造紙工業(yè)廢水處理的研究分析

馮志香 馬志芳

(黑龍江恒祥信測(cè)檢測(cè)技術(shù)有限公司 黑龍江 牡丹江 157013)

引言

在可持續(xù)發(fā)展理念下，造紙行業(yè)需要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展，切實(shí)做好工業(yè)廢水治理工作，這樣才能推動(dòng)造紙業(yè)的健康發(fā)展。本文主要探究造紙工業(yè)廢水處理情況，以下進(jìn)行相關(guān)分析。

1 造紙工業(yè)廢水處理的研究?jī)r(jià)值

造紙工業(yè)為諸多行業(yè)發(fā)展提供了基礎(chǔ)材料，不過(guò)在發(fā)展過(guò)程中消耗了大量的植物資源，并且生產(chǎn)過(guò)程中存在一定環(huán)境污染問(wèn)題，所以需要全方位了解造紙工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)生產(chǎn)污水廢水有效處理，以往的造紙行業(yè)廢水處理需要投入大量資金，然而部分造紙企業(yè)為考慮這些問(wèn)題，未能采取有效技術(shù)性措施，這就更加凸顯出對(duì)造紙工業(yè)廢水處理研究的重要性。國(guó)家已經(jīng)在污水治理方面制定了相關(guān)政策，因此造紙工業(yè)也需要響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，革新處理技術(shù)，由此減少河流污染，保障群眾的用水安全，最終實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)造紙行業(yè)的健康發(fā)展[1]。

2 造紙廢水的主要特征

2.1 中段廢水特點(diǎn)

在造紙過(guò)程中需要進(jìn)行紙漿的洗滌處理，而洗滌前期將產(chǎn)生大量黑液，后期需要篩選紙漿，去除粗漿保留纖維素之后進(jìn)行漂白處理，由此去掉纖維素當(dāng)中的有色物質(zhì)，提升紙漿的潔白性，也需要通過(guò)氧化、溶解等措施保留木質(zhì)素。中段廢水主要是指提取蒸煮漿料之后通過(guò)漂白、凈化等工序處理廢水中的樹(shù)脂類化合物，通常中段廢水在造紙廢水總量中占比接近80%，整體來(lái)看其中污染物主要包括如下三種：其一，蒸煮環(huán)節(jié)由于工藝和操作水平不同、廢水濃度不同，導(dǎo)致其中出現(xiàn)較多的纖維素；其二，中段廢水等木質(zhì)素毒性偏小，經(jīng)過(guò)生物馴化之后實(shí)現(xiàn)降解，不過(guò)鈉鹽和堿會(huì)嚴(yán)重影響微生物，導(dǎo)致其活性不足；其三，造紙工業(yè)廢水當(dāng)中的纖維成分，較多并且中段廢水排污量大、顏色濃、氣味大，一些毒性物質(zhì)會(huì)污染生態(tài)環(huán)境，所以中段廢水是造紙工業(yè)研究的重點(diǎn)。

2.2 廢紙?jiān)偕旒垙U水特征

部分企業(yè)會(huì)重新應(yīng)用廢紙，不過(guò)廢紙的原料、生產(chǎn)工藝不同，使得廢水成分存在差異，這也造成了廢紙?jiān)偕旒垙U水處理難度較大的因素。通常在治理廢水的過(guò)程中需要根據(jù)其來(lái)源加以處理，比如制漿工藝當(dāng)中存在較多類型的廢水污染，并且化學(xué)需氧量偏大，盡管一些造紙廠開(kāi)始循環(huán)利用工業(yè)廢水，不過(guò)其中依舊帶有較多的有毒物質(zhì)，液體較為渾濁，再如抄紙廢水的來(lái)源是漿料洗滌，所以其中含有的淀粉、泥沙較少，可以再次利用，而造紙廢水的原料為廢紙，其污染性較大，主要表現(xiàn)如下：其一，廢水量大、濃度高，并且隨著加工的進(jìn)行廢水當(dāng)中不可降解的有毒物質(zhì)增加；其二，工藝廢水當(dāng)中存在較多種類污染物，難以降解和處理，其中存在的有機(jī)氯化物處理難度極大；其三，該類廢水當(dāng)中含有較多化學(xué)添加劑，一旦排放到河流、湖泊當(dāng)中將導(dǎo)致大量生物死亡，出現(xiàn)水體富營(yíng)養(yǎng)化，并且生化處理后水質(zhì)難以恢復(fù)。此外，廢紙?jiān)僭焐a(chǎn)廢水存在異味，進(jìn)而污染生態(tài)環(huán)境[2]。

3 當(dāng)前造紙工業(yè)污染主要問(wèn)題與表現(xiàn)

我國(guó)每年生產(chǎn)紙張以千萬(wàn)噸、數(shù)億噸計(jì)，而紙張?jiān)咸幚砗蜕a(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生大量廢水，不加以處理將污染水源和大氣環(huán)境，通常廢水排放量直接和紙張生產(chǎn)工藝相關(guān)，工藝先進(jìn)的情況下廢水排放量較少，有研究發(fā)現(xiàn)每生產(chǎn)一噸紙大約排放500立方米廢水，主要問(wèn)題如下：

3.1 污染物種類偏多

不同造紙廠選擇的造紙?jiān)牧洗嬖诓町悾沟弥谱鞴に囈膊煌热缭旒垙S將木材、麥草作為原材料，采取化學(xué)法或者機(jī)械法加工，并且不同原材料加工期間的添加劑類型有所不同，使得造紙廠廢水成分存在差異，通過(guò)分析相關(guān)資料可以發(fā)現(xiàn)我國(guó)造紙廢水當(dāng)中化學(xué)需氧量接近300萬(wàn)噸，并且這一數(shù)值逐漸增加，由此說(shuō)明造紙工業(yè)廢水治理形勢(shì)嚴(yán)峻，要求更新造紙技術(shù)，通常造紙工業(yè)廢水主要成分包括纖維素、堿性物質(zhì)、木質(zhì)素、氯代脂肪烴類，以上污染物質(zhì)降解難度大并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中木質(zhì)素結(jié)構(gòu)包括了大量難以溶解的有機(jī)分子，并且其它污染物成分各不相同，要求在治理過(guò)程中結(jié)合污染物組成成分合理選擇治理方式。

3.2 污染物毒性偏高

造紙工業(yè)廢水當(dāng)中包括部分難以降解的分子以及毒性物質(zhì)，其中氯代有機(jī)物主要出現(xiàn)在紙漿漂白環(huán)節(jié)，這一生產(chǎn)工序廢水毒性較強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致生物細(xì)胞突變，抑制微生物繁殖。無(wú)機(jī)毒性化合物主要是指硫酸鹽等含硫的物質(zhì)，當(dāng)前主要是通過(guò)無(wú)氯氣元素漂白或者完全無(wú)氯漂白處理，由此降低污染物毒性，不過(guò)部分造紙企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)較為落后，導(dǎo)致廢水當(dāng)中大量有機(jī)氯化物未能妥善處理，排放污染物的毒性偏高[3]。

3.3 傳統(tǒng)處理模式落后

當(dāng)前我國(guó)造紙企業(yè)普遍規(guī)模較小，污水處理技術(shù)較為落后，比如普遍應(yīng)用堿法制漿工藝造紙，并且缺乏資金保障，導(dǎo)致生產(chǎn)所用配套設(shè)備缺乏先進(jìn)性，還有部分企業(yè)未能設(shè)置專業(yè)的堿回收裝置，在廢水處理上不夠及時(shí)，國(guó)家需要加強(qiáng)造紙廢水處理技術(shù)研究，由此改善中小造紙企業(yè)廢水處理不徹底的局面。在當(dāng)前的造紙過(guò)程中廢水主要來(lái)源于造紙白水、蒸煮廢液以及中段廢水，新時(shí)期我國(guó)針對(duì)造紙白水研發(fā)了相關(guān)技術(shù)，其中大型紙機(jī)安裝圓盤(pán)過(guò)濾機(jī)，中小企業(yè)通過(guò)選擇氣浮池的形式回收白水，實(shí)現(xiàn)二次應(yīng)用并減少?gòu)U水排放量。整體來(lái)看，蒸煮廢液以及中段處理工藝更加復(fù)雜，需要投入更多資金和技術(shù)。

4 造紙工業(yè)廢水處理主要技術(shù)

在當(dāng)前雜質(zhì)工業(yè)當(dāng)中廢水處理需要堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)性原則，確保處理流程簡(jiǎn)單，并且工業(yè)廢水要求技術(shù)成熟穩(wěn)定，由此確保操作靈活，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)廢水的全方位處理，主要技術(shù)如下：

4.1 物理化學(xué)法

(1)混凝沉淀法

通過(guò)物理化學(xué)法當(dāng)中的混凝沉淀法處理造紙工業(yè)廢水，通常需要加入混合劑，由此沉淀其中的小顆粒物，去除懸浮物。整體來(lái)看，混凝沉淀法操作便捷、處理成本低，對(duì)于處理效果來(lái)說(shuō)主要和混凝過(guò)程有關(guān)，需要合理加入絮凝劑，比如高分子蓄凝劑相較于無(wú)機(jī)蓄凝劑護(hù)理作用更加明顯，不過(guò)絮凝劑的選擇需要分析水質(zhì)情況，通常情況下需要將無(wú)機(jī)混凝劑、有機(jī)混凝劑搭配使用，極少情況下單一使用混凝劑。

(2)采取膜分離技術(shù)

采取膜分離技術(shù)處理造紙工業(yè)廢水，膜分離技術(shù)通過(guò)高分子膜混合處理溶液能夠達(dá)到良好的分離、分級(jí)、提純和富集等效果，并且過(guò)濾之后可以循環(huán)使用，處理的水整個(gè)過(guò)程自動(dòng)化程度變高，比如反滲透膜以及超濾膜應(yīng)用較多，不過(guò)這兩種膜也容易受到其它物質(zhì)污染，要求合理選擇濾膜，當(dāng)前微濾膜處理效果較好，并且容易清洗。當(dāng)前發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始應(yīng)用超濾反滲透電滲析等膜分離技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更深層次的廢水回用[4]。

4.2 化學(xué)處理法

該方法就是結(jié)合污水成分加入具有一定氧化性和還原性的物質(zhì)，由此把污染物轉(zhuǎn)化成無(wú)害物質(zhì)，該處理方法不會(huì)導(dǎo)致二次污染，可以對(duì)廢水中的污染物有效降解，氧化還原、中和、微電解、氧化催化都是常見(jiàn)的化學(xué)處理方式，主要是融合常規(guī)處理方式與化學(xué)處理模式，由此深度處理廢水。當(dāng)前化學(xué)處理過(guò)程中主要將高錳酸鉀、二氧化氮作為氧化劑，并結(jié)合廢水成分差異合理選擇，通過(guò)對(duì)企業(yè)造紙工業(yè)廢水處理情況可以發(fā)現(xiàn)，高錳酸鉀當(dāng)做預(yù)處理劑、次氯酸鈉可以作為深度處理劑。

(1)吸附技術(shù)

吸附技術(shù)是化學(xué)處理法的典型代表，制漿造紙廢水通過(guò)二級(jí)處理色度依舊偏高，難以達(dá)到排放要求，吸附處理法主要是應(yīng)用多孔的固體吸附劑，然后將有色污染物吸附于其表面，實(shí)現(xiàn)和廢水中污染物分離，通常吸附劑包括粉煤灰、煤渣、硅藻土、膨潤(rùn)土、活性炭等物質(zhì)，這種方法操作便捷投資少，處理速度快，可以較為明顯的去除色度，不過(guò)問(wèn)題在于吸附劑再生困難，并且脫附后的廢水要進(jìn)一步處理。

(2)電化學(xué)方法

電化學(xué)方法是一種化學(xué)處理法，能夠去除污水當(dāng)中的雜質(zhì)，然后把有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化成低毒甚至無(wú)毒的物質(zhì)。整體來(lái)看，化學(xué)處理法和能耗低，有著較好的推廣前景[5]。

(3)高級(jí)氧化技術(shù)

廢水當(dāng)中有機(jī)物的高級(jí)化學(xué)氧化工藝，主要包括兩大類，其一是臭氧、雙氧水等氧化劑直接參與反應(yīng)過(guò)程，其中紫外光參與的氧化反應(yīng)也被稱為光機(jī)化氧化；其二，有固體氧化劑在紫外光或者可見(jiàn)光和過(guò)氧化氫的作用下出現(xiàn)非均相氧化反應(yīng)過(guò)程，并且這種氧化處理技術(shù)已經(jīng)用于制漿造紙工業(yè)廢水處理當(dāng)中，費(fèi)頓試劑是指亞鐵離子和雙氧水按照一定比例混合后形成的高級(jí)氧化技術(shù)，具有費(fèi)用低、反應(yīng)物易得、后續(xù)處理無(wú)毒害等優(yōu)勢(shì)。

4.3 生物處理技術(shù)

借助厭氧菌將廢水中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化成無(wú)害的無(wú)機(jī)物，這就是生物處理技術(shù)，在造紙工業(yè)廢水當(dāng)中含有大量毒害物質(zhì)直接進(jìn)行生物處理難以達(dá)到交好效果，需要判斷廢水當(dāng)中化學(xué)氧含量比值，然后進(jìn)一步處理通常化學(xué)含氧量比值，超過(guò)0.6需要采取該處理方式。具體說(shuō)來(lái)：

(1)好氧生物處理法

主要是通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)將空氣注入廢水當(dāng)中，使得廢水含氧量升高，進(jìn)而促進(jìn)好氧微生物新陳代謝，把污染物分解成細(xì)胞物質(zhì)，當(dāng)前生物轉(zhuǎn)盤(pán)法接觸氧氣法都是好氧生物處理法

(2)厭氧生物處理法

該方法是在有氧條件下操作，相較于好氧生物處理法作用明顯，可以有效降低能耗，不過(guò)先期投入偏多，所用的設(shè)備更加復(fù)雜，這就需要企業(yè)結(jié)合自身需求合理選擇處理方式。

(3)曝氣生物濾池

曝氣生物濾池具有高速過(guò)濾并且截留懸浮物等特點(diǎn)，近年來(lái)得到了較多的應(yīng)用，主要工藝原理在于在濾池當(dāng)中加入一定量的顆粒狀濾料，其表面帶有生物膜，濾池內(nèi)部產(chǎn)生曝氣，污水流過(guò)濾料之后可以憑借強(qiáng)氧化劑能力快速凈化，并且濾料以及附著物的生物膜能夠?qū)ξ鬯械膽腋∥锝亓鳎撀涞纳锬げ粫?huì)隨著流水流失，由于曝氣生物吃相較于普通活性泥方法占地面積小、投資少、氧傳輸效率高等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在多家造紙廠中得到應(yīng)用[6]。

5 制漿造紙行業(yè)發(fā)展前景

制漿造紙行業(yè)存在著一定的環(huán)境污染問(wèn)題，而造紙企業(yè)治理過(guò)程中也必然投入一定的成本，該情況下需要加強(qiáng)處理技術(shù)研究，通過(guò)應(yīng)用物理技術(shù)、生物技術(shù)、化學(xué)處理技術(shù)可以達(dá)到去除污染物，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用的目標(biāo)。今后需要讓制漿造紙工業(yè)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化發(fā)展，將零排放策略結(jié)合浙江造紙行業(yè)也是一大發(fā)展趨勢(shì)，可以創(chuàng)造更大的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益[7]。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)分析造紙工業(yè)廢水特征可以逐漸優(yōu)化治理方式，減少污水排放，盡管當(dāng)前中小造紙廠污水處理技術(shù)較為落后，不過(guò)隨著先進(jìn)處理技術(shù)的研究以及生產(chǎn)工藝的改進(jìn)可以達(dá)到良好效果，要求造紙工業(yè)合理選擇物理化學(xué)法、化學(xué)處理法以及生物處理技術(shù)，國(guó)家也需要繼續(xù)對(duì)造紙行業(yè)加強(qiáng)監(jiān)管，鼓勵(lì)群眾監(jiān)督舉報(bào)，由此實(shí)現(xiàn)造紙業(yè)的綠色化發(fā)展。