厌氧生物反应器在废纸造纸废水处理中的应用与沼气的回收利用

用物理或化学的方法，例如气浮、沉淀、过滤、加药等对循环水加以处理后回用。但是实践中有机物会积累到很高的程度，水质恶化，不能够维持很高的回用率，更不可能实现零排放[3]。这是因为物理的和化学的方法无法去除水中的溶解性有机物和不能解决盐的积累，因此国外众多研究的一致认为是采用单纯物理的和物化的方法无法实现持续的零排放[4，5]，20世纪90年代以前造纸厂没有真正实现过废水零排放[6]。第二个阶段是始于20世纪90年代中后期的以厌氧-好氧生物处理技术为主体的废水处理工艺。在欧洲经过20多年的实践和理论研究后，研究者认识到：生物处理对于零排放是必需的，而且是实现零排放的关键方法。最先发展这一技术的是荷兰Wageningen农业大学的LettingaG.发明的目前在全世界3/4的厌氧污水处理厂中应用的UASB工艺，2007年LettingaG.教授因此荣获国际环境科学的最高奖–泰勒环境成就奖。在此基础上1995年荷兰KNP-BT集团在德国的造纸厂（KappaZülpich）实施并完成了世界上第一例零排放工程，该工艺用水量仅为1.5~4m3/t纸。2000年，在水方面最具权威的国际组织国际水学会（IWA）以“向封闭循环工艺前进”为题介绍了荷兰和德国实行废纸造纸零排放的技术实践。标志着国际学术界对该技术的认可。但是，荷兰的核心技术一直对外保密，其技术细节外人无从知晓。1.2.2、国内研究与开发现状、国内研究与开发现状我国废纸多来自于碱法和石灰法麦草浆，这种废纸再生纸的吨纸原料消耗量和污染负荷均远大于国外木浆废纸；而且国内相当多的包装纸板生产过程洗涤不良，因此这些废纸板含有相当量的黑液，在循环水中积累更多的胶体，导致循环水质发粘和生化可降解性很差。因此国内废纸造纸厂实现零排放有更大的难度。故必须结合中国造纸工业的特点，借鉴国外成熟技术，在合理的水质和水量分析基础上，方有可能实现零排放。虽然我国在厌氧生物处理方面研究开始的年代与国外相差几乎不到两年，但是其关键技术UASB反应器和EGSB反应器的应用严重滞后。例如UASB反应器在国外1983年已经用于造纸工业废水处理，并取得重大成功，但是直到2001年初我国九五项目验收时，相关研究报告显示我国还没有将该技术应用于造纸废水处理的工程实例。造成我国在厌氧反应器应用开发方面落后的原因可能很多，其中包括：1）反应器技术开发的理论研究缺乏。重视机械结构，而不重视工艺理论，严重缺乏例如对反应器流体力学基础、反应器生物化学基础方面的研究；2）对处理对象的研究缺乏，即缺乏对废水性质的研究。关键技术开发的滞后，使我国失去对市场的占领，当前在造纸废水处理的市场上，除了少数国内承担的工程外（包含本课题组承当过的24项厌氧造纸废水处理工程，合计处理瓦楞纸、茶板、箱板纸91万t纸/年，所采用24个UASB反应器21900m3），造纸厌氧处理的主要市场基本被荷兰Paques和美国Biothane等国外公司占领。二、废纸造纸零排放技术的研究与开发二、废纸造纸零排放技术的研究与开发自从国际上在20年前首次采用高负荷厌氧技术处理造纸废水以来，造纸工业已成为厌氧技术应用的重要领域。通过厌氧生物处理，造纸废水中的能源和资源能够得到充分利用，生态系统得到改善，该资源化处理模式如图1所示。从可以看出，高效厌氧生物处理以其低成本、节能、低污泥量和产能成为整个工艺的核心技术。