造纸法烟草薄片废水生物处理前后污染特性分析-吴君章

环保与综合利用542015年1月第34卷第1期烟草薄片，又名再造烟草，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[1]，以减少废料产生，实现烟草碎料的综合利用。造纸法是当前烟草薄片的主要生产方法之一，其产品质量稳定、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[2]。因此，造纸法烟草薄片在国内外得到广泛推广。造纸法烟草薄片的生产一般采用两步法加工工艺，将烟叶下脚料在水或有机溶剂中浸泡，使其中的可溶性物质和纤维物质分离，萃取后的烟末、烟梗经打浆处理后，将浆料送到抄纸机上抄造成形，再将经加工后的可溶性物质喷洒在薄片上，经过一系列的烘干而成烟草薄片[3]。造纸法烟草薄片生产过程中耗水量大，既有同造纸废水一样纤维素、木素含量高等共性，又具有烟草废水色度高、成分复杂、含有烟碱等特点[4]。大多数企业采用类似制浆造纸废水处理的工艺对烟草薄片废水进行处理，即一级物化处理，二级生化处理、三级脱色处理。但由于烟草薄片废水污染物浓度很大，使得出水往往存在COD和色度不达标等问题。烟草企业采取新工艺对废水进行处理或者对生化出水进行深度处理势在必行。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，但不能充分指导新工艺开发和深度处理烟草废水。本研究继续加强对烟草薄片废水中污染物的研究，运用常规水质分析方法对生化处理前废水和生化处理后废水进行分析，以期为造纸法烟草薄片废水处理工艺设计提供科学数据。1实验材料及方法1.1取样废水分别取自广东省某烟草薄片生产企业酸化池和二沉池出水。该厂再造烟叶废水水量为4000m3·d-1，其废水的一、二级处理流程如图1所示。废水送到实验室后在冷藏状态下保存备用。图1烟草废水处理工艺流程1.2预处理方法水样经沉淀、0.45μm微孔滤膜过滤，进行化学基金项目：广东中烟工业有限责任公司基金项目（处理造纸法烟草薄片生产废水的技术研究）。作者简介：吴君章先生（1983-），硕士，工程师，主要从事烟草化学的研究；E-mail:wujunzhang@gdzygy.com。通讯作者：莫立焕先生（1970-），博士，高级工程师，主要从事制浆清洁生产与污染控制研究；E-mail:lhmo@scut.edu.cn。doi:10.13472/j.ppm.2015.01.014造纸法烟草薄片废水生物处理前后污染特性分析●吴君章1，莫立焕2，马青1，王聪聪2，胡静1，周志明2，李军2(1.广东中烟工业有限责任公司，广东广州510385；2.华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广东广州510640）摘要：运用常规化学分析和红外光谱、色谱质谱等分析技术对造纸法烟草薄片废水生物处理前后的污染特性进行分析研究。结果表明：生化处理前废水CODCr高、色度深、NH3-N含量高、悬浮物多、水样偏酸性，但废水的可生化性好，生化处理后废水各项指标大大降低；生化处理前废水在190~400nm具有较强的吸收，生化处理后废水成分复杂；生化处理前废水中含有大量烟碱和有机酸，经生化处理后废水中大部分有机物降解为烷烃、酰胺等化合物。关键词：造纸法烟草薄片；废水；污染特性中图分类号：X793文献标识码：A文章编号：1001-6309(2015)01-0054-05环保与综合利用55PaperandPaperMakingVol.34No.1Jan2015需氧量等常规水质检测和紫外分析。取生化处理前的废水和生化处理后的废水各100mL，调节pH值至7~8，经0.45μm微孔滤膜过滤后的水样在旋转蒸发器中在60℃条件下蒸发浓缩至10mL，然后在60℃进行真空干燥5h，产物供红外光谱检测。水样经液-液萃取后进行气相色谱-质谱联用(GS-MS)检测，萃取步骤如下：取经0.45μm微孔滤膜过滤的生化处理前水样3份，各100mL，一份保持原水pH值，另外两份分别调节水样的pH值为2和12，搅拌20min，再经0.45μm微孔滤膜过滤，然后对这3份滤液分别进行有机物萃取。取上述滤液80mL，加入40mL二氯甲烷，振荡15min，静置20min，利用分液漏斗分离有机相。对分离出来的水相再用40mL二氯甲烷进行二次萃取，分离有机相，对二次萃取分离出来的水相加入40mL二氯甲烷，再进行第三次萃取，分离出有机相。合并上述不同pH值下得到的所有有机相，在旋转蒸发仪中浓缩至5mL，即制得废水浓缩样，供GC-MS分析检测使用。1.3分析测试仪器和方法CODCr化学需氧量：按照国标GB11914-89，采用重铬酸钾法测定。BOD5生化耗氧量：采用5日培养法测定。pH值：采用玻璃电极法，使用酸度计测定（pHS-25型）。色度：采用CPPA标准法[9]，采用紫外可见光分光光度计测定（HACHD