作者：李  鹏 （山东君成环境检测有限公司，山东 临沂 276000）

摘要 ：造纸厂废水污染是我国工业污染中的大户，进入 21 世纪以来，在我国可持续发展理念下，对造纸厂的 工业废水排放控制更加严格，因此寻求一种低成本高效率的废水处理方法尤其重要。本文聚焦现代膜分离技术，探 讨膜分离技术在造纸废水处理中的有效性和可行性，为从事造纸行业废水处理的相关工作者提供一定参考。

关键词 ：膜分离技术 ；造纸厂 ；废水处理 ；工业废水

1 造纸厂废水来源和排放现状

造纸废水的生成在造纸行业的全流程中都有体现， 尤其是在制浆和抄纸两个关键流程，特别是在废纸利用 再造阶段，需要使用更多脱墨试剂，因此污染会更严重。 根据造纸流程，将造纸阶段中生成的废水主要分为三类， 分别是黑（红）液、中段废水和纸机白水，其中黑 ( 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。所有废水中蒸煮 废水的占比最高，达到整个流程废水生成总量的 90% 以上。因此在处理中应当重点对该部分废水进行处理。 从整个工业产业来看，目前我国造纸废水的排放 量占比非常高，年排放量超过 21 亿 t，占据了整个工业 废水排放总量的 11.6%，以 BOD5 污染物计算，造纸废 水排放量达到工业行业总排放量的 38%，以 CODCr 污 染物计算，造纸废水排放量达到工业行业总排放量的 44%。根据实际调查发现，不合规的中小型造纸企业又 是主要排放源，因此，近年来国家重点关停了部分中小 型造纸企业，率先从源头上控制了造纸污水排放量。 另外在环保的理念下，国家重点扶持了二次回收利 用废纸的相关造纸企业，但是该方法虽然有效实现了对 原料的重新利用，不过在废水排放量上依然居高不下， 所以除了从源头控制污水排放外，还要寻求有效的废水 处理方法切实有效地对废水进行处理才能促进行业的稳 定健康发展。

2 废纸造纸废水的特性

造纸厂不同的生产工艺中产生的废水成分差别很 大，在除渣、洗浆、漂洗等过程中产生的废水的成分都 大不相同，其中，蒸煮洗涤废水黑 ( 红 ) 液作为造纸厂 的主要废水组成，成分主要是 CODCr 600~2 400 mg/L、 BOD5 125~585 mg/L、SS 650~2 400 mg/L，造纸厂废水 的浓度大，在外观上呈现黑色，在色度上达到 450~900 倍，这部分废水也是废水处理的主要对象和重难点部分。 在抄纸阶段等环节产生的废水主要组成是纤维、填 料、树脂和化学药品，可溶物部分也多是高达 10 万以 上的高分子，这部分废水的处理难度相对较小，我国在 对这部分废水的处理技术上已趋成熟。

3 膜分离技术造纸废水的进展和特点 我国应用膜分离技术处理造纸工业废水最早始于 20 世纪 60 年代，在处理对象选择上主要是蒸煮废液的 处理，在长期的发展中研发出了多种膜分离技术，其中 包含了微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO） 和电渗析（ED）等方法，该处理方法具备诸多优势主 要包含以下四点。 首先，膜分离技术在处理过程中不会发生相变，因 此能量转化效率很高，在能源投入成本上极低 ；第二， 是分离技术对于环境要求不高，在常温下即可进行处理， 这种低环境要求再度在成本上得到控制 ；第三，膜分离 技术在技术难点上不高，对装备需求也非常简单，在后 续的操作维护和控制上都十分容易完成，这种低要求还 能有效节省污水处理环节的占地面积。最后，膜分离技 术在处理效果上更好，尤其是随着现代技术发展，膜的 种类越来越多，多种不同的膜可以针对性地对不同的污 染物进行处理，通过联合使用的效果，最终污染物处理效果可轻松达到 98% 以上，这种低投入高效率的处理 方式突破了传统的物理处理法以及化学处理法的天花板 限制，更符合国家的绿色环保的发展建设理念，因此， 膜分离技术在现代造纸厂的污水处理中得到了越来越高 的推崇。 不过客观来讲，膜分离技术对处理废水的要求比 普通物理化学方案要求更高，未经处理的混合型造纸废 水含有较多悬浮物（包括无机物和有机物），其浊度大、 硬度高再加上水质变化较大，这很容易引起膜污染问题， 从而导致膜的渗透效果大大降低，所以在实际处理中， 一般采用联合处理法，先使用传统的物理方法和化学方 法对造纸废水进行预处理，再进行接下来的膜分离技术。 在膜分离阶段，由于废水中的杂质较多，不同膜定向处 理能力不同，所以在膜处理环节，也通常采用多种膜搭 配使用，实现最终的污水处理目标。

4 造纸废水的膜处理技术应用

4.1 预处理环节的控制 预处理环节控制的主要目标是，除去废水中的悬 浮物和铁，有效降低废水在后续膜处理环节中触发的膜 中毒的问题。在具体的预处理环节中，先考虑加入适量 锰砂，该环节的目的是，利用锰砂的氧化性将废液中的 易溶亚铁离子转化为不易溶的三价铁离子，之后再加入 强碱引入 OH离子生成氢氧化铁絮凝物，让絮凝物和 废水中的悬浮物在后续的沉淀环节和过滤环节中一并除 去。在强碱加入过程中，要不断观察废液的pH值的变化， 当 pH 由原本的 4~6 之间上升到 6.5~7 的阶段后停止加 入，再改用混凝剂和助凝剂使微小颗粒凝聚脱稳，在达 到预定效果后排放入沉淀池进行沉淀分离。

4.2 超滤环节技术控制 超滤技术的基本原理就是简单地筛滤过程，在筛滤 的过程中，要适当控制溶液压力以推动筛滤的速度，筛 滤过程可有效除去胶体和相对分子量在 500~15 000 之 间的大分子，其他淀粉、细菌、蛋白和病毒等物质也会 同时去除，相当于有效降低了水体的毒性，能更好完成 净化效果。 在 使 用 超 滤 方 案 处 理 造 纸 废 水 时， 适 合 选 择 6 000~8 000 相 对 分 子 质 量 的 处 理 膜， 其 中 COD 和 AOX 都能达到较好的处理效果，尤其是在处理过程中， 还能很好地控制处理色度。下一种较为成功的超滤膜处 理技术是，在造纸黑液的处理过程中顺带制备活性炭， 非常适用于中小型造纸企业，其最终的处理效果中，可 保证 BOD5 去除率达到 80% 以上，而木素转化为活性 炭的提取率也在 80%~85% 之间，生成的活性炭吸附效 果很高，可有效实现造纸废水处理的废物重利用，达到 控制废水处理成本的最终目标。 在超滤膜的养护中，可使用 0.1% 的 EDTA 溶液进 行清洗，该溶液对膜的清洗效率可达到 90% 以上，该 技术在日本大王造纸公司中已经有长达 30 年的应用历 史，在具体的实践中取得了很好的效果，其经验非常值 得学习借鉴。

4.3 反渗透环节技术控制 反渗透技术（RO）在造纸厂的废水处理中通常用 于超滤废水的再处理，该环节可有效处理小分子和部分 无机盐，其基本原理是选择性吸附和毛细管流机理的有 机结合。在反渗透处理环节中，需要根据实际需求做好 压力控制手段。在我国中科院实验室中，在膜通过量为 120 L/m2 · h 的高效率下，无机盐渗透率控制在 82.5% 的范围，最终处理成效远超国家污水排放指标。

4.4 其他膜技术的使用 在经历了预处理—超滤—反渗透的膜处理环节后， 造纸厂废水处理流程基本已完成，可以有效达到了国家 排放标准，不过在实际应用中，还通常会用到陶瓷膜和 电渗析膜，其中陶瓷膜的优势在于其重用效率很高，机 械强度和刚性都比较高、抗腐蚀能力强，寿命长，很适 合成分复杂的造纸厂废水的处理环节中。另外，电渗析 膜技术主要应用环节是对废水中的碱进行回收利用，在 净化水体的同时得到有经济价值的产品，在应用上需要 根据水体中的碱含量分析最终经济性，从而决策是否引 入电渗析膜。

5 结语 在实际的实验结果中发现，超滤和反渗透组合工艺 处理造纸废水平均脱盐效果均在 97% 以上，整体水回 收率大于 75%，这种回收效果远大于行业平均水平。在 实际的工业运作中从成本角度出发，为了保证膜的持久 健康运作，通常采用造纸厂采用传统二级处理与膜法膜 集成技术相结合的方法，在充分保证处理效果的同时， 又有效控制了膜的投入成本，该方案具有很好地可行性， 如今在国家政策导向下，部分造纸行业已经开始使用该 技术，并且取得了较好成效，这对于我国造纸行业持续 健康发展具有重要的意义。