1廢紙造紙生產簡介與廢水水質

　　1.1廢紙造紙生產簡介

　　廢紙再生造紙工藝可分制漿和抄紙兩大部分，因利用不同規格的印刷廢紙(箱、板)類加工紙張時，必須進行紙漿的脫墨，常用的化學藥品有NaOH，Na2CO3Na2O2，H2O2等，并廣泛使用表面活性劑。

　　1.2廢紙造紙廢水的特性

　　廢紙再生造紙工藝可分為制漿和抄紙兩大部分。在制漿部分的除渣、洗漿、漂洗等過程中，產生大量的洗滌廢水。根據廢紙來源和生產上藝的差別，洗滌廢水的特性有所不同，其污染物含量大致為：CODCr600～2400mg/L，BOD5125～585mg/L，SS650～2400mg/L，色度450～900倍，外觀呈黑灰色。在廢紙再生造紙的抄紙部分，也產生含有纖維、填料和化學藥品的“自水”。對該廢水常采用氣浮法進行處理，回收纖維和填料，并使處理后的“自水”得以循環使用。在我國，“自水”處理技術已趨成熟。

　　廢紙再生造紙的廢水主要來源于制漿部分的洗滌廢水。該廢水不僅SS含量高、色度大，而且還含有大量成分復雜的COD物質。這些COD物質由可溶性的漿料化學添加劑及不溶的纖維等有機物組成。在可溶性的COD成分中，基本由分子量低于1000的低分子量組分(如廢紙漿料中的可溶物)和分子量高達10萬以上的高分子量組分(如化學藥品、樹脂等)構成，分子量居中的組分甚少。

　　由于廢紙造紙廢水中COD組分間的分子量差異較大，采用單一的處理方法只能去除其中一部分COD物質，難以取得滿意的效果，所以必須采用綜合處理技術。

　　2廢紙造紙廢水的一般處理方法

　　2.1物化處理法

　　物化處理法常用的方法包括混凝氣浮法和混凝沉淀法。

　　混凝氣浮法是在廢水中加入混凝劑，通入空氣，產生細小氣泡，使水中細小懸浮物形成的磯花粘附在空氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面上，形成浮渣，從而回收水中的懸浮物質改善水質。在氣浮法中，超效氣浮工藝、渦凹氣浮工藝等克服了以往氣浮運行能耗高的缺點，以節約能源、占地空間小、凈化效率高等優點備受矚目。

　　混凝沉淀法主要以去除SS為目的，同時消減部分COD濃度，減輕后續生物處理工藝進水的懸浮物負荷及有機污染物的負荷。用聚合氯化鋁PAC，聚硅硫酸鋁PASS，聚合硫酸鐵PFS處理造紙廢水，經實驗研究證明，其混凝效果的次序為：PAC>PASS>PFD，單一無機混凝劑低藥劑投量下SS去除效果不佳;pH值對混凝效能具有顯著影響，酸性條件下混凝效果最好。

　　2.2化學處理法

　　化學處理法是利用化學藥劑的氧化還原作用，將廢水中的某些溶解性污染物轉化為容易從水中分離的形態。常用于造紙廢水的化學氧化法包括ClO2氧化、臭氧氧化、KMnO4氧化等。

　　由于各種處理方法自身的局限性以及造紙廢水中COD相對分了量較大的差異，常常將各種處理方法組合，如化學氧化-混凝沉淀處理法、氣浮-好氧生物處理法、混凝沉淀-好氧處理法等。

　　2.3生物處理法

　　造紙廢水的生物處理技術是利用微生物的新陳代謝功能，使廢水中呈溶解和膠體狀態的有機污染物被降解并轉化為無害穩定的物質，從而使造紙廢水得以凈化。根據參與作用的微生物種類和供氧情況，其生物處理過程分為好氧、厭氧和好氧厭氧組合生物處理三大類。

　　根據好氧微生物在處理系統中的狀態不同可分為活性污泥法和生物膜法兩類�；钚晕勰喾ㄌ幚砑夹g比較成熟，運行費用低，但對高濃度造紙廢水處理效率不高，用于處理造紙廢水容易出現污泥膨脹，因而逐漸被其他新的處理技術所取代或在其原有工藝基礎上加以改進。相對于活性污泥系統而言，生物膜系統具有如下顯著優點：高容積負荷，更強的抗毒能力和耐沖擊負荷能力，無須污泥回流，處理設施緊湊。在造紙廢水處理中逐漸得到了廣泛應用。

　　厭氧生物處理法目前常用的有厭氧生物濾池、上流式厭氧濾池、升流式厭氧污泥床、厭氧流化床、厭氧附著膜膨脹床、厭氧浮動生物膜反應器和厭氧折流板反應器等。厭氧生物處理法適用于高濃度造紙廢水的處理。

　　單一方法處理造紙廢水往往得不到較好的效果，獨立的好氧處理成本高，獨立的厭氧處理其出水達不到排放標準。實踐證明，厭氧-好氧處理法既能獲得良好的處理效果，又可降低成本，具有單一方法不可比擬的優點，因此在實際工程中應用十分廣泛。

　　3廢紙造紙廢水處理新技術

　　3.1膜分離法

　　膜分離法是利用特殊的薄膜對液體中的某些成分進行選擇性透過的方法的統稱。常用的膜分離方法有微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)等。膜分離法具有分離效率高，且將濾后的凈化水重復利用于生產，實現零排放，裝置簡單，操作容易，易維修、控制等優點。

　　采用膜分離法進行造紙廢水的處理，是目前的研究熱點和難點。雖然膜分離在造紙廢水的處理具有一些優勢，但也存在一定的問題。如膜的污染和分離效果降低，膜組件價格較高等。隨著膜分離技術研究的深入，這項技術在造紙廢水處理方面將具有更加廣闊的應用前景，實現造紙廢水的零排放。

　　3.2人工濕地處理技術

　　所謂人工濕地是指通過模擬大然濕地的結構與功能，選擇一定的地理位置與地形，根據需要人為設計與建造的濕地。人工濕地對造紙廢水具有較強的有機物去除能力，主要是通過濕地床的物理截留沉淀和生物吸收降解作用來去除有機物。一方面，造紙廢水中的不溶性有機物通過濕地床中填料床的沉淀、過濾等物理沉積作用很快地被截留卜來，并可為部分兼性或厭氧微生物所利用;另一方面，廢水中的溶解性污染物，則通過植物根系及填料表而生物膜的吸附、吸收及生物代謝作用而被降解去除。造紙廢水中大部分有機物最終被異養微生物轉化為微生物體及CO2和H2O，這些新生的有機體通過填料定期更換，最終從濕地系統去除。

　　3.3高級氧化法處理技術

　　高級氧化法是近年研究較多的造紙廢水處理的新方法，包括光催化氧化法、濕式氧化法、超臨界水氧化法超聲波氧化電化學氧化法等。其最大的特點是：使用范圍廣、處理效率高、反應迅速、二次污染小、可回收能量及有用物質。這些優點使其在對較難處理的造紙廢水深度處理中有較好的應用前景。

　　3.3.1光催化氧化法

　　光催化氧化(非均相)是以n型半導體(如：TiO2、ZnO、CdS等)作催化劑，當受到紫外光照射時，表面的價帶電了(e-)就會被激發到導帶，同時產生空穴(h)，形成電子空穴對。這些電了和空穴遷移到粒了表面后，使水在半導體表面形成氧化能力極強的經基自由基(˙OH)，經基自由基再與水中有機污染物發生氧化反應，最終生成CO2，H2O及無機鹽等物質。

　　光催化氧化在處理造紙廢水方面也存在一些函待解決的問題。如造紙廢水為深黑色以及存在較多的懸浮物，這些都不利于光線的透過，催化劑成本高，難回收的問題等，這些技術的突破性研究將使光催化氧化處理造紙廢水的工業化處理成為可能。

　　3.3.2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，氧化水中溶解態或懸浮態的有機物或還原態的無機物使之生成二氧化碳和水的一種處理方法。

　　濕式氧化技術一般反應條件較苛刻，對設備要求高，進一步推廣受到限制。對于濕式催化氧化法必須加強高效廉價的催化劑的研制，開發常溫常壓濕式催化氧化新技術，擴大應用范圍。

　　3.3.3超臨界水氧化法

　　超臨界水氧化技術(SCWO)是20世紀80年代中期由美國學者Modell提出的一種能夠徹底破壞有機物結構的新型氧化技術。在超臨界的狀態下水成為非極性有機物和氧的良好溶劑，這樣有機物的氧化反應就可以在富氧的均一相中進行，不受相問轉移的限制而使廢水中所含的有機物被氧氣分解成水、二氧化碳等簡單無害的小分了化合物。同時較高的溫度也使反應速度加快，甚至兒秒內就能完成對大部分有機物的破壞。

　　戴航等對超臨界水氧化法處理造紙廢水進行了初步研究，發現在溫度為440℃，系統壓力大于32.3MPa，H2O2的濃度為24%時，可使廢水中TOC去除率接近100%。

　　3.3.4其他高級氧化技術

　　為了處理造紙等工業廢水，人們還開發了許多新的氧化技術，如電催化氧化、微波、超聲波、高能電了輻射、高壓脈沖放電等。這些技術是利用不同的物理化學方法使有機物失去電了被氧化生成二氧化碳和水，從而達到消除污染的作用。這些技術已取得一定的研究成果，但其機理還有待深入研究。認為其機理可能是幾種氧化技術的綜合，比如超聲波可能是有機污染物同時通過經基氧化、泡內燃燒超臨界水氧化等3種途徑進行降解。

　　高級氧化法的處理效果是顯而易見的。不過高級氧化技術對設備的要求比較高(耐高溫、高壓)，對催化劑的選用與回收問題等也需要進一步深入探討和解決。因此，今后工作重點將是對催化劑的篩選及溫和的反應條件的探求。

　　4結語

　　當前廢紙再生造紙在造紙業已占有相當重要的地位。因此，人們對廢紙造紙廢水這一新污染源進行治理的要求也日益提高。廢紙造紙廢水中的污染物是多種多樣的，往往要采用多種方法組合成的處理工藝系統，才能達到預期的處理效果。如化學氧化-混凝法、Fenton試劑-超聲波氧俗活性炭吸附法、絮凝生化處理、中和-二氧化氯氧俗吸附法等不同方法的結合。

　　隨著廢紙處理技術的發展，廢紙造紙廢水處理的工藝和設備也需要不斷改進。目前主要應在以下幾個方面做更深入的研究：(1)進一步提高洗滌和澄清能力。(2)盡可能多地回收纖維。(3)加強化學品生產商和設備制造者之問的密切協作。(4)提高廢水的封閉循環能力。近來推出的氣浮澄清裝置與沙濾結合使用的方法以及厭氧和好氧反應器的改進在一定程度上提高了回用水的質量。