制漿造紙廢水深度處理技術(shù)概述

吳婷婷

摘要：本文分析了制漿造紙廢水深度處理技術(shù)，包括混凝處理法、膜分離處理法、吸附處理技術(shù)等。

關(guān)鍵詞：造紙;廢水;膜分離

隨著國家環(huán)保要求的日益提高和環(huán)境工程治理技術(shù)的不斷發(fā)展，對制漿造紙廢水深度處理技術(shù)的研究也較多，對組合工藝都有不同程度的研究，在工程應(yīng)用上也取得了較好的成效。應(yīng)用廣泛的深度處理技術(shù)主要有混凝、膜法、吸附法，其他還有氣浮法、人工濕地生態(tài)法、強(qiáng)氧化法等，強(qiáng)氧化法有如臭氧氧化法、Fenton氧化法等，此外還有光催化氧化法、超臨界水氧化法、電化學(xué)法等高級氧化技術(shù)。

1.混凝處理法

混凝處理法的基本原理是在廢水中投入混凝劑，因混凝劑為電解質(zhì)，在廢水里形成膠團(tuán)，與廢水中的膠體物質(zhì)發(fā)生電中和，形成絨粒沉降，從而達(dá)到去除污染物的作用。混凝處理法在制漿造紙廢水中的應(yīng)用是向經(jīng)二級生化處理后的沉淀池出水中投入一定量的能夠與水反應(yīng)生成絮凝狀水合物的藥劑，絮凝劑的投入使水中的膠體電位降低或消除，破壞了顆粒的穩(wěn)定狀態(tài)，從而使脫穩(wěn)的顆粒相互聚集發(fā)生水解和聚合反應(yīng)，未脫穩(wěn)的顆粒也形成大顆粒。水解聚合產(chǎn)物帶正電荷，與水中帶電荷的微粒或膠體發(fā)生壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、沉淀物網(wǎng)捕等作用，使污染物聚集成大顆粒絮體，再通過氣浮或沉淀的方式將絮體去除，從而使水體得到凈化。

制漿造紙廢水中主要含有溶解性的木質(zhì)素、纖維素、參與堿性物質(zhì)，以及氯化漂白過程中產(chǎn)生的氯代有機(jī)物（AOX）等。混凝處理法一般用于污水的預(yù)處理工段，用于造紙廢水的預(yù)處理段時(shí)，主要用于去除水中容易去除的短小纖維和各種雜質(zhì)。近年來，混凝處理法用于制漿造紙廢水的深度處理應(yīng)用也較廣泛，可有效降低廢水中的有機(jī)污染物和色度。制漿造紙廢水經(jīng)二級生化處理后，污染物成分為木質(zhì)素及其衍生物和分解的中間產(chǎn)物，因此，混凝處理技術(shù)在用于造紙廢水預(yù)處理和深度處理時(shí)，必須考慮廢水污染物組成的不同和去除機(jī)理的不同。

木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，呈網(wǎng)狀，龐大的網(wǎng)狀分子中原子與原子的聯(lián)接方式為共價(jià)鍵形式，這種聯(lián)接方式造成其被溶劑溶解的程度很低。不過因其還含有大量的羥基、羧基等負(fù)電荷離解性基團(tuán)，而具有一定的溶脹度和親水性，這種離解性基團(tuán)在堿性條件下容易發(fā)生離解反應(yīng)，并向溶劑中擴(kuò)展，使網(wǎng)狀高分子向三維空間發(fā)展。

通過對木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析，從原理上講，木質(zhì)素的去除可以通過化學(xué)混凝法來實(shí)現(xiàn)。常用絮凝劑分為無機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑兩大類，無機(jī)絮凝劑包括鐵鹽、鋁鹽如硫酸鋁、聚鋁鐵、硫酸亞鐵、三氯化鐵、聚合硫酸鐵等，有機(jī)絮凝劑包括高分子絮凝齊U[P（DMC.AM）]、淀粉陽離子改性絮凝劑等。無機(jī)絮凝劑的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是污泥產(chǎn)生量大，對人類健康和生態(tài)環(huán)境會產(chǎn)生不利影響;

2.膜分離處理法

膜分離法是利用半透膜的選擇性透過特性將廢水中的污染物成分進(jìn)行選擇性透過而分離的方法。根據(jù)膜孔徑的大小，可分為微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（R0）、電滲析（ED）等，應(yīng)用較多的是超濾（UF）、反滲透（R0）、電滲析（ED）。

膜分離處理技術(shù)的出現(xiàn)是在20世紀(jì)初，在20世紀(jì)中后期發(fā)展迅速，但用來處理造紙廢水的歷史不長，在國內(nèi)的制漿造紙廢水深度處理中的應(yīng)用與國際先進(jìn)水平存在一定的差距。膜分離處理技術(shù)作為一種新興的分離、凈化和濃縮技術(shù)，與常規(guī)法相比存在的優(yōu)勢有：設(shè)備占地面積小、操作環(huán)境好、運(yùn)行簡單、維護(hù)方便、處理效率高、無二次污染、沒有污泥產(chǎn)生等。

山東、江蘇等省的幾家大型造紙企業(yè)已經(jīng)開始進(jìn)行膜處理技術(shù)在制漿造紙廢水深度處理上的實(shí)例應(yīng)用。如江蘇的金東紙業(yè)有限公司投資2000萬元，設(shè)計(jì)建設(shè)了廢水深度處理回用系統(tǒng)。該企業(yè)車間排放廢水4萬噸/天，經(jīng)二級生化處理后，其中l(wèi)萬噸/天進(jìn)入深度處理系統(tǒng)，經(jīng)過微濾一納濾一逆滲透過濾系統(tǒng)處理后，廢水不僅COD_cr，從lOOmg/L降低到1mg/L以下，而且廢水鈣、鎂離子含量也有效降低，改善了水的硬度和電導(dǎo)率，得到高質(zhì)量的中水，被回用于企業(yè)熱電廠的鍋爐用水中，使每噸鍋爐用水成本降低了1元。

3.吸附處理技術(shù)

吸附處理技術(shù)是依靠比表面積大和多孔性固體物的表面多種活性基團(tuán)與被吸附物之間存在的分子引力作用，選擇吸附污水中的污染物從而達(dá)到水質(zhì)凈化的作用。根據(jù)作用力不同，吸附有分子作用的物理吸附、化學(xué)鍵力作用的化學(xué)吸附和靜電引力作用的離子交換吸附三種類型。吸附處理法所選擇的吸附劑是技術(shù)的關(guān)鍵。通常采用的吸附劑包括活性炭（柱狀或粉末）、活化煤、焦炭、粉煤灰、硅藻土、膨潤土、大孔吸附樹脂等等，通過對吸附劑進(jìn)行改性處理，可有效提升吸附劑的處理容量和性能，提高吸附效果。

目前活性炭因其發(fā)達(dá)的細(xì)孔結(jié)構(gòu)和龐大的比表面積，對水中可溶性有機(jī)物與發(fā)色基團(tuán)有較強(qiáng)的吸附去除效果，成為制漿造紙廢水深度處理中最常用的吸附劑。劉成波研究了以粉狀活性炭作為吸附劑處理廢紙?jiān)旒垙U水中COD_cr的去除率。在廢紙?jiān)旒垙U水水質(zhì)pH 6.5～6.8，水溫18～32℃，CODcr 280～320mg/L條件下，活性炭投加量6.2～7.69/L，設(shè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間為1h，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)常活性炭吸附處理后廢水中COD_cr去除率可達(dá)到60%以上。

活性炭吸附技術(shù)對去除造紙廢水的色度和COD_cr有比較明顯的效果，可以作為造紙廢水深度處理的一種重要手段。一些工程應(yīng)用實(shí)例表明，就吸附容量而言，粉狀活性炭比柱狀活性炭大，但沉淀的分離難度大，須投加混凝劑助凝，卻又造成了粉狀活性炭的回收利用難度加大。對于采用活性炭作為吸附劑，由于活性炭的價(jià)格比較貴，運(yùn)行費(fèi)用及再生費(fèi)用比較高，使其應(yīng)用受到一定程度的限制，目前還是多用于基于回用目的的末端處理。

活性焦是一種既具有活性炭的吸附特點(diǎn)，同時(shí)又有價(jià)格低、機(jī)械強(qiáng)度高、不易粉碎的優(yōu)點(diǎn)的粒狀物質(zhì)，也應(yīng)用于造紙廢水的深度處理中，但活性焦再生困難，工人勞動強(qiáng)度大，開發(fā)先進(jìn)的活性焦再生工藝，是活性焦應(yīng)用中急需解決的問題;粉煤灰價(jià)格低廉易得，具有一定的吸附能力，呈無定型玻璃球狀，但需要改性后用于造紙廢水處理才能得到較好的效果;硅藻精土、膨潤土等吸附劑具有比表面積大，低溫再生能力強(qiáng)，價(jià)廉量多等特點(diǎn)，在造紙廢水深度處理方面應(yīng)用前景廣闊。大孔吸附樹脂具有良好的大孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，是一種介于活性炭、硅藻精土等天然吸附劑與離子交換劑之間而又兼具它們的優(yōu)點(diǎn)的一種吸附劑，具有類似活性炭的吸附能力，又比離子交換劑更容易再生，在造紙廢水深度處理方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

4.結(jié)束語

對于各種深度處理工藝，在制漿造紙廢水的應(yīng)用中都存在著各自優(yōu)點(diǎn)和不足。絮凝沉淀技術(shù)試劑投加量大且試劑具有不同的毒性，膜分離技術(shù)具有膜成本高、濃差極化及濃水處理的問題，吸附技術(shù)面臨吸附容量和再生復(fù)雜問題，高級氧化法費(fèi)用昂貴、條件苛刻，電化學(xué)法能耗高費(fèi)用高等。

參考文獻(xiàn)

[1]房桂干.論制漿造紙廢水深度處理新技術(shù)[J].中華紙業(yè)，2009，30（18）：6—10

[2]桂琪.水解酸化+活性污泥法處理涂布白紙板廢水[J].中國造紙，2006，25（2）：61—62

[3]隋思洲，牟洪禮.水解酸化.延時(shí)曝氣工藝處理造紙廢水[J].給水排水，2005，31（8）：57—58

（作者單位：浙江華章科技有限公司杭州分公司）