不同混凝法预处理麦草浆造纸废水的碳排放分析

宋晓 乔华珊 任天龙

摘要：采用常用的混凝法，如硫酸铝、PAC和PFS，在其最佳条件下对麦草浆造纸废水进行预处理，其效果差异不大，为更多角度来判断工艺更加经济适用，运用IPCC计算方法分别对各工艺进行碳排放概算。

关键词：碳排放；混凝；麦草浆造纸废水

中图分类号：TE08文献标识码：A

碳排放是关于温室气体排放的一个总称或简称。近年来，气候变暖所产生的气象灾害影响日益严重，[1]污水处理行业的碳排放量已被公认为是前十大碳排放行业之一，是不可忽视的减排领域，[2]我国对城镇污水处理厂碳排放较多，污水处理厂低碳节能有一定指导意义，但是对工业废水处理工艺碳排放研究甚少。以处理麦草浆造纸废水的几种常见混凝工艺为研究对象，运用《2006年IPCC国家温室气体清单指南》中推荐的计算方法对各工艺碳排放概算并进行分析，确定最为合适的工艺与加核絮凝[3]工艺联用处理草浆造纸废水。

1 研究方法

1.1 研究对象

河南一林纸业有限责任公司位于河南省许昌市，处于沙颍河上中游，以麦草为原料制浆抄造文化用纸。公司现拥有麦草制浆生产线1 条，制浆能力5万t/a，碱回收能力150t/d，吨浆排水量约200m3，废水排放总量为30000m3/d。实验用水取自具有典型代表性的河南一林造纸厂麦草制浆造纸废水处理站水样色度偏深，有恶臭味，含杂质多。

主要是研究硫酸铝混凝工艺、PAC混凝工艺和PFS混凝工艺分别处理上述造纸废水过程中的碳排放量。

1.2 碳排放概算方法

在混凝工艺过程中，温室气体的排放来源主要是间接排放，间接排放包括电耗和药耗（聚丙烯酰胺）两部分。电耗产生的间接排放，是通过中国区域电网基准线排放因子和污水处理过程中消耗的电能来计算的。药物在其生产及运输等过程中涉及的碳排放量，以相应的排放系数进行衡量。硫酸铝、PAC和PFS排放系数不能确定，以其生产过程中的电耗和运输过程中产生的碳排放来确定。其他的药剂药耗随着来水PH变化而变化，故暂不考虑。

电量消耗和药剂消耗的碳排放计算如下：

Eec，i=Cec，iEFec（式1）

Emc，i=Cmcmi，jEFmc，j（式2）

式中：i 表示不同工艺过程；

Eec，i、Emc，i分别为电耗、药耗碳排放，t /y（碳排放以CO2计，下同）；

Cec，i为耗电量，MW·h /y；

EFec为电耗CO2 的排放因子，西安市处于西北区域电网，西北区域电网的20132015 年电量编辑排放因子（OM）为0915 5t CO2/（MW·h）；

Cmc，i，j为j药剂的消耗量，t/y；

EFmc，j为j药剂的CO2 排放因子，比如聚丙烯酰胺消耗的碳排放系数取 25kgCO2 /kg。[4]

2 结果与讨论

2.1 硫酸铝混凝法碳排放概算

取1L的水样，用NaOH（浓度为10%）和稀盐酸（浓度为10%）将其pH调节到6.0，硫酸铝的用量为1g/L，在室温下，助凝剂种类为阳离子型PAM，PAM用量为50mg/L，用混凝仪在一定的混凝程序（见表1）下进行混凝反应，其CODCr去除率为79.8%。

采用硫酸铝混凝工艺，电耗为1.08 MW·h，计算得出CO2 排放量为0.99 t/d；共消耗聚丙烯酰胺1500 kg/d，得到CO2 排放量为37.50 t/d；硫酸铝产生的碳排放当量为74.87 t/d。硫酸铝混凝工艺处理草浆造纸废水过程中间接排放二氧化碳当量113.36 t/d。

2.2 PAC混凝法碳排放概算

取1L的水样，用NaOH（濃度为10%）和稀盐酸（浓度为10%）将其pH调节到6.0，PAC用量为1g/L，在室温下，助凝剂种类为阴离子型PAM，PAM用量为50mg/L，用混凝仪在一定的混凝程序（见表1）下进行混凝反应，CODCr去除率为78.2%。

采用PAC混凝工艺，电耗为1.08 MW·h，计算得出CO2 排放量为0.99 t/d；共消耗聚丙烯酰胺1500 kg/d，得到CO2 排放量为37.5 t/d；PAC产生的碳排放当量为101.5 t/d。PAC混凝工艺处理草浆造纸废水过程中间接排放二氧化碳当量140.04 t/d。

2.3 PFS混凝法碳排放概算

取1L的水样，用NaOH（浓度为10%）和稀盐酸（浓度为10%）将其pH调节到6.0，PFS用量为2g/L，在室温下，助凝剂种类为阴离子型PAM，M用量为100mg/L，用混凝仪在一定的混凝程序（见表2）下进行混凝反应，CODCr去除率为85%。

3 结论

PFS去除效果最好，但是碳排放量最大，硫酸铝去除效果次之，但是碳排放量最小，PAC表现较差，综合考虑，采用硫酸铝混凝工艺处理草浆造纸废水更为节能减排。所以，最终选用硫酸铝混凝法作为预处理工艺与加核絮凝法联用处理草浆造纸废水。除了经济、技术指标以外，碳排放概算为选择水处理方案有提供了一条切实可靠的依据标准。

参考文献：

[1]张成.重庆市城镇污水处理系统碳排放研究[D].重庆：重庆大学，2011.

[2]柏茜，徐冰峰.某城镇污水厂处理的碳排放分析[J].中国水运，2018，18（03）：133.

[3]宋晓乔.加核絮凝法处理草浆造纸废水的工艺优化研究[J].造纸科学与技术，2015，34（04）：86.

[4]王雪松，宋蕾，白润英.呼和浩特地区污水厂能耗评价与碳排放分析[J].环境科学与技术，2013，36（02）：196.

基金项目：西安建筑科技大学华清学院科学研究计划项目（201509）；陕西省教育厅专项科研计划项目（No.18JK1021）

作者简介：宋晓乔（1986），女，硕士，讲师，从事环境工程水处理及环评方向研究。