《造纸厂污水处理的危险有害因素分析》

造纸厂污水处理的危险有害因素分析

造纸厂污水的产生与处理

陈世开应用化学三班学号：111303322

摘要：造纸业的水污染问题制约了行业的发展，本文着重探讨造纸业废水来源及若干解决办法。关键词：造纸；废水处理

纸是我们日常生产生活中的必备品，日常的生活用纸如卫生纸、面巾纸、餐巾纸，办公用的描图、绘图纸、复写纸，生产上的印刷用纸、工业用纸，这些纸无不为我们的生产生活带来了巨大的便利。然而纸制品给我们带来便利的同时在我们看不见的地方也给我们带来了严重的污染且尤以水污染最为严重。因此如何处理造纸过程中产生的大量废水对我们的环境保护和身体健康有重要意义。我国造纸业废水排放总量仅次于化工制造业位居各行业第二位，废水中cod（化学需氧量）排放量高居第一。而与之形成强烈反差的是，造纸行业的经济贡献率却仅为2.2％。2004年全国工业废水排放量为221.1亿吨，其中造纸业占了14.4％；全国工业cod总排放量为509.7万吨，造纸业占了33％。在越来越重视环境保护的世界潮流下，中国造纸业的严重污染成了制约造纸业发展的瓶颈。解决造纸废水污染问题不仅有利于环境改善也有利于我国造纸业发展。

一、现代造纸方法的基本流程

（一）制浆

现代造纸法里主要的造纸原料是植物纤维（木材、竹、草类等）。制浆就是要将这些原材料转变成纸浆。目前工业上比较流行的制浆方法有机械制浆法、化学制浆法和半化学制浆法三种。

机械制浆法是指通过粉碎疏解、预浸疏解、浓缩等一系列机械加工制取纸浆。该方法优点是污染较小，但耗电量较大保留过多的残留木素比较难以漂白。

化学制浆法就是利用化学药剂除去植物原料中的木素，保留的纤维素纤维即为纸浆。根据所使用化学药剂的不同种类，又把它们分成各种制浆法，例如：石灰法、烧碱法、硫酸盐法（以上属于碱法制浆）；又如：亚硫酸钙法、亚硫酸镁法、亚（硫酸）铵法、亚（硫酸）钠法（以上统称酸法或亚硫酸盐法制浆）等。此外，在烧碱法中还有蒽醌-烧碱法等。

半化学制浆法则是综合了机械法和化学法，其制得的纸浆一部分是由化学法得到的，而另一部分则主要通过废旧纸张打浆。

（二）调制纸料的调制为造纸的另一重点，纸张完成后的强度、色调、印刷性的优劣、纸张保存期限的长短直接与它有关。一般常见的调制过程大致可分为以下三步骤：a.散浆b.打浆c.加胶与充填

（三）抄造

抄纸部门的主要工作为将稀的纸料，使其均匀的交织和脱水，再经干燥、压光、卷纸、裁切、选别、包装。

二、造纸废水产生来源

（一）化学法制浆产生的蒸煮废液（又称黑液）

造纸工业使用木材、稻草、芦苇、破布等为原料，经高温高压蒸煮而分离出纤维素，制成纸浆，再经漂白，这个过程会产生大量的造纸废水。在生产过程中，最后排出原料中的非纤维素部分成为造纸黑液。黑液中含有木质素、纤维素、挥发性有机酸等，有臭味，污染性很强。一般每生产1t硫酸盐浆就有1t有机物和400kg碱类、硫化物溶解于黑液中；生产1t亚硫酸盐浆约有900kg有机物和200kg氧化物（钙、镁等）和硫化物溶于红液中。废液排入江河中不仅严重污染水源，也会造成大量的资源浪费。

（二）中段水

制浆中段废水是指经黑液提取后的蒸煮浆料在筛选、洗涤、漂白等过程中排出的废水，颜色呈深黄色，占造纸工业污染排放总量的8％～9％，吨浆cod负荷310kg左右。中段水浓度一般在1，000~1，500mg／l，bod和cod的比值在0.20~0.35之间，可生化性较差，有机物难以生物降解且处理难度大。中段水中的有机物主要是木质素、纤维素、有机酸等，以可溶性cod为主。其中，对环境污染最严重的是漂白过程中产生的含氯废水，如氯化漂白废水、次氯酸盐漂白废水等。次氯酸盐漂白废水主要含三氯甲烷，还含有40多种其他有机氯化物，其中以各种氯代酚为最多，如二氯代酚、三氯代酚等。此外，漂白废液中含有毒性极强的致癌物质二噁英，对生态环境和人体健康造成了严重威胁。

（三）抄纸过程产生的废水（又称白水）

白水即抄纸工段废水，它来源于造纸车间纸张抄造过程。白水主要含有细小纤维、填料、涂料和溶解了的木材成分，以及添加的胶料、湿强剂、防腐剂等，以不溶性cod为主，可生化性较低，其加入的防腐剂有一定的毒性。白水水量较大，但其所含的有机污染负荷远远低于蒸煮黑液和中段废水。现在几乎所有的造纸厂造纸车间都采用了部分或全封闭系统以降低造纸耗水量，节约动力消耗，提高自水回用率，减少多余白水排放。

三、废水的处理方法

（一）黑液的处理

蒸煮废液的提取回收是经过洗浆分出废液的过程，是消除污染的最重要的一步。为了治理污染，不论厂的大小，都要将蒸煮废液提取出来，进行碱回收或综合利用，以减少消除污染。因此多年来，国内外造纸行业对造纸黑液的处理主要是致力于废液中化学品和纤维原料的回收和综合利用，主要有碱回收法、酸沉析法、化学氧化法、电渗析法、喷雾干燥法、汽化发电法、膜处理法、絮凝沉淀法、生物法以及新兴的超声处理法和光催化氧化法。而碱回收法是其中比较经济有效的方法，本文着重介绍本法。

黑液中污染物主要是草类纤维在高温强碱下的产物，原料中50％以上的物质经化学反应之后溶入蒸煮废液中。蒸煮液中木质素占很高的比例。它是一种带芳香结构的立体网状聚合物，属于难生物降解的化合物，对好氧、厌氧工艺来讲，木质素难以去除。所含半纤维素是多种单糖形成

的聚合物，在制浆过程中，半纤维素以单糖和低聚糖形式进入废液，它们的降解产物会形成有机酸、醇，在好氧、厌氧处理过程中易于生物降解，溶解有大量碱性物质，ph值达11~13。

传统碱回收法采用浓缩-燃烧-苛化的工艺流程来回收碱。它采用多效蒸发器将黑液蒸发浓缩后燃烧掉有机物，而无机物在高温下呈熔融状态，冷却后形成绿液。其主要成分为naco3，加cao后苛化得naoh，再回用到制浆工艺中去，从而达到回收碱之目的。该法已发展成熟，碱回收率较高，可达90%左右。

一定浓度和温度的浓碱液在碱回收炉内的燃烧过程主要可分为三个阶段，即黑液的蒸发干燥阶段、黑液的燃烧阶段、白液的苛化阶段。

1.蒸发干燥阶段

黑液的蒸发的目的是提高黑液的浓度，以满足碱回收炉燃烧的要求。纸浆洗涤和黑液提取到的黑液浓度较低。经过多效蒸发后送入碱回收炉的浓黑液含有30%~50%的水分（草浆黑液浓度大约为50%~60%，木浆黑液浓度大约为60%~70%），是不能直接燃烧的。因此黑液送入炉内后还要利用燃烧产生的热蒸发黑液带入的水，使黑液干燥成含水分为10%~15%的黑灰，落入炉底才能进行燃烧。在蒸发干燥过程中，烟气中的二氧化硫、二氧化碳、三氧化硫和水蒸气与黑液中的活性碱（氢氧化钠和硫化钠）及有机酸钠盐（rcoona）发生下列化学反应：

2naoh+co2→na2co3+h2o

2naoh+so2→na2so3+h2o

2naoh+so3→na2so4+h2o

na2s+co2+h2o→na2co3+h2s

2na2s+2so2+o2→2na2s2o3

na2s+so3+h2o→na2so4+h2s

2rcoona+so2+h2o→na2so3+2rcooh

反应后，全部氢氧化钠及大部分硫化钠转化成碳酸钠、亚硫酸钠、硫化钠、硫代硫酸钠，放出的部分硫化氢与有机物结合的硫。

2.燃烧阶段

黑液在碱回收炉内的燃烧有三种模式。悬浮燃烧（即黑液液滴燃烧）、热层燃烧和炉壁燃烧。不同的燃烧模式、如何分配是碱回收炉合理操作的关键，它是由喷黑液和供风方式来控制的。现在认为，碱回收炉的操作希望得到最大的热层燃烧，尽量减少悬浮燃烧和飞失，尽量避免炉壁燃烧。

3.白液的苛化

燃烧黑液产生的无机熔融物溶解于稀白液和水中，形成的溶液由于含有少量的fe（oh）2而呈绿色，称为绿液。绿液成分复杂，硫酸盐法绿液通常含有na2co

3、na2s、na2so

3、na2so

4、na2s2o

[15]robertb.kinstrey，tappijoumal[j]，1996，2：133

[16]叶婴齐，主编.工业用水处理技术[m].上海科学普及出版社，1995：168

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