废水处理技术在造纸中的应用

俞阜东，吴盛恩，王雄振

（1.浙江省环境工程有限公司，浙江杭州 310012；

2.国家造纸化学品工程技术研究中心杭州市化工研究院，浙江杭州 310014）

废水处理技术在造纸中的应用

俞阜东1，吴盛恩2，王雄振2

（1.浙江省环境工程有限公司，浙江杭州 310012；

2.国家造纸化学品工程技术研究中心杭州市化工研究院，浙江杭州 310014）

介绍了几种主要的废水处理技术在造纸行业中的应用，简述了其处理原理，分析了其优缺点，并对造纸行业的废水处理问题提出了建议。

造纸；废水处理；建议

1 前言

随着我国经济发展和人民生活水平的不断提高，纸张的需求量日益增加，造纸行业因此获得了迅猛发展的机会；但是，造纸行业是用水大户，而我国的人均水资源占有量十分不乐观，这就对我们造纸行业的发展提出了“节水”的要求。而“节水”可以从源头做起，如降低生产吨纸所需的用水量等；也可以从“循环利用，变废为宝”的方向挖掘潜力，利用废水处理技术，使原本不可以使用的废水变为可以循环利用，并通过科学的技术处理增加其循环使用的次数。

2 废水处理技术在造纸中的应用

废水处理技术主要有物理法、化学法、物理化学法和生物法等四大类；其中，物理法和化学法能有效地去除悬浮物（SS），通常作为造纸废水处理的预处理方法，或者说是一级处理方法，以便于进一步使用其他方法对造纸废水进行更深层次的处理；而物理化学法和生物法则广泛应用于造纸废水的二级处理过程。这些方法能有效地处理废水的化学需氧量（COD）、生物需氧量（BOD）等污染物，使造纸废水可以循环利用或者达标排放[1]38。由于造纸废水的一级处理相对比较常见，本文就不作介绍了，下面主要介绍造纸废水的深度处理技术。

2.1 高级氧化法

高级氧化法是20世纪80年代逐步发展起来的一种针对难降解有机污染物的新技术，又被称为深度氧化技术。其原理是在高温高压、电、声、光辐射或催化剂等反应条件下产生具有强氧化能力的羟基自由基（HO·），将废水中的难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质。同传统的化学氧化法相比，高级氧化技术具有反应速度快、处理效率高、对有毒污染物破坏彻底等优点，对于难降解的有机物废水的处理具有极大的应用价值；目前高级氧化法主要有Fenton氧化、臭氧催化氧化、光催化氧化和电催化氧化等技术[2-5]。

其中，光催化氧化法的原理是在光催化剂的条件下，利用不同波长的光照射使得污染物发生氧化反应，转变为低污染物或者非污染物。催化剂在这里扮演了很重要的角色，根据催化剂的不同，可以将光催化氧化法分为均相光催化氧化法和非均相光催化氧化法，其中研究较多的是非均相光催化氧化法，多采用N型半导体材料作为催化剂，如TiO2、ZnO、ZnS和CdS等，其中又以TiO2性能最优[6]。

由于光催化氧化法反应条件具有温和、氧化能力强和适用范围广等优点，因此对其的研究报道较多。全玉莲等使用纳米TiO2光催化剂处理某再生纸制浆纸厂经生化处理后的出水，在废水pH为3，光催化剂用量为1.0 g/L，反应时间为7 h时，COD去除率可达76.0%[7]。石中亮等以TiO2为催化剂，用光催化氧化法处理制浆造纸废水，在焙烧温度为500℃，焙烧时间2 h，pH=7～8，TiO2用量2.0 g/L，H2O2用量为体积分数0.6%，光照4 h的条件下，废水COD的去除率可达90%[8]。

光催化氧化法存在的主要问题是光源利用率较低，降解不够彻底，难以找到高效的光催化剂；但是作为废水处理的新技术，光催化氧化法的巨大潜力是不容忽视的，对其的研究也将随着技术的进步而更加深入和系统。

2.2 物理化学法

物理化学法中应用最为广泛的有混凝沉淀法，因为其具有设备简单和运行管理方便等优点。混凝沉淀法的原理是向造纸废水中加入絮凝剂，使水中胶体状悬浮颗粒、胶体和可絮凝的其他物质失去稳定性后相互碰撞形成大颗粒物或者絮状物，从而易于从废水中沉淀分离。由此可知，该处理方法中絮凝剂的质量十分关键。絮凝剂主要有二大类：一类是无机盐类絮凝剂，是在传统铝盐、铁盐混凝剂的基础上发展起来的，目前应用比较广泛的有聚合硫酸铝（PAS）、聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铝（PAC）、聚合氯化铁（PFC）和聚铝硅（PACSi）等；另一类是有机高分子絮凝剂，主要有天然改性的高分子絮凝剂，如壳聚糖衍生物改性絮凝剂等；合成高分子絮凝剂，如聚丙烯酰胺（PAM）类等。

我们选择PAC和PAM类组合絮凝剂对某造纸厂的废水在实验室利用混凝搅拌仪做了如下模拟实验：固定PAC和PAM的投加量，PAC为75 mg/L，PAM为1 mg/L。实验目的是比较实验室自制PAM类絮凝剂和市售的PAM类絮凝剂对该造纸废水处理效果的优劣。具体工艺条件为：先取1 L实验废水，搅拌1 min，接着加入PAC，搅拌5 min，然后加入PAM，搅拌5 min，最后静置30 min，分别根据GB/T 13200— 1991和GB/T 11914—1989检测处理出水的浊度和COD。检测结果见表1。

表1 混凝沉淀法处理造纸废水的实验结果%

由表1可以看出：PAC对浊度去除率的贡献很大，平均可以达到93%以上，而PAM主要是去除造纸废水中COD；PAC+自制PAM 1的组合对该造纸废水实验2个水样处理效果均最好，浊度去除率最高可以达到97.3%，COD去除率最高可以达到74.2%；同时我们也发现，自制的PAM相比于市售的PAM对于该造纸废水水样处理具有更好的效果。

2.3 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，主要包括好氧法、厌氧法和生物酶法等。2.3.1好氧法

好氧法是利用好氧微生物在有氧条件下降解代谢处理废水的方法，主要有活性污泥法、生物膜法和接触氧化法等。好氧法处理效果好，但存在着产生污泥量大和动力消耗大的缺点[1]39。

在常温下，采用兼氧、好氧生物接触氧化处理高浓度制浆造纸废水，利用兼氧菌将废水中的大分子有机物分解为低分子有机物，同时利用兼氧菌的水解作用破坏大分子有机物的有色基团，提高废水的可生化性；然后在好氧池中利用好氧菌的同化和异化作用将兼氧菌所分解的产物进行降解，从而达到脱色、去除COD的目的；该系统对色度去除率为75%，SS去除率为79%，CODCr从3 834 mg/L降到106 mg/L，去除率为97%[9]。

2.3.2 厌氧法

厌氧法是在无氧的条件下，通过厌氧微生物降解代谢来处理废水的方法。与好氧法相比，厌氧法具有以下优点：不需曝气，只需少量或不需补充营养物；产生的污泥量少，污泥稳定，易于脱水；反应器负荷高，体积小，占地少；规模灵活，操作方便。但是厌氧法也存在着厌氧微生物增殖缓慢，设备启动时间长和处理效果不如好氧法等缺点。因此，对于操作控制较为复杂且安全措施要求严格的废水处理，厌氧法常作为好氧处理前的处理，以达到更好的处理效果[10]。

厌氧生物处理技术主要包括上流式厌氧污泥床（UASB）、复合型厌氧反应器（UBF）、膨胀颗粒污泥床反应器（EGSB）和内循环反应器（IC）等。其中UASB的使用最为广泛，殷承启等选择二次纤维制浆造纸混合废水为处理对象，用UASB处理模拟废水，在UASB水力停留时间4.43 h、容积负荷COD约6.0 kg/（m3·d）的条件下，可去除90%以上的COD、50%以上的总硬度以及80%以上的硫酸根离子[11]。

2.3.3 生物酶法

生物酶法是利用酶的催化作用来加速降解有机物的反应。与其他微生物相比，酶处理技术具有反应条件温和，效率高，对水质及设备情况要求较低，对温度、浓度和有毒物质实用范围广，可以重复使用等优点。但是酶处理成本高，而且处理条件非常苛刻，耐冲击能力较差，易失活[12]。

周慧华等采用固定化漆酶处理制浆造纸废水，在温度为25℃、水样pH为6.5的条件下，固定化漆酶投加量为0.2 g/L，CuSO4投加量为10 mg/L，1-羟基苯并三唑（HBT）投加量为4 mg/L，反应8 h色度去除率可达到85%左右，COD去除率为12.51%[13]。

3 结语

在实际处理过程中，经常是几种方法同时使用，尽可能多地回收各种有用物质，使废水可以尽可能多地循环利用，最终达标排放，并没有严格的区分一级处理和二级处理，本文为了更好地说明各种废水处理技术在造纸废水中的应用，特将处理过程人为地分成了一级处理和二级处理。

鉴于本文提到的一些废水处理方法在造纸行业中的应用，特在此针对造纸行业的废水处理问题提几点建议：

（1）使造纸行业规模化，集群化，这样不仅可以降低废水吨水的处理成本，还可以方便交流先进的处理经验；

（2）优化造纸生产工艺条件，提倡绿色环保生产，提高白水循环利用率，在保证纸张性能的前提下严格控制化学品用量，不给后续的废水处理增加不必要的成本；

（3）加大研究废水处理设备的经费投入，加大废水处理的科研投入，推动废水处理技术的发展。

［1］唐黎标.生物技术在造纸废水处理中的应用［J］.湖北造纸，2013（4）.

［2］黎斌.浅谈高级氧化技术在造纸废水处理中的应用［J］.资源节约与环保，2013（7）：245.

［3］滕厚开，谢陈鑫，李肖琳，等.造纸废水深度处理技术研究［J］.水处理信息报导，2013（4）：1-5.

［4］杨德敏，谭婷.造纸工业废水深度处理新技术［J］.纸和造纸，2011，30（2）：48-53.

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［6］李宝义.造纸废水处理技术分析与研究进展［J］.广东化工，2011，38（5）：182-184.

［7］全玉莲，姚淑霞，董亚荣，等.纳米二氧化钛光催化降解造纸废水的试验研究［J］.环境工程，2011，29（1）：55-57，97.

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本文文献格式：俞阜东，吴盛恩，王雄振.废水处理技术在造纸中的应用[J].造纸化学品，2014，26（6）：1-3.

凯米拉为过氧化氢工厂追加投资

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（胡伟婷）

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（李振远）

Application of Wastewater Treatment Technology in Papermaking

YU Fu-dong1，WU Sheng-en2，WANG Xiong-zhen2
（1.Zhejiang Environmental Engineering Co.，Ltd.，Hangzhou 310012，China；2.National Eng&Tech Research Center for Paper Chemicals，Hangzhou Research Institute of Chemical Technology，Hangzhou 310014，China）

Introduces several major wastewater treatment technology in the paper industry，outlining its processing principle，analyze its advantages and disadvantages，and suggestions paper industry wastewater treatment problems.

papermaking；wastewater treatment；suggestions

TS79

A

1007-2225（2014）06-0001-03

俞阜东女士（1986-），助理工程师；主要研究方向为废水、废气的处理工艺；E-mail：524634945@ 163.com。

2014-09-27（修回）