对絮凝法高效应用于处理造纸废水的探讨

卢裕标

摘 要：随着人们生活质量的不断提高与新型生活用纸的大力开发，造纸行业规模日益扩大，这确实给人们的生活带来了翻天覆地的变化，但与之带来的却是造纸工业资源短缺、污染严重、废水污染负荷远超过国家规定的排放要求等一系列问题。尤其是废纸制浆过程中产生的脱墨废水成为继黑液、中段废水和白水后的又一污染源。国家加大了废水污染的防治力度，废水处理工业在面临巨大压力的同時也孕育着无限的发展机遇。目前，制浆造纸废水的处理方法大致有化学法、物理法、生物法和物理化学法，现代废水处理中绝大多数为上述几种方法。但值得一提的是，无论什么方法去处理废水，都或多或少的会造成二次污染，不过在所有的造纸废水处理方法和技术中，絮凝法使得二次污染的几率很大程度的下降，絮凝法是最省钱，最重要，最方便的方法之一，使得开发新型、高效的絮凝剂是实现絮凝过程优化的核心技术，也是广大废水处理研究人员一直致力研究的课题。本文中还详尽阐述了絮凝法常用药品的分类与絮凝法处理废水的基础、原理及其在制浆造纸废水处理中的应用。

关键词：生物絮凝法，高分子絮凝药剂，造纸各类废水

1、造纸废水处理现状

由于造纸原料类型丰富，结合有些纸种通过多次回收再生生产，所以导致造纸废水的成分非常复杂，难以统一采用固定的方法净化处理。总的来说，造纸废水包括备料过程中的废水、机械浆及化学机械浆废水、黑液、漂白废水、筛选洗涤废水、白液等等，每种废水的成分和性质都不同，例如备料过程中的废水主要含有树皮、泥沙及木材中的水溶性物质等；黑液的主要成为是木素、糖类及蒸煮所用的化学药剂，黑液的环境污染最为严重，占整个造纸工业污染的90%；筛选洗涤废水主要包括悬浮纤维及纤维原料中的溶解性有机物；白水则含有细小纤维、颜料、淀粉、染料等。

目前，处理造纸废水的方法大致有化学法、物理法、生物法和物理化学法，值得一提的是，无论什么方法用于处理造纸废水，或多或少的都会造成环境的二次污染，然而近代以来发明的絮凝法使得二次污染的几率很大程度的下降，因此絮凝法是最省钱，最重要，最方便的方法之一。

絮凝法又称凝聚法，是向污水中投加一定比例的絮凝剂，在污水中生成亲油性的絮状物，使微小油滴吸附于其上，然后用沉降或气浮的方法将油分去除。国内外学者对于絮凝剂的研究脚步从未停止，至今，絮凝剂可分为无机高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂、天然高分子絮凝剂和微生物絮凝剂四大类。这四类絮凝剂的研究发展过程各不相同。

无机高分子絮凝剂是20世纪60年代后期才发展起来的，主要分为：阳离子型的有聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铁等；阴离子型的聚合硅酸；无机复合型的有聚合氯化铝铁、聚硅酸硫酸铁、聚合硅酸铝铁等。由于造纸过程中纸浆带负电荷，-般选择阳离子型絮凝剂，也可以起中和电荷的作用，使得处理废水过后的沉淀效果好。目前工业生产中最常用聚合氯化铝（PAC）作絮凝剂以除去纸浆中的悬浮物和胶体粒子，其优点是可以降低色度浊度，并且用量少。但这一无机絮凝剂的缺点是容易生成细小矾花，较难进行固液分离，甚至是对人体有毒。

有机高分子絮凝剂用量少、絮凝速度快、生成污泥量少且易于处理，应用前景较好，在现有合成的有机高分子絮凝剂中，聚丙烯酰胺（PAM）的应用最为广泛。

天然高分子絮凝剂可分为碳水化合物、壳骤糖类和甲壳素类等。在众多的改性高分子絮凝剂中，淀粉改性絮凝剂的研究从未停止。国内关于各类淀粉与丙烯酰胺、丙烯酸脂等的接枝共聚反应研究已经大力开展。经过改性后的天然高分子絮凝剂提高了生物降解性。用其进行造纸废水的处理，效果明显好于聚丙烯酰胺（PAM）。

微生物絮凝剂是一类由微生物产生的且具有絮凝能力的高分子有机物，主要成分有多糖、蛋白质等。它是通过微生物发酵产物获得的天然高分子絮凝剂。结合其无二次污染的特点，微生物絮凝剂可以广泛应用于造纸、煤矿、印染等废水的净化处理。因此，微生物絮凝剂是废水处理行业未来的发展方向，终将取代大部分乃至全部普通絮凝剂。

2、絮凝法高效应用于造纸废水处理的可行性探讨

絮凝法处理造纸废水能否彻底主要取决于两方面：一是废水的污染类型；二是絮凝剂本身的性质。胶体、悬浮物以及絮凝剂电荷性质这些都是絮凝过程的关键。胶体、悬浮物所带电荷性质相反，则越容易被沉淀下来；所带电荷越多、电荷性质相同，则排斥力越大，絮凝沉淀越困难。一般说来，不同类型的絮凝剂的吸附状态存在着较大差异。絮凝剂的分子量也是絮凝法能否高效应用于造纸废水处理一个极其重要的特性，因为分子量可以决定絮凝能力的强弱。通常状况下，絮凝剂的分子量越大，其活性官能团数目越多，与废水中悬浮物或胶体颗粒吸附的机会就越大；随着分子量的增大，絮凝剂分子在废水处理中的有效作用范围也增大，其在颗粒表面的吸附力愈强，吸附速度也愈快，絮凝效果也愈好。这使得分子量越大的絮凝剂使水中的胶体粒子或有色物质在这些化学药品的作用下聚集成较大的颗粒物质，以便通过自然沉降或气浮过滤等方法使之除去。另外，就造纸废水处理流程而言，在废水的预处理、一级处理、二级处理和最后的污泥处理中都有广泛应用，可以说絮凝剂几乎遍及各种工业废水的处理和回收利用。

絮凝法高效应用于造纸废水源于“零排放”，这一概念最早出现在上世纪80年代，其指在工业生产中无过程污染物产生和无污染物排放。随后人们在发电、矿产、造纸、化工、食品等多个行业都开展了实践与探索。零排放目标的实现有三个层次：零排放工厂、零排放区域和零排放社会，目前所进行的零排放研究基本都处于零排放工厂阶段。用合适的方法处理造纸工业废水零排放的研究由来已久，早在1967年完全“零排放”的漂白硫酸盐浆厂的概念就已提出。并于近年创办了第一个封闭循环的漂白硫酸盐浆厂，但在运行了数年后，由于许多原因使得厂区没有再开办下去。

目前，造纸工业所谓的“零排放”主要指废水的零排放或水中污染物的零排放。与其他工业废水相比，造纸废水污染负荷相对较轻，实现零排放目标更加现实。美国环保局新公布的联合法案初稿中规定：新建的废纸造纸和纸板厂不应将废水排入美国的任何水体，即必须做到零排放。这项法案的出台必将对全世界造纸废水零排放技术的发展是非常重要的。倘若絮凝法真正高效应用于造纸废水，结合其他优化工艺，处理效果良好，此时如果能够进行深度处理，还可以做到回用于生产，做到废水的封闭循环和零排放。零排放对造纸企业来说是十分诱人的，而且能够节约水资源费，降低吨纸的生产成本，使企业获得较大的经济效益、环境效益和社会效益。

关于絮凝法能否高效应用于造纸废水处理，笔者认为还应该从以下角度来思考：探讨我国造纸行业发展现状及前景，运用行业大数据对絮凝法的高校运用进行分析；开展以造纸废水零排放为目标的试点企业，用实践来检验假设和理论；开发新型废水处理实用技术，结合絮凝剂巨大的应用潜力，以此提出我国造纸企业真正“零排放”可行的技术路线；政府和企业对于相关的环境问题要积极交流，争取将污染控制在污染源上，而不是忙于后期整治。

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