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造纸废水的膜法处理技术综述
一 前言 造纸工业是一个耗水大户，排放的废水量很大，对环境的污染也相当严重。因而，造纸废水的处理已普遍受到各国政府和企业部门的高度重视。
纸浆造纸工业因各个工艺产生的废水成分不同，处理方法有所不同（如表1所示）[1]。而量大、成分最复杂、污染最甚者为精选、漂白等工艺的废水。目前，处理这些废水大多采用化学沉淀、活性污泥、药浮、气浮等方法。但是，经这些方法处理后的废水往往达不到严格的排放标准，特别是活性污泥法，由于在夏季几个月的高温影响了活性污泥处理的效率，而活性污泥厂消化处理造纸废水中的芳香族化合物尤为困难。
近年来，以半透膜为分离介质的超滤（UF）、反渗透（RO）、电渗析（ED）等方法处理纸浆、造纸废水，在国内外都普遍地进行了开发研究[3]。废水中许多有价值的化工产品，如木质素、木质素磺酸盐、香兰素等，在膜法处理过程中得以回收，净化的水可回用于造纸过程。因而，十多年来膜法处理工厂在世界许多国家的造纸工业中陆续建立并投入运行。表2列出了丹麦DDS公司生产的膜装置在世界国家造纸工业中运行的部分情况[3、4]。据报道[4]，到1980年底，仅DDS公司的UF、RO膜用于造纸工业的面积已经达到约2787m2，通过UF法回收的副产物（以固体计）达15000-20000吨/年，回用的水约达454.6m3/天。由此可见，膜法处理造纸废水是一种进行深度处理的大有前途的新型技术，已产生惊人的社会效益、环境效益和经济效益。
表1 不同工艺的废水成分和一般处理方法
工艺产生污染的物质废水水质成分*处理方法SSBODCOD色度工艺内部排放的废液湿式粉碎树皮木屑○○○○千化凝聚沉淀，上浮蒸解木质素，半纤维素等 ○○○提高蒸解废液的回收率浓缩燃烧精选成束纤维，微细纤维，木质素等○○○○封闭化，半封闭化筛网过滤，凝聚沉淀，上浮漂白氯化木质素，还原糖，有机酸○○○○反洗，氧漂白等凝聚沉淀，活性污泥，超滤抄纸微细纤维，填料○ 回收SS，节水凝聚沉淀，上浮
本文比较分析膜法工艺方案与不同的工艺流程，描述处理造纸废水的膜系统特征及其相对于常规法的优越性，着重对列举的大量膜法处理造纸废水的研究成果与膜法工厂的设计、运行、效益进行详细描述，并在初步评论的基础上，展望膜法处理造纸废水的前景。
表2 DDS公司的膜装置在造纸工业中的应用
按装年份膜系统使用国家 废水类型或回收的产品1974-1979UF挪威木质素磺酸盐1976RO挪威铵基亚硫酸盐1978UF北美木质素磺酸盐1978RO加拿大钙基亚硫酸盐1978UF瑞典牛皮纸漂白废液1980UF芬兰牛皮纸黑液1980UF芬兰木质素磺酸盐1980UF日本牛皮纸漂白废液1980RO意大利钙基亚硫酸盐1980RO阿根廷中性亚硫酸盐，半化学纸浆废液1986UF+RO中国钙基亚硫酸盐，回收木质二、膜法处理造纸废水的工艺
4、造纸黑液的治理与综合作用
(1)、以回收木质素为目的治理
从牛皮纸黑液中回收木质素，作为能与胶合作中的苯酚-甲醛树脂化学结合的粘合剂成分，在当今石油价格上涨的情况下有特别的意义。芬兰纸浆造纸研究所以此为目地进行了UF膜法处理牛皮纸黑液[8]。通过选择合适的膜和工艺参数，UF15%TDS的黑液，得到的浓缩物含所要求分子量分布的木质素为80-90%。用这种木质素代替40%的苯酚-甲醛树脂，胶合板的性能没有变化。表明了UF膜法治理牛皮纸黑液的同时回收木质素是一个简单易行的、高效的和廉价的方法。
我国中国科学院广州化学研究所用醋酸纤维索膜园板式UF器分离浓缩广东造纸厂的亚硫酸盐纸浆废液[9]。将总合固量为约 60g／100ml的废液，加水适当稀释后作为UF料液，操作压力0.8MPa，最终获得纯度达80％以上的不含还原糖的木质素浓缩液。这种浓缩物作为灌浆材料，不仅固化快、效果好，而且减少了化学药品的消耗量，提高了材料的性能。
②以回收烧碱为目的的治理
我国国家海洋局第二海洋研究所水处理中心刘景清选用聚乙烯异相阴、阳离子交换膜组装膜堆，以一定的流速和电流密度回收浓缩经萃取分离木质素后的pH值为12---13的草浆和桑皮浆黑液(Be＝4)中的烧碱（10），电渗析浓室中NaOH为8.87g／l，碱回收率达95％，电耗为1900kW.h／t固碱。若计入动力(水泵)电能，总电耗为2280kW.h/t固碱。
王英等人在工厂条件下用聚砜超滤膜处理造纸黑液〔11〕。试验装置分别对造纸厂排放的黑液去 除率大于90％，透水量为200l／m 2·天，对含固量为0.24g／l的稀黑液，COD去除率96.1％，透水量为400—699l／m2·天。
四、结束语
UF、RO、ED等膜分离技术处理纸桨造纸废水是可行的、高效的方法。由于膜法设备投资和能量消耗的经济性，运行管理的简易性，处理效率的可靠性以及药品、能量回收的特殊性，产生的综合效益的显著性，已在纸浆造纸废水处理的领域中成为与常规法相竞争的先进技术，并行将被人们作为一个实用的工具而在—废水处理中广泛地使用。
参考文献
[1]桥本道正，工业用水(日文)，No.328，22-35，昭和61年1月。
[2]H.OKamoto,et al.,Treatment of Paper Wastewater by Ultra-filtration, A Case History, in S.Sowurirajan and T.Matsuura,ACS Symposium. Series 281,1985, P .273--281.
[3]蔡邦肖，反渗透、超滤净水技术，1986年浙江省给排水技术交流会论文，1986年9月15日。
[4]Per H. Claussen,Ultrafiltration and Hyperfiltration in the Pulp and Paper Industry for By-Product Recovery and Energy Savings, in Albin F.Turbak, ACS Symposium Series 154, 1981, Synthetic Membranes:Vol, HF and UF Uses, P.361--372.
[5]水原周，造水技术（日文），Vol.8,No4,43-47.1982.
[6]中入，敬佑，造水技术（日文），Vol,11,No.3,33--40,1985.
[7]Dr.Techn.et al., Desalination,24,141--154,1978
[8]K.Forss,U.S.Patent 4105606.
[9]推新，水处理技术，Vol.7,No.2, 43,1981
[10]刘景清，水处理技术，Vol.12, No,6,343-350,1986
[11]王英，1986年夏季国际讲习班材料，1986年8月，中国兰州。 |
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发表于 2007-10-23 08:47:48
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