徐斌斌

（天津科技大學(xué)天津市制漿造紙重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津，300457）

造紙工業(yè)廢水排放量大，組分復(fù)雜，色度高，化學(xué)需氧量高,可生化性差，特別是含有纖維素、半纖維素、單糖、木素及其衍生物等難降解有機(jī)物，易造成嚴(yán)重污染，是難處理的高濃度有機(jī)廢水，美國(guó)將造紙廢水列為六大公害之一[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)制漿造紙廢水排放量占工業(yè)廢水的1/6，COD 和SS 均占1/4，其國(guó)內(nèi)紙廠噸紙水耗高達(dá)100m3以上，幾乎是世界平均水平的10 倍，中國(guó)造紙業(yè)的廢水排放量和COD 排放量分別占到了全國(guó)工業(yè)污水排放總量和COD 排放量的17%和35.2%[2-4]。

造紙廢水的嚴(yán)重污染性制約著造紙工業(yè)的發(fā)展，所以造紙廠要謀得更好的發(fā)展，選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)適用的治理造紙廢水的方法非常重要。目前，造紙廢水的處理方法主要有三大類(lèi)，物理處理法、化學(xué)氧化法和生物處理法。

1 物理處理法[5]

這類(lèi)方法基于物理作用的原理，用以去除不溶解的固體懸浮物為主，兼有去除部分導(dǎo)致產(chǎn)生生化耗氧量的物質(zhì)以及降低和消除色度的作用。處理過(guò)程中并沒(méi)有改變污染物的化學(xué)性質(zhì),通常的處理方法包括過(guò)濾法、沉淀法和氣浮法。

1.1 重力分離法（沉淀法）

重力分離法常常作為廢水處理系統(tǒng)的預(yù)處理段，例如采用生化法處理廢水時(shí)，先經(jīng)過(guò)沉淀池去除大部分固體懸浮物，減少后續(xù)生化處理的負(fù)荷，經(jīng)過(guò)生化處理之后的出水也要經(jīng)過(guò)二次沉淀池，分離殘留的污泥以保證出水的質(zhì)量。

1.2 過(guò)濾法

過(guò)濾法是利用過(guò)濾設(shè)施截留廢水中固體懸浮物的方法。常用的過(guò)濾設(shè)備和設(shè)施包括格柵、濾網(wǎng)、壓濾機(jī)和真空過(guò)濾機(jī)等。

1.3 浮選法

浮選法適用于廢水中存在大量相對(duì)密度接近于水的微小顆粒狀物質(zhì)的情況。這種方法是將空氣以微小氣泡的形式分布于廢水中，氣泡吸附在污染物質(zhì)上浮向水面，形成泡沫浮渣而得到分離。根據(jù)注入空氣方式的不同，常用的浮選設(shè)備分為加壓溶氣氣浮法、射流溶氣氣浮法和葉輪溶氣氣浮法。

1.4 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?；钚蕴孔鳛槲絼┑淖畲髢?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。

1.5 離心分離法

離心分離法是指含有懸浮物質(zhì)的廢水在受到高速旋轉(zhuǎn)作用時(shí)，由于水與懸浮物質(zhì)的質(zhì)量不同，在離心力的作用下得到分離。離心設(shè)備分為兩種類(lèi)型：由水流本身旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力的旋流式分離機(jī)，由設(shè)備旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)液體旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力的離心式分離機(jī)。

1.6 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(guò)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(guò)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。

1.7 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(lái)處理造紙廢水，則由于膜污染嚴(yán)重，無(wú)法達(dá)到實(shí)用的目的。而對(duì)于超聲波來(lái)說(shuō)，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 造紙廢水的化學(xué)處理法

這類(lèi)方法是利用化學(xué)藥品的作用，以調(diào)節(jié)廢液pH 值、降低和消除色度為主，同時(shí)也有去除部分生化耗氧量和固體懸浮物的作用。包括氧化法、還原法、中和法以及下面所述及的絮凝沉淀法等。

2.1 氧化法和還原法

廢水中溶解的有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物質(zhì)，在加入的氧化劑或者還原劑作用下轉(zhuǎn)化成為無(wú)害物質(zhì)。一般來(lái)說(shuō)，氧化法多用于處理含酚、含氰廢水，常用的氧化劑包括氯氣、漂白粉、臭氧等。還原法多用于處理含鉻、含汞廢水，常用的還原劑包括硫酸亞鐵等。

2.2 中和法

處理酸性或者堿性廢水時(shí)，需要加入堿性或者酸性的化學(xué)藥品，使廢水變?yōu)橹行?，為后續(xù)處理創(chuàng)造條件。在廢水中加入石灰乳液（氫氧化鈣）是常用的中和法之一，不僅調(diào)節(jié)了廢水的pH 值，同時(shí)也產(chǎn)生一定的絮凝沉淀作用，降低了廢水的色度。

2.3 絮凝沉淀法

廢水中呈膠體狀態(tài)的污染物質(zhì)通常有負(fù)電荷，膠體顆粒之間互相排斥，形成穩(wěn)定的溶液。如果在廢水中加入帶有相反電荷的電解質(zhì)，使得污染物質(zhì)的膠體顆粒電性改變，進(jìn)而在分子引力作用下凝聚成為較大的顆粒沉降。這種方法可以有效地降低廢水的濁度和色度，在工業(yè)廢水的處理中應(yīng)用十分廣泛，既可以作為獨(dú)立的處理工藝，也可以與其他處理方法配合使用。

2.4 濃縮燃燒法

濃縮燃燒法是氧化法處理高濃度廢水的方法之一。用于處理污染負(fù)荷高和濃度大的廢液，具有經(jīng)濟(jì)和有效兩方面的特點(diǎn)，既可以降低污染，回收化學(xué)藥品，又可以回收能量。

3 造紙廢水的生物處理法

廢水中溶解或者呈膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)，在微生物的作用下逐步降解，最終轉(zhuǎn)化成為無(wú)害的低分子物質(zhì)，廢水得到凈化。根據(jù)微生物在新陳代謝時(shí)需要或者不需要氧氣，生化處理分為好養(yǎng)法和厭氧法兩大類(lèi)。

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(lái)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(lèi)。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。

當(dāng)前，在工業(yè)廢水的處理方法中，活性污泥法的應(yīng)用最為廣泛。這種方法具有BOD 去除效率高的特點(diǎn)，能夠有效地降解低分子量的有機(jī)化合物。但是對(duì)于廢水中的COD 和色度處理效果比較差。因此，活性污泥法常常和凝聚沉淀法結(jié)合使用，以提高COD 的除去率和降低廢水的色度。

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(zhuān)性厭氧菌在無(wú)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(guò)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。

4 造紙廢水的綜合處理法[6]

4.1 厭氧——好氧組合處理法

厭氧——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。

4.2 以生物法為主、物化為輔法

以生物法為主、物化為輔的堿法草漿廢水綜合治理技術(shù)首先采用物理法(過(guò)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。

4.3 兩相厭氧膜——生化系統(tǒng)法

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。

4.4 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(lái)處理造紙廢水，而且這些方法結(jié)合起來(lái)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)。

5 造紙廢水治理法的新趨勢(shì)

5.1 低溫等離子體技術(shù)

國(guó)內(nèi)外的眾多研究表明，低溫等離子體水處理技術(shù)是近年來(lái)引起人們極大關(guān)注的一項(xiàng)處理廢水的新技術(shù)，它對(duì)污染物兼具物理作用和化學(xué)作用，具有操作簡(jiǎn)單、降解速率快、無(wú)需其他化學(xué)試劑、凈化徹底、處理范圍廣、效果好、無(wú)二次污染、可在常溫常壓下進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)，特別是在處理難降解有毒廢水方面有明顯的優(yōu)越性，適用于用生物法難以治理的有機(jī)污染物的凈化處理，具有廣闊的應(yīng)用前景[7]，被認(rèn)為是21 世紀(jì)廢水處理的最有發(fā)展前途的新技術(shù)之一。

5.2 用漆酶處理造紙工業(yè)廢水

在漆酶存在下曝氣可有效去除制漿造紙工業(yè)廢水中的溶解性酚型化合物[8]，也就是廢水中的有色物和毒性物質(zhì)可被有效去除。

5.3 人工濕地處理技術(shù)處理造紙廢水：

人工濕地對(duì)造紙廢水具有獨(dú)特而復(fù)雜的凈化機(jī)理，它能利用基質(zhì)——微生物——植物這個(gè)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)調(diào)作用，通過(guò)共沉、過(guò)濾、吸附、離子交換、植物吸收和微生物分解來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)造紙廢水的高效凈化，同時(shí)通過(guò)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分的生物地球化學(xué)循環(huán)，促進(jìn)綠色植物生長(zhǎng)并使其增產(chǎn)[9]，實(shí)現(xiàn)廢水的資源化和無(wú)害化。

5.4 超臨界水氧化法

超臨界水氧化技術(shù)(SCWO)是一種能夠徹底破壞有機(jī)物結(jié)構(gòu)的新型氧化技術(shù)。在超臨界的狀態(tài)下水成為非極性有機(jī)物和氧的良好溶劑，這樣有機(jī)物的氧化反應(yīng)就可以在富氧的均相中進(jìn)行，不受相間轉(zhuǎn)移的限制而使造紙廢水中所含的有機(jī)物被氧氣分解成水、二氧化碳等簡(jiǎn)單無(wú)害的小分子化合物，從而達(dá)到凈化的目的[10]，但該技術(shù)對(duì)設(shè)備和操作條件要求較高。

6 結(jié)語(yǔ)

在選擇處理工藝時(shí)，要充分考慮各種處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)實(shí)際技術(shù)水平和生產(chǎn)狀況，確定最佳處理方案，必要時(shí)可采用幾種工藝聯(lián)合處理，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的統(tǒng)一。

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[4]中投顧問(wèn).2010-2015年中國(guó)造紙行業(yè)節(jié)能減排投資分析及前景預(yù)測(cè)報(bào)告 (上中下卷).http://www.ocn.com.cn/reports/2009995zaozhijienengjianpai.htm.

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