制漿造紙廢水處理回用工藝分析

蔡曉宣

（潮州湘源環保節能科技有限公司，廣東 潮州 521000）

造紙產業在我國國民經濟中占據十分重要的地位，也是一項重要的基礎原材料產業。紙漿造紙生產往往會帶來巨大的水資源消耗，還會產生大量廢水，如何有效地處理廢水并進行回收利用，是造紙生產中十分重要的工藝。降低造紙廢水對環境的污染，是整個造紙行業的關鍵。因此，對制漿造紙廢水進行綜合利用是十分有必要的，能夠有效降低環境污染，提高資源的利用效率。

1 制漿造紙廢水回用的必要性分析

在制漿造紙的過程中，造紙企業可以采用源頭治理的方法，對制漿造紙廢水進行處理與回收利用，以提高生產效率。經過處理的白水可以現場回收利用，采用白水取代清水，不僅可以節約大量水資源，還可以減輕制漿造紙廢水處理的負擔，節約廢水處理費用。白水的溫度遠高于清水，這樣不僅能夠減少系統的蒸氣用量，降低整個制漿造紙生產過程的能耗，還能夠提高紙漿的白度，減少制漿造紙過程中的漂白劑用量，從而降低制漿造紙成本和企業排污費用，減少企業生產對環境的污染，顯著提高企業的經濟效益。造紙廢水的循環回用是制漿造紙工藝的重要組成部分，它主要是將制漿造紙各工藝流程的排出水進行凈化處理，達到白水回收利用的目標，直接回用于水質要求較低的工藝段。

2 制漿造紙廢水回用的工藝流程分析

某造紙企業在生產過程中主要采用漂白硫酸鹽紙漿，在紙漿生產的過程中，廢水處理采用“格柵+換熱+初沉+中和+曝氣+二沉+Fenton+絮凝+氣浮”工藝，廢水處理后能夠達到綜合排放的一級標準，保證出水COD ＜80 mg/L。在對廢水進行處理時，該企業采用雙膜集成處理工藝，以達到廢水處理目標，減輕水資源負擔，釋放大量環境容量指標。該廢水處理工藝的處理規模為4 m3/h，整個處理工藝主要由預處理系統、膜處理系統、濃水處理系統等部分構成。

2.1 用水工藝流程

在制漿造紙廢水回收的過程中，清白水十分重要，它一般用于制漿的各段工序中，如散漿、粗篩、低濃去污、細篩等。經過處理的清白水一部分用于沖洗設備、淘洗渣漿等，一部分應用于熱風散、排渣等。剩余部分儲存于制漿白水槽中，以備他用，人們需要結合具體情況選擇用水工藝。用水過程中產生的濁白水，主要用于生產過程中的各段稀釋調濃，同時供散漿機使用。

生產期間，制漿白水槽補充濁白水，供制漿工藝各段調用，保證紙漿濃度滿足要求。在造紙車間循環用水的過程中，不同生產工藝流程產生的廢水也不相同，人們需要結合具體要求，對廢水進行處理，例如，清白水與濁白水在不同的工藝段具有不同的用途。經過處理的廢水，一部分回用，另一部分達標后排出。廢水處理后的具體排放指標如表1所示。

表1 廢水處理后的排放指標要求

2.2 造紙廢水處理回用的難點

2.2.1 Fenton 反應后的廢水處理

在廢水處理的過程中，Fenton 反應后，廢水中殘留鐵離子（Fe3+）不穩定，導致在處理的過程中未析出絮凝劑。在廢水處理的過程中，經Fenton 處理后，排水的pH 穩定在6.6 附近。廢水在經過處理后呈弱酸性，水中殘留亞鐵離子和未析出的沉淀物，造成廢水處理效果不理想，達不到回用的目標。在pH升高后，鐵離子就會發生化學反應，導致絮凝顆粒物析出，造成膜污染，影響廢水處理效果[1]。

2.2.2 COD 可生化性能差，影響廢水處理效果

經污水處理站處理后，制漿造紙廢水的COD 要小于80 mg/L，才能滿足處理要求。在進行正式廢水處理時，廢水已經經過生化和Fenton 高級氧化處理，通常，水中可生物降解的大部分有機物或高分子化合物已經被去除，廢水中主要留存結構比較復雜的有機物，單靠生化不能除去，這就需要采用新方法。

如果采用直接反滲透濃縮處理，處理后的濃水中COD 濃度可達150 mg/L，含鹽量高達12 000 mg/L，這樣的水環境會影響微生物活性。當采用生化法降低濃水中的COD 時，如果廢水含鹽量過高，會影響微生物的活性和培養，進而影響廢水處理。因此，在高含鹽量的環境中，后續濃水處理有一定的難度，也影響廢水的整體處理。

2.2.3 有機污染物的結構和成分復雜

制漿造紙廢水的主要有機污染物是木質素，它是一種高分子化合物，在酸作用下難以水解，而且相對分子質量較高，容易形成亞硝酸鹽。如果采用亞硫酸鹽法生產紙漿，人們需要有效控制木質素的含量，因為它會與鐵離子結合發生磺化反應和水解反應，形成新的高分子化合物，生成木質素磺酸鹽化合物，而且木質素磺酸鹽的分子量在200 ～10 000，對水質造成很大的污染，導致廢水溶液呈棕色并具有膠體特性，容易降低廢水處理效果。這種有機污染物結構和組分復雜，在廢水中難以降解。

2.2.4 含鹽量較高

采用化學制漿工藝，其本身就決定了造紙廢水含鹽量比較高。人們需要采用多種工藝來降低含鹽量，使其滿足相關要求。在具體的處理過程中，主要關注COD、pH、硬度等幾項指標。一般情況下，制漿造紙廢水的總含鹽量可達4 800 mg/L，其中容易形成膠體物質。經過反滲透處理，廢水中的污染物含量明顯降低。另外，濃水中的污染物含量可達到14 000 mg/L，在一定情況下能夠形成結構復雜的有機物，使得廢水處理比較困難，這就需要增加處理設備，提高廢水處理的深度[2]。

3 回用處理系統工藝

在具體的廢水處理過程中，針對不同的水質環境和不同階段的用途，人們需要結合具體情況，采取有針對性的措施使處理后的廢水滿足相關要求。結合具體的處理情況，筆者對廢水處理回用的流程進行分析。

3.1 工藝流程

針對制漿造紙工藝的來水水質特點，擬采用“格柵+換熱+初沉+中和+曝氣+二沉+Fenton+絮凝+氣浮+反滲透膜系統”工藝處理廢水，以去除水中的懸浮物、絕大部分COD、鹽類以及其他高分子化合物，使出水達到回用要求。

3.2 工藝流程說明

制漿過程中產生的污水將會通過提升泵定量打入過濾器，在經過過濾器前設反應裝置對廢水進行處理后，投加PAC 藥劑使廢水發生微絮凝沉淀，然后進入過濾器，對廢水中的高分子物質進行處理，進一步降低廢水中的SS 含量。這樣不僅可以防止臭氧催化氧化塔堵塞，也能有效降低臭氧消耗，減少臭氧催化氧化塔堵塞的情況。過濾后的中水進入臭氧催化氧化塔，主要是對廢水中不易生物降解的有機物進行分解，使其分解成易生物降解的小分子有機物，便于后期對其進行降解與處理。中水在氧化塔中經分解處理后，通過重力流入生物碳塔，生物碳塔利用碳元素的吸附性，在碳床中形成生物膜，可以有效地處理低分子化合物，進一步吸附并分解廢水中的有機物。

生物碳塔的出水進入前處理水箱，對出水進行暫存處理后，利用提升泵將出水打入砂濾器進行過濾處理，然后砂濾后的中水經過系統處理后，直接進入超濾系統、RO（反滲透）系統進行進一步處理，出水達到回用標準后就可以回用。經RO 濃縮后的廢水也需要進行降解處理，以降解高分子化合物。廢水自流至生物接觸氧化池后，人們可以利用池中微生物對高分子化合物進行處理，然后通過微絮凝沉淀來降解有機物，去掉水中的懸浮物，使廢水達到排放標準[3]。

4 運行效果分析

4.1 COD 去除效果分析

廢水處理初期，存在個別數據偏離較大的情況。分析發現，水中的氯離子濃度超過1 000 mg/L，導致部分廢水處理數據出現偏差，檢測時對氯離子的屏蔽不徹底，導致COD 檢測值偏高，進而影響廢水處理效果。在調整檢測方法后，屏蔽了氯離子對COD 檢測值的影響，其能夠滿足廢水處理要求。經過處理后，各個工藝段出水COD 都比較穩定，一般在55.2 mg/L左右，而在具體的處理過程中，出水COD 平均含量在55.46 mg/L 左右就能夠滿足要求。利用臭氧-活性炭工藝處理廢水COD，出水COD 基本穩定在26 mg/L 以下，滿足廢水處理要求。在沉淀池中，出水為反滲透濃水與原水勾兌后的混合水，人們可以有效控制COD 含量，使其保持在35.1 mg/L 左右，從而滿足要求。經過濃水裝置處理后，生物池出水的COD 平均為26.7 mg/L，也滿足系統用水的要求。

4.2 產水TDS 與氯離子的去除

眾所周知，TDS（總溶解性固體物質）值越小，則水中Ca2+、Mg2+、Na+、K+等離子的濃度越低，電導率越小。經過廢水處理后，對出水的電導率進行測量，其在6 000 ～7000 μS/cm 范圍內波動，平均進水電導率為6 432 μS/cm，說明廢水處理后的導電率能夠滿足要求。檢測發現，RO 產水電導率呈先下降后上升的趨勢，主要原因是新膜運行性能穩定，經過一個階段的處理，這種新膜的電導率平均為153 μS/cm。RO 膜的平均除鹽率達到97.8%，同時氯離子平均去除率為98.52%，能夠滿足具體的處理要求。

5 結語

高污染、高耗水嚴重制約我國制漿造紙行業的持續健康發展，人們必須大力研發高效、低耗的廢水深度處理技術。當前，造紙企業可以采用“格柵+換熱+初沉+中和+曝氣+二沉+Fenton+絮凝+氣浮”工藝來處理制漿造紙廢水。運行結果表明，該工藝經濟高效、安全可靠，出水水質能夠能夠達到回用標準。