CN103112978B - 一种棉浆造纸废水的深度处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种棉浆造纸废水的深度处理方法。该方法包括以下步骤：使经过一级处理及二级处理后的棉浆造纸废水经过超滤膜进行超滤处理，得到超滤产水和超滤反洗排水；使所述超滤反洗排水进入废水一级处理设备再次进行处理；使所述超滤产水进入电吸附装置进行电吸附处理，得到电吸附产水和电吸附排水，所述电吸附产水回用于生产，所述电吸附产排水直接排放。本发明的棉浆造纸废水的深度处理方法采用“超滤+电吸附”的深度处理工艺，使废水的含盐量和有机污染物得到有效降低，悬浮物彻底去除，最终产水达到回用要求，最终排水不用再处理可直接排放。
Description
技术领域
本发明涉及一种棉浆造纸废水的深度处理方法，尤其涉及一种超滤+电吸附棉浆造纸废水的深度处理方法，属于造纸工业废水处理技术领域。
背景技术
棉浆造纸工业废水是一种水量大、色度高、悬浮物(SS)含量大、有机物浓度高、组分复杂的难处理有机废水。钞票纸生产的废水为棉浆造纸废水中的一种，随着水资源的不断减少，国家对废水排放标准的限制越来越严格，因此，采取深度废水处理工艺并将处理后的废水回用，是钞票纸生产企业首选的减排措施，使处理后的废水能达到回用于生产的要求，同时排放的废水达到国家《制浆造纸工业水污染物排放标准》GB3544-2008中的排放要求，该排放要求如表1所示。
表1
说明：
1、可吸附有机卤索(AOX)和二噁英指标适用于采用含氯漂白工艺的情况。
2、纸浆量以绝干浆计。
3、核定制浆和造纸联合生产企业单位产品实际排水量，以企业纸浆产量与外购商品浆数量的总和为依据。
4、企业自产废纸浆量占企业纸浆总用量的比重大于80％的，单位产品基准排水量为15吨/吨(浆)。
目前，钞票纸废水深度处理工艺主要包括膜生物反应器(MBR)法和活性污泥法。昆山钞票纸厂采用平板式MBR处理工艺，其出水水质的化学需氧量(COD)为40-50mg/L。成都钞票纸厂采用中空纤维管式MBR处理工艺，运行多年，其出水水质COD值为40mg/L左右。保定钞票纸厂采用带选择器的活性污泥处理工艺，其出水水质COD值为40-70mg/L，COD平均值为50mg/L左右，SS在10mg/L左右。而经MBR工艺处理后的出水的SS一般无法检出。并且，MBR法的出水目前还无法回用于生产，部分回用于绿化、卫生、冲厕等。
相较于上述的两种传统废水深度处理方法，采用“双膜法”即“超滤+反渗透”的深度处理工艺对造纸废水进行处理，具有COD去除率高、工艺流程短、操作简单、运行稳定、产水可回用于生产等优点。其工艺原理主要为通过高分子材料制成的超滤膜和反渗透膜对废水中的污染物进行截留，反渗透段的产水回收率约70％左右，产生30％的反渗透浓水。由于反渗透工艺原理只是过滤分离污染物和水的物理过程，对废水中的污染物不起任何降解和分解作用，因而，反渗透过滤后所产生的浓水是污染物的浓缩液，一般浓缩约3-4倍。而反渗透浓水往往采用稀释法勾对排放，对环境造成了较大的污染。反渗透浓水处理和达标排放的问题成为制约“双膜法”深度废水处理工程顺利实施的主要障碍。
因此，研发出一种具有废水回收率高、工艺流程简单、投资小、排水达标等优点的深度废水处理方法，使其对二沉池出水具有良好的处理效果，以替代“双膜法”深度废水处理工艺，仍是本领域亟待解决的问题之一。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种棉浆造纸废水的深度处理方法。该方法采用“超滤+电吸附”的深度处理工艺，使废水的含盐量和有机污染物得到有效降低，悬浮物彻底去除，最终产水达到钞票纸生产工艺用水要求，最终排水不用再处理达到国家《制浆造纸工业水污染物排放标准》GB3544-2008中的排放标准(见表1)。
为达上述目的，本发明提供一种棉浆造纸废水的深度处理方法，其包括以下步骤：
使经过一级处理及二级处理后的棉浆造纸废水经过超滤膜进行超滤处理，得到超滤产水和超滤反洗排水；使所述超滤反洗排水进入废水一级处理设备再次进行处理；使所述超滤产水进入电吸附装置进行电吸附处理，得到电吸附产水和电吸附排水，所述电吸附产水回用于生产，所述电吸附产排水直接排放。
本发明的棉浆造纸废水的深度处理方法，所处理的废水为经过一级处理及二级处理后的棉浆造纸废水，也就是二次沉淀池(二沉池)出水。其中，一级处理及二级处理的工艺和设备可以为本领域常规的工艺和设备。一般而言，一级处理工艺主要为采用初级沉淀池，将废水中的悬浮物进行沉降去除的工艺。二级处理工艺主要为采用曝气池和二次沉淀池对废水进行进一步净化的工艺。
在上述方法中，所述超滤反洗排水主要是废水二级处理过程中未沉淀的活性污泥和微生物碎屑，仍然具有一定降解和吸附有机物的能力，可将该超滤反洗排水回流至泵房，进入废水一级处理设备再次进行处理。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述方法中，所述超滤膜为错流过滤式超滤膜。错流过滤方式可以有效减少膜污染，延长制水周期，减少反洗和清洗次数。更优选地，所述超滤膜为外压式聚偏氟乙烯错流过滤中空纤维膜，其孔径为0.02-0.04μm。采用聚偏氟乙烯材料为膜材料使膜组件能够耐酸、碱、氧化剂等化学药剂的清洗，并且使膜丝具有很好的机械性能(强伸展特性)，即使反复进行利用气流的物理清洗(空气表而冲洗)也具有很好的耐久性。本发明的孔径为0.02-0.04μm的外压式聚偏氟乙烯错流过滤中空纤维膜，能够使废水中的SS、细菌微生物和大分子有机物得到有效去除，使超滤产水中的SS和细菌微生物几乎为“0”。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述方法中，所述超滤膜的工作压力为0.05-0.15MPa，跨膜压差小于0.1MPa。超低压过滤的方式不但保证了膜系统的安全稳定，也使膜系统维持较低的运行电耗。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述方法中，所述超滤膜的水处理能力为35-38L/m2·h。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述方法中，以所述经过一级处理及二级处理后的棉浆造纸废水(即超滤膜进水)的总重量为基准，所述超滤产水的水量为93-96％。本发明的错流过滤式超滤膜在进行超滤处理时会产生一定量的浓水，但这部分浓水并不直接排放，而是将其回流并与超滤膜进水混合，重新经过超滤膜进行超滤。因此，本发明的超滤处理并不排放浓水，只是在反洗时排放反洗水。本发明的错流过滤式超滤膜采用同时空气擦洗和反洗技术，使超滤反洗排水只占超滤膜进水总重量的4-7％。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述方法中，所述电吸附装置具有通道式结构，其通道宽度为毫米级；更优选地，所述电吸附装置的通道宽度为0.15-0.25mm。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述方法中，所述电吸附装置的双电层厚度为1-100nm，电场强度为107-109V/m。
本发明的电吸附装置的主要工作原理为通过对电吸附装置施加外加电压形成静电场，强制离子向带有相反电荷的电极处移动，对双电层的充放电进行控制，改变双电层处的离子浓度，并使之不同于被处理的废水中的离子浓度，而且双电层在吸引大量的电解质离子的同时，储存一定的能量，氧化有机污染物。同时，在强电场作用下，在电极表而生成寿命短、氧化性极强的活性物质，主要为·OH羟基自由基，其可以使一些难以降解的有机污染物质更容易被分解，并且不会造成二次污染。本发明的电吸附装置通过上述过程以及对该装置的充放电进行控制，并用通过采用上述的双电层厚度以及电场强度，从而实现对废水的除盐和有机物的去除。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述方法中，所述电吸附装置的工作电压为1.4-18伏；所述超滤产水在所述电吸附装置中的处理时间为42分钟，其包括通电工作2分钟，断电静置8分钟，反洗32分钟。本发明的电吸附装置的工艺流程分为两个步骤：工作流程，反洗流程。其中，所述工作流程包括将超滤产水送入电吸附装置，经过电吸附处理使水质被净化。所述反洗流程是电吸附装置的反冲洗过程，冲洗通过短接静置，使电极再生，所述短接静置是指断电停止运行，静置一段时间，然后再进行反洗。反洗流程可根据进水条件以及产水率要求选择一级反洗、二级反洗、三级反洗或四级反洗。本发明的电吸附装置的处理时间能够使超滤产水在该装置中得到充分净化，使其可溶性固形物含量大幅度降低，不可生化有机物得到去除。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述方法中，所述电吸附装置的水处理能力为0.75-1.57m3/m2·h。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述方法中，以所述超滤产水的总重量为基准，所述电吸附产水的水量大于75％。
在本发明的棉浆造纸废水的深度处理方法中，超滤膜、电吸附装置及相关水泵等装置采用全自动连续运行。如图1所示，经过一级处理及二级处理后的棉浆造纸废水(二沉池出水)首先经过超滤膜，对其中的SS和微生物及大分子有机物进行截留。超滤产水中SS、细菌微生物和大分子有机物得到有效去除；超滤产水中的SS和细菌微生物几乎为“0”；超滤膜对二沉池出水中有机物的截留量达到5-10％(以超滤膜进水中有机污染物的总重量为基准)。超滤膜的反洗排水量约为4-7％(以超滤膜进水的总重量为基准)，这部分反洗水主要为二沉池出水中残留的活性污泥细小颗粒，可返回到泵房，随废水中的大颗粒SS、细小纤维等在废水一级处理的沉淀池进行吸附沉淀，沉淀污泥再进入污泥脱水处理系统进行脱水处理。超滤产水虽然SS和细菌微生物得到有效去除，但超滤产水中的离子含量和不可生化降解的有机物还没有得到有效去除，不能回用于生产。因此，超滤产水再进入电吸附装置进行电吸附处理。电吸附处理装置的产水的水量＞75％(以超滤产水的总重量为基准)，经电吸附处理后的产水的离子含量会有较大幅度的降低，电吸附产水中的可溶性固形物含量也会随之大幅度降低，同时，不可生化有机物也得到了一定程度的去除，使电吸附产水能够满足生产回用。经电吸附处理后，约25％(以超滤产水的总重量为基准)以下的浓离子废水由于离子含量高，不能做生产或绿化等用水，COD低于超滤产水，可以直接排放。
本发明提供了一种棉浆造纸废水“超滤+电吸附”的深度处理方法。本发明的废水处理方法利用超滤膜截留棉浆造纸废水二级处理出水中的悬浮物和微生物，同时截留部分分子量较大的有机污染物；再利用电吸附设备较强的去除离子和分解有机污染物的功能，将超滤产水中的有机污染物进行部分氧化分解，使最终的电吸附产水含盐量和有机污染物得到有效降低，悬浮物彻底去除，达到钞票纸生产工艺用水要求，且电吸附产水率高达75％以上，较大幅度实现了废水及污染物的减排；同时，直接排放的电吸附排水的CODcr降低到50mg/L以下，无需对其进行再处理即可达到国家《制浆造纸工业水污染物排放标准》GB3544-2008中的排放标准要求(见表1)。本发明的棉浆造纸废水的深度处理方法具有工艺简单、操作维护方便的优点，对造纸废水深度处理与回用工程具有积极的意义和广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的棉浆造纸废水的深度处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
本实施例提供一种棉浆造纸废水的深度处理方法，如图1所示，其包括以下步骤：
使棉浆造纸废水的二沉池出水进入外压式聚偏氟乙烯错流过滤中空纤维膜进行超滤处理，其孔径为0.02-0.04μm，工作压力为0.05-0.15MPa，跨膜压差小于0.1MPa，得到超滤产水和超滤反洗排水；使所述超滤反洗排水进入废水一级处理设备再次进行处理；使所述超滤产水进入电吸附装置进行电吸附处理，所述电吸附装置的通道宽度为0.15-0.25mm，工作电压为1.4-1.8伏，电吸附处理时间为42分钟，得到电吸附产水和电吸附排水，所述电吸附产水直接回用于生产，所述电吸附产排水直接排放。
本实施例通过上述方法对20个二沉池出水样品分别进行了处理，并且分别对每个二沉池出水样品、超滤产水、电吸附产水、电吸附排水的COD值、盐度、电导率和TDS进行了检测。COD值采用GB11914-89国家标准监测方法进行检测，盐度、电导率和TDS采用哈希公司生产的sensionTM5电导率仪进行检测，检测结果如表2和表3所示。
表2COD值检测结果
如表2所示，二沉池出水的平均COD值为83mg/L。二沉池出水经超滤处理后，超滤产水的COD值降低至70.2mg/L，但超滤处理对COD的去除率不高，在15.2％左右。而后，超滤产水经过电吸附处理，得到的电吸附产水的平均COD值为43.3mg/L，COD去除率达47.4％，最高可达71.6％，电吸附产水的COD值完全满足回用的要求。电吸附排水的COD值在20-50mg/L范围内，平均值为41.3mg/L，COD去除率达49.9％，最高达70.6％，排水达到了《制浆造纸工业水污染物排放标准》GB3544-2008中的排放要求(见表1)。由此可见，本发明的棉浆造纸废水的深度处理方法采用“超滤+电吸附”的组合工艺，对COD有较好的去除效果。
表3盐度、电导率及TDS检测结果
如表3所示，二沉池出水经超滤和电吸附处理后，电吸附产水的平均盐度为0.1‰，平均电导率为230μS/cm，平均TDS为123mg/L，其盐度、电导率及TDS均低于自来水水平，达到了软化水的标准，回用于生产时能够避免结垢及离子积累等现象。电吸附排水的离子含量较高，其平均盐度为0.9‰，平均电导率为1551μS/cm，平均TDS为860mg/L，该电吸附排水不可再回用于生产，可以直接排放。
综上所述，本发明的棉浆造纸废水“超滤+电吸附”的深度处理方法，对废水中的COD及离子均有显著的去除效果，产水可回用于生产，排水无需再处理可直接排放，废水回收率高达75％以上。该方法具有处理工艺流程简单、运行维护方便、运行成本低及无二次污染等优点。
Claims (15)
1.一种棉浆造纸废水的深度处理方法，其包括以下步骤：
使经过一级处理及二级处理后的棉浆造纸废水经过超滤膜进行超滤处理，得到超滤产水和超滤反洗排水；使所述超滤反洗排水进入废水一级处理设备再次进行处理；使所述超滤产水进入电吸附装置进行电吸附处理，得到电吸附产水和电吸附排水，所述电吸附产水回用于生产，所述电吸附产排水直接排放。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述超滤膜为外压式聚偏氟乙烯错流过滤中空纤维膜，其孔径为0.02-0.04μm。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述超滤膜的工作压力为0.05-0.15MPa，跨膜压差小于0.1MPa。
4.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述超滤膜的水处理能力为35-38L/m2·h。
5.如权利要求3所述的方法，其中，所述超滤膜的水处理能力为35-38L/m2·h。
6.如权利要求1所述的方法，其中，以所述经过一级处理及二级处理后的棉浆造纸废水的总重量为基准，所述超滤产水的水量为93-96%。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述电吸附装置具有通道式结构，该通道的宽度为毫米级。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述电吸附装置的通道宽度为0.15-0.25mm。
9.如权利要求1、7或8所述的方法，其中，所述电吸附装置的双电层厚度为1-100nm，电场强度为107-109V/m。
10.如权利要求1、7或8所述的方法，其中，所述电吸附装置的工作电压为1.4-1.8伏，所述超滤产水在所述电吸附装置中的处理时间为42分钟。
11.如权利要求9所述的方法，其中，所述电吸附装置的工作电压为1.4-1.8伏，所述超滤产水在所述电吸附装置中的处理时间为42分钟。
12.如权利要求1、7或8所述的方法，其中，所述电吸附装置的水处理能力为0.75-1.57m3/m2·h。
13.如权利要求9所述的方法，其中，所述电吸附装置的水处理能力为0.75-1.57m3/m2·h。
14.如权利要求10所述的方法，其中，所述电吸附装置的水处理能力为0.75-1.57m3/m2·h。
15.如权利要求1所述的方法，其中，以所述超滤产水的总重量为基准，所述电吸附产水的水量大于75%。
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