概述
造紙工業廢水是指製漿造紙生產過程中所產生的廢水。
造紙工業生產分為兩個主要工藝階段，即製漿和抄紙。製漿是把植物原料中的纖維分離出來，製成漿料，再經漂白；抄紙則是把漿料稀釋、成型、壓榨、烘乾製成紙張。這兩項工藝都要耗用大量的水，其中大部分作為廢水排出。
造紙工業廢水的特點是廢水排放量大，BOD高，廢水中纖維懸浮物多，而且含二價硫和帶色，並有硫醇類惡臭氣味。
造紙工業廢水分類
製漿造紙廢水大致可分為：製漿蒸煮液、洗滌廢水、漂白廢水和紙機白水等。鹼法紙漿蒸煮廢液，又稱“黑液”，是製漿廠的主要污染源。
特徵
造紙工業廢水的特點是廢水排放量大，BOD高，廢水中纖維懸浮物多，而且含二價硫和帶色，並有硫醇類惡臭氣味。
成分
製漿造紙廢水的成分很複雜，其組分不僅取決於紙漿的方法，也取決於所產品種和原料種類等多種因素。造紙工業廢水中的懸浮物質主要來自備料工段的樹皮、草屑、泥沙以及隨水排放的爐灰、礦渣、製漿造紙各工序流失的纖維、填料等；廢水中BOD主要來源於製漿蒸煮工序，如纖維素分解生成的糖類、醇類、有機酸等，在化學漿中，蒸煮廢液的BOD5發生量占80%以上；廢水中的COD和著色物質主要來源於製漿蒸煮工序的木素及其衍生物；廢水中的有毒物質主要有蒸煮廢液中的粗硫酸鹽皂、漂白廢水中的有機氯化物（如二氯苯酚、氯鄰苯二酚等），還有微量的汞、酚等，但這些有毒物通常含量甚微，其中關於漂白廢水中的有機氯化物的毒性和“三致”作用，在已開發國家中已引起越來越大的關注。在我國，由於草類纖維原料比重大（約占60%），企業規模小，生產工藝和設備落後，原材料、能源、耗水量大，使我國的製漿造紙工業的污染格外嚴重，1985年估算，我國造紙工業年排水量為37×109m3，僅次於化學工業和鋼鐵工業，居第三位，約占工業廢水總排放量的1/10；排放的BOD5負荷每噸產品為210kg，年排放BOD5為173×104t，占全國BOD5總排放量的1/4。
技術進展
造紙工業廢水是嚴重的污染源，排放量大，會給周圍水體帶來嚴重污染和生態環境的破壞。據近年統計資料介紹，全國製漿造紙工業污水排放量約占全國污水排放總量的10％~12%，居第三位；排放污水中化學耗氧量（CODcr）約占全國排放總量的40%~45%，居第一位。造紙工業廢水的嚴重污染和危害已經引起了人們的廣泛關注。
1造紙工業廢水的來源
造紙工業廢水處理造紙工業廢水的排放量以及廢水中污染物的負荷隨著原料的種類、生產工藝方法、產品和技術管理水平的不同，存在很大的差異。一般說來，在整個製漿造紙生產過程中，從備料、蒸煮，一直到成紙各個工段都有廢水排放，只是每個工段廢水排放量和污染物成分和含量有所不同。通常將造紙工業廢水分成三類，即製漿廢水，洗漿、篩選、漂白等工段的中段廢水和抄紙廢水。
化學製漿的蒸煮廢液，即黑液是造紙工業廢水的重要污染源之一，所產生的COD,BOD約為製漿全過程污染物總量的90％以上，而它的化學成分及含量因製漿原料和使用化學藥劑的不同，存在很大的差異。
造紙中段廢水包括洗、選、漂等工段產生的廢水，其化學成分與黑液相仿，只是濃度稍低，廢水排放量大，SS和BOD值高。中段廢水COD濃度在1500~2500mg/L之間，需經處理才能達標排放。其中漂白廢水中含大量的有機氯化物，具有很深的顏色和很大的毒性，是漿廠排水污染的主要來源，也是毒性物質的重要來源。
抄紙廢水稱“白水”，主要來自打漿、漿料的淨化篩選和造紙機濕部。廢水中的污染物主要包括懸浮固形物，如纖維、填料、塗料，以及溶解的木材成分、添加的濕強劑、防腐劑等。通常加入的防腐劑，如醋酸苯汞等具有一定的毒性。
2 造紙黑液的處理方法
目前對於造紙黑液的處理方法主要有鹼回收、酸析法、LB-1鹼析法、膜分離法、絮凝沉澱法以及生物處理法。
2.1鹼回收法
鹼回收的技術路線：黑液提取→蒸發濃縮→焚燒回收→苛化→回用。其工作原理就是首先將溶解性固體物從紙漿纖維中分離出來，通過蒸發，使黑液濃縮，然後送入鹼爐中焚燒，將木素等可燃物燒掉，這時的主要成分為Na2CO3，將其熔融後，再加石灰苛化，生成NaOH後再回用到紙漿生產工藝中去。
在傳統的鹼回收技術基礎之上，通過改進工藝又出現了混合被燒鹼回收技術和直接鹼回收技術。前者是將苛化產生的CaCO3與濃縮黑液混合，利用黑液中有機物燃燒產生的熱量將CaCO3分解成CaO和CO2，再將CaO回用到苛化工藝之中；後者是將造紙黑液濃縮成固體物，並與赤鐵礦混合，高溫反應，生成鬆散的固體鐵酸鈉（Na2FeO4)，然後水解生成赤鐵礦和鹼液，生成的赤鐵礦固體可循環使用。
採用鹼回收技術可以大大降低黑液的高負荷污染，還可以回收熱能、化學能，減少生產成本，增加經濟效益。鹼回收法對於規模大、以木材為原料的鹼法製漿廠的污染問題解決效果良好，但是對於以草纖維為原料、規模偏小的製漿造紙廠的黑液卻很難適應。
2.2酸析法
造紙黑液的主要成分是木素和聚糖等。木素是一種含有各種生物學穩定的複雜鍵型的高分子有機物，難以直接進行生物降解，基本結構為苯基丙烷，含有酚羥基、甲氧基等，通過醚鍵和碳一碳鍵聯結而成，黑液中的木素多數是有幾個至數個苯基丙烷單元組成。木素在鹼性溶液中以可溶性酚鈉鹽的形式存在，而加酸時逐漸轉變成不溶性的游離酚的狀態，從黑液中析出。
利用這一性質，在黑液中加入酸，可以使木素析出，進而脫除木素，這就是酸析木素的原理。根據木素在酸性條件下可以從黑液中析出的原理，調節黑液的pH至4.5以下，使鹼木素析出，再經過沉澱和機械脫水，即可得到濕木素。調節pH的簡單方法是用煙道氣中的CO2，或加入鹽酸、硫酸中和，使木素脫去鈉。
酸析法脫除鹼木素技術適用於中小型紙漿造紙廠的黑液處理和利用，該方法工藝設備簡單，能耗低，工程造價低廉。採用酸析法製取造紙黑液中的鹼木素可以有效地去除黑液中的有機污染物，降低污染物負荷，但是這種方法的套用也有著一定的限制性，如需耐酸設備以及會產生二次污染等。
2.3LB-1鹼析法
LB-1鹼析法是使黑液經過斜網取出細小纖維後，加入調製好的LB-1藥液，通入蒸汽加熱，攪拌，95℃以上反應約15min後，排入沉澱池，沉澱4~6h，然後泥水分離，沉澱物由池底泵打入板框壓濾機脫水，得到濕木素。約25％~35％鹼性濾液回用於蒸煮，其餘部分進入中段水。
LB-1鹼析法不存在設備酸腐蝕的問題，設備比較簡單，操作方便，處理系統運行比較穩定，但是生成的木素含雜質多，無法綜合利用。
2.4膜分離法
世界上經濟發達、科學技術先進的國家近幾年來將膜分離技術，如超濾（UF）、反滲透（RO）和電滲析（ED）等套用於造紙工業廢水的處理，可以大大降低能耗，減少投資。膜法占地少，投資省，運行簡單，維修方便，操作可實現自動化，環境衛生，能耗小；同時，膜法的處理效率高，其處理效果比常規方法好。
2.4.1電滲析法
電滲析法是在外加直流電場作用下，利用單陽膜的選擇透過性使黑液中陰、陽離子作定向遷徙，使木素在陽極析出，陰極區回收NaOH。
2.4.2超濾法
超濾用於截留黑液中相對分子質量大於超濾膜截留相對分子質量的成分，而水和低相對分子質量的溶質則允許透過膜。使用膜分離技術不僅可以大大的降低黑液的有機負荷，而且還能夠回收、綜合利用木素，同時濃縮黑液，減少能耗。
2.5絮凝沉澱法
採用絮凝沉澱法的原理是使用絮凝劑使黑液中的膠體顆粒脫穩，聚集形成絮狀體（絮體），生成的絮體在沉澱過程中又能在一定程度上吸附某些溶解物質，然後將沉澱物脫水分離，由此達到將黑液脫色、分離木素及減少其中部分COD的目的。
採用加入沉澱劑的方法分離木素，優點是分離可在中性條件下操作，無需耐酸設備，操作簡單，分離木素後的清液也便於回用；但使用絮凝劑會增加運行費用，並且單獨採用絮凝沉澱處理有多種弊端，如廢水中大部分低相對分子質量、構成可生物降解COD成分的溶解性物質，如糖類仍然未被去除，BOD去除率僅達到20％~30%，處理後出水BOD濃度仍超過排放標準；投藥量大，運行費用高，處理麥草中段廢水僅投藥一項運行費用，一般高達400~500元/t漿；同時，產生大量化學污泥，達不到根本去除COD的目的。
2.6生物處理法
生物處理法是利用自然界大量存在的、依靠有機物生活的微生物氧化、分解黑液中的有機物，並將其轉化成無機物的一種方法，同時採取一定的人工措施，創造有利於微生物生長、繁殖的環境，提高微生物氧化、分解有機物的效率。
2.6.1好氧生物處理法
由於造紙黑液污染負荷很高，採用好氧生物處理的方法只適用於分離木素後的黑液處理，可以採用各種好氧生物處理技術以及特定的微生物處理技術。
特定的微生物處理技術是指利用某些能夠降解黑液中木素的特定微生物來治理黑液。有人採用白腐菌來降解黑液中的木素，達到淨化黑液的目的。
分離木素後，黑液的COD可以大大地降低，這時可生化性較好，適用於生物處理。對於造紙黑液中含有S2-等有害物質，可以用鐵屑一石墨電池對廢液進行預處理，將其先行除去。
2.6.2厭氧生物處理法
厭氧生物處理適用於半化學漿和化學機械漿的製漿廢水的處理，不僅可以用於鹼法蒸煮廢液的單獨處理，還可以將蒸煮黑液與其它廢水混合處理，同時還可以回收有效能源。通常使用的厭氧處理裝置有厭氧流化床（AFB)、折流式厭氧反應器（ABR)、上流式厭氧污泥床（UASB）以及毛髮載體生物膜裝置。其中，UASB在處理黑液時，可以採用顆粒化活性污泥方式來改善污泥的沉降性能，增加反應器中的污泥貯量。
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