Cellulóz- és papíripari szennyvízkezelés
Cellulóz- és papíripari szennyvízkezelési koncepció
A cellulóz- és papíripar az egyik legnagyobb vízfogyasztó az ipari ágazatokban, jelentős mennyiségű szennyvizet termel a cellulóz-készítés, a fehérítés és a papírgyártás során. A szennyvíz nagy mennyiségű szerves anyagot, a feldolgozás során használt vegyi anyagokat (pl. lignint, klórozott vegyületeket és színezékeket) és tápanyagokat tartalmaz. A szennyvízkezelés elsődleges célja ebben az iparágban a szennyező anyagok, például szerves anyagok, lebegő szilárd anyagok és mérgező vegyszerek eltávolítása annak biztosítása érdekében, hogy a kibocsátott víz megfeleljen a környezetvédelmi előírásoknak, lehetővé téve a kezelt víz újrahasznosítását és újrafelhasználását a folyamaton belül.
1 A cellulóz- és papíripari szennyvíztisztítás jellemzői
1. Magas szerves terhelés: A cellulóz és papír szennyvíz gazdag szerves anyagokban, például farostokban, cellulózban és ligninben, amelyek hozzájárulnak a kémiai oxigénigény (KOI) és a biokémiai oxigénigény (BOD) magas szintjéhez.
2. Mérgező és ellenszegülő vegyületek jelenléte: A klórozott szerves vegyületek, fenolvegyületek és a pépesítési és fehérítési folyamatokból származó gyantasavak gyakoriak a szennyvízben. Ezek a vegyületek gyakran mérgezőek, biológiailag nem bomlanak le, és eltávolításuk speciális kezelést igényel.
3. Magas szuszpendált szilárdanyagtartalom: A szennyvíz gyakran jelentős mennyiségű lebegő szilárd anyagot tartalmaz, beleértve a cellulózszálakat és egyéb szemcsés anyagokat, amelyeket el kell távolítani az eltömődés és a későbbi kezelési folyamatok károsodásának megelőzése érdekében.
4. Szín- és szagproblémák: A lignin és színezékek jelenléte elszíneződött szennyvizet eredményezhet, ami esztétikailag nem kívánatos és környezetkárosító. Gyakoriak a kéntartalmú vegyületekből (különösen a kraft-pépesítésből) származó erős szagok is.
5. Tápanyagok: A szennyvíz tartalmazhat nitrogént és foszfort, különösen a vegyi pépesítésből származó szennyvízben, ami hozzájárulhat a befogadó víztestek tápanyagszennyezéséhez.
6. Ingadozó áramlás és összetétel: A folyamat szakaszától (pl. pépesítés vagy fehérítés) függően a szennyvíz jellemzői jelentősen változhatnak az áramlás, a pH, a hőmérséklet és a szennyezőanyag-koncentráció tekintetében.
A cellulóz- és papíripari szennyvíztisztítási folyamat jellemzői
1. Elsődleges kezelés: A kezelés első szakasza jellemzően mechanikai elválasztást tartalmaz a lebegő szilárd anyagok szűréssel, ülepítéssel vagy flotációval történő eltávolítására. A nagy szálakat, törmeléket és szilárd részecskéket eltávolítják, csökkentve a későbbi folyamatok terhelését.
2. Másodlagos kezelés (biológiai kezelés): Ez a szakasz a szerves anyagok biológiai lebontására összpontosít. Az eleveniszapos rendszereket vagy MBBR-eljárásokat általában a BOI és KOI szint csökkentésére használják. Az MBBR-eljárás különösen biofilmet használ a hordozóanyagon, hogy fokozza a cellulóz és papír szennyvízben található összetett szerves vegyületek mikrobiális lebomlását. Anaerob kezelés is alkalmazható a szerves anyagok lebontására és az energiafogyasztás csökkentésére, különösen a nagy szilárdságú szennyvizekben.
3. Harmadlagos kezelés: Speciális kezelési módszereket, például koagulációt-flokkulációt, ózonozást vagy aktívszén-szűrést alkalmaznak a rosszindulatú vegyületek, a szín és a visszamaradt szennyező anyagok eltávolítására. Membránszűrés vagy fejlett oxidációs eljárások (AOP) alkalmazhatók a mikroszennyező anyagok eltávolítására vagy a víz tisztaságának és minőségének javítására az újrafelhasználás érdekében.
4. Iszapkezelés: Az ipar nagy mennyiségű iszapot termel a szennyvíz magas szilárdanyag- és szervesanyag-koncentrációja miatt. Az iszapot vízteleníteni és kezelni kell a biztonságos ártalmatlanítás vagy újrafelhasználás előtt (pl. energetikai hasznosítás során).
A cellulóz- és papíripari szennyvízkezeléshez használt biológiai levegőztető tartályokban használt MBBR-közegekre vonatkozó különleges követelmények
1. Nagy felület a biofilm növekedéséhez: Tekintettel a cellulóz és papír szennyvíz nagy szervesanyag-terhelésére, az MBBR-közegnek nagy felületet kell biztosítania a mikrobiális biofilm növekedéséhez. Ez lehetővé teszi az összetett szerves anyagok, például a lignin és a cellulóz hatékony lebontását.
2. Elszennyeződéssel és szálakkal szembeni ellenállás: A szennyvíz szálakat és lebegő szilárd anyagokat tartalmaz, amelyek az MBBR közeg elszennyeződését okozhatják. A hordozónak olyan kialakításúnak kell lennie, amely ellenáll a szálak általi eltömődésnek, és egyenletes teljesítményt biztosít gyakori karbantartás vagy tisztítás nélkül.
3. Nagy szerves terhelésekkel szembeni tolerancia: Az MBBR táptalajon lévő biofilmnek képesnek kell lennie a szerves vegyületek nagy koncentrációinak kezelésére anélkül, hogy túlterhelné. A tápközegnek elő kell segítenie a mikroorganizmusok szaporodását, amelyek le tudják bontani a biológiailag könnyen lebomló és az olyan ellenszegülő vegyületeket, mint a lignin és a klórozott szerves anyagok.
4. Tartósság zord körülmények között: Az MBBR közegnek kémiailag stabilnak és tartósnak kell lennie változó szennyvízkörülmények között, beleértve a pH-, hőmérséklet- és szennyezőanyag-koncentráció ingadozásait. A közegnek ellenállónak kell lennie a savas vagy lúgos körülmények okozta korrózióval szemben.
5. Hatékony oxigéntranszfer: Az oxigénszállítás kritikus fontosságú a biológiai levegőztető tartályokban, különösen az aerob lebomlási folyamatokban. Az MBBR közegnek elő kell segítenie a jó keveredést, és biztosítania kell az oxigén egyenletes eloszlását a biofilmben, hogy támogassa az aerob mikroorganizmusokat a szennyező anyagok lebontásában.
6. Az anaerob és aerob kezelés támogatása: Egyes esetekben aerob és anaerob kezeléseket is alkalmaznak a cellulóz és papír szennyvízkezelésében. Előfordulhat, hogy az MBBR-tápközegnek különböző mikrobiális közösségeket kell támogatnia a kezelési szakasztól függően, ami fontossá teszi a tápközeg alkalmazkodóképességét.
Következtetés
A cellulóz- és papíripar nagy mennyiségű, magas szervesanyag-tartalmú szennyvizet termel, lebegő szilárd anyagokat és visszahúzódó vegyszereket, amelyek hatékony kezelést igényelnek a környezeti hatások minimalizálása érdekében. A kezelési folyamat általában elsődleges, másodlagos (biológiai) és harmadlagos módszereket foglal magában a szennyező anyagok eltávolítására, a KOI és BOI csökkentésére, valamint a szín- és szagproblémák kezelésére. Az MBBR technológia kiválóan alkalmas biológiai kezelésre ebben az iparágban, mivel képes kezelni a nagy szerves terheléseket és összetett vegyületeket. Az MBBR-rendszerek sikere a cellulóz és papír szennyvízkezelésében azonban a használt közeg jellemzőitől függ. Az MBBR-közegnek nagy felületet kell biztosítania a biofilm növekedéséhez, ellenállnia kell a szennyeződésnek, el kell viselnie a kemény szennyvízviszonyokat, és támogatnia kell a hatékony oxigénszállítást. A megfelelő MBBR közeg kiválasztásával az ipar hatékony szennyvízkezelést érhet el, biztosítva a környezetvédelmi előírások betartását, valamint lehetővé téve a víz újrahasznosítását és újrafelhasználását a létesítményen belül.