造紙工業廢水生物處理方法探討

王麗麗

(山東濟寧賽名環境科技有限公司 山東 濟寧 272236)

引言

近幾年，隨著社會和經濟的發展，紙漿制品的需求量越來越大，這也有利于推動紙漿工業的發展。污水是影響造紙工業的一個主要環節，大量的工業廢水中含有大量的纖維和木素，這些物質對環境的影響非常大，常規的化學工藝很難達到很好的處理結果。在國內，由于科技水平的提高，在污水治理中，采用了微生物法對污水進行了有效的治理，從而保證了污水的治理。

1 細菌在造紙工業廢水處理中的應用

目前，生物膜法、活性污泥法、厭氧消化法是目前造紙污水治理的主要方法。對于污水的治理，通常將其劃分為厭氧微生物和好氧微生物，而對于污水的利用方式和使用價值也有很大的差別。

(1)好氧細菌。利用好氧細菌對紙漿污水進行了治理。在造紙廢水的治理中，也可以使用好氧菌來進行廢水的治理，其具體方法有兩種：一是生物膜法，二是活性污泥，要根據廢水的實際情況來確定。采用生物反應器對紙漿廢水進行生物降解，能夠將好氧微生物轉化成好氧微生物。對提高廢水的處理有很好的作用。微生物群是一種非常有效的微生物，它具有很大的表面和高度的粘稠度，可以有效地吸收水中的有機物和重金屬。常用的生物膜法可以采用多種不同種類的好氧菌，它們之間的聯系，使其組成一個完整的菌群，使有機物質完全降解。在利用生化膜技術對造紙廢水進行處理時，也能有效地利用生物膜對廢水進行有效的過濾。例如，利用貝氏硫菌和球衣菌，可以有效地過濾水中的大分子成分，從而達到去除和分解某些有機物的作用，從而提高造紙廢水的治理效率。在采用好氧微生物來凈化工業廢水時，通常都是在有氧條件下進行的，采用了活性污泥與沼氣法相結合的工藝，可以對含硫量的廢水進行有效的治理，并且可以將 BOD的脫除率提高至90%，COD的脫除率可達4%。采用活性污泥工藝，可以有效地去除造紙過程中的有機物質，使COD和BOD的去除效率達到88%，從而達到了較好的處理效果[1]。

(2)厭氧細菌。厭氧法在造紙企業的污水治理中得到了快速的發展。國內外對紙機廢水的治理采用了各種厭氧生物技術。其中，厭氧接觸反應器、厭氧濾器(A F)、上流式厭氧生物反應器(UASB)和二相厭氧工藝、厭氧內循環反應器(IC)等。并且，很多技術目前都被用于實際的制造。荷蘭Paques和Biothane是全球最好的兩個公司。現主要采用UA-SB工藝的厭氧生物反應器，主要應用在各種制漿造紙工業污水中，如：TMP、CTMP、機械漿、二次纖維制漿、蒸發冷凝水、亞硫酸鹽漂白、造紙車間和紙板廠的污水等。目前世界上大部分發達國家和很多發展中國家都采用了厭氧工藝來解決紙漿和紙漿的問題。例如：一家制漿廠對 MP、 CTMP污水進行了厭氧-好氧聯合工藝，在該工藝條件下，該工藝負載為18 kg COD/(m3. d), CTMP污水為22 kgCOD/(m3. d)，COD和 BOD的脫除率為75%。

木質或其它含有纖維的物質在化學或機械作用下的造紙工藝，例如木質素和木質萃取物(碳水化合物，乙酸和其他有機酸，甲醇和其他低分子醇)。通過水解、發酵、乙酰化、脫氫化、沼氣化四個階段，使污水中的有機化合物轉化為其它的小分子的沼氣，從而實現生物的降解。基質成分對厭氧菌的降解和生物的生長有重要的作用，通常 COD: N: P=800∶5:1就可以了。實際上，當一個厭氧菌需要的時候，它需要的是純的單細胞的11%，而磷只需要2%的凈化率。最近的一些實驗結果顯示，當磷素極度匱乏時，該細胞的生長速度會減慢，但是沼氣的作用卻很好。因此，可以通過加入的磷肥來實現對剩余污泥的控制。在污水中，沼氣池中的產沼菌最適宜 pH在7.0～7.5之間，在6.5-6.8以下可使沼氣桿菌生長受阻，但在6.0以下或8.5～9.0以上時，沼氣生物的產量將被阻止。因此，保持厭氧工藝的 pH是非常關鍵的， pH與污水本身的 pH值息息相關，以往已有文獻報導， pH值在1000～1500 mg/L (CaCO3)時能夠保持。但由于紙漿造紙的主要成份是有機酸、乙醇、乙醛、酮和糖類，因此，是否要補加堿性，則要視污水的構成和在厭氧池中要保持的揮發酸的含量而定。

(3)制漿造紙廢水厭氧處理中抑制劑的去除。在制漿造紙污水中，主要表現為：硫酸鹽、亞硫酸鹽、硫化物、氧化物、有機酸、重金屬、木材萃取物、有機添加劑等。根據不同的有機硫化物的不同，其毒力等級依次為：硫酸鹽<硫代硫酸鹽>>硫化物>5 g/L，當溶態硫化氫濃度為50 mg/L時，可使厭氧菌產生一定的抑菌效果。當廢水中的揮發酸含量超過2000 mg/L時，若不保持合適的 pH，則會使其變成有毒物質。但如果能將其中和，則可以得到更好的處理。重金屬也具有毒性，因為它能阻止酶的作用，從而阻礙了新陳代謝。但對于紙漿造紙工業，由于其含硫物質會與重金屬發生沉淀，因此必須添加 Ni和 Fe以適應其生長需求。高密度的木質提取液和綜合劑，例如DT PA部分，在處理機器漿液中H2O2時，會對生物降解產生一定的影響。在一定的條件下，可以將樹脂酸分解到一定的水平，而在淤泥中則可以沉淀出大量的脫氫松香酸，從而達到一定的清除作用。其數量約為單細胞凈產率的11%，而磷素則為2%。最近的一些實驗結果顯示，當磷素極度匱乏時，該細胞的生長速度會減慢，但是沼氣的作用卻很好。因此，可以通過添加磷肥來實現對剩余污泥的控制。在污水中，沼氣池中的產沼菌最適宜 pH在7.0～7.5之間，在6.5-6.8以下可使沼氣桿菌生長受阻，但在6.0以下或8.5～9.0以上時，沼氣生物的產量將被阻止。因此，保持厭氧工藝的 pH是非常關鍵的， pH與污水的 pH值息息相關，以往已有文獻報導， pH值在1000-1500 mg/L (CaCO3)時能夠保持。但由于紙漿造紙的主要成份是有機酸，有機酸，乙醇，乙醛，酮和糖類，因此，是否要補加堿性，則要視污水的構成和在厭氧池中要保持的揮發酸的含量而定[2]。

2 真菌在造紙工業廢水處理中的應用

菌類的多樣性和廣泛性是其特點。雖然目前還沒有將微生物作為主要的研究對象，但對于污水的治理，它還是有著很好的效果。利用真菌進行污水的生物降解，使其與各類纖維成分發生降解，有利于提高污水的質量。采用菌種進行造紙污水的治理，可以使污水的治理效率得到更大的提高，是一種很好的推廣使用方法。目前，利用生物反應器對微生物進行微生物的分離，目前已能將100多種微生物與微生物進行分離，并對廢水進行了較好的處理。有關的研究結果顯示，生物過濾系統的生物膜含有大量微生物和真菌，約占30%。利用鐮刀霉屬、瘤胞霉屬等菌類對紙漿廢水進行治理，其利用效果較佳。利用真菌來進行活性污泥的生物處理，也可以起到很好的絮凝劑的作用，一些細菌甚至可以將一些廢水中的纖維和有機物分解，從而提高廢水的處理效率。利用霉菌對造紙污水進行生物降解，一般使用白腐細菌作絮凝劑，將大部分固體顆粒、懸浮顆粒和凝膠顆粒集中沉降，再利用物理處理技術將其分解，達到對污水的凈化和處置要求。利用白腐菌進行廢水生物降解，在廢水中加入一些主要的酶類，對廢水的生物降解具有一定的催化作用，從而使廢水中的有機物得到更好的分解。比如，通過抑制木素中的電子，切斷木素中的分子鏈，提高其降解效率，從而達到廢水的治理要求。利用木素進行廢水的治理，既能保證廢水的處理，又能保持其生物酶的活力。利用白腐真菌進行廢水生物降解，同時也會生成高含量的Mn過氧化酶。此類菌種在生物降解中會生成一種具有較好的活性的芳環多聚物。另外，用于廢水處理的過氧化物錳也可以通過過氧化氫的催化作用而直接產生苯氧殘基。轉化期間，木素發生了分解，三價錳可以在轉化的同時，起到了很好的防護作用。

為進一步闡明微生物在造紙工業中的作用，有關專家將主要的白腐菌類真菌列為主要的生物降解菌，包括變色云芝，血紅孔菌，毛栓菌和野生菌。根據紙漿污水中的微生物種類，通常采用白腐真菌進行生物降解處理。在進行菌種的培育時，可以選用黃芽原毛平革菌。經有關專家的調查，白腐霉菌的使用，使其對木質素和 COD的去除能力大大增強，其處理的有效率超過71%。通過對46個不同的微生物進行了初步研究，發現13個具有良好的降解能力，可以在一定程度上抑制造紙廢水的 pH，從而達到了對造紙廢水的處理要求。在白腐真菌中，漆酶為一種含有4個銅的多酚氧化酶，通常分子量為64-399。大多數的漆酶都是利用氧來完成對電子容器中的蛋白酶進行的，在廢水的降解中，它可以與氧化制得的木素進行化學共分解，從而達到了理想的生物降解效果。白腐菌在廢水的凈化中起著舉足輕重的作用，它可以制造出大量的酶來催化木素的氧化，而這些酵母體又必須在一定程度上協同作用，才能使其降解機制得以完全的實現。利用白腐真菌可以使木素大分子的降解，并將其轉化為小量的物質，并在一定的新陳代謝過程中，轉化成亞水和CO2。得到了很好的去除木素的作用[3]。

3 其他生物在造紙工業廢水處理中的應用

目前，在對紙漿廢水的治理中，除采用細菌、霉菌等微生物以外，還對某些原生生物和海藻具有較好的處理作用。國外已在利用人造濕地進行污水治理方面進行了大量的研究，這些技術可以使污水得到較好的凈化，達到 COD和 BOD去除的目的。另外，將造紙廢水用來澆灌蘆葦，還可以有效地抑制土壤的鹽堿度，蘆還可以用作再生造紙原料，從而達到對資源的再利用。在其自身的成長中，還可以將廢液中的養分和重金屬元素全部吸附下來，從而不會對地下水和周邊的水體產生任何的污染[4]。

4 結語

近幾年，隨著科技的飛速發展，在造紙行業的環境治理中出現了許多新的工藝。利用生物技術可有效地去除污水中的各類細菌，達到環保污水的治理目的。目前國內所有的造紙廠都應加強對微生物、真菌等微生物的研究。通過建立可再生的廢水治理體系，提高了造紙行業的經濟效益和生態效益，符合綠色發展的要求。