清洁制浆（麦草浆）新工艺中洗草水的混凝处理

张克贤 魏秀珍

（1.天津现代职业技术学院，2.天津市慧珍科技有限公司）

清洁制浆（麦草浆）新工艺中洗草水的混凝处理

张克贤1魏秀珍2

（1.天津现代职业技术学院，2.天津市慧珍科技有限公司）

混凝法处理清洁制浆（麦草浆）新工艺中能有效地降低洗草水的色度，处理后的洗草水能循环使用。采用有机和无机混凝剂分段处理新工艺效果良好，各项指标满足工业水污染物排放标准要求，工艺投资少，操作简便，原料成本低，易于推广。

混凝法 麦草浆 洗草水 色度 混凝剂

1 前言

植物纤维（麦草或稻草）投入疏解反应罐进行制浆之前，必须先进行清洗除尘和除砂等。清洗过程中会产生30 t/h的废水。为保护环境，节约用水，本项目洗草工艺中设计将洗草水循环利用5次。但多次利用之后的洗草废水，化学需氧量（COD）为1500 mg/l，pH在7左右，颜色呈棕黄色，色度极高，不能达到国家排放标准或回用，必须经过处理才能排放或回用。

根据项目要求，循环利用或回用洗草水，重点是解决色度过高的问题，即分离去除洗草水中的富集发色物质或破坏发色基团。目前，废水脱色领域，主要处理技术包括生物法、物理法以及化学法三类。

生物法的典型代表为膜生物反应器（MBR）。采用此项技术可以脱除废水的色度，达到国家相关标准。但生物法受废水的水质水量变化影响很大，处理效果不稳定，大多情况需要为微生物补充营养物质，前期设备投资比较大，所以，此项目不宜选用生物法。物理法的典型代表为反渗透。采用反渗透技术，脱色效果明显，出水能够达到国家标准，并且能连续化操作，机械化程度高，易于管理。但采用反渗透技术之前，需要大量的预处理，污染物容易造成膜污染，使膜失效，反渗透操作压力高、能耗高、成本高，反渗透浓缩液的处理是最大的困难，浓缩液的污染物浓度很高，是更危险的废物。结合本项目主要承担单位“山东经纬环宇木纤维有限公司”的实际情况，采用反渗透技术也不太可能。化学法的典型代表为高级氧化法和混凝法。高级氧化法是利用强氧化剂（H2O2、O3、次氯酸钙等）将废水中的有机发色基团氧化成小分子的碳氢化合物或完全矿化成CO2和H2O，可以达到脱色的目标。但高级氧化法有很多不足，比如水中Cl-浓度较高，若用H2O2和O3化学氧化处理，极有可能在氧化有机物的同时，产生具有较大毒性的氯代有机物，非但不能彻底去除废水中有机物污染，可能更大程度上加重对水体的污染。目前用高级氧化法脱色的研究还处在实验室阶段，其主要的问题是处理费用太高；混凝法是化学法处理废水中较实用、经济的一种方法，常用的混凝剂有硫酸铝、氯化铁、聚合氯化铝和PAM等。混凝法投资少，设备要求低，原料易得，操作简便，既可以自成独立的处理系统，又可以与其它单元过程组合，作为废水预处理、中间处理和最终处理过程，比较适合处理洗草水色度过高的问题。

本项目采用天津现代职业技术学院和山东经纬木纤维有限公司共同研制的复合混凝剂处理废水和混凝技术的理论与工程实际，高效经济地处理洗草水的脱色问题。经处理后的洗草水可循环使用，有效地解决了废水利用问题。

2 试验部分

2.1 洗草水处理工艺

洗草水处理工艺如下：针对已测试和分析的洗草水，先加入一定量的无机混凝剂，经静态混合器混合到达均匀状态，之后再加入优选的HZ-12有机混凝剂，调整pH值后通过自然沉降进行固液分离。其工艺流程如下：时为止的稀释倍数。CJ/T3018.2-93

图1 洗草水处理工艺流程图

2.4.3 HZ-12有机混凝剂不同量色度变化情况

先分别加入0.1和0.2 kg/t的无机混凝剂，经静态混合器混合后到达均匀状态，之后按0.001～0.015 kg/t加入配制好的HZ-12有机混凝剂最后自然沉降进行固液分离。

2.2 洗草水脱色原理

通过矿物材料的表面吸附、离子交换以及助凝作用，利用了混凝剂的电荷中和及压缩双电层的能力、范德华力与氢键作用、有机分子链的架桥作用以及絮体的卷扫作用，能够高效经济地去除洗草水的发色基团，从而大幅降低废水的色度，达到脱色目的。

2.3 无机混凝剂的选择

选择硫酸铝、氯化铁、聚合氯化铝和复配型无机混凝剂，在固定HZ-12有机混凝剂添加量条件下，测定处理前色度和处理后色度，计算色度去除率（%）。

表1 无机混凝剂的选择

2.4 HZ-12有机混凝剂的选择

2.4.1 洗草水的采集和保存

采集洗草水为循环利用5次后的洗草废水。采集水样的容器是硬质玻璃瓶。采集的水样应均匀、有代表性以及不改变其理化特性。水样量根据欲测项目采集1L即可满足分析的需要。采样方法，将容器浸入水中，使采样瓶口位于水面下20～30cm，然后拉开瓶塞，使水进入瓶中。4℃保存，24h内测定。

2.4.2 色度测定方法

经过澄清或离心后的渗沥水试样用蒸馏水稀释，直至用眼观察与蒸馏水相比较，刚好看不出颜色

表2 HZ-12有机混凝剂不同加入量色度变化（0.1 kg/t的无机混凝剂）

表3 HZ-12有机混凝剂不同加入量色度变化（0.2 kg/t的无机混凝剂）

2.4.4 混凝剂的配方筛选

混凝剂配方的正交试验设计

复合混凝剂由无机混凝剂和HZ-12有机混凝剂经调pH值后沉降一定时间后测定处理后洗草水的白度，它们是影响质量的主要因素，所以采用正交试验设计需对无机混凝剂、HZ-12有机混凝剂和pH值进行优选。设计了三因素三水平实验列出了正交试验因素水平表、实验方案和实验结果。每一配方考核指标为处理后洗草水的色度为试验结果 （稀释倍数法）。

表4 正交试验因素水平表

表5 L9(33)实验方案和实验结果

由表五可见混凝剂配方的最优方案为A2 B3 C1，各组分比例为：

2.4.5 处理后的洗草水技术指标

通过优选无机混凝剂和HZ-12有机混凝剂 以及调整pH值，沉降处理后，洗草水完全可以循环使用以及排放，其化学需氧量（COD）、5日生化需氧量（BOD）、pH值、色度、悬浮物、总氮和总磷指标满足制浆造纸工业水污染物排放标准要求。

项目 标准限定值 测定值pH 值 6～9 7色度（稀释倍数法） 80 50悬浮物（mg/L） 70 60化学需氧量（COD，mg/L） 200 180 5 日生化需氧量（BOD，mg/L） 50 40总氮（mg/L） 18 11总磷（mg/L） 1.0 0.2

3 结论

3.1 本课题采用天津现代职业技术学院和山东经纬木纤维有限公司共同研制的复合混凝剂处理废水，有效地处理洗草水的脱色问题。能够达到洗草水循环利用或回用的要求。

3.2 本工艺投资少，操作简便，原料成本低，充分发挥了矿物材料的表面吸附、离子交换以及助凝作用，利用了混凝剂的电荷中和及压缩双电层的能力、范德华力与氢键作用、有机分子链的架桥作用以及絮体的卷扫作用，能够高效经济地去除洗草水的发色基团，从而大幅降低废水的色度。

3.3 本洗草水的混凝处理工艺与生物法（膜生物反应器）和物理法（反渗透技术）相比较设备投资比较少，不需要大量的预处理，能耗低，成本低。不产生具有较大毒性的氯代有机物，不存在对水体的二次污染问题。

3.4 本工艺采用的材料，成本为0.735～1.000元/吨。膜技术采用的材料，成本为7～8元/吨。经济效益明显，易于推广。近年来我国废水、污水排放量以每年18亿吨的速度增加，全国工业废水和生活污水每天的排放量近1.64亿吨，其中约80%未经处理直接排入水域。我国环保水处理方面，各行各业有必要都要做到满足工业水污染物排放标准要求。本工艺处理的洗草水完全能够循环利用或回用，既节约了水资源又为企业增加了效益。目前非木浆造纸在我国有较大市场正在迅速发展，该技术能有效解决非木浆工艺中前处理洗涤废水的有效利用，具有巨大的社会效益。

[1]王振平,杨厚玲.微生物处理法在有机废物处理中的应用[J].济南职业学院学报，2005，（04）：44-46

[2]杨立新.生物法在我国轻工业有机废水处理中的应用与进展[J]，鞍山钢铁学院学报，2001，（04）：251-256

[3]王振宇.膜技术在水处理中的应用前景 [J].环境保护科学,2005,(02)：21-23

2011－10－18

译 文