常用造纸废水处理技术及其比较

殷 涛

长江大学城市建设学院（434023）

造纸工业在国民经济中占有一定地位，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。改革开放以来，随着造纸工业的迅速发展，造纸废水已成为重要污染源之一。据报道，我国的制浆造纸工业废水排放量占工业废水的1/6，COD和SS均占1/4。

造纸生产过程主要产生3类废水∶蒸煮液、中段废水、纸机白水[1]。由于废水中主要成份的不同，使其水质特点和可生化性存在较大差异。如蒸煮液的主要污染物为木质素、纤维素、半纤维素等难降解有机物及色度;中段废水中含有较高浓度的木质素、纤维素和树脂酸盐等较难生物降解的物质成分，并含有有机氯化物；纸机白水中含有大量的纤维和在生产过程中添加的填料和胶料。

1 物化法

物化法包括吸附法、混凝法、固膜分离法等。

目前用于水处理的吸附剂主要有活性炭、硅藻土、氧化硅、活性氧化铝、沸石及离子交换树脂等。吸附法的成本相对较高，很少在实际中采用。

混凝法是采用合适的水处理剂将有害成分沉降分离的方法，合适的水处理剂是混凝法的关键。

常用的固膜分离法主要包括微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）、电渗析等[2]。固膜分离法处理造纸废水始于20世纪60年代，目前该法几乎适用于处理所有的制浆造纸废水，特别是对漂白废水的毒性、色度和悬浮物的去除有明显效果。虽然膜分离技术在造纸废水的处理中具有一些优势，但也存在一定的问题∶如固体膜易被污染、分离效果低、膜组件价格较高；液膜分离技术也存在易产生溶胀，破乳困难等缺点。

由于造纸废水中悬浮物含量高，一般应先进行预处理除去部分污染物以减低膜分离部分的处理负荷并减少膜的污染。

2 生物法

生物法是利用微生物降解代谢有机物为无机物来处理废水。通过人为的创造适于微生物生存和繁殖的环境，使之大量繁殖，以提高其氧化分解有机物的效率。由于造纸废水的可生化性非常差，单独使用生物处理往往不能达到理想效果的，因此采用生物法处理造纸废水需要前处理工序（如物化、电化学或化学氧化法等），提高废水的可生化性，改善后续生物处理的效果,但同时也增加了处理工序、基建成本、过程控制及运行成本等。

生物处理由于其成本低，成为有机废水处理的主要选择，主要工艺有厌氧处理及厌氧和好氧联合处理。

2.1 厌氧处理

厌氧工艺主要用于造纸废水生化处理的预处理单元,应用较多的有水解酸化、UASB厌氧反应器、IC厌氧反应器等。

1）水解酸化工艺

水解酸化工艺是将厌氧过程控制在水解与产酸阶段，利用水解和产酸菌的反应，将不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子物质，以改善废水的可生化性能[3]。

2）UASB厌氧反应器

UASB反应器，即升流式厌氧污泥床反应器，主要是利用反应器内一定高度和浓度的厌氧活性污泥，在与废水接触过程中，发生厌氧反应，从而将有机物降解为无机物质的过程，通过其核心组件——三相分离器，来实现泥、水、气三相的有效分离，保证出水水质。

3）IC厌氧反应器

IC反应器即内循环厌氧反应器,主要是针对UASB反应器的布水不易均匀、水流上升流速低、污泥与污水不易实现充分混合等缺点，通过优化设计和结构调整而成。其内部构造，实际上是两个UASB反应器的叠加,分为第一反应室和第二反应室，分别对废水进行粗处理和精处理过程[4]。

以上反应器在试验与生产实际过程中和相应的前期处理相结合，针对不同的造纸废水水质都取得了比较好的效果，有效的降低水体中各种难以降解的物质的含量，为下一步的生物好氧处理打下良好基础。

2.2 好氧处理

好氧工艺是生物处理法的核心单元，将经过前期预处理、将可生化性指标已经提高的造纸废水当中的各种有机物经生物降解为常见无机物质予以去除，应用较多的有A/O法、氧化沟法、SBR法、接触氧化法和MBR法等。

1）A/O 法

A/O法是传统活性污泥法的一种，通过在传统曝气池的前面预设缺氧段或在同一构筑物内实现缺氧段与好氧段交错，并适当设置混合液内回流系统，使系统在去除含碳有机物的同时，具有很强的脱氮能力。

2）氧化沟法

氧化沟是延时曝气活性污泥法的一种，它是一种连续处理的反应池，混合液通过在反应池内以一条闭合式曝气渠道进行连续循环，根据各段距曝气装置远近的不同，在曝气渠道内形成好氧、缺氧交错流行的形态。氧化沟具有较长的污泥停留时间和水力停留时间，污泥负荷低，因此出水水质好，在去除碳源污染物的同时，具有很好的脱氮除磷效果。

3）SBR 法

SBR法，又称为序批式活性污泥法，是由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。SBR工艺处理器交替处于进水——反应——沉淀——排水排泥——闲置期等几个过程，从而使整个系统交替处于厌氧、缺氧、好氧的状态，能够稳定的实现有机物降解及脱磷除氮的功能。SBR一般采用低的污泥负荷和较长的停留时间，因而出水水质稳定，水质好。

4）接触氧化法

接触氧化法属于生物膜法的一种，通过在反应池内设置弹性填料,并保持池内一定的污泥浓度，在填料表面会形成一层生物膜，由内到外分别生长着厌氧、缺氧和好氧菌群。污水在与生物膜的接触过程中，所含有有机物及营养物质被生物膜上的微生物吸附降解，使污水的污染程度降低到出水标准后排放。

5）MBR 法

MBR是活性污泥法和膜分离技术的结合，其中以膜分离工艺代替传统活性污泥法中的二沉池，作用是把生物处理工艺所依赖的微生物从生物培养液（混合液）中分离出来，从而微生物得以在生化反应池内保留下来，同时保证出水中基本上不含微生物和其他悬浮物。

虽然造纸废水的可生化性一般，但可在生产实际过程中需针对不同的造纸废水水质采用先期的预处理措施，从而有效的提高该废水的可生化性水平,再根据预处理后的水质选择合适的处理方法，使废水的水质得到本质提高，满足相关排水标准。

3 高级氧化法

高级氧化技术 （Advanced Oxidation Processes，简称AOPs）又称深度氧化技术，是20世纪80年代发展起来的一种用于处理难降解有机污染物的新技术。在氧化剂、电、声、光辐照、催化剂等作用下产生氧化能力极强的·OH，再通过·OH与有机化合物间的加成、取代、电子转移、断键、开环等作用，使废水中难降解的大分子有机物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质,甚至直接分解成CO2和H2O，达到无害化的目的。该技术具有反应速度快、处理效率高、对有毒污染物破坏彻底、无二次污染、适用范围广、易操作等优点[7]。

在实际生产应用中，往往可以采用高级氧化法与生化联合处理工艺的方式，即先通过高级氧化法将造纸废水中难以降解的大分子有机物分解成小分子物质，在利用生物法中各种类型的微生物对小分子有机物进行分解，既可以降低氧化剂的使用量又充分发挥了好氧微生物生长速度快、处理水质好的特点，是一种比较有发展前途的方法。

4 结论和建议

上述介绍了造纸废水的多种处理方法和技术，造纸废水的处理方法很多，但每种方法和工艺都有其适用条件，各有其优点和不足。即使是非常先进的处理方法，也不可能独立完成处理任务。往往需要把几种方法组成一个处理系统，才能完成所要求的处理功效。因此在生产实际中应根据水质等因素，选择最合适的废水处理系统,实现清洁生产之目的。

同时为降低处理难度,应针对造纸的生产过程，推行清洁生产。1）从生产过程的源头减少原辅材料的消耗，降低废水中污染物的浓度。2）通过对生产过程的控制，减少生产过程中废水和污染的产生，并通过生产过程的循环回用，实现废水污染物排量放的最小及废水中污染物浓度的最低。

[1]杨德敏,王兵.高级氧化技术处理造纸废水的应用研究[J].中国造纸,2010,29(7):69~73.

[2]张旋,姜洪雷.造纸废水治理技术的研究进展[J].工业水处理,2007,27(1):8~11.

[3]张伟.水解酸化——好氧曝气工艺处理石灰法造纸废水[J].江苏环境科技,2006,19(增刊1):19~20.

[4]陈志强.IC厌氧反应器在制浆造纸废水处理中的应用[J].中国造纸,2004,23(3):37~39.

[5]王俊芳,师彬,陈建峰,等.O3/H2O2高级氧化技术在处理难降解有机废水中的应用进展[J].化工进展,2010,29(6):1138~1141.

[6]胡志军,李友明.制浆造纸工业废水的脱色方法[J].黑龙江造纸,2006(02).