再造烟叶生产废水处理研究

［ 摘要］ 以再造烟叶（ 造纸法） 生产废水为研究对象， 对生产中两种主要工艺废水及生产综合废水进行了多项水 质分析。研究结果表明， 生产线中提取浓缩段与抄造成型段排放的工艺废水具有不同的水质特性， 而生产综合废水 则表现为一种弱酸性、中高浓度有机废水特性 ， 可生化性较好。根据废水的上述特性， 设计了一种“混凝—生化—脱 色”的三级废水处理工艺并应用于 ２ ０００ ｔ ／ａ 再造烟叶生产试验基地的废水处理中， 工程实施运行后效果良好， 吨水 处理成本低， 治理后的废水排放可达到国家《污水综合排放标准》ＧＢ ８９７８—１９９６ 一 级 标 准 ， 该 工 艺 具 有 推 广 应 用 于 治理规模化再造烟叶生产废水或其他烟草类似废水的良好前景。
Ｑｉｕ Ｙｅ１， ２， Ｈｕ Ｑｕｎ２， Ｃｈｅｎ Ｈｕｉｍｉｎ２， Ｐｅｎｇ Ｊｉｎｈｕｉ１ （ １．Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００３１， Ｃｈｉｎａ；
２．Ｙｕｎｎａｎ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｔｏｂａｃｃｏ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５０１０６， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓ ｔｒａ ｃｔ： Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ－ｐｒｏｃｅｓｓ ｒｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｄ ｔｏｂａｃｃｏ， ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｔｅｓｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｏｎｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｆｒｏｍ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｏｕｒｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｔｏｂａｃｃｏ－ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｓｐｏｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ－ｆｏｒｍｉｎｇ ｓｐｏｔ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｉｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｓｕｂ－ａｃｉｄ， ｆｕｌｌ ｏｆ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌｓ， ａｎｄ ｄｅｇｒａｄａｂｌｅ． Ｆｏｒ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ， ａ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅｓｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ， ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｓｔａｇｅｓ： ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ， ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｄｉｓｃｏｌｏｒ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ． Ａｆｔｅｒ ｒｕｎｎｉｎｇ ｆｏｒ １８ ｍｏｎｔｈｓ， ｉｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ ｔｏ ｔｈｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ． Ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｗａｔｅｒ ａｃｃｏｒｄｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｇｒａｄｅ － １ ｄｅｍａｎｄｓ ｏｆ ＧＢ ８９７８—１９９６， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｄｒａｆｔｅｄ ｂｙ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ ｆｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ． Ａｎｄ ｔｈｉｓ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｉｓ ａｌｓｏ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｔｏ ｔｒｅａｔ ｏｔｈｅｒ ｔｏｂａｃｃｏ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒｄｓ： ｐａｐｅｒ－ｐｒｏｃｅｓｓ ｒｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｄ ｔｏｂａｃｃｏ； ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ； ｔｒｅａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ
废水水质指标： ＣＯＤ、ＢＯＤ５、ｐＨ、色度、悬浮物及 氨氮分别按国家标准 ＧＢ １１９１４—１９８９ 重铬酸钾法、 ＧＢ ７４８８—１９８７ 稀释与接种法、ＧＢ ６９２０—１９８６ 玻璃 电 极 法 、ＧＢ ６９２０—１９８６ 稀 释 倍 数 法 、ＧＢ １１９０１— １９８９ 重量法和 ＧＢ１１９０１—１９８９ 纳氏试剂比色法进 行 测 定〔４ 〕。 ２ 结果和讨论 ２．１ 再造烟叶生产废水水质分析与特性研究
近年来， 由于卷烟降焦减害工作的紧迫性， 我国 国内也加大了对再造烟叶（ 造纸法） 生产及配套技术 的自主开发。在国家烟草专卖局和云南中烟工业公 司的支持下， 我们联合多家单位攻关并于 ２００３ 年在 昆 明 安 宁 市 成 功 地 开 发 和 建 成 了 一 个 年 产 ２ ０００ ｔ 再造烟叶（ 造纸法） 的生产试验基地。针对该基地生 产所排放的废水， 我们开展了废水特性及其处理工 艺的系列研究， 并建立了一个日处理能力 ８００ ｔ 的 废水处理系统。此项研究成果有望在完善后推广应 用到今年云南中烟工业公司拟投资兴建的万吨级规 模化再造烟叶（ 造纸法） 生产加工基地中。 １ 材料和方法 １．１ 材料和仪器
第 ２６ 卷第 ３ 期 ２００６ 年 ３ 月
工业水处理 Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｗａｔｅｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
Ｖｏｌ．２６ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．， ２００６
再造烟叶生产废水处理研究
邱晔 １， ２， 胡群 ２， 陈辉敏 ２， 彭金辉 １
（ １． 昆明理工大学， 云南 昆明 ６５００３１； ２． 云南烟草科学研究院， 云南 昆明 ６５０１０６）
Ｗａｔ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈ．， １９９６， ３４（ １０） ： ５１ － ５８． ［ ８］ 赵 美 云 ， 雷 中 方． 高 效 微 生 物 菌 种 强 化 聚 酯 （ ＰＥＴ） 废 水 生 物 处 理
的 试 验 研 究 ［ Ｊ］ ． 复 旦 学 报 （ 自 然 科 学 版 ） ， ２００４， ４３ （ ４） ： ６４６ － ６５０． ［ ９］ 赵亚乾， 杨镭． 海藻酸钠包埋活性炭与活性污泥的固定化技术［ Ｊ］ ． 上海环境科学， １９９７， １６（ ９） ： ２８ － ３０． ［ １０］ 吴晓磊． 海藻酸钠和聚乙烯醇作为固定化微生物包埋剂的 研 究 ［ Ｊ］ ． 环境科学， １９９２， １４（ ２） ： ２８ － ３０．
１９（ ５） ： ５３ － ５５． ［ ４］ Ｙａｎｇ Ｐ Ｙ． Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ ｅｎｔｒａｐｐｅｄ ｍｉｘｅｄ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｅｌｌ （ ＥＭＭＣ） ｐｒｏ－
ｃｅｓｓ ｆｏｒ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｆｒｏｍ ｄｉｌｕｔｅ ｓｗｉｎｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ［ Ｊ］ ． Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２００３， ８６： ２４５ － ２５２． ［ ５］ Ｗａｎｇ Ｊｉａｎｌｏｎｇ． Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｑｕｉｎｏｌｉｎｅ ｂｙ ｇｅｌ ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａ ｓｐ［ Ｊ］ ． Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ， ２００１， ４４： １ ０４１ － １ ０４６． ［ ６］ Ｌｕ Ｃｈｉｈ Ｊｅｎ． Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈｌｏｒｏｐｈｅｎｏｌｓ ｂｙ ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ ｐｕｒｅ－ ｃｕｌｔｕｒｅ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ［ Ｊ］ ． Ｗａｔ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈ．， １９９６， ３４（ １０） ： ６７ － ７２． ［ ７］ Ｃｈｅｎ Ｗｅｎ－Ｃｈｉｎ， Ｃｈｅｎｇ Ｓｈｅｎｇ－Ｓｈｕｎｇ． Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｍｍｏｂｉ ｌｉｚｅｄ ｃｅｌｌｓ ｉｎ ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ＡＢＳ ｒｅｓｉｎ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ［Ｊ］．
从再造烟叶（ 造纸法） 的生产工艺流程可以知 道， 在薄片生产过程中主要有两个废水产生源， 分别 位于提取浓缩工艺段和抄造成型工艺段， 我们对这 两个工艺段的废水及生产的综合废水进行了水质分 析， 分析结果见表 １。
表 １ 再造烟叶生产废水水质分析结果
项目
提取浓缩段
抄造段
综合废水
ＣＯＤ ／（ ｍｇ·Ｌ－１）
药 品 ： 标 准 缓 冲 溶 液 、光 学 纯 水 、硫 酸 银 、硫 酸 汞 、硫 酸 、重 铬 酸 钾 、硫 酸 亚 铁 铵 、接 种 水 、无 水 葡 萄 糖、谷氨酸、氢氧化钠、盐酸、氯化钙、六水氯化铁、七 水硫酸镁、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、纳氏试剂， 以上 试剂均为分析纯。
废水： 昆明安宁年产 ２ ０００ ｔ 再造烟叶（ 造纸法） 生产试验基地废水。
仪器： ＣＯＤ 消解装置（ 广东省环境保护仪器设备
２４
工业水处理 ２００６ － ０３， ２６（ ３）
厂） ， ＭＡＮＯＭＡＴＲＩＣ 压差式 ＢＯＤ 测定装置， 真空抽 滤装置（ 郑州长城科贸公 司 ） ， ＢＩＮＤＥＲ 恒 温 衡 湿 箱 （ 德国） ， ＴＨＳ － ２５ ｐＨ 计（ 成都方舟科技开发公司） 、 ７２１ 分光光度计。 １．２ 废水水质检测
［ 基金项目］ 云南省技术创新人才培养专项基金（ ２００４ＰＹ０２－ ９）
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验研究［ Ｊ］ ． 中国环境科学， １９９５， １５（ １） ： １ － ４． ［ ３］ 刘和． 固定化微生物技术处理含酚废水［ Ｊ］ ． 中国给水排水， ２００３，
［ 关键词］ 再造烟叶； 生产废水； 处理工艺 ［ 中图分类号］ Ｘ７０３．１ ［ 文献标识码］ Ｂ ［ 文章编号］ １００５ － ８２９Ｘ（ ２００６） ０３ － ００２３ － ０３
Ｓ ｔｕｄｉｅ ｓ ｏｎ ｔｈｅ ｗａ ｓ ｔｅ ｗａ ｔｅ ｒ ｔｒｅ ａ ｔｍｅ ｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐａ ｐｅ ｒ－ｐｒｏｃｅ ｓ ｓ ｒｅ ｃｏｎｓ ｔｉｔｕｔｅ ｄ ｔｏｂａ ｃｃｏ
［ 作 者 简 介 ］ 赵 美 云 （ １９７９ — ） ， 在 读 硕 士 研 究 生 。 电 话 ： １３８１８４４５０４０。
［ 收稿日期］ ２００５ － １０ － １８（ 修改稿）
２３
试验研究
再造烟叶（ 造纸法） 是目前国际上烟草废弃物再 生综合利用的最先进技术〔１〕， 利用该技术所 加 工 的 产品（ 又称造纸法烟草薄片） 具有密度小、焦油释放 量低、化学成分可控等特点， 将该产品应用于卷烟配 方中不仅可起到降低原料消耗与生产成本的效果， 更重要的是它还可大幅度降低卷烟焦油量， 提高卷 烟安全性， 调控卷烟抽吸品质。再造烟叶（ 造纸法） 如 今在少数欧美发达国家已成为现代卷烟配方设计的 一项重要原材料。我国烟草行业近十年来一直想引 进该项技术和生产线进行国内的规模化生产， 但主要 因投资大、技术复杂、废水难处理而多次放弃〔２〕， 特别 是该技术使用了改进后造纸法及天然提取分离等工 艺， 因而生产将不可避免地带来废水对环境污染的问 题， 通常每生产 １ ｔ 产品需排放 ７０ ｔ 以上的废水， 而且 此类废水富含烟草有机质和烟草短纤维等废料， 以及 一定浓度的对生化处理（ 微生物培养） 有不利影响的 烟碱等物质。该类生产废水较难处理〔３〕， 包括世界上 再造烟叶产量最大的法国莫迪公司和美国雷诺公司 也存在废水处理不彻底、运行成本高、工程投资大（ 一 般占总投资 １ ／３） 等问题。因此， 研究此类烟草废水的 特性及有效的治理技术对于再造烟叶（ 造纸法） 生产 技术的推广应用有着重要意义。
２２ ３５２
１Βιβλιοθήκη Baidu３８１
２ ５００
ＢＯＤ５ ／ （ ｍｇ·Ｌ－１）
１２ ９４０
６５０
１ ４００
ＣＯＤ ／ＢＯＤ５
０．５７
０．４７
０．５６
ｐＨ
５．４
６．３
５．８
色度 ／倍
１ １００
５０
３００
氨氮 ／（ ｍｇ·Ｌ－１）
１５．２
１．３２
３．２
悬浮物（ ＳＳ） ／（ ｍｇ·Ｌ－１）
２ ９６８
５２０
６００
提取浓缩工艺段废水主要为天然烟叶和烟梗的提 取废液以及工艺设备清洗时排放的少量清洗废水， 其 中含有高浓度的糖分、蛋白质、色素以及果胶等有机 物， 因而该段废水表现出极高的化学需氧量和色度。此 外， 该工艺段 ＳＳ 质量浓度高达 ２ ９６８ ｍｇ／Ｌ， 废水中含 有大量粒度不等的原料碎片、碎渣等杂物， 主要由该工 艺段的原料清洗及粗解纤工序的排渣造成。因而在废 水处理前对这些废水进行过滤除渣很有必要。