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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生的廢水。包括制漿蒸煮廢液、洗滌廢水、漂白廢水與紙機白水等。造紙廢水成分復雜，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 | 成分復雜，可生化性差，難處理 |
| 來源 | 制漿造紙工藝過程 |
| 處理方法 | 物化和生物法相結合 |
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正文
造紙工業(yè)使用木材、稻草、蘆葦、破布等為原料，經高溫高壓蒸煮而分離出纖維素，制成紙漿。在生產過程中，最后排出原料中的非纖維素部分成為造紙黑液。黑液中含有木質素、纖維素、揮發(fā)性有機酸等，有臭味，污染性很強。
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，嚴重地污染水源，給環(huán)境和人類健康帶來危害。而中段水對環(huán)境污染最嚴重的是漂白過程中產生的含氯廢水，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的致癌物質二惡英，也對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成了嚴重威脅。在造紙工業(yè)污水中，除了含有有害的化學無機物，還含有揮發(fā)酚、沉淀固形物、懸浮物、木質素等有機物。這類物質隨污水進入水體后，在微生物對它們的分解過程中，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。當水中的溶解氧耗盡后，水中的有機物即產生厭氧消化，生成甲烷、硫化氫等，使水體出現臭味，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，用過的化學藥品不會失去藥效，仍會對人和環(huán)境產生很大的危害，如果造紙廠開在河流附近，紙廠廢水就會被排放到但處理后的水對人或環(huán)境的影響相比之下小了，對我們來說，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，開花結果少果，實品質差無營養(yǎng)，水源也污染人也受害造成直接經濟損失。這樣還會造成一系列的問題。用超導高梯度磁力分離凈化造紙廢水 高梯度磁力分離凈化技術是用來處理廢水的一種新方法，由于它不會產生雜質例如凝絮物，使在短時間內處理大量廢水成為可行。日本Osaka大學能量和環(huán)境工程系科技人員研究了采用磁力分離系統處理造紙工廠廢水。試驗車間處理造紙廢水為2000 t/d，進行循環(huán)運轉達到磁力分離后水中化學需氧量（CODCr）<40 mg/L。超導磁力管NbTi螺旋管長680 mm、內徑400 mm。該系統主要由混合槽（磁力晶種槽，晶種為有機物、紙漿和染料）、沉淀槽和超導磁力管組成。通過超導磁力分離管內的磁力作用，俘獲磁力顆粒和有機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)水經過磁力管時的短纖維和填料量。該系統已成功地運轉了幾個月，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)生產中的制漿和抄紙兩個生產過程。制漿是把植物原料中的纖維分離出來，制成漿料，再經漂白，這個過程會產生大量的造紙廢水；抄紙是把漿料稀釋、成型、壓榨、烘干，制成紙張，這個過程也容易產生造紙廢水。制漿產生的造紙廢水，污染最為嚴重。洗漿時排出廢水呈黑褐色，稱為黑水，黑水中污染物濃度很高，BOD高達5—40g/L，含有大量纖維、無機鹽和色素。漂白工序排出的造紙廢水也含有大量的酸堿物質。抄紙機排出的造紙廢水，稱為白水，其中含有大量纖維和在生產過程中添加的填料和膠料。造紙廢水處理應著重于提高循環(huán)用水率，減少用水量和廢水排放量，同時也應積極探索各種可靠、經濟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，回收率可達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、硫酸鈉以及同有機物結合的其他鈉鹽。中和廢水處理法調節(jié)廢水pH值；混凝沉淀或浮選法可去除廢水中懸浮固體；化學沉淀法可脫色；生物處理法可去除BOD，對牛皮紙廢水較有效；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量，提高漿料脫水性能，提高細小纖維及填料的留著率，減少原材料的消耗以及對環(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、離子強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。主要是并且它應該具有熱解性、隨溫度升高其粘度很快下降的特點，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)省打漿時間，降低能源消耗，具有顯著的經濟效益。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特性，下面詳細介紹一下。造紙廠水質特點：造紙污水其中COD、懸浮物（SS）含量高，色度嚴重。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，當廢水中SS被去除時，絕大部分非溶解性COD同時被去除。因此，廢紙造紙廢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→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備、工藝參數、混凝劑等有關，其COD去除率一般高于制漿中段水的COD去除率，通常能達到70%～85%。對噸紙廢水排放量＞150m3、濃度較低的中小型廢紙造紙企業(yè)，通過氣浮或沉淀處理，出水水質指標可達到或接近國家排放標準。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分子結晶水，為18水硫酸鋁，工業(yè)上生產多為18水硫酸鋁。含無水硫酸鋁51.3%，即使100℃也不會自溶（溶于自身結晶水）。不易風化而失去結晶水，比較穩(wěn)定，加熱會失水，高溫會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，又因低價鐵鹽被氧化而使表面發(fā)黃。粗品為灰白色細晶結構多孔狀物。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，能使出水達到國家排放標準。另外，聚合氯化鋁在造紙廢水處理中，由于價格低，并且沉渣可返回造紙工藝作原料，不存在二次污染問題，并可產生一定的經濟效益，因此具有實際意義。研究發(fā)現，聚合氯化鋁在堿性(pH值7-9)條件下，當混凝劑投加量大于750mg/L時，懸浮物去除率可達到95%以上，并可除去20-50%的CODCr。造紙廢水回用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，在廢紙再生造紙的抄紙部分，也產生含有纖維、填料和化學藥品的“白水”，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“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得以降解。由于廢水本身所含污染物十分復雜，經處理后，出水雖能基本達到排放標準，但與廢水回用對水質的要求相距較遠，采用傳統砂濾、活性炭過濾、多介質過濾等處理工藝實現廢水回用處理，只是一定程度降低出水懸浮物濃度，對污水中可溶性污染物如COD、氨氮和鹽分等無法進一步除去，如果回用，會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過程的除渣、洗漿、漂洗等對水質要求不高的生產工藝，而且這些工段用水對COD、濁度、鐵等指標有一定要求，現有過濾技術并不能滿足這些工段的水質要求，而且傳統多級過濾工藝有流程長、占地面積大、產水水質不穩(wěn)定等缺點。必須采用先進的中水回用處理工藝，在原有污水達標排放的基礎上，進一步降低水中鐵、COD濃度，一方面可直接作為回用水，用于除渣、洗漿、漂洗等對水質要求不高的工段；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保安過濾和超濾工藝，減少了前處理費用，延長RO膜使用壽命。本工藝起始點為砂濾出水，COD約為110mg/l，先采用AFF不對稱纖維過濾器進行精密過濾，AFF是一種集加藥、微絮凝、沉淀和過濾為一體的高效過濾設備，其特點是濾速快（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，在本項目中，AFF主要是作為進一步除鐵和中水中懸浮物的設備。經過AFF過濾的中水，COD指標仍為100mg/l左右，而且主要為可溶性COD（SCOD），直接影響中水回用價值，同時有機物對反滲透膜使用壽命影響甚大，必須通過適當的處理工藝，使其降至30mg/l以下。故采用膜生物流化床（MBFB）工藝，利用經過特殊處理的陶瓷膜，將膜分離系統與高負荷生物流化床工藝相結合，以獲取穩(wěn)定的處理水質。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域得到推廣和應用。經過MBFB工藝處理的出水，除電導率指標外，其水質可達到造紙行業(yè)車間回用水的行業(yè)要求的標準，可直接用于生產過程的除渣、洗漿、漂洗等車間，大約可達到60%的回用率。同時MBFB工藝也可作為反滲透工藝的前處理工段，MBFB可直接進入反滲透膜進行脫鹽，而不必經過復雜的保安過濾和超濾工段。AFF不對稱纖維過濾滌凈不對稱纖維過濾器（AFF）是美國西雅圖環(huán)境科技公司研發(fā)的一款針對中水回用固態(tài)廢物快速凈化設備，設備可單獨使用，也可與絮凝劑配合使用，除去中水中固態(tài)廢物，凈化水質。污水處理中水回用系統中，過濾設備是關鍵，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大多數采用沙濾等簡陋設備，過濾設備以砂缸為主，砂缸是一種典型的顆粒過濾方式，以砂石作為過濾介質，通過顆粒濾料吸附作用和砂粒之間孔隙對水體中固體懸浮物截留作用實現過濾的，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中懸浮物的快速過濾。AFF采用不對稱纖維束材料作為濾料，兼具顆粒濾料和纖維濾料優(yōu)點，通過特殊的結構，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，以粉末活性炭(Pow-deredactivatedcarbon，簡稱PAC)為載體，結合膜生物反應器工藝(Membranebioreactor,簡稱MBR)的固液分離技術，使反應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物與在曝氣條件下處于流化狀態(tài)的活性炭粉末進行充分地傳質、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，特別是以目標污染物為代謝底物的微生物菌群；同時，粉末活性碳對水體中溶解氧有很強的吸附能力，在高溶解氧條件下，微生物對富集在活性炭表面小分子有機物進行氧化分解，然后利用陶瓷膜分離系統將水和吸附了有機物的粉末活性炭等懸浮顆粒分開，通過錯流過濾，進一步凈化污水，使其達到中水回用標準。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物等。造紙廢水處理設備的水量和水質調節(jié)
由于造紙工業(yè)在生產過程廢水排放的多樣性，使排出的廢水的水質及水量在一日內有一定的變化，因此在使用造紙廢水處理設備處理時，要求對廢水進行調節(jié)，均衡水質，使其能夠均勻進入后續(xù)處理單元，提高處理效果。造紙廢水處理設備對廢水的調節(jié)主要分為：水量和水質調節(jié)。
廢水處理設備及構筑物都是按一定的水量標準設計的，要求均勻進水，特別對生物處理系統更為重要，為了保證后續(xù)處理系統的正常運行，在廢水進入處理系統之前，預先調節(jié)水量，使處理系統滿足設計要求。根據造紙工業(yè)工藝的不同，廢水的水量、水質不同，調節(jié)池的停留時間也各不相同，當處理水量比較小時，停留時間可選大些，當處理水量比較大時，停留時間可根據具體情況選小些，一般為4~8個小時。
參考資料
[1]
造紙廢水處理設備 · 廢水回收[引用日期2015-12-15]
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