1、DOI：10.19965/ki.iwt.2022-0433第 43 卷第 3 期2023年 3 月Vol.43 No.3Mar.，2023 工业水处理Industrial Water Treatment166慈竹高得率制浆废水好氧降解性能研究盘爱享1，2，房桂干1，2，田庆文1，2，刘行健1，2，尹航1，2，杨强1，2，韩善明1，2（1.中国林业科学研究院林产化学工业研究所，江苏省生物质能源与材料重点实验室，国家林业和草原局林产化学工程重点实验室，林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心，江苏南京 210042；2.江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心，江苏南京 210037）摘要 探讨竹材高
2、得率制浆废水的生物处理性能，对于实现造纸行业废水的高效低成本处理尤其重要。分工段探讨了4种化学浸渍工艺条件下慈竹高得率制浆废水的污染特征，采用有氧呼吸法对各段废水进行了好氧降解性能研究，重点探讨了各工段废水在一定时间范围内的摄氧率与BOD5/COD的变化规律。结果表明：慈竹高得率制浆工艺的单位浆料废水发生量为 6.207.73 m3/t，排放废水 COD的高值为 4.64104 mg/L；随着浸渍段用碱量的增加，慈竹高得率制浆废水的污染负荷增加，其中浸渍用碱量为 70 kg/t时 COD污染负荷发生量最大，为 313.67 kg/t；制浆废水有显著摄氧率指纹信息；蒸挤废水的平均BOD5/COD
3、为0.233，浸渍废水的平均BOD5/COD为0.559，洗浆废水BOD5/COD从0.262到0.441不等，漂白处理不会引起废水COD污染负荷的增加，但漂白后废水的可生化性却较大幅度降低。关键词 慈竹；高得率制浆废水；污染特征；摄氧率中图分类号 X703.1 文献标识码 A 文章编号 1005-829X（2023）03-0166-06Study on aerobic degradation characteristic of high yield pulping wastewater of Neosinocalamus affinisPAN Aixiang1，2，FANG Guigan1，
4、2，TIAN Qingwen1，2，LIU Xingjian1，2，YIN Hang1，2，YANG Qiang1，2，HAN Shanming1，2（1.Institute of Chemical Industry of Forest Products，CFA，Key Lab.of Biomass Energy and Material，Jiangsu Province；Key Lab.of Chemical Engineering of Forest Products，National Forestry and Grassland Administration；National Engin
5、eering Research Center of Low-Carbon Processing and Utilization of Forest Biomass，Nanjing 210042，China；2.Co-Innovation Center of Efficient Processing and Utilization of Forest Resources，Nanjing 210037，China）Abstract：Discussing the biological treatment performance of bamboo pulping wastewater with hi
6、gh yield is particularly important for achieving efficient and low-cost treatment of papermaking wastewater.The pollution characteristics of high yield pulping（HYP）wastewater of Neosinocalamus affinis under four chemical impregnation process conditions were discussed by separate proccess sections.Th
7、e aerobic degradation performance of each section of wastewater was discussed by the aerobic respiration method，and the change rules of oxygen uptake rate and BOD5/COD ratio of each section of wastewater within a certain time range was emphatically discussed as well.The results showed that the unit
8、pulp wastewater generated by the high yield pulping process of Neosinocalamus affinis was 6.20-7.73 m3/t，and the highest COD concentration of the discharged wastewater reached 4.64104 mg/L.With the increase of alkali consumption in the impregnation section，the pollution load of HYP wastewater of Neo
9、sinocalamus affinis increased.When the alkali consumption in the impregnation section was 70 kg/t，the COD pollution load was the largest，which was 313.67 kg/t.Pulping wastewater had significant fingerprint information of oxygen uptake rate.The average BOD5/COD ratio of the wastewater from the steami
10、ng and extrusion section was 0.233，that from the impregnation section was 0.559，and that 基金项目 江苏现代农业产业关键技术创新项目（CX（19）2003）开放科学（资源服务）标识码（OSID）：167工业水处理 2023-03，43（3）盘爱享，等：慈竹高得率制浆废水好氧降解性能研究from the washing section ranged from 0.262 to 0.441.Bleaching treatment would not cause the increase of COD pollu
11、tion load in wastewater，but the biodegradability of bleaching wastewater was greatly reduced.Key words：Neosinocalamus affinis；high yield pulping wastewater；pollution characteristics；oxygen uptake rate我国制浆造纸行业一直面临着纤维资源短缺的问题。随着国家禁止进口固废政策的实施，造纸行业纤维原料的缺口进一步扩大，单一来源的造纸原料难以满足行业的需求1-2。竹材是优良的制浆造纸原料，具有较高的纤维素含
12、量和良好的纤维形态，其制浆性能介于针叶木和阔叶木之间，优于一般草类纤维。在我国造纸工业纤维原料供应短缺和国家“双碳”战略目标背景下，发展竹材制浆造纸技术具有积极的意义3。我国竹浆生产工艺大部分采用化学法制浆，其生产过程中产生的废水水量大、污染物浓度高、色度高，此外其还含有大量的糖类、有机酸、氨基酸、黄酮、丹宁酸等有机物，增加了废水处理的难度。在竹浆生产中，制浆黑液是主要的污染物质来源。随着碱回收技术的逐步完善，采用化学法制浆的竹浆厂都采用蒸发浓缩、燃烧法处理黑液中的有机物并回收无机碱，因此由洗竹水、漂白水、污冷凝水和车间冲洗水组成的中段水成为了废水的来源。虽然该废水中污染物质大幅减少，但仍存在
13、黑液硅含量高、黑液蒸发效率低等问题，影响化学品和热能的回收。高得率制浆工艺具有流程简单、生产成本低、生产过程清洁等先天优势，因此被广泛应用。高得率制浆废水因有机溶出物少，通常采用以厌氧、好氧为主的二级生物处理工艺对其进行处理4，残余有机物采用混凝、高级氧化等方法予以去除。该处理工艺中，污染负荷削减的关键在于生物处理效率的提高。探讨竹材高得率制浆废水的生物处理性能对于实现废水的高效低成本处理尤其重要。摄氧率（OUR）是评价污泥微生物代谢活性的重要指标5，是指活性污泥在单位时间内所利用氧的量6，常被用于研究废水的氧化降解效果、反应器处理性能、微生物菌群状态等7。有氧/厌氧呼吸仪可用于对城市生活、工
14、业等废水处理效能的测试8以及对农业土壤和肥料摄氧量的分析，还可用于对废水的降解性能测试、生化毒理测试等9，可分析厌氧生物活性、厌氧甲烷潜力（BMP）和厌氧毒性（ATA）以及活性污泥的氧摄取率等。本研究主要采用该仪器以有氧模式对慈竹高得率制浆废水的好氧降解性能进行研究。1 材料与方法1.1实验材料废水为竹材高得率制浆中试废水，制浆用材为四川慈竹（Neosinocalamus affinis）。制浆工艺为：称取绝干质量为 37 kg 的新鲜竹片依次进行水洗、脱水、汽蒸 15 min、双螺杆挤压机（TSPI）挤压后，将所得材料用分级筛过筛、去掉碎末（去除率 20%）后分成 4份，加入化学品进行一段浸
15、渍处理，处理完毕经TSPI 挤压，再加入化学品进行二段浸渍，待二段浸渍结束后将物料磨解至 4 个不同游离度，洗涤筛浆后进行手抄片抄造。一段和二段浸渍共设置 4条工艺路线，各工艺路线所采用的具体工艺条件见表 1。其中 4#工艺采用了漂白工艺路线，即为了提高纸浆白度，一段和二段浸渍时在添加氢氧化钠的同时，还添加漂白试剂过氧化氢及辅助漂白试剂硅酸钠和二乙基三胺五乙酸（DTPA）。表 1慈竹高得率制浆工艺条件Table 1 Technological conditions of high yield pulping of Neosinocalamus affinis工艺流程一段浸渍二段浸渍项目氢氧化钠
16、/（kgt-1）过氧化氢/（kgt-1）硅酸钠/（kgt-1）DTPA/（kgt-1）温度/浆液含固率/%保温时间/min氢氧化钠/（kgt-1）过氧化氢/（kgt-1）硅酸钠/（kgt-1）DTPA/（kgt-1）温度/浆液含固率/%保温时间/min1#20000953045300009510030602#30000953045300009510030603#30000953045400009510030604#3020529530453040103892540在以上制浆过程中会产生废水，各污染发生点如图 1 所示，废水主要来源于蒸挤、浸渍与洗浆段。分别收集各段的废水，立即检测废水的 pH，然后密封废水，将其置于 4 冷库中贮存备用。1.2实验装置与分析方法1.2.1废水的生物处理性能测试采用有氧/厌氧呼吸仪（PF-8000，美国 RSA 公试验研究工业水处理 2023-03，43（3）168司）测定废水的生物处理性能。（1）营养物/矿物质/缓冲液配方。矿基：称取 0.25 g CoCl26H2O、0.005 g Na2MoO42H2O、0.025 g ZnCl2、5.0 g FeC
