气浮机处理制浆造纸废水的应用

制浆造纸中段废水（以下简称中段废水，为区别起见，将商品浆和废纸造纸废水称为 综合废水）由于有部份黑液混入而成为造纸废水处理中的一个难题。
　　说它是难题，一般并非技术性的，而是经济性的。由于处理设施投资极大，往往需上 千万或数千万元，运行成本又高，一般企业难以承受。同时还需占用大量耕地，受到国情 制约，对老厂而言，更因厂区面积所限，治理工程根本无法实施！
　　黑液混入的途径，主要是黑液提取率有限，成品浆仍携带着相当数量的黑液，它们将 在以后的各道造纸工艺过程中逐渐进入中段水，其次是多段逆流洗浆提取黑液的工艺流程 中的跑、冒、滴、漏水，黑液提取设备、蒸发设备、碱回收设备等的清洗水，这些水终 都进入中段水。
　　至于机械法或化学机械法制浆，由于制浆废水的相对浓度较低，目前尚无可行的污染 物浓缩提取方法，将全部进入中段水。 制浆工艺过程中，会有大量的有机物和无机物从原料中溶出。 有机物主要为硫化木素、木素磺酸盐、糖类降解产物或糖类衍生物、树脂酸溶出物、 脂肪酸、蚁酸、醋酸、呋喃、甲醇等。它们中有许多因为分子链极短，将溶于水，形成溶 解性 BOD，即便不溶于水的部分，与造纸过程中进入废水的有机物质如施胶剂、改性淀粉 等相比，粒径也要小得多，故所形成的胶体稳定性也要高得多，其中有相当部份实际上为 类胶体、准胶体。
　　以上情况 以化学法制浆中的蒸煮黑液为甚！
　　无机物主要为各种金属的盐类。它们在水中电离为离子，是胶体双电层中正负离子的 来源之一，也是溶解性 COD 的来源之一。
　　制浆废水中同时还含有大量的微细纸浆纤维，它们也是有机物，也带有裸露的羟基、 羧基、醚基等官能团，因而带有负电荷，也具有胶体的特性，但因为它们不易被好氧菌代 谢，难于在 BOD5 的 5 天生化条件下测出，却能被强氧化剂氧化，故被归入 COD 的范畴。
　　综上所述，制浆废水中的 COD、BOD 的值极高，且以溶解性的 COD、BOD 的比列 高及胶体体系的稳定性高为其特征，蒸煮黑液尤为显著，以 COD 为例，黑液中的 COD 可 高于 10 万毫克/升。
　　这样的废水混入中段水后，将使中段废水 COD、BOD 及溶解性成分的比例均显著升 高，胶体体系的稳定性也显著升高。COD 值可达 5000 毫克/升，BOD 值可达 4000 毫克/ 升以上。 正是因为上述原因，过去一般都认为中段废水不可能用简单的物化方法处理达标。
　　国内外，中段废水处理一般都采用活性污泥法。
　　活性污泥法的优点是工艺成熟，运行良好时 BOD 的去除率可达 90~95%。但其缺点 也是显著的：、需要建造占地面积极大的一沉池、二沉池和曝气池，设施投资极大， 一般需要 1000~1200 元/吨水.天；第二，运行费用也高，一般均在 1~2 元/吨水之间；第三， 当采用化学机械法或机械法制浆时，往往水温较高，超过 50℃，由于扩散作用强烈，一沉 池往往沉淀困难，已有失败先例。
　　在活性污泥法中，一沉池的沉淀是必要的，而加药絮凝是沉淀的先决条件，中段 废水的胶体体系稳定性很高，不投加足够的混凝剂使之脱稳，沉淀就不会发生。
　　由于中段废水中的 BOD 值很高，固形悬浮物（主要为细小的纸浆纤维）量也很大， 如果不预先经一沉池絮凝使固形悬浮物及有机物胶体尽量沉淀分离，而直接进入生化曝气 池，将造成如下结果：
　　1、F：M 值（有机物与微生物量的比值）太高，必须大大增加活性污泥的回流量，同 时大大增加曝气量。尽管如此，仍然会使残存于出水中的 BOD 值升高，生化效果恶化。
　　2、纸浆纤维难于被好氧菌吸收代谢，它们将随活性污泥（菌团）一起进入二沉池， 二者均具有胶体的特性，但菌团能够自行聚凝沉淀，纸浆纤维却不能，多数将随清水排出， 部分被菌团黏附沉淀，造成活性污泥浓度逐渐降低。菌团能自行凝聚的机理目前尚不完全 清楚，被较广泛接受的说法是含能说。
　　一沉池完全可以用气浮代替。
　　CQJ 型气浮由于处理能力极大，占地面积很小，用其代替一沉池可使整个工程的占地 面积和投资显著减小。
　　理论上，采用气浮法和采用加药絮凝沉淀法比较，混凝剂的投加量或药剂费用基本上 是相当的，后者有时可能稍小。（但若采用 CQJ 型气浮，工程实践证明药剂费用反而显著 降低了。详见后面论述）。采用气浮法的主要缺点是需要一定的电耗，约为 0.06~0.08 元/ 吨水（实际电耗小于装机容量）。但若采用 CQJ 型气浮，这一缺点完得到补偿。
　　
　　CQJ 型气浮释放出的气泡总表面积极大（详见下面论述），不但普通曝气法无法比拟， 也是其他气浮根本无法比拟的，因而气泡中的氧向废水转移的速率极高，加上气泡直径极 为微小，上升速度缓慢（气泡的上升速度基本上与直径的立方成正比），在废水中的停留 时间长，结果是使气浮出水高度富氧化。
　　这种高度富氧化的水进入生化曝气池，正好弥补了曝气池在进水端缺氧而出水端溶解 氧过剩的缺陷，于是，曝气池可以适当的缩短，曝气量可以减小，曝气电耗降低，加上节 约下来的土建投资利息，一般可以补偿气浮的电耗。
　　更重要的是，经 CQJ 型气浮处理的中段废水出水水质较普通的一沉池好得多，SS 一 般小于 50mg/L，完全可以回用于制浆造纸的不少工艺过程，诸如黑液提取用水，设备清洗 用水，筛选用水等。可使终处理的废水量大幅度减小，结果是整个工程的占地面积和投 资以及废水的处理费用随之进一步大幅度减小。