造纸工业废水基本处理方法

Posted 2023-01-12 生物

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造纸工业是污染环境的主要行业之一，它所排放的高浓度有机废水给生态环境造成极大的危害。目前造纸工业废水处理主要有物理法、物理化学法、生物化学法、人工湿地法等。其中常用的方法是生物化学处理法，它又分为好氧生物处理法、厌氧生物处理法和厌氧一好氧生物处理法。
1.概述
造纸工业是污染环境的主要行业之一，造纸工业的整个生产过程，包括从备料到成纸，纸张的加工等都要以新鲜水为介质，用于输送、洗涤、分散和冷却设备等用途，它所排放的高浓度有机废水对环境污染严重。近几年，造纸工业在污染防治方面采取了一系列措施，但随着造纸工业的迅速发展，造纸工业废水带来的环境污染仍然不可小觑，必须重视对造纸工业废水的处理。
2.造纸工业废水的危害
造纸工业废水的特点是水量大、色度高、悬浮物含量大、有机物浓度高、组分复杂难处理。造纸废水主要有三个来源：制浆废液，中段水，纸机白水。制浆是把植物原料中的纤维分离出来，制成浆料，再经漂白；抄纸是把浆料稀释、成型、压榨、烘干，制成纸张。这两项工艺都排出大量废水。洗浆时排出的废水呈黑褐色，称为黑水，黑水中含有大量纤维、无机盐和色素。洗涤漂白过程产生的中段水水量最多，包含木质素、纤维素和树脂酸盐等较难生物降解的成分，且色度深。抄纸机排出的废水，称为白水，其中含有大量纤维和在生产过程中添加的填料和胶料。造纸工业废水危害很大，其中黑水是危害最大的，它所含的污染物占到了造纸工业污染物排放总量的90%以上，由于黑水碱性大、颜色深、臭味重、泡沫多，并大量消耗水中溶解氧，严重的污染水源，给环境和人类健康带来危害。而中段水对环境污染最严重的是漂白过程中产生的含氯废水，例如氯化漂白废水，次氯酸盐漂白废水等。漂白废水中含有毒性极强的致癌物质二嗯英，对生态环境和人体健康造成了严重威胁。
3.造纸工业废水处理方法
国内外造纸工业废水的处理技术多种多样，主要有物理法、物理化学法、生物化学法、人工湿地法。
3.1物理法
物理法是基于物理作用的原理，以去除不溶解的固体悬浮物为主，同时也有去除部分导致产生生化耗氧量的物质，降低和消除废水色度的作用。处理过程中并没有改变污染物的化学性质。
3.2物理化学法
在造纸废水的深度处理中，物理化学法具有治理快、处理效果好等优点，一般采用的方法包括：高级氧化法、絮凝沉淀法、膜分离法、吸附法等。高级氧化法是将废水中的污染物直接氧化成无机物或转化为易于生物降解的物质。絮凝沉淀法是由絮凝剂形成的聚合产物，通过一系列作用，对水中悬浮、胶状的大分子污染物加以去除的方法。膜分离法是用一种特殊的半透膜将溶质和溶剂分隔开，使一侧溶液中的某种溶质透过膜或者溶剂渗透出来，从而达到分离溶剂的目的。物理化学法的处理费用较高，属于深度处理的方法，适用于排放标准要求较高的造纸工业废水。
3.3生物化学法
生物化学法是利用微生物的新陈代谢来处理废水。废水中溶解的或者呈胶体状态的有机污染物在微生物的作用下逐步降解，最终转化成为无害的物质，使废水得到净化。生物化学法又分为好氧生物处理法、厌氧生物处理法和厌氧一好氧生物处理法。
(1)好氧生物处理法：好氧生物处理法是利用好氧微生物分解废水中的有机污染物，使废水无害化的处理方法。其机理是：当废水同微生物接触后，水中的可溶性有机物透过细菌的细胞壁和细胞膜而被吸收进入菌体内。胶体和悬浮性有机物则被吸附在菌体表面，由细菌的外酶分解为溶解性的物质后，也进入菌体内。这些有机物在菌体内通过分解代谢过程被氧化降解，产生的能量供细菌生命活动的需要；一部分氧化中间产物通过合成代谢成为新的细胞物质，使细菌得以生长繁殖。处理的最终产物是二氧化碳、水、氨、硫酸盐和磷酸盐等稳定的无机物。主要方法有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法等。
(2)厌氧生物处理法：厌氧生物处理法又称“厌氧消化"，是利用厌氧微生物降解废水中的有机污染物，使废水净化的方法。其机理是在厌氧细菌的作用下将污泥中的有机物分解，最后产生甲烷和二氧化碳等气体。完全厌氧生物处理可分三个阶段：废水中固态有机化合物借助于从厌氧菌分泌出的细胞外水解酶得到溶解，并通过细胞壁进入细胞，在水解酶的催化下，将多糖、蛋白质、脂肪分别水解为单糖、氨基酸、脂肪酸等；在产酸菌的作用下，将第一阶段的产物进一步降解为较简单的挥发性有机酸，如乙酸、丙酸、丁酸等；在甲烷菌的作用下，将第二阶段产生的挥发酸转化成甲烷和二氧化碳。影响因素有温度、pH值、养料、厌氧环境等。厌氧生物处理的优点是处理过程消耗的能量少，有机物的去除率高，沉淀的污泥少且易脱水，可杀死病原菌，不需投加氮、磷等营养物质。但是，厌氧菌繁殖较慢，对毒物敏感，对环境条件要求严格。
(3)厌氧一好氧生物处理法：厌氧一好氧生物处理法是通过厌氧过程的产酸阶段，将较难降解的大分子有机物分解为较简单的小分子有机物，提高废水可生化性，然后通过好氧生物处理过程进一步去除。厌氧一好氧生物处理法处理效果比单一的厌氧生物处理或好氧生物处理要好。
3.4人工湿地法
人工湿地是指通过模拟天然湿地的结构与功能，选择一定的地理位置与地形，根据人们的需要人为设计与建造的湿地。其处理废水机理为：利用基质一微生物一植物这个复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用，通过共沉、过滤、吸附、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对废水的高效净化，同时通过营养物质和水分的生物地球化学循环促进绿色植物生长并使其增产，实现废水资源化和无害化。
4.结语
随着造纸工业的迅猛发展，造纸工业废水对环境的污染日益严重，造纸工业废水的处理技术也在不断地改善，日趋成熟。造纸工业废水处理主要有物理法、物理化学法、生物化学法、人工湿地法。在选择处理方法时，需充分考虑各种处理方法的优缺点，同时根据实际技术水平和生产状况，确定最佳处理方案，必要时采用几种工艺联合处理，优势互补，以确保造纸工业废水不影响生态环境。