目前，我國有大中小型造紙廠(chǎng)總數10000余家，年排放廢水量高達40多億m3，占全國廢水總排放量的十分之一，造紙廢水中的BOD5年排放量200多萬(wàn)t，占全國廢水總排放中BOD5的25%。因此，如何應用造紙廢水治理技術(shù)，化害為利，回收、回用資源，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護與造紙工業(yè)可持續發(fā)展，具有重要的現實(shí)意義。
1.造紙廢水的來(lái)源及特點(diǎn)
在制漿（化學(xué)法）和造紙生產(chǎn)過(guò)程中主要產(chǎn)生三類(lèi)廢水：黑（紅）液、中段廢水和紙機白水。黑（紅）液主要是蒸煮制漿廢水，中段水包括紙漿洗滌、篩選、漂白廢水，紙機白水為抄紙車(chē)間廢水。其中蒸煮廢水的環(huán)境污染最嚴重，占整個(gè)造紙工業(yè)污染的90%。
黑液的主要成分是木質(zhì)素、纖維素、半纖維素、單糖、有機酸及氫氧化鈉等，可以綜合回收其中的有用物質(zhì)；中段廢水污染物復雜，含有較高濃度的木質(zhì)素、纖維素和樹(shù)脂酸鹽等較難生物降解的物質(zhì)成分，而且富含漂白階段產(chǎn)生的對環(huán)境危害大的有機氯化物，pH為9-11，懸浮物1000mg/l左右，COD600-2500mg/l，色度深；紙機白水采用沉淀或氣浮的方法實(shí)現白水回用，固體渣也可再制漿。
2.人工濕地處理造紙廢水的應用前景
2.1人工濕地應用背景
人工濕地技術(shù)是國際上近30年發(fā)展起來(lái)的一種廢水處理新技術(shù)，自1974年第一個(gè)人工濕地污水處理的系統在西德建成以來(lái)，這方面的研究在世界范圍內得到了迅速發(fā)展。制漿造紙廢水成分復雜，有機物含量高，處理非常困難，采用常規的化學(xué)+生化處理的方法，不僅難以使處理的廢水達到排放標準，而且處理成本高，一般的中小型企業(yè)，難以承擔高昂的處理費用，導致一些企業(yè)偷排污水，造成嚴重的污染事故。人工濕地污水處理系統具有低投資、低運行費、低能耗、不需要復雜的維護、污染物質(zhì)去除率較高的特點(diǎn)。因此，在一些地域廣闊、灘涂較多的地方，可以因地制宜地建立人工濕地或利用現有的濕地，利用濕地系統的水草、蘆葦等水生植物的生命活動(dòng)代謝作用、地表系統自然凈化功能、土地吸收和吸附作用等因素，對經(jīng)隔柵、絮凝等初步處理或二級生物處理后的廢水作深度處理，使之達到國家規定的排放標準。在新西蘭人工濕地作為廢水深度處理技術(shù)已被廣泛采用，目前新西蘭大約有80個(gè)人工濕地系統在使用，有些小規模的人工濕地已使用了近30年。
2.2 人工濕地處理造紙廢水的原理
濕地是自然環(huán)境中自?xún)裟芰軓姷膮^域之一，它利用處于水陸交接相的復雜生態(tài)體系，由水、永久性或間歇性處于水飽和狀態(tài)下的基質(zhì)以及水生生物組成，它具有較大的活性與較高的生產(chǎn)能力。人工濕地是由人工優(yōu)化模擬濕地系統而建造的具有自然生態(tài)系統綜合降解凈化功能，且可人為監督控制的處理系統。人工濕地對造紙廢水具有獨特而復雜的凈化機理，它能利用基質(zhì)—微生物—植物這個(gè)復合生態(tài)系統的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)調作用，通過(guò)共沉、過(guò)濾、吸附、離子交換、植物吸收和微生物分解來(lái)實(shí)現對造紙廢水的高效凈化，同時(shí)通過(guò)營(yíng)養物質(zhì)和水分的生物地球化學(xué)循環(huán)，促進(jìn)綠色植物生長(cháng)并使其增產(chǎn)，實(shí)現廢水的資源化和無(wú)害化。人工濕地系統成熟后,濕地表面和植物根系中生長(cháng)了大量的微生物，形成生物膜，經(jīng)過(guò)隔柵、絮凝初步處理或二級生物處理后的造紙廢水流經(jīng)人工濕地系統時(shí)，大量的懸浮固體被填料和植物根系截留并沉積在基質(zhì)中，其它污染物則通過(guò)生物降解和植物吸收等作用而被去除，通過(guò)定期更換和收割栽種在濕地床填料中的植物，最終使污染物從濕地系統中得到去除。
2.3人工濕地類(lèi)型和特點(diǎn)
目前在國內外主要研究的人工濕地有：自由表面流人工濕地、水平潛流人工濕地和垂直潛流人工濕地三種。選用人工濕地類(lèi)型時(shí)，應根據污水的水質(zhì)和各個(gè)地方的實(shí)際情況來(lái)定。下面分別介紹三種濕地的處理原理及各自的特點(diǎn)。
2.3.1自由表面流人工濕地
自由表面流人工濕地，廢水在濕地表面漫流，系統中氧的來(lái)源主要靠水體表面擴散、植物根系的傳輸和植物的光合作用，絕大部分有機物是由生長(cháng)在植物水下莖、桿上的生物膜去除的。這種類(lèi)型的人工濕地具有投資少、操作簡(jiǎn)單、運行費用低等優(yōu)點(diǎn)，但占地面積較大，水力負荷率較小，不能充分利用填料及豐富的植物根系，去污能力有限，且運行受氣候影響較大，夏季易孳生蚊蠅。張榮社等利用自由表面流人工濕地處理農業(yè)面源污水，研究結果表明水力停留時(shí)間(HRT) 2天以上，系統即可高效穩定運行，當水力停留時(shí)間為2和3天時(shí)，系統總氮去除率達到84.9%和85.6%。
2.3.2水平潛流人工濕地
水平潛流人工濕地，由一個(gè)或多個(gè)填料床組成，床體填充基質(zhì)，床底設有防滲層，廢水從一端水平流過(guò)填料床。這種類(lèi)型的人工濕地的水力負荷比自由表面流人工濕地大，對BOD、COD、SS等污染指標的去除效果好，而且很少有惡臭和孳生蚊蠅現象，但容易發(fā)生堵塞現象，控制相對復雜。
2.3.3垂直潛流人工濕地
垂直潛流人工濕地，污水從濕地表面縱向流向填料床的底部，系統中氧的來(lái)源主要是通過(guò)大氣擴散和植物傳輸。垂直流人工濕地系統的水流狀態(tài)是維持系統正常運行、使系統充分發(fā)揮凈化效果的重要因素，水流狀態(tài)對凈化效率影響較大。這種類(lèi)型的人工濕地的硝化能力高于水平潛流人工濕地，可用于處理氨氮含量較高的污水，但對有機物的處理能力不如水平潛流人工濕地系統，且落干/淹水時(shí)間較長(cháng)，控制相對復雜，夏季易生蚊蠅。
2.4人工濕地處理造紙廢水的優(yōu)勢和存在的問(wèn)題
人工濕地污水處理系統具有出水水質(zhì)穩定，對有機物、N和P去除能力強，基建運行費用低，易于維護，耐沖擊負荷強，適于處理間歇排放的污水，并具有美學(xué)價(jià)值等優(yōu)點(diǎn)，但也還存在一些有待進(jìn)一步解決的問(wèn)題。
2.4.1人工濕地處理造紙廢水的優(yōu)勢
人工濕地系統相對于其它的處理方法而言，有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)建造費用便宜，易于管理、維護，技術(shù)含量低，可緩沖水力和污染負荷的沖擊;人工濕地工藝無(wú)需曝氣、投加藥劑和回流污泥，也沒(méi)有剩余污泥產(chǎn)生，因而可大大節省運行費用。
(2)制漿造紙企業(yè)是用水大戶(hù)，耗水費用在成本中的比例不容忽視，現在廣泛提倡廢水回用、封閉循環(huán)和造紙廢水零排放。人工濕地處理后的出水水質(zhì)較好，可以根據出水水質(zhì)情況和用水要求進(jìn)行回用或灌溉，也可用于農、林、牧、副、漁業(yè)，亦可用于娛樂(lè )業(yè)。因此，人工濕地不但解決了廢水的出路問(wèn)題，而且變廢為寶，節約成本，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。
(3)現在造紙界廣泛提倡林-紙一體化，是國家行業(yè)發(fā)展的方向，制漿造紙企業(yè)可以在人工濕地系統中種植速生木材、蘆葦等造紙原料。經(jīng)過(guò)初級處理后造紙廢水富含有機物和氮磷等營(yíng)養物質(zhì)，可作為水生植物的養分，因此經(jīng)濕地處理后的水，是一種重要的新資源。劉鵬飛等[11]用制漿造紙廢水灌溉蘆葦的試驗，結果表明經(jīng)過(guò)中和的廢水排入蘆葦塘水域內，不僅廢水水質(zhì)得到很大改善，而且土壤中植物所需要的氮、磷、鉀、鈣、鎂、有機質(zhì)等有所增加，提高了土壤肥力，同時(shí)蘆葦生命活動(dòng)中釋放出二氧化碳，中和了廢水堿性，防止土壤鹽堿化。灌區蘆葦生長(cháng)繁茂，明顯看到植株高而粗，較非灌區產(chǎn)量大大提高。其它的濕地植物也可回收利用，如用其生產(chǎn)沼氣、生產(chǎn)飼料等。因此采用人工濕地，在解決了廢水污染問(wèn)題的同時(shí)，因地制宜，營(yíng)造一些人工景觀(guān)，出水及水生植物可綜合利用，降低造紙業(yè)的運行費用。
(4)人工濕地經(jīng)過(guò)系統規劃建成后，不但給周?chē)h(huán)境增加了綠色，改善生態(tài)環(huán)境，為野生動(dòng)物增加了棲息場(chǎng)所，提高區域景觀(guān)價(jià)值，給人們帶來(lái)了美的享受;而且人工濕地還可作為環(huán)境教育與宣傳的基地，助于改變人們的生態(tài)觀(guān)念，提倡節約水資源、重復利用可再生資源的理念，使人們建立起尊重自然的嶄新生活觀(guān)。
3.4.2人工濕地處理造紙廢水存在的問(wèn)題
(1)人工濕地系統土地需求量大，環(huán)境潮濕，容易孳生蚊蟲(chóng)，而且目前對人工濕地缺乏精確的設計運行參數、長(cháng)期運行系統的詳細資料、人工濕地設計管理知識和經(jīng)驗，缺乏對熱帶濕地生態(tài)及本地濕地物種的了解，在生物和水力復雜性、重要工藝動(dòng)力學(xué)等方面的理解也很有限。另外，人工濕地系統達到穩定成熟的時(shí)間長(cháng)，據已有數據，在系統建成幾年后才達到完全穩定運行的狀態(tài)，要使濕地系統達到其最優(yōu)效率，則需2-3個(gè)生長(cháng)周期。
②應用人工濕地系統遇到的另一個(gè)主要問(wèn)題是:人工濕地的堵塞。堵塞使得廢水的有效停留時(shí)間減少，原來(lái)的流動(dòng)路徑短路，廢水在濕地表面徑流，影響濕地長(cháng)期運行的穩定性，甚至使濕地系統失去其應有的功能。造成人工濕地堵塞的因素是多方面的，一般通過(guò)廢水的前處理，減少進(jìn)水中難降解的懸浮物的濃度，防止發(fā)生堵塞; Ryszard Blaze-jewski等認為厭氧條件加速了系統的堵塞，因而間歇的投水方式和適當的濕地干化期對于系統避免堵塞也是必要的。
有機物的堵塞過(guò)程可分為下面三個(gè)階段:第一個(gè)階段是滲透速率接近系統開(kāi)始運行時(shí)的滲透速率，但呈現逐漸下降趨勢;接著(zhù)是一個(gè)實(shí)質(zhì)性的平穩下降階段;最后是間歇的系統堵塞階段直至持續堵塞發(fā)生。通過(guò)選擇含難降解化合物水平較低的植物品種、定期收割植物的地上部分以及定期去除系統表面積累的有機物粘膜，來(lái)減少由植物造成有機物堵塞。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
4.總結
4.1粉煤灰處理造紙廢水的發(fā)展方向
粉煤灰原料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉，可以用來(lái)去除水中的污染物。根據粉煤灰的物理化學(xué)特性進(jìn)行改性，工藝簡(jiǎn)單，利用改性后的粉煤灰處理造紙廢水，不僅處理效果好，而且還為粉煤灰的綜合利用開(kāi)啟了新的方向，具有以廢制廢，節約資源等優(yōu)點(diǎn)。國內外研究表明，粉煤灰中含有較多的活性氧化鋁和氧化硅等，具有較強的吸附能力，可廣泛應用于廢水的處理。
4.2人工濕地處理造紙廢水的應用前景
對小區域來(lái)說(shuō)，廢水經(jīng)過(guò)化學(xué)池、氧化塘處理后，人工濕地處理作為一種深度處理方法非常實(shí)用有效。人工濕地系統是一個(gè)完整的生態(tài)系統，形成了內部的良好循環(huán)并具有較好的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和環(huán)境效益，是正在不斷得到研究應用和發(fā)展的污水處理實(shí)用新技術(shù)。這項技術(shù)適合我國國情，尤其適合廣大城鎮和農村地區的中小型造紙企業(yè)的污水處理，具有極其廣闊的應用前景。(來(lái)源：谷騰水網(wǎng))
