_造纸废水治理技术进展

２００５年第４期2008年第1期随着造纸工业的迅速发展，造纸工业废水已经成为水环境的重要污染源之一。在造纸过程中，除纤维素和部分半纤维素之外的大量有机物要进入废水中，并且即使经过充分的废液回收利用，也还是或多或少地会有一些纤维素和半纤维素流失进入废水中。含有大量有机物的造纸废水排入水体，对水体会造成不同程度的污染。同时造纸过程中通常还需要加入一些必要的化学药剂和化学助剂，这些物质流失进入水体中更是加重了水体污染。以碱法麦草浆为例，一般生产1t化学浆需2.2t麦草，300kg的NaOH。其中将有1.5t废弃物进入蒸煮黑液中，而1.5t废弃物中含有约1000kg以上有机物(有机物中木素占34%左右)、400～500kg的无机物(其中主要是NaOH)。CODcr的发生量约1300kg/t浆，B0D5的发生量约350kg/t浆[1]。因此如何治理造纸黑液成为一大难题。本文在查阅大量文献资料的基础上主要介绍国内外处理造纸废水的方法和新技术，并就国内外治理造纸废水的现状和未来的发展前景加以评述。1碱回收法碱回收的技术路线:黑液提取→蒸发浓缩→焚烧回收→苛化→回用。其工作原理就是首先将溶解性固体物从纸浆纤维中分离出来,通过蒸发,使黑液浓缩,然后送入碱炉中焚烧,将木素等可燃物烧掉,这时的主要成分为Na2CO3，将其熔融后,再加石灰苛化,生成NaOH后再回用到纸浆生产工艺中去[2]。美国、加拿大、芬兰等国家用木材为原料造纸。用碱回收法回收黑液中的碱。回收率可达95%以上。搞得好的厂的回收率可以达到98%。只在试车时用NaOH+Na2S，以后就不用环境保护造纸废水治理技术进展张玉仙1姚芳1杜书田2张涛2（1.天津科技大学材料科学与化学工程学院，天津，3004572.天津市环境影响评价中心，天津，300191）造纸废水是水体污染的一个重要来源，本文主要介绍国内外处理造纸废水的主要方法，包括碱回收法、酸析法、膜分离法、生物法、絮凝沉降法、超临界水氧化法，并对各种方法进行了评价和分析，为造纸废水治理工艺选择提供借鉴和参考。关键词：造纸废水碱回收超临界水氧化摘要·收稿日期：2007-10-820２００５年第４期2008年第1期碱了，每吨浆只补充40kg芒硝。芒硝在燃烧炉中被还原成Na2S，回收的碱为NaOH。回收的碱和黑液燃烧炉产生的蒸汽供本厂生产用[3]。国内麦草碱法造纸过程中化学浆年产量约340万t左右，每年用碱量约100万t。目前，大多数企业没有配套的碱回收系统。通过碱回收系统回收的碱不到5%，95%以上的烧碱连同被溶解的有机物被排入水体。全国麦草浆中CODcr的排放量约占整个造纸工业排放总量的74%以上。国内麦草浆中的碱回收设计大都参照和沿用了木浆的设计参数，使得碱回收系统油耗高、成本高、碱回收率很低、运行故障多。由于碱回收率低，部分污染负荷被转移到中段废水来处理，使得中段废水的处理费用居高难下，进而影响整个企业的经济效益[4]。碱回收工艺复杂，设备多，投资大。传统碱回收技术[5]在消除黑液污染并回收碱的同时产生了大量固体废弃物（俗称白泥），构成了严重二次污染。且我国的造纸厂多数是小型厂，承担不起建设碱回收车间的投资。黑液未经处理就排入下水道，最后排入河流或湖泊，对水体造成严重的污染。2酸析法[6]造纸黑液的主要成分是木素和聚糖等。木素是一类具有三维空间结构的有各种生物学稳定的复杂键型芳香族的高分子有机物，难以直接进行生物降解,由苯丙烷基本结构组成，含有酚羟基、甲氧基和酚醚等，通过醚键和碳碳键联结而成，黑液中的木素多数是由数个苯基丙烷单元组成，其结构单元为:在蒸煮过程中，由于烧碱作用，使醚键断裂，木质素大分子逐步降解为碱木素，即木素在碱性溶液中以可溶性酚钠盐（R-0Na）的形式存在,而加酸时逐渐转变成不溶性的游离酚的状态，从黑液中析出，其反应式如下:利用这一性质,在黑液中加入酸,可以使木素析出，进而脱除木素,木质素析出率可达9O%以上，这就是酸析木素的原理。根据木素在酸性条件下可以从黑液中析出的原理,调节黑液的pH至4.5以下,使碱木素析出，再经过沉淀和机械脱水，即可得到碱木素。调节pH的简单方法是用烟道气中的CO2，或加入盐酸、硫酸中和,使木素脱去钠。酸析法脱除碱木素技术适用于中小型纸浆造纸厂的黑液处理和利用，该方法工艺设备简单，能耗低，工程造价低廉。采用酸析法制取造纸黑液中的碱木素可以有效地去除黑液中的有机污染物，降低污染物负荷，但是这种方法的应用也有着一定的限制性，如需耐酸设备以及会产生二次污染等。而我国以中小企业居多，资金少，很难负担起配备设备的费用，且产生的二次污染物仍然会污染环境，达不到尽可能减少污染的目的。3膜分离法[6-7]膜分离是通过膜对混合物中各组分的选择渗透作用的差异,以外界能量或化学位差为推动力对双组分或多组分混合的气体或