CN104261582B - 烟草薄片白水在线回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烟草薄片白水在线回收系统，白水收集槽、离心机、微滤循环槽、微滤膜过滤装置、纳滤循环槽、纳滤膜过滤装置、产水收集槽依次相接，其中微滤膜过滤装置的淡水出口与纳滤循环槽相接，纳滤膜过滤装置的淡水出口与产水收集槽相接；微滤膜过滤装置的浓水出口与微滤循环槽相接，纳滤膜过滤装置的浓水出口与纳滤循环槽相接。本发明还涉及烟草薄片白水在线回收方法。本发明可以连续运行，也使得膜使用寿命较长，长时间使用也不会出现膜污染、膜孔堵塞的现象，运行成本低，有利于企业的持续发展；其处理方法简单易行，可以实现资源回收及在线处理，属于造纸法烟草薄片白水处理技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及造纸法烟草薄片白水处理技术领域，具体涉及烟草薄片白水在线回收系统和回收方法，应用于造纸法烟草薄片生产过程中产生的白水的回收处理。
背景技术
烟叶在生产时，原料并不能得到完全的利用，烟草从初加工到制成卷烟的生产过程中，会产生大约占原烟料总量1/3的碎料，这些烟草碎料无法直接作为原料再次制成卷烟产品。为了减少废料产生、实现碎料的综合利用，烟草薄片技术应运而生。烟草薄片，又名再造烟草(ReconstitutedTobacco)。烟草薄片是利用打叶复烤中产生的根尖、末和卷烟工业企业生产中产生的废烟丝、烟末通过特种加工手段制成烟片再放入卷烟中的一种再生烟叶。“七五”特别是“八五”以来，我国的烟草薄片技术有了较快的发展。据初步统计，到1996年底，全国烟草薄片的生产能力已经达到68464吨。年生产能力在4000吨以上的省有安徽、山东、河南、湖北、四川和云南等7个省，主要使用的是辊压法；稠浆法只有3条生产线，分布在云南和湖南。1996年，全国共生产烟草薄片5.8万吨，比1995年增长了16.7％。
造纸法烟草薄片是将烟草原料先用水萃取，不溶性物质或添加天然纤维制成浆后进入造纸机，初步形成纸网，水溶性萃取物经浓缩后和添加剂一并加入纸网中，干燥后即为成品。加工制造时，可从水溶性物质中提取或除去某些烟草成分，均质烟叶调制多用此法。该法所生产的薄片，物理强度高,湿强度好,不易破碎，单位体积重量轻，燃烧速度快，生成焦油量低。是最主要的再造烟叶生产工艺。
白水来源是生产过程中主要使用自来水作为造纸机高低压喷淋用水，喷淋水汇集与网下白水池作白水使用。由于生产用水与排水存在一定的滞后性经常出现白水溢流外排现象，从而导致水资源浪费，吨产品水耗较高，外排的白水直接导致污水处理负荷提高20％以上。若造纸机白水能够有效收集和恰当的处理及回用，其意义深远和效益明显。
目前，白水主要的处理方法是经过弧形筛的过滤，浆液进入到白水收集池，将未透过弧形筛的纤维回收；使用水泵将白水收集池内的白水泵往卧式螺旋离心机处理；离心后水经过多圆盘过滤机过滤，过滤后的净化水进入到收集槽；向收集槽中补入清水，收集槽中的水用于生产调浓回用和直接低压冲洗网毯。这种方法过滤效果一般，处理过程不连续。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种具有较好过滤效果的可连续运行的烟草薄片白水在线回收系统和回收方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
烟草薄片白水在线回收系统，包括：白水收集槽、离心机、微滤循环装置、纳滤循环装置和产水收集槽；微滤循环装置包括：微滤循环槽和微滤膜过滤装置，微滤膜过滤装置设有淡水出口和浓水出口；纳滤循环装置包括：纳滤循环槽和纳滤膜过滤装置，纳滤膜过滤装置设有淡水出口和浓水出口；白水收集槽、离心机、微滤循环槽、微滤膜过滤装置、纳滤循环槽、纳滤膜过滤装置、产水收集槽依次相接，其中微滤膜过滤装置的淡水出口与纳滤循环槽相接，纳滤膜过滤装置的淡水出口与产水收集槽相接；微滤膜过滤装置的浓水出口与微滤循环槽相接，纳滤膜过滤装置的浓水出口与纳滤循环槽相接。采用这种结构后，烟草薄片白水在线回收系统是一个全流程过滤分离系统，即离心机、微滤膜(MF膜)过滤装置、纳滤膜(NF膜)过滤装置联合过滤，具有很好的过滤效果，实现白水的零排放以及水资源的再利用。微滤过滤孔径为0.1-10微米，纳滤过滤孔径为1-10纳米。
白水收集槽和离心机之间设有提升泵A。采用这种结构后，提升泵A将白水从白水收集槽抽至离心机进行离心处理。提升泵A为单级离心泵。
微滤循环槽和微滤膜过滤装置之间设有循环泵。采用这种结构后，循环泵将白水不断输送至微滤膜进行处理。
纳滤循环装置包括设置在纳滤循环槽和纳滤膜过滤装置之间的精密过滤器。采用这种结构后，精密过滤器是采用PP材质喷绒而成的柱状过滤装置，其作用是将水中的悬浮物质截留下来，避免纳滤膜堵塞。
纳滤循环槽和精密过滤器之间设有提升泵B；精密过滤器和纳滤膜过滤装置之间设有高压泵。采用这种结构后，提升泵B将纳滤循环槽中的白水输送至精密过滤器。提升泵B为单级离心泵。高压泵在白水进入纳滤膜过滤装置前进行增压。高压泵为多级离心泵。
烟草薄片白水在线回收系统还包括六组由PH计、压力表、电导在线监测仪组成的监测系统；监测系统分别分布在微滤膜过滤装置的入口之前、微滤膜过滤装置的淡水出口之后、微滤膜过滤装置的浓水出口之后、纳滤膜过滤装置的入口之前、纳滤膜过滤装置的淡水出口之后、纳滤膜过滤装置的浓水出口之后。采用这种结构后，可对流经微滤膜过滤装置的入口、微滤膜过滤装置的淡水出口、微滤膜过滤装置的浓水出口、纳滤膜过滤装置的入口、纳滤膜过滤装置的淡水出口、纳滤膜过滤装置的浓水出口的白水的PH值、水压、电导率(EC)进行实时监测。
微滤膜过滤装置的入口之前设有监测微滤膜过滤装置的入口入水流量的流量计，微滤膜过滤装置的淡水出口之后设有监测微滤膜过滤装置的淡水出口出水流量的流量计，微滤膜过滤装置的浓水出口之后设有监测微滤膜过滤装置的浓水出口出水流量的流量计；产水收集槽之前设有监测产水收集槽进水流量的流量计。采用这种结构后，可对流量进行实时监测。
微滤膜过滤装置包括微滤膜、微滤膜膜壳和微滤膜膜架，微滤膜设置在微滤膜膜壳内，微滤膜膜壳设置在微滤膜膜架上；纳滤膜过滤装置包括纳滤膜、纳滤膜膜壳和纳滤膜膜架，纳滤膜设置在纳滤膜膜壳内，纳滤膜膜壳设置在纳滤膜膜架上。
烟草薄片白水在线回收系统，包括如下步骤：(1)白水收集槽收集车间溢流白水，以达到待处理废水水质均匀的目的；(2)启动提升泵A，使白水进入离心机进行离心分离，将水中所含的较大粒径的纤维分离出来，以减轻后续系统的运行负荷，得到固体纤维和经分离后的白水；固体纤维送回车间供生产使用，经离心分离后的白水进入微滤循环槽等待微滤膜过滤装置的过滤分离；(3)白水经微滤膜过滤装置进行过滤，得到淡水A和浓水A；浓水A回流至微滤循环槽进行循环浓缩，淡水A进入纳滤循环槽等待纳滤膜过滤装置的过滤分离；(4)启动提升泵B使淡水A从纳滤循环槽进入精密过滤器进行过滤；(5)将步骤(4)得到的白水输入纳滤膜过滤装置进行浓缩分离，得到淡水B和浓水B，浓水B回流至纳滤循环槽进行循环浓缩，淡水B被产水收集槽回收供车间生产使用。
步骤(3)中，白水在微滤膜过滤装置中进行错流过滤。错流过滤是指被过滤废水流向与出水(过滤后的水)流向成直角。即流经滤膜的白水的流向与淡水A的流向成直角。
本发明的原理是：
离心机用于固体纤维的滤除；微滤膜过滤装置的主要功能是分离白水中的悬浮杂质、SS及色度，白水经微滤膜过滤装置进行错流过滤处理后，其Ca2+被大量截留，EC值无明显变化，得到淡水A和浓水A，浓水A可回流至微滤循环槽进行循环浓缩，淡水A则进入纳滤循环槽等待纳滤膜过滤装置的浓缩分离。纳滤膜过滤装置的功能是通过外加压力以反渗透的形式处理将通过微滤膜过滤装置初步分离的淡水A进行浓缩；淡水A被纳滤循环槽收集；通过提升泵B输送到精密过滤器进行过滤，精密过滤器出水经过高压泵增压进入纳滤膜过滤装置内进行分离过滤，得到淡水B和浓水B，浓水B回流至纳滤循环槽进行浓缩分离，淡水B则进入产水收集槽内收集供车间生产使用。浓水A经过多次循环后悬浮物质浓度不断提高，但浓度大于5g/L时将桶内的水排入白水收集槽内再处理。浓水B在循环过程中，悬浮物质被精密过滤器截留，定期清洗和更换过滤器滤芯。
连接均采用连接管道进行连接。连接管道优选为硬聚氯乙烯(U-PVC)管。
淡水是指经过滤处理得到的水。浓水是指经过滤处理后余下的浓液。
总的说来，本发明具有如下优点：
(1)本发明采用全流程过滤分离系统处理白水，以微滤膜过滤装置代替传统的弧形筛，较好的改善了过滤效果；并且微滤膜循环装置、纳滤膜循环装置分别构成循环回路，整个系统可以连续运行，运行成本低，有利于企业的持续发展。
(2)本发明所用的回收系统操作简单，劳动强度小。将离心机、微滤膜循环装置、纳滤膜循环装置连接起来，使得膜的使用寿命较长，长时间使用也不会出现膜污染、膜孔堵塞的现象，减少了因膜孔堵塞需要经常清洗或更换的运行费用及人力物力的损耗，节约了成本。
(3)本发明的烟草薄片白水在线回收系统启动迅速，即开即用对白水进行及时过滤处理，停留时间短，可避免白水长时间存放而引起的变质和细菌滋生。
(4)本发明的烟草薄片白水在线回收系统采用纯物理方法对白水进行过滤处理，整个运行过程中无需添加任何化学辅助处理药剂，确保所回收的纤维和淡水的化学组分和性质不发生改变。
(5)使用本发明的烟草薄片白水在线回收系统对白水进行过滤处理，能够将水中纤维全部回收，并将白水回收作为生产用水使用，实现了资源回收及在线回收。
附图说明
图1是烟草薄片白水在线回收系统运行的流程图。
图2是烟草薄片白水在线回收系统前半段的结构示意图。
图3是烟草薄片白水在线回收系统后半段的结构示意图。
其中，1为白水收集槽，2为提升泵A，3为离心机，4为微滤循环槽，5为循环泵，6为流量计A，7为PH计A，8为压力表A，9为电导在线监测仪A，10为微滤膜过滤装置，11为压力表B，12为电导在线监测仪B，13为PH计B，14为流量计B，15为电导在线监测仪C，16为PH计C，17为压力表C，18为流量计C，19为纳滤循环槽，20为提升泵B，21为精密过滤器，22为流量计D，23为高压泵，24为压力表D，25为电导在线监测仪D，26为PH计D，27为纳滤膜过滤装置，28为压力表E，29为电导在线监测仪E，30为PH计E，31为流量计E，32为产水收集槽，33为PH计F，34为压力表F，35为电导在线监测仪F。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，一种烟草薄片白水在线回收系统，包括白水收集槽、离心机、微滤循环装置、纳滤循环装置和产水收集槽。其中白水收集槽和离心机之间设有提升泵A。提升泵A为单级离心提升泵。
微滤循环装置包括微滤循环槽、循环泵、流量计A，PH计A，压力表A，电导在线监测仪A，微滤膜过滤装置，压力表B，电导在线监测仪B，PH计B，流量计B，电导在线监测仪C，PH计C，压力表C，流量计C。循环泵为单级离心提升泵，微滤膜过滤装置采用微滤膜(型号：DF-415)进行过滤。
纳滤循环装置包括纳滤循环槽，提升泵B，精密过滤器，流量计D，高压泵，压力表D，电导在线监测仪D，PH计D，纳滤膜过滤装置，压力表E，电导在线监测仪E，PH计E，流量计E，PH计F，压力表F，电导在线监测仪F。高压泵为单组多级离心泵，纳滤膜过滤装置采用纳滤膜(型号：NF8040)进行过滤。
各部件的连接均采用U-PVC管进行连接，连接关系如下：
图2所示，白水收集槽、提升泵A、离心机、微滤循环槽、循环泵、流量计A、微滤膜过滤装置依次相接；微滤膜过滤装置的淡水出口、流量计B、纳滤循环槽依次相接组成淡水A的流动线路；微滤膜过滤装置的浓水出口、流量计C、微滤循环槽依次相接组成浓水A的回流线路。一组监测系统(含PH计A，压力表A，电导在线监测仪A)设置在微滤膜过滤装置的入口的前方检测入水。一组监测系统(含压力表B，电导在线监测仪B，PH计B)设置在微滤膜过滤装置的淡水出口的后方检测淡水A的出水。一组监测系统(含电导在线监测仪C，PH计C，压力表C)设置在微滤膜过滤装置的浓水出口的后方检测浓水A的出水。
图3所示，纳滤循环槽，提升泵B，精密过滤器，流量计D，高压泵，纳滤膜过滤装置依次相接；纳滤膜过滤装置的淡水出口，流量计E，产水收集槽依次相接组成淡水B的流动线路；纳滤膜过滤装置的浓水出口与纳滤循环槽相接组成浓水B的回流线路。一组监测系统(含压力表D，电导在线监测仪D，PH计D)设置在纳滤膜过滤装置的入口的前方检测入水。一组监测系统(含压力表E，电导在线监测仪E，PH计E)设置在纳滤膜过滤装置的淡水出口的后方检测淡水B的出水。一组监测系统(含PH计F，压力表F，电导在线监测仪F)设置在纳滤膜过滤装置的浓水出口的后方检测浓水B的出水。
微滤膜过滤装置包括微滤膜、微滤膜膜壳和微滤膜膜架，微滤膜设置在微滤膜膜壳内，微滤膜膜壳设置在微滤膜膜架上；纳滤膜过滤装置包括纳滤膜、纳滤膜膜壳和纳滤膜膜架，纳滤膜设置在纳滤膜膜壳内，纳滤膜膜壳设置在纳滤膜膜架上。
采用烟草薄片白水在线回收系统对3个批次的车间溢流白水进行处理，处理方法如下：
(1)将车间溢流白水储存于白水收集槽，以达到水质均匀的目的；启动提升泵A将白水进入离心机进行离心分离，液体进入微滤循环槽收集，分离出的固体纤维收集后送回车间供生产使用；
(2)启动微滤膜过滤装置：启动循环泵、流量计A(30～40m3/h)、压力表A(0.04～0.06Mpa)、电导在线监测仪A(800～1500μs/cm)、压力表B(0～0.01Mpa)、电导在线监测仪B(800～1500μs/cm)、流量计B(3～4m3/h)、电导在线监测仪C(800～1500μs/cm)、压力表C(0～0.03Mpa)和流量计C(20～35m3/h)，使白水进入微滤膜过滤装置进行错流过滤，得到淡水A和浓水A；浓水A回流至微滤循环槽进行循环浓缩，淡水A则进入纳滤循环槽等待纳滤膜过滤装置的浓缩分离；
(3)启动纳滤膜过滤装置：启动提升泵B、压力表D(0.08～0.16Mpa)、电导在线监测仪D(800～1500μs/cm)、流量计D(10～15m3/h)、压力表E(0～0.01Mpa)、电导在线监测仪E(0～999μs/cm)、流量计E(3～4m3/h)、压力表F(0.08～0.16Mpa)、电导在线监测仪F(1500～30000μs/cm)、流量计F(5～10m3/h)，纳滤循环槽的淡水A经提升泵B进入精密过滤器进行过滤，再由高压泵增压进入纳滤膜过滤装置进行过滤分离，得到淡水B和浓水B，浓水B回流至纳滤循环槽循环浓缩，淡水B则进入产水收集槽收集，供车间生产使用。
采用国标检测方法(GB11911-89)检测白水和淡水B中COD(化学需氧量)、SS(悬浮物质)、钙的含量以及电导率值，结果如下表所示：
表1车间白水、淡水B的检测结果
从上述结果可以看出，白水经烟草薄片白水在线回收系统处理后，得到的淡水B中COD的含量极低,SS和钙均未检出，电导率值很小，可以直接作为生产用水使用。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.烟草薄片白水在线回收方法，使用烟草薄片白水在线回收系统，其特征在于：包括如下步骤：
(1)白水收集槽收集车间溢流白水；
(2)启动提升泵A，使白水进入离心机进行离心分离，得到固体纤维和经分离后的白水；固体纤维送回车间供生产使用，经离心分离后的白水进入微滤循环槽等待微滤膜过滤装置的过滤分离；
(3)白水经微滤膜过滤装置进行过滤，得到淡水A和浓水A；浓水A回流至微滤循环槽进行循环浓缩，淡水A进入纳滤循环槽等待纳滤膜过滤装置的过滤分离；
(4)启动提升泵B使淡水A从纳滤循环槽进入精密过滤器进行过滤；
(5)将步骤(4)得到的白水输入纳滤膜过滤装置进行浓缩分离，得到淡水B和浓水B，浓水B回流至纳滤循环槽进行循环浓缩，淡水B被产水收集槽回收供车间生产使用；
烟草薄片白水在线回收系统包括：白水收集槽、离心机、微滤循环装置、纳滤循环装置和产水收集槽；微滤循环装置包括：微滤循环槽和微滤膜过滤装置，微滤膜过滤装置设有淡水出口和浓水出口；纳滤循环装置包括：纳滤循环槽和纳滤膜过滤装置，纳滤膜过滤装置设有淡水出口和浓水出口；
白水收集槽、离心机、微滤循环槽、微滤膜过滤装置、纳滤循环槽、纳滤膜过滤装置、产水收集槽依次相接，其中微滤膜过滤装置的淡水出口与纳滤循环槽相接，纳滤膜过滤装置的淡水出口与产水收集槽相接；
微滤膜过滤装置的浓水出口与微滤循环槽相接，纳滤膜过滤装置的浓水出口与纳滤循环槽相接。
2.按照权利要求1所述的烟草薄片白水在线回收方法，其特征在于：所述步骤(3)中，白水在微滤膜过滤装置中进行错流过滤。
3.按照权利要求1所述的烟草薄片白水在线回收方法，其特征在于：所述白水收集槽和离心机之间设有提升泵A。
4.按照权利要求1所述的烟草薄片白水在线回收方法，其特征在于：所述微滤循环槽和微滤膜过滤装置之间设有循环泵。
5.按照权利要求1所述的烟草薄片白水在线回收方法，其特征在于：所述纳滤循环装置包括设置在纳滤循环槽和纳滤膜过滤装置之间的精密过滤器。
6.按照权利要求5所述的烟草薄片白水在线回收方法，其特征在于：所述纳滤循环槽和精密过滤器之间设有提升泵B；精密过滤器和纳滤膜过滤装置之间设有高压泵。
7.按照权利要求1所述的烟草薄片白水在线回收方法，其特征在于：烟草薄片白水在线回收系统还包括六组由PH计、压力表、电导在线监测仪组成的监测系统；监测系统分别分布在微滤膜过滤装置的入口之前、微滤膜过滤装置的淡水出口之后、微滤膜过滤装置的浓水出口之后、纳滤膜过滤装置的入口之前、纳滤膜过滤装置的淡水出口之后、纳滤膜过滤装置的浓水出口之后。
8.按照权利要求1所述的烟草薄片白水在线回收方法，其特征在于：所述微滤膜过滤装置的入口之前设有监测微滤膜过滤装置的入口入水流量的流量计，微滤膜过滤装置的淡水出口之后设有监测微滤膜过滤装置的淡水出口出水流量的流量计，微滤膜过滤装置的浓水出口之后设有监测微滤膜过滤装置的浓水出口出水流量的流量计；
产水收集槽之前设有监测产水收集槽进水流量的流量计。
9.按照权利要求1所述的烟草薄片白水在线回收方法，其特征在于：所述微滤膜过滤装置包括微滤膜、微滤膜膜壳和微滤膜膜架，微滤膜设置在微滤膜膜壳内，微滤膜膜壳设置在微滤膜膜架上；
纳滤膜过滤装置包括纳滤膜、纳滤膜膜壳和纳滤膜膜架，纳滤膜设置在纳滤膜膜壳内，纳滤膜膜壳设置在纳滤膜膜架上。
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