對絮凝法高效應用于處理造紙廢水的探討

盧裕標

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發(fā)，造紙行業(yè)規(guī)模日益擴大，這確實給人們的生活帶來了翻天覆地的變化，但與之帶來的卻是造紙工業(yè)資源短缺、污染嚴重、廢水污染負荷遠超過國家規(guī)定的排放要求等一系列問題。尤其是廢紙制漿過程中產(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也孕育著無限的發(fā)展機遇。目前，制漿造紙廢水的處理方法大致有化學法、物理法、生物法和物理化學法，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，無論什么方法去處理廢水，都或多或少的會造成二次污染，不過在所有的造紙廢水處理方法和技術中，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，使得開發(fā)新型、高效的絮凝劑是實現(xiàn)絮凝過程優(yōu)化的核心技術，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、原理及其在制漿造紙廢水處理中的應用。

關鍵詞：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

由于造紙原料類型豐富，結合有些紙種通過多次回收再生生產(chǎn)，所以導致造紙廢水的成分非常復雜，難以統(tǒng)一采用固定的方法凈化處理?？偟膩碚f，造紙廢水包括備料過程中的廢水、機械漿及化學機械漿廢水、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藥劑，黑液的環(huán)境污染最為嚴重，占整個造紙工業(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物；白水則含有細小纖維、顏料、淀粉、染料等。

目前，處理造紙廢水的方法大致有化學法、物理法、生物法和物理化學法，值得一提的是，無論什么方法用于處理造紙廢水，或多或少的都會造成環(huán)境的二次污染，然而近代以來發(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。國內(nèi)外學者對于絮凝劑的研究腳步從未停止，至今，絮凝劑可分為無機高分子絮凝劑、有機高分子絮凝劑、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)展過程各不相同。

無機高分子絮凝劑是20世紀60年代后期才發(fā)展起來的，主要分為：陽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；無機復合型的有聚合氯化鋁鐵、聚硅酸硫酸鐵、聚合硅酸鋁鐵等。由于造紙過程中紙漿帶負電荷，-般選擇陽離子型絮凝劑，也可以起中和電荷的作用，使得處理廢水過后的沉淀效果好。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)點是可以降低色度濁度，并且用量少。但這一無機絮凝劑的缺點是容易生成細小礬花，較難進行固液分離，甚至是對人體有毒。

有機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，應用前景較好，在現(xiàn)有合成的有機高分子絮凝劑中，聚丙烯酰胺（PAM）的應用最為廣泛。

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。國內(nèi)關于各類淀粉與丙烯酰胺、丙烯酸脂等的接枝共聚反應研究已經(jīng)大力開展。經(jīng)過改性后的天然高分子絮凝劑提高了生物降解性。用其進行造紙廢水的處理，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物，主要成分有多糖、蛋白質(zhì)等。它是通過微生物發(fā)酵產(chǎn)物獲得的天然高分子絮凝劑。結合其無二次污染的特點，微生物絮凝劑可以廣泛應用于造紙、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)這些都是絮凝過程的關鍵。膠體、懸浮物所帶電荷性質(zhì)相反，則越容易被沉淀下來；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。一般說來，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用于造紙廢水處理一個極其重要的特性，因為分子量可以決定絮凝能力的強弱。通常狀況下，絮凝劑的分子量越大，其活性官能團數(shù)目越多，與廢水中懸浮物或膠體顆粒吸附的機會就越大；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，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)在這些化學藥品的作用下聚集成較大的顆粒物質(zhì)，以便通過自然沉降或氣浮過濾等方法使之除去。另外，就造紙廢水處理流程而言，在廢水的預處理、一級處理、二級處理和最后的污泥處理中都有廣泛應用，可以說絮凝劑幾乎遍及各種工業(yè)廢水的處理和回收利用。

絮凝法高效應用于造紙廢水源于“零排放”，這一概念最早出現(xiàn)在上世紀80年代，其指在工業(yè)生產(chǎn)中無過程污染物產(chǎn)生和無污染物排放。隨后人們在發(fā)電、礦產(chǎn)、造紙、化工、食品等多個行業(yè)都開展了實踐與探索。零排放目標的實現(xiàn)有三個層次：零排放工廠、零排放區(qū)域和零排放社會，目前所進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)辦了第一個封閉循環(huán)的漂白硫酸鹽漿廠，但在運行了數(shù)年后，由于許多原因使得廠區(qū)沒有再開辦下去。

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，造紙廢水污染負荷相對較輕，實現(xiàn)零排放目標更加現(xiàn)實。美國環(huán)保局新公布的聯(lián)合法案初稿中規(guī)定：新建的廢紙造紙和紙板廠不應將廢水排入美國的任何水體，即必須做到零排放。這項法案的出臺必將對全世界造紙廢水零排放技術的發(fā)展是非常重要的。倘若絮凝法真正高效應用于造紙廢水，結合其他優(yōu)化工藝，處理效果良好，此時如果能夠進行深度處理，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。零排放對造紙企業(yè)來說是十分誘人的，而且能夠節(jié)約水資源費，降低噸紙的生產(chǎn)成本，使企業(yè)獲得較大的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。

關于絮凝法能否高效應用于造紙廢水處理，筆者認為還應該從以下角度來思考：探討我國造紙行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景，運用行業(yè)大數(shù)據(jù)對絮凝法的高校運用進行分析；開展以造紙廢水零排放為目標的試點企業(yè)，用實踐來檢驗假設和理論；開發(fā)新型廢水處理實用技術，結合絮凝劑巨大的應用潛力，以此提出我國造紙企業(yè)真正“零排放”可行的技術路線；政府和企業(yè)對于相關的環(huán)境問題要積極交流，爭取將污染控制在污染源上，而不是忙于后期整治。

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