對(duì)絮凝法高效應(yīng)用于處理造紙廢水的探討

盧裕標(biāo)

摘 要：隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高與新型生活用紙的大力開(kāi)發(fā)，造紙行業(yè)規(guī)模日益擴(kuò)大，這確實(shí)給人們的生活帶來(lái)了翻天覆地的變化，但與之帶來(lái)的卻是造紙工業(yè)資源短缺、污染嚴(yán)重、廢水污染負(fù)荷遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)家規(guī)定的排放要求等一系列問(wèn)題。尤其是廢紙制漿過(guò)程中產(chǎn)生的脫墨廢水成為繼黑液、中段廢水和白水后的又一污染源。國(guó)家加大了廢水污染的防治力度，廢水處理工業(yè)在面臨巨大壓力的同時(shí)也孕育著無(wú)限的發(fā)展機(jī)遇。目前，制漿造紙廢水的處理方法大致有化學(xué)法、物理法、生物法和物理化學(xué)法，現(xiàn)代廢水處理中絕大多數(shù)為上述幾種方法。但值得一提的是，無(wú)論什么方法去處理廢水，都或多或少的會(huì)造成二次污染，不過(guò)在所有的造紙廢水處理方法和技術(shù)中，絮凝法使得二次污染的幾率很大程度的下降，絮凝法是最省錢，最重要，最方便的方法之一，使得開(kāi)發(fā)新型、高效的絮凝劑是實(shí)現(xiàn)絮凝過(guò)程優(yōu)化的核心技術(shù)，也是廣大廢水處理研究人員一直致力研究的課題。本文中還詳盡闡述了絮凝法常用藥品的分類與絮凝法處理廢水的基礎(chǔ)、原理及其在制漿造紙廢水處理中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：生物絮凝法，高分子絮凝藥劑，造紙各類廢水

1、造紙廢水處理現(xiàn)狀

由于造紙?jiān)项愋拓S富，結(jié)合有些紙種通過(guò)多次回收再生生產(chǎn)，所以導(dǎo)致造紙廢水的成分非常復(fù)雜，難以統(tǒng)一采用固定的方法凈化處理?？偟膩?lái)說(shuō)，造紙廢水包括備料過(guò)程中的廢水、機(jī)械漿及化學(xué)機(jī)械漿廢水、黑液、漂白廢水、篩選洗滌廢水、白液等等，每種廢水的成分和性質(zhì)都不同，例如備料過(guò)程中的廢水主要含有樹皮、泥沙及木材中的水溶性物質(zhì)等；黑液的主要成為是木素、糖類及蒸煮所用的化學(xué)藥劑，黑液的環(huán)境污染最為嚴(yán)重，占整個(gè)造紙工業(yè)污染的90%；篩選洗滌廢水主要包括懸浮纖維及纖維原料中的溶解性有機(jī)物；白水則含有細(xì)小纖維、顏料、淀粉、染料等。

目前，處理造紙廢水的方法大致有化學(xué)法、物理法、生物法和物理化學(xué)法，值得一提的是，無(wú)論什么方法用于處理造紙廢水，或多或少的都會(huì)造成環(huán)境的二次污染，然而近代以來(lái)發(fā)明的絮凝法使得二次污染的幾率很大程度的下降，因此絮凝法是最省錢，最重要，最方便的方法之一。

絮凝法又稱凝聚法，是向污水中投加一定比例的絮凝劑，在污水中生成親油性的絮狀物，使微小油滴吸附于其上，然后用沉降或氣浮的方法將油分去除。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于絮凝劑的研究腳步從未停止，至今，絮凝劑可分為無(wú)機(jī)高分子絮凝劑、有機(jī)高分子絮凝劑、天然高分子絮凝劑和微生物絮凝劑四大類。這四類絮凝劑的研究發(fā)展過(guò)程各不相同。

無(wú)機(jī)高分子絮凝劑是20世紀(jì)60年代后期才發(fā)展起來(lái)的，主要分為：陽(yáng)離子型的有聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵、聚合氯化鐵等；陰離子型的聚合硅酸；無(wú)機(jī)復(fù)合型的有聚合氯化鋁鐵、聚硅酸硫酸鐵、聚合硅酸鋁鐵等。由于造紙過(guò)程中紙漿帶負(fù)電荷，-般選擇陽(yáng)離子型絮凝劑，也可以起中和電荷的作用，使得處理廢水過(guò)后的沉淀效果好。目前工業(yè)生產(chǎn)中最常用聚合氯化鋁（PAC）作絮凝劑以除去紙漿中的懸浮物和膠體粒子，其優(yōu)點(diǎn)是可以降低色度濁度，并且用量少。但這一無(wú)機(jī)絮凝劑的缺點(diǎn)是容易生成細(xì)小礬花，較難進(jìn)行固液分離，甚至是對(duì)人體有毒。

有機(jī)高分子絮凝劑用量少、絮凝速度快、生成污泥量少且易于處理，應(yīng)用前景較好，在現(xiàn)有合成的有機(jī)高分子絮凝劑中，聚丙烯酰胺（PAM）的應(yīng)用最為廣泛。

天然高分子絮凝劑可分為碳水化合物、殼驟糖類和甲殼素類等。在眾多的改性高分子絮凝劑中，淀粉改性絮凝劑的研究從未停止。國(guó)內(nèi)關(guān)于各類淀粉與丙烯酰胺、丙烯酸脂等的接枝共聚反應(yīng)研究已經(jīng)大力開(kāi)展。經(jīng)過(guò)改性后的天然高分子絮凝劑提高了生物降解性。用其進(jìn)行造紙廢水的處理，效果明顯好于聚丙烯酰胺（PAM）。

微生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生的且具有絮凝能力的高分子有機(jī)物，主要成分有多糖、蛋白質(zhì)等。它是通過(guò)微生物發(fā)酵產(chǎn)物獲得的天然高分子絮凝劑。結(jié)合其無(wú)二次污染的特點(diǎn)，微生物絮凝劑可以廣泛應(yīng)用于造紙、煤礦、印染等廢水的凈化處理。因此，微生物絮凝劑是廢水處理行業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向，終將取代大部分乃至全部普通絮凝劑。

2、絮凝法高效應(yīng)用于造紙廢水處理的可行性探討

絮凝法處理造紙廢水能否徹底主要取決于兩方面：一是廢水的污染類型；二是絮凝劑本身的性質(zhì)。膠體、懸浮物以及絮凝劑電荷性質(zhì)這些都是絮凝過(guò)程的關(guān)鍵。膠體、懸浮物所帶電荷性質(zhì)相反，則越容易被沉淀下來(lái)；所帶電荷越多、電荷性質(zhì)相同，則排斥力越大，絮凝沉淀越困難。一般說(shuō)來(lái)，不同類型的絮凝劑的吸附狀態(tài)存在著較大差異。絮凝劑的分子量也是絮凝法能否高效應(yīng)用于造紙廢水處理一個(gè)極其重要的特性，因?yàn)榉肿恿靠梢詻Q定絮凝能力的強(qiáng)弱。通常狀況下，絮凝劑的分子量越大，其活性官能團(tuán)數(shù)目越多，與廢水中懸浮物或膠體顆粒吸附的機(jī)會(huì)就越大；隨著分子量的增大，絮凝劑分子在廢水處理中的有效作用范圍也增大，其在顆粒表面的吸附力愈強(qiáng)，吸附速度也愈快，絮凝效果也愈好。這使得分子量越大的絮凝劑使水中的膠體粒子或有色物質(zhì)在這些化學(xué)藥品的作用下聚集成較大的顆粒物質(zhì)，以便通過(guò)自然沉降或氣浮過(guò)濾等方法使之除去。另外，就造紙廢水處理流程而言，在廢水的預(yù)處理、一級(jí)處理、二級(jí)處理和最后的污泥處理中都有廣泛應(yīng)用，可以說(shuō)絮凝劑幾乎遍及各種工業(yè)廢水的處理和回收利用。

絮凝法高效應(yīng)用于造紙廢水源于“零排放”，這一概念最早出現(xiàn)在上世紀(jì)80年代，其指在工業(yè)生產(chǎn)中無(wú)過(guò)程污染物產(chǎn)生和無(wú)污染物排放。隨后人們?cè)诎l(fā)電、礦產(chǎn)、造紙、化工、食品等多個(gè)行業(yè)都開(kāi)展了實(shí)踐與探索。零排放目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有三個(gè)層次：零排放工廠、零排放區(qū)域和零排放社會(huì)，目前所進(jìn)行的零排放研究基本都處于零排放工廠階段。用合適的方法處理造紙工業(yè)廢水零排放的研究由來(lái)已久，早在1967年完全“零排放”的漂白硫酸鹽漿廠的概念就已提出。并于近年創(chuàng)辦了第一個(gè)封閉循環(huán)的漂白硫酸鹽漿廠，但在運(yùn)行了數(shù)年后，由于許多原因使得廠區(qū)沒(méi)有再開(kāi)辦下去。

目前，造紙工業(yè)所謂的“零排放”主要指廢水的零排放或水中污染物的零排放。與其他工業(yè)廢水相比，造紙廢水污染負(fù)荷相對(duì)較輕，實(shí)現(xiàn)零排放目標(biāo)更加現(xiàn)實(shí)。美國(guó)環(huán)保局新公布的聯(lián)合法案初稿中規(guī)定：新建的廢紙?jiān)旒埡图埌鍙S不應(yīng)將廢水排入美國(guó)的任何水體，即必須做到零排放。這項(xiàng)法案的出臺(tái)必將對(duì)全世界造紙廢水零排放技術(shù)的發(fā)展是非常重要的。倘若絮凝法真正高效應(yīng)用于造紙廢水，結(jié)合其他優(yōu)化工藝，處理效果良好，此時(shí)如果能夠進(jìn)行深度處理，還可以做到回用于生產(chǎn)，做到廢水的封閉循環(huán)和零排放。零排放對(duì)造紙企業(yè)來(lái)說(shuō)是十分誘人的，而且能夠節(jié)約水資源費(fèi)，降低噸紙的生產(chǎn)成本，使企業(yè)獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

關(guān)于絮凝法能否高效應(yīng)用于造紙廢水處理，筆者認(rèn)為還應(yīng)該從以下角度來(lái)思考：探討我國(guó)造紙行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景，運(yùn)用行業(yè)大數(shù)據(jù)對(duì)絮凝法的高校運(yùn)用進(jìn)行分析；開(kāi)展以造紙廢水零排放為目標(biāo)的試點(diǎn)企業(yè)，用實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)假設(shè)和理論；開(kāi)發(fā)新型廢水處理實(shí)用技術(shù)，結(jié)合絮凝劑巨大的應(yīng)用潛力，以此提出我國(guó)造紙企業(yè)真正“零排放”可行的技術(shù)路線；政府和企業(yè)對(duì)于相關(guān)的環(huán)境問(wèn)題要積極交流，爭(zhēng)取將污染控制在污染源上，而不是忙于后期整治。

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