造紙廢水零排放技術(shù)探索

造紙工業(yè)是用水大戶，當(dāng)然也就是廢水排放大戶。我國(guó)制漿造紙工業(yè)每生產(chǎn)1噸紙，平均耗水量200噸以上。造紙工業(yè)也是我國(guó)污染最大的工業(yè)，造紙廢水排放的有機(jī)物（以COD計(jì)）占我國(guó)工業(yè)廢水有機(jī)物總量的約三分之一。造紙工業(yè)的清潔生產(chǎn)對(duì)于我國(guó)環(huán)境污染控制具有重要意義。

造紙行業(yè)中，廢紙為原料的制漿造紙工廠可以作為清潔生產(chǎn)的突破口。據(jù)了解，我國(guó)目前紙產(chǎn)量約為7000萬(wàn)噸，其中60%以廢紙為原料。有業(yè)內(nèi)專家預(yù)測(cè)，由于木材短缺和草漿造紙難以實(shí)現(xiàn)堿回收而無(wú)法擴(kuò)大規(guī)模，預(yù)計(jì)廢紙?jiān)旒埖谋壤�還要增加。我國(guó)造紙工業(yè)廢水最新排放標(biāo)準(zhǔn)盡管已經(jīng)對(duì)“排放量從嚴(yán)”，但廢紙生產(chǎn)每噸漿的允許廢水排放量仍然高達(dá)60m3/噸紙。

造紙工業(yè)節(jié)水從來(lái)就是重要的課題，上世紀(jì)60年代國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始了白水封閉循環(huán)，但是在90年代中期以前在任何工藝的造紙廠都還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)廢水的零排放。為此，我們進(jìn)行了大量的客戶調(diào)查工作和相關(guān)研究，通過(guò)試驗(yàn)和工程實(shí)踐表明：我國(guó)廢紙?jiān)旒埦哂芯薮蟮墓?jié)水余地！

2002年在天津萬(wàn)利開(kāi)始實(shí)施的零排放廢紙工程，是我國(guó)首次采用生物技術(shù)的造紙廢水零排放實(shí)踐，工程實(shí)施后用水量?jī)H2.1~2.3 m3/噸紙。隨后山東威海海盛紙業(yè)有限公司和山東淄博華鵬紙業(yè)有限公司等廢紙?jiān)旒埰髽I(yè)相繼采用改進(jìn)后廢水處理的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了“造紙廢水零排放”。

一、應(yīng)用范圍：

目前受處理技術(shù)和投資以及運(yùn)行成本的限制，造紙廢水“零排放”僅在以廢紙作為原料的制漿造紙工廠得到應(yīng)用。生料的零排放的技術(shù)仍在探索中……

二、存在的問(wèn)題：

廢紙?jiān)旒埞に嚧嬖诤艽蟮墓?jié)水潛力，但是水的節(jié)約意味著大量水的回用和污染物的積累。廢紙?jiān)旒垙S通過(guò)零排放改造，大家遭遇了諸多問(wèn)題，其中最主要的是以下三個(gè)問(wèn)題：

鹽分(溶解固體物)的富集、難降解污染物的富集和色度不斷增加的問(wèn)題。

據(jù)了解，污染物質(zhì)的積累會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題，如微生物生長(zhǎng)問(wèn)題會(huì)造成紙面的空洞、透明點(diǎn)等紙病，甚至引起抄造斷頭；完全的廢水循環(huán)，導(dǎo)致鹽的積累，會(huì)引起設(shè)備結(jié)垢、毛布和銅網(wǎng)的堵塞、產(chǎn)生氣泡干擾造紙過(guò)程，鹽的積累還會(huì)引起腐蝕問(wèn)題；工藝過(guò)程中形成的二次膠粘物沉積于設(shè)備表面，會(huì)危害造紙過(guò)程，引起相當(dāng)于樹(shù)脂障礙和涂布損紙的白樹(shù)脂問(wèn)題等等。

正因?yàn)榇嬖谥T多問(wèn)題，曾經(jīng)主張實(shí)行零排放的工廠，由于沒(méi)有合適的循環(huán)水處理，未能堅(jiān)持零排放，污染物積累導(dǎo)致COD高達(dá)數(shù)萬(wàn)mg/L，不得不偶爾排放廢水，所以，零排放必須解決循環(huán)水中污染物的積累問(wèn)題。

三、問(wèn)題的解決方法

采用合理生物處理工藝解決污染物富集的問(wèn)題：

我國(guó)廢紙殘余木素高，污染負(fù)荷高、膠體與鈣、硅酸鹽含量高，針對(duì)其廢水的特點(diǎn)，我們探索以“水解酸化—好氧”為主的工藝處理廢紙?jiān)旒埖膹U水，工程實(shí)踐表明：使用該工藝可以持續(xù)穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)廢紙?jiān)旒埖膹U水達(dá)到零排放。也有使用“厭氧—好氧”工藝，同樣能達(dá)到零排放的目的。

我們認(rèn)為造紙廢水中使廢水發(fā)臭的原因是生物可降解有機(jī)物，也可以說(shuō)是廢水中的BOD。污水中BOD的去除是靠微生物的吸附作用和代謝作用，然后對(duì)污泥與水進(jìn)行分離完成的。

厭氧過(guò)程可分為水解階段、酸化階段和甲烷化階段，前兩個(gè)階段速度相對(duì)較快，在工程上難以嚴(yán)格分離。水解酸化主要是把需要通過(guò)胞外酶的分解才得以進(jìn)入微生物體內(nèi)代謝的不溶性大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為微生物可以直接攝取溶解性的小分子有機(jī)物質(zhì)，厭氧水解酸化主要為改善和提高廢水的可生化性和溶解性，并降解部分BOD�；钚晕勰嘀械奈⑸�物在有氧的條件下，將污水中的一部分有機(jī)物用于合成新的細(xì)胞，將另一部分有機(jī)物進(jìn)行分解代謝以便獲得細(xì)胞合成所需的能量，其最終產(chǎn)物是CO2和H2O等穩(wěn)定物質(zhì)。在合成代謝與分解代謝過(guò)程中，溶解性有機(jī)物（如低分子有機(jī)酸等）直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部被利用，而非溶解性有機(jī)物則首先被吸附在微生物表面，然后被細(xì)胞外酶水解后進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部被利用。由此可見(jiàn)，微生物的厭氧、好氧代謝作用對(duì)污水中的溶解性有機(jī)物和非溶解性有機(jī)物都起作用，并且代謝產(chǎn)物是無(wú)害的穩(wěn)定物質(zhì)，因此，可以使處理后污水中的殘余BOD濃度很低，確保出水BOD保持在60mg/L下。

2. 控制生產(chǎn)中添加填料，減少鹽分富集

造紙加填料的最初目的是降低紙的成本，現(xiàn)在主要目的是使紙張獲得某些特殊性質(zhì)。由于加填的目的不同，填料在紙中所占的比例差別較大，一般在l0％～20％。采用一種填料或幾種填料取決于所要求的紙張?zhí)厥庑再|(zhì)。在各類紙中，印刷用紙和書寫紙的填料用量最大。填料有助于改善紙張的下列性質(zhì)：①通過(guò)填充紙頁(yè)中的空隙，提高紙頁(yè)的勻度與平滑度；②增加紙的不透明度和白度(通過(guò)使用碳酸鈣)； ③增加適印性；④增加尺寸穩(wěn)定性；⑤降低紙的成本。同時(shí)，加填對(duì)紙張和造紙過(guò)程也有不利影響，加填會(huì)減少纖維間的結(jié)合，造成紙的強(qiáng)度下降，印刷時(shí)易掉毛掉粉，同時(shí)會(huì)增加對(duì)紙機(jī)的磨蝕。⑥為提高紙對(duì)水浸透的抵抗性而使用施膠劑。

加填和施膠都有部分溶入水中，在廢水循環(huán)使用過(guò)程中，可溶性的無(wú)機(jī)物就不斷富集，從而影響水處理效果，影響水的再利用。因此在選擇造紙工藝、選擇使用填料時(shí)必須考慮以上問(wèn)題。

適度排泥可排除部分難降解污染物和鹽分。實(shí)現(xiàn)廢紙?jiān)旒垙U水零排放鹽分和部分難降解有機(jī)物主要是從兩個(gè)途徑排除的，一是排泥，二是紙張帶走一部分。排泥是減少鹽分和部分難降解有機(jī)物的主要途徑。

所以適度排泥可排除部分難降解污染物和鹽分，是實(shí)現(xiàn)廢紙?jiān)旒垙U水零排放關(guān)鍵之一。

四、工程實(shí)例

A. 萬(wàn)利公司造紙廠按每日生產(chǎn)180噸瓦楞原紙?jiān)O(shè)計(jì)的循環(huán)水處理改造工程2002年秋建成并開(kāi)始運(yùn)行，之后清水用量降低并穩(wěn)定在2.3m3/t 紙以下（全部工藝用水），已經(jīng)完全沒(méi)有廢水的排放。由于纖維回收和節(jié)水，該廠每年僅節(jié)水和纖維兩項(xiàng)就可以降低成本360萬(wàn)元（當(dāng)時(shí)產(chǎn)量110噸紙/日時(shí)），取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。最重要的是，由于實(shí)現(xiàn)了廢水零排放，在天津市全面關(guān)閉造紙廠的情況下，該廠得以存在并擴(kuò)大了生產(chǎn)規(guī)模。

B. 山東威海海盛紙業(yè)自2004年10月開(kāi)機(jī)以來(lái)，到目前為止，回用水水質(zhì)COD仍保持在200左右，這也是供整個(gè)造紙生產(chǎn)用的水，只要去除BOD和SS本色漿廢紙?jiān)旒埳�產(chǎn)實(shí)行零排放是沒(méi)有問(wèn)題的。最新又做了該水的鹽度分析，數(shù)據(jù)如下：車間原水鹽分3.48g/L，氧化塘水鹽分：2.51g/L(可見(jiàn)氧化塘對(duì)水中的積累的鹽分有很好的吸附作用)。

C. 山東淄博華鵬紙業(yè)有限公司、西安惠寧造紙廠等十多家的先后實(shí)現(xiàn)了造紙廢水零排放，取得了顯著的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

D. 美國(guó)已有多家制漿造紙廠實(shí)現(xiàn)了污水零排放。大約有另外18個(gè)廠有污水零排放系統(tǒng)或零過(guò)程廢液的水系統(tǒng)。在世界各地，污水零排放加拿大和澳大利亞的機(jī)械漿生產(chǎn)廠，歐洲的廢紙脫墨商品漿廠，俄羅斯的本色硫酸鹽漿綜合廠等等。這些廠的總產(chǎn)量為每年100萬(wàn)噸原生漿和200萬(wàn)噸紙，占世界產(chǎn)量的百分之一。污水零排放不再是“特殊情況”了。

五、應(yīng)用前景

在我國(guó)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代背景下，實(shí)現(xiàn)廢水零排放，是我國(guó)造紙業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。利用生物處理實(shí)現(xiàn)廢紙?jiān)旒垙U水零排放技術(shù)，有著極大的市場(chǎng)推廣價(jià)值。

一個(gè)造紙廠需要紙漿、能源、資金、技術(shù)工人、市場(chǎng)、清水的供應(yīng)，以及廢水處理設(shè)備。目前在世界上，越來(lái)越多即將興建廠的配置，除了水供應(yīng)和廢水處理外，其他要求一應(yīng)俱全。封閉水循環(huán)系統(tǒng)，試用適合的處理過(guò)程把污水轉(zhuǎn)化成功飲水的質(zhì)量。這種辦法已經(jīng)在一些新建紙長(zhǎng)和北美部分紙廠采用。在市區(qū)，由于沒(méi)地方進(jìn)行廠內(nèi)廢水處理，就要求將廢水排到市政處理系統(tǒng)，費(fèi)用相當(dāng)大。污水零排放技術(shù)也許再次成為關(guān)鍵問(wèn)題。最后，污水零排放的設(shè)計(jì)能大大減少困難程度、縮短延誤時(shí)間，大幅度地降低適應(yīng)環(huán)境所需的費(fèi)用。

當(dāng)污水零排放被證實(shí)有工業(yè)利用可能性后，全世界的造紙企業(yè)經(jīng)營(yíng)者就不得不采用污水零排放系統(tǒng)。在英國(guó)，純硫酸鹽漿廠要有污水零排放。在美國(guó)，環(huán)保管理處Cluster Rules指出，新的回收纖維漿廠，不包括脫墨漿廠，一定要實(shí)行污水零排放。排放COD的嚴(yán)格限制不能僅用生物處理來(lái)實(shí)現(xiàn)：一個(gè)廠最近安設(shè)活性炭吸收裝置，作為達(dá)到此限制的最好方法。

投資污水零排放系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)分析要考慮幾個(gè)方面，如果紙廠是正在建設(shè)的新廠，那么生產(chǎn)工業(yè)過(guò)程投資費(fèi)用分期償還要相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間。對(duì)現(xiàn)有的紙廠，投資的償還期會(huì)短些，也許兩年或更短。投資費(fèi)用的處理會(huì)很明顯地影響對(duì)污水零排放系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)活力的看法。如果紙廠生產(chǎn)用水來(lái)自河里，廢水又排回河中，則污水零排放系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用較高，就沒(méi)有優(yōu)越性了，但如果紙廠采用工業(yè)用水或城市供水，又把廢水排到市政下水道，則零排放系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用再高，也是由競(jìng)爭(zhēng)力的。(來(lái)源：谷騰水網(wǎng))