制漿造紙廢水深度處理技術分析

李樹杰+劉鋼彪

摘 要：隨著《制漿造紙工業水污染物排放標準》（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注。因為，制漿造紙廢水中含有一定量的COD和色度，會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，應嘗試引入一些新型的制漿造紙廢水深度處理技術。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，提出了關于制漿造紙廢水深度處理的技術的展望。

關鍵詞：制漿造紙廢水；來源；深度處理技術

中圖分類號：X793 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）21-0018-02

造紙工業，作為資源消耗大戶，它平均每噸產品的生產需消耗103m3水資源，與國際標準不符。國際標準中要求平均每噸取水量需保持在35-50m3。所以，在這一背景下，為了達到水資源節約的生產目的，并改變造紙工業是第三大污染企業的稱號，應深入分析造紙工業生產中的廢水處理要求。然后，根據要求，控制造紙工業COD排放，并科學部署制漿造紙廢水的深度處理計劃，保持單位產品COD排放量的連年下降，滿足現階段造紙工業的高增長發展需求。

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、木質素和纖維素等。從造紙工業的生產過程角度來看，其主要分為兩個工藝程序。其一，是制漿。其二，是抄紙。制漿，作為造紙工業生產的重要工藝階段之一，它主要是負責完成調木、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，產生于堿法制漿蒸煮工藝環節。它一般呈現褐色，污染濃度較高。即黑液的COD可達到1500-20000mg/L，懸浮物SS是2500-10000mg/L，BOD是500-8000mg/L，PH值是11-12，均不符合造紙行業二級排放標準，很容易造成水中生物因缺氧而死亡，必須針對這一廢水現象進行深度處理。（2）中段廢水，是漂白、篩選、洗滌等工藝環節產生的廢水，這類廢水主要呈現深黃色，由半纖維素、木素、聚糖類等成分組成，濃度相對較低。但可生化性較差，增大了廢水處理難度[2]。（3）白水，是指造紙濕部產生的廢水，呈現灰白色，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角度來看，它有著成分復雜、可生化性差、生物毒性等水質特征。所以，在造紙廠生產工作實際開展過程中，必須針對制漿造紙廢水問題進行深度處理。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

2.1 高級氧化處理技術

在制漿造紙廢水的深度處理工作進行時，可引入高級氧化處理技術。高級氧化處理技術，就是利用HO·與水中污染物發生化學反應，降解污染物的污染現象。因為，制漿造紙廢水中含有大量的木質素、半纖維素、纖維素。所以，借助烴基自由基強氧化性能，有助于把污染物轉換為CO2、H2O等等，達到高效率的處理效果。例如，Fenton氧化技術，就是高級氧化處理技術中的一種，它在制漿造紙廢水深度處理中的運用，需先向廢水中添加一定量的亞鐵鹽和過氧化氫。這樣一來，便可把過氧化氫轉換為HO·，HO·的氧化性能較強，可將有機污染物轉換為H2O和CO2。但在高級氧化深度處理工作實際進行過程中，必須保證工作環境下的出水溫度是20℃-40℃。同時，在Fenton氧化技術運用時，對其廢水進行適度處理[3]。然后，把它的PH值控制在3.5-4.5之間，滿足高級氧化深度處理工藝實施要求。因為，Fenton氧化處理工藝中PH值調節環節涉及到了酸的使用。所以，在實際操作中，必須重點開發廉價的酸源。光催化氧化技術，作為高級氧化處理技術中的一種，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

在制漿造紙廢水深度處理作業中，混凝處理技術也得到了廣泛應用。混凝處理技術，就是向經過生化處理的二沉池出水添加一定量的絮凝劑，讓絮凝劑經過反應轉變成正電荷水解聚合產物。這樣一來，便可使水中的正電荷與水中帶電粒子發生壓縮雙電層反應，讓污染物粒子逐漸形成大顆粒的絮體，后經過沉淀，去除水中污染物，提高水體質量。但在這一種制漿造紙廢水深度處理技術運用時，為了達到最佳的運用效果，應合理化選擇絮凝劑。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，在實際運用過程中，需把硫酸鋁和聚合氯化鋁同時加入到廢水中，增強絮體沉淀性能，達到水體凈化目的[4]。此外，硫酸亞鐵聚凝劑不適用于中性環境下，將發生殘余問題，影響水體質量，讓水體變渾濁。所以，應把它與漂液等結合起來使用。

從現階段來看，若利用混凝土處理技術解決制漿造紙廢水問題，那么假設二沉池出水COD是300mg/L，它處理出水COD將維持在100-150mg/L之間，無法達到100mg/L以下，且容易產生絮凝劑化學污染問題。所以，在這一技術運用時，必須致力于解決化學污泥的污染問題。

2.3 吸附處理技術

吸附處理技術，作為制漿造紙廢水深度處理技術中的一種，主要是利用吸附劑上的活性基團，有選擇性的富集一些無機污染物，凈化廢水。而從現階段來看，在制漿造紙廢水處理時，一般會把活性焦、活性炭、硅藻精土、粉煤灰等作為吸附劑，實現廢水的凈化過程。其中，活性炭運用的最為廣泛。因為，活性炭與其他吸附劑相比，有著比表面積大、細孔結構大等優勢。所以，若把它運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與被吸附物質形成各種化學鍵。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，運行成本和再生費用較高，需經過經濟方面問題的考慮，對其進行運用。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，價格便宜，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注。同時，用有著較好的運用前景。因為，大孔吸附樹脂吸附能力與活性炭類似，有著大孔結構，容易再生。所以，適用于造紙廢水處理工作。endprint

2.4 磁化預處理技術

由法拉第的電磁理論可知，若在水中增加一些磁場作用，那么水會在外力作用下，做出磁力線運動，產生電動勢。而電動勢的產生會讓水體電位差、電流發生一定變化，水本身的其他物質狀態和性質也會隨之變化，達到水體凈化效果。即在制漿造紙廢水處理時，只要水體不是純凈的，那么在磁場作用下，制漿造紙廢水就會受到不同程度的磁化作用，最終使廢水物化性質發生改變，達到高效性的廢水處理效果。

例如，2009年，劉洋在磁化預處理技術研究過程中，便把它引入到了制漿造紙廢水預處理工作中。通過實驗結果可知，若把磁場強度設定為550mT，而廢水流速保持在1.5m/s，那么經過磁化預處理，廢水中的CODCr會降低約16%，PH值會隨之提高4%，而表面張力將降低約35%。即磁化預處理技術，是通過改變水體表面張力、電導率、PH值等等，達到水體凈化目的[6]。制漿造紙廢水的預處理效果較好，可強化對這一種技術的運用，達到最佳的制漿造紙廢水處理狀態。此外，因為制漿造紙廢水是有一定導電性能的非絕緣物質。所以，運用磁化預處理技術，可達到廢水的高效性預處理目的，增強廢水的預處理效果，避免一切環境污染等現象的發生。

2.5 膜分離處理技術

膜分離技術，是現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，達到水體凈化目的。從現階段來看，已有的膜分離處理技術主要有微濾、超濾、納濾、反滲透、電滲析，它們所對應的英文簡稱分別是MF、UF、NF、RO、ED[7]。在我國，膜分離技術最早出現在20世紀初期，后在20世紀60現代得到了廣泛應用，它作為制漿造紙廢水處理技術的一種，有著運行簡單、無二次污染、處理效率高等優勢特點。所以，受到了人們的關注。

（1）MF，是膜分離技術中的一種，它主要適用于廢水中粒徑大于100nm的高分子有機物、膠體物質等的處理。在制漿造紙廢水實際處理中，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，避免水污染現象威脅到人們的健康。（2）UF，是超濾的簡稱，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，需設置一個高壓側和一個低壓側[8]。然后，讓廢水由高壓側流向低壓側，在流動過程中，利用膜來阻擋所需篩除的部分，達到廢水處理目的。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，是納濾的簡稱，它主要用來去除廢水中相對分子量是150-200的溶液組分。同時，這一種廢水處理方法與其他方法相比，運行費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。其中，RO的廢水COD去除率可達到85%以上。而ED，也有著預處理簡單，適用性廣等優勢。

2.6 組合技術

在制漿造紙廢水實際處理過程中，嘗試引入組合處理技術也是非常必要的。為此，應從以下幾個層面入手：

（1）電化學和生化學組合技術的運用，這種聯合深度處理技術，有著可高效降低廢水COD和色度的優勢。同時，也可在一定程度上提高廢水的可絮凝性，達到最佳的廢水處理效果。例如，馮曉靜在電化學-固定化微生物技術研究時，便把它運用到了制漿造紙廢水處理工作中。同時，在制漿造紙廢水處理工作進行時，注重設置廢水槽、反應池等各個處理環節。然后，利用計量泵把廢水打入電化學反應池內，經過反應后，讓廢水流向氧化池，并向氧化池內添加一定量的PAM，隨之，進入到沉淀池，經過沉淀池的沉淀，達到水體凈化目的。這種廢水處理方法，可把反應后的出水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的運用，這種組合技術，可使活性炭的吸附能力變得更強，并延長活性炭飽和時間，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，達到高效性廢水凈化處理目的[9]。（3）磁化+兩極反應沉淀組合技術也可運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的展望

從現階段來看，制漿造紙廢水深度處理技術的未來發展方向主要體現在以下幾個方面：

（1）生物基因工程技術。即生物酶處理方法有著高效、省時的制漿造紙廢水處理優勢。所以，在未來造紙工業發展中，為了彰顯環境保護意識，必須強調漆酶等生物酶在造紙工業中的實際運用，并通過對酶種適應性的提高，做好制漿造紙廢水處理工作。（2）復合仿生物酶處理技術。這種處理技術，主要是利用金屬配位化合物結構穩定性優勢，處理廢水。同時，因為金屬配位化合物有著與酶相同的功能效果。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。即“物化+生化”、“磁化預處理+仿生物酶催化聚合+絮凝”、“磁化+兩極反應沉淀”等組合技術的出現，在一定程度上提高了制漿造紙廢水深度處理效果。所以，在未來的造紙工業市場上，應努力推廣組合技術，把它運用于實際工藝活動中，讓我國造紙工業得到更為穩定的發展，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，為人們打造一個良好的生活空間[10]。

即生物基因工程技術、復合仿生物酶處理技術、組合技術是制漿造紙廢水深度處理技術的未來發展方向，必須嘗試對這些技術進行推廣，只有實現了技術的推廣，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，實現水資源的循環利用。

4 結語

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是成分復雜、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行時，為了達到高效率的處理效果，應注重引入高級氧化處理技術、混凝處理技術、吸附處理技術、磁化預處理技術、膜分離處理技術、組合技術等深度處理手段，有效去除廢水中具有危害性的微量有機物，以深度處理方法，降低造紙工業COD排放總量，滿足社會發展中生態保護需求。

參考文獻

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[10]謝益民，瞿方，王磊，等.制漿造紙廢水深度處理新技術與應用進展[J].中國造紙學報，2012，（3）：56-61.endprint