CN102372337A - 一种造纸废水深度处理与回用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种造纸废水深度处理与回用的方法，属于造纸废水处理领域。其步骤为：生物技术处理后的造纸废水，在反应器中与磁性阴离子交换树脂或几种阴离子交换树脂与磁性弱酸充分混合连续反应；经充分混合吸附后的废水，在沉淀槽中沉淀分离，将沉淀分离出的树脂输送至脱附槽中；沉淀分离出的树脂于脱附槽中，在常温条件下用含无机脱附剂的脱附液脱附，树脂于每次脱附后用水将残留脱附剂洗净后输送至反应器中再次使用。处理后的废水达到地表水环境质量标准（GB3838）规定的IV类水标准，可实现回用，实现了造纸废水的减量化和资源化。本发明工艺简单、运行成本低、处理效果好，可在现有生化处理系统上通过简单改造实现本处理工艺。
Description
技术领域
本发明涉及的造纸废水生化尾水深度处理及回用方法，更具体的说是指利用磁性阴离子交换树脂或磁性弱酸与磁性阴离子交换树脂对造纸废水生化尾水深度处理和回用方法。
背景技术
造纸工业是能耗、物耗高，对环境污染严重的行业之—，其污染特性是废水排放量大，其中COD、悬浮物（SS）含量高，色度严重，硬度含量高， 经过生化处理后，由于水量水质的变化和生化难降解性，相当—部分不能达到排放标准。与此同时，造纸业是高耗水行业，节水是该行业的重要课题。因此有必要对其进行深度处理，使其达到回用标准。—方面降低废水排放量，另—方面减少耗水量。
目前对于造纸废水的深度处理方法主要有物理法、化学法两大类方法。使用其中某种单—的方法都难以达到预期的处理效果，所以—般采用联用技术，如物理—化学、生物—物理联用技术。物理法包括活性碳吸附、膜分离、树脂吸附，活性炭吸附成本较低，但饱和周期短，而且再生很困难；膜分离法投资高，寿命短，且膜很容易受到污染。化学法包括光化学氧化、臭氧氧化、电化学氧化，Fenton氧化，但这几种方法运行成本都很高，而且—般适用于小股废水。
磁性阴离子交换树脂，含有丰富的孔结构和离子基团，具有电化学吸附及离子交换双重作用；由于其粒径较小，该树脂具有较大的比表面积、较高的传质速率和较好的流体输送性能。在实际应用中，磁性粉体树脂可与所需处理的废水混合搅拌—定时间后，将树脂与废水分离，废水中的有机物与无机物被固着与树脂上，从而实现废水的净化。与传统树脂相比，其所需设备较少，投资较低，可简单利用现有废水处理系统中的混凝沉淀装置实现系统的改造。同时该树脂对废水，特别是生化尾水中的有机物和无机物的去除效果远优于混凝工艺（通常为混凝工艺的2 至3 倍）；由于其较易再生，可循环使用，其固废产量远小于传统混凝工艺。磁性丙烯酸系弱酸树脂可用于多种水体的处理中，去除氨氮以及钙、镁、铜、镍、镉等多种金属离子。
发明内容
1、发明目的
为了解决现有造纸废水深度处理方法中设备复杂、投资及运行成本高、处理效果不满足新的排放标准和不能回用等不足，本发明利用强碱及弱酸磁性微球树脂的联合应用，去除造纸废水生化尾水中残留的有机物、无机物等， 使处理的废水的主要污染物指标达到地表水环境质量标准（GB3838 ）规定的IV 类水标准排放或造纸用水水质标准后回用于造纸生产工艺中，从而解决树脂技术在对大水量尾水处理时的应用困难。
2、技术方案
一种造纸废水深度处理及回用的方法
其步骤包括：
a ）生物技术处理后的造纸废水，在5℃ —100℃的条件下，在反应器中与强碱、弱酸磁性微球混合树脂在可实现液固充分混合的反应器中接触反应15—40min，通水倍数10-2000倍；
b ）将步骤a ）中经充分混合的废水，在沉淀槽中沉淀分离，将沉淀分离出的混合树脂输送至脱附槽中；
c）将步骤b）中沉淀分离出的混合树脂于脱附槽中，在常温条件下用两种含质量百分比浓度为0.1%—15%无机脱附剂的脱附液脱附，脱附液用量不超过树脂质量的3 倍，混合树脂于每次脱附后用水将残留脱附剂洗净后输送至反应器中再次使用。
上述步骤（a）所述的磁性树脂包括但不限于南京大学、澳大利亚ORICA公司研制的产品。强碱磁性微球树脂优选磁性苯乙烯或丙烯酸系强碱阴离子交换微球树脂，弱酸树脂优选磁性丙烯酸系弱酸阳离子交换微球树脂。其中磁性苯乙烯系强碱阴离子交换微球树脂为南京大学国家发明专利申请200910264445.X中所确定的树脂，磁性丙烯酸系强碱阴离子交换微球树脂为南京大学国家发明专利申请201010017687.1所确定的树脂，磁性丙烯酸系弱酸阳离子交换微球树脂为南京大学国家发明专利申请201010500161.9所确定的树脂。
步骤（a）中的强碱树脂与弱酸树脂投加的体积比为1:1-50:1。
3、有益效益
本发明与现有技术相比，具有工艺简单、投资较少，操作方便、自动化程度高、运行成本低、处理效果好的显著优点，且可在现有生化处理系统上通过简单改造实现本处理工艺，本发明可将经生化处理后的造纸废水COD 降至不高于30mg/l ，色度小于10 倍，盐度、硬度等主要污染物指标可达到造纸用水水质标准，使得生化尾水在达到地表水环境质量标准（GB3838）规定的IV 类水标准，可实现回用，实现了造纸废水的减量化和资源化。
本发明与现有技术相比，具有工艺简单、投资较少，操作方便、自动化程度高、运行成本低、处理效果好的显著优点，且可在现有生化处理系统上通过简单改造实现本处理工艺。
造纸废水经生物技术处理后出水COD 为80 —200mg/l 左右，且颜色较深，不能直接排放，距回用标准甚远。用南京大学研制的磁性阴离子交换树脂或磁性弱酸和磁性阴离子交换按质量1：5~100的比例吸附，可将COD 降至不高于30mg/l ，色度小于10 倍，盐度、硬度等主要污染物指标可达到造纸用水水质标准，使得生化尾水在达到地表水环境质量标准（GB3838）规定的IV 类水标准，可实现回用，实现了造纸废水的减量化和资源化。
具体实施方案
以下通过具体实例进—步说明本发明
实施例1
某大型制浆造纸企业废水处理站生化尾水（COD 为150mg/l，色度92倍，硬度800mg/l）10 吨，泵送至钢制反应槽( 0.4m3）反应，反应槽采用机械搅拌（输入功率l00w/m3 废水）。混合树脂（弱酸树脂：磁性阴离子交换树脂 =1：20）泵送至反应槽，树脂投加量为1L/h 。反应槽出水（含树脂与废水）自流至钢制沉淀槽中，沉淀槽处理负荷为0.8m3 /(m2/h)，树脂在沉淀槽中沉淀，处理后的废水（COD 30mg/l，色度8 倍）由沉淀槽上部自流出沉淀槽。
沉淀槽下部沉淀的树脂以80%与20%比例分别输送至反应槽和脱附槽。送至脱附槽中的树脂以2倍体积的10% NaCl和0.1%的HCL溶液再生，再生后的树脂重新泵送入至反应槽。高浓脱附液收集后与原有生化系统污泥混合后外送至污泥处理厂。
实施例2
某大型废纸造纸园区污水厂生化尾水（COD 为135mg/l，色度75 倍，硬度250mg/l）1L 放入烧杯中，加入2.5mL混合树脂（弱酸树脂：磁性阴离子交换树脂 =1：50），在20℃ 条件下，搅拌反应20min 。反应完成后静置1Omin，经磁性混合树脂吸附后的上层出水COD 为25mg/l，色度2倍，硬度为50mg/l, COD 去除率为81.5% ，色度去除率为96%,硬度去除率为80.0%。
在室温条件下，将沉淀出的磁性混合树脂用5mL 含10% NaCl和0.1%的HCl的再生液再生，COD和硬度脱附率大于95%。
上述生化尾水（COD 为135mg/l，色度75 倍，硬度250mg/l）IL 放入烧杯中，加入2.5mL磁性阴离子交换树脂，在20℃ 条件下，搅拌反应20min 。反应完成后静置10min ，经混合树脂吸附后的上层出水COD 为36mg/l ，色度2倍，硬度200mg/l，COD 去除率为73.3% ，色度去除率为96%，硬度去除率为20.0%。
在室温条件下，将沉淀出的磁性混合树脂用5mL 含10% NaCl的再生液再生，COD 和硬度脱附率大于95%。
实施例3
将经生化处理过后的某大型木浆造纸园区污水厂生化尾水（COD 为178mg/l,色度105倍,硬度940mg/l）1L 放入烧杯中，加入7mL磁性混合树脂（磁性弱酸树脂：磁性阴离子交换树脂=1：7 ) ，在25℃条件下，搅拌反应40min 。反应完成后静置1Omin ，经磁性粉体树脂吸附后的上层出水COD 为25mg/l,色度7 倍，硬度210mg/l ，COD 去除率为80.3 % ，色度去除率为93.3%，硬度去除率为77.6%。
在室温条件下，将沉淀出的磁性混合树脂用10mL 含10% NaCl和0.1%的HCl的再生液再生，COD和硬度脱附率大于95%。
实施例4
将经生化处理过后的某大型制浆与废纸造纸联合企业污水站生化尾水（COD 为120mg/l ，色度90 倍，硬度330 mg/l）1L 放入烧杯中，加入2.5ml磁性阴离子交换树脂，在25℃ 条件下，曝气搅拌反应20min 。反应完成后将废水静置15min ，经磁性粉体树脂处理后出水COD 为30mg/l ，色度8倍，硬度290mg/l，COD去除率为75%，色度去除率为90%,硬度去除率为13.8%。
在室温条件下，将沉淀出的磁性混合树脂用10mL 含10% NaCl的再生液再生，COD 和硬度脱附率大于95%。
实施例5
将某大型制浆造纸企业污水站生化尾水（COD 为100mg/l，色度80倍，硬度560 mg/l）1L 放入烧杯中，加入6mL磁性混合树脂（磁性弱酸树脂：磁性阴离子交换树脂=1：12 )，在35℃ 条件下，曝气搅拌反应30min 。反应完成后将废水静置15min ，经磁性粉体树脂处理后出水COD 为20mg/l ，色度5 倍，硬度150mg/l，COD 去除率为80% ，色度去除率为93.8%，硬度去除率为73.2%。
在室温条件下，将沉淀出的磁性混合树脂用10mL 含10% NaCl和0.2%的HCl的再生液再生，COD 和硬度脱附率大于98%。
Claims (4)
1.一种造纸废水深度处理与回用的方法，其步骤包括：
a）生物技术处理后的造纸废水，在5℃ —100℃ 的条件下，在反应器中与强碱、弱酸混合磁性微球树脂充分混合连续反应；
b）将步骤a）中经充分混合的废水，在沉淀槽中沉淀分离，将沉淀分离出的树脂部分输送至脱附槽中，部分回流至反应器；同时连续向反应器中补充树脂储槽中再生后的树脂；补充的树脂量与送入再生池的树脂量保持一致；
c）将步骤b）中沉淀分离出的磁性阴离子交换树脂或几种磁性阴离子交换和弱酸混合树脂于脱附槽中，在常温条件下用含质量百分比浓度为0.1%—15%无机脱附剂按一定质量比的脱附液脱附，脱附液用量不超过树脂质量的3 倍，树脂于每次脱附后用水将残留脱附剂洗净后输送至反应器中再次使用。
2.根据权利要求1 所述的一种用于造纸废水深度处理及回用的方法，其特征在于步骤a）中所述的强碱树脂为磁性苯乙烯系或丙烯酸系强碱阴离子交换微球树脂，弱酸树脂为磁性丙烯酸系弱酸阳离子交换微球树脂。
3.根据权利要求2 所述的一种造纸废水深度处理及回用的方法，其特征在于所述的强碱树脂与弱酸树脂投加的体积比为1:1-50:1。
4.根据权利要求1—3 中任—项所述的一种造纸废水深度处理及回用的方法，其特征在于步骤c）中脱附剂是几种无机脱附剂混合。
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2011
- 2011-09-30 CN CN201110291939.4A patent/CN102372337B/zh active Active
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