造紙工業(yè)廢水處理的研究分析

馮志香 馬志芳

(黑龍江恒祥信測檢測技術有限公司 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)需要實現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展，切實做好工業(yè)廢水治理工作，這樣才能推動造紙業(yè)的健康發(fā)展。本文主要探究造紙工業(yè)廢水處理情況，以下進行相關分析。

1 造紙工業(yè)廢水處理的研究價值

造紙工業(yè)為諸多行業(yè)發(fā)展提供了基礎材料，不過在發(fā)展過程中消耗了大量的植物資源，并且生產(chǎn)過程中存在一定環(huán)境污染問題，所以需要全方位了解造紙工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，對生產(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)為考慮這些問題，未能采取有效技術性措施，這就更加凸顯出對造紙工業(yè)廢水處理研究的重要性。國家已經(jīng)在污水治理方面制定了相關政策，因此造紙工業(yè)也需要響應國家號召，革新處理技術，由此減少河流污染，保障群眾的用水安全，最終實現(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

在造紙過程中需要進行紙漿的洗滌處理，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行漂白處理，由此去掉纖維素當中的有色物質(zhì)，提升紙漿的潔白性，也需要通過氧化、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漂白、凈化等工序處理廢水中的樹脂類化合物，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)過生物馴化之后實現(xiàn)降解，不過鈉鹽和堿會嚴重影響微生物，導致其活性不足；其三，造紙工業(yè)廢水當中的纖維成分，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。

2.2 廢紙再生造紙廢水特征

部分企業(yè)會重新應用廢紙，不過廢紙的原料、生產(chǎn)工藝不同，使得廢水成分存在差異，這也造成了廢紙再生造紙廢水處理難度較大的因素。通常在治理廢水的過程中需要根據(jù)其來源加以處理，比如制漿工藝當中存在較多類型的廢水污染，并且化學需氧量偏大，盡管一些造紙廠開始循環(huán)利用工業(yè)廢水，不過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，并且隨著加工的進行廢水當中不可降解的有毒物質(zhì)增加；其二，工藝廢水當中存在較多種類污染物，難以降解和處理，其中存在的有機氯化物處理難度極大；其三，該類廢水當中含有較多化學添加劑，一旦排放到河流、湖泊當中將導致大量生物死亡，出現(xiàn)水體富營養(yǎng)化，并且生化處理后水質(zhì)難以恢復。此外，廢紙再造生產(chǎn)廢水存在異味，進而污染生態(tài)環(huán)境[2]。

3 當前造紙工業(yè)污染主要問題與表現(xiàn)

我國每年生產(chǎn)紙張以千萬噸、數(shù)億噸計，而紙張原料處理和生產(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，工藝先進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，主要問題如下：

3.1 污染物種類偏多

不同造紙廠選擇的造紙原材料存在差異，使得制作工藝也不同，比如造紙廠將木材、麥草作為原材料，采取化學法或者機械法加工，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，通過分析相關資料可以發(fā)現(xiàn)我國造紙廢水當中化學需氧量接近300萬噸，并且這一數(shù)值逐漸增加，由此說明造紙工業(yè)廢水治理形勢嚴峻，要求更新造紙技術，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)降解難度大并且結構復雜，其中木質(zhì)素結構包括了大量難以溶解的有機分子，并且其它污染物成分各不相同，要求在治理過程中結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，會導致生物細胞突變，抑制微生物繁殖。無機毒性化合物主要是指硫酸鹽等含硫的物質(zhì)，當前主要是通過無氯氣元素漂白或者完全無氯漂白處理，由此降低污染物毒性，不過部分造紙企業(yè)的生產(chǎn)技術較為落后，導致廢水當中大量有機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

當前我國造紙企業(yè)普遍規(guī)模較小，污水處理技術較為落后，比如普遍應用堿法制漿工藝造紙，并且缺乏資金保障，導致生產(chǎn)所用配套設備缺乏先進性，還有部分企業(yè)未能設置專業(yè)的堿回收裝置，在廢水處理上不夠及時，國家需要加強造紙廢水處理技術研究，由此改善中小造紙企業(yè)廢水處理不徹底的局面。在當前的造紙過程中廢水主要來源于造紙白水、蒸煮廢液以及中段廢水，新時期我國針對造紙白水研發(fā)了相關技術，其中大型紙機安裝圓盤過濾機，中小企業(yè)通過選擇氣浮池的形式回收白水，實現(xiàn)二次應用并減少廢水排放量。整體來看，蒸煮廢液以及中段處理工藝更加復雜，需要投入更多資金和技術。

4 造紙工業(yè)廢水處理主要技術

在當前雜質(zhì)工業(yè)當中廢水處理需要堅持經(jīng)濟性原則，確保處理流程簡單，并且工業(yè)廢水要求技術成熟穩(wěn)定，由此確保操作靈活，實現(xiàn)對工業(yè)廢水的全方位處理，主要技術如下：

4.1 物理化學法

(1)混凝沉淀法

通過物理化學法當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。整體來看，混凝沉淀法操作便捷、處理成本低，對于處理效果來說主要和混凝過程有關，需要合理加入絮凝劑，比如高分子蓄凝劑相較于無機蓄凝劑護理作用更加明顯，不過絮凝劑的選擇需要分析水質(zhì)情況，通常情況下需要將無機混凝劑、有機混凝劑搭配使用，極少情況下單一使用混凝劑。

(2)采取膜分離技術

采取膜分離技術處理造紙工業(yè)廢水，膜分離技術通過高分子膜混合處理溶液能夠達到良好的分離、分級、提純和富集等效果，并且過濾之后可以循環(huán)使用，處理的水整個過程自動化程度變高，比如反滲透膜以及超濾膜應用較多，不過這兩種膜也容易受到其它物質(zhì)污染，要求合理選擇濾膜，當前微濾膜處理效果較好，并且容易清洗。當前發(fā)達國家開始應用超濾反滲透電滲析等膜分離技術，實現(xiàn)更深層次的廢水回用[4]。

4.2 化學處理法

該方法就是結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)化成無害物質(zhì)，該處理方法不會導致二次污染，可以對廢水中的污染物有效降解，氧化還原、中和、微電解、氧化催化都是常見的化學處理方式，主要是融合常規(guī)處理方式與化學處理模式，由此深度處理廢水。當前化學處理過程中主要將高錳酸鉀、二氧化氮作為氧化劑，并結合廢水成分差異合理選擇，通過對企業(yè)造紙工業(yè)廢水處理情況可以發(fā)現(xiàn)，高錳酸鉀當做預處理劑、次氯酸鈉可以作為深度處理劑。

(1)吸附技術

吸附技術是化學處理法的典型代表，制漿造紙廢水通過二級處理色度依舊偏高，難以達到排放要求，吸附處理法主要是應用多孔的固體吸附劑，然后將有色污染物吸附于其表面，實現(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，不過問題在于吸附劑再生困難，并且脫附后的廢水要進一步處理。

(2)電化學方法

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

(3)高級氧化技術

廢水當中有機物的高級化學氧化工藝，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過程，其中紫外光參與的氧化反應也被稱為光機化氧化；其二，有固體氧化劑在紫外光或者可見光和過氧化氫的作用下出現(xiàn)非均相氧化反應過程，并且這種氧化處理技術已經(jīng)用于制漿造紙工業(yè)廢水處理當中，費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氧化技術，具有費用低、反應物易得、后續(xù)處理無毒害等優(yōu)勢。

4.3 生物處理技術

借助厭氧菌將廢水中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化成無害的無機物，這就是生物處理技術，在造紙工業(yè)廢水當中含有大量毒害物質(zhì)直接進行生物處理難以達到交好效果，需要判斷廢水當中化學氧含量比值，然后進一步處理通?；瘜W含氧量比值，超過0.6需要采取該處理方式。具體說來：

(1)好氧生物處理法

主要是通過鼓風機將空氣注入廢水當中，使得廢水含氧量升高，進而促進好氧微生物新陳代謝，把污染物分解成細胞物質(zhì)，當前生物轉(zhuǎn)盤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，不過先期投入偏多，所用的設備更加復雜，這就需要企業(yè)結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濾并且截留懸浮物等特點，近年來得到了較多的應用，主要工藝原理在于在濾池當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，污水流過濾料之后可以憑借強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?，脫落的生物膜不會隨著流水流失，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，已經(jīng)在多家造紙廠中得到應用[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)境污染問題，而造紙企業(yè)治理過程中也必然投入一定的成本，該情況下需要加強處理技術研究，通過應用物理技術、生物技術、化學處理技術可以達到去除污染物，實現(xiàn)循環(huán)利用的目標。今后需要讓制漿造紙工業(yè)實現(xiàn)商業(yè)化發(fā)展，將零排放策略結合浙江造紙行業(yè)也是一大發(fā)展趨勢，可以創(chuàng)造更大的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益[7]。

6 結束語

綜上所述，通過分析造紙工業(yè)廢水特征可以逐漸優(yōu)化治理方式，減少污水排放，盡管當前中小造紙廠污水處理技術較為落后，不過隨著先進處理技術的研究以及生產(chǎn)工藝的改進可以達到良好效果，要求造紙工業(yè)合理選擇物理化學法、化學處理法以及生物處理技術，國家也需要繼續(xù)對造紙行業(yè)加強監(jiān)管，鼓勵群眾監(jiān)督舉報，由此實現(xiàn)造紙業(yè)的綠色化發(fā)展。