□注：
本课题研究人员职务：李洪岭，山东泉林集团有限公司项目部部长；周恒民，山东泉林集团有限公司副总经理；尹丽华，山东泉林纸业发展研究院主任；刘见鹏，山东泉林集团有限公司项目部经理；董岳，山东泉林集团有限公司技术员。 摘
要：选定秸秆清洁制浆造纸技术走在国际领先地位的造纸企业为对象，对山东泉林集团有限 公司废水工艺流程、处理过程、处理效果及技术优势进行分析阐述，以期对秸秆清洁制浆造纸废水处理技术进一步创新及造纸行业的发展提供有益的借鉴。泉林集团突破传统秸秆制浆造纸废水处理技术瓶颈，创造出秸秆清洁制浆造纸环保工艺，将生产过程产生的废水通过独创的环保工艺技术手段集中治理后回用于生产或农业灌溉，实现生产过程污染物资源化、秸秆制浆造纸无害化。关键词：秸秆；废水处理；清洁制浆造纸 Abstract: In this paper were selected some cases and examples from leading paper manufacturers with advanced clean pulping and papermaking technology. The technical process, treatment methods, effects and technical advantages of waste water treatment in Shandong Tranlin Group were analyzed i
n the paper, which can be a guidance for further technology innovation and industrial development. Tranlin broke through the traditional technological bottlenecks, and developed environmental friendly treatment techniques for clean pulping and papermaking, according to which the waste water can be re-used in production or agricultural irrigation after being treated through environmental treatment methods. Thus, harmless production and transformation from waste to resources can be realized finally.
Key words: straw; wastewater treatment; clean pulping and papermaking
秸秆清洁制浆造纸废水处理工艺研究
⊙ 李洪岭 周恒民 尹丽华 刘见鹏 董岳
(山东泉林集团有限公司，山东高唐 252800)
Studies on the process of wastewater treatment in straw pulping and papermaking
⊙ LI Hong-ling, ZHOU Heng-min, YIN Li-hua, LIU Jian-peng, DONG Yue (Shandong Tranlin Group Co., Ltd., Gaotang 252800, Shandong, China)
中图分类号：TS721+.4; TS749+.2文献标志码：A 文章编号：1007-9211(2018)14-0012-05
以造纸企业山东泉林集团有限公司为例，介绍造纸行业清洁生产实现节水减排的关键技术。
泉林集团作为全球最大的秸秆制浆造纸综合利用企业，采用源头消减、过程控制、末端治理等多项组合措施，企业外排水C O D稳定在30m g/l以下，18项环保水处理技术获国家专利，秸秆清洁制浆造纸环保工艺达到国内领先水平。2003年和2009年两次全国造纸行业污染物排放标准会在集团召开,2017年7月山东省政府公布了首批认定的8个企业标准“领跑者”，集团《水污染物排放标准》成功入选。
泉林集团生产过程中产生的主要污染物为废水，特征污染物为化学需氧量C O D、悬浮物S S。产生环节为制浆过程中产生的中段水，纸机生产过程中产生的白水，其中白水实现回用，中段水经污水处理系统处理后实现达标排放，排放去向为通过管道沟经过20k m自然降解汇入马颊河。排放标准执行《 山东省海河流域水污染物综合排放标准》。
1 废水处理工艺流程
基于污染控制对造纸业的要求和企业自身发展的实际情况，在加强污染防治、进一步降低资源消耗、废物循环利用以减少企业环境污染问题方面走出了一条独具泉林特的生态之路。具体工艺流程如图1。
2 污染物处理环节
主要污染物处理分为物化处理系统、复合曝气厌氧处理系统、好氧生化处理系统、深度处理系统及稳定塘、人工湿地系统。2.1
物化处理系统
制浆造纸废水的特点是S S和C O D均较高；且非溶解性C O D较高，约占60％以上；当S S被除去时，非溶解性COD同时亦可大部分被降低。
物化处理系统是向水中投加能够与水反应生成絮状水合物的药剂，通过快速混合，使药剂均匀分散在污水中，然后慢速反应形成大的可沉絮体。在污水提升泵处加入适量的复合铝铁，由于提升泵叶轮的搅拌作用复
图1 泉林废水处理工艺流程
合铝铁与污水很快混合均匀，并与污水中细小的悬浮颗粒迅速发生凝聚反应，生成可以自由沉降的颗粒。随后污水进入到折板反应池中，在此处加入适量的助凝剂聚丙烯酰胺，颗粒与聚丙烯酰胺发生絮凝反应生成片状的大颗粒，大颗粒随污水进入辅流式沉淀池沉淀去除。絮凝沉淀工艺近些年被越来越多的制浆企业所采用。因此，污水处理站前端设置絮凝沉淀系统，针对不同的水量、水质，调整絮凝剂的加药量，通过观察矾花的大小，确定助凝剂（一般为PAM）的加药点、加药量。
通过试验发现，在利用物化方法进行预处理的过程中，COD的去除率一般在50%～70%之间。2.2
复合曝气处理系统
复合反应曝气技术是在常规活性污泥法和两段活性污泥法基础上研发的污水处理工艺。该工艺属于高负荷活性污泥法，污水先进入高负荷区，然后再进入低负荷区。由于造纸废水S S、C O D负荷较高，应用过程中具有泥水分离差、污泥难于沉降的问题，因此在此系统中，通过加入适量的化学药剂与原 污水中存在的微生物发生絮凝吸附作用，原有菌胶团的诱导促进下很快与微生物絮凝在一起。絮凝物结构与菌胶团类似，絮凝的同时絮凝物与原有的菌胶团结合在一起，成为复合式化学反应曝气池污泥的组成部分，并具有较强的吸附能力和极好的沉降性能。污泥发生絮凝吸附的同时，微生物也出现程度有限的增殖，因此有机污染物得到大幅度的降解。
污水经复合式化学反应曝气池后进入辐流式沉淀池，在较低的设计运行负荷下，绝大部分悬浮物沉降下来，废水中的悬浮物和C O D被进一步有效去除。辐流式沉淀池污泥排入回流污泥池中，回流污泥池上清液排入物化处理系统，沉降污泥回流到复合式化学反应曝气
池中。回流污泥中含有部分残余絮凝剂，回流到复合式化学反应曝气池中可继续起到絮凝作用，可大大减少用药量。
此工段平均曝气时间为0.5h，沉淀时间为8h。根据泉林集团长期的运行检测数据来看，该工段C O D的去除率可达到30%～60％。
2.3厌氧生物处理系统
厌氧生物处理技术是指厌氧流化床系统。系统采用深层厌氧技术，设有脉冲布水器，底部采用穿孔布水管，布水均匀，并可使泥水充分混合。利用兼氧、厌氧菌的综合作用，将难降解有机物分解成易降
解有机物，将大分子有机物降解成小分子有机物，并最后降解为甲烷、二氧化碳和水，其产物为微生物摄取有机物提供了有利条件。
首先流化床反应器中的大量微生物将进水中颗粒物质和胶体物质迅速截留和吸附。截留下来的物质吸附在水解污泥的表面，慢慢地被分解代谢，其在系统内的污泥停留时间要大于水力停留时间。在大量水解细菌的作用下将大分子、难于生物降解物质转化为易于生物降解的小分子物质后，重新释放到液体中，在较高的水力负荷下随水流移出系统。由于水解和产酸菌时期较短，往往以分和小时计，因此，这一降解过程也是迅速的。可以在短的停留时间和相对较高水力负荷下，获得较高的悬浮物去除率。出水B O D/C O D值有所提高，增加了污水的可生化性。
由于酸化过程的控制不能严格划分，在污泥中可能仍有少量甲烷菌的存在，可能产生少量的甲烷，但甲烷在水中的溶解度也相当可观，故以气体形成释放的甲烷量很少。可以看出，厌氧流化床反应器集沉淀、吸附、网捕和生物絮凝等物理化学过程以及水解、酸化和甲烷化过程等生物降解功能于一体。这些过程在水解反应器中得到了强化。此工段污水的水力停留时间约为16h，COD的去除率一般在30%～50%之间。
2.4好氧生物处理系统
厌氧池出水进入好氧生化处理系统，此系统采用悬挂链曝气技术（BIOLAK池），其中调节池、曝气池
、二沉池为一体。在兼氧好氧微生物的作用下，含碳的有机物得到进一步降解，污水中的氨氮通过硝化反应转化为硝基氮，再通过反硝化作用将硝基氮转化为氮气除去。曝气池出水进入二沉池，上清液自流进入氧化塘处理系统，污泥则回流到曝气池进口，以提高处理效果。
好氧生物处理技术采用活性污泥法。由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。
其原理是污水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。从空气压缩机房送来的压缩空气，通过铺设在曝气池底部的空气扩散装置，以细小气泡的形式进入污水中，增加污水中的溶解氧含量，同时使混合液处于悬浮状态。溶解氧、活性污泥与污水互相混合、充分接触，使活性污泥反应得以正常进行。
第一阶段，污水中的有机污染物被活性污泥颗粒吸附在菌胶团的表面上，同时，一些大分子有机物在细菌胞外酶作用下分解为小分子有机物。
第二阶段，微生物在氧气充足的条件下，吸收这些有机物，并氧化分解，一部分形成二氧化碳和水，并提
厂区—环保总排口生物指示池。总排。
供微生物生活所需能量；一部分供给自身，用于自身的增殖繁衍。
此工段采用的工艺为超长时间延时曝气，水力停留时间满负荷约为36h，实际运行过程中水力停留时间长达72h，最高可达90h，二沉池出水B O D大部分在10m g/l以下。可见，此工段对可降解的污染物去除很彻底，而且富余空间很大，属于超低负荷运行，对可生化降解的物质不存在能力限制。而难降解物质含量与现有工程相比基本持平。所以，该工段若要提高去除率，可以通过略微提高气量和污泥浓度就可以保证。
泉林集团采用该工艺，可使C O D的去除率稳定达到80%以上。
2.5深度处理系统
二级生化出水C O D和度仍然很高，其中颜主要是木质素引起的，需要进一步深度处理。传统的处理方式为F e n t o n氧化技术，该技术是一种采用过氧化氢为氧化剂、以亚铁盐为催化剂的均相催化氧化法，反应中产生的.O H是一种氧化能力很强的自由基，能氧化废水中有机物，从而降低废水的度和C O D
C r
值，去除率随着加药量的增加而增大。相比其他高级氧化法，F e n t o n试剂法具有操作过程简单、反应物易得、费用低、无需复杂设备、不会分解产生新的有害物质、对后续的处理无毒害作用、对环境友好等优点。
泉林集团的深度处理技术为自主研发的多级循环式高级氧化工艺，是在传统的Fenton反应基础上进行了多处改进。较传统工艺去除效率高、产生污泥量少，并可使泥水充分混合，能高效地将有机物降解成二氧化碳和水，并能对有物质显著脱，且水中基本无残留的
H
2
O
2
。F e n t o n工艺运行费用较传统工艺低，原因主要有：第一，传统工艺进水负荷高，而泉林集团进水一般在120m g/l左右；第二，药剂价格差异，运距远造成吨水费用高；第三，合理使用周边工厂废原料。目前泉林集
团F e n t o n氧化运行的情况下，C O D
C r
去除率能够达到76%。
2.6稳定塘系统
稳定塘是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。其净化过程与自然水体的自净过程相似。通常是将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。
稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。
2.7人工湿地系统
人工湿地处理系统是将污水有控制地投配到土壤经常处于饱和状态、生长有像芦苇、香蒲等沼泽生植物的土地上，污水在沿一定方向流动过程中在耐水植物和土壤联合作用下得到净化的一种土地处理系统。
人工湿地工艺在处理污水上有其独特的优点：建造费用相对低廉，运行和维护成本低，抗水力冲击负
荷能力强，可用于河水的回用和资源化；同时还为湿地生物提供了栖息地，能有效地和景观相结合具有景观效应。
处理后的废水湿地。环保鱼：排放的废水可以养殖鱼类。
[收稿日期:2018-05-28(修改稿)]
3 技术优势
3.1
复合反应曝气池是泉林集团独有的优势技术复合反应曝气池为泉林集团自行研发设计的独有技术。该部分充分利用了好氧生化曝气池排放的剩余活性污泥及沉淀池、酸化池排出的污泥的吸附作用，污泥达到吸附饱和后，通过污泥的不断排出，使污水中的有机污染物含量不断降低。C O D去除率可达30%～40%，且成本低廉。3.2
厌氧、好氧系统水力停留时间长，反应彻底充分由于池容较大，水力停留时间较长，这不仅保证了污染物降解得非常彻底，而且可减少污泥产量、节约污泥处理费用。同时，提高了抗负荷冲击能力。3.3
高级氧化技术是泉林独立研发的优势技术该技术在传统的氧化反应基础上进行了多处改进。与传统工艺相比具有去除效率高、产生污泥量少、投资省、操作简单、运行稳定。泉林独立研发了较合理的工艺运行参数，设计罐体较大，流速较快，混合强度更大，反应时间更长，药品残余量极低，各种药品利用率高。遵循循环经济理念，对周边厂家的化工副产品直接进行循环再利用，大大降低了运行成本。3.4
最大限度地发挥污泥的作用，降低运行费用除复合反应曝气池充分发挥污泥的吸附作用外，在
前期物化处理中，也充分利用各种尚未达到饱和，具有
吸附、絮凝性能的污泥，大大缩减絮凝剂用量，从而大幅降低药耗成本。3.5
所有工程设计富余空间大，运行更加稳定所有构筑物单元，设计余量大，极大地提升了系统耐冲击负荷能力，保证了总排口持续稳定达标排放。
4 结论
秸秆清洁制浆造纸技术突破传统造纸技术的瓶颈，通过技术创新，针对纤维原料、环境保护、水资源三大秸秆造纸技术难题，开发出具有自主知识产权的秸秆清洁制浆、环保型秸秆本浆制品、秸秆制浆废液生产木素有机肥等三大非木纤维清洁制浆技术，实现了草浆造纸关键技术的突破。通过“一草两用”的方式来构建水资源减量化、造纸废液再利用、固体废弃物资源化的循环经济体系。
山东泉林集团有限公司建设的水处理工程，通过采用物化、厌氧、好氧、深度处理和湿地净化等综合水处理工艺，实施中段水处理和中水回用，技术创新使本草浆耗水远远低于国家的耗水标准，每吨草浆原纸可节约60k g 漂白剂等化学用品，并可实现替代木材、减排污染物和温室气体以及提高农民收入
等目标。
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