易漢平，周麗霞，李繼定，田繼蘭，吳珍,*

(1．鄂爾多斯市紫荊創(chuàng)新研究院，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000；2．鄂爾多斯應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 化學(xué)工程系，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000)

造紙廢水是指制漿造紙工藝過程中產(chǎn)生的廢水，這種廢水成分復(fù)雜，屬于難處理的幾類工業(yè)廢水之一[1]。目前，我國造紙廢水年排放量超過21億t[2]，較為普遍采用的處理工藝為：造紙廢水→纖維回收→沉淀→水解→厭氧處理→好氧處理→Fenton氧化→排放/膜深度處理回用[3]。經(jīng)過處理后的出水基本達(dá)到降級(jí)回用要求，但由于可溶性有機(jī)物、無機(jī)鹽等污染物的累積，很難實(shí)現(xiàn)封閉循環(huán)。要實(shí)現(xiàn)造紙廢水循環(huán)利用和“零排放”要求，必須采用膜分離、蒸發(fā)濃縮等技術(shù)實(shí)現(xiàn)污染物的分離[4]。

膜分離技術(shù)是一種高效率、低能耗的污染物分離凈化技術(shù)，與傳統(tǒng)的物理、化學(xué)方法相比，可在不引入新組分的條件下達(dá)到分離凈化目的[5-6]。但膜分離技術(shù)對(duì)進(jìn)水的濁度、硬度、有機(jī)物、鐵硅等含量有較嚴(yán)格要求，污染物含量過高容易引起膜材料的不可逆污堵，增加運(yùn)行成本，影響水通量[7]。因此，膜分離前的預(yù)處理成為膜技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

高效集成凈水系統(tǒng)（High Effect Integrated Technology，HEIT）依據(jù)不同的原水水質(zhì)和吸附脫附平衡原理、荷葉效應(yīng)和仿生學(xué)原理，結(jié)合流體力學(xué)模擬（Computational Fluid Dynamics，CFD）成果，構(gòu)筑和設(shè)計(jì)了強(qiáng)大的抗污染系統(tǒng)，特別適合工業(yè)廢水膜前預(yù)處理，已經(jīng)在生活污水、煤礦井下疏干水以及煤化工廢水中得到應(yīng)用[8]。本研究根據(jù)造紙廢水的水質(zhì)特征，開發(fā)了適合造紙廢水膜前預(yù)處理的HEIT系統(tǒng)，并對(duì)處理效果進(jìn)行了測(cè)試。

1 材料與方法

1.1 設(shè)備

高效集成處理設(shè)備（HEIT）測(cè)試樣機(jī)（如圖1所示），主要包括罐體、過濾材料、布水板、收水口、閥門及管道等，并配套水泵及風(fēng)機(jī)等輔助設(shè)備。于6月11日開始全自動(dòng)運(yùn)行，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間約1周。每日8：00—17：00間隔約40 min記錄一次設(shè)備進(jìn)出水濁度、產(chǎn)水量以及設(shè)備進(jìn)出水壓力。

圖1 高效集成處理設(shè)備外觀圖

1.2 指標(biāo)檢測(cè)

總氮（TN）、總磷（TP）、化學(xué)需氧量（CODCr）和色度指標(biāo)檢測(cè)方法參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法（第四版）》[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 設(shè)備進(jìn)、出水濁度測(cè)試

HEIT測(cè)試設(shè)備進(jìn)、出水濁度檢測(cè)結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，由于前端生化處理效果較好，進(jìn)入測(cè)試設(shè)備的進(jìn)水濁度較低。在進(jìn)水濁度為1 NTU左右條件下，測(cè)試設(shè)備仍取得了較好的去除效果，1#、2#出水濁度基本保持在0.5 NTU以下。通過統(tǒng)計(jì)分析，HEIT測(cè)試設(shè)備進(jìn)水濁度在0.67～1.70 NTU，平均濁度0.962 NTU；1#產(chǎn)水濁度在0.16～0.57 NTU，1#平均產(chǎn)水濁度0.311 NTU；2#產(chǎn)水濁度在0.14～0.52 NTU，平均產(chǎn)水濁度0.261 NTU。1#、2#平均濁度去除率分別約為65.7%和71.6%。

圖2 測(cè)試設(shè)備進(jìn)、出水濁度檢測(cè)值

2.2 壓力損失測(cè)試

本次測(cè)試樣機(jī)采用雙罐串聯(lián)運(yùn)行，設(shè)置1#清洗周期為6 h，2#清洗周期為12 h。從圖3可以看出，1#運(yùn)行壓力損失在0.020～0.035 MPa，通過周期性運(yùn)行及自動(dòng)清洗，設(shè)備壓力損失得到恢復(fù)，未出現(xiàn)不可恢復(fù)性污堵狀況。此外，2#罐出水為放空，壓力未檢測(cè)。

圖3 測(cè)試設(shè)備運(yùn)行壓力損失測(cè)試

2.3 其他項(xiàng)目檢測(cè)

測(cè)試期間每日對(duì)設(shè)備進(jìn)水、出水總氮（TN）、總磷（TP）、化學(xué)需氧量（CODCr）、色度等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 TN、TP、CODcr及色度指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

從表1可以看出，HEIT測(cè)試設(shè)備除了對(duì)水中濁度有較好的去除效果外，對(duì)TN、TP、CODCr、色度污染物也有少量去除。HEIT對(duì)TN和TP去除率約為20%，對(duì)CODCr去除率約5%，并能使水樣色度降低約10%。HEIT對(duì)水中TN、TP、CODCr、色度的去除可能是通過對(duì)水中懸浮物及膠體顆粒的截留，使吸附在顆粒物上的氮、磷及有機(jī)污染物一并去除達(dá)到的。表1中TN、TP、CODCr的去除率出現(xiàn)了少數(shù)零值和負(fù)值，可能是由檢測(cè)誤差引起的。

3 結(jié)論

（1）對(duì)于濁度約為1 NTU的進(jìn)水，出水濁度最低降至0.14 NTU，1#、2#平均產(chǎn)水濁度分別為0.311 NTU和0.261 NTU，1#、2#平均產(chǎn)水濁度去除率分別為65.7%和71.6%。

（2）HEIT設(shè)備運(yùn)行過程中壓力損失小，1#運(yùn)行壓力損失0.020～0.035 MPa，通過周期性運(yùn)行及自動(dòng)清洗，設(shè)備壓力損失得到恢復(fù)，未出現(xiàn)不可恢復(fù)性污堵狀況，說明該凈水系統(tǒng)可作為造紙廢水膜前處理技術(shù)進(jìn)行推廣。