造紙（廢紙類）廢水處理技術及回用

 　　1 前言

　　造紙工業在國民經濟中占有一定的地位，紙和紙板的消費水平，是衡量現代化水平與文明程度的重要標志之一。我國自改革開放以來，隨著國民經濟的發展和人民生活水平的不斷提高，紙和紙板的生產量以年均9.8%的速度遞增，其中1991～1995年間，平均每年增長13.6%。但是，目前我國國民人均年紙張消費量還不高，只有24.7kg，距世界人均年消費量54.9kg尚有相當差距。據預測，2000年我國紙及紙板消費量將達到4000萬噸以上，人均消費量30kg以上，到2010年，紙及紙板總消費量為6000～8000噸，人均消費量達到43～57kg。因此，隨著我國國民經濟的發展，GDP的快速增長，必然會帶來紙和紙板的生產與消費量的更快速的增長。

　　眾所周知，造紙工業是水污染大戶。據不完全統計，1995年全國縣及縣以上造紙企業排放廢水量約為24億噸，占全國工業廢水排放量的11%，居第三位;COD排放量為300余萬噸，占全國COD排放量的42%，居第一位。由此可見，為了控制污染，保護環境，迫切需要解決造紙工業同環境保護協調發展的問題。

　　九十年代以來，為了保護我國的自然環境和生態平衡，減輕造紙工業污染，特別是制漿黑液對環境的污染，我國的造紙工業已經逐漸摒棄“以草為主”，改變“小而散”的局面，對原料結構、產品結構進行了很大的調整。以商品漿和廢紙取代自制漿，建設了一批有競爭力的大、中型造紙企業，生產白紙板，白卡紙，箱板紙，瓦楞紙等適應市場和人民生活需要的各種產品。以浙江省為例，目前以商品漿和廢紙為原料的紙板及機制紙產量占全省造紙年產量的70%左右。因此，如何搞好以商品漿和廢紙為原料的造紙廢水處理，是減少造紙工業水污染的重要的和主要的組成部分。

　　造紙工業既是水污染大戶又是用水大戶。例如，以商品漿和廢紙為原料的造紙生產，根據規模、設備狀況、生產管理等因素，噸紙水耗為數十噸～上百噸之間，一座年產10萬噸的造紙廠，每日耗水量約25,000m3～35,000m3。為了節省我國有限的水資源，尋求經處理后造紙廢水的回用可行性，亦是一個擺在我們面前具有顯明的現實意義和長遠意義的新課題。

　　自90年代初以來，浙江水美環保工程有限公司從事造紙(廢紙類)廢水處理近10年，承擔著國內一批大、中型造紙企業廢水處理工程項目。經使用表明，這些設施的處理效果良好，不僅使處理水達標排放，而且達到了部分水生產回用。現將有關處理與回用技術介紹和探討如下，供參考。

　　2 造紙(廢紙類)廢水來源與性狀

　　2.1污染成份

　　廢紙類造紙廢水是以廢紙、商品漿(大多為進口漂白木漿)為主要原料，生產多種規格的白紙板、白卡紙、箱板紙、瓦楞紙等產品。排放的廢水主要來自廢紙的碎漿、篩選、浮選及抄紙過程中產生的廢水，如根據生產需要有脫墨工序的話，則還有脫墨廢水等等。廢水中的主要成份是細小懸浮性纖維、造紙填料、廢紙雜質和少量果膠、蠟、糖類，以及造紙生產過程中添加的各類有機及無機化合物。廢水的特點是，SS、COD均較高。在COD的組成中，非溶解性COD較高，約占60%以上，溶解性COD較低。而溶解性COD又是較難生物降解。

　　2.2水量和水質

　　目前，國內造紙(廢紙類)企業因原料、設備、工藝操作等不同，排水量差異較大。通常噸紙產品的排水量在100～200m3，低者小于50m3，高者超過200m3。廢水水質因排水量而異。噸紙產品排水量低，則排放廢水中污染物濃度高;反之亦然。據測算，在一般情況下，造紙(廢紙類)的產污系數為70～90kg COD/t紙。據此推算廢水水質如下：

　　噸紙產品排水量為60.0m3左右時，SS 2000～2500mg/l

　　COD 2200～3000mg/l

　　噸紙產品排水量為100.0m3左右時，SS 700～1100mg/l

　　COD 800～1200mg/l

　　噸紙產品排水量為150.0m3左右時，SS 500～800mg/l

　　COD 600～900mg/l

　　噸紙產品排水量為200.0m3左右時，SS 400～600mg/l

　　COD 500～600mg/l

　　2.3 廢水回用

　　根據造紙(廢紙類)生產工藝，碎漿、打漿和沖網工序中的生產用水，對SS的要求較高，而對COD的要求不高。如碎漿、打漿用水，一般地要求SS≤100mg/l，沖網用水SS≤30mg/l，COD可在150～200mg/l。若在處理過程中能有效地降低SS，并且去除大部分CDO，則使處理水水質有可能滿足諸如打漿、沖網等生產用水的要求，從而實現部分處理水生產回用，減少排放量。

　　3 造紙(廢紙類)廢水處理技術

　　3.1造紙(廢紙類)廢水處理及回用要解決的主要問題

　　造紙(廢紙類)廢水主要為有機和無機物所污染，廢水中的SS和COD含量高，而N、P含量偏低。根據國家排放標準的規定和回用水的要求，此類廢水要解決的主要問題是去除SS和COD污染物質。

　　廢水中的COD由非溶性COD和可溶性COD兩部分組成，通常，在造紙(廢紙類)廢水中，非溶性COD占COD組成總量中的大部分，因此，當SS被除去時，非溶性COD同時亦可大部分被降低。

　　廢水中的BOD同COD的比值一般約為0.15～0.25，生化性較差，大部分BOD和可溶性CDO主要應用生物方法去除。

　　3.2國內外處理技術概況

　　國外，在歐洲有采用厭氧處理技術，對高濃度的造紙(廢紙類)廢水，如脫墨廢水先進行預處理，而后再同其他廢水混合進行好氧處理。這種處理方法的前提是需要有相應的生產工藝和先進的生產設備相配套，提高廢水中可溶性CDO的濃度，使之能適宜進行厭氧處理。而在北歐、亞洲和我國的臺灣地區，比較廣泛采用的是物化—生化處理方法。使處理水水質達到排放要求。

　　目前，國內采用的處理技術通常有：

　　(1)氣浮或沉淀法

　　沉淀或氣浮法可去除大部分SS，同時可去除大部分非溶性COD。對一些噸紙產品排水量在200m3左右的小型企業，由于排水量大，廢水濃度低，通過氣浮或沉淀處理后，處理后出水水質有可能接近或達到國家排放標準。但是，污染物排放總量不能達到控制目標。

　　(2)氣浮或沉淀法同生物處理法相結合

　　廢水先經氣浮或沉淀去除大部分SS和非溶性COD，而后再用生物處理方法進一步去除COD和BOD，使COD和BOD均能達到國家排放標準。

　　對于噸紙產品廢水排放量在150m3以下，廢水COD在800～1000mg/l以上的大、中型企業來說，由于原廢水SS和COD濃度較高，不可能期望通過氣浮或沉淀處理的方法使處理水水質達到國家一級排放標準。這樣，勢必要在物化處理之后，采取比較經濟、實用、有效的生物處理方法，最終使處理水水質達到排放標準。

　　3.3集回收、回用和廢水處理于一體的綜合處理技術

　　由上述可知，目前國內外對造紙(廢紙類)廢水的處理大多著眼于使處理水水質達標排放上。我們認為，根據造紙(廢紙類)生產的特點和所產生廢水的性狀，將廢水處理同纖維回收、廢水回用結合起來作為一個完整的系統加以考慮，似更為合理，使廢水處理更能適應環境保護和生產發展的要求。我們經過近10年的工程實踐，擬制了較能符合我國國情的造紙(廢紙類)廢水綜合處理技術。這種技術的基本要點是：

　　(1)采用斜網過濾，以去除相當部分的SS和非溶性CDO。并且可以進行纖維回收回用。

　　(2)采用高效淺層或混凝沉淀，去除大部分SS和非溶性COD，部分水可回用于碎漿、打漿生產用水。

　　(3)采用A/O法生化處理，出水達標排放。視需要，部分水再經過濾，使出水SS≤30mg/l，可回用于造紙沖網生產用水。

　　4 工程實例

　　近10年來，我們按上述綜合處理技術完成了十余項大、中型造紙(廢紙類)廢水處理工程，茲將有代表性的列舉如下。

　　4.1 寧波中華紙業46000m3/d廢水處理工程

　　(1)工程概況

　　寧波中華紙業是大型造紙企業，主要產品為涂布白紙板和白卡紙板，年產量約45噸。主要原料為商品木漿、廢新聞紙、廢箱板紙、混合廢紙等。生產廢水主要為制漿脫墨廢水和造紙白水，廢水中主要含細小纖維、廢紙雜質及少量果膠、蠟、糖類等有機質。

　　廢水處理工程規模46000m3/d。

　　原水設計水質為：pH 6～9

　　CODcr 1600mg/l

　　BOD5 900mg/l

　　SS 1500mg/l

　　(2)處理效果

　　該工程于1996年10月投入運行,至今一直穩定地運轉,其間連續一個月的測試數據如表1所示。

　　從表中可以看出，在處理水量為35000～40000m3/d，進水pH7.1～8.9、CODcr為1500～3500mg/l、SS為1400～3000mg/l的條件下，處理水質通常為pH7.5～7.9、CODcr為60～100mg/l、SS20～30mg/l，達到國家一級排放標準，處理效果顯著。

　　4.2山東太陽紙業有限公司26000m3/d廢水處理工程

　　(1)工程概況

　　太陽紙業年產量20余萬噸。其中，涂布白板紙、箱板紙等，年產10余萬噸。主要原料為商品漿板及廢紙。

　　廢水處理工程規模為26000m3/d。

　　原水設計水質為：pH 7.0

　　CODcr 2500mg/l

　　BOD5 1000mg/l

　　SS 2200mg/l

　　處理水質為：pH 6～9

　　CODcr 150mg/l

　　BOD5 60mg/l

　　SS 100mg/l

　　其中，80%的處理水量(即20800m3/d)要求回用于生產中。

　　表1 寧波中華紙業廢水處理效果表 1997年6月

　　指標 進水水質 處理水水質

　　日期 pH SS(mg/l) CODcr(mg/l) pH SS(mg/l) CODcr(mg/l)

　　1 6.22 1829 2293 7.78 25 59

　　2 7.41 1498 1736 7.73 30 65

　　3 7.40 1448 1949 7.51 29 78

　　4 7.32 1731 1941 7.72 22 59

　　5 7.17 1427 1651 7.70 23 57

　　6 7.25 1417 1504 7.74 25 54

　　7 7.19 1503 1786 7.50 25 59

　　8 7.29 1801 2306 7.82 23 60

　　9 7.29 1570 1992 7.73 21 63

　　10 7.27 1649 2070 7.70 25 65

　　11 7.29 1539 1933 7.73 26 74

　　12 8.75 2155 2332 7.88 26 75

　　13 7.23 1670 2120 7.64 28 91

　　14 7.22 1318 1851 7.68 28 88

　　15 7.28 1508 1892 7.79 27 74

　　16 7.15 1755 2255 7.72 21 74

　　17 7.16 2069 2567 7.70 27 101

　　19 7.37 1389 2114 7.75 27 88

　　20 7.22 1784 2084 7.76 17 64

　　21 7.20 1664 1952 7.72 25 74

　　22 7.17 2211 2550 7.78 26 70

　　23 7.16 2155 2433 7.78 29 79

　　24 7.20 2274 2751 7.89 23 92

　　25 7.20 2644 3243 7.83 24 78

　　26 7.18 3210 3660 7.84 25 85

　　27 7.15 3052 3349 7.50 24 83

　　28 9.73 3278 3770 7.82 22 71

　　29 7.09 2829 3653 7.75 21 77

　　30 7.10 2385 2971 7.72 24 79

　　(2)處理效果

　　該工程于1999年5月投入運行，一直穩定運行。1999年7月運行結果如表2所示。

　　從表中可以看出，在進水COD為1500～2500mg/l、SS為1200～2200mg/l的條件下，處理水水質為COD50～90mg/l，SS15～30mg/l，出水水質良好。每日回用于生產的水量10,000m3左右。

　　4.3浙江永泰紙業有限公司廢水處理工程

　　(1)工程概況

　　永泰紙業有限公司年產涂布白紙板10萬噸，主要原料為商品木漿、廢紙等。廢水中主要含細小纖維、廢紙雜質和少量有機污染物質。

　　表2 山東太陽紙業廢水處理效果表 1999年7月

　　日期 進水水質 處理水水質

　　CODcr(mg/l) SS(mg/l) CODcr(mg/l) SS(mg/l)

　　1 966 1004 60 14

　　2 622 846 60 8

　　3 1394 1292 67 16

　　4 1008 984 50 11

　　5 1296 1448 69 20

　　6 1218 1098 50 17

　　7 1420 1468 67 14

　　8 1848 1926 67 22

　　9 1764 2004 76 19

　　10 2058 1976 72 11

　　12 2397 2642 56 23

　　13 1845 2008 56 18

　　14 1664 1882 69 9

　　15 1545 1960 59 15

　　16 1680 2016 68 6

　　17 1224 1314 67 12

　　18 1866 1986 60 9

　　19 1798 2003 69 14

　　20 2180 2430 72 19

　　21 2720 2948 72 11

　　22 2160 1988 80 25

　　23 1816 1398 88 17

　　24 2120 1996 88 10

　　25 1280 1320 80 28

　　26 1272 1018 72 21

　　27 1920 2010 80 13

　　28 1544 1346 72 10

　　29 1684 1492 68 11

　　30 2520 2164 92 35

　　31 1370 1308 94 44

　　廢水處理工程規模45,000m3/d，一期工程30,000m3/d。

　　原水設計水質(斜網之后)為：pH 6.5～7.5

　　CODcr 750mg/l

　　BOD5 350mg/l

　　SS 600mg/l

　　處理水水質為： 　　一期工程：pH 6～9

　　CODcr　150mg/l

　　BOD5　60mg/l

　　SS 70mg/l

　　二期工程：pH6～9

　　CODcr　100mg/l

　　BOD5 30mg/l

　　SS 70mg/l

　　(2)處理效果

　　該工程于1999年5月投入運行，一直穩定運行。1999年7月運行結果如表2所示。

　　從表中可以看出，在進水COD為1500～2500mg/l、SS為1200～2200mg/l的條件下，處理水水質為COD50～90mg/l，SS15～30mg/l，出水水質良好。每日回用于生產的水量10,000m3左右。

　　4.3浙江永泰紙業有限公司廢水處理工程

　　5　問題討論

　　(1)從大量的造紙(廢紙類)廢水處理工程實踐表明，我們所采用的集回收、回用和廢水處理于一體的綜合處理工藝和技術是可行的，有效的，達到了預期目的。

　　① 對中、小型的老企業，由于噸紙產品排水量大，約150～200m3，原水SS和COD濃度較低，當采用斜網過濾 — 氣浮或沉淀方法進行處理時，可去除大部分SS，去除率可達75～95%。在去除SS的同時，非溶性COD亦被除去，COD去除率為60～85%。由于此類廢水的COD值不高，一般為400～700mg/l,而非溶性COD又占較大比重。所以，一般地，處理水水質為pH 7～8，COD150mg/l以下，SS 70mg/l以下，接近或達到國家排放標準，部分水可以生產回用。

　　② 對新建的大型企業，由于噸紙產品排水量小，約20～60m3，廢水SS和COD濃度較高。雖然經沉淀法一級處理后，SS去除率為70～80%，COD去除率為70%左右，但是因為原廢水濃度較高，經一級處理的出水水質仍然不能達標，必須要進行后續生物處理，以去除可溶性COD所組成的有機污染物。經生化處理后，一般地，處理水水質為pH 7～8，COD 100mg/l以下，BOD 20mg/l左右，SS 20～50mg/l左右，達到國家一級排放標準，并且可部分回用于生產。

　　(2)一級處理可采用高效氣浮或混凝沉淀方法。高效淺層氣浮是所有溶解空氣氣浮設備中的一項突破。它的水深只有400mm，水的停留時間不超過3分鐘，應用淺池理論和“零速度”的概念，使之達到高效處理。它的表面負荷大約10m3/m2.h，處理能力大，占地面積小，安裝拆卸方便。處理效果好。一般情況下SS去除率為90%左右，處理水SS為100mg/l以下，出水可部分回用于打漿等生產用水。混凝沉淀法是一種成熟，穩定和通用的處理方法。同氣浮法比較，電耗比較低，操作較簡單。但是，在相同條件下處理效果不如高效氣浮法。若為了達到相同的處理效果，勢必適當增加投藥量。兩種處理方法的選用可結合企業情況因地制宜，因廠制宜地選擇。但是，當一級處理后的出水要回用于生產時，由于高效淺層氣浮對SS和COD的處理效果較好，因此更是遜色。

　　(3)二級處理采用生化處理方法，我們采用的是國外的A/O(兼氧-好氧)處理法。這種A/O處理法有別于國內于90年代初一些專家和研究者提出的“兼氧-好氧生物處理法”。后者主要是針對高濃度或好氧生物難降解廢水的處理。通過兼氧段的兼氧微生物作用，使廢水中復雜的、大分子有機物水解酸化，而成為易于被好氧微生物攝取的簡單的、小分子的有機物。為了在兼氧段達到水解酸化目的，在A段水力停留時間一般為4～6h。而我們在工程中所采用的A/O處理技術，A段的主要作用是對菌種的篩選與優化，在A段微生物只是對有機物進行吸收和吸附，而對有機物的分解主要是在O段完成的。因此，A段停留時間短，約1.0h以下。由于大部分有機物在兼氧槽中被脫磷菌所收咐，因此，在氧化槽(0池)中的絲狀菌生長受到抑制，可形成沉淀性能良好的污泥，避免污泥膨脹。

　　(4)根據造紙(廢紙類)生產的特點，某些生產工序對生產用水水質要求主要是SS，例如：碎漿、打漿用水要求SS≤100mg/l，造紙沖網用水要求SS≤30mg/l，而對COD的要求可在200mg/l以下。因此，一般情況下，經過物化處理的廢水部分用于打漿，生化處理后出水部分回用于沖網生產，是可行的。這可節約我國有限的水資源，為企業開辟了第二水源，在經濟上又可減少取水費用，有利于降低成本。

　　(5)造紙(廢紙類)廢水的SS含量高，特別在初期運行中，由于工藝、設備等方面原因，SS值往往大大高于設計值，因此對污泥的脫水和出路問題一定要慎重對待。在實踐中由于污泥問題而影響處理效果和處理設施的正常運行的不乏一例。在污泥處置問題上主要注意三個環節：一是初沉池前的預處理;二是初沉污泥的及時排除;三是，污泥脫水設備的效率與能力。

　　6　初步結論

　　(1)以商品漿和廢紙為原料的造紙廢水是造紙工業水污染的重要的和主要的組成部分，搞好造紙(廢紙類)廢水處理對減輕造紙工業污染有著重大意義。

　　(2)大量工程實踐表明，根據以商品漿和廢紙為原料的各個造紙企業的排放水量和水質情況，采用纖維回收、廢水處理和回用的綜合處理技術是可行的。分別不同的情況，可使處理水水質達到國家排放標準，且部分回用于生產，還有部分纖維回收。有顯著的環境效益和社會經濟效益。

　　(3)污泥的處置與出路問題一定要慎重對待。