制浆造纸工业用水水质与再生水回用分析

潮保亭 王灿 季民 胡洪营

（1天津大学 环境科学与工程学院，天津，300072 2清华大学 环境学院，北京，100084)

制浆造纸工业是用水大户，同时也是排污大户，每吨纸品从原料制浆至抄成纸耗用的水量都很高[1]。当今水资源极度匮乏，水价频频上涨，造纸成本的增加使再生水的回用价值凸显出来。目前回用的方式较简单，如制浆废水经处理后的再生水用于农田灌溉[2]，纸机白水回用于制浆工艺中[3]。

1 典型的制浆工艺流程及用水水质要求

典型的制浆工艺流程如图1所示，主要包括备料、蒸煮、筛选、洗浆、漂白等工序，如果产品为本色纸，则无漂白工序。

图1 典型的制浆工艺流程

制浆工艺主要的用水环节及其用水水质要求如表1所示。总体来说，制浆工艺对用水水质要求并不高，除了蒸煮阶段的药剂配制和最后一段漂白工艺要求使用清水外，其他工艺环节多使用后续工段的废水或者净化后的白水 （如洗浆工段中采用多段逆流洗涤)。其中，制浆工艺中的洗浆阶段是用水量较大的环节，也是白水回用于制浆工艺的主要途径。

表1 主要制浆生产工段用水水质要求

2 典型的造纸工艺流程及用水水质要求

典型的造纸工艺流程如图2所示，主要包括浆料的准备系统、纸机湿部系统和纸机干部系统。其中，白水主要从纸机湿部系统中的网部、伏辊和压榨环节产生。网部产生的白水通常称之为浓白水，在实际生产过程中直接回用到流送系统（流浆箱)，一般并不外排。伏辊和压榨环节排出的白水进入白水处理设施，经过处理后，可以回用于水力碎浆、打浆、网部清洗等环节。主要造纸生产工段的用水水质要求如表2所示。

图2 典型的造纸工艺（白水产排)流程图

表2 主要制浆生产工段用水水质要求

根据文献调研和对山东泉林造纸厂实地考察的情况可以得到，造纸生产工艺使用清水的工段主要包括化学品和填料的稀释水、密封水（包括密封箱、真空系统)和纸机清水（纸机高压清洗水)。而其他工段可以采用净化后的白水。因此，纸机白水经过处理后，可以作为造纸生产工艺的一种重要补充水。其中，净化后的白水水质保障是满足纸张质量的关键环节。

3 不同纸种纸机使用清水与回用水的情况

刘秉钺[4]对不同纸种纸机使用清水与回用水的情况进行统计，结果如表3所示。由表3的结果可以看出，在纸机的用水中，一般只在高压洗涤毛布、高压洗涤网部和水封水使用清水，其余的部位均使用经过处理的回收水或直接使用白水。

表3 不同纸种纸机使用清水与回用水的情况

4 再生水水质对制浆造纸过程和纸张质量的影响

再生水水质的好坏对于制浆造纸过程和纸张的质量都有一定的影响，张胜利[1]对主要影响因素进行研究，其结果为：

（1)浑浊度和色度对于漂白纸浆、高白度纸的白度有影响，对淡色纸的色彩有影响。为了满足造纸水质要求，需对浑浊度和色度大的原水进行处理，这部分药剂用量大，处理后水质较差，水质不稳定，水中残留的水处理剂，对于抄纸湿部化学有一定影响。

（2)铁、锰离子高的原水用于抄纸工艺，主要影响纸张的白度，使纸张泛黄，产品质量下降。另外，铁、锰离子为正电荷，吸附于纤维上，不利于抄纸化学品沉积于纤维上。

（3)总溶解性固体含量高的水，加重原水的处理负荷，处理后水的质量稳定性差，一部分溶解性固体进入抄纸生产，影响纸张白度，增加尘埃量，同时易堵塞高压喷水管的管嘴和水针。

（4)水中的氯化物可以在浆料中防止细菌和黏性物质生成，但高浓度的氯化物存在于浆料中，使纤维上的碳水化合物降解，生成羰基、醛基和羧基，降低纤维的长度，影响纸张强度，同时，纸页易返黄，在这种情况下，设备的腐蚀加重。

5 国内外废水工业回用的相关标准

5.1 国外废水工业回用的相关标准

工业革命以来，世界上的主要发达国家都相继发生过因水资源的匮乏而影响工业经济的持续发展。因此，废水工业回用也越来越受到人们的重视。美国的城市污水再生利用己经从试验研究阶段进入生产应用阶段，再生水作为一种合法的替代水源，正在得到越来越广泛的利用，成为城市水资源的重要组成部分。

针对不同回用对象，美国部分州（加利福尼亚、佛罗里达、夏威夷、德克萨斯和华盛顿州)的法规和指南中规定了与工业利用相关的内容。表4总结了美国部分州的工业利用的水质标准和处理方法。

从表4可以看出，美国再生水工业利用的水质标准主要针对的是工业冷却水的水质要求，虽然部分州的标准涉及了生产工艺的用水标准，但并没有涉及具体的生产工艺类型，而主要从保护人体健康（是否与人体接触)的角度规定了工艺用水中的微生物标准，但并没有明确规定生产工艺本身对再生水的用水水质要求。

表4 美国工业利用的回用水主要水质标准和处理方法

5.2 国内废水工业回用的相关标准

《城市污水再生利用》系列标准是我国目前关于再生水水质要求较为系统和全面的水质标准。其中，《城市污水再生利用——工业用水水质》对我国再生水回用于工业方面的水质要求作了如下规定，如表5所示。

表5 城市污水再生利用一工业用水水质标准(摘录)

表5中的工艺用水包括溶料、蒸煮、漂洗、水力开采、水力输送、增湿、稀释、搅拌、选矿、油田回注等；产品用水包括浆料、化工制剂、涂料等。当再生水用作工艺与产品用水水源时，达到表5中所列的控制指标后，尚应根据不同生产工艺或不同产品的具体情况，通过再生利用试验或者相似经验证明可行时，工业用户可以直接使用；当表5中所列水质不能满足供水水质指标要求，而又无再生利用经验可借鉴时，则需要对再生水作补充处理试验，直至达到相关工艺与产品的供水水质指标要求。

6 结论与展望

国内的城市污水再生回用发展缓慢，再生水的用途范围较狭窄，仅限于一些低端用水，如冷却水等。上述标准中的关于工艺与产品用水的指标只是针对几种工艺的通用规定，而针对具体的工业用水，还需制定行业内的再生水回用标准。制浆造纸行业的单位GDP耗水量居各大行业之首，地下水资源日趋匮乏，用水成本所占比例逐年上升，企业迫切需要工业用水的循环利用。

[1]张胜利.制浆造纸用水水质标准及水质影响[J].西南造纸,2003,(3):53-54.

[2]伏小勇,任珺,陈学明.造纸废水灌溉对沙漠人工林土壤物理特性的影响 [J].中国造纸,2008,27(10):38-41.

[3]王立柱,王正顺,孙京丹.纸机白水循环利用新尝试[J].湖南造纸,2009,(4):33-34.

[4]刘秉钺.造纸工业的排水、取水和节水[J].中华纸业,2006,(9):8085.