再造烟叶工艺废水及处理技术研究

来源：烟草在线据《烟草科技》报道　作者： 邱晔、潘志新
再造烟叶(造纸法)是目前国际上烟草废弃物再生综合利用的最先进技术。利用该技术所加工的产品(又称造纸法烟草薄片)具有密度小、焦油释放量低、化学成分可控等特点。将该产品应用于卷烟配方中不仅可起到降低原料消耗与生产成本的效果，更重要的是它还可大幅度降低卷烟焦油量、降低卷烟危害性、调控卷烟抽吸品质。再造烟叶(造纸法)如今在少数欧美发达国家已成为现代卷烟配方设计的一项重要原材料。我国烟草行业近十多年来一直想引进该项技术和生产线进行国内的规模化生产，但主要因投资大、技术复杂、废水难处理而多次放弃，特别是该技术需使用改进后的造纸加工方法及天然提取分离等工艺，因而生产将不可避免地带来废水对环境污染的问题，通常每生产1吨再造烟叶产品需排放60吨以上高浓、并且含有一定浓度对废水的生化(微生物培养)处理有不利作用的烟碱等物质，此类生产废水较难处理已得到公认，包括国外目前也存在该类废水处理难彻底、运行成本高、工程投资大等问题。因此，研究此类烟草废水的特性并制定有效的治理技术对于再造烟叶(造纸法)生产技术的推广应用有着重要意义。
近年来，由于卷烟降焦减害工作的紧迫性，我国国内也加大了对再造烟叶(造纸法)生产及配套技术的自主开发。在国家烟草专卖局和云南中烟工业公司的支持下，我们联合多家单位攻关并于2003年在昆明安宁市成功地开发和建成了一个年产2000吨再造烟叶(造纸法)的生产试验基地，针对该基地生产所排放的废水，我们开展了废水特性及其处理技术的系列研究，并建立了一个日处理能力800吨的废水处理系统。此项研究成果经过完善后将在治理规模化再造烟叶生产加工废水或其它烟草类似废水方面具有良好的推广应用前景。
1、材料和方法
1.1材料和仪器
药品：标准缓冲溶液、光学纯水、硫酸银、硫酸汞、硫酸、重铬酸钾、硫酸亚铁铵、接种水、无水葡萄糖、谷氨酸、氢氧化钠、盐酸、氯化钙、六水氯化铁、七水硫酸镁、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、纳氏试剂，以上试剂均为分析纯。
废水：云南昆船瑞升科技有限公司安宁2000吨再造烟叶(造纸法)生产试验基地废水。
仪器：COD消解装置(广天然烟叶和烟梗的提取废液、以及工艺设备清洗时排放的少量清洗废水，其中含有高浓度的糖份、蛋白质、色素以及果胶等有机物，因而该段废水表现出极高的化学需氧量和色度。此外，该工艺段的悬浮物(SS)值也很高，达到2968mg/L，废水中含有大量粒度不等的原料碎片、碎渣等杂物，主要由该工艺段的原料清洗及粗解纤工序的排渣造成。因而在废水处理前对这些废水进行过滤除渣东省环境保护仪器设备厂)，MANOMATRIC压差式BOD测定装置，真空抽滤装置(郑州长城科贸公司)，BINDER恒温衡湿箱(德国)，THS-25pH计(成都方舟科技开发公司)、721分光光度计。
1.2废水水质检测
所检测的废水水质指标包括化学需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD5)、pH值、色度、悬浮物及铵氮，分别按国家标准GBll914-89重铬酸钾法、GB7488-87稀释与接种法、GB6920-86玻璃电极法、很有必要。
抄造工艺废水的各项水质污染物指标均较提取段低，这主要是由于烟叶和烟梗中的可溶性成分大部分都已在提取工艺段进入提取液，此工艺段的物料(主要为浆料形态)只有少部分可溶性COD可进入抄造废水。此外，还需说明的是，抄造工艺废水中的悬浮物与提取段有很大不同，它的悬浮物主要是由浆料抄造成型过程中大量短纤维流失造成，即GB6920-86稀释倍数法、GBll901-89重量法和GBll901-89纳氏试剂比色法进行测定。
2、结果和讨论
2.1再造烟叶生产废水水质分析与特性研究
由再造烟叶(造纸法)的生产流程可以知道，在薄片加工过程中主要有两个废水产生源，分别位于提取浓缩工艺段和抄造成型工艺段，我们对这两类工艺废水及生产的综合废水进行了水质分析，分析结果见表1。
提取浓缩工艺废水主要为废水含有大量的细短纤维。对此类废水，经多方试验筛选，实验选定在废水中添加适量的GH-30混凝剂并结合气浮进行除纤的方法最为经济、有效。
生产中抄造废水的产生量一般为提取段的10-15倍，因而造纸法薄片生产综合废水在总体上体现抄造段废水的特性。三种废水的pH值均小于7，呈弱酸性，其中以提取段的废水酸性最强，达到5.4。此外，三种废水的BOD5和COD比值分别达到了0.57、0.47、0.56，这还说明再造烟叶生产废水的可生化性应较好。对此类废水处理，工艺中宜采用较经济的生化法。为此，我们分别试验了厌氧与好氧两类微生物对废水的处理效果，发现厌氧菌较难培养(可能与废水中所含的烟碱等物质有关)，厌氧池的整体运行效率较低(COD降低率<20%)；而通过一定环境培养的好氧菌则对该类废水的治理有较好效果。
2.2再造烟叶生产废水处理技术
根据以上分析结果，并针对该废水水质特点，我们设计了“混凝—生化—脱色"的三级治理技术，其基本工艺路线为：
图1是按以上路线设计的2000吨/年再造烟叶生产试验基地配套日处理量800吨的废水处理系统工艺流程框图。该废水处理系统经1年半的生产运行和检验，系统整体运行稳定、效果良好，排放水可达国家《污水综合排放标准》GB8978—1996一级标准要求。表2、表3分别列出了有关环保监管部门两次对该基地废水产生与排放的监测结果。采用上述技术进行再造烟叶废水处理，吨水的治理成本较低，正常生产时运行费用可控制在0.9元以内，废水处理过程所产生的废渣还可做为一种优质的农田肥料或锅炉燃料使用。此废水处理技术有望在完善后推广应用于治理规模化再造烟叶生产加工废水或其它烟草类似废水的良好前景。
3、结论
通过对再造烟叶(造纸法)生产废水的水质分析和特性研究，结果表明该类废水是一种弱酸性中高浓度的有机废水，可生化性较好。根据该类废水特性所设计的废水治理技术，可有效解决再造烟叶生产废水排放对环境污染的问题，有望在完善后推广应用于治理规模化再造烟叶生产排放废水或其它烟草类似废水中。