1 绪论
1.1 前言
1.1.1 我国造纸行业的现状
我国造纸工业源远而流长，显得既古老又年轻。近年来随着我国国民经济的高速发展，造纸工业也像雨后春笋般地蓬勃发展起来。据全国工业普查资料显示，2008年我国纸和纸板总产量达8000万吨，世界上仅次于美国而居第二位，并以年均10%的速度增长。但产量快速增长的同时也带来了很多严重的环境问题，其中废水污染问题尤显突出，如何解决废水污染已成为困扰企业发展的重大问题之一。
1.1.2 造纸废水污染情况
造纸工业废水是水环境的主要污染源，而且废水不经处理或处理未达标的直接排放是造成水质污染的主要根源。它造成环境污染的特点是废水排放量大，生化需氧量（BOD）高，废水中纤维悬浮物多，并有恶气、酱油色。综合反映出废水的SS、COD指标均较高。除少数大中型造纸厂配套建设了碱回收车间及废水处理设施外，大多数中小型造纸厂废水处理设施投资不足，废液中含有木质素、残碱、硫化物、氯化物等污染物大多没有处理，直接排入水体。而且这些小造纸厂，大多投资少，设备简陋陈旧，技术力量薄弱，管理水平低，原料及能源消耗大，使单位产品的排水量和排污量成倍增加，加剧了排放废水对环境的污染。统计资料表明，造纸行业排放的废水造成的污染占全部工业废水污染的70%以上，给环境带来极大的危害。
1.2 我国造纸行业废水处理研究的紧迫性
造纸工业是一个与国民经济息息相关的行业，在全球经济和社会文明中扮演着重要角色，其产值约占世界工业总产值的2.5%，占世界贸易总量的2%。造纸工业是典型性的加工制造业，纤维资源需求大、能耗大、用水用碱量大，现代纸机更是钢铁的庞然大物，造纸工业的可持续发展问题已是必然的要求。中国造纸工业更因对环境的严重污染问题而显示出需要走可持续发展之路的紧迫性和重要性。
我国造纸工业废水污染具有以下特点：
(1) 废水排放量大：国际上每生产1 t浆纸综合排放170~400 m3废水。目前我国每吨浆纸综合排放废水在300~600m3范围，远超过工业化国家的废水排放量[3]。占全国工业废水总排放量的10~12%，仅次于化工和冶金工业，居第三位。
(2) 废水种类多、浓度大：造纸废水可分为制浆废液、中段废水及纸机白水三种。但由于原料、制浆方法的不同及各种化学药品的添加，造成不同的纸厂其废水性质相去甚远。废水含有大量的溶解性有机物、无机物或以悬浮物存在的细小纤维等，据统计，我国每年排放的造纸废水中COD为327.4万吨，占工业COD总排放量的42%，居第一位[3]。
(3) 废水中含有大量的有毒物质：造纸废水中的毒性物质种类很多，有树脂类化合物、单宁类化合物、氯代酚、有机氯化物、有机硫化物等。无机的毒性化合物以含硫化合物为主，如硫酸盐、亚硫酸盐、硫化氢等。北欧、北美等工业化国家己采用改良制浆和TCF或ECF漂白工艺，每吨浆的用氯量降低到0.5%~1%，使废水中毒性物质的浓度降低到了一定的限度。我国大多数的工厂用氯量仍高于7%，因此漂白废水中AOX类物质含量仍然很高[4]。
(4) 我国造纸工业废水治理水平远远落后于造纸工艺、产品、设备发展水平[5~6]。我国造纸企业以中小厂居多，大多采用以麦草为原料的碱法工艺，由于草浆黑液碱回收存在的技术问题及受企业生产规模或资金的限制，国内具有碱回收装置的企业仅50家左右，废液治理的比例低，相关的科研与技术的推广仍停留在较小规模和较低水平，与当前造纸工业废水污染亟待根治的迫切形势不相适应。造纸工业废水排放量大，污染物含量高，废水中含有大量的半纤维素、木质素及化学药品，耗氧量大，能引起纳污水系整个水体污染和生态环境的严重破坏。据联合国环境组织统计，全世界造纸工业年排废水超过274亿吨，其中BOD5 5854万吨，SS 594万吨，硫化物100万吨。美国造纸工业废水占工业废水的15%以上，日本占60%，瑞典和芬兰造纸工业的污染负荷，以BOD5量计，约占全部工业废水BOD5的80%以上。因此，美国将造纸工业废水列为六大工业公害之一，日本列为五大公害之一。我国造纸废水排放量大，年排放总量为30亿吨，每生产1吨成品纸，耗水400~600吨，最高可达1000吨，排放量仅次于化工、钢铁工业，超过了制糖、印染、制革、油脂、洗涤剂等轻工业，约占工业废水排放总量的1/8，COD排放量占全国工业总排放量的59.9%，居第一位。一个纸厂往往污染一条河流，造成了我国水资源的进一步短缺，严重危害人们的身体健康，已引起社会的极大关注。
国内造纸企业普遍规模小，生产工艺和设备落后，管理水平不高，原材料和能源消耗量大。经过多年努力，在治理技术的研究和防治工作方面，取得了一定进展，但我国造纸工业废水对水体的污染仍存在一定问题。随着造纸行业竞争的加剧，造纸生产利润逐年降低，造纸企业可以提供建造、运行的废水治理工程的资金微乎其微。在这种环境下，探索出一条投资少、运行费低、操作灵活的废水处理工艺，成为中小型造纸厂生存和发展的前提条件。
1.3 造纸废水的来源和特征
目前，以废纸为原料进行瓦楞原纸的生产已经普遍受到许多造纸企业的欢迎，且在制浆(化学法)和造纸生产过程中主要产生三类废水：黑(红)液、中段废水和纸机白水。黑（红）液主要是蒸煮制浆废水，中段水包括纸浆洗涤、筛选、漂白废水，纸机白水为抄纸车间废水。其中蒸煮废水的环境污染最严重，占整个造纸工业污染的90％，但因目前国内大多数厂都采用进口浆或废纸浆，故蒸煮废水污染状况已达到很大改善。黑液的主要成分是木质素、纤维素、半纤维素、单糖、有机酸及氢氧化钠等，可以综合回收其中的有用物质；中段废水污染物复杂，含有较高浓度的木质素、纤维素和树脂酸盐等较难生物降解的物质成分，而且富含漂白阶段产生的对环境危害大的有机氯化物，pH为9～11，悬浮物l000mg/L左右，COD600-2500mg/ L，色度深；纸机白水采用沉淀或气浮的方法实现白水回用，固体渣也可再制浆。
1.4 废水处理技术
1.4.1 物理法
处物理法就是采用各种筛网、斜形筛、格栅等作为污水预处理，主要阻截回收水中较大的废纸浆纤维，供给生产普通板纸，掺加量一般在10％～15％。目前微滤与振动筛技术作为一种简单的机械过滤方法，也逐渐被应用到污水的预处理中去，大大降低了后处理负荷，且处理水量大，管理方便，回收废纸浆品质好，在造纸中段污水预处理中是一项很有发展前途的技术。超效浅层气浮废水理是一种有效处理废水的物理方法。
1.4.2 生物化学法
据统计，造纸污水用生物处理技术治理的造纸厂很少，有些只进行了中间实验，投入运行的更少。采用的处理工艺主要有：活性污泥法、生物滤池、生物转盘法、生物接触氧化法及氧化塘与曝气氧化塘等。氧化渠技术是近几年开发应用于造纸污水处理的一种新工艺，和其它一些生物处理技术相比较，它操作方便，运行稳定且投资省、处理费用低、是较符合我国国情，具有发展前途的污水处理方法。特别是活性污泥法和好氧生物流化床法在生产治
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