环保理念下的制浆造纸废水处理工艺研究.pdf

造纸装备及材料 第 52 卷 总第 221 期 2023 年 8 月 纸业聚焦7环保理念下的制浆造纸废水处理工艺研究张敬亮山东舜河水务有限公司，山东 诸城 622200摘要：制浆造纸废水的处理十分重要，不仅能保护水环境和生态平衡，还能节约水资源、减少污染物排放，实现可持续发展。文章以环保理念下的制浆造纸废水处理工艺为重点，分析制浆造纸工业废水的组成及对环境的影响，介绍国内外制浆造纸废水的处理方法，并探讨环保理念下的制浆造纸废水处理工艺，对环保理念下的制浆造纸废水处理工艺的应用前景进行展望，以期推动制浆造纸业的可持续发展。关键词：环保理念；制浆造纸废水；处理工艺；绿色发展分类号：X7932023 年是实施“十四五”规划的关键年，随着禁止废纸进口政策的持续实施和实现“双碳”目标措施的陆续出台，我国制浆造纸行业面临着原料结构调整、能源结构变革、关键技术开发和探索未来技术突破等多重挑战，以及原料短缺可能造成的产业链供应链自主可控能力下降等突出问题。制浆造纸企业是单位产品能源消耗较高的产业，国家对制浆造纸废水有着严格的要求和标准，在积极采取措施降低制浆造纸生产能耗的同时，环保理念下，如何采用先进环保技术处理制浆造纸废水成为一项重要课题，通过优化改进制浆造纸废水处理工艺，最大限度实现废水资源化综合利用1。1 制浆造纸废水及其处理工艺1.1 制浆造纸废水概述制浆造纸分为备料、蒸煮、洗涤、筛选、漂白、打浆、调成、抄纸、切纸、选纸、打件、包装、入库。造纸企业是用水大户，如果排放不达标，就会成为废水排放大户。纸业一直是我国工业废水排放量比较严重的行业，工业废水主要来自于制浆部分的清渣、洗浆、漂染等过程，而产生的大量洗涤废水和含有纤维、填料和化学物质的造纸机白水等2，如图 1 所示。造纸废水成分十分复杂，可生化性差、较难处理，是我国主要的工业污染源之一。其中，制浆环节的洗涤废水是废纸造纸废水的主要来源。废水中的主要污染物是流失的纤维、原料中溶解出的机物和降解产物、在处理过程中添加的造纸化学品物质。纤维沉积会阻塞河道，有机物在水中会消耗溶解氧，甲醇、萜烯、硫醇和硫醚也具有有毒性。这些污染严重的废水是在造纸生产中必然产生的，其中包含的严重污染物深刻影响了周围环境，威胁人类身心健康。图 1 纸浆造纸废水1.2 国内外制浆造纸废水处理工艺制浆造纸行业产生的工业废水属于高有机废水浓度、高悬浮物含量、难生物降解的有机污染废水，制浆造纸污染物的处理水平与处理工艺的好坏关系密切。欧美等发达国家已经拥有了完善成熟的酸处理技术和各种工厂内外废水处理方法，环境污染获得了基本解决。一些发展中国家如印度在酸碱处理技术方面还存在着不少问题，环境污染问题也十分严峻。我国大部分造纸产业是以非木材纤维为原材料，因此在中国造纸企业制成品数量波动增长的形势下，影响制浆造纸企业污染物排放量的因素主要受政策和科技等方面影响。政策方面，由于我国近年来正在走可持续发展的绿色低碳之路，政府针对造纸产业废物污染问题制定了一系列的政策措施，并在产业供应上逐步削减了过剩产能，从根源上降低了工业废水排放作者简介：张敬亮，男，本科，工程师，研究方向为市政污水处理、工业废水处理。文章编号：2096-3092（2023）08-0007-03 纸业聚焦 2023 年 第 8 期 总第 221 期 造纸装备及材料8量。随着环保压力的增大，技术的更新完善，单一的处理方法很难满足愈来愈严格的排放标准，应根据实际情况采取组合工艺3，实现废水达标稳定排放，走可持续之路，如图 2 所示。制浆造纸纸张废纸回收回用白水回收脱墨中段水深度处理图 2 造纸废纸的回收与利用2 制浆造纸废水处理的重要意义“十四五”生态保护监管规划明确了要强化空气源头控制，并大力推行国家大气、水体、土壤等污染治理行动计划，以提升空气环境质量水平为核心任务，实施造纸、建筑等主要产业的治污减排量专项综合整治，并制定了工业大气污染源全面达标排放行动计划。绿色与可持续发展一直是国家政策发展主旋律，以科技手段促进造纸产业水利用率的持续改善，既能够降低工业废水排放量，还能够减少造纸生产企业的经营成本，未来中国造纸产业技术水平将持续提升，行业工业废水的排放量也将不断减少4。废水资源化综合利用将废水中的污染物作为资源通过高效处理技术进行利用，产生的沼气用于发电或替代煤炭或其他能源加以利用，实现废水处理系统能源自给，多余部分电能输送用于制浆造纸工艺的生产使用，在污水处理的同时实现节能降耗、降低电耗，同时减少碳排放，实现碳中和5。3 环保理念下的制浆造纸废水处理工艺造纸工业与国民经济息息相关，是水资源消耗大户，也是废水排放大户。造纸废水排放量大，成分复杂，含有大量纤维素、木质素、无机碱、单宁类、硫化物等，表现为碱度大、色度大、难降解物质含量高。新时期，相关研究人员需要深入了解造纸废水深度处理技术并实施应用，进一步优化纸浆造纸废水处理工艺，促进造纸行业绿色健康可持续发展。当前，在原料资源愈发紧缺、环保政策持续高压下，普通的废水处理技术已经无法满足现在废水处理排放的要求，需要采用规范的废水处理流程，如图 3 所示，以最低投入、最简单工艺做到高品质出水和资源的回收利用，才能实现环境与经济利益双赢。制浆纸张等生产废水的处理工艺主要有絮凝沉淀法、吸附处理法、生态处理法、膜分离处理法及高级氧化处理工艺6。（1）絮凝沉淀法：用絮凝剂所形成的凝聚材料，通过各种途径，对水体中悬浮、胶状的大分子或小质量污染物去除的技术。用作制浆纸生产废水的三级处理，目前该方法的应用正逐渐普及。在良好的作业条件下，通过使用电絮凝-电浮选工艺处理纸生产废水，废水的年均 CODcr 值即可从 1 416 mg/L 减至 48.9 mg/L7。（2）吸附处理法：一般通过活性碳、硅藻精土粉煤灰水泥等的活性碳吸附剂来进行，当对制浆造纸废水进行处理后，因为所有的吸收物质本身就具备了比水表面积更大并且具有密集孔隙的特性，所以只需要通过将吸收物质直接投入到制浆造纸污水中活性碳吸附剂分子，就能够主动吸收已经处在分解状态中的无机废物、有机质等，使之能够吸附到吸附剂上，然后图 3 规范的纸浆造纸废水处理流程备料废水预处理预处理其他废水除臭事故池可选处理工艺污泥处理废水处理恶臭处理推荐处理工艺一级处理二级处理污泥处理污泥处置三级处理达标排放达标排放除臭事故排放废水机械浆和化机浆废水造纸装备及材料 第 52 卷 总第 221 期 2023 年 8 月 纸业聚焦9再采用过滤的方法将吸收物质与土壤和水体分开，就可以达到对制浆造纸污水的处理8。（3）生态处理法：运用生态原理对工业废水实施无害化、资源化处置，使带有大量物质的工业废水能够通过进行自然生态代谢后进行高效处理。与其他废水处理技术比较，生态处理法的使用效益十分明显，而且具有操作简便、成本低、能耗费用小的优势，与制浆造纸术污水的处理回用特点非常符合，如果可以按照实际状况把各种处理技术加以灵活运用，也必然可以达到好的废水处理回用效益。（4）膜分离处理法：用一种特殊薄膜将溶质和溶剂分离，使溶液中的溶质透过薄膜渗透出来，以达到分离溶剂的目的。管运涛等运用了传统的两相厌氧技术（BS）与膜分离技术相结合的系统（MBS）处理造纸黑液废水，结果表明，该系统 COD 去除率可以达到 73.1%，高于BS 系统（48.6%），且在厌氧污泥活性及运行稳定性方面优于 BS 系统；在 COD 负荷为 6 kg/（m3d）时 MBS酸化率为 20.1%，酸化水平为 7.5%，略优于 BS 系统（分别为 7.0%和 5.0%）9。（5）高级氧化处置法：利用高级氧化反应来去除污染物的废水处理方法，将含有高活性羟基自由基的强氧化剂加入工业废水中，使氧负离子自由基与工业废水中的有机污染物发生高级氧化反应，并逐渐转化为安全无害的无机化合物、达到净化工业废水目的，它对制浆造纸术及工业废水中的重水污染等有较好处理效果。根据产生自由基的方式和反应条件的不同，可分为 Fenton 氧化法、超临界水氧化法、光催化氧化法、超声波氧化法、电催化氧化法、臭氧氧化法和湿式氧化法10。4 制浆造纸废水处理工艺的发展趋势当前，绿色与可持续发展是国家政策的主旋律，先进的制浆造纸术印染废水工艺流程和方法将使造纸产业的水效率显著提高，同时有效降低工业废水排放量还将减少造纸生产行业的经营成本，造纸的工业废水排放量还将不断减少。近年来，我国在制浆造纸废水深度处理技术方面取得了较大的相当成果与进步，并建设了不少实践工程，为深度处理技术的发展积累了丰富的经验。随着经济的发展和环境质量要求的提高，造纸废水深度处理技术将更加成为深入研究的课题。各种新的处理技术目前还面临着应用范围、能源消耗、技术可操作性、投资运行费用等各方面的制约与局限性，因此仍需加强在这个领域的研究与创新11。随着技术的发展进步，将会有技术成熟且经济实用的深度处理工程技术出现，将为中国造纸工业节能减排做出重要贡献，必将对制浆造纸行业的健康发展产生深远促进作用。5 结束语制浆造纸是资源密集型产业，具有高污染、高能耗的特点。由于不同纸厂在原料、化学药剂及制浆方法选择上各异，也会使得水质有较大差别。“双碳”目标提出后，环保理念下的造纸行业同时面临需求和产能增长的生产现状与实现“双碳”目标的考验。在绿色发展理念的落实和推动下，要在产量增长的同时进行减排与降耗，除对已有的制浆造纸废水处理技术加以完善之外，还需要根据产业特性，通过逐步明确造纸产业环保发展的有效技术途径，有效减少废水的产生总量与生产成本的技术工艺选择，进行制浆造纸洁净生产和生活用水环境的全过程管理，从根本上治理造纸废水、实现绿色可持续发展。参考文献1 杨收,万金泉,马邕文,等.PS无酸高级氧化工艺深度处理制浆造纸废水的工程应用J.环境工程学报,2021,15(1):224-235.2 李伟利.制浆造纸废水深度处理试验研究及工程化应用D.郑州:郑州大学,2020.3 宋晓乔,任天龙,张伟刚,等.Fe/C微电解+硫酸铝组合工艺对麦草制浆造纸废水处理效果的研究J.应用化工,2021,50(1):98-99,109.4 倪静.制浆造纸废水处理工艺研究与实践D.扬州:扬州大学,2021.5 廖燕,袁鑫.某造纸厂废水提标改造工艺设计J.给水排水,2020,56(11):83-86.6 谢宏杰,黄闻宇,黄影,等.不同活化过硫酸盐体系深度处理制浆造纸废水研究J.水处理技术,2022,48(6):120-126.7 陈静静,梁郡,王曦.制浆造纸废水联合深度处理技术应用及运行分析J.中国造纸,2022,41(12):140-145.8 童敏.强化生化技术在造纸废水处理中的应用研究J.造纸装备及材料,2022,51(5):150-152.9 叶茂.环保理念下的制浆造纸废水处理工艺研究J.造纸装备及材料,2023,52(2):10-12.10 夏艺珺.再生造纸废渣清洗废水处理工艺及回用工程实例J.环境工程,2023,41(增刊1):253-256.11 康志辉.造纸厂污水处理全流程节能策略J.工业水处理,2022,42(10):182-186.