造纸废水处理技术概论
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摘要：本文对造纸废水的来源和性状进行了分析，并介绍了造纸废水的常用处理技术。
关键词：造纸废水物理化学法生物处理气浮法沉淀法
一、造纸工业概述
造纸工业在国民经济中占有重要的地位，纸和纸板的消费水平，是衡量现代化水平与文明程度的重要标志之一。我国自改革开放以来，随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高，纸和纸板的生产量以年均9.8%的速度递增，其中2001～2005年间，平均每年增长13.6%。但是，目前我国国民人均年纸张消费量还不高，只有24.7kg，距世界人均年消费量54.9kg尚有相当差距。据预测，到2010年，我国纸及纸板总消费量将为6000～8000万吨，人均消费量达到43～57kg。因此，随着我国国民经济的发展，GDP的快速增长，必然会带来纸和纸板的生产与消费量的更快速增长。
众所周知，造纸工业是水污染大户。据不完全统计，2005年全国县及县以上造纸企业排放废水量约为24亿吨，占全国工业废水排放量的11%，居第三位；COD排放量为300余万吨，占全国COD排放量的42%，居第一位。由此可见，为了控制污染，保护环境，迫切需要解决造纸工业同环境保护协调发展的问题。
九十年代以来，为了保护我国的自然环境和生态平衡，减轻造纸工业污染，特别是制浆黑液对环境的污染，我国的造纸工业已经逐渐摒弃“以草为主”，改变“小而散”的局面，对原料结构、产品结构进行了很大的调整，以商品浆和废纸取代自制浆，建设了一批有竞争力的大、中型造纸企业，生产白纸板、白卡纸、箱板纸、瓦楞纸等适应市场和人民生活需要的各种产品。以浙江省为例，目前以商品浆和废纸为原料的纸板及机制纸产量占全省造纸年产量的70%左右。因此，如何搞好以商品浆和废纸为原料的造纸废水处理，是减少造纸工业水污染重要和主要组成部分。本文主要讨论以商业浆和废纸为原料的造纸废水处理技术。
二、造纸废水来源与性状
1、废水来源及污染成份
造纸废水是以废纸、商品浆（大多为进口漂白林浆）为主要原料，生产多种规格的白纸板、白卡纸、箱板纸、瓦楞纸等产品。生产工艺根据产品不同有一定的差异，排放的废水主要来自废纸的碎浆、筛浆、浮选及抄纸过程中产生的废水，如根据生产需要有脱墨工序的话，则还有脱墨废水等等。
废水中主要含有半纤维素、木质素、无机酸盐、细小纤维、无机填料以及油墨、染料等污染物。木质素、半纤维素主要形成废水的COD及BOD5；细小纤维、无机填料等主要形成SS；油墨、染料等主要形成色度及COD。这些污染物综合反映出废水的SS、COD指标均较高。
2、水量和水质
目前，国内造纸企业因原料、设备、工艺操作等不同，排水量差异较大。通常吨纸产品的排水量在100～200m3,低者小于50m3,高者超过200m3。一般，企业规模越大，设备越先进、商品浆比例越高、管理越完善，吨纸排水量也就越低。在同等条件下，高档纸吨产品排水量要高于低档纸吨产品排水量，如生产瓦楞纸吨产品排水量相对较低，脱墨纸吨产品排水量相对较高。
废水水质浓度一般与吨纸排水量及污染物产生量有关。据测算，在一般情况下，废纸造纸的污染物产生量相对稳定，产污系数为70～90kgCOD/t纸。吨纸产品排水量越大，则废水COD浓度降低；反之亦然。一般情况下，造纸废水水量与水质的关系推算如下：
3、造纸废水的特点
（1）废水中的BOD同COD的比值一般约为0.15～0.25，生化性较差，且废水中N、P含量偏低，因此不适合直接采用生化法进行处理，而必须先经过混凝沉淀或气浮处理后，BOD/COD为0.4～0.7时，才适合生化处理。（2）造纸废水中的细小悬浮性纤维较多，SS和COD含量高。COD由非溶性COD和可溶性COD两部分组成，非溶性COD占COD组成总量中的大部分，因此，当SS被除去时，非溶性COD同时亦可大部分被降低。因此，处理造纸废水最关键的问题是先采用物化方法除去水中的细小悬浮性纤维。
三、造纸废水处理技术
1、废水处理技术简介
（1）基本原理和方法
所谓污水处理，实质上是采用各种技术手段，将污水中的污染物质分离出来，或将其转化为无害的物质，从而使水污染得到控制。
现代的污水处理技术，按其作用原理，可分为物理化学法和生物化学法两类。物理化学法包括筛滤、沉淀、上浮、气浮、过滤和反渗透以及中和、混凝、电解、氧化还原、萃取、吸附和离子交换、电渗析等，是利用物理或化学作用，将废水中的某些溶解性污染物转化为容易从水中分离的形态，并最终分离出来。
物理化学法则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，从而使造纸废水得以净化。根据参与作用的微生物种类和供氧情况，其生物处理过程分为好氧、厌氧和好氧厌氧组合生物处理三大类。
水污染的物化控制技术在污水处理中占有极大的比重。大多数工业污水由于生化性不高，不宜采用生化法进行处理，只能采用物化法进行处理。城市污水和一些生化降解性较好的工业污水一般采用生化法进行处理，并采用物化法进行生化处理的预处理和后处理；污水的深度处理也多采用物化法去实现。与生化法相反，物化法的优点是见效快、处理效果好、易于管理的控制，其缺点是处理成本高，有的方法还会产生二次污染。
（2）基本流程
生化法的基本流程
2、造纸废水常用处理技术
根据造纸废水生化性较差的特点，对吨纸废水排放量>150m3、浓度较低的中小型造纸企业，通过气浮或沉淀等物化处理，出水水质指标即可达到或接近国家排放标准；而对于吨纸产品废水排放量在150m3以下，废水COD在800～1000mg/l以上的大、中型企业来说，由于原废水SS和COD浓度较高，不可能期望通过气浮或沉淀处理的方法使处理水水质达到国家一级排放标准。这样，势必要在物化处理之后，采取生物处理方法，最终使处理水水质达到排放标准。
（1）物化法从经济和实用的角度考虑，造纸废水处理采用较多的物化法是气浮法和沉淀法。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BOD5。其典型的处理工艺流程为：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去除率通常能达到70%～85%。
最近几年来，在气浮法中高效浅层气浮异军突起。高效浅层气浮具有水力停留时间短（<5min）、池体水深浅（仅500mm）、处理效果好等优点。它应用浅池理论和“零速度”原理，可在短时间内获得优质出水，其SS、COD去除率可略高于沉淀法，对中型规模的废水处理有其一定的优越性。
（2）物化同生化相结合对于吨纸废水排放量较低、废水含COD较高的大中型废纸造纸企业，期望通过单级气浮或沉淀的物化方法达到国家一级排放标准有较大的难度，因为可溶性COD、BOD5主要通过生化方法才能有效去除。一般，当执行COD≤100mg/l的排放标准时，原水COD浓度不宜超过600～800mg/l；当执行COD≤150mg/l的排放标准时，原COD浓度不宜超过800～1000mg/l。因此，在原水SS和COD浓度较高时，应在一级物化处理之后接生化方法处理，使处理出水最终达到国家排放标准的要求。物化加生化处理方法的典型工艺流程如下：废水 调节 沉淀或气浮 好氧或厌氧加好氧 二沉池 排放。
造纸废水常用的生化法有好氧生化和厌氧生化两种。好氧生化法根据好氧微生物在处理系统中的状态不同可分为活性污泥法和生物膜法两种。活性污泥法处理技术比较成熟，运行费用低，但对高浓度造纸废水处理效率不高，且容易出现污泥膨胀，因而逐渐被其它新的处理技术所取代或在其原有工艺基础上加以改进。相对于活性污泥系统而言，生物膜系统具有如下显著优点：高容积负荷、更强的抗毒能力和耐冲击负荷能力、无须污泥回流、处理设施紧凑，在造纸废水处理中逐渐得到了广泛应用。
厌氧生化法目前常用的有厌氧生物滤池、上流式厌氧滤池、升流式厌氧污泥床、厌氧流化床、厌氧附着膜膨胀床、厌氧浮动生物膜反应器和厌氧折流板反应器等。厌氧生化法适用于高浓度造纸废水的处理。单一的好氧或厌氧方法处理造纸废水往往得不到较好的效果，单独的好氧处理成本高，单独的厌氧处理其出水达不到排放标准。实践证明，厌氧――好氧处理法既能获得良好的处理效果，又可降低成本，具有单一方法不可比拟的优点，因此在实际工程中应用十分广泛。
3、气浮或沉淀法的关键
造纸废水处理的重要步骤为气浮或沉淀，而要保证气浮或沉淀的效果，关键是选取高效经济的絮凝剂。衡量絮凝剂性能的主要指标是：絮凝剂对废水pH值的适应范围大，形成矾花的时间短，所得矾花的沉降速度快，含水率低，在处理水中残留毒性小。
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