摆脱造纸黑液 寻回碧水青山
我国制浆造纸工艺产量居世界第三位，且我国森林资源匮乏，不得不以非木纤维尤其是禾草原料制浆造纸，众所周知，草浆质量差、效率低、污染严重。
造纸废水主要来自造纸工业生产中的制浆和抄纸两个生产过程。制浆原料主要指原木和各种草类纤维。制浆法有碱法和硫酸盐法，都是用碱性药剂蒸煮植物纤维原料，将原料中的木素溶出，尽可能保留纤维素和不同程度地保留半纤维素。碱法所用化学药剂主要是NaOH，硫酸盐法主要是NaOH+Na2S。制浆是把植物原料中的纤维分离出来，制成浆料，再经漂白，这个过程会产生大量的造纸废水；抄纸是把浆料稀释、成型、压榨、烘干，制成纸张，这个过程也容易产生造纸废水。
制浆产生的造纸废水，污染最为严重。洗浆时排出废水呈黑褐色，称为黑水，黑水中污染物浓度很高，BOD高达5—40g/L，含有大量纤维、无机盐和色素。漂白工序排出的造纸废水也含有大量的酸碱物质。抄纸机排出的造纸废水，称为白水，其中含有大量纤维和在生产过程中添加的填料和胶料。
造纸废水具有污染物种类多、色度高、COD高和排放量大等特点，废水中含有大量的有机物、悬浮物、致癌、致畸、致突变的有毒有害物质等，若不经有效处理而直接排放，将对人类的生存环境和自然界的生态平衡造成严重的破坏。制浆造纸废水中或多或少含有木素降解产物及其衍生物包括氯化苯酚类和五氯苯酚类等，对环境有着重大影响且已被美国EPA和欧盟决议2455/2001/EC列为首要污染物的持久性有机物，它们都对环境有着严重的污染。造纸废水对水生生物不仅具有明显的急性和丫急性毒性而且具有遗传毒性和潜在的致癌性，能对水生生态系统产生严重危害，甚至通过食物链危及人体健康。
造纸废水特性与原料结构、生产设备、工艺过程、产品品种、水资源及用水水质等因素有关，废水中含有的污染物主要有4类：还原性物质，如木素、无机盐等；可生物降解物质，为半纤维、树脂酸、低分子糖、醇、有机酸和腐性物质等；悬浮物，如细小纤维、无机填料等；色素类，如油墨、染料和木素等。不同废纸种类及不同制浆方法所产生的污染物总量不同，非脱墨再生纸厂废水的CODcr浓度为800～1500mg/L、BOD5浓度150～350mg/L、TSS浓度为900～1200mg/L；脱墨再生纸厂废水的CODCR浓度为200mg/L、BOD5为300～900mg/L、TSS浓度为500～1500mg/L；另外，在一些使用次氯酸钠漂白废纸浆的废水中还发现有三氯甲烷，所以废纸造纸废水具有一定的毒性。
总结其主要特点如下：
（1） 污染物浓度高。尤其是制浆生产线废水，含有大量的原料溶出物和化学添加剂，其BOD5浓度甚至高达104mg/L以上；
（2） 难降解有机物成分多，可生化性差。木素、纤维素类等物质采用活性污泥法难以降解；
（3） 废水成分复杂。除原料溶出物外，有的还含有硫化物、油墨、絮凝剂等对生化处理不利的化学品；
（4） 废水流量和负荷波动幅度大，伴有纤维、化学品溢泄。在有多条生产线的工厂这种现象更明显。水量和负荷波动对生化处理系统的稳定运行非常不利。
福建省新科环保技术有限公司造纸废水处理技术着重于提高循环用水率，减少用水量和废水排放量，同时也应积极探索各种可靠、经济和能够充分利用废水中有用资源的废水处理方法。例如：浮选废水处理法可回收白水中纤维性固体物质，回收率可达95%，澄清水可回用；燃烧废水处理法可回收黑水中氢氧化纳、硫化钠、硫酸钠以及同有机物结合的其他钠盐。中和废水处理法调节废水pH值；混凝沉淀或浮选法可去除废水中悬浮固体；化学沉淀法可脱色；生物处理法可去除BOD，对牛皮纸废水较有效；湿式氧化法处理亚硫酸纸浆废水较为成功。此外，国内外也有采用反渗透、超过滤、电渗析等造纸废水处理方法。
目前废纸造纸废水的处理方法有物理法、化学法、生物法和物理化学法。
1、物理处理法
通过物理作用来清除废水中的污染物称为物理处理法。物理处理法主要有气浮法、 过滤法和挤压法等。
目前，在我国用得最多、效果较好的气浮法是浅层气浮法。其气浮进水器为一圆形槽，有效水深只有420mm。进水配水器和出水集水器为同时旋转的行走架，进水和出水的流速相同，这样就使槽体内的水体相对静止，水流速度为零，避免了水流扰动，固体物的悬浮和沉降在静态下垂直进行，极大地提高净水效率废水在净水器中的停留时间约3min，表面负荷达到10m3/（m2·h）。溶气装置是一溶气管，其溶气机理是尽量使水流扰动，减少液膜阻力，以增大气液接触面积。在结构上改变了进气方式，以提供能实现更大进流密度的结构。溶气时间约为l0s过流密度达到2200-2700m3/（m2•h）。广州造纸有限公司采用CQJ型超效浅层气浮净水器处理新闻纸机白水。结果表明，在混凝剂PAC和絮凝剂PAM用量分别为 400 mg/L和10-15 mg/L及气浮器入口SS为3234.0 mg/L、CODCr为3716.9 mg/L 时，SS和CODCr去除率分别为98.5和81.8。每台处理量5760m3/d，回收白水 4930 m3/d16。从这些数据可看出，浅层气浮处理造纸白水具有效率高、投资少及运行可靠的特点，是一种高效的废水处理设施。
德国曾有人用简易的圆盘和低能耗的压力设备过滤净化纸厂中的循环用水 ；在压力容器中缓慢旋转的圆盘和过滤层可使细小纤维分离，再用其他特殊装置在质量控制范围内将3种物质和1种废料分离开来。
一般来说，物理法只能去除废水中的大颗粒物质，如进一步净化废水，还需更深度的处理。
2、化学法
化学处理法主要是利用化学反应、转化、分离和回收处理废水中的污染物质。
（1）臭氧氧化法
吴忆宁等的实验表明：臭氧可以将造纸废水中部分有机物质氧化为CO2和 H2O；废水处理中，分别选定2、5、6、8、10、15和20min等与臭氧接触不同时间并控制不同的臭氧投加量，结果表明，随着臭氧投加量的增加COD去除率和废水可生化性均增加。易封萍采用臭氧-混凝法处理造纸废水CODCr悬浮物（SS）等主要污染物去除率均高达99%以上，各项指标超过一级排放标准，水质完全可以回收利用。
（2）光催化氧化法
光催化氧化法是在特殊的光照射条件下发生的有机物参与的氧化分解反应， 最终把有机物分解成无毒物质的处理方法。
锐钛型的TiO2 在紫外光的照射下能产生氧化性极强的羧基自由基，对所有的有机物几乎都氧化为CO2和H2O，且除净度高，降解速度快，无二次污染。用水解法制得的纳米级TiO2具有巨大的表面积和更强的紫外光吸收能力，因而具有更强的光催化降解能力，可快速将吸附在其表面的有机物分解掉，比普通的TiO2的降解率高40%。实验发现：CDD（2-氯代二恶英）在2h内降解了98.3%，DCDD（2，3-二氯代二恶英）PeCDD（1，2，3，7，8-五氯代二恶英）和OCDD（八氯代二恶英）在4h内分别降解了87.2%、84.6%和91.23%。
3、生物法
（1）好氧法
好氧法主要包括活性污泥法和生物膜法等两种方法。（1）性污泥法。SBR活性污泥废水处理制装造纸SBR(Sequencing Batch Reactor)即序批式反应器，是一种间歇式活性污泥处理系统，它已经成为一种简单可靠、经济有效和多功能的生化处理工艺，普通活性污泥法的BOD和悬浮物去除率都很高，达到90～95%左右，COD去除率达到80％以上。（2）生物膜法。胡维超采用浸没式膜生物反应器S-MBR进行了造纸废水的中试处理试验，结果表明COD去除率高达95%。
（2）厌氧法
厌氧生物处理技术是对普遍存在于自然界的微生物过程的人为控制与强化技术，是处理有机污染和废水的有效手段。造纸废水含大量有机物及难降解物质，适宜用厌氧法进行预处理。IC反应器是在UASB反应器的基础上发展起来的第三代高效厌氧反应器，它具有处理量大，投资少，处理效率高，抗冲击能力强，能耗低，占地省等优点，拥有良好的产业化发展前景，通过采用强制外循环IC反应器完成了造纸废水的启动研究，其COD去除率维持在73%-75%之间，其应用范围已成为废水厌氧生物处理的热点之一。
4、综合治理法
随着环保部对污水排放的进一步严格规范，在实际应用中单一的处理工艺往往无法达到规定的排放标准，因此实际中多采用几种方法组合处理的方法。
陕西省西安市芳蕊造纸厂以麦草为原料，采用硫酸盐法制浆，主要生产文化用纸、卫生用纸的中型企业，每天产生综合废水8000多吨。为了实现企业的可持续发展，保护环境，实现达标排放，其委托福建省新科环保技术有限公司就其8000t/d的综合污水编制处理方案。新科环保公司不负所托，采用“生化+物化”，黑液和中段水分别治理再综合治理的方法, 先将蒸煮黑液进行酸化，提取木质素后进行FCD微电解反应（FCD微电解已获国家专利），中和后进行水解厌氧，然后再与中段水混合，进行生物接触氧化，再经混凝沉淀处理后达标排放。
FCD是新科公司最新研究成功的一项科学成果。按严格的比例配方，采用铁屑、活性炭等为填料，以废治废，具有投资省，占地面积少，运行成本低，对高浓度的黑液去除率达60—70%。
福建省新科环保技术有限公司采用酸析气浮除木素，并研究出缓释脱水辅助剂，使得用普通板框或厢式压滤机就能浓缩脱水，而其他不用本项技术的工艺，须用气浮，加药、沉降分离等办法来脱水，使得脱水系统十分繁杂，能耗大，费用高。在陕西省宝鸡县宝丰纸厂污水工程评审会中，“交大”贺延龄教授及“科技大”张希衡教授对本项技术也给予赞许和肯定。
“XK”系列高效复合净水剂即新科公司新研制的高效净水剂，其比传统净水剂AL2（SO4）3、FeSO4碱式氯化铝等，投药量要省1/3-1/4。在已竣工的30多个厂家中，大型的如陕西省扶风纸业（4万吨）使用中费用减少了1/3，宝鸡市宝丰纸业有限公司（2万吨）费用减少了1/4。
陕西省西安市芳蕊造纸厂产生污水经治理后排出的污水可达国家有关规定标准，处理过程中基本无废气排出，生产过程中的废渣-污泥，适当拌人粪尿发酵可作肥料，无二次污染，污水处理场建成后，将改善对周围水体的污染，确保周边地区人民的饮用水安全。
采用本工艺技术综合治理制浆造纸污水，不仅能做到达标准放，在一次性投资及运行成本中是可行的，而且有较好的经济效益和社会效益。
由于造纸废水组分复杂，污染物浓度高、可生化性差，单一的废水处理方法，难以达到排放标准，或废水处理成本高。通过多种技术的联合运用，可以实现造纸废水的达标排放，降低废水处理成本。
对于造纸废水，应针对造纸的生产过程，推行清洁生产。一是从生产过程的源头减少原辅材料的消耗，降低废水中污染物的浓度，二是通过对生产过程的控制，减少生产过程中废水和污染的产生，并通过生产过程的循环回用，实现废水污染物排放的最小及废水中污染物浓度的最低。