优化制浆造纸工业废水处理技术

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：制浆造纸厂水污染主要来自于化学制浆过程。制浆造纸工业废水中的污染物来自所用的纤维原料，不论木材还是草类原料，利用生产化学浆的主要组分纤维素含量一般都不超过50%，还有其他组分如木素、半纤维素、无机物、可抽提物、多糖类等都混入了废液之中。因此这两股废水往往合并处理，分别称为蒸煮污冷凝液。

造纸工业是耗水大户，我国造纸工业由于技术、装备落后，吨产品耗水量达400 m3以上，比国际先进水平高2～8倍，亟待改进。制浆造纸厂水污染主要来自于化学制浆过程。

由于制浆厂废液中的有机污染物难以用生物降解，而且其高色度也不易处理，处理费用十分昂贵。因此，应尽量在生产过程中采取防治措施，使污染最大限度地减少或消灭在工艺过程之中，即推广采用清洁生产技术。对各过程的废水实施各项治理和综合利用措施。

美国造纸工业主要的厂内防治措施是：提高黑液提取率及回收利用率；封闭筛浆系统；汽提及回用污冷凝液；建立纸机纤维回收和白水气浮回收系统及减少跑、冒、滴、漏等等。瑞典造纸工业的厂内防治措施也大致相同。这些措施都是我国应该学习的，也是能够做到的。对于我国大多数小型草浆造纸厂，虽然回收利用制浆液的经济效益较差，但应认识到这是防治污染的重要手段，必须认真对待。

我国化学浆占总浆产量的80%，其中烧碱及硫酸盐制浆占70%以上。采用碱回收工程，可以回收烧碱及硫酸盐法制浆废液中的碱和热能。先进国家中碱回收车间已成了碱法制浆厂中不可缺少的一部分，已做到碱基本自给（每吨浆只需补充几十公斤芒硝），能源自给而有余并可消除有机污染90%以上。同样，酸法制浆厂也可通过酸回收或制浆废液的综合利用来降低污染。

对所排放的不能达到《污水综合排放标准》的混合污水，还要做进一步的处理，使之达到排放标准。

制浆造纸工业废水中的污染物来自所用的纤维原料，不论木材还是草类原料，利用生产化学浆的主要组分纤维素含量一般都不超过50%，还有其他组分如木素、半纤维素、无机物、可抽提物、多糖类等都混入了废液之中。制浆造纸过程排放的主要污染物有：

（1）悬浮物：造纸工业中所称的悬浮物包括可沉降悬浮物和不可沉降悬浮物两种，主要是纤维和纤维细料（即破碎的纤维碎片和杂细胞）。

（2）易生物降解有机物：在制浆和漂白过程中溶出的原料组分，一般是易于生物降解的，其中包括低分子量的半纤维素、甲醇、醋酸、蚁酸、糖类等。

（3）难生物降解有机物：制浆造纸厂排水中的难生物降解有机物主要来源于纤维原料中所含的木素和大分子碳水化合物。浆厂难生物降解的物质通常是带色的。

（4）毒性物质：制浆排放的污染物中有许多有毒物质，主要有：黑液中含有的松香酸和不饱和脂肪酸；污冷凝液含有的对鱼类特别有毒的成分硫化氢、甲基硫、甲硫醚；漂白碱抽提废水中的多种氯代有机化合物，其中剧毒的二噁英已引起广泛的注意。

（5）酸碱物质：制浆废水中酸碱物质可明显改变接受水体的pH，碱法制浆废水值为9～10；漂白废水的pH变化很大，可低于2，可高于12；而某些酸法浆厂的废水pH则低至1.2～2.0。

（6）色度：制浆废水中所含残余木素是高度带色物质。

1.制浆过程废水水质、水量及其处置

制浆方法不同，所产生的污染及污染水平亦不同。制浆率愈低，排出废弃物愈多，因而污染负荷愈高。

2.碱法制浆工艺的废水特征及回收与综合利用

硫酸盐法和碱法都属于碱法制浆。碱法制浆就是用碱性药剂处理植物纤维原料，将原料中的木素溶出，尽可能地保留纤维素与不同程度地保留半纤维素。烧碱法蒸煮所用的化学药剂主要成分是NaOH。硫酸盐法主要为NaOH+Na2S。

碱法制浆废液因其色黑，故称黑液，BOD5负荷250～350kg/t浆，占全厂BOD5负荷的90%。一般情况，每生产1t化学浆大约需要2t纤维原料和半吨无机化学品，将有1.5t左右的原材料要进入制浆废液，这部分有用资源必须进行回收。

目前最常用的黑液回收法是碱回收和木素回收。采用木素回收，每吨浆大约可回收250～350吨碱木素；碱回收工艺回收的是黑液中的碱和热能，可在造纸厂内部全部消化，环境、经济效益显著。如佳木斯造纸厂碱回收率93%，仅此一项年利税达1.3亿元，黑液BOD5负荷降低95%。因此，碱回收是首选方案。

常规碱回收方法为燃烧法。黑液在燃烧前，须经多段蒸发。黑液中一些易挥发性的物质随着蒸汽逸出，冷凝后排出。排出的BOD负荷中约有30%的组分是有毒性的，如酚及取代酚，硫化氢及还原性有机硫化物，这些污染物的臭味很大，也是浆厂臭气的来源。另外，蒸煮器放锅时也会排出大量蒸汽，冷凝液中也含有类似的易挥发性污染物。因此这两股废水往往合并处理，分别称为蒸煮污冷凝液。

浆料经提取黑液之后，还需进一步洗涤、筛选。根据黑液提取率的不同，洗涤-筛选废水的污染负荷变化较大，主要污染物及组成类同于黑液。这种废水是制浆车间除黑液之外的主要污染源之一。

最常用的纸浆漂白药剂是氧气、次氯酸盐和二氧化氯。浆料中残留的木素经漂白形成木素降解产物的氧化物。这些氯化物浓度虽不高但毒性大，并包括至今被认为是毒性最大的有机化合物—二噁英系列。为减少或消除此类剧毒物质，目前研究开发的焦点是少氯、无氯漂白。漂白废水污染物性质、污染负荷与纸浆白度要求、采用的漂白工艺有很大关系。

黑液回收后，制浆车间除了上述3种主要废水之外，还有经常的跑冒滴漏和事故性排放。

3.亚硫酸盐法制浆工艺的废水特征及回收与综合利用

亚硫酸盐法主要指酸性亚硫酸盐法和亚硫酸氢盐法，盐基有钙、镁、钠、铵等。由于制浆药液pH低，多为酸性，所以又称为酸法制浆，它和碱法制浆同为主要的化学制浆方法。近几十年来，酸法浆相对密度日趋降低。我国酸法浆仅占总产量的6%左右。除其他因素以外，酸法制浆污染问题不易解决是重要原因之一。

酸法制浆废液色红，故称红液。钙盐基红液BOD5约为300～350kg/t浆。镁和钠盐基红液和碱性制浆黑液一样，也可通过回收的方式回收盐基、SO2等化学品和热能；铵则被分解；钙盐基红液只能通过利用废液中溶解的有机物制造不同的化学产品（如酒精、酵母粘合剂、香兰素等）加以综合利用，来达到降低污染排放的目的。

与碱法浆厂相同，在酸法蒸煮废液回收之后，洗涤筛选废水、污冷凝液、漂白废水等构成浆厂的主要污染来源。

4.造纸过程废水水质、水量及其处置

（1）造纸过程废水特征。

我国造纸机耗水量一般超过200m3/t，固形物流失率超过5%。纸机排水中含有溶解性物质约为5～l0kg/t纸，BOD5一般在5～27kg/t纸。这些污染物主要来自于原料、辅助化学品、助剂3个方面。俗称白水。

（2）造纸白水循环系统。

造纸白水的循环回用系统就是使用各种方法处理纸机白水，降低悬浮物含量，代替清水再用于抄纸过程，从而减少用水量和污染物排放量。

（3）白水回收装置。

回收装置主要作用是去除白水中的悬浮物，纸厂常用回收装置有五种：斜筛、沉淀或澄清槽、鼓式过滤机、气浮池、多盘式回收机。

鼓式过滤机是一种老式的小容量过滤设备，它是在网面上分布一层少量长纤维做滤层而将水中的悬浮物过滤分离的。

新式的圆盘过滤机已逐渐代替鼓式过滤机，特点是：设备能力较高，管理简单，操作费用低。

当悬浮物易于沉淀时，宜选用沉淀法，多采用斜管或斜板式。用斜管沉淀池处理白水，在不加絮凝剂条件下SS、BOD5、COD去除率都能达60%以上。主要设计参数：表面负荷6～8m3/（m2·h），分离时间30min以上，动力消耗0.3KWh/t水，泥渣含固量约1%左右。

80年代以后，气浮法广泛用于白水回收，由于气浮池表面负荷高于沉淀池，水泥分离时间仅需15min，因而减少了占地面积和构筑物造价，获得的泥渣含固率高，可达4%～10%，除渣方便，劳动强度低。

5.制浆造纸综合废水处理流程

造纸工业除根据需要对上述各种废水进行分项治理外，有时还需进行尾端综合废水处理（厂外治理）。厂外治理是把各个工段、车间经过原料回收、综合利用和封闭循环使用后排放出来的各种性质不同的废水和生活污水一起汇集起来，经过物化、生化等处理方法，去除水中有害物质，达到国家或地方政府规定的废水排放标准后，排人天然水体。它是制浆造纸工厂的重要组成部分之一，是工厂改建、扩建和新建时，必须加以论证和投资的重要部分。

综合废水由于来自各个车间，主要污染物是经回收后剩余的纤维素、半纤维素和其他有机成分如糖、有机质等溶于水中所产生的腐败性有机物，它是形成BOD的主要因素，木素化合物和各种无机盐类等还原物质是形成COD的主要物质，细小纤维等形成悬浮性物质，颜色和木素化合物等产生色度，有机硫化物等产生臭气。

综合废水处理的流程见图11-14。

pagenumber_ebook=304,pagenumber_book=292

图11-14　制浆造纸综合废水处理工艺流程

优化制浆造纸工业废水处理技术

相关推荐