制漿造紙廢水深度處理技術(shù)分析

李樹杰+劉鋼彪

摘 要：隨著《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB3544-2008）的頒布，制漿造紙廢水的深度處理問題逐漸引起了人們關(guān)注。因?yàn)?，制漿造紙廢水中含有一定量的COD和色度，會(huì)給人體健康造成一定危害。所以，為了有效去除這些有毒物質(zhì)，應(yīng)嘗試引入一些新型的制漿造紙廢水深度處理技術(shù)。本文，首先分析了制漿造紙廢水的來源。然后，闡述了廢水處理的一些方法。最后，提出了關(guān)于制漿造紙廢水深度處理的技術(shù)的展望。

關(guān)鍵詞：制漿造紙廢水；來源；深度處理技術(shù)

中圖分類號(hào)：X793 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）21-0018-02

造紙工業(yè)，作為資源消耗大戶，它平均每噸產(chǎn)品的生產(chǎn)需消耗103m3水資源，與國際標(biāo)準(zhǔn)不符。國際標(biāo)準(zhǔn)中要求平均每噸取水量需保持在35-50m3。所以，在這一背景下，為了達(dá)到水資源節(jié)約的生產(chǎn)目的，并改變?cè)旒埞I(yè)是第三大污染企業(yè)的稱號(hào)，應(yīng)深入分析造紙工業(yè)生產(chǎn)中的廢水處理要求。然后，根據(jù)要求，控制造紙工業(yè)COD排放，并科學(xué)部署制漿造紙廢水的深度處理計(jì)劃，保持單位產(chǎn)品COD排放量的連年下降，滿足現(xiàn)階段造紙工業(yè)的高增長(zhǎng)發(fā)展需求。

1 制漿造紙廢水來源

造紙廠的原料一般是木材，木材的成分是碳水化合物、木質(zhì)素和纖維素等。從造紙工業(yè)的生產(chǎn)過程角度來看，其主要分為兩個(gè)工藝程序。其一，是制漿。其二，是抄紙。制漿，作為造紙工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝階段之一，它主要是負(fù)責(zé)完成調(diào)木、洗凈、漂白等工作。所以，制漿造紙廢水的主要來源是黑液、中段廢水、白水[1]。

（1）黑液，產(chǎn)生于堿法制漿蒸煮工藝環(huán)節(jié)。它一般呈現(xiàn)褐色，污染濃度較高。即黑液的COD可達(dá)到1500-20000mg/L，懸浮物SS是2500-10000mg/L，BOD是500-8000mg/L，PH值是11-12，均不符合造紙行業(yè)二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，很容易造成水中生物因缺氧而死亡，必須針對(duì)這一廢水現(xiàn)象進(jìn)行深度處理。（2）中段廢水，是漂白、篩選、洗滌等工藝環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水，這類廢水主要呈現(xiàn)深黃色，由半纖維素、木素、聚糖類等成分組成，濃度相對(duì)較低。但可生化性較差，增大了廢水處理難度[2]。（3）白水，是指造紙濕部產(chǎn)生的廢水，呈現(xiàn)灰白色，濃度偏小，處理難度不高。而從制漿造紙廢水生化出水的特點(diǎn)角度來看，它有著成分復(fù)雜、可生化性差、生物毒性等水質(zhì)特征。所以，在造紙廠生產(chǎn)工作實(shí)際開展過程中，必須針對(duì)制漿造紙廢水問題進(jìn)行深度處理。只有如此，才能降低制漿造紙廢水所帶來的危害性。

2 制漿造紙廢水的深度處理技術(shù)

2.1 高級(jí)氧化處理技術(shù)

在制漿造紙廢水的深度處理工作進(jìn)行時(shí)，可引入高級(jí)氧化處理技術(shù)。高級(jí)氧化處理技術(shù)，就是利用HO·與水中污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降解污染物的污染現(xiàn)象。因?yàn)椋茲{造紙廢水中含有大量的木質(zhì)素、半纖維素、纖維素。所以，借助烴基自由基強(qiáng)氧化性能，有助于把污染物轉(zhuǎn)換為CO2、H2O等等，達(dá)到高效率的處理效果。例如，F(xiàn)enton氧化技術(shù)，就是高級(jí)氧化處理技術(shù)中的一種，它在制漿造紙廢水深度處理中的運(yùn)用，需先向廢水中添加一定量的亞鐵鹽和過氧化氫。這樣一來，便可把過氧化氫轉(zhuǎn)換為HO·，HO·的氧化性能較強(qiáng)，可將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)換為H2O和CO2。但在高級(jí)氧化深度處理工作實(shí)際進(jìn)行過程中，必須保證工作環(huán)境下的出水溫度是20℃-40℃。同時(shí)，在Fenton氧化技術(shù)運(yùn)用時(shí)，對(duì)其廢水進(jìn)行適度處理[3]。然后，把它的PH值控制在3.5-4.5之間，滿足高級(jí)氧化深度處理工藝實(shí)施要求。因?yàn)椋現(xiàn)enton氧化處理工藝中PH值調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)涉及到了酸的使用。所以，在實(shí)際操作中，必須重點(diǎn)開發(fā)廉價(jià)的酸源。光催化氧化技術(shù)，作為高級(jí)氧化處理技術(shù)中的一種，它也起到了一定的廢水處理效用。但因造紙廢水色度高。所以，仍然存在著催化劑容易流失等問題尚未得到解決。

2.2 混凝處理技術(shù)

在制漿造紙廢水深度處理作業(yè)中，混凝處理技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用。混凝處理技術(shù)，就是向經(jīng)過生化處理的二沉池出水添加一定量的絮凝劑，讓絮凝劑經(jīng)過反應(yīng)轉(zhuǎn)變成正電荷水解聚合產(chǎn)物。這樣一來，便可使水中的正電荷與水中帶電粒子發(fā)生壓縮雙電層反應(yīng)，讓污染物粒子逐漸形成大顆粒的絮體，后經(jīng)過沉淀，去除水中污染物，提高水體質(zhì)量。但在這一種制漿造紙廢水深度處理技術(shù)運(yùn)用時(shí)，為了達(dá)到最佳的運(yùn)用效果，應(yīng)合理化選擇絮凝劑。目前，已有的絮凝劑主要包括了硫酸鋁、聚合氧化鋁、三氯化鋁、聚鋁鐵、硫酸亞鐵、聚合硫酸鐵等等。其中，硫酸鋁沉淀性能較差，在實(shí)際運(yùn)用過程中，需把硫酸鋁和聚合氯化鋁同時(shí)加入到廢水中，增強(qiáng)絮體沉淀性能，達(dá)到水體凈化目的[4]。此外，硫酸亞鐵聚凝劑不適用于中性環(huán)境下，將發(fā)生殘余問題，影響水體質(zhì)量，讓水體變渾濁。所以，應(yīng)把它與漂液等結(jié)合起來使用。

從現(xiàn)階段來看，若利用混凝土處理技術(shù)解決制漿造紙廢水問題，那么假設(shè)二沉池出水COD是300mg/L，它處理出水COD將維持在100-150mg/L之間，無法達(dá)到100mg/L以下，且容易產(chǎn)生絮凝劑化學(xué)污染問題。所以，在這一技術(shù)運(yùn)用時(shí)，必須致力于解決化學(xué)污泥的污染問題。

2.3 吸附處理技術(shù)

吸附處理技術(shù)，作為制漿造紙廢水深度處理技術(shù)中的一種，主要是利用吸附劑上的活性基團(tuán)，有選擇性的富集一些無機(jī)污染物，凈化廢水。而從現(xiàn)階段來看，在制漿造紙廢水處理時(shí)，一般會(huì)把活性焦、活性炭、硅藻精土、粉煤灰等作為吸附劑，實(shí)現(xiàn)廢水的凈化過程。其中，活性炭運(yùn)用的最為廣泛。因?yàn)?，活性炭與其他吸附劑相比，有著比表面積大、細(xì)孔結(jié)構(gòu)大等優(yōu)勢(shì)。所以，若把它運(yùn)用于制漿造紙廢水處理工作中，可更好的使吸附劑表面上的活性基團(tuán)與被吸附物質(zhì)形成各種化學(xué)鍵。然后，通過分子間引力作用，去除造紙廢水污染物。但活性炭吸附處理方法，運(yùn)行成本和再生費(fèi)用較高，需經(jīng)過經(jīng)濟(jì)方面問題的考慮，對(duì)其進(jìn)行運(yùn)用。此外，活性焦作為吸附劑中的一種，它由褐煤制造而成，有著與活性炭相同的吸附能力[5]。同時(shí)，價(jià)格便宜，不易粉碎，更適用于制漿造紙廢水的深度處理。除此之外，近年來，大孔吸附樹脂受到了人們的關(guān)注。同時(shí)，用有著較好的運(yùn)用前景。因?yàn)?，大孔吸附樹脂吸附能力與活性炭類似，有著大孔結(jié)構(gòu)，容易再生。所以，適用于造紙廢水處理工作。endprint

2.4 磁化預(yù)處理技術(shù)

由法拉第的電磁理論可知，若在水中增加一些磁場(chǎng)作用，那么水會(huì)在外力作用下，做出磁力線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。而電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生會(huì)讓水體電位差、電流發(fā)生一定變化，水本身的其他物質(zhì)狀態(tài)和性質(zhì)也會(huì)隨之變化，達(dá)到水體凈化效果。即在制漿造紙廢水處理時(shí)，只要水體不是純凈的，那么在磁場(chǎng)作用下，制漿造紙廢水就會(huì)受到不同程度的磁化作用，最終使廢水物化性質(zhì)發(fā)生改變，達(dá)到高效性的廢水處理效果。

例如，2009年，劉洋在磁化預(yù)處理技術(shù)研究過程中，便把它引入到了制漿造紙廢水預(yù)處理工作中。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，若把磁場(chǎng)強(qiáng)度設(shè)定為550mT，而廢水流速保持在1.5m/s，那么經(jīng)過磁化預(yù)處理，廢水中的CODCr會(huì)降低約16%，PH值會(huì)隨之提高4%，而表面張力將降低約35%。即磁化預(yù)處理技術(shù)，是通過改變水體表面張力、電導(dǎo)率、PH值等等，達(dá)到水體凈化目的[6]。制漿造紙廢水的預(yù)處理效果較好，可強(qiáng)化對(duì)這一種技術(shù)的運(yùn)用，達(dá)到最佳的制漿造紙廢水處理狀態(tài)。此外，因?yàn)橹茲{造紙廢水是有一定導(dǎo)電性能的非絕緣物質(zhì)。所以，運(yùn)用磁化預(yù)處理技術(shù)，可達(dá)到廢水的高效性預(yù)處理目的，增強(qiáng)廢水的預(yù)處理效果，避免一切環(huán)境污染等現(xiàn)象的發(fā)生。

2.5 膜分離處理技術(shù)

膜分離技術(shù)，是現(xiàn)代制漿造紙廢水深度處理方法中的一種。它主要是利用薄膜，選擇性的透過廢水中的某些物質(zhì)，達(dá)到水體凈化目的。從現(xiàn)階段來看，已有的膜分離處理技術(shù)主要有微濾、超濾、納濾、反滲透、電滲析，它們所對(duì)應(yīng)的英文簡(jiǎn)稱分別是MF、UF、NF、RO、ED[7]。在我國，膜分離技術(shù)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)初期，后在20世紀(jì)60現(xiàn)代得到了廣泛應(yīng)用，它作為制漿造紙廢水處理技術(shù)的一種，有著運(yùn)行簡(jiǎn)單、無二次污染、處理效率高等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。所以，受到了人們的關(guān)注。

（1）MF，是膜分離技術(shù)中的一種，它主要適用于廢水中粒徑大于100nm的高分子有機(jī)物、膠體物質(zhì)等的處理。在制漿造紙廢水實(shí)際處理中，主要是借助微濾膜把大于100nm的絮聚體留在孔外部，而水則可穿過纖維壁，就此通過水與絮聚體的分離，凈化水體，避免水污染現(xiàn)象威脅到人們的健康。（2）UF，是超濾的簡(jiǎn)稱，它主要是利用篩除原理，分離廢水中大分子和微粒組分，達(dá)到高效性的水體凈化效果。而在超濾膜分離具體處理中，需設(shè)置一個(gè)高壓側(cè)和一個(gè)低壓側(cè)[8]。然后，讓廢水由高壓側(cè)流向低壓側(cè)，在流動(dòng)過程中，利用膜來阻擋所需篩除的部分，達(dá)到廢水處理目的。但是超濾水體凈化方法，僅適用于粒徑直徑在2.0-100nm之間，相對(duì)分子量在500-15000之間的大分子篩除處理工作中，廢水處理效率是80%。（3）NF，是納濾的簡(jiǎn)稱，它主要用來去除廢水中相對(duì)分子量是150-200的溶液組分。同時(shí)，這一種廢水處理方法與其他方法相比，運(yùn)行費(fèi)用低且具有選擇透過性。

RO和ED也是制漿造紙廢水深度處理中常用的一種膜分離技術(shù)。其中，RO的廢水COD去除率可達(dá)到85%以上。而ED，也有著預(yù)處理簡(jiǎn)單，適用性廣等優(yōu)勢(shì)。

2.6 組合技術(shù)

在制漿造紙廢水實(shí)際處理過程中，嘗試引入組合處理技術(shù)也是非常必要的。為此，應(yīng)從以下幾個(gè)層面入手：

（1）電化學(xué)和生化學(xué)組合技術(shù)的運(yùn)用，這種聯(lián)合深度處理技術(shù)，有著可高效降低廢水COD和色度的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，也可在一定程度上提高廢水的可絮凝性，達(dá)到最佳的廢水處理效果。例如，馮曉靜在電化學(xué)-固定化微生物技術(shù)研究時(shí)，便把它運(yùn)用到了制漿造紙廢水處理工作中。同時(shí)，在制漿造紙廢水處理工作進(jìn)行時(shí)，注重設(shè)置廢水槽、反應(yīng)池等各個(gè)處理環(huán)節(jié)。然后，利用計(jì)量泵把廢水打入電化學(xué)反應(yīng)池內(nèi)，經(jīng)過反應(yīng)后，讓廢水流向氧化池，并向氧化池內(nèi)添加一定量的PAM，隨之，進(jìn)入到沉淀池，經(jīng)過沉淀池的沉淀，達(dá)到水體凈化目的。這種廢水處理方法，可把反應(yīng)后的出水COD控制在32-39mg/L。所以，適用于制漿造紙廢水的深度處理。（2）微生物和活性炭組合技術(shù)的運(yùn)用，這種組合技術(shù)，可使活性炭的吸附能力變得更強(qiáng)，并延長(zhǎng)活性炭飽和時(shí)間，提高廢水的凈化處理效果，將廢水處理后的出水COD控制到60mg/L左右，達(dá)到高效性廢水凈化處理目的[9]。（3）磁化+兩極反應(yīng)沉淀組合技術(shù)也可運(yùn)用于制漿造紙廢水處理工藝中。

3 制漿造紙廢水深度處理技術(shù)的展望

從現(xiàn)階段來看，制漿造紙廢水深度處理技術(shù)的未來發(fā)展方向主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）生物基因工程技術(shù)。即生物酶處理方法有著高效、省時(shí)的制漿造紙廢水處理優(yōu)勢(shì)。所以，在未來造紙工業(yè)發(fā)展中，為了彰顯環(huán)境保護(hù)意識(shí)，必須強(qiáng)調(diào)漆酶等生物酶在造紙工業(yè)中的實(shí)際運(yùn)用，并通過對(duì)酶種適應(yīng)性的提高，做好制漿造紙廢水處理工作。（2）復(fù)合仿生物酶處理技術(shù)。這種處理技術(shù)，主要是利用金屬配位化合物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)，處理廢水。同時(shí)，因?yàn)榻饘倥湮换衔镉兄c酶相同的功能效果。所以，可去除廢水的COD和色度，滿足水體凈化要求。（3）組合技術(shù)。即“物化+生化”、“磁化預(yù)處理+仿生物酶催化聚合+絮凝”、“磁化+兩極反應(yīng)沉淀”等組合技術(shù)的出現(xiàn)，在一定程度上提高了制漿造紙廢水深度處理效果。所以，在未來的造紙工業(yè)市場(chǎng)上，應(yīng)努力推廣組合技術(shù)，把它運(yùn)用于實(shí)際工藝活動(dòng)中，讓我國造紙工業(yè)得到更為穩(wěn)定的發(fā)展，且從根本上避免黑液、中段廢水、白水等污染問題，威脅到人體的健康，為人們打造一個(gè)良好的生活空間[10]。

即生物基因工程技術(shù)、復(fù)合仿生物酶處理技術(shù)、組合技術(shù)是制漿造紙廢水深度處理技術(shù)的未來發(fā)展方向，必須嘗試對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行推廣，只有實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的推廣，才能更好地完成制漿造紙廢水處理工作，降低廢水COD和色度，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。

4 結(jié)語

綜上可知，制漿造紙廢水的來源主要是黑液、中段廢水、白水。而制漿造紙廢水生化出水的特點(diǎn)是成分復(fù)雜、可生化性差、生物毒性等等。所以，在制漿造紙廢水處理工作進(jìn)行時(shí)，為了達(dá)到高效率的處理效果，應(yīng)注重引入高級(jí)氧化處理技術(shù)、混凝處理技術(shù)、吸附處理技術(shù)、磁化預(yù)處理技術(shù)、膜分離處理技術(shù)、組合技術(shù)等深度處理手段，有效去除廢水中具有危害性的微量有機(jī)物，以深度處理方法，降低造紙工業(yè)COD排放總量，滿足社會(huì)發(fā)展中生態(tài)保護(hù)需求。

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