刘琳;张安龙;罗清;景立明
【摘 要】造纸工业产生大量的固体废弃物.随着产业规模的逐渐扩大,这些固废物所带来的环境问题日益突出,随之而来的各种生态问题和社会问题也逐渐突显出来.如何妥善、有效、科学地处理造纸固体废弃物已经成为一项迫在眉睫的环保课题.本文从造纸工业固体废弃物的来源、危害和处理现状入手,综述了国内外造纸固体废弃物处理处置的新型资源化技术. 【期刊名称】《中国造纸》管道内衬
【年(卷),期】2015(034)006
【总页数】7页(P52-58)
【作 者】刘琳;张安龙;罗清;景立明
【作者单位】陕西科技大学,陕西西安,710021;陕西科技大学,陕西西安,710021;陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室,陕西西安,710021;陕西科技大学,陕西西安,710021;陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室,陕西西安,710021;陕西科技大学,陕西西安,710021
【正文语种】中 文
【中图分类】TS793
LIU Lin
1,* ZHANG An-long
1,2 LUO Qing
1,2 JING Li-ming
1
Key words：papermaking solid waste; sludge; resource
造纸工业产生的固体废物若处置不当会造成环境污染,同时又浪费可以利用的资源。而且随着纸张产量的增加以及制浆造纸废水处理率和处理深度的提高,固体废弃物的产量也将会继续增大,如不对造纸固体废弃物进行妥善处理,将会造成二次污染。因此,造纸固体废弃物的减量化、稳定化、资源化处理已迫在眉睫。 造纸工业固体废弃物包括制浆生产中的原料备料废渣、碱回收车间白泥、废水处理污泥以及二次纤维利用过程中产生的脱墨污泥等。其中废水处理污泥和废纸制浆脱墨污泥的产量大,所占比例最高,每生产1 t再生纸,就会产生150 kg以上的污泥(绝干量),造纸污泥数量是同等规模市政污泥产量的5~10倍
[1],处置费用约占造纸废水处理费用的 50 % 以上
[2]。且成分比较复杂、治理难度大,近年来一直是开发利用的研究热点和难点。从资源化着眼,展开造纸固体废弃物处理和处置工作的方式合理、有成效，尽可能多地进行污泥无害化和资源化的尝试十分有益。本文将重点介绍造纸固体废弃物的治理进展和前景展望。
1.1 固体废弃物的来源与种类
制浆造纸厂存在大量的固体废弃物,除了碎浆机的排渣,还有筛浆机和除渣器的排渣；污泥类的有浮选的泡沫渣、水净化处理时排出的固体物和浮渣、废水生物处理的污泥；其他类型的还有化学调理剂产生的废渣,若生产机械浆还有锯未和树皮等,其具体来源和种类见表1。
白泥是碱法化学制浆过程中,利用碱回收技术处理制浆黑液、回收烧碱得到的副产品,即制浆黑液经碱回收锅炉燃烧后,产生的熔融物溶入水中后成为绿液(其主要成分为碳酸钠),然后将石灰加入绿液中进行苛化反应,碳酸钠反应生成氢氧化钠,同时石灰中的氧化钙生成碳酸钙,沉淀后即为白泥。白泥经洗涤过滤回收氢氧化钠后,最终得到含水率25%～50%的白泥
[3]。
由于纤维原料组成、制浆工艺不同,制浆黑液燃烧产生的绿液成分不同,苛化投加石灰质量不一,产生的白泥组成大不一样。白泥主要成分为碳酸钙,还含有一定量的酸不溶物、过量的石灰、少量残碱及微量的碳,其回收利用难易程度差别很大。
1.2.2 脱墨污泥的产生和性质
脱墨污泥主要包括废纸中的填料和涂料,另外还有一些细小纤维、粗渣和大部分油墨粒子。大型造纸厂经机械脱水的新鲜脱墨污泥固形物含量30%～55%,挥发性易燃物含量45%～85%,灰分含量15%～45%
[4]。
脱墨污泥是废纸在浮选脱墨过程中形成的固体废渣,其产生量因废纸种类、等级、脱墨工艺、筛选净化设备及所抄造的纸种等方面的不同而差异较大。典型的浮选脱墨车间每生产1 t绝干浆产生80～150 kg干污泥,或者160～500 kg湿污泥
[5]。脱墨污泥本身不会污染环境,但污泥中重金属积累对环境造成的长远影响有待于进一步考察。
1.2.3 废水处理污泥的产生和性质
污泥来源于造纸厂的废水处理厂,通常包括一级沉淀污泥、二级生化处理污泥,还有一些处理厂采用了三级处理,因此还包括三级絮凝沉淀污泥。由于各级废水处理设施进水水质不同,污泥成分也各不相同,具体来源见图1。
一级废水处理污泥主要是废水中的悬浮物,其中含有少量纤维、大量薄壁细胞以及杂细胞等,灰分含量约25%～30%,沉淀颗粒细小,持水性强。二级废水处理污泥主要成分是废水中有机物经活性污泥处理生物降解后产生的剩余生物污泥,表面润滑,亲水性强,结合力较低,无机物含量约10%～15%左右,远低于一级污泥,过滤性能较差。三级废水处理污泥是造纸废水深度处理的副产物,主要是化学絮凝产生的颗粒更为细小的污泥,含有难生物降解的高分子质量有机污染物,这种污泥过滤性能最差,最难处理。几种污泥中,一级废水处理污泥所占比例最大,含可利用的有效成分最多,潜在利用价值较高,用来生产高附加值产品的可能性更大；二级废水处理污泥含细菌、真菌等微生物较多,脱水能力较差神奇蚯蚓养殖技术
[6]。通常情况下,二级废水处理污泥部分回流到曝气池,剩余部分与一级废水处理污泥混合,借助一级废水处理污泥的助滤作用,进行下一道浓缩与脱水的操作。
1.3 造纸污泥主要成分与危害
1.3.1 造纸污泥的成分
漂浮大陆造纸污泥生物质含量丰富,有机物含量 50 %～65 %,主要含有纤维素、半纤维素和木素等高分子有机物以及填料、凝聚剂等,不同国家、不同地区、不同生产工艺来源的污泥组成和含量不同,基本组成如图2所示
[7]。
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皮革加工1.3.2 造纸污泥的主要危害
(1)病原体污染,由于污泥中含有大量有机物,易分解腐烂,带来强烈的恶臭味,伴随带来的是大量病原体(病原微生物和寄生虫)。
(2)过量盐分污染,污泥中由于存在着相当份额的无机物,含盐量较高,如不适当地投放到土壤中,会提高土壤的电导率,破坏植物养分平衡,抑制植物养分的吸收,甚至会对植物根系直接带来伤害,而且离子间的拮抗作用会加速有效养分的淋失。
(3)过量的氮磷污染,在降雨量较大地区的土质疏松土地上大量施用富含氮、磷等的污泥之后,当有机物分解速度大于植物对氮、磷的吸收速度时,氮、磷等养分就有可能随水流失而进入地表水体造成水体的富营养化；进入地下引起地下水的污染。
(4)有机高聚物污染,废水厂污泥中还含有不易降解、毒性残留期长、对人体危害大的有机高聚物(如：多环芳烃、邻苯二甲酯、二恶英、呋喃、多氯联苯、氯苯、氯酚等),这些有毒有害物质如进入水体与土壤中会严重污染环境。
(5)重金属污染,在废水处理过程中,70%～90%的重金属元素通过吸附或沉淀而转移到污泥中。
2.1 废纸中废塑料的资源化利用
2.1.1 塑料废渣综合利用为塑料粒子
[8]
有些造纸企业近年来采用进口废纸作为原料,但废纸中的废塑料降解性差且含量高，很难被综合利用。目前有人专门探究用废液中的废塑料生产塑料粒子的工艺,其工艺流程见图3,该工艺已取得实验成功并进入推广应用阶段。此法既解决了废塑料的污染问题,又带来了很好的经济效益和社会效益。
2.1.2 利用废塑料炼油
我国各地有许多利用废塑料炼油的厂家,其技术也比较成熟,但造纸废塑料杂质多,会直接导致出油率低,品位差,对炼油厂家来说往往得不偿失。
2.2 碱回收白泥的应用
2.2.1 精制碳酸钙填料
有企业针对非木浆碱回收白泥开发出了绿液除硅-精制碳酸钙工艺,硅去除率更高,对解决硅干扰问题是很大的技术进步
按钮指示灯 [9]。白泥精制碳酸钙填料不仅可以用于造纸行业,在塑料行业中也有了一些应用试验。在生产填料时, 80%～90%的白泥可以转化为填料,从而尽可能地降低对环境的影响,具体流程见图4。
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