关键词：制浆造纸；废水处理新技术；仿酶—混凝法；电化学—固定微生物法
引言：制浆造纸的工艺原理是以植物纤维为主要原料，在生产过程中根据不同的需求添加各类化学物质，因此导致工业废水中有机物、无机物的差异较大。传统的制浆造纸废水处理技术，是将废水进行集中处理。而现代新型废水处理技术，重点研究废水不同阶段的成分含量，进行分段处理，从而提升质量。
1.制浆造纸废水的产生原因及水质特征
制浆造纸分为两个流程：制浆阶段，是运用机械或化学方式，将用于造纸的植物纤维原材料分解成带有自身原有颜色的纸浆，或是在此基础上进行漂白；造纸阶段则是将纸浆制作成纸产品，即人们生活、工作中常见的各类纸张。两个阶段均会产生废水。第一，备料过程中主要产生杂质，如木屑、泥沙以及其他水溶性物质等；第二，蒸煮植物纤维的过程中，有2成到5成的杂质会停留在蒸煮用水中，无法完全转化为纸浆。通常情况下，根据添加化学品的不同，产生的废水形态也会不同，如添加碱性化学品，废水呈现黑色，即“黑液”；添加酸性化学品，废水呈现红色，即“红液”；第三，蒸煮过程中，需要添加冷凝剂，其中含有乙醇、甲醇、丙酮等醇类和烯类化合物；第四，废纸循环生产过程中，经过碎纸、净化、浓缩等过程后，工业用水内部会再次深入大量杂质；第五，为了改变纸浆成分中有色物质分子发色基结构而加入的漂白剂，如果含氯量较高，则废水的污染程度较大；第六，造纸过程中需要进行打浆、抄造，水中会渗入大量的纤维碎屑及工业染料，以固体悬浮形态和溶解形态广泛存在于工业用水中。
2.传统制浆造纸废水处理方法存在的问题
随着国家造纸产业的迅速发展，造纸企业排放的废水和COD不断提高，对国家环境造成了严重的污染。根据不完全统计结果来看，仅2019年一年，造纸行业中的COD排放量占全国工业COD总量的三分之一，是国家减排的重点目标。尤其是在新的制浆造纸工业废水污染排放标准推出后，传统制浆造纸废水处理方法中的不足就逐渐暴露出来，造纸企业的负担日益加重。传统制浆造纸废水处理方法有混凝沉淀法、化学氧化法、吸附法、人工湿地处理技术、膜分离等，但是这些处理技术需要的成本较高，也无法满足工业水污染排放新标准的要求。比如：物化处理法虽然净化效果较好，但是对混凝剂的要求较高，而且为了达到良好的废水处理效果，会选用多种混凝剂进行处理，此时就需要确定具体的比例，工作量较大，非常容易出现问题。而生物处理法在实际应用中，处理效果并不稳定，经常会出现出水不达标的情况。现如今，很多机构对废水处理的重视程度不断提高，加强对废水处理技术的优化，废水处理效果得到了一定程度的提高。相比较传统技术优化来讲，研发出更加高级的废水处理技术，可以从根本上提高处理效率、扩大适用范围、降低二次污染、结合实际情况。在此基础上，能够结合实际情况，选择出更加合适的组合方式，全面提高净化效果，进而实现优化回水的根本目标。
3.制浆造纸废水处理新技术的研发与应用分析
3.1仿酶—混凝法
酶是一种高性能的生物活性催化剂，应用于制浆造纸废水处理中，能够有效提高污水净化度。但在实际操作中，活性酶的提取成本较高，对环境的要求较高且无法长期有效保存，因此最新工艺是通过化学合成的方法，制作出仿制酶，其主要成分为金属配位化合物，既能够达到酶的功效，有具有较强的稳定性。通常情况下，利用“铁（Fe）-钙（Ca）”混凝的方式，主要处理废水中的黑液、红液。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆经过处理的废水中，化学需氧量（COD）的含量显著降低。此外，植物纤维经过处理后残余的木质元素和其他杂质也能得到大幅度清除，从而使废水的可生化性有所恢复。其主要的工作原理为：首先，通过斜筛将废水中的可溶性或固体悬浮状纤维排出；其次，经过集水池后进入混凝反应池，其中添加了钙铁仿酶复合物以及过氧化氢等催化剂，在形成氧化还原反应的同时，向池中注入大量的压缩空气，使之反应充分；再次，进入初沉池中进行废物沉降，池中含有的硫酸铝等絮凝剂能够有效达成这一目的；最后，利用污泥泵等设备将已经从水分中分离的杂质抽出，通过标准检验之后，即可排放。此种方法的优势在于，添加的仿酶易于合成且价格低廉，即使化学需氧量再高，也能得到强效处理，特别是固态悬浮颗粒能够得到大幅度清除，从而恢复废水的可生化性。
3.2电化学—固定微生物法
电化学—固定微生物法，原理在于将电化学技术和固定微生物技术相结合，降低废水的污染负荷、固定其中的微生物、改善废水的可生化性。具体处理流程如下：在电化学处理阶段，首先，将废水引入电化学反应池，采用不锈钢和碳钢极板材料制作成化学反应的阴阳两极，经过一段时间的反应后，将之引入曝气氧化池中，需要注意的是，该氧化池中务必加入一些聚丙烯酰胺，专门用于吸收废水中的悬浮颗粒，且能够在颗粒之间构建强吸附性连接，形成吸附效应。其次，进入废水沉淀阶段，此时废水中的大量固态杂质经过与添加剂的反应之后，成为了污泥状的物质，在沉降池内即可完成分离。最后，将去除杂质的废水引入生物炭池或是曝气生物滤池，将其中的可溶性有机物和染色材料全部清除。在固定化微生物处理阶段，当废水进入曝气生物滤池和生物炭池时，向其中添加适量的高效活性菌，并注入大量压缩空气，加剧反应。通常情况下，以3天为一个周期，定期加入活性微生物，目的在于测试废水的可生化性。经过9天之后，向池中添加清水，定时测量化学需氧量，通过显微镜对其中的微生物生长情况进行观测，如果能够保持良好的生长且具备固定的特性，则说明此种方法取得了效果。
3.3白腐菌Coriolus versicolor漆酶法
白腐菌Coriolus versicolor漆酶法，是在总结传统制浆造纸废水处理“一级沉降、二级生化”方法的不足之处后，提出的更深层次污水处理方法。其原理是，在废水中添加白腐菌酶，加大催化氧化反应，让更多的木质素“参与”聚合反应，能够有效改善废水的化学需氧量，同时降低废水色度的含量，进而达到废水处理的目的。在有氧环境下，漆酶这种对苯二酚氧化酶的催化性能会达到最大功效，使废水中的木质素和松柏醇等植物纤维转变成游离基或是醌类物质，根据添加剂的不同，可以定向发生偶合或聚合反应，形成性能较为稳定的高分子化合物，不再游离于水分子的间隙中，从而便于后续的排出处理。此种方法在研发和实际应用过程中，技术人员发现，构建以“漆酶—松柏醇”为核心的废水处理体系，能够有效降低同等污水处理量下漆酶的投放量，利用松柏醇极强的脱氢聚合能力，将木质素生物合成为呈现絮凝状的3,4-二氢吡喃（DHP），最终从水中脱离，进而排出。相比于传统的废水二级生化处理方法，“漆酶-松柏醇”体系能够针对废水中大量不易降解的木质素进行强有力的吸附反应，从而有效降低色度的浓度，最终提高废水处理质量。
结语：制浆造纸废水处理是环保工程的重要组成部分，也是科学发展观下必须重点解决的问题。若要提高废水处理质量，技术人员应该从源头出发，对废水的成分进行深度解析，从而采用强效的针对性方法，提高杂质清除效率，使之达到国家规定的排放标准。
参考文献
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作者简介：邵根波 ，1971年3月14日，男，籍贯：河南濮阳范县，学历：本科，毕业于中央广播电视大学；研究方向：制浆造纸。
论文作者:邵根波
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/29
标签：废水论文; 废水处理论文; 制浆论文; 杂质论文; 微生物论文; 电化学论文; 水中论文; 《科学与技术》2019年第22期论文;