造纸废水（造纸废水）
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更新时间：2023-05-19
造纸废水
造纸废水（Papermaking wastewater ）指制浆造纸工艺过程中产生的废水。包括制浆蒸煮废液、洗涤废水、漂白废水与纸机白水等。造纸废水成分复杂，可生化性差，属于较难处理的工业废水，是我国主要的工业污染源之一。
基本信息
| 中文名 | 造纸废水 |
| 外文名 | Papermaking wastewater |
| 属于 | 较难处理的工业废水 |
| 特点 | 成分复杂，可生化性差，难处理 |
| 来源 | 制浆造纸工艺过程 |
| 处理方法 | 物化和生物法相结合 |
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正文
造纸工业使用木材、稻草、芦苇、破布等为原料，经高温高压蒸煮而分离出纤维素，制成纸浆。在生产过程中，最后排出原料中的非纤维素部分成为造纸黑液。黑液中含有木质素、纤维素、挥发性有机酸等，有臭味，污染性很强。
环境危害 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。在造纸工业污水中，除了含有有害的化学无机物，还含有挥发酚、沉淀固形物、悬浮物、木质素等有机物。这类物质随污水进入水体后，在微生物对它们的分解过程中，需要消耗水体中的溶解氧，使水体含氧减少，从而影响鱼类和其它生物的生长繁殖。当水中的溶解氧耗尽后，水中的有机物即产生厌氧消化，生成甲烷、硫化氢等，使水体出现臭味，危害水生生物的生存造成大量水生生物的死亡，破坏生态平衡等。这样的废水对人体危害极大，其中含有一些重金属元素如铅等，用过的化学药品不会失去药效，仍会对人和环境产生很大的危害，如果造纸厂开在河流附近，纸厂废水就会被排放到但处理后的水对人或环境的影响相比之下小了，对我们来说，谁也不愿意喝被污染了的水，所以在建造纸厂或一些化工厂事都避免建在附近。果树生长发育不良，开花结果少果，实品质差无营养，水源也污染人也受害造成直接经济损失。这样还会造成一系列的问题。用超导高梯度磁力分离净化造纸废水 高梯度磁力分离净化技术是用来处理废水的一种新方法，由于它不会产生杂质例如凝絮物，使在短时间内处理大量废水成为可行。日本Osaka大学能量和环境工程系科技人员研究了采用磁力分离系统处理造纸工厂废水。试验车间处理造纸废水为2000 t/d，进行循环运转达到磁力分离后水中化学需氧量（CODCr）<40 mg/L。超导磁力管NbTi螺旋管长680 mm、内径400 mm。该系统主要由混合槽（磁力晶种槽，晶种为有机物、纸浆和染料）、沉淀槽和超导磁力管组成。通过超导磁力分离管内的磁力作用，俘获磁力颗粒和有机聚合物如纸浆和颜料，浮选出磁力短纤维和填料，一部分磁力短纤维和填料通过重力沉降作用，在沉淀槽中沉出，有助于减少循环水经过磁力管时的短纤维和填料量。该系统已成功地运转了几个月，取得较为满意的效果。造纸废水处理法 造纸废水主要来自造纸工业生产中的制浆和抄纸两个生产过程。制浆是把植物原料中的纤维分离出来，制成浆料，再经漂白，这个过程会产生大量的造纸废水；抄纸是把浆料稀释、成型、压榨、烘干，制成纸张，这个过程也容易产生造纸废水。制浆产生的造纸废水，污染最为严重。洗浆时排出废水呈黑褐色，称为黑水，黑水中污染物浓度很高，BOD高达5—40g/L，含有大量纤维、无机盐和色素。漂白工序排出的造纸废水也含有大量的酸碱物质。抄纸机排出的造纸废水，称为白水，其中含有大量纤维和在生产过程中添加的填料和胶料。造纸废水处理应着重于提高循环用水率，减少用水量和废水排放量，同时也应积极探索各种可靠、经济和能够充分利用废水中有用资源的废水处理方法。例如：浮选废水处理法可回收白水中纤维性固体物质，回收率可达95%，澄清水可回用；燃烧废水处理法可回收黑水中氢氧化纳、硫化钠、硫酸钠以及同有机物结合的其他钠盐。中和废水处理法调节废水pH值；混凝沉淀或浮选法可去除废水中悬浮固体；化学沉淀法可脱色；生物处理法可去除BOD，对牛皮纸废水较有效；湿式氧化法处理亚硫酸纸浆废水较为成功。此外，国内外也有采用反渗透、超过滤、电渗析等造纸废水处理方法。造纸废水净化药剂聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺在造纸领域中广泛用作驻留剂、助滤剂、均度剂等。它的作用是能够提高纸张的质量，提高浆料脱水性能，提高细小纤维及填料的留着率，减少原材料的消耗以及对环境的污染等。聚丙烯酰胺在造纸中使用的效果取决于其平均分子量、离子性质、离子强度及其它共聚物的活性。非离子型聚丙烯酰胺主要用于提高纸浆的滤性，增加干纸强度，提高纤维及填料的留着率；阴离子型共聚物主要用作纸张的干湿增强剂和驻留剂；阳离子型共聚物主要用于造纸废水处理和助滤作用，另外对于提高填料的留着率也有较好的效果。此外，聚丙烯酰胺还应用于造纸废水处理和纤维回收。造纸厂用阴阳离子聚丙烯酰胺：造纸厂用聚丙烯酰胺分两种，一种是阴离子聚丙烯酰胺，一种是阳离子聚丙烯酰胺。主要是并且它应该具有热解性、随温度升高其粘度很快下降的特点，从而保证不影响干燥的纸中原有纤维的性能。阴离子聚丙烯酰胺是水溶性有机高分子聚合物，易溶于水并形成高粘度液体，在低添加量下能促进造纸纤维的良好分散和极佳的纸张成型效果，改善纸浆匀度和纸张的柔软度，还能使纸的强度性能增高。在造纸涂布使用中，造纸分散剂具有分散效率高，涂料粘度稳定、泡沫少、无毒、无腐蚀性，可使涂料固含量提高，且流动性和耐擦洗性好，能保持纸品光泽度，不易变霉。造纸分散剂也可以提高抄造车速，节省打浆时间，降低能源消耗，具有显著的经济效益。造纸厂水处理用阳离子聚丙烯酰胺：想要了解造纸厂用哪种聚丙烯酰胺，那么首先要了解造纸厂的水质特性，下面详细介绍一下。造纸厂水质特点：造纸污水其中COD、悬浮物（SS）含量高，色度严重。造纸废水的SS、COD浓度较高，COD则由非溶解性COD和溶解性COD两部分组成，通常非溶解性COD占COD组成总量的大部分，当废水中SS被去除时，绝大部分非溶解性COD同时被去除。因此，废纸造纸废水处理要解决的主要问题是去除SS和COD。采用气浮或沉淀方法，通过投加阳离子聚丙烯酰胺，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，处理效果与选用的设备、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＞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。硫酸铝硫酸铝极易溶于水，硫酸铝在纯硫酸中不能溶解（只是共存），在硫酸溶液中与硫酸共同溶解于水，所以硫酸铝在硫酸中溶解度就是硫酸铝在水中的溶解度。常温析出含有18分子结晶水，为18水硫酸铝，工业上生产多为18水硫酸铝。含无水硫酸铝51.3%，即使100℃也不会自溶（溶于自身结晶水）。不易风化而失去结晶水，比较稳定，加热会失水，高温会分解为氧化铝和硫的氧化物。加热至770℃开始分解为氧化铝、三氧化硫、二氧化硫和水蒸气。溶于水、酸和碱，不溶于乙醇。水溶液呈酸性。水解后生成氢氧化铝。水溶液长时间沸腾可生成碱式硫酸铝。工业品为灰白色片状、粒状或块状，因含低铁盐而带淡绿色，又因低价铁盐被氧化而使表面发黄。粗品为灰白色细晶结构多孔状物。无毒，粉尘能刺激眼睛。聚合氯化铝采用聚合氯化铝混凝沉淀处理造纸中段水，随着盐基度的增加，COD和SS的去除率增加。但是盐基度>75%后，去除率转而下降。温度250℃，投加盐基度为75%的聚合氯化铝0.6g/L，能使出水达到国家排放标准。另外，聚合氯化铝在造纸废水处理中，由于价格低，并且沉渣可返回造纸工艺作原料，不存在二次污染问题，并可产生一定的经济效益，因此具有实际意义。研究发现，聚合氯化铝在碱性(pH值7-9)条件下，当混凝剂投加量大于750mg/L时，悬浮物去除率可达到95%以上，并可除去20-50%的CODCr。造纸废水回用废纸再生造纸工艺可分为制浆和抄纸两大部分。在制浆部分的除渣、洗浆、漂洗等过程中，产生大量的洗涤废水。根据废纸来源和生产工艺的差别，洗涤废水的特性有所不同，其污染物含量大致为：CODCr600～2400mg/L,BOD5125～585mg/L，SS650～2400mg/L，色度450～900倍，外观呈黑灰色。洗涤废水量为100～200t/t纸；与通常的抄纸工艺一样，在废纸再生造纸的抄纸部分，也产生含有纤维、填料和化学药品的“白水”，对该废水常采用气浮法进行处理，回收纤维和填料，并使处理后的“白水”得以循环使用。造纸废水是一种处理难度较大的工业废水，一般通过物化法+生化使其中的污染物质得以降解。由于废水本身所含污染物十分复杂，经处理后，出水虽能基本达到排放标准，但与废水回用对水质的要求相距较远，采用传统砂滤、活性炭过滤、多介质过滤等处理工艺实现废水回用处理，只是一定程度降低出水悬浮物浓度，对污水中可溶性污染物如COD、氨氮和盐分等无法进一步除去，如果回用，会直接影响到纸张效果。造纸行业一般回用中水往往只限于生产过程的除渣、洗浆、漂洗等对水质要求不高的生产工艺，而且这些工段用水对COD、浊度、铁等指标有一定要求，现有过滤技术并不能满足这些工段的水质要求，而且传统多级过滤工艺有流程长、占地面积大、产水水质不稳定等缺点。必须采用先进的中水回用处理工艺，在原有污水达标排放的基础上，进一步降低水中铁、COD浓度，一方面可直接作为回用水，用于除渣、洗浆、漂洗等对水质要求不高的工段；另一方面处理后的中水，可直接通过反渗透或离子交换脱盐，免除了反渗透工艺中多级保安过滤和超滤工艺，减少了前处理费用，延长RO膜使用寿命。本工艺起始点为砂滤出水，COD约为110mg/l，先采用AFF不对称纤维过滤器进行精密过滤，AFF是一种集加药、微絮凝、沉淀和过滤为一体的高效过滤设备，其特点是滤速快（滤速是砂滤的10倍以上）、过滤精度高（过滤精度为5um，是一般砂滤的4倍）、反冲容易、管理方便，在本项目中，AFF主要是作为进一步除铁和中水中悬浮物的设备。经过AFF过滤的中水，COD指标仍为100mg/l左右，而且主要为可溶性COD（SCOD），直接影响中水回用价值，同时有机物对反渗透膜使用寿命影响甚大，必须通过适当的处理工艺，使其降至30mg/l以下。故采用膜生物流化床（MBFB）工艺，利用经过特殊处理的陶瓷膜，将膜分离系统与高负荷生物流化床工艺相结合，以获取稳定的处理水质。该工艺已在美国、日本、英国、德国、南非、澳大利亚等国家和地区的污水和废水处理领域得到推广和应用。经过MBFB工艺处理的出水，除电导率指标外，其水质可达到造纸行业车间回用水的行业要求的标准，可直接用于生产过程的除渣、洗浆、漂洗等车间，大约可达到60%的回用率。同时MBFB工艺也可作为反渗透工艺的前处理工段，MBFB可直接进入反渗透膜进行脱盐，而不必经过复杂的保安过滤和超滤工段。AFF不对称纤维过滤涤净不对称纤维过滤器（AFF）是美国西雅图环境科技公司研发的一款针对中水回用固态废物快速净化设备，设备可单独使用，也可与絮凝剂配合使用，除去中水中固态废物，净化水质。污水处理中水回用系统中，过滤设备是关键，通过物理过滤的手段，除去水体中固体颗粒物，减少出水悬浮物。目前，我国中水回用水处理过滤系统大多数采用沙滤等简陋设备，过滤设备以砂缸为主，砂缸是一种典型的颗粒过滤方式，以砂石作为过滤介质，通过颗粒滤料吸附作用和砂粒之间孔隙对水体中固体悬浮物截留作用实现过滤的，比表面积小、截污量小、滤速慢、过滤精度低，并不适合中水回用系统中悬浮物的快速过滤。AFF采用不对称纤维束材料作为滤料，兼具颗粒滤料和纤维滤料优点，通过特殊的结构，使滤床孔隙率很快形成上大下小的梯度密度，使过滤器滤速快、截污量大、易反冲洗、特别适合于中水回用系统中固体悬浮物过滤。膜生物流化床膜生物流化床工艺以生物流化床为基础，以粉末活性炭(Pow-deredactivatedcarbon，简称PAC)为载体，结合膜生物反应器工艺(Membranebioreactor,简称MBR)的固液分离技术，使反应器集活性炭的物理吸附、微生物降解和膜的高效分离作用为一体，使水体中难以降解的小分子有机物与在曝气条件下处于流化状态的活性炭粉末进行充分地传质、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浓缩区域；粉末活性炭同时也为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，特别是以目标污染物为代谢底物的微生物菌群；同时，粉末活性碳对水体中溶解氧有很强的吸附能力，在高溶解氧条件下，微生物对富集在活性炭表面小分子有机物进行氧化分解，然后利用陶瓷膜分离系统将水和吸附了有机物的粉末活性炭等悬浮颗粒分开，通过错流过滤，进一步净化污水，使其达到中水回用标准。研究表明，MBFB能有效除去微污染水体中氨氮、COD和其它难降解小分子有毒有机物等。造纸废水处理设备的水量和水质调节
由于造纸工业在生产过程废水排放的多样性，使排出的废水的水质及水量在一日内有一定的变化，因此在使用造纸废水处理设备处理时，要求对废水进行调节，均衡水质，使其能够均匀进入后续处理单元，提高处理效果。造纸废水处理设备对废水的调节主要分为：水量和水质调节。
废水处理设备及构筑物都是按一定的水量标准设计的，要求均匀进水，特别对生物处理系统更为重要，为了保证后续处理系统的正常运行，在废水进入处理系统之前，预先调节水量，使处理系统满足设计要求。根据造纸工业工艺的不同，废水的水量、水质不同，调节池的停留时间也各不相同，当处理水量比较小时，停留时间可选大些，当处理水量比较大时，停留时间可根据具体情况选小些，一般为4~8个小时。
参考资料
[1]
造纸废水处理设备 · 废水回收[引用日期2015-12-15]
