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造纸污水的处理


造纸废水处理技术概述
刘小平 (南华大学,环境与安全工程学院,2009 级,湖南衡阳,421001)

摘要:废纸的回收具有良好的经济和社会效益, 但废纸造纸产生的废水也会对 环境造成污染。因此,为了使其产生的废水达标排放,应采用合理的处理技术。 本文对废纸造纸废水污染特性、 目前比较成熟的处理技术及零排放清洁生产工艺 进行总结,并对废纸造纸处理技术

的进一步发展提出建议。 关键词:废纸造纸废水;废水特点;处理现状

1 引言
造纸废水具有污染物种类多、色度高、COD 高和排放量大等特点。废水中 含有大量的有机物质、悬浮物、致癌、致畸、致突变的有毒有害物质等,若不经 有效处理而直接排放,将对人类的生存环境和自然界的生态平衡造成严重的破 坏。制浆造纸废水中或多或少含有木素降解产物及其衍生物 包括氯化苯酚类 (CPs) 和五氯苯酚类(PCP)等对环境有着重大影响且已被美国 EPA[1]和欧盟决 议 2455/2001/EC[2]列为首要污染物的持久性有机物 它们都对环境有着严重的污 染。 造纸废水对水生生物不仅具有明显的急性和亚急性毒性而且具有遗传毒性和 潜在的致癌性 能对水生生态系统产生严重危害 甚至通过食物链危及人体健康
[3]



2 纸浆造纸废水特点
废纸造纸废水主要产生于脱墨、洗涤、净化筛选、浓缩和抄纸系统。其废水 的特性与原料结构、生产设备、工艺过程、产品品种、水资源及用水水质等因素 有关,废水中含有的污染物主要有 4 类[4]:还原性物质,如木素、无机盐等;可 生物降解物质,为半纤维素、树脂酸、低分子糖、醇、有机酸和腐性物质等;悬 浮物,如细小纤维、无机填料等;色素类:如油墨、染料和木素等。不同废纸种 类及不同制浆方法所产生的污染物总量不同 [5],非脱墨再生纸厂废水的 CODCr 浓 度 为 800~1500mg· -1 、 BOD5 浓 度 150~350mg· -1 、 TSS 浓 度 为 900~1 L L

200mg· -1 ; 脱 墨 再 生纸 厂 废 水 的 CODCr 浓 度 为 200mg· -1 、 BOD5 浓 度 为 L L 300~900mg· -1、TSS 浓度为 500~1500mg· -1;另外,在一些使用次氯酸钠漂白 L L 废纸浆的废水中还发现有三氯甲烷,所以废纸造纸废水具有一定的毒性。 总结其主要特点如下: (1)污染物浓度高。尤其是制浆生产线废水,含有大量的原料溶出物和化学添 加剂,其 BOD5 浓度甚至高达 104mg/L 以上 (2)难降解有机物成分多,可生化性差。木素、纤维素类等物质采用活性污泥 法难以降解。 (3)废水成分复杂。除原料溶出物外,有的还含有硫化物、油墨、絮凝剂等对 生化处理不利的化学品。 (4)废水流量和负荷波动幅度大,并伴有纤维、化学品溢泄。在有多条生产线 的工厂这种现象更明显。水量和负荷波动对生化处理系统的稳定运行非常不利
[6,7]



3 废纸造纸废水处理技术
目前废纸造纸废水的处理方法有物理法、化学法、生物法和物理化学法,实 际应用的工艺往往是几种方法组合而成。但由于废纸来源、产品用途及生产工艺 各异, 废水水质差异较大, 因此废纸造纸厂废水的处理也必须根据各企业废水水 质的特点进行设计。

3.1 物理处理方法
通过物理作用来清除废水中的污染物称为物理处理法 物理处理法主要有气 浮法 过滤法和挤压法等。 目前,在我国用得最多、效果较好的气浮法是浅层气浮法。其气浮进水器为 一圆形槽,有效水深只有 420mm。进水配水器和出水集水器为同时旋转的行走 架,进水和出水的流速相同,这样就使槽体内的水体相对静止,水流速度为零, 避免了水流扰动, 固体物的悬浮和沉降在静态下垂直进行,极大地提高净水效率 废水在净水器中的停留时间约 3min,表面负荷达到 10m3/(m2?h)溶气装置是一 溶气管,其溶气机理是尽量使水流扰动,减少液膜阻力,以增大气液接触面积。

在结构上改变了进气方式, 以提供能实现更大进流密度的结构。 溶气时间约为 l0s 过流密度达到 2200-2700m3/(m2?h) 。广州造纸有限公司采用 CQJ 型超效浅层气 浮净水器处理新闻纸机白水。结果表明,在混凝剂 PAC 和絮凝剂 PAM 用量分别 为 400 mg/L 和 10-15 mg/L 及气浮器入口 SS 为 3234.0 mg/L、CODCr 为 3716.9 mg/L 时,SS 和 CODCr 去除率分别为 98.5 和 81.8。每台处理量 5760m3/d,回收 白水 4930 m3/d16。从这些数据可看出,浅层气浮处理造纸白水具有效率高、投 资少及运行可靠的特点,是一种高效的废水处理设施。 德国曾有人用简易的圆盘和低能耗的压力设备过滤净化纸厂中的循环用 水 ;在压力容器中缓慢旋转的圆盘和过滤层可使细小纤维分离,再用其他特殊 装置在质量控制范围内将 3 种物质和 1 种废料分离开来[8]。 一般来说,物理法只能去除废水中的大颗粒物质,如进一步净化废水,还需 更深度的处理。

3.2 化学处理法
化学处理法主要是利用化学反应、 转化、 分离和回收处理废水中的污染物质。 (1)臭氧氧化法 吴忆宁等的实验表明 臭氧可以将造纸废水中部分有机物质氧化为 CO2 和 H2O;废水处理中,分别选定 2、5、6、8、10、15 和 20min 等与臭氧接触不同 时间并控制不同的臭氧投加量,结果表明,随着臭氧投加量的增加 COD 去除率 和废水可生化性均增加 [9]易封萍采用臭氧-混凝法处理造纸废水 CODCr 悬浮物 (SS)等主要污染物去除率均高达 99%以上,各项指标超过一级排放标准,水 质完全可以回收利用[10]。 (2)光催化氧化法 光催化氧化法是在特殊的光照射条件下发生的有机物参与的氧化分解反应, 最终把有机物分解成无毒物质的处理方法。 锐钛型的 TiO2 在紫外光的照射下能产生氧化性极强的羧基自由基,对所有 的有机物几乎都氧化为 CO2 和 H2O,且除净度高,降解速度快,无二次污染。 用水解法制得的纳米级 TiO2 具有巨大的表面积和更强的紫外光吸收能力,因而 具有更强的光催化降解能力, 可快速将吸附在其表面的有机物分解掉,比普通的

TiO2 的降解率高 40%。实验发现:CDD(2-氯代二恶英)在 2h 内降解了 98.3%, DCDD(2,3-二氯代二恶英)PeCDD(1,2,3,7,8-五氯代二恶英)和 OCDD (八氯代二恶英)在 4h 内分别降解了 87.2%、84.6%和 91.23%。

4 生物法
4.1 好氧法
好氧法主要包括活性污泥法和生物膜法等两种方法。 (1)性污泥法。SBR 活 性污泥废水处理制装造纸 SBR(Sequencing Batch Reactor)即序批式反应器,是一 种间歇式活性污泥处理系统, 它已经成为一种简单可靠、经济有效和多功能的生 化处理工艺,普通活性污泥法的 BOD 和悬浮物去除率都很高,达到 90~95%左 右,COD 去除率达到 80%以上。 (2)生物膜法。胡维超采用浸没式膜生物反应 器 S-MBR 进行了造纸废水的中试处理试验,结果表明 COD 去除率高达 95%。

4.2 厌氧法
厌氧生物处理技术是对普遍存在于自然界的微生物过程的人为控制与强化 技术, 是处理有机污染和废水的有效手段。 造纸废水含大量有机物及难降解物质, 适宜用厌氧法进行预处理。IC 反应器是在 UASB 反应器的基础上发展起来的第 三代高效厌氧反应器,它具有处理量大,投资少,处理效率高,抗冲击能力强, 能耗低,占地省等优点,拥有良好的产业化发展前景,通过采用强制外循环 IC 反应器完成了造纸废水的启动研究,其 COD 去除率维持在 73%-75%之间,其应 用范围已成为废水厌氧生物处理的热点之一。

4.3 酶处理法
吴香波等研究了白腐菌采绒革盖菌 Coriolusversicolor 漆酶对木素聚合的影 响,在有氧条件下,通过添加漆酶和少量 ABTS 介体到水样中,用紫外分光光度 计测定了其中木素浓度变化, 利用凝胶色谱法分析了酶催化聚合木素前后的分子 量的变化,结果表明:酶处理 6h 以后,废水中木素浓度从 93.1mg/L 下降到 17.2mg/L,酶处理 2h 以后,从造纸厂污水分离的木素的分子量从 31251 上升到 58610,造纸废水中木素及其衍生物被聚合后通过絮凝沉淀除去,从而实现废水 色度与 COD 降低,进而为造纸废水回用提供可能。

4.4 土地处理法及污灌
土地处理法具有投资少。运行费用低。耗能少及处理效果高的特点[11]。张洪 芬等根据扎龙自然保护区独特的地理、地质条件、 研究采用土壤渗滤法处理排入 湿地的造纸废水, 并从技术和实践分析的角度对该地浅表部亚黏土渗滤的稳定性 及可行性进行了探讨; 结果表明,保护区地表层的亚黏土对造纸废水中各项污染 物均有较好的去除效果,其 CODCr、BOD5、Cr6+、NH4+-N 及 TP 的去除率分别 达到了 70%、84%、90%、78%及 80%以上[12]。江苏双灯纸业有限公司利用稳定 塘和苇田系统,对碱法稻草制浆造纸废水作深度处理;稳定塘出水 CODCr 去除 率为 70.5%, 出水再灌溉芦苇,在苇田内废水进一步降解,同时又因蒸发、蒸 腾而实现了封闭循环[13]。宝鸡陇县东南造纸厂采用物理化学法-生物塘-人工湿 地联合技术处理制浆造纸废水,实践证明,此工艺经济合理,同时具有先进性和 实用性[14]。余永东等介绍了地表漫流-地表流湿地工艺在处理废纸造纸生产废水 中的应用;在进 CODCr、SS 浓度分别为 454.18mg/L、369.28 mg/L 时出水浓度分 别达到 34.72 mg/L 和 21mg/L 二者去除率分别达到 92.4%和 94.3%[15]。

5 结语
由于造纸废水组分复杂, 污染物浓度高、 可生化性差, 单一的废水处理方法, 难以达到排放标准,或废水处理成本高。通过多种技术的联合运用,可以实现造 纸废水的达标排放,降低废水处理成本。 对于造纸废水,应针对造纸的生产过程,推行清洁生产。一是从生产过程的 源头减少原辅材料的消耗, 降低废水中污染物的浓度,二是通过对生产过程的控 制,减少生产过程中废水和污染的产生,并通过生产过程的循环回用,实现废水 污染物排放的最小及废水中污染物浓度的最低。

参考文献
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