造纸黑液的治理是解决整个造纸工业污染的关键,由于黑液中含有难生物降解的木质素以及其它一些有毒物质,使黑液的治理非常困难,成为世界性的难题。黑液的治理主要在于如何合理地处置木质素。目前,国内外对中小型草浆厂木质素的治理,酸析法仍是主要手段,但不足之处非常明显。处理木质素,生物法应作为终出路。将酸析法与生物法相结合,有可能取得良好的治理效果。已有研究表明,白腐菌是现阶段对木质素及其衍生物降解有潜力的菌株,在碱性黑液中可以发挥产酸与降解的双重功能,可用于造纸黑液的生物处理。我国年产纸量万吨以下的小厂占工厂总数的95%左右,以非木纤维原料如稻草、麦草等生产的纸浆占总产量的70%以上。针对我国小厂过多,纸浆原料复杂的情况,大力推广生物法以及解决生物法在黑液治理中的几个关键难题,具有十分重大的意义。可以预测,生物法将使造纸工业的污染得到根本性的治理。
近30年来,超临界流体技术迅速发展,尤其是超临界水技术是1998年开始自日本兴起的一门高新技术,逐步地广泛应用于环境工程领域。超临界水具有通常状态下的水所没有的特异性质,与氧可以任意比例混合,从而提供了超临界水氧化反应的溶剂介质。在废水处理,特别是工业废水、高浓度有机废水、城市地下水中的难分解有害有机物、难分解有机固体废弃物、污泥的处理等体现出的优点。此外,超临界水技术具有节能、高效、选择性可调等特点。目前,我国对该技术应用于造纸黑液处理研究方面还未见报道。
造纸厂使用的蒸汽来自燃煤锅炉,煤炭燃烧产生的烟气中含有大量粉尘和有害气体,导致环境污染。超临界锅炉可显著提高循环效率,降低燃料消耗,因而大大减少有害物质的排放。另外,重金属元素在普通锅炉高温燃烧后不会被分解,且在高温下会挥发形成金属蒸汽,烟道温度降低时凝结形成亚微末颗粒,不易被除尘器捕获,超临界锅炉可克服普通锅炉重金属污染环境的不足。目前国外超临界锅炉技术已进入商业应用阶段,随着我国对环保要求的日益严格,加快研究和开发超临界锅炉是解决能源利用率低和环境污染严重的现实和有效的途径。造纸黑液作为一大公害长期存在,超临界技术处理造纸黑液的研究将具有划时代的意义。
超临界水氧化技术处理有毒有机废物是一种经济有效的方法,早在1982年Modell对DDT、二氯乙烯、联苯等污染物进行超临界水实验,证明这些有机物的去除率均大于99.9%,污染物分解也非常迅速,因而具有高效、均相反应时间短,有毒物质、废水废物的处理产物清洁等特点,说明超临界水氧化技术处理废水是一种很有效的方法。造纸黑液中的有害成分主要为有机物(>65%),超临界水氧化技术是处理造纸废水的一种优势的新方法,在超临界水中溶解的氧气与有机废物发生反应生成C02、H20和N2等无毒物质,无需外界供热并可利用氧化过程产生的能源,具有处理彻底、投资相对少、年操作维修费用低、单位成本较低等优点。作为一种新兴的环保技术受到各国政府的广泛重视,在欧、美、日等发达开展了深入研究,已有工业装置投入运行,成功地处理了造纸工业废水,而我国对该技术的认识远远不足,研究工作处于刚刚起步阶段。
随着高温高压技术的日臻完善和有关的热力学及超临界水化学反应动力学和机理方面的深入研究,超临界水技术将不断完善,超临界水氧化处理造纸工业废水的潜在能力将充分发挥,这显然是很有希望的研究领域,它将给我国造纸工业带来新的发展契机。 |