易漢平，周麗霞，李繼定，田繼蘭，吳珍,*

(1．鄂爾多斯市紫荊創(chuàng)新研究院，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000；2．鄂爾多斯應用技術學院 化學工程系，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000)

造紙廢水是指制漿造紙工藝過程中產(chǎn)生的廢水，這種廢水成分復雜，屬于難處理的幾類工業(yè)廢水之一[1]。目前，我國造紙廢水年排放量超過21億t[2]，較為普遍采用的處理工藝為：造紙廢水→纖維回收→沉淀→水解→厭氧處理→好氧處理→Fenton氧化→排放/膜深度處理回用[3]。經(jīng)過處理后的出水基本達到降級回用要求，但由于可溶性有機物、無機鹽等污染物的累積，很難實現(xiàn)封閉循環(huán)。要實現(xiàn)造紙廢水循環(huán)利用和“零排放”要求，必須采用膜分離、蒸發(fā)濃縮等技術實現(xiàn)污染物的分離[4]。

膜分離技術是一種高效率、低能耗的污染物分離凈化技術，與傳統(tǒng)的物理、化學方法相比，可在不引入新組分的條件下達到分離凈化目的[5-6]。但膜分離技術對進水的濁度、硬度、有機物、鐵硅等含量有較嚴格要求，污染物含量過高容易引起膜材料的不可逆污堵，增加運行成本，影響水通量[7]。因此，膜分離前的預處理成為膜技術應用的關鍵環(huán)節(jié)。

高效集成凈水系統(tǒng)（High Effect Integrated Technology，HEIT）依據(jù)不同的原水水質(zhì)和吸附脫附平衡原理、荷葉效應和仿生學原理，結合流體力學模擬（Computational Fluid Dynamics，CFD）成果，構筑和設計了強大的抗污染系統(tǒng)，特別適合工業(yè)廢水膜前預處理，已經(jīng)在生活污水、煤礦井下疏干水以及煤化工廢水中得到應用[8]。本研究根據(jù)造紙廢水的水質(zhì)特征，開發(fā)了適合造紙廢水膜前預處理的HEIT系統(tǒng)，并對處理效果進行了測試。

1 材料與方法

1.1 設備

高效集成處理設備（HEIT）測試樣機（如圖1所示），主要包括罐體、過濾材料、布水板、收水口、閥門及管道等，并配套水泵及風機等輔助設備。于6月11日開始全自動運行，連續(xù)運行時間約1周。每日8：00—17：00間隔約40 min記錄一次設備進出水濁度、產(chǎn)水量以及設備進出水壓力。

圖1 高效集成處理設備外觀圖

1.2 指標檢測

總氮（TN）、總磷（TP）、化學需氧量（CODCr）和色度指標檢測方法參照《水和廢水監(jiān)測分析方法（第四版）》[9]。

2 結果與分析

2.1 設備進、出水濁度測試

HEIT測試設備進、出水濁度檢測結果如圖2所示。從圖2可以看出，由于前端生化處理效果較好，進入測試設備的進水濁度較低。在進水濁度為1 NTU左右條件下，測試設備仍取得了較好的去除效果，1#、2#出水濁度基本保持在0.5 NTU以下。通過統(tǒng)計分析，HEIT測試設備進水濁度在0.67～1.70 NTU，平均濁度0.962 NTU；1#產(chǎn)水濁度在0.16～0.57 NTU，1#平均產(chǎn)水濁度0.311 NTU；2#產(chǎn)水濁度在0.14～0.52 NTU，平均產(chǎn)水濁度0.261 NTU。1#、2#平均濁度去除率分別約為65.7%和71.6%。

圖2 測試設備進、出水濁度檢測值

2.2 壓力損失測試

本次測試樣機采用雙罐串聯(lián)運行，設置1#清洗周期為6 h，2#清洗周期為12 h。從圖3可以看出，1#運行壓力損失在0.020～0.035 MPa，通過周期性運行及自動清洗，設備壓力損失得到恢復，未出現(xiàn)不可恢復性污堵狀況。此外，2#罐出水為放空，壓力未檢測。

圖3 測試設備運行壓力損失測試

2.3 其他項目檢測

測試期間每日對設備進水、出水總氮（TN）、總磷（TP）、化學需氧量（CODCr）、色度等指標進行檢測，檢測結果如表1所示。

表1 TN、TP、CODcr及色度指標檢測結果

從表1可以看出，HEIT測試設備除了對水中濁度有較好的去除效果外，對TN、TP、CODCr、色度污染物也有少量去除。HEIT對TN和TP去除率約為20%，對CODCr去除率約5%，并能使水樣色度降低約10%。HEIT對水中TN、TP、CODCr、色度的去除可能是通過對水中懸浮物及膠體顆粒的截留，使吸附在顆粒物上的氮、磷及有機污染物一并去除達到的。表1中TN、TP、CODCr的去除率出現(xiàn)了少數(shù)零值和負值，可能是由檢測誤差引起的。

3 結論

（1）對于濁度約為1 NTU的進水，出水濁度最低降至0.14 NTU，1#、2#平均產(chǎn)水濁度分別為0.311 NTU和0.261 NTU，1#、2#平均產(chǎn)水濁度去除率分別為65.7%和71.6%。

（2）HEIT設備運行過程中壓力損失小，1#運行壓力損失0.020～0.035 MPa，通過周期性運行及自動清洗，設備壓力損失得到恢復，未出現(xiàn)不可恢復性污堵狀況，說明該凈水系統(tǒng)可作為造紙廢水膜前處理技術進行推廣。