浅谈造纸及其废水特性

浅谈造纸及其废水特性

广州中环万代环境工程有限公司 杨文斌

《中国环境报》文章 第3906期，第3911期

　　造纸术是中华民族的四大发明之一，是人类文明史上的重要成果。今天，纸及纸板的消费水平已成为衡量一个国家现代化水平和文明程度的重要标志之一，被国际上公认为“永不衰竭”的工业，在美国、加拿大、日本、芬兰、瑞典等经济发达国家，造纸工业已成为其国民经济支柱制造业。近几年，我国的造纸业高速发展，我国纸及纸板消费的总量约5000万吨，人均消费达38公斤。但是，造纸过程中排放的“三废”尤其是废水治理不当将会对环境造成严重污染。我国造纸工业年废水排放量占全国工业总排放量15.6%，排放废水中化学耗氧量占全国工业总排放量的43.5%。造纸工业的污染问题不解决，不但产业发展受到限制，而且将对生态环境造成破坏。
　　一个典型的碱法制浆造纸厂按工序排出三股水，一是制浆蒸煮废液，通称造纸黑液；二是分离黑液后纸浆的洗、选、漂水，也称中段水；三是抄纸机上的白水。其中白水是可以处理后回用的。中段水是黑液提取不完全所剩下的部分，应占总量10%以内。在黑液中所含的污染物占到了全厂污染排放总量的90%以上。因此，黑液排放是造纸厂污染的主要根源。造纸所用植物原料均含有纤维素、木质素和半纤维素(即聚糖类)三大成分，造纸主要利用纤维素，蒸煮制浆就是尽可能的获得原料中的纤维素，并不同程度的获取半纤维素，而将木素、剩余半纤维素和加入碱(或亚铵)一起进入黑液中而被抛弃。就数量而言，以麦草为例，纤维素仅占40%，木质素约25%，半纤维素约28%，即制浆厂仅利用了原料的40%，而丢弃了原料的60%，纸厂排放污染物数量是十分惊人的。
　　目前我国造纸污染治理技术可概括为三类：一是碱回收技术，二是物化加生化技术，三是资源化技术。

一、造纸

1. 概念
　　造纸就是将植物纤维和其它添加的物质(如施胶剂和填料等)进行交织，然后根据所要求的特性进行深加工(如涂布、染色、变性和成型等)的过程。
　　造纸产品根据其用途可分为：新闻纸、印刷书写纸、生活用纸、包装用纸、白纸板、箱纸板、瓦楞原纸和特种纸及纸板等。
2.造纸过程
　　纸和纸板的生产主要包括纸料制备、抄造和后处理三个部分。
　　纸料制备包括备料、蒸煮、制浆、漂白、打浆、施胶、加填料、染色和添加其它物质，为抄造纸张做准备的过程。
　　抄造包括纸料上网前的处理(稀释、筛选和除气等)和纸张的抄造(纸料上网、成型、脱水和干燥等)。
　　后处理就是将抄造好的纸张进行表面处理、压光和整理的过程，使之达到质量要求。
　　在造纸生产中，除了纸浆作为主要原料以外，根据不同的要求还要添加施胶剂(主要为松香)、填料(主要为滑石粉、白土、碳酸钙和二氧化钛)、湿强剂、干强剂、助留助滤剂和其它添加物质。

二、造纸废水的特性

　　造纸废水的排放量和污染物的浓度因原料的种类、生产工艺方法和产品品种的不同而存在着很大的差异，同时生产规模、设备和管理水平也是很重要的因素，大规模生产和先进的设备以及管理可以大大减少造纸工业污染物的排放。
　　1. 备料废水
　　在木材湿法备料过程中产生的废水主要含泥沙，在草类原料备料中是水封除尘产生废水，这两种废水均可通过澄清后循环使用。
　　2.黑液、红液
　　黑液是指用烧碱法和硫酸盐法直接蒸煮原料(麦草、木片等)而产生的废水。黑液中含有大量的碱木素、半纤维素和纤维素的分解物等有机物，还含有各种钠盐。红液是指用亚硫酸盐法直接蒸煮原料而产生的废水。
　　这部分废水的COD_Cr高达100g/L，BOD₅也有50g/L，必须通过碱回收和红液综合利用来回收原料并减少污染。
　　3.洗选废水
　　洗浆为了最大限度提取黑液，提高化学药品的回收率。如果管理得当、封闭用水，基本上不排出废水。少量的清洗水呈棕黑色，有机污染物浓度很高。
　　4.漂白废水
　　漂白是在多段过程中进行的，并使用不同的漂白剂，常用氯气、次氯酸盐、二氧化氯和烧碱等。该工段是工厂外排废水的主要来源，有毒、处理难度较大。
　　5.冷凝水废水
　　冷凝水废水是指多效蒸发中各效二次蒸汽的冷凝液、清洗和泄漏的废水。这股废水中含甲醇、乙醇和丙酮等小分子有机物，同时还含有有机硫化物。
　　6. 制浆废水
　　制浆废水中的污染物主要是生产过程中产生的溶解性有机物和流失的小纤维，废纸造纸制浆废水中还含有脱墨废水。该废水中含有有机氯化物，COD_Cr较高。
　　7.造纸白水
　　造纸白水中含有大量悬浮固形物如纤维、填料和涂料等，还有可溶解的有机污染物，COD_Cr一般500~800mg/L，BOD₅为200~350mg/L。为了减少污染、节约用水，造纸厂通常采取部分回用或全部回用。剩余的白水可通过纤维回收、过滤、气浮或沉淀等方法进行简单处理后再回收使用。但是，长期循环使用会导致各类污染物在系统中积累，对造纸系统和产品质量造成不良的影响。因此，应根据实际情况添加合理数量的新鲜水，或者添加经过深度处理(生化处理)的水。

三、结语

　　造纸工业不同的工艺、不同的工序产生的废水，其特性是不同的，应根据其特性采取不同的处理方法。坚持以厂内治理为主的原则，辅以必要的厂外治理，应采用清洁生产工艺和技术，严格控制其生产过程中的用水量、排水量和产污量。积极推行ISO14000(环境管理)系列标准，采用现代管理方法，提高环境管理水平。
　　厂外治理也是十分必要的，我们应充分了解其生产工艺和废水水质，根据其生产工艺和水质特点，以便制定合适的废水处理工艺，实现达标排放。