Abwasserbehandlung der Zellstoff- und Papierindustrie
Abwasserbehandlungskonzept für die Zellstoff- und Papierindustrie
Die Zellstoff- und Papierindustrie ist einer der größten Wasserverbraucher in Industriesektoren und produziert während der Zellstoff-, Bleich- und Papierherstellungsprozesse erhebliche Mengen an Abwasser. Das Abwasser enthält einen hohen Anteil an organischem Material, bei der Verarbeitung verwendeten Chemikalien (z. B. Lignin, chlorierte Verbindungen und Farbstoffe) und Nährstoffen. Das Hauptziel der Abwasseraufbereitung in dieser Branche besteht darin, Schadstoffe wie organische Materialien, Schwebstoffe und giftige Chemikalien zu entfernen, um sicherzustellen, dass das abgeleitete Wasser den Umweltstandards entspricht und das Recycling und die Wiederverwendung des aufbereiteten Wassers innerhalb des Prozesses ermöglicht.
1Eigenschaften der Abwasserbehandlung der Zellstoff- und Papierindustrie
1. Hohe organische Belastung: Zellstoff- und Papierabwässer sind reich an organischem Material wie Holzfasern, Zellulose und Lignin, die zu einem hohen chemischen Sauerstoffbedarf (CSB) und biochemischen Sauerstoffbedarf (BSB) beitragen.
2. Vorhandensein giftiger und widerspenstiger Verbindungen: Chlorierte organische Verbindungen, phenolische Verbindungen und Harzsäuren aus dem Aufschluss- und Bleichprozess kommen häufig im Abwasser vor. Diese Verbindungen sind häufig giftig, nicht biologisch abbaubar und erfordern zur Entfernung eine spezielle Behandlung.
3. Hoher Schwebstoffgehalt: Das Abwasser enthält häufig erhebliche Mengen an Schwebstoffen, einschließlich Zellulosefasern und anderen Partikeln, die entfernt werden müssen, um Verstopfungen und Schäden an nachgeschalteten Behandlungsprozessen zu verhindern.
4. Farb- und Geruchsprobleme: Das Vorhandensein von Lignin und Farbstoffen kann zu gefärbtem Abwasser führen, was ästhetisch unerwünscht und umweltschädlich ist. Auch starke Gerüche durch schwefelhaltige Verbindungen (insbesondere durch Kraftzellstoff) sind häufig.
5. Nährstoffe: Das Abwasser kann Stickstoff und Phosphor enthalten, insbesondere in Abwässern aus der chemischen Zellstoffaufbereitung, die zur Nährstoffverschmutzung in aufnehmenden Gewässern beitragen können.
6. Schwankender Durchfluss und Zusammensetzung: Abhängig von der Prozessstufe (z. B. Aufschluss oder Bleiche) können die Abwassereigenschaften hinsichtlich Durchfluss, pH-Wert, Temperatur und Schadstoffkonzentrationen erheblich variieren.
Merkmale des Abwasserbehandlungsprozesses der Zellstoff- und Papierindustrie
1. Primäre Behandlung: Die erste Behandlungsstufe umfasst typischerweise eine mechanische Trennung, um suspendierte Feststoffe durch Sieben, Sedimentation oder Flotation zu entfernen. Große Fasern, Ablagerungen und feste Partikel werden entfernt, wodurch die Belastung nachgelagerter Prozesse verringert wird.
2. Sekundärbehandlung (biologische Behandlung): Diese Phase konzentriert sich auf den biologischen Abbau organischer Stoffe. Zur Reduzierung des BSB- und CSB-Gehalts werden üblicherweise Belebtschlammsysteme oder MBBR-Verfahren eingesetzt. Insbesondere das MBBR-Verfahren nutzt Biofilm auf Trägermedien, um den mikrobiellen Abbau der komplexen organischen Verbindungen in Zellstoff- und Papierabwässern zu fördern. Eine anaerobe Behandlung kann auch eingesetzt werden, um organisches Material abzubauen und den Energieverbrauch zu senken, insbesondere bei hochkonzentrierten Abwässern.
3. Tertiäre Behandlung: Fortschrittliche Behandlungsmethoden wie Koagulation-Flockung, Ozonierung oder Aktivkohlefiltration werden verwendet, um widerspenstige Verbindungen, Farbstoffe und alle verbleibenden Schadstoffe zu entfernen. Zur Entfernung von Mikroschadstoffen oder zur Verbesserung der Klarheit und Qualität des Wassers für die Wiederverwendung können Membranfiltration oder fortschrittliche Oxidationsprozesse (AOPs) eingesetzt werden.
4. Schlammbehandlung: Aufgrund der hohen Konzentration an Feststoffen und organischem Material im Abwasser erzeugt die Industrie große Mengen Schlamm. Schlamm muss entwässert und behandelt werden, bevor er sicher entsorgt oder wiederverwendet werden kann (z. B. bei der Energierückgewinnung).
Besondere Anforderungen an MBBR-Medien beim Einsatz in biologischen Belebungstanks zur Abwasserbehandlung der Zellstoff- und Papierindustrie
1. Große Oberfläche für das Wachstum von Biofilmen: Angesichts der hohen organischen Belastung in Zellstoff- und Papierabwässern müssen MBBR-Medien eine große Oberfläche für das Wachstum von mikrobiellen Biofilmen bieten. Dies ermöglicht einen effizienten Abbau komplexer organischer Stoffe wie Lignin und Cellulose.
2. Beständigkeit gegen Verschmutzung und Fasern: Das Abwasser enthält Fasern und suspendierte Feststoffe, die zur Verschmutzung der MBBR-Medien führen können. Die Medien sollten so konstruiert sein, dass sie einem Verstopfen durch Fasern widerstehen und eine konstante Leistung ohne häufige Wartung oder Reinigung gewährleisten.
3. Toleranz gegenüber hohen organischen Belastungen: Der Biofilm auf den MBBR-Medien muss in der Lage sein, hohe Konzentrationen organischer Verbindungen zu bewältigen, ohne überfordert zu werden. Die Medien sollten das Wachstum von Mikroorganismen fördern, die sowohl leicht biologisch abbaubare als auch widerspenstigere Verbindungen wie Lignin und chlorierte organische Stoffe abbauen können.
4. Haltbarkeit unter rauen Bedingungen: Die MBBR-Medien müssen unter wechselnden Abwasserbedingungen, einschließlich Schwankungen des pH-Werts, der Temperatur und der Schadstoffkonzentrationen, chemisch stabil und langlebig sein. Die Medien sollten gegen Korrosion durch saure oder alkalische Bedingungen beständig sein.
5. Effiziente Sauerstoffübertragung: Die Sauerstoffübertragung ist in biologischen Belebungsbecken von entscheidender Bedeutung, insbesondere für aerobe Abbauprozesse. Die MBBR-Medien sollen eine gute Durchmischung fördern und dafür sorgen, dass der Sauerstoff gleichmäßig im Biofilm verteilt wird, um aerobe Mikroorganismen beim Abbau von Schadstoffen zu unterstützen.
6. Unterstützung der anaeroben und aeroben Behandlung: In einigen Fällen werden bei der Zellstoff- und Papierabwasserbehandlung sowohl aerobe als auch anaerobe Behandlungen eingesetzt. Je nach Behandlungsstadium müssen MBBR-Medien möglicherweise unterschiedliche mikrobielle Gemeinschaften unterstützen, weshalb die Anpassungsfähigkeit der Medien wichtig ist.
Abschluss
In der Zellstoff- und Papierindustrie fallen große Mengen Abwasser mit hohem Gehalt an organischen Stoffen, suspendierten Feststoffen und widerspenstigen Chemikalien an, die eine wirksame Behandlung erfordern, um die Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren. Der Behandlungsprozess umfasst im Allgemeinen primäre, sekundäre (biologische) und tertiäre Methoden zur Entfernung von Schadstoffen, zur Reduzierung von CSB und BSB sowie zur Beseitigung von Farb- und Geruchsproblemen. Die MBBR-Technologie eignet sich aufgrund ihrer Fähigkeit, hohe organische Belastungen und komplexe Verbindungen zu bewältigen, gut für die biologische Behandlung in dieser Branche. Der Erfolg von MBBR-Systemen bei der Zellstoff- und Papierabwasserbehandlung hängt jedoch von den Eigenschaften der verwendeten Medien ab. MBBR-Medien müssen eine große Oberfläche für das Wachstum von Biofilmen bieten, verschmutzungsbeständig sein, rauen Abwasserbedingungen standhalten und einen effizienten Sauerstofftransfer unterstützen. Durch die Auswahl der geeigneten MBBR-Medien kann die Industrie eine effiziente Abwasserbehandlung erreichen, die Einhaltung von Umweltvorschriften sicherstellen und das Wasserrecycling und die Wiederverwendung innerhalb der Anlage ermöglichen.