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二次纤维回收再利用是解决造纸工业面临的原料短缺、能源紧张和污染严重问题的有效途径。随着二次纤维生产的迅速发展,其产生的废水和污泥作为新的污染来源,引起了人们越来越多的关注和重视。根据我国二次纤维生产的特点和现状,选择了新闻纸废纸、涂布白板纸、牛皮箱板纸三种具有代表性的生产工艺产生的废水及其污泥作为研究对象,利用灵敏准确的发光菌急性毒性测试技术以及TIE毒性鉴别评价方法结合QSAR、GC-MS分析技术对废水的生物急性毒性、有机和毒性污染负荷、关键毒性物质做了研究和鉴别;分析了二次纤维废水中的金属离子含量及其对废水毒性的影响;系统地对污泥和废渣的污染状况和生物毒性做了研究,获得如下的研究成果。
新闻纸废纸脱墨废水中,120吨和250吨生产工艺废水急性毒性EC<,50>分别为69.96%和67.78%,均属于毒性级别,总有机污染负荷分别为25.71kgCOD<,cr>/吨浆和20.35kgCOD<,cr>/吨浆,总毒性排放因子分别为17.88TU·m<3>/吨浆和15.54TU·m<3>/吨浆,相当于1.79g和1.55gHgCl<,2>/吨浆。废水有机成份分析结果表明,邻苯二甲酸二丁酯、甲苯和邻二甲苯为120吨生产工艺脱墨废水中的关键毒性物质;邻苯二甲酸二丁酯、甲苯、邻二甲苯、苯酚为250吨生产工艺脱墨废水中关键毒性物质。
涂布白板纸生产废水中,底层和衬层废水的急性毒性EC<,50>分别是157.57%和85.50%,分别属于无毒和微毒级别;涂布白板纸生产综合废水的EC<,50>为89.77%,属于微毒级别,综合废水总有机负荷为63.120kgCOD<,cr>/吨纸,毒性当量负荷TEF为33.42TU·m<3>/吨纸,相当于3.342gHgCl<,2>/吨纸。底层废水中检测出主要有机物为烷烃类、少量醇类、酯类。衬层废水中检测出的有机物成份中属于美国环保局公布的需要控制的有毒有机化合物为邻苯二甲酸二乙酯,占所有检测出来物质的3.36%。
牛皮箱板纸生产废水中,A厂制浆工艺和造纸工艺废水的急性毒性EC<,50>分别是52.65%和139%,分别属于毒性和无毒级别;箱板纸生产B厂废水的EC<,50>为88.32%,属于微毒级别。A厂制浆和造纸废水总有机负荷分别为16.31kgCOD<,cr>/吨浆和6.45kgCOD<,cr>/吨纸,毒性排放因子分别为14.25TU·m<3>/吨浆和6.12TU·m<3>/吨纸,相当于1.425gHgCl<,2>/吨浆和0.612gHgCl<,2>/吨纸。制浆废水中检测出的邻苯二甲酸二丁酯、2,4—二甲基苯酚、2—甲基苯酚、苯酚在一定程度上可认为是废水中的关键毒性物质。造纸废水中检测出的有机成份中主要为烷烃类、少量醇类、有机酸类,其中烷烃类占16.29%,醇类物质约占15.24%,酸类占44%。
各种二次纤维废水的毒性比较中,脱墨和非脱墨废水毒性不同,脱墨的废水毒性一般比非脱墨的大,但在非脱墨废水中,牛皮箱板纸制浆废水Ecso反而最小,这与其吨耗水量和废水浓度高有关。白板纸生产综合废水的CODcr排放负荷最大,排放量达到了63.12kgCOD<,cr>/吨纸,新闻纸废纸脱墨废水的有机污染负荷也较大,箱板纸的制浆和造纸废水有机污染负荷都比较小。毒性排放负荷中,牛皮箱板纸B厂生产废水和新闻纸废纸脱墨废水毒性排放负荷较大,其余几种二次纤维废水毒性排放负荷较小。
二次纤维废水中,碱土金属含量较高,Cu<2+>、Pb<2+>、Cr<3+>等重金属的含量较低,废水无机毒性比较小。金属离子基本不影响二次纤维废水的综合急性毒性,其主要原因是二次纤维废水中金属离子的浓度过低,含量过少。
脱墨废水污泥和箱板纸废水污泥脱水性能极差,污泥不易热化学处理;脱墨物化污泥的灰分含量最高,达到了46.6%;污泥中含有多种金属离子和非金属离子,包括大约有Na、Ca、Mg、Al、Fe、Cu、Zn、Cr、Sr、Pb等多种元素。重金属中Zn含量最多有407.29mg/Kg,在脱墨生化污泥中,检测到的Cr的含量高达45.3 1mg/Kg。
脱墨物化污泥和生化污泥的生物毒性EC<,50>分别为44.09%和65.23%,都属于毒性级别;废箱板纸废水污泥中,物化和生化污泥的浸出液EC<,50>分别为64.60%和71.57%,均属于毒性级别。脱墨污泥的毒性要大于废箱板纸污泥。利用螯合剂屏蔽污泥浸出液中的重金属后,毒性明显降低,可以推断污泥中的毒性主要是由重金属造成的。在实际生产中对于污泥的排放应加以控制和处理,避免产生二次污染。