CN103723856A

CN103723856A - 一种抄造废水闭路循环的方法与装置

Info

Publication number: CN103723856A
Application number: CN201310677934.4A
Authority: CN
Inventors: 陈福泰; 杨艳
Original assignee: BEIJING TSING MEMBRANE TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: BEIJING TSING MEMBRANE TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2014-04-16

Abstract

本发明的目的在于提供一种抄造废水闭路循环的装置。该装置依次包括集水池（1）、筛网（2）、微涡旋高效澄清反应器（3）、保安过滤器（4）、小孔径超滤系统（5）、回用水池（6）、板框压滤机（7）；系统出水水质优良稳定，出水浊度≤3NTU，悬浮物完全去除，长时间放置无异味，出水回用后不会降低成品纸的品质，实现了抄造废水的闭路循环和纤维回收的资源化利用。本发明设计的抄造废水回用处理，是一种值得在市场上广泛推广应用的深度处理或回用的方法与装置。

Description

一种抄造废水闭路循环的方法与装置

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种抄造废水闭路循环的方法与装置。

背景技术

抄造废水是指抄纸系统的废水，主要含有大量的细小纤维、填料等悬浮物以及施胶剂、防腐剂、增强剂等，同时也含有很多的溶解性胶体物质（DCS）。其溶解COD、BOD指标较低，分别在300-800mg/L和100-300mg/L范围，但悬浮物的含量较高，差异也较大，在500-3500mg/L范围。目前，在烟草薄片生产过程中也产生大量的抄造废水，排放量很大，如果不加以处理就排放，不仅对环境造成污染，也是对水资源的一种浪费。

清洁生产是造纸工业可持续发展的必然趋势。在制浆造纸工业中，水系统的循环回用是一条重要的清洁生产途径。从目前国际上相关技术的发展情况来看，在纸机系统首先实行废水的循环回用是较为可行的。

纸机白水中所含物质包括溶解物(DS)、胶体物(CS)和悬浮固形物(SS)。DS和CS来自纤维原料、生产用水和生产过程中所添加的各种有机和无机添加剂及应用的化学药品。SS主要来自于细小纤维和填料。有机物包括木材降解产物、添加剂的各种聚合物等。无机物包括各种金属阳离子和阴离子，如作为填料或涂料加入的CaCO3、滑石粉、白土、TiO2等和作为施胶或助留、助滤剂加入的硫酸铝等等。抄造废水回收处理的意义不仅在于水资源的循环利用，同时可回收流失纤维，并使其得以最大限度地减少造纸过程废水的排放，节约生产用水，降低成品能耗，最终实现废水闭路循环。近年来，为降低吨纸清水用量，国内许多制浆造纸企业采取减少抄纸用水、增加废水回用等措施以降低水耗，但离实现废水封闭循环尚有较大距离。

目前国内外处理抄造废水主要采用气浮法、絮凝沉淀法等。采用气浮法时由于水中的重质纤维和填料不易上浮，易造成气浮池底堆积纤维、填料腐烂变臭，需经常清池；而絮凝沉淀法对水中的轻质纤维回收效果不好，需加大投药量，而增加回收成本。使用超滤技术是实现抄造废水的封闭循环最有效的方法。

微涡旋技术利用水流的涡旋作用使得絮凝剂反复碰撞废水中的细小颗粒物质形成絮体，并吸附捕捉废水中的杂质形成大颗粒物质沉降，从而达到固液分离的目的。将微涡旋原理应用到澄清反应器中，能够显著提高絮凝效果，缩短反应时间，节省药剂量，提高废水混凝澄清处理效果。

膜技术具有高效率、低能耗、常温操作及容易放大等优点。超滤膜法是一种以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，与膜孔径大小相关的筛分过程。由于超滤技术具有无相变、分离效率高、节能、设备简单、操作方便等优点，使其在抄造废水处理领域有很大的发展潜力。利用超滤膜能够分离物质的特性，选用适当截留分子量的超滤膜，可以截留抄造废水中的悬浮颗粒物、纤维素和木素类、胶体微粒、细菌等物质，成为浓缩液，作为浆料进一步处理后回用；透过液直接作为生产循环用水回用。卷式超滤膜因其水流死角少、耐污染、抗压性好的特点已广泛应用于食品加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等物料分离和水处理众多领域。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种抄造废水闭路循环的方法。该发明将小孔径卷式超滤膜应用于抄造废水的处理，可实现废水的闭路循环和资源化利用。采用微涡旋澄清-小孔径超滤主体工艺。微涡旋澄清系统采用智能加药系统，对微涡旋澄清系统进水（或出水）水质进行在线检测，采用模糊控制算法替代PID算法，实时调整药剂投加量以保证出水效果，同时采用微涡旋技术，利用水流的涡旋作用使得絮凝剂反复碰撞废水中的细小颗粒物质形成絮体，并吸附捕捉废水中的杂质形成大颗粒物质沉降，从而达到固液分离的目的，可同步实现混合、絮凝和分离，工作效率高、絮凝效果好，而且节省药剂使用量，使用寿命长。可以去除抄造废水中的悬浮颗粒物、纤维素、木素类及胶体物质等，降低废水中部分COD_Cr、浊度和色度等；小孔径超滤系统采用自制的小孔径卷式超滤膜，连续循环膜过滤工艺，截留分子量3000～10000Da；采用宽流道直线型进水流道网，可极大降低流动阻力，进一步降低污染物在膜面的沉积速率和死区，克服传统卷式膜不允许悬浮物进入膜组件，预处理要求高的缺点；其次，直线型进水流道因水流线路减短可有效减少膜面切向流速损失，有利于冲刷膜表面沉积物，减少浓差极化，有效控制膜污染，可以进一步去除废水中的COD_Cr、悬浮物、色度等。

本发明的目的在于提供一种抄造废水闭路循环的装置。该装置依次包括集水池（1）、筛网（2）、微涡旋高效澄清反应器（3）、保安过滤（4）、小孔径卷式超滤膜（5）、中水回用池（6）及板框压滤机（7）；所述微涡旋高效澄清反应器的排泥口与板框压滤机连接或连通；所述小孔径卷式超滤膜的透过液出口与中水回用池连接或连通；所述小孔径卷式超滤膜的浓缩液出口与板框压滤机连接或连通；所述微涡旋高效澄清反应器中的微涡旋填料为水力诱导微涡旋发生器；所述水力诱导微涡旋发生器的开孔方式为圆孔和椭圆孔交错排列；所述小孔径超滤系统采用自制的小孔径卷式超滤膜，膜组件中膜片包含膜支撑层，直线型进水流道网，超滤膜组截留分子量在3000～10000Da；处理抄造废水COD去除率15-70%，SS去除率95%以上，菌落总数去除率99%以上，可提高回用率3-10倍。所述超滤膜材料包括取自聚醚砜、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、磺化聚砜中的一种或几种共混。

本发明提供了一种采用上述装置的抄造废水闭路循环的方法，该工艺方法包括如下步骤：

(1) 抄造废水首先进入集水池，在集水池内混合均匀，然后通过筛网截留粗纤维等进入微涡旋澄清系统；

(2) 在微涡旋澄清系统中，根据智能加药系统投加相应浓度的絮凝剂，启动微涡旋程序，按设定的投药量、回流比、时间完成混凝-沉淀，去除大部分COD_Cr、悬浮物、纤维类物质，减轻了后续小孔径超滤系统膜污染压力；微涡旋系统的沉淀物进入板框压滤机；

(3)微涡旋澄清系统出水经保安过滤器过滤进入小孔径超滤系统，以确保进入超滤膜的悬浮物含量，通过小孔径卷式超滤膜截留小分子有机物、悬浮物、胶体物质，去除废水中的COD_Cr、浊度、色度、细菌及异味，提高废水循环回用率；

(4) 小孔径超滤系统出水，透过液进入中水回用池，浓水进入浓水池，浓缩液与微涡旋系统的沉淀物共同进入板框压滤机，压滤机出水回到微涡旋系统进一步处理，产生的滤饼干化后由于富含纤维可燃烧处理。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：出水水质优良稳定，出水浊度≤3NTU，悬浮物完全去除，长时间放置无异味，出水回用后不会降低成品纸的品质，由于小孔径卷式超滤膜去除了大分子有机物和细菌等物质，废水回用时不易腐败，可提高水回用率3-10倍；微涡旋高效澄清反应器处理抄造废水具有反应时间短、药剂使用量少、处理效果好、成本低的特点；小孔径卷式超滤膜系统采用宽流道直线型进水流道网，降低流动阻力，有效控制膜污染；实现了抄造废水废水的闭路循环和纤维回收的资源化利用。本发明设计的抄造废水回用处理，是一种值得在市场上广泛推广应用的深度处理或回用的方法与装置。

附图说明

图1为本发明提供的一种抄造废水闭路循环的方法与装置的工艺流程示意图。

图中：1-集水池、2-筛网、3-微涡旋高效澄清反应器、4-保安过滤器、5-小孔径卷式超滤膜、6-中水回用池、7-板框压滤机。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合技术方案和附图详细说明本发明的实施方式。

由一种抄造废水闭路循环的方法工艺流程示意图可以看出，该装置依次包括集水池（1）、筛网（2）、微涡旋高效澄清反应器（3）、保安过滤（4）、小孔径卷式超滤膜（5）、中水回用池（6）及板框压滤机（7）；所述微涡旋高效澄清反应器的排泥口与板框压滤机连接或连通；所述小孔径卷式超滤膜的透过液出口与中水回用池连接或连通；所述小孔径卷式超滤膜的浓缩液出口与板框压滤机连接或连通；所述微涡旋高效澄清反应器中的微涡旋填料为水力诱导微涡旋发生器；所述水力诱导微涡旋发生器的开孔方式为圆孔和椭圆孔交错排列；所述小孔径超滤系统采用自制的小孔径卷式超滤膜，膜组件中膜片包含膜支撑层，直线型进水流道网，超滤膜组截留分子量在3000～10000Da；处理抄造废水COD去除率15-70%，SS去除率95%以上，菌落总数去除率99%以上，可提高回用率3-10倍。所述超滤膜材料包括取自聚醚砜、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、磺化聚砜中的一种或几种共混。

以下列举几个实例来说明本发明的效果，但本发明的权利要求范围并非仅限于此。

实例1：污水来源为某造纸厂浓白水，水质条件为：COD_Cr含量300-600mg/L，SS为500-1200 mg/L 。经抄造废水闭路循环主体工艺处理，采用小孔径卷式超滤膜的截留分子量为5000Da，最终出水浊度≤3 NTU，SS未检出，COD_Cr为50-100 mg/L，长时间放置无异味，达到工业回用水一级标准，透过液用于生产循环使用。

实例2：污水来源为山东某造纸厂白水，水质条件为：pH为6.5-6.8，浊度为110-150NTU，SS为160-190 mg/L ，COD_Cr含量为500-600 mg/L。经抄造废水闭路循环主体工艺处理，小孔径卷式超滤膜的截留分子量为3000Da，最终出水浊度≤1 NTU，SS未检出，COD含量为80-100 mg/L，长时间放置无异味，达到工业回用水一级标准，透过液用于生产循环使用；白水中的纤维经回收干化后可燃烧处理，实现了水资源的回用了和废弃物的二次利用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种抄造废水闭路循环的装置，包括集水池（1）、筛网（2）、微涡旋高效澄清反应器（3）、保安过滤（4）、小孔径卷式超滤膜（5）、中水回用池（6）及板框压滤机（7）；所述微涡旋高效澄清反应器的排泥口与板框压滤机连接或连通；所述小孔径卷式超滤膜的透过液出口与中水回用池连接或连通；所述小孔径卷式超滤膜的浓缩液出口与板框压滤机连接或连通。

2.如权利要求1所述的一种抄造废水闭路循环的装置，其特征在于，所述微涡旋高效澄清反应器中的微涡旋填料为水力诱导微涡旋发生器。

3.如权利要求2所述的微涡旋高效澄清反应器，其特征在于，所述水力诱导微涡旋发生器的开孔方式为圆孔和椭圆孔交错排列。

4.如权利要求1所述的一种抄造废水闭路循环的装置，其特征在于，所述小孔径卷式超滤膜的截留分子量在3000～10000Da；处理抄造废水COD去除率15-70%，SS去除率95%以上，菌落总数去除率99%以上，可提高回用率3-10倍。

5.如权利要求1所述的一种抄造废水闭路循环的装置，其特征在于，所述小孔径卷式超滤膜材料包括取自聚醚砜、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、磺化聚砜中的一种或几种共混。

6.一种采用上述装置的抄造废水闭路循环的方法，包括如下步骤：

（1）抄造废水首先进入集水池，在集水池内混合均匀，然后通过筛网截留粗纤维等进入微涡旋澄清系统；

（2）在微涡旋澄清系统中，根据智能加药系统投加相应浓度的絮凝剂，启动微涡旋程序，按设定的投药量、回流比、时间完成混凝-沉淀，去除大部分COD_Cr、悬浮物、纤维类物质，减轻了后续小孔径超滤系统膜污染压力；微涡旋系统的沉淀物进入板框压滤机；

（3）微涡旋澄清系统出水经保安过滤器过滤进入小孔径超滤系统，以确保进入超滤膜的悬浮物含量，通过小孔径卷式超滤膜截留小分子有机物、悬浮物、胶体物质，去除废水中的COD_Cr、浊度、色度、细菌及异味，提高废水循环回用率；

（4）小孔径超滤系统出水，透过液进入中水回用池，浓水进入浓水池，浓缩液与微涡旋系统的沉淀物共同进入板框压滤机，压滤机出水回到微涡旋系统进一步处理，产生的滤饼干化后由于富含纤维可燃烧处理。

7.如权利要求6所述一种采用上述装置的抄造废水闭路循环的方法，其特征在于，微涡旋高效澄清反应器排出的污泥与小孔径卷式超滤膜的浓缩液混合后进入板框压滤机。

8.如权利要求6所述一种采用上述装置的抄造废水闭路循环的方法，其特征在于，小孔径卷式超滤膜处理的透过液可直接回用至抄造工艺。

9.如权利要求6所述一种采用上述装置的抄造废水闭路循环的方法，其特征在于，板框压滤机产生的滤饼干化后由于富含纤维可燃烧处理。