_制浆造纸废水深度处理新技术与应用进展

中国造纸学报TransactionsofChinaPulpandPaperVol.27，No.3，2012檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨殎殎殎殎综述制浆造纸废水深度处理新技术与应用进展谢益民瞿方王磊*刘瑾杨海涛姚兰(湖北工业大学化学与环境工程学院，湖北武汉，430068)摘要:目前制浆造纸废水中大部分发色的木素衍生物都难于被降解脱色，排出废水的色度和COD较高。因此，必须对制浆造纸废水进行深度处理，进一步降低出水的COD和色度，提高出水质量，以达到《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544—2008)的排放要求。文章着重介绍了国内外制浆造纸废水深度处理的最新技术，尤其对磁化预处理技术、生物酶深度处理技术、生物基因工程技术、复合仿生物酶技术、新型光催化氧化技术和组合技术的研发与应用进展进行了总结和分析。关键词:磁化预处理技术;漆酶处理;复合仿生物酶技术;生物基因工程技术;组合技术中图分类号:X793文献标识码:A文章编号:1000-6842(2012)03-0056-06收稿日期:2012-04-20基金项目:国家自然科学基金(20674046，30781996)作者简介:谢益民，男;教授;主要从事植物纤维资源化学方面的研究。*通信联系人:王磊，E-mail:wanglei820117@163.com。“十一五”期间，我国造纸工业发展速度很快，规模以上企业纸及纸板工业总产值由2622亿元增至5850亿元，年均增长率17.4%。2010年，我国纸及纸板产量为9270万t，比2005年增长65.5%，年均增长率10.6%;2010年我国纸和纸板产量占全球纸和纸板总产量的23.5%，比2005年的15.3%提高了8.2个百分点。目前，我国纸及纸板人均消费量68kg，高于世界平均水平，但与世界发达国家人均消费300kg相比，差距巨大，表明我国造纸工业增长潜力巨大。与此同时，我国造纸工业废水排放量及COD排放量均居我国各类工业排放量的前列，造纸工业对水环境的污染尤为严重。2010年，造纸废水CODCr排放95.2万t，虽然比2005年的159.6万t减少了40.4%，但CODCr排放量约占轻工行业排放总量的47%，产品质量、物耗、污染负荷均与国际先进水平存在相当大的差距，难以达到《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544—2008)的要求，急需加大改造或淘汰的力度，造纸工业已经成为全国COD减排的重点，减排形势依然十分严峻［1］。为此，企业必须加大废水的处理力度，按照“减量化、再利用、资源化”的发展原则，严格控制主要污染物排放，把环境污染降到最低程度。本文将着重就近年来制浆造纸废水深度处理的最新技术，特别是对磁化预处理技术、生物酶深度处理技术、生物基因工程技术、复合仿生物酶技术、新型光催化氧化技术和组合技术的研发与应用进展进行介绍。1国内外制浆造纸废水深度处理技术现状2008年，随着造纸工业污染物排放新标准GB3544—2008《制浆造纸工业水污染排放标准》的实施，制浆造纸废水处理和深度处理技术在前期研发的基础上已经或准备应用到造纸废水处理中。这些技术主要包括:混凝技术［2-3］、吸附［4-5］、膜分离［6-7］、生化技术(如厌氧生化、好氧生化)［8］、电化学［9-10］、高级氧化技术(如臭氧氧化、Fenton氧化等)［11-16］等。但总的来说，这些技术或处于研究阶段，或成本太高，实际工程应用较少，而且上述绝大多数技术若应用到我国制浆造纸废水处理中，处理后的出水尚不能达到我国造纸工业污染物排放新标准GB3544—2008的排放要求。为此，在制浆造纸废水深度处理方面，必须加大新技术的研发和推广应用的力度。2制浆造纸废水深度处理技术的最新进展2.1磁化预处理技术磁现象是一种普遍存在的物理现象，磁场对水性质的影响首先是在医学上发现的。1890年Fauce等发明了一种用于处理锅炉水的电磁设备，这种设备能极大地抑制蒸汽锅炉结垢［17］。根据法拉第的电65第27卷第3期制浆造纸废水深度处理新技术与应用进展磁理论［18］，水在外力作用下通过磁场作切割磁力线运动时，会产生电荷和使电荷运动的电动势，于是水体内就产生了电流、电位差等物理变化，水中产生电荷、电位会改变废水本身以及包含在水中的其他物质的状态和性质，这种磁化水就具有了使与之相接触的管壁、容器壁产生物理变化和电化学变化的能量。这说明，只要不是非绝对纯净的水(如造纸废水属于有一定导电性能的非绝缘物质)，都可以不同程度地被磁化，使废水中有机物质的结构发生变化，从而改变废水的物化性质［19-20］。磁化水处理装置正是根据这一原理设计的，其废水预处理流程如图1所示。图1磁化器处理流程我国磁场水处理和磁水器的研究始于20世纪50年代末60年代初，当时主要是针对锅炉及冷却水防垢问题，因而首先在冶金系统得到应用并