造紙(zhǐ)工(gōng)業生産分爲兩個主要工(gōng)藝階段,即制漿和(hé)抄紙(zhǐ)。制漿是把植物原料中的纖維分離出來(lái),制成漿料,再經漂白(bái);抄紙(zhǐ)則是把漿料稀釋、成型、壓榨、烘幹、制成紙(zhǐ)張。這(zhè)兩項工(gōng)藝都耗用(yòng)大(dà)量的水(shuǐ)。在中國,生産1噸紙(zhǐ)約需水(shuǐ)100噸(木(mù)漿)至400噸(草漿),其中大(dà)部分作(zuò)爲廢水(shuǐ)排出。造紙(zhǐ)廢水(shuǐ)中含 BOD(生化需氧量)和(hé)SS(懸浮物)濃度很(hěn)高(gāo),并含有大(dà)量化學藥品和(hé)雜(zá)質 [2] 。
制漿産生的廢水(shuǐ),污染***爲嚴重。洗漿時(shí)排出廢水(shuǐ)呈黑褐色,稱爲黑液。每生産1噸紙(zhǐ)漿,排出10波美(měi)度(10°Be′)的黑液約10噸。黑液中的污染物濃度很(hěn)高(gāo),BOD高(gāo)達5000~40000毫克/升,纖維總量有時(shí)高(gāo)達産品總量15%以上(shàng)。還含有大(dà)量無機鹽和(hé)色素。漂白(bái)工(gōng)序排出的廢水(shuǐ)中也(yě)含有酸、堿等物質。在抄紙(zhǐ)工(gōng)藝中,抄紙(zhǐ)機前端排出的廢水(shuǐ),稱爲白(bái)水(shuǐ),其中含有大(dà)量纖維和(hé)在生産過程中添加的填料和(hé)膠料,大(dà)多是有用(yòng)物質。黑液和(hé)白(bái)水(shuǐ)是造紙(zhǐ)工(gōng)業的主要廢水(shuǐ)。
黑液處理(lǐ)
廣泛采用(yòng)的黑液處理(lǐ)方法是燃燒法,以回收氫氧化鈉、硫化鈉、硫酸鈉以及同有機物結合的其他(tā)鈉鹽。首先用(yòng)真空(kōng)洗漿機或壓力洗漿機把黑液從(cóng)蒸煮後的漿料中提取出來(lái),經過3效至5效蒸發器,将黑液蒸發濃縮至固體含量達45%以上(shàng),然後送入燃燒爐。在燃燒爐中,加入硫酸鈉,在1100℃溫度下(xià)燃燒。燃燒的作(zuò)用(yòng)在于繼續蒸發黑液中水(shuǐ)分,促使黑液中鈉鹽遇熱分解。在燃燒爐中,有機物和(hé)空(kōng)氣混合燃燒,無機物成爲熔融物。有機雜(zá)質分解如下(xià):
NaOR+O2──→Na2O+CO2+H2O
Na2O+CO2──→Na2CO3式中R是有機基團,H和(hé)C是R燃燒産生的。硫酸鹽與碳反應還原成硫化鈉:
Na2SO4+2C──→Na2S+2CO2黑液燃燒後的熔融物可溶于水(shuǐ)中,溶液稱爲綠液,主要成分爲碳酸鈉。在綠液中加入石灰進行苛化,得氫氧化鈉:
Ca(OH)2+Na2CO3──→2NaOH+CaCO3↓
這(zhè)種方法适用(yòng)于處理(lǐ)以木(mù)材爲原料的堿法造紙(zhǐ)廢水(shuǐ),而不适用(yòng)于處理(lǐ)以草類纖維爲原料的造紙(zhǐ)廢水(shuǐ)。草類原料的纖維細小(xiǎo),半纖維素含量高(gāo),又含有矽。因纖維細小(xiǎo),提取黑液時(shí)耗水(shuǐ)量大(dà);在蒸發時(shí),矽酸鹽會(huì)結垢,使傳熱系數下(xià)降,甚至堵塞管路。草漿黑液較爲粘稠,蒸發後不易達到(dào)燃燒所需濃度,需增加輔助燃料。矽酸鈉熔點(1088℃)比碳酸鈉熔點(874℃)高(gāo),會(huì)促使碳酸鈉大(dà)量揮發。另外(wài)在碳酸鈉苛化時(shí),由于所形成的矽酸鈉的幹擾,碳酸鈣不易下(xià)沉,降低(dī)了(le)苛化效率。因此,草漿黑液還不能(néng)廣泛利用(yòng)。
處理(lǐ)方法
制铵肥法
黑液含堿量大(dà),一般pH值在10以上(shàng)。在黑液中加入廢酸,把pH值調至1~2,然後加氨中和(hé)到(dào)中性,即爲胡敏酸胺,其中含氨1%左右,呈液态,用(yòng)作(zuò)農(nóng)肥,肥效高(gāo)而持久,并能(néng)增進土壤疏松。這(zhè)種處理(lǐ)方法投資少而收效大(dà),簡單易行。
制磷肥法
将黑液蒸發濃縮至25波美(měi)度濃度,使其與磷石、鉀石一起在1100℃溫度下(xià)燃燒,利用(yòng)黑液中部分熱量和(hé)在高(gāo)溫燃燒時(shí)生成的碳酸鈉,燒制成磷肥。這(zhè)種磷肥的肥效較好(hǎo)。此法設備投資較大(dà),黑液中的某些(xiē)有用(yòng)成分也(yě)不能(néng)回收。
電滲析法
從(cóng)60年代起,中國開(kāi)始用(yòng)電滲析法綜合利用(yòng)堿法制漿黑液的試驗研究,堿的回收率可達70%以上(shàng);有機陰離子在陽極反應,逐漸氧化成爲有機酸類;木(mù)質素沉澱下(xià)來(lái)可以回收利用(yòng)。
經脫堿和(hé)分離木(mù)質素後的黑液,可調整pH值,并加氨水(shuǐ)中和(hé),成爲胡敏酸胺。這(zhè)種方法能(néng)回收利用(yòng)黑液中大(dà)量有用(yòng)物質,又不産生新的廢物,但(dàn)是電耗過大(dà),回收1噸燒堿約耗電5000千瓦小(xiǎo)時(shí)。
漂白(bái)廢水(shuǐ)處理(lǐ)
紙(zhǐ)漿一般要進行三段漂白(bái)工(gōng)藝。在氯化段,産生酸性廢水(shuǐ);在堿處理(lǐ)段,産生堿性廢水(shuǐ);在漂白(bái)段,産生氧化物廢水(shuǐ)。這(zhè)些(xiē)廢水(shuǐ)可與抄紙(zhǐ)機廢水(shuǐ)混合一起處理(lǐ)。主要處理(lǐ)方法有:
物理(lǐ)法
通過過濾、沉澱、上(shàng)浮等方法,主要去除廢水(shuǐ)中固體懸浮物如木(mù)節、樹皮、漿碴、纖維、填料、膠料和(hé)塗料等。一般可去除懸浮物80%以上(shàng),去除 COD(化學需氧量)50%左右。
生物法
用(yòng)活性污泥法、生物膜法等。如有可能(néng),也(yě)可用(yòng)氧化塘法或在曝氣池内去除有機物。
化學法
采用(yòng)中和(hé)、氧化脫臭等。中和(hé)處理(lǐ)常用(yòng)在澄清前調節pH值,使漂白(bái)廢水(shuǐ)滿足生物法處理(lǐ)所需條件。也(yě)可在廢水(shuǐ)排放(fàng)前進行中和(hé)以達到(dào)排放(fàng)要求。漂白(bái)廢水(shuǐ)常在生物處理(lǐ)前段或後段進行脫臭、脫色等處理(lǐ)。
此外(wài)還有吸附和(hé)凝聚法,用(yòng)以脫色,去除懸浮物和(hé)膠體物質。如利用(yòng)石灰、活性炭或混凝沉澱法脫色,并可去除大(dà)量有機物。某些(xiē)國家也(yě)采用(yòng)反滲透、超過濾、電滲析以及離子交換等處理(lǐ)法。
白(bái)水(shuǐ)處理(lǐ)
抄紙(zhǐ)産生的廢水(shuǐ)是在抄紙(zhǐ)機的案輥部分由稀釋紙(zhǐ)漿分離出的水(shuǐ)(白(bái)水(shuǐ)),含有大(dà)量紙(zhǐ)漿纖維以及高(gāo)嶺土、滑石粉等填料和(hé)松香膠料。白(bái)水(shuǐ)可以直接送回紙(zhǐ)漿稀釋槽重複利用(yòng),水(shuǐ)和(hé)原料都有利用(yòng)價值。吸水(shuǐ)箱吸出的廢水(shuǐ)和(hé)壓榨出的廢水(shuǐ),所含各種成分和(hé)纖維都低(dī)于白(bái)水(shuǐ),可以送到(dào)打漿機回用(yòng),或用(yòng)分離法回收其中的纖維、填料。分離的方法是先用(yòng)篩網過濾,再用(yòng)沉澱、氣浮法處理(lǐ)。這(zhè)種方法可使懸浮物降低(dī)到(dào)15~20ppm,纖維回收率達90%以上(shàng),處理(lǐ)水(shuǐ)可回用(yòng)。
酸法造紙(zhǐ)的廢水(shuǐ)呈酸性,所含BOD高(gāo),色濃,含有戌糖、己糖、木(mù)質素等。木(mù)漿廢水(shuǐ)可經中和(hé)後發酵,利用(yòng)其中糖類制造酒精,每噸廢水(shuǐ)可制酒精1公斤左右。也(yě)可把廢水(shuǐ)濃縮後直接制成粘合劑(如葦草制漿廢水(shuǐ))、分散劑、鞣劑,或加工(gōng)提取飼料酵母、硫代木(mù)質素、香蘭素等副産品。這(zhè)些(xiē)方法的經濟效果還不理(lǐ)想,技術上(shàng)還有問題,未能(néng)推廣。各國一般是采用(yòng)燃燒法回收熱量和(hé)化學藥品如鎂鹽等。造紙(zhǐ)工(gōng)業廢水(shuǐ)的處理(lǐ)應主要着眼于提高(gāo)循環用(yòng)水(shuǐ)率,減少用(yòng)水(shuǐ)量和(hé)廢水(shuǐ)排放(fàng)量,同時(shí)也(yě)應積極探索、經濟和(hé)能(néng)夠充分利用(yòng)廢水(shuǐ)中有用(yòng)資源的完善處理(lǐ)手段。
膜分離法
膜分離技術是一種新型高(gāo)效、環保的分離技術,随着膜分離技術在國内的不斷發展和(hé)******,使得現(xiàn)代高(gāo)科技的膜分離技術(主要有超濾、納濾和(hé)反滲透技術)已在造紙(zhǐ)廢水(shuǐ)工(gōng)業中得到(dào)了(le)廣泛成功的應用(yòng),并産生了(le)良好(hǎo)的經濟和(hé)社會(huì)效益,爲印染行業的技術革新帶來(lái)新機遇。