造紙工業(yè)廢水的綜合治理的幾種方法

本文簡(jiǎn)述了造紙工業(yè)廢水的來源及特點(diǎn)，簡(jiǎn)要介紹了造紙工業(yè)廢水的物理、化學(xué)和生物處理方法，并且提出了造紙廢水治理的新趨勢(shì)，有低溫等離子體技術(shù)、漆酶、人工濕地處理技術(shù)以及超臨界水氧化法處理造紙廢水，同時(shí)介紹了幾種綜合處理方法。

1 造紙工業(yè)廢水的來源及特點(diǎn)

造紙工業(yè)是世界6大工業(yè)污染源之一，占我國(guó)工業(yè)總廢水量的10%左右。造紙廢水主要為高濃度有機(jī)廢水，并含木素、殘堿、硫化物、氯化物等污染物。其特點(diǎn)是廢水量大，COD質(zhì)量濃度高，廢水中的纖維懸浮物多，而且含二價(jià)硫素，色度高，有硫醇類惡臭氣味。造紙廢水主要有三個(gè)來源：制漿廢液(黑液)、中段水、紙機(jī)白水。造紙廢水會(huì)給周圍水體帶來嚴(yán)重污染和生態(tài)環(huán)境的破壞。據(jù)近年統(tǒng)計(jì)資料介紹，全國(guó)制漿造紙工業(yè)污水排放量約占全國(guó)污水排放總量的10%～12%，居第三位;排放污水中化學(xué)耗氧量(COD)約占全國(guó)排放總量的40%-45%，居第一位。造紙工業(yè)廢水的嚴(yán)重污染和危害已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，徹底解決造紙工業(yè)廢水對(duì)環(huán)境的污染已迫在眉睫。

在制漿(化學(xué)法)和造紙生產(chǎn)過程中主要產(chǎn)生三類廢水：黑(紅)液、中段廢水和紙機(jī)白水。黑(紅)液主要是蒸煮制漿廢水，中段水包括紙漿洗滌、篩選、漂白廢水，紙機(jī)白水為抄紙車間廢水。其中蒸煮廢水的環(huán)境污染最嚴(yán)重，占整個(gè)造紙工業(yè)污染的90%。黑液的主要成分是木質(zhì)素、纖維素、半纖維素、單糖、有機(jī)酸及氫氧化鈉等，可以綜合回收其中的有用物質(zhì);中段廢水污染物復(fù)雜，含有較高濃度的木質(zhì)素、纖維素和樹脂酸鹽等較難生物降解的物質(zhì)成分，而且富含漂白階段產(chǎn)生的對(duì)環(huán)境危害大的有機(jī)氯化物，具有很深的顏色和很大的毒性，pH為9～11，懸浮物1000mg/l左右，COD600-2500mg/1;抄紙廢水，又稱“白水”，主要來自打漿、漿料的凈化篩選和造紙機(jī)濕部。廢水中的污染物主要包括懸浮固形物，如纖維、填料、涂料，以及溶解的木材成分、添加的濕強(qiáng)劑、防腐劑等。

2 造紙工業(yè)廢水處理的基本方法

2.1物理處理法

2.1.1吸附法吸附法是利用吸附劑巨大的比表面積，具有一定的吸附性能，對(duì)造紙廢水中有機(jī)物進(jìn)行分離，常用的吸附法有：黏土吸附法、粉煤灰吸附法、活性炭吸附法和水解吸附法�；钚蕴繌V泛用于廢水處理中作為吸附劑以去除引起氣味的有機(jī)物。活性炭作為吸附劑的最大優(yōu)點(diǎn)是能夠再生(達(dá)30次或更多次)，而吸附容量卻不會(huì)有明顯的損失。

2.1.2絮凝法高分子絮凝劑具有良好的絮凝、脫色能力并且使用操作方便，主要分為合成的無機(jī)高分子絮凝劑、有機(jī)高分子絮凝劑和天然有機(jī)高分子絮凝劑三大類。一般來講，絮凝劑的分子量越大，絮凝活性越高。

2.1.3電滲析技術(shù)電滲析是一種以電位差為推動(dòng)力，利用離子交換膜的選擇透過性，從溶液中脫除或富集電解質(zhì)的膜分離操作。在外加直流電場(chǎng)作用下，利用膜的選擇透過性使黑液中陰、陽(yáng)離子作定向遷徙，使木素在陽(yáng)極析出，陰極區(qū)回收NaOH。電滲析與傳統(tǒng)堿回收系統(tǒng)相結(jié)合的生產(chǎn)流程，處理造紙稀黑液可以得到堿和木質(zhì)素。

2.1.4超聲波膜與其它膜電解技術(shù)相比，超聲波膜電解技術(shù)能明顯提高造紙廢水的回收處理效果。雖然膜電解技術(shù)是水處理中的一個(gè)常用技術(shù)。但是如果用來處理造紙廢水，則由于膜污染嚴(yán)重，無法達(dá)到實(shí)用的目的。而對(duì)于超聲波來說，由于它具有空化作用，保證了膜的正常使用和電解的順利進(jìn)行。又由于它具有攪拌作用，和其它膜電解技術(shù)比，有較好的實(shí)用性。

2.2造紙廢水的化學(xué)氧化處理法

2.2.1水熱氧化法水熱氧化技術(shù)是一種非常有效的新型化學(xué)氧化技術(shù)，它是在高溫高壓的操作條件下，在熱水箱中用空氣或氧氣以及其它氧化劑，將造紙廢水中的溶解態(tài)和懸浮態(tài)的有機(jī)物或者還原態(tài)無機(jī)物在熱水箱中氧化分解，水熱氧化技術(shù)的明顯特征就是反應(yīng)在熱水箱中進(jìn)行，所以能耗較高。

2.2.2光催化氧化由于TiO2具有無毒、化學(xué)穩(wěn)定性好、光催化活性高等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于各種有毒有害且生物難降解有機(jī)物的光催化降解過程。有研究表明，TiO2光催化氧化可有效降解制漿廢水中的酚類有機(jī)物。另外，光催化氧化法對(duì)于造紙廢水中的二惡英等有毒且難被生物降解的這類有機(jī)物，有很好的降解作用。光催化處理廢水，其方法簡(jiǎn)單，占地面積小，又能避免傳統(tǒng)處理方法所帶來的二次污染問題，是一種很有發(fā)展前途的水處理技術(shù)。

2.2.3濕式氧化法濕式氧化法是在高溫(150～350℃)高壓(5～20MPa)下用氧氣或空氣作為氧化劑，氧化水中溶解態(tài)或懸浮態(tài)的有機(jī)物或還原態(tài)的無機(jī)物，使之生成二氧化碳和水的一種處理法。

2.2.4高級(jí)化學(xué)氧化法造紙廢水中有毒的、以及難以生物降解的物質(zhì)的存在影響了生物處理方法的處理效果，這時(shí)可以采用高級(jí)化學(xué)氧化的方法進(jìn)行處理。高級(jí)化學(xué)氧化工藝泛指反應(yīng)過程中有大量氫氧自由基參與的化學(xué)氧化過程。對(duì)于造紙廢水而言，可采用非均相光催化氧化可以用太陽(yáng)光作為反應(yīng)光源，且氧化劑成本低。

2.2.5電化學(xué)氧化法主要利用光、聲、電磁及其他無毒試劑催化氧化技術(shù)處理有機(jī)廢水，由于電極間電子的得失轉(zhuǎn)移，從而破壞污染物的組成。其優(yōu)點(diǎn)是：只發(fā)生在水中，且不須另加催化劑，避免了二次污染;可控制性強(qiáng);無選擇性;條件溫和;費(fèi)用低;兼有氣浮、絮凝、殺菌作用;廢水中的金屬離子可使正負(fù)極同時(shí)作用等，尤其是對(duì)于難于生化降解、對(duì)人類危害極大的“三致”有機(jī)污染物，電化學(xué)氧化最有效。

2.3造紙廢水的生物處理法

2.3.1好氧生物處理法好氧生物處理法即在有氧條件下，借助好氧微生物(主要是好氧菌)的作用來降解污染物的方法。該方法根據(jù)好氧微生物在處理系統(tǒng)中所呈的狀態(tài)不同可分為活性污泥法和生物膜法兩類。造紙廢水含大量有機(jī)物，可生化性好，用好氧生物處理造紙廢水一般可得到很好的效果。

2.3.2厭氧生物處理法厭氧生物處理是利用兼性厭氧菌和專性厭氧菌在無氧的條件下降解有機(jī)污染物的處理技術(shù)。在厭氧生物處理過程中，復(fù)雜的有機(jī)化合物被降解和轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的化合物，同時(shí)釋放能量，其中大部分能量以甲烷的形式出現(xiàn)。厭氧法適用于石灰草漿蒸煮廢液、堿法制漿廢水等。通常使用的厭氧處理裝置有厭氧流化床(AFB)、折流式厭氧反應(yīng)器(ABR)、上流式厭氧污泥床(UASB)以及毛發(fā)載體生物膜裝置。

3 造紙廢水的綜合處理

3.1厭氧一好氧組合處理法厭氧一好氧組合處理工藝能充分發(fā)揮厭氧微生物承擔(dān)高濃度、高負(fù)荷與回收有效能源的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也能利用好氧微生物生長(zhǎng)速度快、處理水質(zhì)好的優(yōu)點(diǎn)。組合處理工藝運(yùn)行費(fèi)用省，剩余污泥量少，對(duì)于難降解的有機(jī)物有改性作用，可以提高廢水的可生化性，厭氧狀態(tài)能抑制絲狀菌的生長(zhǎng)，防止污泥膨脹，特別適用于高濃度有機(jī)廢水的處理。

3.2以生物法為主、物化為輔的堿法草漿廢水綜合治理技術(shù)“以生物法為主、物化法為輔的綜合治理技術(shù)”首先采用物理法(過濾)，其次采用生化法作為主要手段，大幅度削減黑液與中段水中的有機(jī)負(fù)荷，僅用物化法作為輔助手段，實(shí)現(xiàn)廢水的達(dá)標(biāo)排放或回用。

3.3兩相厭氧膜-生化系統(tǒng)采用傳統(tǒng)兩相厭氧工藝(BS)與膜分離技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)MBS處理造紙黑液廢水，COD去除率平均可達(dá)73%。MBS系統(tǒng)具有更高的穩(wěn)定性。

3.4物化和生化結(jié)合法化學(xué)沉淀法、曝氣、活性污泥、厭氧處理都可以用來處理造紙廢水，而且這些方法結(jié)合起來也是適用的。研究表明，采用SBR+物化法處理造紙中段水投資低、運(yùn)行費(fèi)用低，紙廠外排水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，治理費(fèi)用在廠家可接受的范圍內(nèi)。