造纸废水污染治理现状及优化措施

王 骏 雷金明 包科科

（1 浙江交科环境科技有限公司，浙江 杭州 310000 2 开源环境科技集团有限公司，浙江 杭州 310000 3 浙江卓锦环保科技股份有限公司，浙江 杭州 310004）

引言

在当今社会，造纸行业作为重要的基础工业之一，对经济发展贡献巨大，但其生产过程中产生的废水污染问题也日益凸显，成为环境保护和可持续发展的重要挑战。造纸废水污染治理现状及优化措施的研究，因此显得尤为重要。这一研究不仅关系到水环境的保护和改善，也是造纸行业可持续发展战略的关键部分。文章探讨造纸废水的治理现状，并提出优化措施，对于推动造纸行业的环境友好转型，保障水资源安全，以及促进生态文明建设具有深远的意义。

1 造纸废水污染治理意义

造纸废水治理可以减少对自然水体的污染。治理措施通过有效去除有害化学物质、悬浮固体、重金属和有机污染物，可以保护河流、湖泊和海洋的水质，维护水生生态系统的健康。例如，减少有机物质的排放可以防止水体富营养化和水华的发生，从而保护水生生物多样性。造纸废水治理还可以促进可持续发展。造纸废水的有效处理与回收不仅减轻环境压力，还促进资源的可持续使用。例如，回收和再利用造纸过程中的水资源，可以减少新鲜水资源的消耗，降低造纸行业的水足迹。同时，一些先进的处理技术能够回收废水中的有价值物质，如纤维素和染料，也为造纸行业提供额外的经济收益和资源循环利用的可能。

2 造纸废水污染治理现状

2.1 微生物处理效率低

微生物处理系统对废水中的污染物种类和浓度非常敏感。当废水中的污染物种类多样或浓度较高时，微生物可能无法有效降解这些污染物，导致处理效率低下，特别是在造纸废水中，含有多种有机物、纤维素和色素等复杂成分，使微生物处理变得复杂。微生物处理过程也很容易受到外部环境因素的影响，如，温度、pH 值、氧气供应等。在实际运营中，治理者难以确保这些条件始终处于最佳状态，因此微生物处理效率容易受到波动，无法稳定地达到理想的水平。同时，微生物处理系统的维护和管理对治理者来说也是一个挑战。微生物种群的维持需要定期的监测和调整，以确保其活性和多样性，而在一些造纸厂，可能缺乏足够的技术人员来进行有效的微生物管理，导致微生物处理效率低下。

2.2 重金属的去除不足

造纸废水中重金属的去除效率不高，主要是因为传统的废水处理方法对重金属的去除能力有限。例如，常用的沉淀法和离子交换法在去除重金属方面存在着选择性差、副产物生成多等问题，导致重金属去除不够彻底，废水中仍然存在高浓度的重金属污染物。同时，一些新型的重金属去除技术虽然在实验室研究中取得一定成果，但在工业应用中仍然面临一些挑战。例如，吸附、生物还原、电化学等技术在去除重金属方面具有潜力，但需要考虑操作稳定性、成本效益等因素，以确保其在实际生产中的可行性。废纸造纸工业的废水中重金属污染物的复杂性也增加去除的难度。废纸本身可能包含各种废墟、印刷墨水和化学品残留，这些物质可能与重金属发生相互作用，影响去除效果。重金属污染物的去除不足也涉及到环境监管和法规的问题。一些地区缺乏严格的重金属排放标准和监测体系，导致企业在废水排放方面缺乏足够的动力来改进废水处理工艺，从而使重金属去除问题得不到有效解决。

2.3 废水回用的策略弱

废水回用是一种可持续的水资源管理方法，可以减少对自然水源的依赖，降低废水排放对环境的负面影响，但在造纸废水治理中，其应用受到以下方面的限制和不足之处。废水回用的技术和设施建设相对滞后。在一些造纸厂，废水处理工艺主要注重污染物去除，而对废水的再利用并没有充分重视。因此，缺乏必要的废水回用设备和系统，使得废水回用的可行性受到限制。废水回用的管理和监测体系也不健全。废水回用需要严格的监测和管理，以确保水质符合要求，不会对生产和环境造成不利影响。然而，一些企业在这方面的监测和管理机制不够健全，导致难以有效控制回用水质量。废水回用的经济性和可行性也是一个问题。虽然废水回用可以降低用水成本，但在一些情况下，建设和维护废水回用系统的成本较高，使得企业难以获得足够的经济回报，从而不愿意投资和实施废水回用项目。废水回用的法规和政策支持还需要进一步完善。一些地区缺乏明确的废水回用政策和法规，或者政策执行不力，使得企业缺乏动力来积极推进废水回用工程。

2.4 污染检测的方法旧

传统的污染检测方法在检测精度和速度方面存在不足。许多造纸厂仍然采用传统的化学分析方法来检测废水中的污染物浓度，这些方法需要样品的采集和实验室分析，耗时耗力，并且容易受到外部因素的干扰，导致检测结果不够准确和实时。污染检测方法在多元化污染物监测方面也不足。造纸废水中常常含有多种污染物，包括有机物、重金属、色素等，而传统的检测方法往往只能检测特定种类的污染物，难以全面了解废水的污染情况，从而限制治理策略的制定和调整。污染检测方法的自动化和智能化水平相对较低。伴随着技术的发展，自动化监测设备和智能化分析方法已经出现，可以实现废水污染物的在线监测和数据分析，提高检测的效率和可靠性。然而，在一些造纸厂，仍然未能充分应用这些先进技术，导致监测和控制不够及时和精确。污染检测方法的标准化和规范化还亟待加强。不同地区和企业可能采用不同的检测方法和标准，使得数据比较和共享变得困难，同时也难以形成统一的治理标准和政策支持。

3 造纸废水污染治理优化措施

3.1 强化菌种，提升处理效率

管理者需从造纸废水的特性出发，分析其中的主要污染成分，如悬浮固体、有机物、色度和特殊化学品，并在此基础上，着重选择和改良具有高效分解这些污染物能力的菌种。管理者可采用基因工程技术，通过对菌种进行基因编辑，来增强其对特定污染物的降解能力。例如，管理者可通过转录组学和蛋白质组学分析，识别一些关键基因和代谢途径。在选择和优化菌种之后，管理者需进一步探讨如何在实际的废水处理过程中有效应用这些强化的菌种，包括菌种的培养、适应和接种技术。同时，考虑到实际工业环境的复杂性，管理者还需研究在不同操作条件下（如不同废水成分浓度、流量和温度）菌种的适应性和处理效果。管理者可通过一系列实验来验证这些强化菌种在造纸废水处理中的实际应用效果，这些实验包括小规模实验室测试和大规模工业应用测试。管理者需测量处理前后废水的各项指标，如化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）和悬浮固体含量，来评估菌种处理效果的提升［1］。

3.2 优化工艺，增强金属去除

优化工艺涉及到废水处理系统的升级，包括引入更先进的物理、化学和生物处理技术。管理者采用微滤或超滤技术可以有效地分离出更小的金属颗粒，而电絮凝技术则可以通过电化学反应去除溶解的金属离子［2］。化学沉淀是去除重金属的常用方法，管理还可通过加入适量的沉淀剂，如硫酸铝或氯化铁，有效地与溶解的金属离子反应形成不溶性沉淀，从而被去除。这一过程中，控制pH 值和沉淀剂的加入量至关重要，其可以确保最大程度的金属去除效率［3］。同时，活性炭吸附和离子交换技术也是去除溶解金属离子的有效方法。活性炭由于其高比表面积和多孔结构，能有效吸附金属离子；而离子交换树脂可以通过选择性交换离子来去除特定的金属离子。在优化工艺的同时，管理者还需考虑废水系统的整体设计和操作。例如，管理者可通过改进废水收集和输送系统，减少金属离子在工艺过程中的扩散，从而降低去除难度。同时，管理者还要引入和升级监控和控制系统，包括安装在线监测设备，以实时跟踪废水中金属离子的浓度，并通过自动调节处理工艺来优化去除效果［4］。

3.3 创新方案，改善水的回用

造纸过程中产生的废水含有多种有机物、无机物和悬浮颗粒，传统的处理方法往往无法满足高标准的回用要求。因此，创新方案的开发成为改善水回用过程中的重要课题。管理者需对现有废水处理工艺进行优化和升级是提高水质和回用率的基础。例如，管理者可引入膜生物反应器（MBR）技术，来去除废水中的悬浮颗粒和部分溶解性物质，同时保留有用的微生物群落，从而提高水质。管理者还可以引入高级氧化技术（AOPs）以破坏废水中难以降解的有机物质。这些技术通过使用紫外光、臭氧或过氧化物等氧化剂，可以有效分解复杂有机物，进而提升水质，使其更适合回用。同时，管理者还可以采用纳米材料和吸附技术以去除水中的微量污染物，如重金属和染料，也是改善回用水质的重要方向，这些材料因其高比表面积和强吸附能力，能有效捕获和去除水中的污染物。同时，废水回用的创新不仅仅局限于处理技术，还包括对整个废水系统的智能化管理。例如，管理者可通过安装传感器和实施自动化控制系统，实时监控废水的水质和处理效果，及时调整处理参数，以确保回用水的稳定性和安全性。同时，管理者还可以采用数据分析和机器学习算法来优化废水处理过程，提高能源效率和处理效率，降低运营成本。废水回用的创新方案还应考虑到造纸厂内部的水循环和水平衡。管理者可通过合理规划和调整造纸工艺中的水使用，减少新鲜水的需求和废水的产生量。

3.4 更新设备，提高检测精度

管理者需要引入先进的检测设备，如高性能液相色谱仪（HPLC）、质谱仪（MS）和原子吸收光谱仪（AAS），这些设备能够准确地分析废水中的化学成分，包括有机物、无机物和重金属离子的类型和浓度。这些先进的检测设备不仅提高分析的准确性，也大大缩短检测时间，使得实时监控成为可能。管理者还应该着重提升检测技术的自动化和智能化水平。管理者可通过安装在线监测设备和实施自动化采样设备，实现对废水处理过程的连续监控，及时发现处理过程中出现的问题，并迅速调整工艺参数。例如，自动化的pH 值监测和调整系统可以确保废水处理过程中化学反应的稳定性，从而提高处理效果。数据分析和管理软件的更新也是提高检测精度的关键。管理者应通过使用先进的数据分析软件，从大量复杂的数据中提取出关键信息，更准确地评估废水处理工艺的效率和效果。例如，机器学习和人工智能技术的应用可以帮助预测废水处理系统的性能，优化处理参数。在提高检测精度的同时，管理者还需要重视检测设备的维护和定期校准。高精度的检测设备需要良好的维护和定期校准，以保证其长期的稳定性和准确性。这不仅包括定期的物理维护，也包括软件的更新和数据校正。除硬件和软件的更新，培训操作人员也是提高检测精度的重要环节。管理者应定期对人员进行培训，以确保操作人员能够熟练地使用新设备和技术，从而最大化设备的性能和效果。

4 结语

文章全面分析造纸废水污染治理的当前现状及其面临的挑战，不仅展示在造纸废水治理方面的技术创新潜力，也为该领域的持续改进提供实用的策略和思路。伴随着环保标准的提高和可持续发展的需求增长，造纸行业的环境管理将持续面临挑战。未来的研究和实践需要更深入地探讨和整合先进的治理技术，创新环境管理策略，以适应日益变化的环境法规和市场需求。