申请日2010.03.03
公开(公告)日2010.08.18
IPC分类号C02F9/14; C02F103/28; C02F1/52; C02F3/34
摘要
本发明提供了APMP制浆废液的处理新工艺。适用于杨木、桉木和各种速生材原料采用APMP、PRC-APMP制浆工艺生产高得率浆产生的综合废水。与传统处理工艺不同，本发明制浆废液不经预处理直接采用黑曲霉进行生物预处理，然后再采用絮凝处理技术，进一步降低COD和悬浮物质，并可充分利用生物预处理菌体的吸附絮凝作用，提高了总体处理效果，絮凝处理采用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺进行处理。废液经生物预处理和絮凝处理后大部分可回用于备料、洗浆、抄造等工序，如进行排放，仍需进行深度处理，深度处理可采用吸附絮凝、湿法氧化、催化氧化、膜处理等技术进行处理，达标后排放。
权利要求书
1.一种APMP(碱性过氧化氢机械浆)制浆废水处理新工艺，其特征在于首先采用黑曲霉S13对废水进行预处理，然后进行絮凝沉淀和深度处理。
2.按照权利要求1所述的制浆废水处理工艺，适用于杨木、桉木和各种速生材原料采用APMP、PRC-APMP制浆工艺生产高得率浆产生的综合废水。
3.根据权利要求1所述的制浆废水处理工艺，其特征在首先采用黑曲霉S13对废水进行预处理。
4.按照权利要求3所述的预处理工艺，其黑曲霉种子培养时间30-56小时，接种量0.5%-3.0%，处理温度20℃-45℃，处理时间36-72小时，废水处理pH值6.0-8.5，通风比1∶0.25-0.6，废水CODcr浓度5000mg/l-20000mg/l。
5.根据权利要求4所述工艺条件对APMP废水进行生物处理，CODcr去除率在45%-82%，SS去除率在55%-85%。
6.根据权利要求1所述处理工艺，APMP制浆废水经生物预处理后，需要再进行絮凝处理。
7.按照权利要求6所述的絮凝处理，采用聚合氯化铝和阳离子聚丙烯酰胺对废水进行絮凝处理。絮凝处理pH值5.2-7.5，聚合氯化铝和聚丙烯酰胺加入顺序为聚合氯化铝先，聚丙烯酰胺后，两者的加入点管道长度在5-30米。聚合氯化铝用量在20-300mg/l，聚丙烯酰胺加入量在1-30mg/l。
8.根据权利要求7所述用絮凝处理，CODcr去除率在70-92%，SS去除率在85%-97%。处理后废水可用于备料、洗浆、部分工段调浓等工艺。
9.根据权利要求1所述处理工艺，经生物预处理和絮凝处理后废水如进行排放，仍需进行深度处理，深度处理可采用吸附絮凝、湿法氧化、催化氧化等处理。
说明书
一种APMP制浆废水处理新工艺
技术领域：
本发明属于工业废水处理领域，尤其涉及一种APMP制浆废水的处理工艺方法。
背景技术：
AMPM法制浆工艺是上世纪九十年代初美国SPROUT-BAUER公司开发的专利技术，其主要原理是在磨浆前用高压缩比螺旋对原料进行挤压处理，强化药液浸透，然后即加入H2O2和NaOH等化学药品进行漂白反应，从而省却了在磨浆后再进行漂白的一系列设备，是集化学处理及机械处理于一体的最先进的高得率浆的制浆方法之一。APMP法具有动力消耗低、浆料白度高、纸浆纤维长、环境污染少、投资省、占地面积小等多种优点，尤其适用于阔叶木制浆。我国在“十一五”规划中明确指出要把节约资源作为基本国策，发展循环经济，保护生态环境，加快建设资源节约型、环境友好型社会，促进经济发展与人口、资源、环境相协调。其中高得率制浆及节水等就是我国制浆造纸工业资源节约的实践之一。近几年来，高得率制浆特别是APMP、PRC-APMP等技术的开发利用提高了纤维原料的利用率，直接减少了纤维原料的消耗量，已成为国际上高得率制浆的主要方法。由于该方法具有制浆得率高、过程排出的废水污染物负荷相对较低的特点，也成为了我国制浆的发展方向并将在未来几年得到越来越广泛的推广应用。以速生材为原料，采用APMP制浆技术生产高得率浆已经成为了近年来发展最快的浆种之一。
尽管APMP、PRC-APMP等高得率制浆过程中产生的污染量比普通化学制浆工艺大为减少，但与化学浆厂不同的是，高得率浆厂一般没有化学药品回收利用设施，制浆和漂白过程中从木材中溶出的物质全部进入废水，而且废水的组成比较复杂(有机物主要包括木素降解产物、树脂酸、脂肪酸、酚类、烷烃类及邻苯二甲酸酯类等)。以速生阔叶木为原料生产APMP浆时，其废水排放量通常为20-30m3/t浆，BOD5和COD分别为20-100kg/t浆和60-250kg/t浆，并伴有大量的悬浮物、溶解性胶体物质和较深的颜色，APMP浆厂废水的CODCr可达5000-20000mg/l，BOD5则为COD的30%-45%，属于高浓有机废水，且含有多种毒性有机物包括对水生生物毒性大的RFA(resin and fatty acids)物质，直接排放到江河湖泊必定造成严重的水污染，而且其中的有机物含量还达不到目前有效治污手段——碱回收法所需的有效能量自给，因此，必须采取其它措施对其进行有效的治理。
目前，国内外对该类废水的处理一般采用两种途径进行处理，一是采用生物处理方式，二是采用减量化技术对废液进行处理。其中生物方法尤其是活性污泥法用的最多，减量化技术除少数应用实例外，大多还处在实验和研究开发阶段。
实际应用到生产中生化处理工艺，多采用“(絮凝)沉淀预处理+生物处理”或(絮凝)沉淀预处理+生物处理+深度处理的模式。由于高得率制浆不同于化学法制浆技术，成浆过程主要还是靠机械力量完成，因此废液中SS类物质含量较高，因此在生物处理前，为稳定处理系统，减少对生物处理系统污泥的影响，多先采用分离技术，去除废水中大量的SS物质。特别是生物处理采用厌氧+好氧模式的处理工艺。在最常用的分离方法是沉淀和气浮方式来除去废水中悬浮物。采用沉降法平均可以去除80%以上的悬浮物质，采用溶气气浮法处理，TSS去除率可以达到65%～95%。传统生物处理多采用厌氧和好氧微生物结合的处理方式，其中的厌氧处理目前常用有UASB和IC厌氧反应器两种。好氧处理方法有活性污泥法、生物膜法、生物接触氧化、生物流化床等，其中最常用的为活性污泥法。
由于制浆废水污染物含量较高、负荷大，且含有大量生物难降解较大分子物质，如木素及其衍生物，经絮凝和生物处理后，废水很难满足日益严格的排放标准，为使废水达标，一些深度处理成为了研究重点，目前应用有固定化生物技术、湿法氧化、膜处理、絮凝、吸附处理等技术，主要目的是去除大分子生物难降解有机物，这些物质多与废水的色度有关。
除了传统的生物处理技术之外，出于对废水零排放以及循环利用等方面的考虑，国外对于高得率制浆废水的机械重复压缩蒸发技术、冷冻结晶、蒸发、超滤、浮选、蒸馏和反渗透分离废水中的污染物，这些都是工业化的技术。但是这些技术目前还没有达到大规模应用。
采用单一菌株对制浆废液进行发酵转化应用的也有一些报道，但采用黑曲霉S13菌株，在不进行预分离处理情况下直接进行发酵预处理，然后再采用絮凝处理技术，进一步降低COD和悬浮物质，并可充分利用生物预处理菌体的吸附絮凝作用，提高了总体处理效果。利用黑曲霉直接对APMP废水进行生物预处理目前还没有报道。常规生物处理工艺多为絮凝(沉淀)处理+生物处理，生物预处理+絮凝处理也较少见到，采用黑曲霉生物预处理+絮凝处理工艺组合更未见报道。
发明内容
本发明提供了APMP制浆废液的处理新工艺。适用于杨木、桉木和各种速生材原料采用APMP、PRC-APMP制浆工艺产生的综合废水。
采用的技术路线是不先进行其他预处理，直接进行生物预处理，然后再进行絮凝沉淀处理，处理后废水可用于备料、洗浆或部分调浓工段，如进行达标排放还需通过深度处理使废水达到排放标准。
生物处理采用黑曲霉S13进行预处理，生物处理条件：种子培养时间30-56小时，接种量0.5%-3.0%，处理温度20-45℃，处理时间36-72小时，废水处理pH值6.0-8.5，通风比1：0.25-0.6，废水CODcr浓度5000mg/1-20000mg/1。采用该生物预处理工艺对速生材原料APMP废水进行处理，CODcr去除率在45%-82%，SS去除率在55%-85%。
该菌株已保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心;地址：北京市朝阳区大屯路中国科学院微生物研究所;保藏日期：2008年11月25日;保藏编号：CGMCC No.2784;分类命名：黑曲霉Aspergillus niger。
生物预处理后废水进行絮凝处处理。传统工艺中一般把絮凝处理作为预处理手段，但由于高得率制浆废液污染没有化学浆高，废液毒性也较低，采用对脂肪酸毒性有较好耐受能力的菌种可以直接进行生物处理，且传统工艺在絮凝预处理后然后进行生物处理，而生物处理后由于废水中SS、色度等都较高，为提高处理后废水质量仍需要进行絮凝处理，本工艺将生物处理作为预处理手段，与传统工艺相比，等于省略絮凝预处理。
絮凝处理，采用聚合氯化铝和阳离子聚丙烯酰胺对废水进行絮凝处理。絮凝处理pH值5.2-7.5，聚合氯化铝和聚丙烯酰胺加入顺序为聚合氯化铝先，聚丙烯酰胺后，两者的加入点管道长度在5-30m。聚合氯化铝用量在20-300mg/l，聚丙烯酰胺加入量在1-30mg/l。经絮凝处理CODcr去除率在70-92%，SS去除率在85%-97%。
处理后废水可用于备料、洗浆、部分工段调浓等工艺。经生物预处理和絮凝处理后废水如进行排放，仍需进行深度处理，深度处理可采用吸附絮凝、湿法氧化、催化氧化、膜技术等处理。
实施例1 速生杨PRC-APMP制浆废液处理情况
废水原始指标：CODcr：6210mg/l，SS：2230mg/l，BOD5：2030mg/l，pH：8.21
生物预处理条件：生物处理采用黑曲霉S13进行预处理，种子培养时间36小时，接种量1.0%，处理温度35℃，处理时间48小时，废水处理pH值6.5(用盐酸或硫酸调节)，通风比1∶0.3。
处理后CODcr：2330mg/l，SS：388mg/l，BOD5：165mg/l，pH：6.41
COD去除率：62.5%，SS去除率：82.6%。
生物预处理后进行絮凝处理：絮凝处理pH值6.41，先加入聚合氯化铝，用量在50mg/l，聚丙烯酰胺加入量在5mg/l。絮凝处理后采用沉淀分离，沉淀时间4h。
絮凝处理后CODcr：219mg/l，SS：48mg/l，
经絮凝处理CODcr去除率在90.6%，SS去除率在87.6%。
絮凝处理后废水可回用于备料、预浸、洗浆、造纸低压喷网等工序，废水回用率最高可达82%。
絮凝处理后废水采用吸附絮凝进行深度处理，吸附剂使用800目超细膨润土，加量150mg/l，吸附时间30min，吸附其他条件自然，工艺上顺接絮凝出水，吸附后采用聚硅氯化铝进行絮凝，聚硅氯化铝用量5mg/l，絮凝处理后采用沉淀池分离，沉降时间2h，出水指标如下：CODcr：68mg/l，SS：26mg/l，BOD5：22mg/l，pH：6.30。
实施例2 桉木APMP制浆废液处理情况
废水原始指标：CODcr：7360mg/l，SS：2150mg/l，BOD5：2260mg/l，pH：8.41
生物预处理条件：生物处理采用黑曲霉S13进行预处理，种子培养时间32小时，接种量1.5%，处理温度35℃，处理时间56小时，废水处理pH值6.5(用盐酸或硫酸调节)，通风比1∶0.3。
处理后CODcr：2540mg/l，SS：305mg/l，BOD5：182mg/l，pH：6.43
COD去除率：65.5%，SS去除率：85.8%。
生物预处理后进行絮凝处理：絮凝处理pH值6.43，先加入聚合氯化铝，用量在75mg/l，聚丙烯酰胺加入量在4mg/l。絮凝处理后采用沉淀分离，沉淀时间6h。
絮凝处理后CODcr：268mg/l，SS：52mg/l，
经絮凝处理CODcr去除率在89.4%，SS去除率在82.9%。
絮凝处理后废水采用吸附絮凝进行深度处理，吸附剂使用800目超细膨润土，加量200mg/l，吸附时间50min，吸附其他条件自然，工艺上顺接絮凝出水，吸附后采用聚硅氯化铝进行絮凝，聚硅氯化铝用量7.5mg/l，絮凝处理后采用沉淀池分离，沉降时间2h，出水指标如下：CODcr：92mg/l，SS：22mg/l，pH：6.41。