ o _ “ ] 。 C o — Ma g 工藝的原理是向污水 中投加相應的混凝劑和磁種 ．使污染物絮凝并與磁種結合 ．在磁種的重力作用下實現(xiàn) 絮凝物的高效沉淀.進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域應用廣泛 ， 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、電磁分離設備等較為
成熟，可以使磁種的分離效率達到 9 5 ％～ 9 9 ％，所以C o — Ma g 技術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.還具有表面負荷高、池容小、占地省、抗 沖擊負荷強、投藥量低等優(yōu)點。 
3   總 結
強化混凝工藝是適合我國國情 的一種高效、經(jīng)濟、實用的制漿造紙廢水深度處理技術，可以滿足新排放標準的要求，值得在工程中大規(guī)模地推廣應用。來源：互聯(lián)網(wǎng) 作者：許燕，王征