烟草薄片生产废水处理现状及发展趋势_贾强

烟草薄片生产废水处理现状及发展趋势
贾强1，吕品2，卢伦
3*
（1．山东中烟工业有限责任公司青州卷烟厂，山东青州262500；2．安徽省金寨县环境保护局，安徽金寨
237300；3．中国海洋大学环境科学与工程学院，山东青岛266100）
摘要为探寻造纸法烟草薄片废水的高效处理工艺，分析了烟草薄片废水的主要污染指标，综述了目前应用较多的7种造纸废水处理工艺，各工艺针对不同水质的废水均有成功的案例。

总结了不同工艺对烟草废水处理的成功之处，同时提出我国烟草薄片废水的处理
工艺中存在的问题并进行研究展望，
为新型高效处理工艺的研发提供参考。

关键词烟草薄片;造纸法废水;污水处理
中图分类号S572文献标识码A 文章编号0517－6611(2013)03－01243－03Situation and Development Trend of Tobacco Sheet Production Wastewater Treatment
JIA Qiang et al (Cigarettes Factory of Qingzhou ，Zhongyan Industrial CO．，Ltd ，Qingdao ，Shandong 262500)
Abstract In order to find a highly efficient process for tobacco sheet production wastewater treatment ，the major pollutant indexes of the wastewater were analyzed and seven kinds of treatment processes to treat papermaking wastewater were reviewed ，there are several successful cases to different processes．The problems and prospects of tobacco sheet wastewater treatment process were proposed ，which can provide ref-erence for the development of new type high efficient technique．
Key words Tobacco sheet ;Papermaking methods wastewater ;Wastewater treatment
作者简介
贾强(1974－)，男，山东青州人，从事烟草废水处理研究，
E-mail :357683077@qq．com 。

*通讯作者，硕士研究生，研究
方向:环境科学，
E-mail :Lulun345@126．com 。

收稿日期2012-11-26烟叶在生产时，原料并不能得到完全的利用，烟草从初加工到制成卷烟的生产过程中，会产生大约占原烟料总量1/3的碎料，这些烟草碎料无法直接作为原料再次制成卷烟产品
［1］。

为了减少废料产生、实现碎料的综合利用，烟草薄片技术应运而生。

烟草薄片，
又名再造烟草（Ｒeconstituted Tobacco ），是利用烟末、烟梗、碎烟片等烟草物质为原料制成片状或丝状的再生产品，
用作卷烟填充料［2］。

辊压法、稠浆
法和造纸法是当前烟草薄片的主要生产方法。

与辊压法和稠浆法薄片相比，造纸法薄片具有明显的优势：产品质量稳定、
填充值和成丝率高、耐机械加工性能好、提高了卷烟的燃烧速度并降低了焦油释放量、产品可塑性高且较易加工［3］。

正是由于造纸薄片具有辊压法和稠浆法无法比拟的优点，因
此在国内外都得到了广泛推广。

造纸法烟草薄片生产过程类似于制浆造纸过程，生产过程中耗水量大，既有同造纸业废水一样纤维素、木质素含量高等共性，同时又具有烟草业废水色度高、成分复杂、含有烟碱等特点［4］。

烟草薄片废水处理难度大、工艺要求高，因此，
对造纸法薄片废水的高效处理技术已成为该领域的迫切
需求。

1
烟草薄片生产中废水主要指标
造纸法烟草薄片是烟草加工业中一项烟草废料高效利用的高新技术，造纸法烟草薄片生产在一定程度上沿袭了造纸工艺和化工提取技术，因而不可避免地具有需水量大、污水排放量大的特点。

由造纸法烟草薄片生产过程产生的废水水质随烟叶种类和生产过程不同而波动较大，但一般具有以下相同特点：悬浮物浓度很高、废渣和COD 含量高、水质可生化性较好，水样一般偏酸性，色度较深（呈红棕色），废水易腐化变质等。

造纸法烟草薄片废水属于高浓度有机废水，
有机污染物以纤维素、半纤维素和木质素的水解产物为主，此外，还含有低分子和不挥发性有机酸、烟碱、焦油等物质［5－6］。

1．1
悬浮颗粒物
在烟草薄片生产过程中，由于加工、破
碎、物化处理等过程，会产生大量难以生物降解的悬浮物质，如纤维素、半纤维素、木质素和胶体物质等，这些物质进入废水中，成为烟草薄片废水中的重要污染物类型。

不同学者报道的烟草薄片废水中悬浮颗粒物（SS ）含量均有差异，这是由烟草薄片废水固有的特点所决定的。

一般来说，烟草薄片废水中的SS 含量达500mg /L 以上，有时甚至高达3000
mg /L ［4，7］。

1．2溶解性物质造纸法烟草薄片废水水质随烟叶种类不
同和生产过程波动很大。

多位研究者［5，8］
研究了烟草薄片废
水的水质特征，并对其污染物成分进行测定分析，各主要污染物指标见表1。

表1
烟草薄片废水水质指标
mg /L
由表1可以看出，造纸法烟草薄片废水中溶解性有机物含量很高，但其可生化性尚好，废水中的N 、P 等营养物含量差异较大，废水中的金属离子浓度也较高。

此外，废水中的溶解性物质还包括多糖、烟碱等物质。

1．3
色度
色度是造纸法烟草薄片废水中一个重要的污染
物指标。

造纸法烟草薄片生产过程中会有较多的烟草有效成分溶解在水中，故烟草废水一般都有很高的色度，色度通常来自废水中相对含量较低的焦油、尼古丁、酚类和苯环类烟草有机质。

废水中色度范围差异也很大，通常在1500
安徽农业科学，Journal of Anhui Agri．Sci．2013，41（3）：1243－1245责任编辑李菲菲责任校对卢瑶
5000倍［5］。

它们的完全生物降解是造纸法烟草薄片生产废水经济达标处理的关键。

2烟草薄片生产废水污染物的去除技术
实际工程应用中，对造纸法烟草薄片废水中污染物的处理大致与纸浆造纸废水处理相似。

传统纸浆造纸废水的处理方法主要有活性污泥法（SBＲ）、曝气生物滤池（BAF）、生物接触氧化工艺等。

但单纯的工艺技术并不能达到对烟草薄片废水各污染物的理想去除。

为了实现对烟草薄片废水中污染物的有效去除，许多学者进行了深入的研究。

2．1Ca-Mg系复合凝聚剂使用凝聚剂进行固液分离的方法是目前水处理技术中重要的分离方法之一，可以作为前处理运用到水处理工程中。

凝聚剂的凝聚作用是指在分散系中加入无机电解质，通过电性中和，压缩双电层，减少粒子间的排斥能，从而达到凝聚的目的。

孙德平等采用制备的Ca-Mg系复合凝聚剂对造纸废水进行高效固－液分离，大大降低了后续生化处理负荷［9］。

其中对色度的去除明显，对COD 的单级去除率也能达到70%以上。

使用Ca-Mg系复合凝聚剂获得的污泥固体富含烟碱类物质，对它们进一步提取，可获得用于生物源杀虫剂的活性成分；提取后的污泥固体可用作粉状杀虫剂的载附剂，完全达到资源化利用。

2．2混凝－厌氧－好氧－深度处理（UASG）技术混凝－厌氧－好氧－深度处理工艺是为了去除含高悬浮物、高有机污染物的废水而研发使用的组合水处理工艺，该工艺一般主要由厌氧处理、好氧处理和深度物化处理三大单元组成。

废水经高效混凝净化器絮凝后，出水进入上流式厌氧悬浮颗粒污泥反应器，然后通过两段SBＲ好氧处理，好氧出水经HWP 混凝脱色，再经砂滤罐过滤后排放。

李友明等采用混凝－厌氧－好氧－深度处理工艺处理烟草薄片废水，结果表明，厌氧处理的水力停留时间为8 12h，COD负荷为8 12 kg COD/（m3·d）时，对COD的去除率为80% 90%；好氧处理对COD的去除率为48% 70%［10］。

出水COD、BOD5、SS和色度最终分别达到100、50、25mg/L和70倍，各项出水指标均优于烟草薄片厂目前已有的处理系统。

2．3水解酸化与曝气生物滤池该工艺主要构建物有调节池、水解酸化池、曝气生物滤池（BAF）和深度处理4个单元。

利用水解酸化池中的厌氧、兼氧微生物对废水进行预处理，水解酸化过程可以将废水中的微小颗粒物质、胶体物质分解为溶解性有机物，增加废水中可溶解性COD Cr和BOD5，从而提高后续BAF的有机物去除率。

鉴于废水中的氨氮水平并不高，工艺设置了二级曝气生物滤池，分别采用上、下流式工艺，最终能达到对氨氮的完全去除。

李冶婷等采用采用水解酸化－两级BAF－臭氧－活性炭过滤工艺处理某烟草废水，工程实践表明，系统运行稳定，对COD Cr、氨氮、SS的去除率分别达到97．5%、96．7%和95.0%［11］。

2．4厌氧反应器技术+高效絮凝工艺由预处理工段+厌氧工段+好氧工段+深度处理和污泥脱水工段组成。

设计独特的厌氧反应器，内循环结构、流体力学特性计算严密，废水与污泥床得到充分的接触和反应，废水能进行很好地水解酸化反应。

在好氧处理的前端，设置一个生物絮凝反应沉淀水质均衡池，其中最重要的就是进行生物聚凝去除有机物的沉降过程，其原理是利用好氧处理产生的剩余污泥，即菌胶团的高生物吸附活性产生的生物聚凝作用。

好氧处理段主要完成可生化降解的有机污染物的去除。

在好氧处理段之后，增设HWP高效净化器化学凝聚处理段作为深度处理。

陈荣利用厌氧反应器技术+高效絮凝处理造纸法烟草薄片生产废水，出水能够执行《制浆造纸工业水污染物排放标准》［12］。

2．5微波化学工艺微波技术是通过微波场对吸波物质的选择性加热、低温催化、快速穿透等功能，达到去污除浊杀菌的效果。

许效天采用微波化学工艺进行烟草废水处理研究，其工程规模为2500m3/d［13］。

进水水质指标平均值为：COD
Cr
1700mg/L，SS475mg/L，氨氮10．1mg/L，P0．72 mg/L。

采用微波化学工艺处理后水质指标平均值下降到42．1、4．0、3．7和0．019mg/L。

除氨氮外，废水污染物去除率均达到95%以上，出水水质完全符合GB8978-1996《污水综合排放标准》的一级标准。

2．6厌氧降解及反硝化强化对于烟碱等难降解物质，如果直接进行好氧处理，需要很大的曝气量且处理效果并不明显，往往得不偿失。

而如果先进行厌氧反应而后再进行好氧处理，则可以把难降解物质水解成较易降解物而为后续处理减轻负担。

侯轶等以上流式厌氧颗粒污泥小试反应器（UASB）为研究基础，对造纸法烟草薄片废水中特征物质烟碱的生物降解进行分析，测定了厌氧处理过程中烟碱的降解曲线，发现微生物对烟碱的降解过程可能涉及协同降解机理［14］。

提出了以反硝化反应强化厌氧过程中烟碱降解的思路，通过外加硝酸盐来诱导驯化厌氧颗粒污泥中硝化菌的代谢活动，经过驯化，厌氧颗粒污泥UASB小试反应器出水中烟碱浓度由120mg/L以上降至约25mg/L，同时反硝化反应促进了废水中其他有机物的深度降解，出水化学需氧量
（COD
Cr
）由约600mg/L降至200 300mg/L，反硝化强化烟草薄片废水中烟碱生物降解作用明显。

2．7组合膜技术工艺
膜技术作为新型分离技术已广泛应用于气体分离、物料分离和水处理，其中在水处理领域中膜技术的应用最广泛。

膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。

膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。

周华国等利用组合的膜技术工艺对造纸法烟草薄片废水进行处理研究［15］。

其工艺流程为：废水→预处理→微滤膜处理→纳滤膜处理→反渗透处理。

试验结果表明，当废水的COD 为2400mg/L、电导率为793μS/cm、悬浮物为580mg/L及色度为85倍时，经过上述组合膜工艺流程处理，相应的出水指标分别为66mg/L、46μS/cm、1mg/L及1倍。

3结语
目前，国内造纸法薄片生产刚刚起步，各生产厂家的污
4421安徽农业科学2013年
水处理能力不尽相同。

在国家大力开展环境保护的大气候下，造纸法薄片的生产应充分关注污水处理问题，提高污水处理的质量与能力，使自身的污水排放达到国家标准，减轻对环境的危害。

通过不断地研究，对烟草薄片废水的处理已取得了一定的成绩，但是仍存在一些技术难题和发展空间：①继续加强对烟草薄片废水中污染物的研究，鉴别污染物的种类和特征，开展各种试验探究它们的最佳去除条件和方法，用来指导研发新型净化工艺和技术。

②针对烟碱等较难生物降解的特征污染物，优化现有工艺流程，提高污染物的可生化性，选育具有高降解活性的专属菌种，实现对烟草薄片废水中难降解物质的有效去除。

③实施源头控制，走可持续发展道路，对烟草薄片废水尾水进行深度处理，使之能够回用或作其他目的使用。

此外，要转变思想，对烟草薄片废水中的可用成分进行提取加工，实现其资源化。

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檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
31－34．
(上接第1057页)
3结论与讨论
研究表明，随着硝态氮施用比例的增加，烟叶积累淀粉的能力呈增强趋势。

当全部以硝态氮或全部以铵态氮为氮源供给烟株时，烟株叶片的可溶性糖积累高峰提前，即碳的转化代谢提前。

各处理不同生长发育期烟株叶片水溶性蛋白质含量有随着铵态氮施用比例增加而增加的趋势，但是全部以铵态氮为氮源的烟株叶片蛋白质含量又有下降。

以50%的硝态氮和50%的铵态氮配施的烟株在打顶后叶片游离氨基酸含量急剧下降，叶片内含氮化合物的代谢过程减弱。

原烟的总氮、烟碱和蛋白质含量随着铵态氮施用比例的增加而增加，可溶性总糖和还原糖含量随着硝态氮施用比例的增加而增加。

大田期烟株叶片NＲ活性并非随着硝态氮比例的增加而增加，但是GS活性随硝态氮施用比例的增加而增加。

打顶后第70天以50%硝态氮和50%铵态氮配施的烟株叶片NＲ活性最低。

随着铵态氮施用比例的增加，烤烟的产值、上等烟比例呈增加趋势，但是若全部以铵态氮为氮源烤烟的产值、上等烟比例、均价最低。

在供试条件下，以单一氮源供应烟株时不利于优质烟品质的形成。

适量硝态氮和铵态氮配施打顶前烟株叶片氮代谢、碳水化合物固定和转化代谢较旺盛，到打顶时能积累较多的蛋白质，并能在打顶期间适时从以氮代谢为主过渡到以碳的转化分解代谢为主，烟叶正常成熟，其中75%的硝态氮和25%铵态氮配施可获得最佳经济收益。

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41卷3期贾强等烟草薄片生产废水处理现状及发展趋势。