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造紙廢水
造紙廢水（Papermaking wastewater ）指制漿造紙工藝過程中產(chǎn)生的廢水。包括制漿蒸煮廢液、洗滌廢水、漂白廢水與紙機(jī)白水等。造紙廢水成分復(fù)雜，可生化性差，屬于較難處理的工業(yè)廢水，是我國主要的工業(yè)污染源之一。
基本信息
| 中文名 | 造紙廢水 |
| 外文名 | Papermaking wastewater |
| 屬于 | 較難處理的工業(yè)廢水 |
| 特點(diǎn) | 成分復(fù)雜，可生化性差，難處理 |
| 來源 | 制漿造紙工藝過程 |
| 處理方法 | 物化和生物法相結(jié)合 |
收起
正文
造紙工業(yè)使用木材、稻草、蘆葦、破布等為原料，經(jīng)高溫高壓蒸煮而分離出纖維素，制成紙漿。在生產(chǎn)過程中，最后排出原料中的非纖維素部分成為造紙黑液。黑液中含有木質(zhì)素、纖維素、揮發(fā)性有機(jī)酸等，有臭味，污染性很強(qiáng)。
環(huán)境危害 造紙廢水危害很大，其中黑液是危害最大的，它所含的污染物占到了造紙工業(yè)污染排放總量的90％以上，由于黑液堿性大、顏色深、臭味重、泡沫多，并大量消耗水中溶解氧，嚴(yán)重地污染水源，給環(huán)境和人類健康帶來危害。而中段水對(duì)環(huán)境污染最嚴(yán)重的是漂白過程中產(chǎn)生的含氯廢水，例如氯化漂白廢水，次氯酸鹽漂白廢水等。此外，漂白廢液中含有毒性極強(qiáng)的致癌物質(zhì)二惡英，也對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康造成了嚴(yán)重威脅。在造紙工業(yè)污水中，除了含有有害的化學(xué)無機(jī)物，還含有揮發(fā)酚、沉淀固形物、懸浮物、木質(zhì)素等有機(jī)物。這類物質(zhì)隨污水進(jìn)入水體后，在微生物對(duì)它們的分解過程中，需要消耗水體中的溶解氧，使水體含氧減少，從而影響魚類和其它生物的生長繁殖。當(dāng)水中的溶解氧耗盡后，水中的有機(jī)物即產(chǎn)生厭氧消化，生成甲烷、硫化氫等，使水體出現(xiàn)臭味，危害水生生物的生存造成大量水生生物的死亡，破壞生態(tài)平衡等。這樣的廢水對(duì)人體危害極大，其中含有一些重金屬元素如鉛等，用過的化學(xué)藥品不會(huì)失去藥效，仍會(huì)對(duì)人和環(huán)境產(chǎn)生很大的危害，如果造紙廠開在河流附近，紙廠廢水就會(huì)被排放到但處理后的水對(duì)人或環(huán)境的影響相比之下小了，對(duì)我們來說，誰也不愿意喝被污染了的水，所以在建造紙廠或一些化工廠事都避免建在附近。果樹生長發(fā)育不良，開花結(jié)果少果，實(shí)品質(zhì)差無營養(yǎng)，水源也污染人也受害造成直接經(jīng)濟(jì)損失。這樣還會(huì)造成一系列的問題。用超導(dǎo)高梯度磁力分離凈化造紙廢水 高梯度磁力分離凈化技術(shù)是用來處理廢水的一種新方法，由于它不會(huì)產(chǎn)生雜質(zhì)例如凝絮物，使在短時(shí)間內(nèi)處理大量廢水成為可行。日本Osaka大學(xué)能量和環(huán)境工程系科技人員研究了采用磁力分離系統(tǒng)處理造紙工廠廢水。試驗(yàn)車間處理造紙廢水為2000 t/d，進(jìn)行循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到磁力分離后水中化學(xué)需氧量（CODCr）<40 mg/L。超導(dǎo)磁力管NbTi螺旋管長680 mm、內(nèi)徑400 mm。該系統(tǒng)主要由混合槽（磁力晶種槽，晶種為有機(jī)物、紙漿和染料）、沉淀槽和超導(dǎo)磁力管組成。通過超導(dǎo)磁力分離管內(nèi)的磁力作用，俘獲磁力顆粒和有機(jī)聚合物如紙漿和顏料，浮選出磁力短纖維和填料，一部分磁力短纖維和填料通過重力沉降作用，在沉淀槽中沉出，有助于減少循環(huán)水經(jīng)過磁力管時(shí)的短纖維和填料量。該系統(tǒng)已成功地運(yùn)轉(zhuǎn)了幾個(gè)月，取得較為滿意的效果。造紙廢水處理法 造紙廢水主要來自造紙工業(yè)生產(chǎn)中的制漿和抄紙兩個(gè)生產(chǎn)過程。制漿是把植物原料中的纖維分離出來，制成漿料，再經(jīng)漂白，這個(gè)過程會(huì)產(chǎn)生大量的造紙廢水；抄紙是把漿料稀釋、成型、壓榨、烘干，制成紙張，這個(gè)過程也容易產(chǎn)生造紙廢水。制漿產(chǎn)生的造紙廢水，污染最為嚴(yán)重。洗漿時(shí)排出廢水呈黑褐色，稱為黑水，黑水中污染物濃度很高，BOD高達(dá)5—40g/L，含有大量纖維、無機(jī)鹽和色素。漂白工序排出的造紙廢水也含有大量的酸堿物質(zhì)。抄紙機(jī)排出的造紙廢水，稱為白水，其中含有大量纖維和在生產(chǎn)過程中添加的填料和膠料。造紙廢水處理應(yīng)著重于提高循環(huán)用水率，減少用水量和廢水排放量，同時(shí)也應(yīng)積極探索各種可靠、經(jīng)濟(jì)和能夠充分利用廢水中有用資源的廢水處理方法。例如：浮選廢水處理法可回收白水中纖維性固體物質(zhì)，回收率可達(dá)95%，澄清水可回用；燃燒廢水處理法可回收黑水中氫氧化納、硫化鈉、硫酸鈉以及同有機(jī)物結(jié)合的其他鈉鹽。中和廢水處理法調(diào)節(jié)廢水pH值；混凝沉淀或浮選法可去除廢水中懸浮固體；化學(xué)沉淀法可脫色；生物處理法可去除BOD，對(duì)牛皮紙廢水較有效；濕式氧化法處理亞硫酸紙漿廢水較為成功。此外，國內(nèi)外也有采用反滲透、超過濾、電滲析等造紙廢水處理方法。造紙廢水凈化藥劑聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺在造紙領(lǐng)域中廣泛用作駐留劑、助濾劑、均度劑等。它的作用是能夠提高紙張的質(zhì)量，提高漿料脫水性能，提高細(xì)小纖維及填料的留著率，減少原材料的消耗以及對(duì)環(huán)境的污染等。聚丙烯酰胺在造紙中使用的效果取決于其平均分子量、離子性質(zhì)、離子強(qiáng)度及其它共聚物的活性。非離子型聚丙烯酰胺主要用于提高紙漿的濾性，增加干紙強(qiáng)度，提高纖維及填料的留著率；陰離子型共聚物主要用作紙張的干濕增強(qiáng)劑和駐留劑；陽離子型共聚物主要用于造紙廢水處理和助濾作用，另外對(duì)于提高填料的留著率也有較好的效果。此外，聚丙烯酰胺還應(yīng)用于造紙廢水處理和纖維回收。造紙廠用陰陽離子聚丙烯酰胺：造紙廠用聚丙烯酰胺分兩種，一種是陰離子聚丙烯酰胺，一種是陽離子聚丙烯酰胺。主要是并且它應(yīng)該具有熱解性、隨溫度升高其粘度很快下降的特點(diǎn)，從而保證不影響干燥的紙中原有纖維的性能。陰離子聚丙烯酰胺是水溶性有機(jī)高分子聚合物，易溶于水并形成高粘度液體，在低添加量下能促進(jìn)造紙纖維的良好分散和極佳的紙張成型效果，改善紙漿勻度和紙張的柔軟度，還能使紙的強(qiáng)度性能增高。在造紙涂布使用中，造紙分散劑具有分散效率高，涂料粘度穩(wěn)定、泡沫少、無毒、無腐蝕性，可使涂料固含量提高，且流動(dòng)性和耐擦洗性好，能保持紙品光澤度，不易變霉。造紙分散劑也可以提高抄造車速，節(jié)省打漿時(shí)間，降低能源消耗，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。造紙廠水處理用陽離子聚丙烯酰胺：想要了解造紙廠用哪種聚丙烯酰胺，那么首先要了解造紙廠的水質(zhì)特性，下面詳細(xì)介紹一下。造紙廠水質(zhì)特點(diǎn)：造紙污水其中COD、懸浮物（SS）含量高，色度嚴(yán)重。造紙廢水的SS、COD濃度較高，COD則由非溶解性COD和溶解性COD兩部分組成，通常非溶解性COD占COD組成總量的大部分，當(dāng)廢水中SS被去除時(shí)，絕大部分非溶解性COD同時(shí)被去除。因此，廢紙?jiān)旒垙U水處理要解決的主要問題是去除SS和COD。采用氣浮或沉淀方法，通過投加陽離子聚丙烯酰胺，可去除絕大部分SS，同時(shí)去除大部分非溶解性COD及部分溶解性COD和BOD。其典型的處理工藝流程如下：廢水→篩網(wǎng)→集水池→氣浮或沉淀→排放 氣浮和沉淀均為物化處理方法，處理效果與選用的設(shè)備、工藝參數(shù)、混凝劑等有關(guān)，其COD去除率一般高于制漿中段水的COD去除率，通常能達(dá)到70%～85%。對(duì)噸紙廢水排放量＞150m3、濃度較低的中小型廢紙?jiān)旒埰髽I(yè)，通過氣浮或沉淀處理，出水水質(zhì)指標(biāo)可達(dá)到或接近國家排放標(biāo)準(zhǔn)。硫酸鋁硫酸鋁極易溶于水，硫酸鋁在純硫酸中不能溶解（只是共存），在硫酸溶液中與硫酸共同溶解于水，所以硫酸鋁在硫酸中溶解度就是硫酸鋁在水中的溶解度。常溫析出含有18分子結(jié)晶水，為18水硫酸鋁，工業(yè)上生產(chǎn)多為18水硫酸鋁。含無水硫酸鋁51.3%，即使100℃也不會(huì)自溶（溶于自身結(jié)晶水）。不易風(fēng)化而失去結(jié)晶水，比較穩(wěn)定，加熱會(huì)失水，高溫會(huì)分解為氧化鋁和硫的氧化物。加熱至770℃開始分解為氧化鋁、三氧化硫、二氧化硫和水蒸氣。溶于水、酸和堿，不溶于乙醇。水溶液呈酸性。水解后生成氫氧化鋁。水溶液長時(shí)間沸騰可生成堿式硫酸鋁。工業(yè)品為灰白色片狀、粒狀或塊狀，因含低鐵鹽而帶淡綠色，又因低價(jià)鐵鹽被氧化而使表面發(fā)黃。粗品為灰白色細(xì)晶結(jié)構(gòu)多孔狀物。無毒，粉塵能刺激眼睛。聚合氯化鋁采用聚合氯化鋁混凝沉淀處理造紙中段水，隨著鹽基度的增加，COD和SS的去除率增加。但是鹽基度>75%后，去除率轉(zhuǎn)而下降。溫度250℃，投加鹽基度為75%的聚合氯化鋁0.6g/L，能使出水達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。另外，聚合氯化鋁在造紙廢水處理中，由于價(jià)格低，并且沉渣可返回造紙工藝作原料，不存在二次污染問題，并可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，因此具有實(shí)際意義。研究發(fā)現(xiàn)，聚合氯化鋁在堿性(pH值7-9)條件下，當(dāng)混凝劑投加量大于750mg/L時(shí)，懸浮物去除率可達(dá)到95%以上，并可除去20-50%的CODCr。造紙廢水回用廢紙?jiān)偕旒埞に嚳煞譃橹茲{和抄紙兩大部分。在制漿部分的除渣、洗漿、漂洗等過程中，產(chǎn)生大量的洗滌廢水。根據(jù)廢紙來源和生產(chǎn)工藝的差別，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。洗滌廢水量為100～200t/t紙；與通常的抄紙工藝一樣，在廢紙?jiān)偕旒埖某埐糠?，也產(chǎn)生含有纖維、填料和化學(xué)藥品的“白水”，對(duì)該廢水常采用氣浮法進(jìn)行處理，回收纖維和填料，并使處理后的“白水”得以循環(huán)使用。造紙廢水是一種處理難度較大的工業(yè)廢水，一般通過物化法+生化使其中的污染物質(zhì)得以降解。由于廢水本身所含污染物十分復(fù)雜，經(jīng)處理后，出水雖能基本達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但與廢水回用對(duì)水質(zhì)的要求相距較遠(yuǎn)，采用傳統(tǒng)砂濾、活性炭過濾、多介質(zhì)過濾等處理工藝實(shí)現(xiàn)廢水回用處理，只是一定程度降低出水懸浮物濃度，對(duì)污水中可溶性污染物如COD、氨氮和鹽分等無法進(jìn)一步除去，如果回用，會(huì)直接影響到紙張效果。造紙行業(yè)一般回用中水往往只限于生產(chǎn)過程的除渣、洗漿、漂洗等對(duì)水質(zhì)要求不高的生產(chǎn)工藝，而且這些工段用水對(duì)COD、濁度、鐵等指標(biāo)有一定要求，現(xiàn)有過濾技術(shù)并不能滿足這些工段的水質(zhì)要求，而且傳統(tǒng)多級(jí)過濾工藝有流程長、占地面積大、產(chǎn)水水質(zhì)不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。必須采用先進(jìn)的中水回用處理工藝，在原有污水達(dá)標(biāo)排放的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低水中鐵、COD濃度，一方面可直接作為回用水，用于除渣、洗漿、漂洗等對(duì)水質(zhì)要求不高的工段；另一方面處理后的中水，可直接通過反滲透或離子交換脫鹽，免除了反滲透工藝中多級(jí)保安過濾和超濾工藝，減少了前處理費(fèi)用，延長RO膜使用壽命。本工藝起始點(diǎn)為砂濾出水，COD約為110mg/l，先采用AFF不對(duì)稱纖維過濾器進(jìn)行精密過濾，AFF是一種集加藥、微絮凝、沉淀和過濾為一體的高效過濾設(shè)備，其特點(diǎn)是濾速快（濾速是砂濾的10倍以上）、過濾精度高（過濾精度為5um，是一般砂濾的4倍）、反沖容易、管理方便，在本項(xiàng)目中，AFF主要是作為進(jìn)一步除鐵和中水中懸浮物的設(shè)備。經(jīng)過AFF過濾的中水，COD指標(biāo)仍為100mg/l左右，而且主要為可溶性COD（SCOD），直接影響中水回用價(jià)值，同時(shí)有機(jī)物對(duì)反滲透膜使用壽命影響甚大，必須通過適當(dāng)?shù)奶幚砉に?，使其降?0mg/l以下。故采用膜生物流化床（MBFB）工藝，利用經(jīng)過特殊處理的陶瓷膜，將膜分離系統(tǒng)與高負(fù)荷生物流化床工藝相結(jié)合，以獲取穩(wěn)定的處理水質(zhì)。該工藝已在美國、日本、英國、德國、南非、澳大利亞等國家和地區(qū)的污水和廢水處理領(lǐng)域得到推廣和應(yīng)用。經(jīng)過MBFB工藝處理的出水，除電導(dǎo)率指標(biāo)外，其水質(zhì)可達(dá)到造紙行業(yè)車間回用水的行業(yè)要求的標(biāo)準(zhǔn)，可直接用于生產(chǎn)過程的除渣、洗漿、漂洗等車間，大約可達(dá)到60%的回用率。同時(shí)MBFB工藝也可作為反滲透工藝的前處理工段，MBFB可直接進(jìn)入反滲透膜進(jìn)行脫鹽，而不必經(jīng)過復(fù)雜的保安過濾和超濾工段。AFF不對(duì)稱纖維過濾滌凈不對(duì)稱纖維過濾器（AFF）是美國西雅圖環(huán)境科技公司研發(fā)的一款針對(duì)中水回用固態(tài)廢物快速凈化設(shè)備，設(shè)備可單獨(dú)使用，也可與絮凝劑配合使用，除去中水中固態(tài)廢物，凈化水質(zhì)。污水處理中水回用系統(tǒng)中，過濾設(shè)備是關(guān)鍵，通過物理過濾的手段，除去水體中固體顆粒物，減少出水懸浮物。目前，我國中水回用水處理過濾系統(tǒng)大多數(shù)采用沙濾等簡陋設(shè)備，過濾設(shè)備以砂缸為主，砂缸是一種典型的顆粒過濾方式，以砂石作為過濾介質(zhì)，通過顆粒濾料吸附作用和砂粒之間孔隙對(duì)水體中固體懸浮物截留作用實(shí)現(xiàn)過濾的，比表面積小、截污量小、濾速慢、過濾精度低，并不適合中水回用系統(tǒng)中懸浮物的快速過濾。AFF采用不對(duì)稱纖維束材料作為濾料，兼具顆粒濾料和纖維濾料優(yōu)點(diǎn)，通過特殊的結(jié)構(gòu)，使濾床孔隙率很快形成上大下小的梯度密度，使過濾器濾速快、截污量大、易反沖洗、特別適合于中水回用系統(tǒng)中固體懸浮物過濾。膜生物流化床膜生物流化床工藝以生物流化床為基礎(chǔ)，以粉末活性炭(Pow-deredactivatedcarbon，簡稱PAC)為載體，結(jié)合膜生物反應(yīng)器工藝(Membranebioreactor,簡稱MBR)的固液分離技術(shù)，使反應(yīng)器集活性炭的物理吸附、微生物降解和膜的高效分離作用為一體，使水體中難以降解的小分子有機(jī)物與在曝氣條件下處于流化狀態(tài)的活性炭粉末進(jìn)行充分地傳質(zhì)、混合，被吸附、富集在活性炭表面，使活性炭表面形成局部污染物濃縮區(qū)域；粉末活性炭同時(shí)也為微生物繁殖提供了特殊的表面，其多孔的表面吸附了大量微生物菌群，特別是以目標(biāo)污染物為代謝底物的微生物菌群；同時(shí)，粉末活性碳對(duì)水體中溶解氧有很強(qiáng)的吸附能力，在高溶解氧條件下，微生物對(duì)富集在活性炭表面小分子有機(jī)物進(jìn)行氧化分解，然后利用陶瓷膜分離系統(tǒng)將水和吸附了有機(jī)物的粉末活性炭等懸浮顆粒分開，通過錯(cuò)流過濾，進(jìn)一步凈化污水，使其達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)。研究表明，MBFB能有效除去微污染水體中氨氮、COD和其它難降解小分子有毒有機(jī)物等。造紙廢水處理設(shè)備的水量和水質(zhì)調(diào)節(jié)
由于造紙工業(yè)在生產(chǎn)過程廢水排放的多樣性，使排出的廢水的水質(zhì)及水量在一日內(nèi)有一定的變化，因此在使用造紙廢水處理設(shè)備處理時(shí)，要求對(duì)廢水進(jìn)行調(diào)節(jié)，均衡水質(zhì)，使其能夠均勻進(jìn)入后續(xù)處理單元，提高處理效果。造紙廢水處理設(shè)備對(duì)廢水的調(diào)節(jié)主要分為：水量和水質(zhì)調(diào)節(jié)。
廢水處理設(shè)備及構(gòu)筑物都是按一定的水量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，要求均勻進(jìn)水，特別對(duì)生物處理系統(tǒng)更為重要，為了保證后續(xù)處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在廢水進(jìn)入處理系統(tǒng)之前，預(yù)先調(diào)節(jié)水量，使處理系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)造紙工業(yè)工藝的不同，廢水的水量、水質(zhì)不同，調(diào)節(jié)池的停留時(shí)間也各不相同，當(dāng)處理水量比較小時(shí)，停留時(shí)間可選大些，當(dāng)處理水量比較大時(shí)，停留時(shí)間可根據(jù)具體情況選小些，一般為4~8個(gè)小時(shí)。
雖然廢水在進(jìn)入調(diào)節(jié)之前通過格柵、纖維回收等措施去除了大部分的懸浮物，但還是會(huì)有一部分的懸浮物特別是紙漿流進(jìn)調(diào)節(jié)池，為了防止沉淀，同時(shí)為了加強(qiáng)廢水的均勻性，可考慮在調(diào)節(jié)池內(nèi)增加曝氣裝置，可有效改善廢水的水質(zhì)特性。
總之，造紙工業(yè)廢水是一種水量大、色度高、懸浮物含量大，有機(jī)物濃度高、組分復(fù)雜的難處理有機(jī)廢水，因此要注意造紙廢水處理設(shè)備的水量和水質(zhì)調(diào)節(jié)。
參考資料
[1]
造紙廢水處理設(shè)備 · 廢水回收[引用日期2015-12-15]
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