造纸废水的处理研究文献综述摘要近年来,废纸造纸行业发展迅速,为了使其产生的废水达标排放,应采用合理的处理技术。
通过对废纸造纸废水污染特性、目前比较成熟的处理技术及零排放清洁生产工艺的研究,对废纸造纸处理技术的进一步发展提出了建议。
目前,很多处理技术已成功研发并投入使用,取得了不错的处理效果,同时在应用范围、能源消耗、技术可操作性、投资运行费用等方面存在一定的局限性。
建议在废水处理新技术开发和零排放清洁生产工艺的研究,废水处理设备、使用药剂的优化等方面加大工作力度。
关键词废纸造纸废水、污染特性、处理技术零、排放工艺、化学法1.前言废纸造纸是以废纸为主要原料生产纸张的造纸方式,其生产设备投资少、工艺技术简单,与直接利用原生植物纤维原料制浆造纸相比,环境污染负荷相对较小,并能有效利用废纸资源。
随着废纸制浆技术的不断成熟,废纸再生造纸已成为造纸行业发展的重要趋势之一。
由于废纸中含有成分复杂的废杂质,需要化学品制剂将其去除以完成制浆,加之抄纸过程中需添加施胶剂、滑石粉等制剂,致使废纸再生造纸过程中排放大量含有毒有害污染物的废水。
针对废纸造纸中废水污染问题,国内外已成功研发出一系列的处理技术,为该类废水的有效治理奠定了基础。
2.废纸造纸中废水的污染特性废纸再生造纸工艺大体分为制浆和抄纸两大部分,废水排放主要来源于制浆部分的除渣、洗浆、漂洗等过程中产生的大量洗涤废水及含有纤维、填料和化学药品的纸机白水。
2.1废水的污染成分该种废水中主要有4 种污染物: SS、CODcr、BOD5和色度。
CODcr和BOD5主要来自废水的木质素、半纤维素;细小纤维、无机填料等主要形成SS;油墨、染料等形成色度及CODcr[ 1 ] 。
(1).退浆废水退浆是用化学药剂将织物上所带的浆料退除(被水解或酶分解为水溶性分解物)，同时也除掉纤维本身的部分杂质。
退浆废水是碱性有机废水，呈淡黄色，含有浆料分解物、纤维屑、酶等，其COD和BOD S都很高。
退浆废水水量较少，但污染较重，是漂炼废水有机污染物的主要来源。
当采用淀粉浆料时、废水的BOD5含量约占印染废水的45%左右;当采用PV A或CMC化学浆料时，废水的BOD5下降，但COD很高，废水则更难处理。
PV A浆料是造成印染废水处理效果差的主要原因之一。
(2).煮炼废水煮炼是用烧碱和表面活性剂等的水溶液，在高温(120℃)和碱性(pH= 10-13)条件下，对棉织物进行煮炼，去除纤维所含的油脂、蜡质、果胶等杂质，以保证漂白和染整加工的质量。
煮炼废水呈强碱性，合碱浓度约为0.3%，呈深褐色。
BOD5和COD值均较高(>1000mg/L)[ 2 ]。
(3).漂白废水漂白是用次氯酸钠、双氧水、亚氯酸钠等氧化剂去除纤维表面和内部的有色杂质。
漂白丝光是将织物放在氢氧化钠浓溶液中进行浴液处理，以提高纤维的张力强度，增加纤维的表面光泽，降低织物的潜在收缩率及提高对染料的亲和力。
丝光废水(含NaOH 3%-5%左右)一般经蒸发浓缩后回收，由末端排出的少量丝光废水碱性比较强。
2.2废纸造纸废水处理技术一般废纸造纸废水的处理方法可分为物理法、化学法、物理化学法、生物法四类。
由于其水质复杂,通常采用将几种处理方法结合在一起的多级综合处理方法,即对于不同污染特性的废水、在不同的处理阶段,采取不同的处理技术。
[4 ]3.造纸废水的危害印造纸废水危害很大，其中黑液是危害最大的，它所含的污染物占到了造纸工业污染排放总量的90% 以上，由于黑液碱性大、颜色深、臭味重、泡沫多，并大量消耗水中溶解氧，严重地污染水源，给环境和人类健康带来危害。
而中段水对环境污染最严重的是漂白过程中产生的含氯废水，例如氯化漂白废水，次氯酸盐漂白废水等。
此外，漂白废液中含有毒性极强的致癌物质二恶英，也对生态环境和人体健康造成了严重威胁。
4.造纸废水处理方法4.1物理化学法物理化学法有中和法、吸附法、萃取法、混凝沉淀法、氧化法、离子交换法、膜分离法等。
其主要作用是以物理及化学作用脱色，去除SS，降低COD、BOD。
4.2生化处理法生化处理法有活性污泥法、氧化塘法、生物过滤、生物转盘、厌气氧化、厌气滤池等。
其作用是利用微生物氧化、分解、吸附水中有机物而净化废水［3］。
一般来说，造纸废水中的污染物是多种多样的，有各自最佳的处理方法，根据不同水质，并结合企业自身情况，选择最合适的废水处理系统。
4.2.1气浮或沉淀法采用气浮或沉淀方法，通过投加混凝剂，可去除绝大部分SS，同时去除大部分非溶解性COD 及部分溶解性COD 和BOD。
其典型的处理工艺流程如下：废水-筛网-集水池-气浮或沉淀-排放。
气浮和沉淀均为物化处理方法，处理效果与选用设备、工艺参数、混凝剂等有关，其COD 去除率一般高于制浆中段水的COD 去除率，通常能达到70% ~ 85%。
对吨纸废水排放量> 150 m3、浓度较低的中小型废纸造纸企业，通过气浮或沉淀处理，出水水质指标可达到或接近国家排放标准。
[ 5 ]4.2.2石灰法造纸废水集中处理废水进入格栅，去除大的杂质如塑料袋、树枝、叶等。
为了回收废水中的纤维并降低废水中SS，在工艺的前端设置收浆系统，滤网采用60 目尼龙网。
进入集水井进行短时调节水量。
然后进入混凝沉淀池，加入絮凝剂。
絮凝污泥自流进入污泥贮池。
废水进入水解酸化池，靠水解产酸菌的作用去除有机物并将水中难降解的大分子有机物转化为小分子有机物，将固形有机物转化为溶解性有机物，进一步提高废水的可生物降解性和提高生化处理效率。
在SBR 反应池中，能够保持较稳定的生物相，微生物生长良好。
在反应池中反复出现好氧厌氧状态。
在沉淀阶段整个SBR反应池容积都用于固液分离，较小的活性污泥颗粒都可得到有效的沉淀，SBR 反应池的出水质量较高，系统出水稳定达标。
[6]采用该工艺处理石灰法造纸废水，实现了达标排放。
与其他工艺相比具有运行管理方便，运行可靠，一次性投资低，运行成本低，适合管理水平相对较低的企业的特点。
4.3废水处理中产生的固体排放物———污泥的处理在废纸造纸废水处理后大部分被分离出的悬浮物转化为大量污泥,通常将来自初沉池内的污泥称为初级污泥;来自生化处理中的污泥称为二级污泥;若废经混凝处理,还会产生含有混凝剂的化学污泥。
传统的污泥处理方法主要为污泥脱水后农用和填埋焚烧,前者受污泥脱水性差的制约应用起来比较困难,很容易二次污染;后者的应用则应更加慎重,处理不当必会影响地下水和大气环境;并且,在这两种方法实施前要作必要的预处理,如浓缩、稳定、污泥调节等,其操作过程复杂、效率较低。
超临界水氧化技术( SCWO)是一种能完全彻底破坏有机物结构的深度氧化法,与其它传统的方法相比,具有效率高、反应速度快的优点[ 9 ]。
该技术以超临界水作为化学反应介质,在超临界条件下,只要存有足够量的氧化剂(H2O2 或空气)时,能将制浆废水中各种有机物进行彻底处理,最终得到CO2、N2、H2O以及少量无机盐[ 10 ]。
研究表明,超临界水氧化法是有利于环保的污泥处理技术,对于处理废纸造纸废水产生的污泥再在经济上十分可行[ 11 ] 。
5废纸造纸废水零排放有效应用各种废水处理技术,将其有机结合起来,形成一套完备的处理工艺是解决废水污染问题的关键。
目前,在国家大力推进节能减排工作的环保形势下,针对废水污染问题,有关部门研发了废纸造纸废水“零排放”处理工艺。
由南京林业大学和常熟市富士莱包装材料厂共同研发的“动态平衡短流程”的废纸造纸零排放技术[ 12 ] ,其原理是加入纸机抄造系统中的各种生产原料和化学助剂中,有相当多的细小纤维、填料和助剂,会进入到纸机抄造系统各段所排放出的废水中去。
在循环回用到某一时间、回用废水的浓度提高到某一个水平后就会趋向稳定,只要将生产过程中的各段废水按水量和水质情况进行统筹安排,不经净化处理并尽快循环回用,就可以有效实现废纸制浆造纸过程中废水的零排放,且不会对产品质量产生明显的影响。
在实践中,为防止造纸废水发醇变臭,不利于把不经过处理的废水全部返回生产中回用,又压减了造纸工艺过程,实现了废纸造纸的“短流程”,为新鲜废水循环使用创造了有力条件。
“动态平衡短流程”的零排放清洁生产新技术与传统的制浆造纸清洁生产技术相比,首先突破了传统制浆造纸清洁生产技术,对制浆造纸废水采用各种方法进行处理,使水质符合制浆造纸用水要求之后,再送回各道工序利用的习惯思维模式,提出了造纸废水不加处理、分段回用到“短流程”中去的新观念。
同时,在造纸纸机抄造系统中,加入与废水蒸发量相当的新鲜水,为实现废水“动态平衡”奠定了基础,不仅有效控制了废水“零排放”,而且改善了纸机抄造系统的操作性和稳定性。
对于非脱墨废纸造纸废水处理相对于传统造纸工艺以及含脱墨废纸造纸废水流程可以大为简化,运行费用相对较低,出水水质也大为改善。
天津万利纤维薄膜有限公司下属造纸厂生产过程没有脱墨和漂白工序,该厂采用UASB + SBR工艺,成功实现了零排放[ 13 ]。
其生产车间的固液分离没有使用任何化学药品,只是简单的物理分离。
后续的生物处理系统中包括串联的厌氧和好氧系统两个部分:厌氧反应器接受来自固液分离系统的部分出水,剩余的少量有机物在好氧阶段去除。
厌氧反应器是两个总容积各为750 m3 的上流式厌氧污泥床反应器(UASB) ,好氧部分是两个SBR反应器。
当然,零排放技术有其适用条件,因各造纸厂生产设备、产品种类、经济实力等方面的差异,这项技术的应用尚不能普及。
5.结语目前,很多废纸造纸废水处理技术已成功研发并投入使用,取得了不错的处理效果,同时在处理技术的应用范围、能源消耗、技术可操作性、投资运行费用等方面还存在着一定的局限性。
因此,对废纸造纸废水处理技术的研究不能停滞,建议在以下方面加大研发力度:(1)针对废纸造纸废水处理的不同阶段,从物理、化学、物化和生物等方面,优化现有的技术,并不断开发新技术。
(2)研究适合于各种情况的废水零排放清洁生产工艺,以普及行业废水零排放。
(3)加强废水处理设备、处理使用药剂的研发,增强处理效果。
相信废纸造纸行业定会在处理技术日趋完善的形势下,符合环保要求,实现经济效益、环境效益和社会效益的统一。
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