造纸废水处理综述

综述制浆造纸工业是国民经济中的重要产业部门之一。

制浆造纸工业的发展与人民物质文化生活水平的提高以及国民经济各部门的发展有着密切的联系。

在世界上，纸和纸板的人均消费水平已成为衡量一个国家现代化程度的重要标志之一。

制浆造纸工业基本上属于原材料生产工业。

其产品总量的80%以上用作原材料，其中印刷用纸类和包装用纸类占有很大比例，前者是印刷工业的基本原材料，后者则是包装工业的主要原材料。

还有一些工业技术用纸类用作其他产业部门的配套原材料，如机械工业中用的钢纸、衬垫纸、冷冻机纸等，电器工业Jll的各种绝缘用纸、电容器纸，信息产业用的各种纪录纸等。

其余不足20%的纸和纸板直接用于人们日常生活和工作消费，如卫生纸、餐巾纸、书写纸、包装纸等。

随着国民经济的发展和人们生活水平的不断提高，纸和纸板的需求量将越来越大。

尽管高聚合物等新型材料及信息储存与现代通讯技术高速发展，但是，山于制浆造纸工业的主要原料是自然界中能够再生并能人工培育的绿色资源，所生产的产品价格低廉、用途广泛，而且废纸既可以自然降解，又可以回收再利用，还可以产生能源。

因此，在可预见的将来还不可能被其他新的工业产品所替代。

这就决定了制浆造纸工业今后仍将继续保持稳定增长的势头，并且还将适应国民经济发展与技术进步的需要，不断开发新产品，增加新用途，扩大使用范围。

尽管制浆造纸工业对世界各国的经济发展起到了积极的作用，但是同时也对经济发展和人类生存所依赖的自然环境产生了严重的污染。

制浆造纸工业是一个投资大而投资回收期长，能源及化工原料消耗高，用水量大，污染严重的行业。

其中有机污染物的排放，对水体产生的污染尤为严重。

据介绍，瑞典、芬兰两国向水体排放的有机污染物中有80%来自制浆造纸工业。

日本制浆造纸工业废水耗氧量为其10大工业总排污耗氧47%，居首位。

在我国这种情况可以说是“有过之而无不及”。

因此，制浆造纸科技工作者在不断开发新的技术同时，也要高度关注坏境生态平衡，以使制浆过程中产生的废气、废液、废料对环境的污染降低到最低限度。

我国纸浆生产主要采用间歇蒸煮工艺和设备(蒸球或立锅)。

国外一般采用先进的连续蒸煮工艺和设备，在造纸水平先进的国家，蒸球己儿近罕见，早在40一50年代即被列入淘汰之列。

我国目前造纸企业的技术装备多为国际50一60年代的水平，部分企业或部分工序为60一70年代水平，仅有少数企业或个别装备达到80年代的水平，甚至一些30年代水平的装备仍在使用。

因此，技术装备水平低，是造成我国制浆造纸工业能耗、物耗高，污染严重的主要原因之一。

因此我国造纸工业的现状与特点是:人均消耗纸张水平低;企业规模小，麦草浆比例大，技术装备落后，能耗、物耗高，水污染严重。

随着国民经济的发展，大力发展造纸工业，加大造纸污染治理力度刻不容缓。

造纸废水是我国主要的工业污染源之一。

造纸废水具有排放量大、污染物复杂、难处理等特点,因而严重的阻碍了造纸工业的发展,同时也影响着人类生存环境的改善。

中国中、小造纸厂数量多,分布广,环境污染的严重性可想而知。

因此,对造纸废水处理已成为人们最为关注的课题之一。

造纸中段废水成分复杂,有机物浓度高,溶解性和胶体性固体多,pH值变化大,带有颜色和气味,悬浮物含量高,还含有高分子的染料等,可生化性差,属于较难处理的工业废水。

蒸煮黑液是造纸工业的主要污染源无论国外还是国内，制浆方法均以化学法为主，化学法又以碱法为主。

碱法制浆是指用碱溶液处理含纤维素的植物纤维原料的所有制浆方法，碱法制浆的主要目的是尽量除去木素，使纤维彼此容易分离开来，从而生产出纸浆来。

黑液产生机理黑液是麦草经蒸煮后在粗浆洗涤时与纤维素分离提取获得的。

我国用于制浆的麦草纤维原料组成见表1－1。

注:I)平纤维素的主要成分在烧碱法麦草蒸煮过程中，纤维原料与烧碱作用，发生如下反应:(l)与木素起反应，生成碱木素:(2)溶解碳水化合物;(3)中和由碳水化合物碱性降解而产生的有机酸;(4)与草类纤维原料中的灰分起作用;(5)有少量的碱为纤维所吸附。

此外，在蒸煮中还要保留部分未起反应的游离碱，使蒸煮液中的PH值在10.5以上，以稳定木素胶体离子，防止木素沉淀。

黑液在粗浆一蒸煮液中以悬浮物形式存在。

碱法制浆过程中，蒸煮器内生产lt纸浆所产生的理沦浓黑液量约为10m3,由于生产过程中褥需加水稀释及提取黑液，所以实际黑液的排放量一般在15一30m3。

黑液组成黑液中的有机物和无机物统称为黑液固形物。

烧碱法麦草浆黑液固形物的组成大致如下:(l)无机物是山钠盐化合物组成，其中一部分是游离的氢氧化钠、碳酸盐以及原料灰分带入的二氧化硅等生成的钠盐，其余是与有机物结合的钠盐。

(2)有机物主要包括在碱木素和碳水化合物的碱性降解产物之中，如挥发酸、醇等。

此外，还有相当一部分目前还分析不出来的物质。

黑液中有机物与无机物必须要达到一个合适的比例才能采用传统碱回收法，通常，有机物与无机物之比应大于2。

从表1-8中看出有机物与无才儿物之比大于2。

黑液水质特征与危害我国造纸行业是污染环境的主要行业之一，制浆造纸厂的主要污染源是化学制浆的蒸煮黑液。

碱法草浆黑液为高耗氧量、碱度严重超标的生物难降解有机废水。

在其水质特征中，戊聚搪及部分纤维素、半纤维素的水解产物构成其生物化学耗氧量(BOD5);木质素构成其色度与化学耗氧量(CODcr);残留纤维成分构成其悬浮物(SS);残碱及钠盐构成其碱度。

CODcl的发生量约1300kg/t浆，BOD5发生量约为350kg/t浆。

据统计我国1995年排放废水量为29.3亿吨，占工业废水的10.6%，居第三位。

废水中CODcr321.4万吨，占总排放量41.8%，居第一位。

而麦草浆蒸煮黑液产生的CODcr又卢造纸工业的70%，即麦草浆造纸黑液污染量为全国水污染量的29.3%。

大量排放制浆黑液使不少河流受到严重污染，沿岸农业生产和人民健康受到严重侵害。

草浆黑液未经治理直接排放，不仅浪费了资源、能源，而且对环境造成严重的危害。

因此治理麦草浆造纸黑液是当务之急!处理处置方法：目前造纸废水处理方法大致分为:物理、化学法、生物法和物理化学法。

1.物理法物理法因其设备简单、操作方便、处理成本低等原因，常用于一级处理或作为二级处理和三级处理的预处理。

其处理对象是废水中的固体悬浮物和油脂等。

物理法种类繁多，在造纸工业常用的物理法主要包括有依靠压力差作用的过滤法、依靠重力作用的沉淀法(如自然沉淀和凝聚沉淀)和利用浮力作用的上浮法或称气浮法。

①过滤法这是分离废水中悬浮物的方法之一，当废水通过一层有孔眼的过滤介质或装置时，尺寸大于孔眼的悬浮物颗粒则被截留除去。

②沉淀法沉淀法用于分离废水中比重大于水的固体悬浮物，如泥沙和填料等无机物以及回收有用的纤维。

③气浮法气浮法是向废水中通入空气，使废水中悬浮的固体颗粒或油滴附着于空气泡上，漂浮到水面后被清除。

它主要用于废水中难于沉淀或上浮的悬浮物。

它既可净化废水，又可回收有用物质，已相当广泛地用于分离废水中的皂化物、纤维和填料，也已用于回收石油化工废水中的乳化油。

配合气浮的常用浮选剂有:松香油、长链脂肪酸及其盐类(如硬脂酸、环烷酸、油酸钠等)、极性基团上含有两价硫的化合物(如硫醇、二硫代碳酸盐、三硫代碳酸盐等)、烷基硫酸盐类、脂肪胺酸、毗陡及其它石油产品。

有时还采用加压气浮，即是用水泵将废水加压到3～4个大气压，同时注人空气在溶气雄中使空气溶解于废水中，再突然减压，使溶解于废水中的空气形成许多细小的气泡逸出，而实现气浮。

④凝聚法该法已广泛用于给水和废水处理，就处理流程而言，在废水的预处理、一级处理、最终处理和污泥处理中都有广泛的应用。

就其处理的对象来说，几乎遍及各种工业废水的处理和回收利用。

影响凝聚法效果的有内在因素:如胶体物质的种类、浓度、胶粒的大小、表面特性等，外在因素:如絮凝剂的种类、特性、用量以及凝聚时的PH值、温度、搅拌情况等。

就絮凝剂而言，造纸工业目前常用的有三价铝盐私三价铁盐系列的无机絮凝剂;聚丙烯酞胺、聚丙烯酸钠及其共聚物等非离子型、阳离子型和阴离子型合成有机高分子絮凝剂。

微生物絮凝剂因其具有生物分解性，对环境不会产生二次污染和对人体健康安全等原因，得到日益关注。

日本通产省微生物工业研究所经过多年努力，于1991年研究开发出两种微生物絮凝剂，但因经济成本间题，影响了它们的实际应用。

⑤电凝聚法近40多年来发展了KP,SCP,CGP废水的电凝聚处理法，先将处理助剂铁盐与废水混合，然后进入电处理槽，通电处理10 ～15min，再加入絮凝剂混合后进行沉淀，与一般的凝聚法相比，沉淀速度快5～6倍，据称其效率在COD为1500～2000ppm时，去除率55％～70％，色度为3000～5000时，去除率为90％～95％（氯化铂钻法)。

该法与化学凝聚法相比，絮凝剂的活性高，凝聚作用强，有电中和作用，有利于胶体物质的脱稳凝聚。

其主要缺点是铝电极上能生成氧化铝薄膜，使电压升高，应使用添加助剂或阳极使用铝箔，电解中依次移动箔卷并搅拌等方法来克服。

该法还不受水温和有机杂质的影响，废水的酸碱范围很广，可用于高污染的废水，除了消耗阳极外，可以不需化学药剂，反应时间妨释备体积小，占地少，操作简单，可以灵活渭竺，但设备费用高。

3化学法主要是利用中和、化学沉淀、铁氧体和氧化还原等化学反应的作用来处理废水中的溶解物质。

①中和法该法就是往酸性废水中加入碱性物质，或者向碱性废水中加入酸性物质，通过调节废水中的pH值到所需的程度.常用的有:酸碱废水互相中和、投药中和、过滤中和及烟道。

气处理碱性废水等。

②氧化还原法该法是利用氧化还原作用，将溶解于废水中的某些有毒物质转化为无毒或微毒的新物质。

③臭氧法臭氧是一种养护剂，能有效地对水中的污染进行氧化、分解、除臭、脱色、杀菌、杀病毒、除金属离子及酸根、降低BOD和COD以及消除表面活性剂等。

由于臭氧的氧化能力特别强，反应极快，无二次污染，并且臭氧能用电和空气就地制造，避免了运输和贮存的麻烦.尽管臭氧法有设备费用高，不适用于量大的废水处理等因素存在，该法还是不失为一种很有发展前途的废水处理方法，尤其在废水的深度处理方面，其将得到广泛的应用。

臭氧的投加方法有喷射法和扩散法，前者利用文丘里管借受压水流，流经喷射器造成负压吸入臭氧化空气，使臭氧与处理废水迅速搅拌混合后流入接触池内，它适用于污染浓度低或臭氧与污染物反应迅速的废水。

而后者适用于反应慢和浓度高的废水。

④铁氧体法该法较为适合处理含重金属离子的废水，对高浓度和浓度变化较大的场合都适用。

而且能在同一条件下处理多种重金属，效果好，易于分离，无二次污染，处理剂硫酸亚铁来源方便，是一种很有发展前途的废水处理技术。

4生物法生物法是通过细菌的新陈代谢来实现废水的处理的，其主要用于去除废水中溶解的和胶体的有机污染物，所以大多用于废水的二级处理.根据细菌呼吸的类型可分为有氧和无氧呼吸.必须生存在有分子氧的环境中的细菌，叫好气菌;必须生存在完全无氧环境中的细菌，叫厌气菌，二者均能生存的叫兼气菌。