造紙廢水（白水）的封閉循環和*

1. 前言

　　目前，國外以廢紙為原料的制漿造紙廠，不少已實現*。實現*的關鍵是廢水處理和循環回用，*概念是：進入系統的清水和原料中水分應等于蒸發汽化水、成品紙中水分、篩渣及污泥中水分的總和而并非是零用水。與制漿過程相比，造紙過程節水潛力較大，較易實現封閉循環。因為造紙過程排放掉的剩余白水中真正的無用廢棄物很少；無論是細小纖維，還是填料、助劑和水都是有用的，可以循環使用。紙機白水中含有細小纖維，少量果膠、醋、糖，造紙填料和某些添加劑，主要反應在廢水中SS和COD比較高。目前國內一些中小型企業，特別是一些老企業排水量較大，通常達到100~200m³ /t紙，SS和COD負荷大約在50~70kg/t 和70~90kg/t 。

　　我國目前的再生紙和紙板廠大部分是非脫墨性的，即生產瓦楞紙、粗紙板和掛面紙板；紙張無白度要求，對水質要求不高，從技術上講*可以做到封閉循環，用水量達到 15m ³ 每噸成品紙理論上是沒有問題的。目前非脫墨再生造紙廠廢水的COD cr為800~1500mg/L ，BOD ₅為150~350mg/L ，SS 為900~1200mg/L 。

2. 造紙廢水的封閉循環

2.1 造紙用水的種類及封閉循環： 由于造紙過程各部分對用水水質的要求不同，故要實現造紙廢水的封閉循環，就要實行部分用水的單獨循環和白水的可循環利用。

　　（1）碎漿機用水。對產品外觀要求不高的產品（如瓦楞紙），可直接回用紙機網下白水，圓網濃縮機濃縮的白水也可以一部分回用到碎漿機上，無須經任何處理即可循環回用。對于生產掛面紙的企業，如果是采用多圓網紙機生產的，面層和底層網籠排出的白水直接回用于面層和底層的碎漿機，芯層或襯層網籠排出的白水經單獨的白水澄清系統后回用于芯層或襯層碎漿機。碎漿機用水一般要求不高（除非是碎白漿板，水要用清水或處理后較好的水，SS小于50mg/L ，PH 6~7 ），對SS沒什么要求，PH 5~7 。

　　（2）真空泵密封用水。 在清水使用中，真空泵用水量很大，需實行單獨水循環，由于循環水溫往往較高（50~60.0 c） ，影響真空泵效率，增加了能耗，因此要增加一個小型的空氣冷卻塔把密封排水冷卻后再循環回用。其他冷卻用水（如液壓系統和潤滑油系統）經冷卻塔單獨封閉回用。

　　（3）漿料稀釋用水。漿料稀釋用水包括沖漿系統和低濃除渣器及濕干損紙池的稀釋用水，均可采用紙機網下白水及圓網濃縮機濃縮出來的水來稀釋。因為隨著循環利用率的提高，水中積累了大量的陰、陽離子雜質，還有填料的加入使水中 PH 的出現偏差，因此需要定期更換循環白水，排放到水處理設備處理過后再回用。稀釋水要求：COD1200mg/L以下，PH 5~7，zeta電位要控制好，不能偏差太大。

　　（4）剩余紙機白水。由于剩余紙機白水含某些溶解性有機物，易滋生微生物，造成腐漿，影響尾漿的回用；另外隨著循環率增加，因為某些污染物質的積累（如陰離子雜質）和PH 值的不穩定（影響施膠效果），因此進行比較完整的水處理（如氣浮池）后再循環回用到紙機上是必要的。處理后的水質：COD 300mg/L 以下，SS100mg/L 以下，PH 6~7，zeta電位好為零。

　　（5）有些系統的噴淋水可以用處理過的水來代替清水，如跳篩或圓筒篩或一部分的清潔用水，毛布沖洗水和網籠高壓水也可以用SS含量小于20mg/L處理水來代替清水，但要注意噴嘴的堵塞問題，水管口好有過濾器。某些關鍵的部位（如真空泵）需添加少量清水以補充蒸發，流漿箱消泡水、水針水要用清水；以免造成定量的波動、水針堵塞造成斷頭。

2.2 白水回收及白水封閉循環

　　一般認為，實行白水封閉循環會損失企業的經濟效益和產品競爭力，但事實上，封閉循環后減少的纖維，填料和熱能的損失會彌補白水封閉循環的投資。特別是實行封閉循環后所得到的環保形象會使企業得益斐淺。

　　美國長期對25家非脫墨再生紙廠調查顯示：其中10家已經達到了環保局的*要求，其他15家接近達到這個要求。*廠使用的清水主要用于紙板機噴淋水和碎漿用水，其他全部用于循環白水。

　　為了充分利用紙機上的白水，應盡量根據廢水濃度的不同分級回收，因為從紙機不同部位脫出的白水的濃度和組成是不同的。例如：紙機網下真空箱之前的網下白水濃度是濃，簡稱濃白水；而真空箱和壓榨部脫出的白水濃度較低簡稱稀白水，另外還有洗毛毯水中含有毛毯毛，應該與網下白水分開回收。紙機系統還有許多地方須用清水作為冷卻水來進行間接冷卻，如真空泵、液壓系統和磨漿機等，間接冷卻水未被污染，因此必須與紙機白水分開單獨回收循環利用。

　　充分利用白水，可以減少清水用量，減少原料及藥品的流失，減少廢水處理設備的負荷，減少污染等，有著重要的經濟和社會效益。紙機白水循環利用的基本原則是在不影響紙機操作和成紙質量的前提下，盡量對白水加以處理和利用，尤其是優先利用濃白水，以減少清水用量。

　 　一般造紙機的白水可采用三級循環的方式來處理。其*級循環是采取網部的白水，用于沖漿稀釋系統。第二級循環是網部剩余的白水和噴水管的水等經白水回收設備處理，回收其中物料，并將處理后的水分配使用的系統。第三級循環是紙機及其它工段的排水和第二級循環多余水，匯合起來經水處理設備處理，并將部分處理水分配使用的系統。

　　（1）*級循環

　　真空箱之前的濃白水，其水量及內含的物料量，都占網部排水的 60~90%, 這部分白水應全部用于紙料的稀釋。一般來說，真空箱之前的紙層干度低于調漿箱處紙料的濃度，因此該部分白水往往可全部被用于稀釋，不足的部分用真空箱白水補充。但如果流漿箱中消泡水、網上定邊板的攔漿水，以及洗網的清水大量混入，濃白水將用不完，造成二級循環濃度升高，白水回收設備負荷增高，因此在設計和實踐中，應盡量減少清水在濃白水中的混入。

　　*級循環系統中還包括低濃除渣器各段渣槽的稀釋。這部分水也應采用*級循環的白水，好用其中的稀白水。因為濃白水攜帶的物料量多，稀釋到同一濃度所需的白水多，使總液量加大，從而增加凈化設備的負荷，增大動力消耗。

　　（2）第二級循環

　　第二級循環的白水，要經過白水回收設備回收其中纖維，再回用處理后的水，所以網部剩余的白水將全部投入第二級循環，其它白水，則要根據其纖維含量及水的潔凈程度，根據制漿造紙的各個系統的需要來加以選擇，具體可參見下表

        造紙車間各種白水應投入的循環系統

　　處理后的白水，因處理設備的性能不同、水質不同，可根據具體情況，選擇用水部位。對于處理效果好的白水，可作為噴水管用水，一般則可送往打漿調料部分作為稀釋用水。

        （三）第三級循環

　　該系統的水，含有許多樹脂、油污、粗重雜質等，也含有可回用的填料、纖維，所以應該進一步的處理，以便回用其中的填料、纖維、水等資源，也利于環保。
　
　　常用白水處理技術有：多圓盤過濾機、氣浮技術和單純沉淀塔技術，氣浮技術中又有近來開發的淺層氣浮和渦凹氣浮，及較經典的壓力溶氣氣浮和射流氣浮，還有 A/O 法生化處理技術。一般氣浮池不能獲得高質量的水，要達到白水回用在紙機上，建議采用淺沉氣浮池 , 配合本公司的“紙寶”系列凈水劑，真正達到清潔生產和“*”。

2.3 白水封閉程度的選擇和經濟效益比較

　　進行白水封閉并不是盲目的追求全封閉和“*”，而是在保證紙機正常操作和紙葉性能的前提下盡可能地提高白水封閉程度，使經濟性和環保性有機的起來。下圖為不同紙廠的白水封閉程度。

　　下表為某新聞紙廠的白水封閉的技術和經濟指標。據該表可知，隨著封閉程度的提高，系統中的無機和有機溶解物含量上升很快，B封閉程度下總無機和有機溶解物含量分別比A封閉程度下增加了6倍和3倍，而在C封閉程度下則分別增加了38和10倍，這表明在越高的封閉程度下，系統中的溶解物積累越快。研究表明，在A和B封閉程度下，紙機運行和紙頁性能并沒有受到嚴重的影響，而C封閉程度下，水系統的循環使用使紙機操作困難，同時使紙頁性能指標下降較大。從表中的數據得知B封閉程度下合適，經濟性和環保性有機起來。

3. 封閉循環后的主要污染物及處理方法

　　（1） 可溶性有機物。水封閉循環后，可溶性有機物在水中積累，同時水溫上升，為微生物生長創造了條件。那些能形成粘液和絲狀的微生物，因為能夠附著在容器壁而易于生長，成團的帶粘液的微生物與纖維一起形成腐漿，容易造成紙頁的空洞、透明點等紙病，甚至造成抄造斷頭；所以說可溶性有機物是封閉循環水處理中首先要解決的污染物。腐漿所造成的H ₂ S和揮發性脂肪酸 （VAF） 會進一步影響產品質量 .

　　（2） 鹽積累和腐蝕問題。陽離子除了鈉以外，還有鈣鹽，如碳酸鈣和硫酸鈣。碳酸鈣來自廢紙中的填料和涂布層，碳酸鈣和 VAF 反應生成醋酸鈣并放出二氧化碳，二氧化碳易引起氣泡和泡沫，產生紙病和斷頭，嚴重影響抄造。來自廢紙的硫酸根（如原紙抄造中施膠用的硫酸鋁）與廢水中的鈣離子會形成硫酸鈣，在紙機網部形成垢層，造成糊網、粘輥等毛病，難于抄造。而且硫酸根和 VAF 還有腐蝕性，水溫升高更加劇腐蝕速度。

　　（3） 二次膠粘物。二次膠粘物來自于印刷油墨、膠粘劑、涂布組分及某些添加劑，是具有膠粘性的憎水性物質，能穩定于水中，引起的抄造問題相當于樹脂障礙，從而使紙漿粘度升高，網部濾水困難。

　　（4） 陰離子廢物。陰離子廢物是指親水性的、分子量大的一類有機物，主要來自于半纖維素和木素的降解組分，以及淀粉、油墨等其他物質。
　　
　　總結以上污染物主要可分為：粗、細懸浮性顆粒污染物：可采用物理、化學沉淀、過濾等方法去除；可溶性污染物分可溶性有機物和可溶性無機物：可溶性有機物好的方法是采用厭氧、好氧生化處理，而可溶性無機物即鹽類則需要膜分離技術。

4. 結論

　　1. 封閉循環目前在我國基本上是可以實現的，并將大大減少造紙的用水量和廢水的產生量，利于環保，也利于企業。

　　2. 封閉循環后主要污染物長期積累，故要定期對白水進行處理或更換循環白水。

　　3. 白水封閉循環不能一味的追求全封閉和“*”，而是在保證紙機正常操作和紙葉性能的前提下盡可能地提高白水封閉程度，使經濟性和環保性有機的起來。

　　所以，各級水系統循環回用而達到*具有深遠的意義 , 節水降污已經成為當今造紙刻不容緩的事情，制漿造紙廢水的封閉循環和*可以給造紙企業帶來巨大的經濟效益，減少各種原材料的消耗，降低生產成本。另外，廢水*避免環境污染，真正做到清潔生產，將會是造紙業可持續發展的一個新里程碑。