Het afvalwaterzuiveringsproces in de pulp- en papierindustrie is een complex en systematisch proces, dat doorgaans uit drie fasen bestaat: voorbehandeling, biologische behandeling en geavanceerde behandeling. De gedetailleerde stappen van dit proces zijn als volgt:
I. Voorbehandelingsfase
Het belangrijkste doel van de voorbehandelingsfase is het verwijderen van zwevende vaste stoffen, het aanpassen van de pH en het verminderen van de concentratie van organisch materiaal in het afvalwater, waardoor omstandigheden worden gecreëerd voor daaropvolgende biologische behandeling.
1. Balkscherm: Verwijdert grote zwevende deeltjes en zwevende stoffen uit het afvalwater om de belasting van daaropvolgende zuiveringsprocessen te verminderen. Staafschermen worden over het algemeen gelast uit vlak en gedraaid staal en de afstand tussen de staven kan worden aangepast aan de werkelijke omstandigheden.
2. Egalisatietank: Reguleert de afvalwaterstroom en stabiliseert de waterkwaliteit, waardoor stabiele waterkwaliteitsomstandigheden worden geboden voor daaropvolgende behandeling. Egalisatietanks hebben doorgaans een groot volume om schommelingen in de afvalwaterstroom op te vangen.
3. Sedimentatietank/Flotatietank: Verwijdert verder fijne zwevende deeltjes en wat organisch materiaal uit het afvalwater. Sedimentatietanks maken gebruik van de zwaartekracht om zwevende deeltjes te bezinken, terwijl flotatietanks microbellen in het afvalwater injecteren, waardoor zwevende deeltjes zich aan de bellen hechten en naar het oppervlak drijven.
4. Neutralisatietank: Past de pH van het afvalwater aan tot een bereik dat geschikt is voor biologische behandeling. Dit wordt meestal bereikt door zuur of alkali toe te voegen.
II. Biologische behandelingsfase
De biologische zuiveringsfase is de kernfase van de afvalwaterzuivering bij de papierproductie, waarbij voornamelijk gebruik wordt gemaakt van biologische zuiveringstechnologieën zoals actief slib en biofilmprocessen om verontreinigende stoffen zoals organisch materiaal, stikstof en fosfor uit het afvalwater te verwijderen.
1. Aërobe biologische behandeling:
* Actief-slibproces: via beluchtingsapparatuur wordt voldoende opgeloste zuurstof aan het afvalwater toegevoegd, waardoor het slib en het afvalwater goed kunnen worden gemengd. Micro-organismen breken organisch materiaal af. Na een bepaalde tijd komt de gemengde vloeistof in de beluchtingstank in een sedimentatietank voor vaste-vloeistofscheiding. Het behandelde water wordt geloosd of verder behandeld, terwijl een deel van het slib wordt teruggevoerd naar de beluchtingstank om de microbiële populatie op peil te houden.
* Biofilmproces: maakt gebruik van een biofilm die aan het oppervlak van een drager is bevestigd om organische verontreinigende stoffen af te breken. Terwijl afvalwater door de biofilmlaag stroomt, worden organische verontreinigende stoffen afgebroken door micro-organismen. Vergeleken met het actiefslibproces is het biofilmproces sterker bestand tegen schokbelastingen, is er minder land nodig en is het eenvoudiger te bedienen en te beheren.
2. Anaërobe biologische behandeling: Onder anaërobe omstandigheden zetten anaërobe micro-organismen organische verontreinigende stoffen in afvalwater om in stoffen zoals methaan en kooldioxide. Technologieën voor anaërobe biologische behandeling omvatten voornamelijk opwaartse anaërobe slibdekensystemen (UASB), gekenmerkt door een hoog laadvermogen, lage kosten en energieterugwinning.
3. Biologische stikstof- en fosforverwijdering: In de biochemische behandelingsfase moet ook rekening worden gehouden met de verwijdering van voedingsstoffen zoals stikstof en fosfor. Biologische stikstofverwijdering omvat doorgaans drie fasen: ammonificatie, nitrificatie en denitrificatie, waarbij stikstofomzetting en -verwijdering wordt bereikt door de synergetische werking van verschillende soorten micro-organismen. Bij biologische fosforverwijdering wordt gebruik gemaakt van polyfosfaat-accumulerende bacteriën om fosfor in het afvalwater op te hopen in de vorm van polyfosfaat in de micro-organismen, dat vervolgens wordt verwijderd door middel van sliblozing.
III. Geavanceerde behandelingsfase
De geavanceerde zuiveringsfase richt zich primair op afvalwater dat na biochemische behandeling nog steeds hoge concentraties recalcitrant organisch materiaal en kleurverontreinigende stoffen bevat. Geavanceerde oxidatie-, adsorptie- en membraanscheidingstechnologieën worden gebruikt voor verdere behandeling om ervoor te zorgen dat het afvalwater voldoet aan de lozingsnormen.
1. Geavanceerde oxidatietechnologieën: zoals ozonoxidatie en Fenton-oxidatie, maken gebruik van sterke oxidatiemiddelen om recalcitrant organisch materiaal af te breken, waardoor CZV en kleur in afvalwater worden verminderd.
2. Adsorptietechnologieën: Gebruik adsorptiematerialen zoals actieve kool om organisch materiaal, kleurstoffen en andere verontreinigende stoffen uit afvalwater te verwijderen.
3. Technologieën voor membraanscheiding: Gebruik membraanscheidingstechnologieën zoals nanofiltratie en omgekeerde osmose om een efficiënte scheiding van organisch materiaal, zwevende stoffen en andere verontreinigende stoffen uit afvalwater te bereiken.
