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造纸工业废水处理
treatment of wastewater from pulp and paper mills
造纸工业生产分为两个主要工艺阶段，即制浆和抄纸。制浆是把植物原料中的纤维分离出来,制成浆料,再经漂白；抄纸则是把浆料稀释、成型、压榨、烘干、制成纸张。这两项工艺都耗用大量的水。在中国,生产1吨纸约需水100吨（木浆）至400吨（草浆），其中大部分作为废水排出。造纸废水中含 BOD（）和SS（悬浮物）浓度很高，并含有大量化学药品和杂质。
制浆产生的废水，污染最为严重。洗浆时排出废水呈黑褐色，称为黑液。每生产 1吨纸浆，排出10波美度(10Be)的黑液约10吨。黑液中的污染物浓度很高,BOD高达5000～40000毫克／升,纤维总量有时高达产品总量15％以上。还含有大量无机盐和色素。漂白工序排出的废水中也含有酸、碱等物质。在抄纸工艺中，抄纸机前端排出的废水，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，大多是有用物质。黑液和白水是造纸工业的主要废水。
黑液处理 目前广泛采用的黑液处理方法是燃烧法，以回收氢氧化钠、硫化钠、硫酸钠以及同有机物结合的其他钠盐。首先用真空洗浆机或压力洗浆机把黑液从蒸煮后的浆料中提取出来，经过3效至5效蒸发器，将黑液蒸发浓缩至固体含量达45％以上，然后送入燃烧炉。在燃烧炉中，加入硫酸钠，在1100℃温度下燃烧。燃烧的作用在于继续蒸发黑液中水分，促使黑液中钠盐遇热分解。在燃烧炉中，有机物和空气混合燃烧，无机物成为熔融物。有机杂质分解如下：
NaOR＋O──→NaO＋CO＋HO
NaO＋CO──→NaCO式中R是有机基团，H和C是R燃烧产生的。硫酸盐与碳反应还原成硫化钠：
NaSO＋2C──→NaS＋2CO黑液燃烧后的熔融物可溶于水中，溶液称为绿液，主要成分为碳酸钠。在绿液中加入石灰进行苛化，得氢氧化钠：
Ca(OH)＋NaCO──→2NaOH＋CaCO↓这种方法适用于处理以木材为原料的碱法造纸废水，而不适用于处理以草类纤维为原料的造纸废水。草类原料的纤维细小，半纤维素含量高，又含有硅。因纤维细小，提取黑液时耗水量大；在蒸发时，硅酸盐会结垢，使传热系数下降，甚至堵塞管路。草浆黑液较为粘稠，蒸发后不易达到燃烧所需浓度，需增加辅助燃料。硅酸钠熔点(1088℃)比碳酸钠熔点(874℃)高,会促使碳酸钠大量挥发。另外在碳酸钠苛化时，由于所形成的硅酸钠的干扰，碳酸钙不易下沉，降低了苛化效率。因此，草浆黑液目前还不能广泛利用。
处理黑液的其他方法还有：
制铵肥法 黑液含碱量大，一般pH值在10以上。在黑液中加入废酸，把pH值调至1～2，然后加氨中和到中性，即为胡敏酸胺，其中含氨1％左右，呈液态,用作农肥，肥效高而持久，并能增进土壤疏松。这种处理方法投资少而收效大，简单易行。
制磷肥法 将黑液蒸发浓缩至25波美度浓度，使其与磷石、钾石一起在1100℃温度下燃烧，利用黑液中部分热量和在高温燃烧时生成的碳酸钠，烧制成磷肥。这种磷肥的肥效较好。此法设备投资较大，黑液中的某些有用成分也不能回收。
电渗析法 从60年代起，中国开始用电渗析法综合利用碱法制浆黑液的试验研究，碱的回收率可达70％以上;有机阴离子在阳极反应,逐渐氧化成为有机酸类；木质素沉淀下来可以回收利用。
经脱碱和分离木质素后的黑液，可调整pH值，并加氨水中和，成为胡敏酸胺。这种方法能回收利用黑液中大量有用物质，又不产生新的废物，但是电耗过大，回收1吨烧碱约耗电5000千瓦小时。
漂白废水处理 纸浆一般要进行三段漂白工艺。在氯化段,产生酸性废水；在碱处理段,产生碱性废水；在漂白段，产生氧化物废水。这些废水可与抄纸机废水混合一起处理。主要处理方法有：
物理法 通过过滤、沉淀、上浮等方法，主要去除废水中固体悬浮物如木节、树皮、浆碴、纤维、填料、胶料和涂料等。一般可去除悬浮物80％以上，去除 COD（）50％左右。
生物法 用、等。如有可能，也可用或在内去除有机物。
化学法 采用中和、氧化脱臭等。中和处理常用在澄清前调节pH值，使漂白废水满足生物法处理所需条件。也可在废水排放前进行中和以达到排放要求。漂白废水常在生物处理前段或后段进行脱臭、脱色等处理。
此外还有吸附和凝聚法,用以脱色,去除悬浮物和胶体物质。如利用石灰、活性炭或混凝沉淀法脱色，并可去除大量有机物。某些国家也采用反渗透、超过滤、电渗析以及离子交换等处理法。
白水处理 抄纸产生的废水是在抄纸机的案辊部分由稀释纸浆分离出的水（白水），含有大量纸浆纤维以及高岭土、滑石粉等填料和松香胶料。白水可以直接送回纸浆稀释槽重复利用，水和原料都有利用价值。吸水箱吸出的废水和压榨出的废水，所含各种成分和纤维都低于白水，可以送到打浆机回用，或用分离法回收其中的纤维、填料。分离的方法是先用筛网过滤，再用沉淀、气浮法处理。这种方法可使悬浮物降低到15～20ppm,纤维回收率达90％以上，处理水可回用。
酸法造纸的废水呈酸性，所含BOD高，色浓,含有戌糖、己糖、木质素等。木浆废水可经中和后发酵，利用其中糖类制造酒精,每吨废水可制酒精1公斤左右。也可把废水浓缩后直接制成粘合剂（如苇草制浆废水）、分散剂、鞣剂，或加工提取饲料酵母、硫代木质素、香兰素等副产品。这些方法的经济效果还不理想，技术上还有问题，未能推广。各国一般是采用燃烧法回收热量和化学药品如镁盐等。造纸工业废水的处理应主要着眼于提高循环用水率，减少用水量和废水排放量，同时也应积极探索各种可靠、经济和能够充分利用废水中有用资源的完善处理手段。
张荪楠
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