造紙廢水污染治理現狀及優化措施

王 駿 雷金明 包科科

（1 浙江交科環境科技有限公司，浙江 杭州 310000 2 開源環境科技集團有限公司，浙江 杭州 310000 3 浙江卓錦環保科技股份有限公司，浙江 杭州 310004）

引言

在當今社會，造紙行業作為重要的基礎工業之一，對經濟發展貢獻巨大，但其生產過程中產生的廢水污染問題也日益凸顯，成為環境保護和可持續發展的重要挑戰。造紙廢水污染治理現狀及優化措施的研究，因此顯得尤為重要。這一研究不僅關系到水環境的保護和改善，也是造紙行業可持續發展戰略的關鍵部分。文章探討造紙廢水的治理現狀，并提出優化措施，對于推動造紙行業的環境友好轉型，保障水資源安全，以及促進生態文明建設具有深遠的意義。

1 造紙廢水污染治理意義

造紙廢水治理可以減少對自然水體的污染。治理措施通過有效去除有害化學物質、懸浮固體、重金屬和有機污染物，可以保護河流、湖泊和海洋的水質，維護水生生態系統的健康。例如，減少有機物質的排放可以防止水體富營養化和水華的發生，從而保護水生生物多樣性。造紙廢水治理還可以促進可持續發展。造紙廢水的有效處理與回收不僅減輕環境壓力，還促進資源的可持續使用。例如，回收和再利用造紙過程中的水資源，可以減少新鮮水資源的消耗，降低造紙行業的水足跡。同時，一些先進的處理技術能夠回收廢水中的有價值物質，如纖維素和染料，也為造紙行業提供額外的經濟收益和資源循環利用的可能。

2 造紙廢水污染治理現狀

2.1 微生物處理效率低

微生物處理系統對廢水中的污染物種類和濃度非常敏感。當廢水中的污染物種類多樣或濃度較高時，微生物可能無法有效降解這些污染物，導致處理效率低下，特別是在造紙廢水中，含有多種有機物、纖維素和色素等復雜成分，使微生物處理變得復雜。微生物處理過程也很容易受到外部環境因素的影響，如，溫度、pH 值、氧氣供應等。在實際運營中，治理者難以確保這些條件始終處于最佳狀態，因此微生物處理效率容易受到波動，無法穩定地達到理想的水平。同時，微生物處理系統的維護和管理對治理者來說也是一個挑戰。微生物種群的維持需要定期的監測和調整，以確保其活性和多樣性，而在一些造紙廠，可能缺乏足夠的技術人員來進行有效的微生物管理，導致微生物處理效率低下。

2.2 重金屬的去除不足

造紙廢水中重金屬的去除效率不高，主要是因為傳統的廢水處理方法對重金屬的去除能力有限。例如，常用的沉淀法和離子交換法在去除重金屬方面存在著選擇性差、副產物生成多等問題，導致重金屬去除不夠徹底，廢水中仍然存在高濃度的重金屬污染物。同時，一些新型的重金屬去除技術雖然在實驗室研究中取得一定成果，但在工業應用中仍然面臨一些挑戰。例如，吸附、生物還原、電化學等技術在去除重金屬方面具有潛力，但需要考慮操作穩定性、成本效益等因素，以確保其在實際生產中的可行性。廢紙造紙工業的廢水中重金屬污染物的復雜性也增加去除的難度。廢紙本身可能包含各種廢墟、印刷墨水和化學品殘留，這些物質可能與重金屬發生相互作用，影響去除效果。重金屬污染物的去除不足也涉及到環境監管和法規的問題。一些地區缺乏嚴格的重金屬排放標準和監測體系，導致企業在廢水排放方面缺乏足夠的動力來改進廢水處理工藝，從而使重金屬去除問題得不到有效解決。

2.3 廢水回用的策略弱

廢水回用是一種可持續的水資源管理方法，可以減少對自然水源的依賴，降低廢水排放對環境的負面影響，但在造紙廢水治理中，其應用受到以下方面的限制和不足之處。廢水回用的技術和設施建設相對滯后。在一些造紙廠，廢水處理工藝主要注重污染物去除，而對廢水的再利用并沒有充分重視。因此，缺乏必要的廢水回用設備和系統，使得廢水回用的可行性受到限制。廢水回用的管理和監測體系也不健全。廢水回用需要嚴格的監測和管理，以確保水質符合要求，不會對生產和環境造成不利影響。然而，一些企業在這方面的監測和管理機制不夠健全，導致難以有效控制回用水質量。廢水回用的經濟性和可行性也是一個問題。雖然廢水回用可以降低用水成本，但在一些情況下，建設和維護廢水回用系統的成本較高，使得企業難以獲得足夠的經濟回報，從而不愿意投資和實施廢水回用項目。廢水回用的法規和政策支持還需要進一步完善。一些地區缺乏明確的廢水回用政策和法規，或者政策執行不力，使得企業缺乏動力來積極推進廢水回用工程。

2.4 污染檢測的方法舊

傳統的污染檢測方法在檢測精度和速度方面存在不足。許多造紙廠仍然采用傳統的化學分析方法來檢測廢水中的污染物濃度，這些方法需要樣品的采集和實驗室分析，耗時耗力，并且容易受到外部因素的干擾，導致檢測結果不夠準確和實時。污染檢測方法在多元化污染物監測方面也不足。造紙廢水中常常含有多種污染物，包括有機物、重金屬、色素等，而傳統的檢測方法往往只能檢測特定種類的污染物，難以全面了解廢水的污染情況，從而限制治理策略的制定和調整。污染檢測方法的自動化和智能化水平相對較低。伴隨著技術的發展，自動化監測設備和智能化分析方法已經出現，可以實現廢水污染物的在線監測和數據分析，提高檢測的效率和可靠性。然而，在一些造紙廠，仍然未能充分應用這些先進技術，導致監測和控制不夠及時和精確。污染檢測方法的標準化和規范化還亟待加強。不同地區和企業可能采用不同的檢測方法和標準，使得數據比較和共享變得困難，同時也難以形成統一的治理標準和政策支持。

3 造紙廢水污染治理優化措施

3.1 強化菌種，提升處理效率

管理者需從造紙廢水的特性出發，分析其中的主要污染成分，如懸浮固體、有機物、色度和特殊化學品，并在此基礎上，著重選擇和改良具有高效分解這些污染物能力的菌種。管理者可采用基因工程技術，通過對菌種進行基因編輯，來增強其對特定污染物的降解能力。例如，管理者可通過轉錄組學和蛋白質組學分析，識別一些關鍵基因和代謝途徑。在選擇和優化菌種之后，管理者需進一步探討如何在實際的廢水處理過程中有效應用這些強化的菌種，包括菌種的培養、適應和接種技術。同時，考慮到實際工業環境的復雜性，管理者還需研究在不同操作條件下（如不同廢水成分濃度、流量和溫度）菌種的適應性和處理效果。管理者可通過一系列實驗來驗證這些強化菌種在造紙廢水處理中的實際應用效果，這些實驗包括小規模實驗室測試和大規模工業應用測試。管理者需測量處理前后廢水的各項指標，如化學需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）和懸浮固體含量，來評估菌種處理效果的提升［1］。

3.2 優化工藝，增強金屬去除

優化工藝涉及到廢水處理系統的升級，包括引入更先進的物理、化學和生物處理技術。管理者采用微濾或超濾技術可以有效地分離出更小的金屬顆粒，而電絮凝技術則可以通過電化學反應去除溶解的金屬離子［2］。化學沉淀是去除重金屬的常用方法，管理還可通過加入適量的沉淀劑，如硫酸鋁或氯化鐵，有效地與溶解的金屬離子反應形成不溶性沉淀，從而被去除。這一過程中，控制pH 值和沉淀劑的加入量至關重要，其可以確保最大程度的金屬去除效率［3］。同時，活性炭吸附和離子交換技術也是去除溶解金屬離子的有效方法。活性炭由于其高比表面積和多孔結構，能有效吸附金屬離子；而離子交換樹脂可以通過選擇性交換離子來去除特定的金屬離子。在優化工藝的同時，管理者還需考慮廢水系統的整體設計和操作。例如，管理者可通過改進廢水收集和輸送系統，減少金屬離子在工藝過程中的擴散，從而降低去除難度。同時，管理者還要引入和升級監控和控制系統，包括安裝在線監測設備，以實時跟蹤廢水中金屬離子的濃度，并通過自動調節處理工藝來優化去除效果［4］。

3.3 創新方案，改善水的回用

造紙過程中產生的廢水含有多種有機物、無機物和懸浮顆粒，傳統的處理方法往往無法滿足高標準的回用要求。因此，創新方案的開發成為改善水回用過程中的重要課題。管理者需對現有廢水處理工藝進行優化和升級是提高水質和回用率的基礎。例如，管理者可引入膜生物反應器（MBR）技術，來去除廢水中的懸浮顆粒和部分溶解性物質，同時保留有用的微生物群落，從而提高水質。管理者還可以引入高級氧化技術（AOPs）以破壞廢水中難以降解的有機物質。這些技術通過使用紫外光、臭氧或過氧化物等氧化劑，可以有效分解復雜有機物，進而提升水質，使其更適合回用。同時，管理者還可以采用納米材料和吸附技術以去除水中的微量污染物，如重金屬和染料，也是改善回用水質的重要方向，這些材料因其高比表面積和強吸附能力，能有效捕獲和去除水中的污染物。同時，廢水回用的創新不僅僅局限于處理技術，還包括對整個廢水系統的智能化管理。例如，管理者可通過安裝傳感器和實施自動化控制系統，實時監控廢水的水質和處理效果，及時調整處理參數，以確保回用水的穩定性和安全性。同時，管理者還可以采用數據分析和機器學習算法來優化廢水處理過程，提高能源效率和處理效率，降低運營成本。廢水回用的創新方案還應考慮到造紙廠內部的水循環和水平衡。管理者可通過合理規劃和調整造紙工藝中的水使用，減少新鮮水的需求和廢水的產生量。

3.4 更新設備，提高檢測精度

管理者需要引入先進的檢測設備，如高性能液相色譜儀（HPLC）、質譜儀（MS）和原子吸收光譜儀（AAS），這些設備能夠準確地分析廢水中的化學成分，包括有機物、無機物和重金屬離子的類型和濃度。這些先進的檢測設備不僅提高分析的準確性，也大大縮短檢測時間，使得實時監控成為可能。管理者還應該著重提升檢測技術的自動化和智能化水平。管理者可通過安裝在線監測設備和實施自動化采樣設備，實現對廢水處理過程的連續監控，及時發現處理過程中出現的問題，并迅速調整工藝參數。例如，自動化的pH 值監測和調整系統可以確保廢水處理過程中化學反應的穩定性，從而提高處理效果。數據分析和管理軟件的更新也是提高檢測精度的關鍵。管理者應通過使用先進的數據分析軟件，從大量復雜的數據中提取出關鍵信息，更準確地評估廢水處理工藝的效率和效果。例如，機器學習和人工智能技術的應用可以幫助預測廢水處理系統的性能，優化處理參數。在提高檢測精度的同時，管理者還需要重視檢測設備的維護和定期校準。高精度的檢測設備需要良好的維護和定期校準，以保證其長期的穩定性和準確性。這不僅包括定期的物理維護，也包括軟件的更新和數據校正。除硬件和軟件的更新，培訓操作人員也是提高檢測精度的重要環節。管理者應定期對人員進行培訓，以確保操作人員能夠熟練地使用新設備和技術，從而最大化設備的性能和效果。

4 結語

文章全面分析造紙廢水污染治理的當前現狀及其面臨的挑戰，不僅展示在造紙廢水治理方面的技術創新潛力，也為該領域的持續改進提供實用的策略和思路。伴隨著環保標準的提高和可持續發展的需求增長，造紙行業的環境管理將持續面臨挑戰。未來的研究和實踐需要更深入地探討和整合先進的治理技術，創新環境管理策略，以適應日益變化的環境法規和市場需求。