造纸废水的处理
作者：冉振宇 学号：1108100253
摘要：造纸业是传统的用水大户，也是造成水污染的重要污染源之一。造纸工业废水排放量大，水污染严重，生态破坏性大，是水体污染的一个重要来源，多年来一直是困扰世界各国造纸工业和环境界的热门话题和研究的重点，尤其在我国显得更为突出。随着经济的发展，企业日益面临水资源短缺、原料匮乏的问题，而另一方面，水污染也越来越严重。因此,如何应用造纸废水治理技术，化害为利，回收、回用资源，促进生态环境保护与造纸工业可持续发展，具有重要的现实意义。
关键词：制浆造纸；废水；水资源短缺；
正文：
一 造纸废水的来源与特点
随着社会的进步与发展，人们对纸张的需求日益增大，使得所示：全世界造 纸工业得到迅猛发展。但是，随着纸张的产量和消费的增加，造纸工业用水量和废水排放量也随之增加。
在造纸过程中，除纤维素和部分半纤维素之外的大量有机物要进入废水中，并且即使经过充分的废液回收利用，也还是或多或少地会有一些纤维素和半纤维素流失进入废水中。含有大量有机物的造纸废水排入水体，对水体会造成不同程度的污染。同时造纸过程中通常还需要加入一些必要的化学药剂和化学助剂，这些物质流失进入水体中更是加重了水体污染。造纸工业的漂白工段通常是采用含氯化合物漂白，导致排出的漂白废水中含有大量的氯化有机物，其中的氯苯酚、 氯化脂肪酸、氯化树脂酸等有毒且难以处理的氯化有机物，对环境中的生物具有强烈的毒害、致畸、致多发性脑神经病变，因此如何有效地去除造纸废水中的含氯有机物已经成为废水处理的一大难题。
而且不同浆种，即采用不同的原料或加工工艺生产的纸浆，其污染物发生量悬殊，各种制浆废水中会有多种对生物有害的物质20世纪9 0年代早期。美国和加拿大的研究表明，在硫酸盐造纸厂下流方向的河流中的鱼的多种生理特征发生了变化。包括性发育迟缓、生殖腺缩小、第二性征衰退、早熟、产卵率下降等变化。因而，在全世界范围内，造纸工业水污染治理已经成为造纸行业乃至整个社会关注的热点，也是造纸工业生存发展的关键。
造纸废水除了具有流量大、污染严重、处理难等特点外，还具有以下特点：1，污染物浓度高，含有大量的原料溶出物和化学添加剂；2，难降解的有机物成分多，可生化性差，木素、纤维素类等物质采用活性污泥法难以降解；3，废水成分复杂，除原料溶出物外，有的还含有硫化物、油墨、絮凝剂等对生化处理不利的化学品；4，废水流量和负荷波动幅度大，并伴有纤维、化学品溢泄，水量和负荷波动对生化处理系统的稳定运行非常不利。
在制浆( 化学法 ) 和造纸生产过程中主要产生三类废水：黑( 红 ) 液 、中
段废水和纸机白水 。
黑 ( 红 ) 液主要是蒸煮制浆废水，中段水包括纸浆洗涤、筛选、漂白废 水 ， 纸机白水为抄纸车间废水。其中蒸煮废水的环境污染最严重，占整个造纸工业污染的9 0％。
黑液的主要成分是木质素、纤维素、半纤维素、单糖、有机酸及氢氧化钠等， 可以综合回收其中的有用物质；中段废水污染物复杂，含有较高浓度的木质素、纤维素和树脂酸盐等较难生降解的物质成分，而且富含漂白阶段产生的对环境危害大的有机氯化物，p H为9 ～ l l，悬浮物 l 0 0 0m g , q左 右，C O D 6 0 0 - 2 5 0 0 m s ／ l，色度深；纸机白水采用沉淀或气浮的方法实现白水回用，固体渣也可再制浆。
造纸生产废水中含有大量的有机污染物和有毒有害物质，是一种危害很大的工业废水，因此，世界各国都致力于研究解决该种废水的污染问题。近年来这方面的研究受到了人们的普遍重视。但由于造纸废水的成份复杂，变化多样，处理难度较大，目前的工艺技术还有待进一步提高。因此，寻求可在实际工程中大规模推广应用的，经济而有效的造纸废水治理工艺及方法，特别是废水的综合处理与利用方法，一直是国内外研究部门和使用部门的努力方向。
目前我国造纸工业废水排放量及COD排放量均居我国各类工业排放量的首位，造纸工业对水环境的污染最为严重，它不但是我国造纸工业污染防治的首要问题，也是全国工业废水进行达标处理的首要问题。据统计，在加拿大50%的废水源自造纸厂。而我国县及县以上造纸及纸制品工业废水排放量占全国工业总排放量的18.6%，其中处理排放达标量占造纸工业废水总排放量的49.3%，排放废水中COD约占全国工业COD总排放量的44.0%。近年经多方不懈努力，造纸工业水污染防治已经取得了一定的成绩，虽然纸及纸板产量逐年增加，但排放废水中的COD却逐年降低。由此看出，造纸工业初步实现了“增产减污”的目标。但目前造纸行业约占排放总量50%的废水尚未进行达标处理，废水污染防治任务还相当繁重。
二 造纸废水的处理方法
目前人们试验研究和工程实践的废水处理方法很多，归纳起来主要有生物处理法、化学处理法和物理处理法等三大类。
在生物处理法中，主要有好氧法和厌氧法。就是利用微生物的新陈代谢功能，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害稳定的物质，从而使废水得以净化。生物处理法是去除BOD、COD不可缺少的二级生物处理过程，它兼有去除ss、脱色、除臭等作用。根据参与作用的微生物种类和供氧情况，分为好氧生物处理、厌氧生物处理及好氧厌氧组合处理三大类。造纸废水由于有机物含量高而不宜采用好氧生物处理法，今天厌氧处理法越来越多，厌氧消化是在无氧条件下，由兼性菌和厌氧菌降解废水中的有机物生物处理方法历史较久，运行费用低廉，与其他方法组合可以大大提高造纸废水的处理效率。
独立的好氧处理或厌氧处理都有其各自得弊端，处理成本费用高 ， 而且处理后的废水难达到排放标准，所以，人们提出了厌氧一好氧处理法，经过实践证明，厌氧 一好氧处理系统获得了良好的处理效果，又可降低成本， 并使流程简单化。其工艺流程如图所示。
厌氧—好氧组合工艺流程图
但污水生化处理是一个十分复杂的非线性的生化反应过程，有着严重的不确定性，难以建立精确的数学模型。复杂的数学模型包括许多生化反应过程，由于一些测量数据的不足，很难获得未知动力学参数的可靠估计，不能反映真实的污水生化处理过程。综合看，以厌氧生物处理—好氧生物处理为主的组合工艺，突出的特点是运行费用较低，并可回收能源，缺点是操作条件要求高；以化学处理—好氧生物处理组合工艺，运行稳定性比较好，操作管理相对简单，但由于主要采用曝气氧化的方式降解有机物，因此，能量消耗较大，运行费用较高。
在化学处理法中，主要有混凝沉淀法和中和法、化学沉淀法、氧化还原法、电渗析法等。化学处理工艺比较简单，主要是通过加药（无机类、有机类）的形式来进行混凝、中和、氧化、还原等化学反应，具有运行灵活性大、适应范围广、工艺简单和运行稳定的特点，常被用来做废水的预处理或后续深度处理。但是采用化学处理工艺时，如果投药量较大则运行成本较高。
在物理处理法中，主要有沉淀过滤法和超滤法、气浮、反渗透还有净水剂的使用等。还可以采用各种筛网、斜形筛、格栅等作为中段污水预处理，主要阻截回收水中较大的废纸浆纤维，供给生产普通板纸。
这些方法有些已在实际工程中采用，或单独使用或多种方法联用。它们各具特色。但在造纸废水处理工程中，不仅要注重采用先进的工艺技术，而且要充分结合实际情况，因地制宜地选择可行和可靠的工程方案。这样才能使先进的工艺具有可操作性和可实现性，进而发挥出最佳的技术性能。实践结果表明，相比较而言，以生物法为主的方法来处理造纸废水则更胜一筹，因此，在实际工程中采用单独的一种处理工艺难以满足处理要求，应采用物化+生化工艺。
下面对物化处理工艺及生化处理工艺分别进行比较。
物化处理工艺：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：
气浮和沉淀均为物化处理方法，处理效果与选用的设备、．工艺参数、混凝剂等有关，通常能达到70％一85％。对吨纸废水排放量>150m3、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。
气浮工艺需压缩空气，必需建设相应的压缩空气站等附属设施，投资、运行成本较高。
根据上述，结合项目具体情况，物化处理工艺采用混凝沉淀方法。
生化处理工艺：A／O(缺氧一好氧)处理工艺，通过缺氧段的微生物选择作用，只是对有机物进行吸附，吸附在微生物体的有机物则在好氧段被氧化分解。
因此A段停留时间短，约在40～60min。
由于A段微生物的筛选和对有机物的吸附作用，能有效地抑制O段丝状菌生长，控制污泥膨胀。当废水经过混凝沉淀或气浮处理后，A／O工艺的有机负荷为0．5 kgCOD／(kgMLSS·d)时，其COD去除率可达90％左右。宁波中华纸业有限公司造纸废水的COD在1500—3000mg／L，经混凝沉淀加A／O生化法处理，出水COD为60—100mg／L，各项指标均达到国家排放标准的要求。
生物接触氧化法具有挂膜快、无污泥回流系统、无污泥膨胀危害、日常运行管理容易等优点，在中小型有机废水处理中应用较多。
根据上述，结合项目具体情况，生化处理工艺采用生物接触氧化法。 项目的处理工艺流程，见下图
建设内容主要包括：筛网、调节池、混凝沉淀池、接触氧化池、二次沉淀池、泵房、鼓风机室等。
从工艺流程看，必须采取物化—生化二级处理技术才能保障废水的COD、BOD和SS 都达标排放。
清洁生产工艺在造纸工业中的应用改变了造纸废水治理的概念，不仅能节约水资源，节约能源，防止环境污染，而且可以取得良 的经济效益和社会效益，为新的世纪造纸废水的彻底治理展现了一片曙光。应用生物技术改造制浆造纸工业具有很好的前景，各个环节均可涉及，如生物改良树种、原木削皮和木片贮存 、生物制浆、酶法漂白、高质量溶解浆的生产、酶法脱墨技术、利用造纸废液和废料取副产品、废水处理等等。
三 结语
各种方法和工艺都有其自身的适宜条件，我国和外国造纸原料有所不同，我国在处理造纸废水时，应根据我国造纸的技术和废水性质选择合适工艺，才能获得经济和环境上最佳的效益。不可否认，各种新技术的引入为造纸废水处理开辟了新途径，但不少新技术的工业化应用还存在一些重待解决的实际问题。而且，任何事物都有其两面性.造纸废水的处理技术也不例外。以上几种方法各有利弊，很难断言采用哪一种方法最好。因此，在实际应用中，由于造纸废水成分复杂，选择处理工艺时，应先充分考虑各种处理方法的优缺点，并根据实际技术水平和生产状况，选择最合适的方法。
另外，我国污染控制重点由末端控制向生产全过程控制转变，从而使污染控制贯穿于整个生产全过程。企业应立足于预防污染的生产过程控制，着眼于生产全过程污染物的最小化，改变过去偏重于末端治理的传统观念，只有这样才能达到工业和社会的可持续发展。
我们应该认识到对于废水污水的处理净化的重要性。净化后的污水是一种可贵的水资源，应当将其作为水资源开发利用的一个方向；应该消除原有的旧观念：即使经过了处理的污水也是一种“脏水”，不能使用。研究和开发能耗低、成本
低、处理效果好的废水处理方法，才能实现造纸工业和环境保护的可持续发展。造纸废水成分复杂，处理难度较大，新技术的研究和开发为造纸废水的处理开辟了新的途径，但是要使新技术用于工业化处理造纸废水还存在一些函待解决的问题，相信随着这些问题的解决，将会有越来越多的高新技术和复合技术应用于造纸废水处理领域中，使造纸霞水处理技术得至泼展，最终实现减少或者消除造纸废水对环境的污染。
每一天我们都在提倡节约，特别作为我们学生来说更应该做到节约用纸、不浪费纸。有句话说的好，善待地球就是善待我们自己。让我们从身边的一点一滴做起，一起保护资源、保护环境，共创美好的明天吧！
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