淺談造紙及其廢水特性

廣州中環萬代環境工程有限公司 楊文斌

《中國環境報》文章 第3906期，第3911期

　　造紙術是中華民族的四大發明之一，是人類文明史上的重要成果。今天，紙及紙板的消費水平已成為衡量一個國家現代化水平和文明程度的重要標志之一，被國際上公認為“永不衰竭”的工業，在美國、加拿大、日本、芬蘭、瑞典等經濟發達國家，造紙工業已成為其國民經濟支柱制造業。近幾年，我國的造紙業高速發展，我國紙及紙板消費的總量約5000萬噸，人均消費達38公斤。但是，造紙過程中排放的“三廢”尤其是廢水治理不當將會對環境造成嚴重污染。我國造紙工業年廢水排放量占全國工業總排放量15.6%，排放廢水中化學耗氧量占全國工業總排放量的43.5%。造紙工業的污染問題不解決，不但產業發展受到限制，而且將對生態環境造成破壞。
　　一個典型的堿法制漿造紙廠按工序排出三股水，一是制漿蒸煮廢液，通稱造紙黑液；二是分離黑液后紙漿的洗、選、漂水，也稱中段水；三是抄紙機上的白水。其中白水是可以處理后回用的。中段水是黑液提取不完全所剩下的部分，應占總量10%以內。在黑液中所含的污染物占到了全廠污染排放總量的90%以上。因此，黑液排放是造紙廠污染的主要根源。造紙所用植物原料均含有纖維素、木質素和半纖維素(即聚糖類)三大成分，造紙主要利用纖維素，蒸煮制漿就是盡可能的獲得原料中的纖維素，并不同程度的獲取半纖維素，而將木素、剩余半纖維素和加入堿(或亞銨)一起進入黑液中而被拋棄。就數量而言，以麥草為例，纖維素僅占40%，木質素約25%，半纖維素約28%，即制漿廠僅利用了原料的40%，而丟棄了原料的60%，紙廠排放污染物數量是十分驚人的。
　　目前我國造紙污染治理技術可概括為三類：一是堿回收技術，二是物化加生化技術，三是資源化技術。

一、造紙

1. 概念
　　造紙就是將植物纖維和其它添加的物質(如施膠劑和填料等)進行交織，然后根據所要求的特性進行深加工(如涂布、染色、變性和成型等)的過程。
　　造紙產品根據其用途可分為：新聞紙、印刷書寫紙、生活用紙、包裝用紙、白紙板、箱紙板、瓦楞原紙和特種紙及紙板等。
2.造紙過程
　　紙和紙板的生產主要包括紙料制備、抄造和后處理三個部分。
　　紙料制備包括備料、蒸煮、制漿、漂白、打漿、施膠、加填料、染色和添加其它物質，為抄造紙張做準備的過程。
　　抄造包括紙料上網前的處理(稀釋、篩選和除氣等)和紙張的抄造(紙料上網、成型、脫水和干燥等)。
　　后處理就是將抄造好的紙張進行表面處理、壓光和整理的過程，使之達到質量要求。
　　在造紙生產中，除了紙漿作為主要原料以外，根據不同的要求還要添加施膠劑(主要為松香)、填料(主要為滑石粉、白土、碳酸鈣和二氧化鈦)、濕強劑、干強劑、助留助濾劑和其它添加物質。

二、造紙廢水的特性

　　造紙廢水的排放量和污染物的濃度因原料的種類、生產工藝方法和產品品種的不同而存在著很大的差異，同時生產規模、設備和管理水平也是很重要的因素，大規模生產和先進的設備以及管理可以大大減少造紙工業污染物的排放。
　　1. 備料廢水
　　在木材濕法備料過程中產生的廢水主要含泥沙，在草類原料備料中是水封除塵產生廢水，這兩種廢水均可通過澄清后循環使用。
　　2.黑液、紅液
　　黑液是指用燒堿法和硫酸鹽法直接蒸煮原料(麥草、木片等)而產生的廢水。黑液中含有大量的堿木素、半纖維素和纖維素的分解物等有機物，還含有各種鈉鹽。紅液是指用亞硫酸鹽法直接蒸煮原料而產生的廢水。
　　這部分廢水的COD_Cr高達100g/L，BOD₅也有50g/L，必須通過堿回收和紅液綜合利用來回收原料并減少污染。
　　3.洗選廢水
　　洗漿為了最大限度提取黑液，提高化學藥品的回收率。如果管理得當、封閉用水，基本上不排出廢水。少量的清洗水呈棕黑色，有機污染物濃度很高。
　　4.漂白廢水
　　漂白是在多段過程中進行的，并使用不同的漂白劑，常用氯氣、次氯酸鹽、二氧化氯和燒堿等。該工段是工廠外排廢水的主要來源，有毒、處理難度較大。
　　5.冷凝水廢水
　　冷凝水廢水是指多效蒸發中各效二次蒸汽的冷凝液、清洗和泄漏的廢水。這股廢水中含甲醇、乙醇和丙酮等小分子有機物，同時還含有有機硫化物。
　　6. 制漿廢水
　　制漿廢水中的污染物主要是生產過程中產生的溶解性有機物和流失的小纖維，廢紙造紙制漿廢水中還含有脫墨廢水。該廢水中含有有機氯化物，COD_Cr較高。
　　7.造紙白水
　　造紙白水中含有大量懸浮固形物如纖維、填料和涂料等，還有可溶解的有機污染物，COD_Cr一般500~800mg/L，BOD₅為200~350mg/L。為了減少污染、節約用水，造紙廠通常采取部分回用或全部回用。剩余的白水可通過纖維回收、過濾、氣浮或沉淀等方法進行簡單處理后再回收使用。但是，長期循環使用會導致各類污染物在系統中積累，對造紙系統和產品質量造成不良的影響。因此，應根據實際情況添加合理數量的新鮮水，或者添加經過深度處理(生化處理)的水。

三、結語

　　造紙工業不同的工藝、不同的工序產生的廢水，其特性是不同的，應根據其特性采取不同的處理方法。堅持以廠內治理為主的原則，輔以必要的廠外治理，應采用清潔生產工藝和技術，嚴格控制其生產過程中的用水量、排水量和產污量。積極推行ISO14000(環境管理)系列標準，采用現代管理方法，提高環境管理水平。
　　廠外治理也是十分必要的，我們應充分了解其生產工藝和廢水水質，根據其生產工藝和水質特點，以便制定合適的廢水處理工藝，實現達標排放。