造紙污泥資源化利用張淑玲1，柳桐2,王磊2（1天津科技大學海洋科學與工程學院，300222；2、東北電力大學化學工程學院，132012）造紙污泥因其成分能被多方面利用而成為一種有用的資源。文章綜述了造紙污泥的成分及已經研究的資源化方法，為造紙污泥的資源化利用提供參考依據。關鍵詞：造紙污泥成分資源化造紙污泥成分及分類1.1造紙污泥的成分在造紙廢水處理過程中會產生許多沉淀物質，這些沉淀物質被稱為生物污泥，其組分一般為：細小纖維、木質素及其衍生物和一些有機物質。過氧制漿造紙污泥成分隨原料的應用不同而變化，化學漿、脫墨漿和經過二次處理產生的活性污泥成分稍有差異。堿回收白泥來源于堿回收車間白泥回收工段，是苛化反應的產物，屬沉淀碳酸鈣，主要產生于利用紙漿造紙的工廠。脫墨污泥產生于廢紙脫墨過程，脫墨污泥的成分很復雜，主要是纖維素纖維以及原來紙中的填料和涂料，另外還有一些短纖維、粗渣和大部分油墨粒子。1.2造紙污泥的分類造紙工業(yè)的污泥可分為以下幾類：一段污泥 用原木漿造紙產生的污泥；脫墨污泥 二次纖維利用在脫墨過程中產生的污泥；二段污泥 經過二次處理產生的活性污泥；混合污泥——廢紙和活性污泥混在一起的污泥。2造紙污泥的常規(guī)處理方法污泥的處理先后經過了海洋投棄、土地填埋、堆肥、焚燒和深加工再利用等處置方法，并逐步走向成熟。對污泥的處理還沒有統(tǒng)一的標準，但有一點已達成共識：禁止向海洋傾倒污泥和含5%有機物的污泥填埋。因此污泥資源化再利用，發(fā)展循環(huán)經濟，節(jié)約資源，同時消除循環(huán)利用過程中帶來的二次污染，將成為污泥處置的最終方向⑴。目前已知污泥常用的處理方法是焚燒法、超臨界水氧化法。焚燒法以焚燒流化床鍋爐設計簡單、投資少、操作方便，可最大限度回收熱能，通過控制煙氣可達標排放，并可就地焚燒，節(jié)約長距離運輸費用等為優(yōu)點被廣泛應用。超臨界水氧化法日漸興起，其處理效率高，符合全封閉處理的要求，反應器結構簡單，體積小，產物清潔，無需進一步處理，無需外界供熱，處理費用低，據估算SCWO的處理費用僅為焚燒法的1/3⑵。目前有學者正在研究用超聲波技術處理污泥，超聲波技術處理污泥及減量存在的主要問題是超聲處理運行參數優(yōu)化、超聲效率有待提高以及超聲反應器的合理設計等。但是，超聲波技術由于無污染、能量密度高、分解速度快等優(yōu)點在污泥處理領域正引起人們越來越多的關注。3造紙污泥的資源化利用污泥的處置以“無害化、減量化、資源化”為根本要求。從廢物中提取有用的物質進行再循環(huán)，不僅有效地解決了環(huán)境污染問題，還為社會的經濟發(fā)展作出巨大貢獻。造紙污泥由于本身成分的特性在多種方面實現(xiàn)了資源化。3.1用造紙污泥灰分制備人造沸石據《CA》2003年138,No14.報道，在日本靜岡，每年產生造紙污泥約100萬t，造紙污泥主要組成為存在于原來紙張中的方解石、滑石和高嶺土，這些無機物在煅燒過程中轉化成鈣黃長石、偏高嶺土、偏滑石和石灰。研究人員采用添加硅的方法與造紙污泥灰分合成人工沸石，合成人工沸石的最佳條件為：采用1.75mol/L的NaSO3溶液，在溫度120C保持2h的高壓，將造紙污泥灰分合成為NAP-1型沸石。研究人員還研究了這種合成人工沸石的化學和形態(tài)特性。3.2利用造紙污泥生產建筑板材及木質水泥板丹麥FullCirdeproducts公司開發(fā)了脫墨污泥制高質量建筑板材的方法，直接用于建筑和裝修工業(yè)，在這個過程中不需要用膠黏劑，水泥或任何有害助劑，車間沒有固體廢料，所有邊角料，砂磨殘余物料等均在生產中循環(huán)利用。建筑板材應用后還可以回收循環(huán)利用［3］。該生產要求污泥質量均勻，來源穩(wěn)定。污泥中的纖維含量一般在25%~40%，如果超過50%，則板易撓曲，對某些用途是有利的，但需要外加防火劑。菲律賓一家林業(yè)和自然資源研究組織的科研人員，開發(fā)出利用制漿和造紙廢水中沉淀下來的含纖維污泥作為原料生產木質水泥板，該項目得到UPLB基金會的資助。由于含纖維造紙污泥作為一部分原料用于生產木質水泥板，降低了生產成本，板的內在質量和外觀都較好，可用作墻板、隔板、天花板。國際紙業(yè)信托公司在MABALACAT建造了一棟示范樣板房。3.3利用造紙污泥生產造紙用填料和涂布顏料據《CA》2003年138,No14.報道，日本靜岡Fuji工業(yè)研究所研究了循環(huán)利用造紙污泥灰分作為造紙?zhí)盍稀Ｌ幚砦勰嗟姆椒òǖ?段碳化和第2段煅焚燒；得到的灰分易于在球磨機中磨碎，而且不會破壞形成的結構；灰分的白度約為65%；通入二氧化碳到漿料中可以提高循環(huán)填料在手抄紙頁中的留著率。脫墨污泥主要成分是高嶺土和碳酸鈣，它們都是無機顏料，如果回收后純度很高，可以回用作造紙的填料或涂布顏料［4］，這是一條很理想的利用脫墨污泥的途徑。英國ECCInternational公司利用脫墨污泥生產造紙用填料和涂布顏料的方法是控制溫度煅燒回收法。就是利用脫墨污泥中的碳酸鈣和高嶺土在不同的分解溫度下徹底燃燒不含炭粒，也不煅燒過頭，即形成水泥狀煅燒物。另據報道稱，含有50%填料的污泥在煅燒后，碳酸鈣和高嶺土都會生成一種十分均勻的礦物硅酸鋁鈣，這種礦物可用來生產高級填料并重新回用到紙機上。3.4利用污泥生產水泥在奧地利，將干度為50%的污泥直接送水泥廠的轉窯⑸。一臺利用熱煙道氣的干燥器將污泥干度從50%左右提高到U70%左右，而后利用油在轉窯中燃燒。其中有機成分燃燒的熱量得到利用，無機成分成為水泥的一部分。污泥燃燒室不會增加SO2、no2或粉塵的排放量。3.5利用造紙污泥作防水卷材目前有研究表明使用造紙廢泥（白泥或脫墨污泥）作為填充劑代替碳酸鈣，可以制造氯化聚乙烯防水卷材，也可用于制造原使用碳酸鈣作為填充劑的其它防水卷材，包括改性瀝青基防水卷材和高分子防水卷材。這種防水卷材不發(fā)黏，可以省去涂布防黏劑工序，從而節(jié)約滑石粉，降低生產成本。3.6利用污泥堆肥堆肥是利用污泥中的微生物進行發(fā)酵的過程［6~7］。在污泥中加入一定量的膨松劑與調理劑（如秸稈、稻草、木屑或生活垃圾等），利用微生物群落在潮濕環(huán)境下的對有機物進行氧化分解并轉化為類腐殖質。研究表明，經過堆肥的污泥質地疏松，陽離子交換量（CEC）顯著增加，體積質量減小，可被植物利用的營養(yǎng)成分增加，病原體和寄生蟲卵幾乎被殺死。王德漢等人研究造紙污泥好氧堆肥處理技術表明造紙污泥通過調節(jié)水分與C/N比，在強制通風與定期翻堆情況下，經過2個月左右高溫堆肥，可以轉化為高效的有機肥料，其有害重金屬元素含量遠遠低于農用標準，造紙污泥堆肥產品完全可以作為有機肥料在農田上應用；添加富含纖維素降解菌的發(fā)酵料，可以加速造紙污泥的無害化與腐熟，提高其肥效；同時造紙污泥中無殘留植物毒性⑻。林云琴、周少奇通過對造紙污泥堆肥應用中重金屬的累積行為的研究發(fā)現(xiàn)［9］，土壤中施入不同量的污泥堆肥，作物對重金屬的吸附呈現(xiàn)出不同的規(guī)律，作物中Cu、Ni、Cd、Cr的含量隨堆肥施用量的增加最后均趨于穩(wěn)定狀態(tài)，其中Cd隨污泥堆肥施用量的增加先減小后基本穩(wěn)定不變，Cr不隨污泥堆肥施用量的變化而變化；盆栽實驗表明，作物中的Cu、Ni、Cd、Cr、Pb、Zn含量均低于國家蔬菜重金屬含量標準。因此造紙污泥堆肥作為農業(yè)肥源，對作物無重金屬污染風險。3.7利用造紙污泥改良土壤由于污泥中含有大量的有機物和氮、磷、鉀以及微量元素，可作為一種遲效性的有機追肥，能增加土壤肥力，提高作物的產量和品質。研究發(fā)現(xiàn)，使用污泥的地塊土壤容重減小，土壤的酸堿度比較穩(wěn)定，孑L隙度增加，易耕作，抵抗腐蝕的能力增加，說明污泥是一種很好的土壤改良劑［7］。英國Bridewater造紙公司早在20世紀90年代初已完成了脫墨污泥作為改良土壤組織結構、保水能力及提高土壤pH值的研究工作。脫墨污泥已用于改良低質土壤，并植樹9萬棵和一些灌木叢。經移植蚯蚓后，蚯蚓繁殖很快，這就證明脫墨污泥對蚯蚓無毒害。李慧菊等在寧夏中衛(wèi)市城區(qū)西風口位于騰格里沙漠邊緣進行了“造紙廢泥”田間試驗分析，結果表明造紙“廢泥”中含有較高的有機質和植物需要的營養(yǎng)元素［10］。對植物生長無毒，也不會對生態(tài)環(huán)境造成污染，是一種理想的有機肥源。3.8利用污泥用來填埋填埋法是最經濟的一種方法。盡管污泥填埋處理的方法簡單易行E-⑵，但需要占用大量的土地。一般來說，一個日產能力為250t的廢紙脫墨工廠，以得率75%計，每天要產生約70t的污泥。這些污泥按固形物40%計，每天要145m2的堆放面積（6m深）。在美國，堆放場所要向政府申請批準，批準后政府通常要求堆場周圍要進行襯砌，建造瀝濾液收集系統(tǒng)和地下水監(jiān)測系統(tǒng)等。污泥用來填埋還會污染地下水和大氣。污泥用來填埋早期應用較廣，但是近來該方法由于自身的特點，其進一步發(fā)展受到了限制。3.9利用造紙污泥氣化回收能量造紙廢渣污泥的主要成份是木質素、糖類和鹽，均有一定的能量利用價值，尤其是木質素和糖類。有關專家根據它含有一定量有機物的特點，利用生物質熱解氣化技術，把低品位的廢渣轉化為高品位的可燃氣體，供工廠原有的鍋爐或窯爐使用，達到節(jié)省燃料、減少污染的目的，為造紙廠的廢渣尋求新的出路［13］。氣化處理能量利用技術既能解決造紙廢渣污泥直接排放帶來的環(huán)境問題，又能充分利用其能源價值［14］。3.10其他的資源化技術利用脫墨污泥制備瀝青復合改性劑，用此改性劑拌制的瀝青碎石混合料能有效抗老化，減少瀝青從石料上剝落，并能節(jié)省瀝青的用量。此外，利用生物技術將脫墨污泥中的纖維轉化為酒精，將脫墨污泥熱轉化為有價值的膠合物，將脫墨污泥作為一種膜控制酸性礦山廢水等技術也有報道［15-⑹。目前，也有研究者報道水解剩