制浆造纸废水的成分很复杂,其组分不仅取决于纸浆的方法,也取决于所产品种和原料种类等多种因素。造纸工业废水中的悬浮物质主要来自备料工段的树皮、草屑、泥沙以及随水排放的炉灰、矿渣、制浆造纸各工序流失的纤维、填料等;废水中BOD主要来源于制浆蒸煮工序,如纤维素分解生成的糖类、醇类、有机酸等,在化学浆中,蒸煮废液的BOD5发生量占80%以上;废水中的COD和着色物质主要来源于制浆蒸煮工序的木素及其衍生物;废水中的有毒物质主要有蒸煮废液中的粗硫酸盐皂、漂白废水中的有机氯化物(如二氯苯酚、氯邻苯二酚等),还有微量的汞、酚等,但这些有毒物通常含量甚微,其中关于漂白废水中的有机氯化物的毒性和“三致”作用,在发达国家中已引起越来越大的关注。在我国,由于草类纤维原料比重大(约占60%),企业规模小,生产工艺和设备落后,原材料、能源、耗水量大,使我国的制浆造纸工业的污染格外严重,1985年估算,我国造纸工业年排水量为370亿立方米,仅次于化学工业和钢铁工业,居第三位,约占工业废水总排放量的1/10;排放的BOD5负荷每吨产品为210kg,年排放BOD5为173万t,占全国BOD5总排放量的1/4。
古代造纸的过程:
(1)斩竹漂塘
当时竹子是造纸的重要来源之一,因此盛产竹子的华南地区,尤其福建,是竹纸的主要产地。造纸的工匠通常在芒种前后上山砍竹(当时的“杀青”就是指砍竹做原料而得名),然后将截断的竹子在就地开挖的水塘内浸上100天,取出用力捶洗,使青壳和树皮脱掉,目的是让竹料软化。
19世纪造纸的材料来源由破布转为木材,因为木材容易取得,成本也较低。但由于木材纤维是由木质素所组成,木质素会氧化,这就是纸张泛黄的原因,这个问题又因造纸过程中添加酸剂而更加严重。
(2)煮木皇足火
将竹料拌入石灰水浸在木皇桶中蒸煮8个昼夜,经过碱液的蒸煮,原料中的木质素、树胶、树脂等杂质被除去。然后取出蒸煮的原料放入水塘内漂洗,再放进锅里浸石灰水蒸煮,如此反复进行十几天。经过反复蒸煮、漂洗的竹料纤维就逐渐分解。
现代制浆已改用烧碱替代石灰水。烧碱碱性较强,能使木材纤维迅速分解。另外还添加氯,以去除木浆里的杂质,目的是用来漂白,但排放的废水便含有机氯,而有机氯对生态环境伤害极大。目前现代大型的造纸企业已投入大量的资金来清除毒素,并研究新的漂白法,如以二氧化氯取代以降低有机氯的生成。
(3)荡料入帘
取出煮烂的原料放在石臼里用力舂成泥面状,捣烂后的原料用适量的水调配,使纤维彻底分离并浸透水分,成为纸纤维的悬浮液,再倾倒入纸槽里面。然后用细竹帘在纸浆中滤取,纸纤维留在竹帘上形成一层泾纸膜。
这道工序在造纸过程中是最费力的,抄纸的工匠站在纸槽旁重复着舀水、抬起竹帘。另外,捞纸时还得靠经验,抄得轻纸会太薄,抄得重纸又会太厚,完全凭工匠的手法。
(4)覆帘压纸
把捞过纸浆的竹帘倒铺在压榨板上,然后移开竹帘,这层泾纸膜便落在板上。慢慢堆叠起一层层的纸页,再以重物挤压,排出泾纸页中的水分。重物挤压之下纸膜也慢慢成形,成为一张张四四方方的纸张,每日每个工匠只能做300到500张纸。
(5)透火焙干
用两道土砖砌成砖墙的夹巷来焙干纸张,焙纸时先在夹巷内生火,由于砖块夹巷之间有空隙能让热气透出,因此用轻细的铜镊将一张张湿纸摊在墙上,从空隙中散发的热气使纸张慢慢干燥,干透后揭起来就是一张可使用的纸了。
目前我国只有个别造纸厂采用酸法制浆,绝大部分造纸厂采用碱法制浆,所排放的黑液主要是木素和碳水化合物的降解产物。例如硫化木素、甲酸醇、二甲硫醚和二甲基二硫化物等是木素的降解产物,都是有臭味甚至有恶臭的化合物,是造成废液中鳕值高的主要污染物;碳水化合物的降解产物则呈异变糖酸状态存在,是造成废液中BOD值高的主要污染物。 酸法蒸煮废液的污染物,也是木素和碳水化合物的降解产物,是形成鳕和BOD高的主要原因。
A.二氧化硫具有漂白性,能漂白纸浆,故A正确;B.亚硫酸盐与强酸反应生成二氧化硫,则池中的二氧化硫可能是由亚硫酸盐反应后产生的,故B正确;C.二氧化硫具有刺激性气味,易被察觉,故C错误;D.二氧化硫的密度比空气大,则二氧化硫可在池中能达到较大浓度,故D正确;故选C.
造纸制浆过程可分为这几个阶段:洗浆工段、抄纸白水循环处、纸页成形、机内施胶工段、涂布机涂料、污水处理工段。而在这每个阶段中,由于泡沫类型不同,所以使用的造纸消泡剂种类也是不同的,如果盲目使用消泡剂,反而会适得其反,下文中将举出在造纸制浆中常用的造纸消泡剂。
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