（环境工程专业论文）电催化氧化技术处理造纸废水的试验研究.pdf

摘要 摘要 电化学氧化技术是高级氧化技术( a o p ) 的一种，它具有其他理化处理方法所难以 具有的优越性而自近年来越来越受到关注【l 】。金刚石的硬度极高，其化学性质也非常稳 定，所以它可以应用于非常苛刻环境之中而这是其它材料难以适用的i2 1 。根据近年来的 研究，如果将硼元素掺入到金刚石膜的制备过程之中，则制备出来的掺硼金刚石膜就 兼具有极好的导电性和半导体性光电性质，如果进一步沉积于一些电极基体的表面， 比如硅片、石墨、钛片等，制备得到掺硼金刚石膜电极( b d d ) ，这种电极在物理、生物、 化学方面都有比较好的应用前景【3 巧】，此电极在电解水溶液的时候具有很小的电流背 景、电化学和化学稳定性很高、对生物化合物和有机物不吸附，而且电极耐腐蚀【6 。9 】。 在中性水溶液条件下，祁文涛【1 0 】测得掺硼金刚石膜电极电解电势窗i ：34 v ，3 5 v 左右 的析氧电位。 本试验金属铌具有良好的导电性掺杂硼制成金刚石膜电极具有很好的电催化特 性。研究通过邻苯二甲酸氢钾( p ) 溶液的电解实验研究了德国引进的金属铌掺硼 金刚石膜电极( n b b d d ) 的电化学性质，并利用该电极处理装置处理了东莞某造纸厂造 纸废水。考察了电解时间、电流强度及废水的p h 值、电解质的浓度、电导率等参数对 电化学降解效率的影响。结果表明，n b b d d 具有优异的污水降解性能，在p h 为3 0 ， 电流密度为3 7 2 3 m a c m 2 ，电压6 9 v ，n a c l 充当电解质浓度0 4 9 1 的条件下，电解 2 0 0 r a i n ，装置对再生纸造纸废水的c o d 的去除率接近7 0 ，比能耗为 2 7 6 k w h k g c o d 。 关键词：n b b d d 、电催化氧化、造纸废水 a b s t r a c t a b s t r a c t e l e c t r o c h e m i c a lo x i d a t i o nt e c h n o l o g yi so n eo ft h ea d v a n c eo x i d a t i o np r o c e s s ( a o p ) ， b e c a u s eo fi t sh a v eo t h e rt r e a t m e n tm e t h o di n c o m p a r a b l es u p e r i o r i t ya t t r a c tg r e a ta t t e n t i o n r e c e n ty e a r s 。d i a m o n dh a st h eh i g h e s th a r d n e s sa n d g o o dc h e m i c a ls t a b i l i t y , c a nb ea p p l i e d t ow h i l eo t h e rm a t e r i a l sc a nn o tb ea p p l i e di nah a r s he n v i r o n m e n t 【2 1 i nt h ep r e p a r a t i o no f d i a m o n df i l m sd o p e dw i t hb o r o ne l e m e n ti nt h ep r o c e s s ，t h ep r e p a r e db o r o n d o p e dd i a m o n d f i l mh a sg o o dc o n d u c t i v i t ya n ds e m i c o n d u c t o rp h o t o e l e c t r i cp r o p e r t y , s u c ha st h ed e p o s i t i o n t os o m ee l e c t r o d es u b s t r a t es u c ha st i t a n i u m ，s i l i c o n ，g r a p h i t es u r f a c e ，p r e p a r e dab o r o n d o p e dd i a m o n df i l me l e c t r o d e s ( b d d ) m a t e r i a l ，i np h y s i c s ，c h e m i s t r y , b i o l o g ya n do t h e r a s p e c t sh a v eb e e ns h o w nt oh a v ee x c e l l e n ta p p l i c a t i o np r o s p e c t 【3 - 5 】i na q u e o u ss o l u t i o n e l e c t r o l y s i sw i t hv e r yw i d ee l e c t r o c h e m i c a lw i n d o w , s m a l lb a c k g r o u n dc u r r e n t ，h i g h c h e m i c a la n de l e c t r o c h e m i c a ls t a b i l i t y , n oo r g a n i cc o m p o u n d sa n d b i o l o g i c a lc o m p o u n d sb y a d s o r p t i o n ，c o r r o s i o nr e s i s t a n c ea n do t h e ra d v a n t a g e s 6 - 9 q iw e n t a o 【1 0 】t h em e a s u r e db d d e l e c t r o d ei nn e u t r a lc o n d i t i o n s ，t h ee l e c t r o l y t ep o t e n t i a lw i n d o wf o r4 v , o x y g e ne v o l u t i o n p o t e n t i a lo fa b o u t3 5 v , h a sg o o de l e c t r o c h e m i c a ls t a b i l i t y n i o b i u mm e t a lh a sg o o d c o n d u c t i v i t yb o r o nd o p e dd i a m o n df i l me l e c t r o d e sp r e p a r e dh a sg o o dc a t a l y t i cp e r f o r m a n c e t h ee x p e r i m e n t t h r o u g hp h t h a l i ca c i dp o t a s s i u mh y d r o g e n ( k h p ) s t u d yo ft h e e l e c t r o c h e m i c a lp r o p e r t i e so fe l e c t r o l y t i cc a p a c i t o r s - - n e wm e t a lb o r o n d o p e dd i a m o n df i l m e l e c t r o d e ( n b b d d ) w h i c hi n t r o d u c t i o no ft h eg e r m a n ，a n du s i n gt h ee l e c t r o d et r e a t m e n t e q u i p m e n tt od e a lw i t ht h ep a p e re f f l u e n tf r o map a p e rm i l li nd o n g g u a n e x a m i n et h e e l e c t r o l y t i ct i m e ，c u r r e n ts t r e n g t ha n dw a s t e w a t e rp hv a l u e ，e l e c t r o l y t ec o n c e n t r a t i o n ， e l e c t r i cc o n d u c t i v i t yp a r a m e t e r so nt h ee l e c t r o c h e m i c a ld e g r a d a t i o ne f f i c i e n c yi n f l u e n c e t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h en b b d dh a de x c e l l e n ts e w a g er e m o v a lp e r f o r m a n c e ，a n dw h e n p hw a s3 0 ，t h ec u r r e n td e n s i t yo f3 7 2 3 m a c m 2 ，v o l t a g e6 9v n a c la c ta se l e c t r o l y t e c o n c e n t r a t i o n0 4e ；l ，u n d e rt h ec o n d i t i o no fe l e c t r o l y t i c2 0 0m i n ，d e v i c e so nr e c y c l e dp a p e r p a p e re f f l u e n tc o dr e m o v a lo fc l o s et o7 0 ，b o d c o d c rf o r0 4 ，e n e r g yc o n s u m p t i o ni s 2 7 6k w h k g c o d k e y w o r d ：n b b d d ；e l e c t r o c h e m i s t r yo x i d a t i o n ；p a p e re f f l u e n t 广东工业大学硕士学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t ( e n g l i s h ) “i i c o n t e n t s ( c h i n e s e ) i i i c o n t e n t s ( e n g l i s h ) v i c h a p t e r ii n t r o d u c t i o n l 1 1 1b a c k g r o u n d ”1 1 2p a p e r m a k i n gw a s t e w a t e rg e n e r a t i o na n dc h a r a c t e r i s t i c s - 1 1 2 1p a p e rt h ed e f i n i t i o no f i n d u s t r i a lw a s t ew a t e r 1 1 2 2t h eg e n e r a t i o na n dc l a s s i f i c a t i o no f t h ep a p e ri n d u s t r yw a s t e w a t e r ”1 1 2 3t h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dc o m p o s i t i o no f t h ep a p e ri n d u s t r yw a s t e w a t e r 2 1 3c h i n a sp a p e ri n d u s t r yd e v e l o p m e n to v e r v i e w 2 1 3 1c h i n a sp a p e ri n d u s t r yd e v e l o p m e n to v e r v i e w ”2 1 3 2c h i n a sp a p e ri n d u s t r yp o l l u t i o ns t a t u s 3 1 4r e c y c l e dp a p e rt h es i g n i f i c a n c eo f t h ei n d u s t r i a ld e v e l o p m e n t 4 1 5r e c y c l e dp a p e rp r o d u c t i o np r o f i l e s ：4 1 5 1r e c y c l e dp a p e rp r o d u c t i o nw a s t c w a t e ra n dc a t e g o r y ”4 1 5 2r e c y c l e dp a p e rp u l pa n dw a s t ew a t e rq u a l i t yc h a r a c t e r i s t i c s 5 1 5 3r e c y c l e dp a p e rp u l pa n dw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o c e s s ”6 1 5 4r e c y c l e dp a p e rp u l pe f f l u e n td i s c h a r g es t a n d a r d s 7 1 6e l e c t r o c a t a l y t i cw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o g r e s s 8 1 6 1e l e c t r o d em a t e r i a l sd e v e l o p m e n t 8 1 6 2t h et y p eo fe l e c t r o d em a t e r i a l 9 1 6 3d o p e d - b o r o nd i a m o n dg r a p h i t ee l e c t r o d es t u d yp r o g r e s s 1 1 1 6 4d o p e db o r o nd i a m o n dg r a p h i t ee l e c t r o d en a t u r ef e a t u r e s 11 1 7 t o p i c st o p i c so f p u r p o s ea n dw o r k 1 4 1 8s u b j e c ti n n o v a t i o n 1 4 c h a p t e ri i ：t h ee x p e r i m e n t a lm e t h o d sa n dc o n t e n t 16 2 1r e a g e n t s 1 6 2 2e x p e r i m e n t a la p p a r a t u sa n dd e v i c e s 16 2 2 1e x p e r i m e n t a la p p a r a t u s ”1 6 c o n t e n ts 2 2 2t h ee x p e r i m e n t a ls e t u p 1 7 2 3e x p e r i m e n t a lw a t e rs a m p l e s 18 2 4a n a l y s i so f i t e m sa n dt e s tm e t h o d s 1 8 2 4 1e x p e r i m e n t a la n a l y s i so f i t e m 18 2 4 2d e r e c t i o nm e t h o d 1 9 2 5w a s t e w a t e rt r e a t m e n te f f i c i e n c y 2 1 2 6t h ew a s t e w a t e rt r e a t m e n tc u r r e n ti n t e n s i t y , c u r r e n td e n s i t y 2 1 2 7t h ew a s t e w a t e rt r e a t m e n te n e r g yc o n s u m p t i o n 2 2 c h a p t e r ：t h ep u l pa n dp a p e re f f l u e n tw a s t e w a t e rb ye l e c t r o l y s i se x p e r i m e n t s 2 3 ：；1t h e p u r p o s e o ft h ee x p e r i m e n t 2 3 3 2e x p e r i m e n t a lm e t h o d 2 3 3 2 1o r t h o g o n a lt e s t 2 3 3 2 2s i n g l e f a c t o rt e s t 2 4 3 3o fc o ds o l u t i o np r e p a r a t i o n 2 4 3 4e l e c t r o d e so nt h ee l e c t r o c a t a l y t i cp r o p e r t i e so f k h p 2 4 ：；4 1t h ec u r r e n ti n t e n s i t yo fc o d d e g r a d a t i o na f f e c t 2 4 ：；4 2c o n d u c t i v i t yr e m o v a lo fc o d 2 5 ：；4 3e l e c t r o l y t i cc h l o r i n es o l u t i o n 2 6 3 4 4p hv a l u eo f t h et r e a t m e n te f f e c t 2 6 3 5o r t h o g o n a lt e s t 2 7 3 6n b b d dm e c h a n i s ma n a l y s i so fe l e c t r oc a t a l y t i co x i d a t i o n 2 8 ：；7s u m m a r y 2 8 c h a p t e ri vc o a g u l a t i o n - e l e c t r o l y t i ct r e a t m e n to f p a p e rm i l lw a s t e w a t e r 2 9 4 1c o a g u l a t i o nt r e a t m e n to f t h et h e o r e t i c a lb a s i so f t h ep u l pa n dp a p e re f f l u e n t 2 9 4 1 1c o l l o i d a ld i s p e r s i o ns y s t e m 2 9 4 1 2p u l pa n dp a p e re f f l u e n to fe o u o i d a lc h a r a c t e r i s t i c s 2 9 4 2c o a g u l a t i o nm e c h a n i s mo v e r v i e w 3 0 4 2 1c o m p r e s s i o no f e l e c t r i cd o u b l el a y e re f f e c t 3 0 4 2 2a d s o r p t i o np o w e ra n dr o l e 3 0 4 2 3a d s o r p t i o nb r i d g i n ga c t i o n 3 1 4 2 4n e t t i n ga n dv o l u m es c a ne f f e c t 31 4 3c l a s s i f i c a t i o no fc o a g u l a n ta n ds e l e c t 31 4 4c o a g u l a t i o na n ds e d i m e n t a t i o nt r e a t m e n to fp a p e r m a k i n gw a s t e w a t e ro p t i m u m v 广东_ t - 业大学硕士学位论文 r e a c t i o nc o n d i t i o n s 3 ：1 4 4 1t e s tm e t h o d 3 2 4 4 2t e s tm e t h o d 3 2 4 5c o a g u l a t i o na n ds e d i m e n t a t i o no fs sr e m o v a le f f i c i e n c y 3 5 4 6s u m m a r y 3 6 c h a p t e rv ：t h ea c t u a lp a p e rw a s t e w a t e re l e c t r o l y s i se x p e r i m e n 3 8 5 1e x p e r i m e n t a lp r e p a r a t i o n 3 8 5 2e l e c t r o l y s i sd e v i c eo nt h ea c t u a lp a p e rw a s t e w a t e rt r e a t m e n t 3 8 5 3e l e c t r o l y t i cp a p e ra f t e rc o a g u l a t i o np r e t r e a t m e n tw a s t e w a t e rt r e a t m e n t 3 9 5 3 1e x p e r i m e n t a lm e t h o d 3 9 5 3 2e x p e r i m e n t a lr e s u l t s 3 9 5 3 3 e l e c t r o c a t a l y t i cd e g r a d a t i o no ft h ee n e r g yc o n s u m p t i o no fp a p e r m a k i n g w a s t e w a t e r 4 0 5 4e l e c t r o l y s i s - a c t i v a t e ds l u d g et r e a t m e n to f p a p e rm i l lw a s t e w a t e rs t u d y 41 5 4 11 陀s tm e t h o d 4 1 5 4 2c o a g u l a t i o ns e d i m e n t a t i o np r o c e s se f f l u e n tb i o c h e m i c a lt e s t s 4 1 5 4 3e l e c t r o l y t i ct r e a t m e n to fe f f i u e n tb i o c h e m i c a lt e s t s 4 3 5 4 4o fn b b d di m p r o v e m e n to nt h eb i o c h e m i c a lp r o p e r t i e so fp a p e r m a k i n g w a s t e w a t e r z l z i 5 5s u m m a r y 。抖 c o n c l u s i o n 4 6 r e f e r e n c e s 4 8 p u b l i c a t i o n 5 1 a n n o u n c e m e n to ft h eo r i g i n a lc r e a t i o n 5 2 a c k n o w l e d g m e n t s 5 3 第一章绪论 第一章绪论弟一早三百下匕 1 1 研究背景 近年来，随着我国工业的快速发展，废水排放量也随之逐年增长，且水质污染越 来越趋于多样化。其中高浓度的含有机废水的污染源也日益增多，其中所排放的高浓 度且难生化降解有机废水严重威胁到人类的健康和生存。其中社会经济的发展状况和 造纸工业的发展情况是同步的，一个国家的经济综合实力一定程度上是由纸板及纸张 的人均消费情况所反应的。因此，造纸工业的地位随着加强，它对环境所造成的污染 问题也势必增加。而水处理的传统方法虽然能净化水质，降低废水中有机物的浓度， 但是对于处理高浓度的有机废水还是存在很多方面的不足。相比较下，用电化学方法 降解有机废水就比较利于控制而且污染少甚至是无污染，在经济行和处理的灵活性方 面存在明显优点，故目前电化学方法在处理废水方面已经成为了研究的热点。作为一 种新型的电极一金刚石膜电极因其较优的电化学性能而成为电化学处理废水领域电极 材料最佳之一，并且受到越来越广泛的应用及研究。 1 2 造纸废水的产生和特点 1 2 1 造纸工业废水的定义 造纸工业废水是指在制浆造纸生产过程中所产生的废水。 1 2 2 造纸工业废水的产生和分类 造纸工业生产分为两个主要工艺阶段即制浆和抄纸。 制浆是把植物原料中的纤维分离出来，用来制成浆料，再经过漂白：抄纸则是把 浆料经稀释、成型、压榨、烘干后制成纸张。经这两项工艺都要耗用大量水，并且其 中大部分会作为废水排出。 造纸主要用植物纤维( 稻草、芦苇、甘蔗渣、木材等) 作为原料，制浆前先进行 备料然后再制浆。制浆的方法很多包括有机械法制浆料、碱法制浆和酸法制浆、磨木 制浆、废纸再制浆等。在制浆的过程即加入比如硫酸盐和烧碱等化学物品到原料中进 行蒸煮或者直接打碎、机械研磨原料然后经过洗涤以去除其中不必要的成分，使纤维 1 广东工业大学硕士学位论文 得以保留来制成浆料。加漂白剂能进行漂白。 造纸工段是将制好的浆料直接捞起来或者用网格捞起，然后经过脱水、压榨和干 燥的工序之后最后经整理而制得成纸张。 我们通常将造纸废水分成制浆、洗涤、漂白和抄纸四类废水。这主要来源于造纸 的各个工序，造纸的每一个工序都会有废水的排放，包括有备料过程、蒸煮过程、洗 涤过程和漂白过程，在每一个工段当中各废水的污染物的成分和含量不尽相同，废水 的排放量也不同。其中碱法纸浆蒸煮废液，又称“黑液”，是制浆造纸厂的主要污染源。 1 2 3 造纸工业废水的特点及成分 造纸工业废水的特点是废水排放量很大，b o d b t 较高，而且废水中纤维悬浮物多， 并且含二价硫及带色，伴有硫醇类等恶臭气味。 制浆造纸废水的成分很复杂，其组分不仅仅取决于纸浆的方法，还取决于所产生 品种及原料种类等多种因素。造纸工业废水中的s s 主要来自备料工段中的草屑、树皮、 泥沙以及随水排放的填料、矿渣、炉灰、制浆造纸各工序流失的各种纤维等；废水中 b o d 主要来自于制浆蒸煮工序，比如纤维素分解生成的有机酸、醇类、糖类等，在化 学制浆过中，蒸煮废液的b o d 5 占到8 0 以上；废水中的着色物质和c o d 主要来自于制 浆蒸煮工序中的木素及其衍生物；废水中的有毒物质主要包括漂白废水中的有机氯化 物( 如二氯苯酚、氯邻苯二酚等) 和蒸煮废液中的粗硫酸盐皂，此外，还有微量的酚 类和汞等，但这些有毒物通常含量比较少，在发达国家中关于漂白废水中的有机氯化 物的毒性及其“三致”作用已引起越来越大的关注。在我国，由于草类纤维原料比重大 至约占6 0 左右，其生产企业规模较小，生产工艺和设备都比较落后，能源、原材料、 耗水量大，使我国的制浆造纸工业的污染变得格外严重，据1 9 8 5 年估算，国内造纸工 业年排水量约为3 7 x 1 0 9 m 3 ，仅次于化学工业和钢铁工业位居第三位，排放的b o d 5 负荷 每吨产品约为2 1 0 k g ，排放b o d 5 为1 7 3 x 1 0 4 t a ，约占全 雪b o d 5 总排放量的1 4 、工业废 水总排放量的1 1 0 。 1 3 中国造纸工业发展概况 1 3 1 中国造纸工业发展概况 改革开放以来，我国的造纸工业得到了飞速的发展，1 9 7 8 1 9 9 8 年纸与纸板产量平 均年增长1 0 ，1 9 9 8 年我国产量约为2 8 0 0 万吨，2 0 0 0 年国内市场需求为3 5 0 0 - - - 3 6 0 0 万 2 第一章绪论 吨，2 0 0 5 年为4 5 0 0 万吨，2 0 1 0 年为6 0 0 0 万吨，2 0 1 5 年6 5 0 0 万吨【1 1 1 。因此，中国造纸的 市场前景是十分宽广的。但由于众所周知的原因，我国造纸工业的基础十分薄弱，有 几个不合理的问题亟待解决。一是纸产品的结构不合理。目前我国优质高档的纸品少 主要是中低档的纸品，而且纸和纸板的产品的品种较少。在我国纸产品中一半是低档 品，发达国家的纸品有1 0 0 0 多种而且都是中高档纸品而我国纸品的种类仅有6 0 0 多种， 从而可以看出我国的纸品量和质和发达国家还是存在很大的差距的【1 1 1 。二是原料结构 存在着极度的不合理。我国造纸原料非木纤维占很大比重，木浆比例很小，绝大多数 造纸企业的原料是以稻麦草为主。此木浆比重过于偏低而稻草含量过高的原料结构成 为了制约我国纸业快速发展的一个根本性问题。三是结构和规模存在不合理性。7 0 8 0 年代县级以下小纸厂发展失控时，全国纸厂曾达到万余家，有的年平均生产规模不足 2 0 0 0 t 。经过近几年治理淮河、太湖等水污染，关闭了大约5 0 0 0 多家小于5 0 0 0 t 浆a 规模 的小厂，所以在我国现在造纸企业的规模都过小了。如今在我国的造纸企业大约有1 4 0 0 家年生产能力过万吨，全国纸品总产量约8 0 都是由它们生产的。在着1 4 0 0 家企业中 有1 9 0 多家的企业年产3 万t 以上，其产量占总产量的3 6 。但是与世界水平相差很大， 世界纸厂年平均大概4 万吨而我国平均产纸的规模只有5 9 1 5 吨年，在我国仅有3 家年产 纸品2 0 万吨至u 2 0 0 0 年止也只有5 0 家年生产纸品达1 0 万吨以上其中制浆造纸的3 5 家， 2 0 1 0 年年产值3 0 万吨的2 0 家，年产值1 0 0 万吨的5 家总共造纸企业约1 0 0 家以上【l 卫。这要 求我们必须要改善我们的造纸技术和进行产品的结构调整，根据要增加企业的规模、 增加浆料原料的比重、提高废纸的回收利用水平和提高中高档纸品的产量来达到使造 纸工业快速发展的目的【1 3 】。提进造纸的生产设备扩大企业的生产规模对企业进行调整、 增加回收中高档纸充分利用好的原料浆料使浆料比重增加。 1 3 2 中国造纸工业目前的污染状况 我国造纸业的废水现在普遍存在污染比较严重的问题这和目前造纸行业设备技术 水平偏低、原料和规模机构不合理存在很大的关系。跟据1 9 9 7 年的统计情况来看，县 及县以上造纸厂废水排放量2 7 亿t ，占全国工业总排放量的1 3 ，而c o d 的排放量4 0 7 万t ，占全国排放量的4 7 5 ；s s 排放量2 0 2 9 t ，占全国工业总排放量的2 3 6 。因此， 造纸行业的污染治理是整个国家环保工作的重要组成部分。为了实现造纸工业的可持 续发展，首先应该在环保与治理上狠下工夫，主要的是行业主管部门应按上述行业政 策进行调整，同时利用新技术，提高造纸行业的装备水平。只有这样才能使污染治理 3 广东工业大学硕士学位论文 达到一个新高度、新水平。 中国造纸工业必须尽快加强技术进步和进行结构调整，因此，再生纸造纸业的发 展成为适应国家造纸行业发展的一项新方向。 1 4 再生纸工业发展的意义 再生纸的生产和再生纸工业的发展很具有发展意义，具体表现在： 1 、具有保护环境、减少污染、节约资源的优势。有资料表明：品质优良的8 5 0 公 斤的再生纸可以由一吨废纸生产出来，这样下来，可以节省3 m 3 的木材，3 0 0 公斤的化 工原料，煤1 2 吨、电6 0 0 度，而且废弃物也会大量减少。 2 、废纸的回收可利用先进的科技水平实现资源的减量化合废物的资源化还能通过 合理的分配对废纸整体设计其生产和处理，根据生态规律实现清洁生产。再生纸的利 用还能经济循环加快。 3 、利用再生纸还能利于促进城市精神，这一精神具有时代特征。让政府带头倡导 使用再生纸，更新社会消费观，增强社会资源意识、提高人民的环保意识，从而培育 出再生纸的使用市场。 1 5 再生纸生产概况 1 5 1 再生纸生产废水产生和分类 再生纸是经过分选、净化、打浆、抄造等十几道工序原料为废纸而生产出来的纸 张，从废纸回收其原料的8 0 ，从而为低功耗，低污染的环保纸。目前我们制造的再 生纸在很多地方中已经普遍开始应用，为我们的日常生活和学习提供了便利，还对我 们视力的保护起到了很好的作用，我们可以应用的一般制成两大类：一类是平常我办 公用的复印纸、明信片和报纸杂志之类等，一类是我们平常生活所用的比较低端的纸 品，比如卫生纸和纸板之类等【l l 】。 我国是纸浆的需求大国，每年生产和生活中需要耗费大量的纸张，由于国内纸浆 的供应不足，每年我们都要进口大量的纸浆。生产再生纸的造纸企业，因其废纸来源 的种类差异，所采用生产的工艺路线会略有不同。目前，国内一般通过机械法，通过 水力破碎，使废纸制成制浆，再通过抄纸，制成纸张。再生纸的生产过程会消耗大量 的水，产生的废水量也很大，传统的再生纸废水的处理方法是化学絮凝+ 气浮，使废水 达到造纸工业的水污染排放标准，有部分企业会回用一定量的处理后的废水。但是随 4 第一章绪论 着水资源的日益紧缺，排放标准越来越严格，再生纸经絮凝+ 气浮处理后，对实际产品 的质量还存在着影响的问题的存在，再生纸需要解决回用的深度处理的问题己刻不容 缓。 再生纸的生产工艺的工艺流程大致可以分为：原料筛选、制浆、抄纸三个工序， 如下图g 制浆 抄纸 图1 1 再生纸制造工艺 f i g l t h ep r o c e s so f r e c y c l e dp a p e rm a n u f a c t u r i n g 原料筛选：将各类经汽车运输至废纸堆堆存的废纸经人工分拣，去除废纸中夹杂 的纤维绳、铁钉( 铁丝) 、废弃塑料、泡沫等废弃物，以防止这些固体废物进入到生 产系统中损坏设备。 水力破碎：在水力破碎过程中，在浆料池中去色的脱墨机和火碱进行脱墨，废水 中会含较高的c o d 和色度，脱墨反应完了得浆料，用振动平框筛去除浆料中较大粗杂 质。 浆料浓缩过程：将料浆抽到圆网浓缩机来进行浓缩，以此可以去除料浆中的大部 分水分，料浆浓度浓缩至8 ，在浓缩过程中产生了废水，此时废水含有较高浓度的 c o d 和色度，废水进入污水处理系统。 漂洗、漂白：漂洗过程去除浆料中油墨，对圆网浓缩后的浆料经行漂洗，通过在 浆料池添加适量的白水，使漂洗后浆料浓度为1 2 左右。为得较纯的浆料，在漂白过程 中添加次氯酸钠后在添加增白剂、纤维素和分散剂。此过程会产生部分废水。 除渣：把经漂洗、漂白处理后的浆料，用c x 、除渣器筛去除浆料之中的杂质，得 到较纯净的浆料，筛出的杂质经甩干机甩干后至含水8 0 左右，送至临时贮渣场。甩 5 广东工业大学硕士学位论文 干过程会产生部分废水。 抄纸过程产生污染物质比较关键的步骤是：纸料的调制：主要是稀释浆料，使 浆料的浓度达0 6 左右压榨：压榨过程产生的白水，进入白水池，大部分回用至打 浆、漂洗。除此之外，其余白水，进入至污水处理系统，处理后再回用抄纸调浆过程 中。 1 5 - 2 再生纸制浆废水的水质特点 再生纸的造纸废水主要污染物质是c o d 和b o d 5 ，再生纸废水主要含有木质素、无 机酸盐、纤维素和半纤维素、无机填料、油墨及燃料污染物质。其中半纤维素和纤维 素及木质素形成c o d 和b o d 5 ，s s 主要由不溶性的细小纤维和无机填料构成；c o d 和色度主要由燃料和油墨形成，由于这些污染物的存在使污水中的c o d 、s s 综合指标 都比较高。在漂白过程中使用的次氯酸钠使废水中含氯和有机卤化物( a o x ) ，a o x 能被吸附。 由于生产再生纸的来源和生产工艺的不同，废水的水质也会有所不同，测得其污 染物大致如下表所示： 表1 - 1 造纸废水指标 t a b 1 - 1 t h ep a p e re f f l u e n ti n d e x 废水的外观呈黑灰色，并有一股臭味。 1 5 3 再生纸制浆废水的处理工艺 再生纸废水中化学需氧量和固体悬浮物的浓度高。其中c o d 是由化学试剂、溶于 水的浆料和难以溶于水的浆料纤维等有机物构成。包含有分子量比1 0 0 0 低的可溶于水 的浆料物和分子量比1 0 万高的树脂、化学药品等高分子物质，其中分子量趋于中间的 物质很少，所以废水中构成c o d 的物质的分子量是差异很大的，这样如果我们仅用单 一的废水处