造纸法再造烟叶废水的处理研究_陈正春

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云南化工
2014 年第 4 期
对生化处理后再造烟叶废水用混凝法与 Fenton 法联合处理，最优试验条件下，出水 CODCr 和色度 均达到排 放 标 准。 陈 荣 等［24］ 用 厌 氧 反 应 器 技 术 结合高效 絮 凝 处 理 造 纸 法 再 造 烟 叶 废 水，COD Cr 大幅下降，再用 SBＲ 序批式反应器技术进行深度 处理，可使废水达标排放。陈海波等［25］用臭氧 － 曝气生物滤池技术对化学氧化和生物氧化技术进 行有机结合，先用臭氧氧化预处理废水，对难降解 有机物的分子结构加以转化，从而提高废水的可 生化性，然后再用生物处理技术进一步将其矿化， 该技术将化学氧化和生物氧化技术优势互补，使 处理成本大大降低，通过后续的生物处理保证了 处理的高效性。
此外，薛长森等［16］针对以上各研究围绕对污 水化学需氧量（ COD） 和生物需氧量（ BOD） 降低的 方面，从筛选高效再造烟叶废水脱色微生物方面入 手，同时研究环境因素对微生物菌群废水脱色的影 响，确定了最佳脱色条件，效果明显，为再造烟叶生 产废水的高效处理提供理论和实践依据。
对于造纸法再造烟叶高浓有机废水的处理， 应联合使用厌氧处理法和好氧处理法的优点，以 达到最佳处理效果。
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（ 1． 云南中烟再造烟叶有限责任公司，云南 昆明 650106； 2． 昆明理工大学 化学工程学院，云南 昆明 650500；
3． 云南瑞升烟草技术（ 集团） 有限公司，云南 昆明 650106）
摘 要： 从物理化学法、生物化学法和深度处理法 3 个方面总结了国内对造纸法再造烟叶废水 的处理研究进展。
2014 年 08 月 第 41 卷第 4 期
云南化工 Yunnan Chemical Technology
doi： 12． 3969 / j． issn． 1004-275X． 2014． 04． 007
Aug． 2014 Vol． 41，No． 4
造纸法再造烟叶废水的处理研究
陈正春1 ，李 军3 ，冯文超2，3 ，冀雅文2，3 ，朱红琴2，3 ，刘旭强2，3
关键词： 造纸法； 再造烟叶； 废水处理 中图分类号： X798 文献标识码： A 文章编号： 1004-275X（ 2014） 04-0026-03
造纸法再造烟叶（ 又称造纸法烟草薄片） 是 目前国际上烟草废弃物再利用的最先进技术［1］。 造纸法再造烟叶在产品质量稳定性、填充值、成丝 率和耐机械加工性能等方面均优于辊压和稠浆法 的再造烟叶，它能提高烟支燃烧速率并降低焦油 含量，可 塑 性 也 高 且 较 易 加 工［2］。 目 前，造 纸 法 再造烟叶已在国内外广泛应用。造纸法再造烟叶 的生产过程类似于制浆造纸过程，其废水中除了 含有与制浆造纸废水共有的纤维外，还含有低分 子和不挥 发 性 有 机 酸、烟 碱、焦 油、酚 类 等 物 质。 这些物质导致了烟草废水色度高、可生化性差，废 水中的烟碱也不利于微生物的生长。同时，造纸 法再造烟叶产生的废水浓度波动较大，属于难处 理的高浓度有机废水［3，4］。国内部分造纸法再造 烟叶生产线建设了相应的废水处理工程，但都存 在诸如运行费用高、废水处理系统未能正常运行、 处理后的废水未能达标等问题［5］。
2. 3 厌氧 － 好氧生化处理法
厌氧生化 处 理 法 出 水 往 往 难 以 达 到 排 放 要 求，需进一步处理。好氧生化处理法占地面积大、 运行成本高。梅荣武等［20］以气浮 － 厌氧 － 缺氧 － 好氧为主体的工艺处理后的废水，出水 COD ＜ 400 mg / L，达到了二类污染物的三级排放标准，栅 渣与浮渣 均 全 部 回 用 于 生 产。 李 友 明 等［21］ 建 立 了混凝 － 厌氧 － 好氧 － 深度处理系统处理造纸法 再造烟 叶 生 产 废 水，结 果 表 明，在 最 佳 工 艺 下， COD 的降低率、COD、BOD5 、SS 和色度等各项出 水指标均优于目前的处理系统。
3 深度处理法
随着制 浆 造 纸 废 水 深 度 处 理 技 术 的 逐 渐 成 熟，现已有研究者将该技术用于处理造纸法再造 烟叶的废水。
周国华等［22］ 探 讨 了 组 合 的 膜 技 术 工 艺 处 理 造纸法制造再造烟叶抄造废水的研究，采用废水 →预处理→微滤膜处理→纳滤膜处理→反渗透工 艺处理后 的 废 水 可 以 回 用 于 生 产。 莫 立 焕 等［23］
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黄申元［7］将一种特殊多元催化 剂 固 化 于 填 料表面，使其与废水中许多组分发生氧化还原作 用，在适宜的工艺参数条件下，用催化微电解 － 沉 淀或气浮法降低 COD，取得了非常明显的效果。 孙德平等［8］自制了 Ca － Mg 复合凝聚剂，对造纸 法再造烟叶的废水进行了高效固 － 液分离。该法 降低了废水 70% 以上的 COD，大大降低了后续生 化处理负荷，而且，分离后获得的污泥固体含有丰 富的烟碱类物质，可用作生物源杀虫剂的活性成 份或粉状杀虫剂的载附剂。因此，该法充分利用 了资源，具有一定的实用价值。高洋［9］研究了电 絮凝、电化学氧化及电絮凝 － 电化学氧化耦合处 理再造烟叶废水的影响因素、最佳处理条件及不 同处理方法对废水可生化性改进的程度和处理成 本，并通过气质联用（ GC － MS） 分析了处理前后 废水中有机污染物的变化情况，探讨了不同处理 技术对再造烟叶废水中污染物的去除机理。陈昭 毅等［10］探讨了 煤 渣 处 理 造 纸 法 再 造 烟 叶 废 水 的
目前，国内外对再造烟叶废水深度处理技术 的研究较少，尤其是高效处理技术研究更少。考 虑到造纸法再造烟叶废水与制浆造纸废水的共 性，可以参考制浆造纸废水深度处理技术对再造 烟叶废水进行深度处理。
4 结语
造纸法再造烟叶现已成为烟草行业不可缺少 的主要原料之一，生产过程中产生的大量高色度 的废水给环境带来严重的污染问题。造纸法再造 烟叶废水的处理必须同时兼顾到经济性、有效性 和合理性，物理化学处理方法易带来二次污染，相 比之下，生物处理技术优势明显，未来将成为造纸 法再造烟叶废水处理的一个重要研究方向。
收稿： 2014-01-10 基金项目： 中国烟草总公司资助项目（ 110201201020（ ZZ － 01） ） “云南昆明造纸法再造烟叶生产线技术升级”。 作者简介： 陈正春（ 1975 － ） ，男，主要从事分析检测、质量管理。 * 通信联系人： 冯文超，男，硕士研究生，主要从事精细化学品方面研究。Email： fengwenchao@ gmail． com
2. 2 好氧生化处理法 在有氧气存在的条件下，利用好氧微生物使废
水中有机物降解的处理法称为好氧生化处理法，可 分为活性污泥法和生物膜法两大类。常用的活性污 泥法有间歇式活性污泥法（ SBＲ） 、HCＲ 法。邱晔 等［18］设计了“混凝 + 生化 + 脱色”三级处理工艺处 理再造烟叶废水，该工艺处理费用较低，出水可达到 排放标准。唐向兵等［19］为加强好氧处理过程，对气 浮设备改造升级，几个月的稳定运行后，出水完全能 达到造纸工业水污染排放二级排放标准。
目前，国内外对于造纸法再造烟叶废水处理 的工艺研究还较少，通常采用与制浆造纸废水相 同的处理方法，如物理化学法、生物化学法和深度 处理法等［6］。
1 物理化学法
造纸法 再 造 烟 叶 废 水 中 含 有 大 量 的 悬 浮 物
（ 细小纤维、碎烟丝烟末以及一些胶体物质） 会极 大的影响生化处理效果，因此，生化处理前先采用 物理或者物化法去除悬浮物。目前，烟草企业采 用较多的过滤设备有过滤机、筛网（ 斜筛） 及格栅 等，其投资成本低、运行动力能耗小，不但能够初 步净化废水还能回收细小纤维［6］。
物理化学方法能有效地降低再造烟叶废水预 处理阶段的废水污染程度，提高后续生化处理效 率，但容易产生二次污染。
2 生化处理法
造纸法再造烟叶废水中主要含有纤维素、多 糖酸（ 半纤维素的部分水解产物） 和一些低碳酸 等有机 物，可 生 化 性 能 较 好［4］。 与 物 理、化 学 方 法相比，生化处理法有利于环境友好、资源节约及 能源的可持续利用。目前，国内一些再造烟叶生 产线建设的废水处理工程，存在着运行成本高、处 理系统不稳定、处理后的废水不能达标等问题，这 是由于生产线的工艺设计不合理产生的［16］。
2014 年第 4 期
陈正春等: 造纸法再造烟叶废水的处理研究
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作用 机 理，试 验 表 明，煤 渣 与 混 凝 剂 聚 合 氯 化 铝 （ PAC） 联用可提高废水处理效果。王义等［11］成 功研制出一套光催化处理设备，结合自制的介孔 TiO2 材料 对 高 浓 度 再 造 烟 叶 废 水 进 行 了 处 理， COD 可降低 99% 以上，为实现高浓度再造烟叶废 水的规模 化 处 理 提 供 了 技 术 支 持。 唐 向 阳 等［12］ 利用纳米气泡独有的良好气浮效果，将微纳米曝 气和气浮工艺相结合，以壳聚糖为絮凝剂，成功地 将废水中的 COD、SS、氨氮的浓度降低至生产回 用标准。王玉峰等［13］以聚合氯化铝（ PAC） 及聚 合硫酸铁（ PFS） 为混凝剂，聚丙烯酰胺（ PAM） 为 助凝剂，对造纸法再造烟叶废水进行混凝处理，结 果表明，PAC 对 COD、氨氮和悬浮物有较高的去 除率，且脱色效果更好； PAC 处理后的废水没有 产生残留铝，而且能大幅度地去除原水中的铝，有 机物也能有明显去除； 同时，建立了 COD 和色度 去除率的响应面方程，并求出了 COD 和色度降低 率同时达到最大值的解； 利用该方程预测的值与 实验值相符，模型可信度高，为再造烟叶废水絮凝 处理的参 数 优 化 提 供 了 一 定 的 理 论 依 据［14］。 莫 立焕等［15］通过热重和 X － 射线衍射分析了凹凸 棒土结构的 变 化，对 煅 烧 温 度、煅 烧 时 间、pH、用 量及反应时间等因素进行单因素实验，并得出了 降低 COD、色度较为理想条件。
生化处理法可分为厌氧生化处理法、好氧生 化处理法及厌氧 － 好氧生化处理法。
2. 1 厌氧生化处理法 在缺氧条件下，利用厌氧微生物或者兼性厌氧
微生物将复杂有机物降解为小分子有机酸、醇类等 物质，并且释放甲烷、二氧化碳、硫化氢和氨气的处
理法为厌氧生化处理法。侯轶等［17］认为微生物降 解烟碱的过程中可能发生协同降解，并因此提出了 通过反硝化反应强化厌氧过程中烟碱降解的思路， 结果表明废水中烟碱生物降解作用显著。