造纸业是传统的用水大户，也是造成水污染的重要污染源之一。随着经济的发展，企业日益面临水资源短缺、原料匮乏的问题，而另一方面，水污染也越来越严重。目前我国造纸工业废水排放量及COD排放量均居我国各类工业排放量的首位，造纸工业对水环境的污染最为严重，它不但是我国造纸工业污染防治的首要问题，也是全国工业废水进行达标处理的首要问题。据统计，我国县及县以上造纸及纸制品工业废水排放量占全国工业总排放量的18.6%，其中处理排放达标量占造纸工业废水总排放量的49.3%，排放废水中COD约占全国工业COD总排放量的44.0%。近年经多方不懈努力，造纸工业水污染防治已经取得了一定的成绩，虽然纸及纸板产量逐年增加，但排放废水中的COD却逐年降低。由此看出，造纸工业初步实现了“增产减污”的目标。但目前造纸行业约占排放总量50%的废水尚未进行达标处理，制浆造纸废水处理任务还相当繁重。
制浆造纸废水是指化学法制浆产生的蒸煮废液（又称黑液、红液），洗浆漂白过程中产生的中段水及抄纸工序中产生的白水，它们都对环境有着严重的污染。一般每生产1 t硫酸盐浆就有1 t有机物和400 kg碱类、硫化物溶解于黑液中；生产1 t亚硫酸盐浆约有900 kg有机物和200 kg氧化物（钙、镁等）和硫化物溶于红液中。废液排入江河中不仅严重污染水源，也会造成大量的资源浪费。如何消除造纸废水污染并使废液中的宝贵资源得到利用是一项具有重大社会意义和经济价值的工作，应当受到重视。
湖南某造纸厂采用芦苇碱法制浆造纸，排放废水约为18000m3/d，对周围环境造成了严重污染。目前较为成熟的造纸废水处理方法是碱回收法，但成本较高使中、小型造纸企业无法承受。根据该造纸厂的实际情况，采用酸化—UBF—混凝法处理废水取得了良好的效果。
1 生产工艺及排污
该厂生产工艺及废水排放情况见图1。
2 废水水质
废水主要来源于挤浆机的黑液、洗浆机的黑中段水、漂白机的白中段水和外排白水，其中黑液为2000m3/d，中段水(包括黑、白中段水和外排白水)为16000m3/d，各种废水水质见表1。
表1 废水水质及排放标准
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项 目 |
COD(mg/L) |
BOD5(mg/L) |
SS(mg/L) |
pH |
|
黑液 |
30000 |
9000 |
2000 |
11～13 |
|
中段污水 |
600 |
300 |
700 |
7～9 |
|
总排口 |
≤450 |
≤200 |
≤250 |
6～9 |
当地环保部门要求该造纸厂限期处理所排废水，并达到《造纸工业水污染物排放标准》(GB3544—92)中的一级标准，总排口下游1km处的蒸水河水水质要达到《地面水环境质量标准 》(GB 3838—88)中Ⅲ类水质标准
3 处理流程
根据该厂的实际情况，采用先处理黑液再与中段水(含外排白水)合并处理的方法，即先将黑液酸化回收木质素并经厌氧生化处理后，再与中段水、白水混合并加入混凝剂进行混凝沉淀，处理流程见图2。
蒸煮浆料由蒸球压入喷罐内，定量泵到水平带式洗浆机进行逆流洗浆，洗出的黑液经纤维回收池进预沉池，再排入水解酸化池，反应之后泵入酸析池，经加酸、压滤等处理并回收木质素，滤液与酸洗处理水再经过投加石灰水调节pH值、去除大部分硫酸盐后泵入UBF厌氧反应器进行厌氧处理，之后混入中段水均质调节池，均质调节后的综合水经投加混凝剂后再排入辐流沉淀池分离，沉淀后的上清液可达标排放，池底污泥靠刮泥机和重力排入污泥浓缩池，经浓缩后加混凝剂进行化学调节，再用压滤机脱水成为含水率约为70%的泥饼外运。。
4 主要设备及构筑物
主要设备及构筑物的设计参数见表2。
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主要设备及构筑物 |
数量(座) |
HRT(h) |
尺寸 | |
|
黑液预沉池 |
1 |
10 |
40m×10m×2.5m | |
|
水解酸化池 |
1 |
60 |
40m×40 m×3.5m | |
|
酸析单元 |
酸析沉淀池 |
2 |
8 |
20m×10 m×3.5m |
|
酸析气浮池 |
2 |
1 |
￠10m×1m | |
|
中和池 |
1 |
5 |
10m×18m×3m | |
|
UBF |
2 |
30 |
￠18m×10m | |
|
均质调节池 |
1 |
4 |
60m×20m×2.7m | |
|
辐流沉淀池 |
1 |
4 |
￠30m×4.5m | |
|
浓缩池 |
2 |
10 |
￠10m×5.5m | |
|
化学调节池 |
1 |
|
12m×8m×2.2m | |
|
清水回用池 |
1 |
|
12.5m×12m×2.5m | |
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压滤泵房 |
压滤机 |
6 |
| |
|
污水提升泵 |
3 |
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5 运行结果
② 黑液酸析加酸(工业硫酸)量为0.4%，酸析pH值为3～4，温度控制在40～50℃，并采用化学调节系统以提高木质素压滤效果。
③ 采用的UBF反应器中的污泥停留时间均在100d以上，在高负荷状态下运行仍能保持较高的去除率。厌氧反应最佳温度为30～35℃，冬季必须保持在15℃以上，因而冬季利用蒸气对黑液进行适当加温，同时对厌氧反应器采用一定的保温措施以确保其正常运行。
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项 目 |
黑 液 |
综合废水 | ||||
|
进水 |
出水* |
去除率(%) |
进水** |
出水 |
去除率(%) | |
|
COD(mg/L) |
30000 |
5696 |
81 |
1166 |
320 |
72.6 |
|
BOD5(mg/L) |
9000 |
1787 |
80 |
465 |
138 |
70.3 |
|
SS(mg/L) |
2000 |
560 |
72 |
684 |
180 |
73.7 |
|
pH |
11～13 |
6～7 |
|
|
7～9 |
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注： *为UBF出水测定值；**为综合调节池废水的计算值。 | ||||||
