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我国的造纸业用水量大，造纸废水污染严重，“厌氧—好氧生物处理实现废纸造纸的废水零排放技术”工艺成熟，可持续稳定地实现废纸造纸的废水达到零排放，是一项节水和治污并重的清洁生产技术。
在去年底的一个技术鉴定会上，与会的专家对一项废纸造纸废水零排放技术赞叹不已，一致认为该项技术工艺成熟、具有创新性、应用效果明显，整体技术达到了国际先进水平，并建议进一步完善产业化的技术规范，以在更大范围内进行技术推广。
这项先进的技术就是由西安交大贺延龄教授完成的“厌氧—好氧生物处理实现废纸造纸的废水零排放技术”项目。据了解，该技术目前已成功应用于国内10余家造纸企业，节水、节能、减污、增效显著，产生了明显的社会、经济、环境效益，为工业废水处理的技术进步作出了突出的贡献。
我国废纸造纸具有巨大的节水余地
造纸工业是用水量很大的行业，我国制浆造纸工业每生产一吨纸，平均耗水量300吨以上。造纸工业也是我国污染最大的工业，造纸废水排放的有机物（以COD计）占我国工业废水有机物总量的约35%。造纸工业的清洁生产对于我国环境污染控制具有重要意义。
造纸行业中，废纸为原料的制浆造纸工厂可以作为清洁生产的突破口。据了解，我国目前纸产量约为6000万吨，其中55%以废纸为原料。有业内专家预测，由于木材短缺和草浆造纸难以实现碱回收而无法扩大规模，预计废纸造纸的比例还要增加。我国造纸工业废水最新排放标准尽管已经对“排放量从严”，但废纸生产每吨浆的允许废水排放量仍然高达60m3/吨纸。贺延龄告诉记者，造纸工业节水从来就是重要的课题，上世纪60年代国外已经开始了白水封闭循环，但是在90年代中期以前在任何工艺的造纸厂都还没有实现废水的零排放。据了解，2002年贺延龄在天津实施的零排放废纸造纸工厂循环水处理工程，是我国首次采用生物技术的造纸废水零排放实践，工程实施后用水量仅2.1~2.3m3/吨纸。贺延龄教授认为，我国目前的废纸造纸工厂具有巨大的节水余地。
造纸厂的零排放改造遭遇诸多问题
废纸造纸工艺存在很大的节水潜力，但是水的节约意味着大量水的回用和污染物的积累。废纸造纸厂通过零排放改造，可以实现节水治污的双重目的，实现循环经济的工业模式。
但要实现零排放，就必须明确循环水处理的主要任务。在一个高度循环的系统中，假如没有合适的循环水处理，会产生诸多问题，而无法达到零排放的目的。
据了解，污染物质的积累会产生很多问题，如微生物生长问题会造成纸面的空洞、透明点等纸病，甚至引起抄造断头；完全的废水循环，导致盐的积累，会引起设备结垢、毛布和铜网的堵塞、产生气泡干扰造纸过程，盐的积累还会引起腐蚀问题；工艺过程中形成的二次胶粘物沉积于设备表面，会危害造纸过程，引起相当于树脂障碍和涂布损纸的白树脂问题等等。
贺延龄告诉记者，正因为存在诸多问题，曾经主张实行零排放的工厂，由于没有合适的循环水处理，未能坚持零排放，污染物积累导致COD高达35000mg/l，不得不定期或不定期地排放废水，所以，零排放必须解决循环水中污染物的积累问题。
生物技术实现废纸造纸废水零排放
“厌氧—好氧生物处理实现废纸造纸的废水零排放技术”就是针对国内废纸残余木素高，污染负荷高、胶体与钙、硅酸盐含量高和废水排放对环境污染大的特点，而开发的以厌氧—好氧生物处理为核心的一整套循环水处理工艺系统，它可持续稳定地实现废纸造纸的废水达到零排放。据贺延龄介绍，零排放的关键技术是用水网络的优化技术和循环水处理技术。
零排放的第一步是对用水网络的设计，即对水质要求高的单元(如造纸单元)用杂质含量少的水，而对水质要求低的单元（如制浆单元）可以用杂质含量高的水，通过这样的设计，可以减少需要处理的循环水量，降低生产成本。贺延龄认为，对于一个规模很小的工厂来说，由于涉及到的用水单元和流股数比较少，用水网络的设计比较简单，但是对于一个规模较大的工厂，涉及到的用水单元和流股数都比较多，回用过程很复杂，要找到多个回用方案中的用水量最小的方案，必须通过系统工程的方法来进行设计优化。
循环水处理工艺系统以厌氧—好氧生物处理为核心。据贺延龄介绍，厌氧技术的突出优势是节能、低廉的投资和处理成本，它特别适合高浓废水的处理，工业过程在用水量降低后，废水的浓度会升高，因此特别适宜于厌氧技术，废纸造纸的零排放循环水的典型浓度是5000~8000mg/L。据了解，目前应用最广的厌氧反应器是UASB反应器。
贺延龄说，厌氧处理过的废水还需要好氧的进一步处理才能更好地去除积累的污染物，达到回用的标准。经过厌氧好氧的生物处理，二次胶粘物和阴离子垃圾大部分可以降解，一些不可降解的组分也可以转移到污泥中，通过定期排泥除去。同时，钙的沉淀也会引起很多问题，Ca2+可以通过化学沉淀法去除，但这一方面会增加处理费用，另一方面也会使处理工艺变得复杂，在贺教授介绍的工艺中，通过生物处理废水中其它污染物的同时，能够同时实现钙盐的去除，从而控制水的硬度，也就是实现生物软化。据了解，在厌氧处理后跟随的好氧处理规模虽然已经减少到很低程度，但是依然消耗一定的电能，曝气器是好氧处理的关键设备，贺延龄开发的节能型射流曝气器已申请专利，并在多达四十项水处理工程中得到应用，具有很好的节能效果。
新技术的市场应用前景看好
据贺延龄介绍，早在2001年，天津万利公司造纸厂就委托西安交通大学承担循环水处理改造工程，以实现废水零排放的目标。天津市是我国最严重缺水的城市，造纸工业曾经是它的支柱产业之一。但是由于缺水，天津市决定不再发展造纸，城区造纸厂绝大部分要被关闭，在这种情况之下，万利公司造纸厂如果不能彻底解决污水排放问题，就会面临被迫关闭的危险。
据了解，万利公司造纸厂按每日生产180吨瓦楞原纸设计的循环水处理改造工程2002年秋建成并开始运行，之后清水用量降低并稳定在2.3m3/t 纸以下（全部工艺用水），已经完全没有废水的排放。由于纤维回收和节水，该厂每年仅节水和纤维两项就可以降低成本360万元（当时产量110吨纸/日时），取得了很好的经济效益。最重要的是，由于实现了废水零排放，在天津市全面关闭造纸厂的情况下，该厂得以存在并扩大了生产规模。
“厌氧—好氧生物处理实现废纸造纸的废水零排放技术”作为一项节水和治污并重的清洁生产技术，至今已先后在天津万利公司造纸厂、西安惠宁造纸厂等十多家的废水治理中得到应用，并取得了显著的社会效益、经济效益和环境效益。在我国建设节约型社会发展循环经济的时代背景下，实现废水零排放，是我国造纸业实现可持续发展的必然选择。利用生物处理实现废纸造纸废水零排放技术，有着极大的市场推广价值。
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