废纸制浆造纸废水封闭循环处理工艺

31CHINAENVIRONMENTALPROTECTIONINDUSTRY2006.11交流平台CommunicationPlatform钱世通1，黄胜炎2（1.重庆大学城市建设与环境工程学院，重庆400045;2.中国医药集团重庆医药设计院，重庆400042）摘■要:本文介绍了废纸造纸制浆废水的特点、在零排放和废水封闭循环中遇到的问题以及解决措施，介绍了几种目前比较常用的废纸制浆造纸循环水处理工艺及其发展状况。关键词:废纸;造纸;废水处理;封闭循环;零排放中图分类号:X703.1文献标志码:A文章编号:1006-5377（2006）11-0031-03废纸制浆造纸废水封闭循环处理工艺1.1　可溶性有机物的积累废水封闭循环后，可溶性有机物在水中积累，造成水温升高，为微生物生长创造了条件。粘液和丝状的微生物，由于能够附着在容器壁而易于生长，成团的带粘液的微生物与纤维一起形成腐浆(slime)，由腐浆生成的H2S和挥发性脂肪酸(VAF)容易造成纸页的空洞、透明点等纸病，甚至造成抄造断头而影响产品质量。因此可溶性有机物是封闭循环水处理中的首要污染物。1.2　盐的积累和腐蚀问题废水中的阳离子除了钠盐以外，还有钙盐如CaSO4和CaCO3。CaCO3来自废纸中的填料和涂布层，会与微生物产生的VFA缓慢地进行反应，生成CO2和Ca2+。CO2易引起气泡和泡沫，产生纸病和断头，严重影响抄纸。Ca2+会和树脂酸、SO42-生成CaSO4，在纸机网部形成垢层，造成糊网、粘辊等问题，难于抄造。SO42-和高浓度的VFA以及细菌的生长都会引起腐蚀，而温度的升高又加速了腐蚀。1.3　二次胶粘物问题二次胶粘物（secondarystickies）是指工艺过程中形成的具有胶粘性的憎水和部分憎水性物质。二次胶粘物可存在于水中或沉积于设备表面，虽然憎水，但大部分却带有电荷，能暂时稳定于水中。二次胶粘物引起的抄造问题相当于树脂障碍，会使纸浆粘度升高，网部滤水困难。利用回收的废纸为原料生产各种纸和纸板，可减少森林砍伐，减少废纸垃圾；废纸制浆的能耗、化学品消耗和废水污染负荷，也远低于原纤维制浆，因此，废纸回收利用是一项有利于节能环保的绿色工程。废纸制浆造纸虽然没有黑液，废水污染负荷相对较低，但由于废纸制浆造纸工业是高耗水行业，仍不可避免要产生废水。据有关测定表明：非脱墨再生纸厂废水的COD为800～1500mg/L，BOD为150～350mg/L，TSS为900～1200mg/L；脱墨再生纸厂废水的COD约为1200mg/L，BOD为300～900mg/L，TSS为500～1500mg/L。这些废水若不经任何处理就排放，势必会对江河水体造成严重的污染，对人们的生产生活带来极大的不便。目前，欧美以废纸为原料的制浆造纸厂，废纸制浆造纸的回用技术已成熟，不少已经实现了“零排放”，即完全没有废水排放。节约水资源，建立可持续发展的水资源利用模式，不但是社会经济发展和环境保护的需要，也是造纸工业本身发展的需要。1零排放和封闭循环中出现的问题为了实现零排放，就需对废纸制浆造纸废水实行封闭循环使用，而废水的多次循环使用会造成水质的进一步恶化，有害物质逐渐积累并达到很高的浓度，进而使处理变得十分困难，并会引起以下问题：32中国环保产业2006.11交流平台CommunicationPlatform1.4　阴离子垃圾阴离子垃圾（anionictrash）是指溶解的或胶体状态的对造纸过程有害的阴离子，具有亲水性，带有较高电荷、具有较大分子量。其主要来自于半纤维素和木质素的降解组分，以及淀粉、油墨等其他物质。阴离子垃圾会导致造纸湿部添加剂的用量增加和车速的降低。2解决措施要解决系统循环水因长期的高度循环使用而造成的水质恶化问题，就必须了解系统各工序用水和各种用水设备的水质要求。废水零排放的废纸造纸工厂，网部和毛布的喷淋以及面浆的水力碎浆机和真空泵的密封水一般要求使用清水。制浆的水力碎浆机、稀释、纸机喷淋和真空泵的水封等部位对水质要求较低，可以使用处理过的工艺水。多数情况下，循环水用于芯浆或单层纸板的水力碎浆机，多层纸板的面层和衬层制浆可以直接使用面层和衬层网笼排出的白水，浆料的稀释通常使用经过气浮澄清的工艺水。根据各工序用水和各用水设备的水质要求，为了实现系统用水的封闭循环和零排放，可以采取以下措施：2.1　使用白水回收机回收白水替代清水白水回收机用完全机械的方法处理网下的多余白水，同时它还可以回收白水中的细小纤维，使之可再返回浆料系统使用。通过处理后，出水可分为三类：SS＞200×10-6、SS＜50×10-6和SS＜15×l0-6。其中SS＞200×10-6的浓白水用于稀释浓缩机后的浆料；SS＜50×10-6的澄清白水可用于网部的低压喷淋用水；而SS＜15×10-6的超清白水可用作网部的高压喷淋。2.2　改变施胶剂目前使用的松香类施胶剂需要加入大量的硫酸铝，以保证施胶过程的pH值为4.5左右，从而达到较好的施胶效果。由于需要在酸性环境中进行施胶，因而会造成：（1）系统设备和管道的严重腐蚀；（2）纸张的强度大大降低，同时在环境湿度较大的情况下，纸张在线的强度测定值与标准状态下的强度测定值有较大的偏差；（3）造成系统内累积大量无机盐和硫酸根，进而产生较严重的硫酸盐垢，影响系统正常运行。为解决这些问题，可使用中性施胶剂(如“ASA”)进行施胶，它们在pH4～9的条件下即可取得较为理想的施胶效果。在施胶度要求较高的纸种中，硫酸铝的使用量可以降低90％以上，施胶度要求较低的纸种可基本不使用硫酸铝，从而避免了因系统中白水高度封闭循环而对系统造成的不良影响。2.3　循环水处理系统中的循环水经过多次循环回用，水质会严重恶化，在不能满足工艺中对水质要求最低的工序的水质要求时，就需要对循环水进行处理后再回用。目前常用的循环水处理工艺主要有以下几种：（1）气浮法白水气浮法处理技术是使空气在一定压力的作用下溶解于水中，再经过减压释放形成极微小的气泡，使其与处理的白水混合，微小气泡粘附在白水中的纤维或细小填料上，而后一起上浮于水面并被去除，达到白水净化的目的。经过处理，循环白水中大部分的细小纤维、石蜡、油墨以及各种胶粘物都能得到去除，而后可作为碎浆机碎浆用水，以消除废水循环使用对制浆造纸系统和产品质量造成的不良影响。目前常用的气浮法是高效浅层气浮技术，处理设备为涡凹式气浮装置。废纸制浆造纸废水经该工艺处理后，COD、SS去除率分别达到90%和99%以上，出水水质达到造纸工业废水排放二级标准。涡凹式气浮装置具有技术含量高、投资省、运行费用低、操作简便、适应性强等优点。（2）电化学法电化学法是新型的水处理技术，其直接或间接地利用电解作用将水中的污染物去除或将有毒物质转化为无毒、低毒物质。已有研究表明，电絮凝法（或电化学凝聚法）用于处理污染物浓度较高的废纸制浆造纸废水，不需要采用预处理去除悬浮物，可在低电压和低电流的条件下运行，安全性高，而且与化学凝聚法相比，耗费低，废水的浊度去除率和COD去除率分别可达95%和60%，有较好的推广应用前景。（3）粉煤灰吸附法粉煤灰作为工业废弃物，具有微孔多、表面积大等特点，对悬浮在废纸制浆造纸废水中的絮状物及纸纤维具有很好的吸附效果。如广东中山联合鸿业造纸有限公司利用燃煤锅炉所排出的粉煤灰（含有未燃烧的炭成份）代替活性炭起吸附作用，并利用粉煤灰含有的铁、铝离子在酸性条件下可离解成为无机混凝剂，可将污水中的悬浮物细小粒子凝聚、吸附、共沉，使水质变清的原理处理废纸制浆造纸废水，进而循环回用，达到废水零排放的目的。其工艺流程如下：33CHINAENVIRONMENTALPROTECTIONINDUSTRY2006.11交流平台CommunicationPlatform经粉煤灰处理后，废水水质及其它情况见表1、表2。　从表中可以看出，在零排放状态下，COD仍较高，主要是可溶性淀粉等的积累所致，其来源于纸箱粘合时所用的淀粉粘合剂。经两年多的零排放实践，COD已稳定在该值上，而水质则无恶化变质。整个处理过程投入的是造纸废水和粉煤灰，排出的则是可以回用于造纸的清液和吸附了SS、COD、BOD等物质的粉煤灰，此煤灰运到砖厂与粘土混合可作烧砖的原料，达到了以废治废的目的。3结语（1）我国废纸制浆造纸厂的废纸原料和产品品种门类繁多，原料有进口废纸、国内废纸，还有脱墨的、非脱墨的废纸，而且有的企业除再生纤维系统外还有原纤维制浆系统，这更增加了废水处理的难度和复杂性。目前国外全厂封闭循环和零排放技术已经成熟，新技术的应用使废纸制浆造纸厂用水的封闭循环和零排放成为可能。（2）全封闭循环和零排放可大大减少造纸的用水量和废水的产生量，降低废水处理的投资和运行成本以及纸张的生产成本，利于环保，也利于企业。（3）全封闭循环和零排放需要工艺水的外部处理，目前应用的高效浅层气浮法、电絮凝法和粉煤灰吸附法都取得了相当好的效果。同时，新一代的先进技术如高温处理工艺、内循环（IC）反应器等技术的应用，使清洁生产和零排放工艺成为未来的发展趋势。我国造纸工业对环境的污染已成为迫切需要解决的问题，实现废纸制浆造纸废水的封闭循环和零排放具有深远的意义。它不但可以给造纸企业带来巨大的经济效益，减少原材料消耗，降低生产成本，同时，废水的零排放避免了对环境造成污染，真正做到了清洁生产，使我国的造纸工业成为可持续发展的清洁工业。参考文献：[1]曹邦威.国外废纸制浆造纸厂的废水循环回用和零排放[J].国际造纸，2001，20（1）:68-71.[2]Barton，D．A．etal．Experiencewithwatersystemclosureatrecycledpaperboardmills[J].TappiJournal．1996，79（3）：1915～197.[3]姚民利.浅谈用废纸制浆造纸的零排放[J].西南造纸2004,33（5）.[4]江红光，梅荣武.高效浅层气浮技术在造纸废水处理中的应用[J].环境污染与防治,2003(4):180.[5]陈应福，黄泓.粉煤灰处理造纸废水及零排放[J].造纸科学与技术,2001，20（6）:60-61.[6]Pauly，D，Towardsaclosedloopprocess[J].Water21,2000，2:25-28.[7]贺延龄.废水厌氧处理技术的新进展—IC反应器在造纸工业上的应用[J].纸和造纸，2001,11（6）:45-48.表1未实现零排放的水质情况项目COD(mg/L)SS(mg/L)pH原废水120014007.0处理后130306.5总去除率89%98%-表2封闭循环实现零排放的水质情况项目COD(mg/L)SS(mg/L)BOD(mg/L)pH废水220029003106.5处理后46050436.2总去除率79%98%86%-注：该废水为封闭循环后的废水。废水处理工艺流程图AClosedLoopProcessofPulpandPaperMakingfromWastePaperQIANShi-tong,HUANGSheng-yan(1.FacultyofUrbanConstructionandEnvironmentalEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400045;2.ChongqingMedicineDesigningAcademy,ChinaMedicineGroup,Chongqing400042China)Abstract:Thearticleintroducescharacteristicsofwastewater,problemsmetinthezerodischargeandclosedloopofwastewateraswellasmeasurestobetakeninwastepapermaking,presentsseveraltreatmenttechnologiesofcirculatingwaterusedfrequentlyinpulpandwastepapermaking,