CN105174550A - 一种分段污水处理工艺 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种分段污水处理工艺，其特征在于，用于速生柳制浆工艺中的污水进行分段处理，包括：将污水进行过滤，回收纤维；间隔一定时间添加絮凝剂，重复多次；将可溶性细小颗粒分离；将盐类或其他金属粒子去除，得到再生回用水和污泥；本申请所述的处理工艺，将‘物化’处理技术与金属膜分离技术、负压精滤技术的高效结合，能够快速与生产同步处理的再生水在COD、BOD、SS含量都在可控制范围，也可以实现实时生产污废水大规模处理，流程短，设备操作方便，可实现集中控制,并且实现整个过程无污染，可以大大减少甚至基本杜绝造纸工艺中的污染物排放，在污染物处理成本小的同时也保护了环境。

Description

一种分段污水处理工艺

技术领域

本申请涉及轻工业制浆领域，尤其涉及一种分段污水处理工艺。

背景技术

近年来，全球纸浆生产与消费量均以每年2000万吨的速率增长，商品纸浆不到1/4，世界商品纸浆贸易量约7000万吨，净出口国为数不多。而近来我国造纸工业发展迅猛，2014年国消耗纤维素最大的造纸产业生产量达到11500万吨，自2010年造纸工业的生产量、消费量居世界第一位。

我国造纸工业在高速发展的同时，也存在较为突出的问题：

首先，优质原料缺口大、对外依存度高，我国纸浆严重依赖进口，制约了我国造纸工业的发展，我国森林资源少，没有充足的木材资源发展造纸工业，70％的木浆靠进口，进口量占世界可出口量的四分之一，同时，还需要进口占世界出口总量55％的废纸来补充造纸原料的严重不足。

速生柳，也称竹柳、速生竹柳，为杨柳科柳属植物，速生柳作为纤维含量高、适应性较强、栽培地区范围跨度较大、生长速度快，并且在未加漂白前，自然白度高达60％，木材得浆率高达95％，而且材质纤维柔软，木质细密均匀，是上乘的工业造纸、包装业和建筑业用材的首选材料，因此，竹柳及其纤维的发展具有很好的前瞻性。而现有造纸或者制浆工艺具有以下缺点：

1)环境污染严重，污染防治任务艰巨

传统造纸工业落后的工艺结构和规模结构以及较低的低水平的技术装备，决定了我国造纸行业成为主要的工业污染源。传统制浆工艺一般采取强酸、强碱，高温(超过170℃)、高压长达数小时的蒸煮，产生难以处理的黑液，对环境造成严重污染，尤其枝桠材、灌木或非木纤维制造过程中的废液更是难于处理。

2)资源、能源消耗量大

就每吨浆纸综合能耗和综合水耗来看，国际上先进水平为每吨浆纸综合能耗0.9-1.2吨标煤，综合取水量35--50吨(木浆)，而我国除少数企业或部分生产线达到国际先进水平外，大部分企业吨浆纸综合能耗平均为1.48吨左右标煤，综合取水量平均仍处于103吨左右高位。

3)建设投资大、改造困难

目前，国内传统的化学制浆设施建设的投资情况为：每1万吨纸浆达1--1.5亿元左右资金。传统的化学制浆生产线、技术落后、装备陈旧的对各种纤维的制浆企业改造压力较大。

现有技术没有对速生柳材料的规模化制浆生产应用范例，也没有与速生柳制浆工程相配合使用的污水处理技术，而目前类似木纤维制浆技术仍然采取强酸、强碱，高温(超过170℃)、高压长达3小时的蒸煮，产生高浓度难以处理的黑液，终端水集中处理，生产耗水高达100m³以上，需要建设庞大的终端污水处理厂，一般仅污水处理投资占到整个项目投资的四分之一，且工艺复杂，投资大，运行成本高，占地面积大，处理周期长，在自然环境条件下还会产生硫化气体，一般规模小的企业(年产5-10万吨)不能承受整个污水处理的高运行成本，是造成目前造纸厂偷排污水的主要因素。

因此，急需一种分段污水处理工艺，能够解决上述环境污染大且工艺复杂，投资大，运行成本高，占地面积大，处理周期长的问题。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种分段污水处理工艺，以解决现有分段污水处理工艺环境污染大且工艺复杂，投资大，运行成本高，占地面积大，处理周期长的问题。

为解决上述问题，本申请提供了一种分段污水处理工艺，其特征在于，用于速生柳制浆工艺中的污水进行分段处理，包括以下步骤：

步骤一：将污水中的纤维分离以得到滤液；

步骤二：间隔一定时间向所述滤液中添加絮凝剂，至少重复两次；

步骤三：从所述步骤二得到的产物中去除可溶性细小颗粒；

步骤四：从所述步骤三得到的产物中分离出盐类或其他金属粒子，得到再生回用水和污泥。

优选的，所述步骤一中的将污水进行过滤的方式为使用纤维回收筛过滤。

优选的，所述步骤三中的将可溶性细小颗粒分离的过程为通过金属膜过滤系统过滤来实现。

优选的，所述步骤四中的将盐类或其他金属粒子去除的过程为通过负压精过滤系统过滤来实现。

优选的，所述步骤四还包括将污泥进行干化无害处理。

优选的，所述纤维回收筛筛孔为为20-400μm。

优选的，所述步骤二中的间隔一定时间是指间隔48-72小时。

优选的，所述纤维回收筛筛孔为为20-400μm。

一种用于上述分段污水处理工艺的系统，其特征在于，包括纤维回收筛、金属膜过滤系统、负压精过滤系统和絮凝剂添加系统，其中，

所述纤维回收筛，用于将污水进行过滤，回收纤维；

所述絮凝剂添加系统，用于间隔一定时间添加絮凝剂，重复多次；

所述金属膜过滤系统，将可溶性细小颗粒分离；

所述负压精过滤系统，将盐类或其他金属粒子去除，得到再生回用水和污泥。

优选的，所述分段污水处理工艺的系统为至少一个，设置于所述速生柳制浆工艺的不同生产阶段。

与现有技术相比，本申请所述的一种分段污水处理工艺，达到了如下效果：

1)本申请所述的分段污水处理工艺，将‘物化’处理技术与金属膜分离技术、负压精滤技术的高效结合，能够快速与生产同步处理的再生水在COD、BOD、SS含量都在可控制范围，也可以实现实时生产污废水大规模处理，流程短，设备操作方便，可实现集中控制；

2)本申请所述的分段污水处理工艺，实现整个过程无污染，可以大大减少甚至基本杜绝造纸工艺中的污染物排放，在污染物处理成本小的同时也保护了环境；

3)本申请所述的分段污水处理工艺，所述分段污水处理工艺的系统为至少一个，设置于所述速生柳制浆工艺的不同生产阶段，即可全过程智能化运行中即对该生产各工段的废水进行了处理，占地面积有限、不需要单独的庞大场地，设备投资少、不需曝气设备、较多的曝气池、沉淀池等，能耗适中，在线智能程序调控；

4)本申请所述的分段污水处理工艺，所述制浆分段污水处理系统，与制浆线生产达到同步，可最大程度的使用再生水，减少新鲜水的消耗，与现有技术比较可节约水90％；

5)本申请所述的分段污水处理工艺，降低投资成本，缩短建设周期，新工艺技术具有科技含量高、投入产出比高、建设周期短、投资见效快的优势。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请中分段污水处理工艺的流程图；

图2为本申请中分段污水处理工艺的系统的结构图；

图3为本申请中分段污水处理工艺的流程图；

图4为本申请中速生柳制浆工艺的流程图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。当然，本发明中所述的制浆工艺不仅可用于速生柳这种原料上，使用本发明所述工艺用于特性与速生柳相似的原料上也应属于本发明的保护范围。

实施例一

如图1本申请中分段污水处理工艺的流程图所示，一种分段污水处理工艺，其特征在于，用于速生柳制浆工艺中的污水进行分段处理，包括以下步骤：

步骤一：将污水进行过滤，回收纤维，经过这个过程，可以过滤体积较大杂质，如跑冒滴漏的纸浆纤维。

步骤二：间隔一定时间添加絮凝剂，重复多次，便于细小纤维絮凝变成纤维团状，利于清除颗粒物，而间隔一定时间纤维团状沉淀更完全，多次添加能够使絮凝的效果更好，使细小纤维回收的更多，纸浆纤维的利用率更好，成本更低。优选的，步骤二中的间隔一定时间是指间隔48-72小时。

步骤三：将可溶性细小颗粒分离；所述可溶性细小颗粒，为直径在20um以内的可溶性物体，因其难以被上述步骤去除，但是对浆质量有很大影响，因此此步骤将大大提高浆的纯度。

步骤四：将盐类或其他金属粒子去除，得到再生回用水和污泥等颗粒物分离并浓缩处理。

上述技术方案得到的产物为再生回用水和污泥，所述再生回用水可以直接用于制浆工艺中，因为其水质可以达到国家再生水工业用水质的基本要求或实际生产应用回用水设计指标，如此，可以使得整个生产工艺中对于新鲜水的使用大大减少，并且减少了传统的污水处理技术中的复杂工序，比如生化、厌氧、曝气、絮凝、初沉池、二沉池等工艺手段，需要数小时的较长时间来完成一个完整工序，消耗较大的能源，处理成本摊销到生产产品的价格高达每吨数百元，挤压了产品利润，而本方案整个过程中耗时较少、能源消耗较少、成本低。而过滤的其它杂质、污泥进行干化处理。

优选的，将污水进行过滤的方式为使用纤维回收筛过滤，可以得到简单回用水质。

优选使用筛孔为20-400um的纤维回收筛，纤维回收筛能够有效的将不同长短的纤维分离出来，最大限度的利用长纤维原料，而长短纤维利于纸板的多层形成，以满足造纸时纸页的物理性能的要求；并且将过滤回收了长纤维，之后再进行短纤维的回收，分开处理，降低了能耗和生产成本，效果更好。

将可溶性细小颗粒分离的过程为通过金属膜过滤系统过滤来实现，可以得到一般工序回用水质。膜分离过滤是指以选择性透过膜为分离介质，在膜两侧一定推动力的作用下，使原料中的某组分选择性地透过膜，从而使混合物得以分离，以达到提纯、过滤的目的的分离过程；而金属膜作为一种较新的技术在水处理领域逐渐得到重视，与有机及无机膜相比，具有较好的化学稳定性、耐热性、耐酸碱、寿命长、容易拆换和检修、便于维护和清洗、再生条件较好、耐压、不会破裂、抗震、易于回收等特点，因此使用金属膜过滤系统将可溶性细小颗粒分离。

将盐类或其他金属粒子去除的过程为通过负压精过滤系统过滤来实现，得到精细化回用水。负压式过滤机主要是依靠过滤泵的抽吸，增加了液体透过滤布的能力，隔离杂物形成滤饼，参与过滤。其优势是自动化程度高，过滤精度好，滤布的利用率更高。

上述工艺，将‘物化’处理技术与金属膜分离技术、负压精滤技术的高效结合，能够快速与生产同步处理的再生水在COD、BOD、SS含量都在可控制范围，以满足不同生产工段的需要，也可以实现实时生产污废水大规模处理，流程短，设备操作方便，可实现集中控制。

实施例二

如图2用于上述的分段污水处理工艺的系统所示，也即制浆分段污水处理系统，包括纤维回收筛、金属膜过滤系统、负压精过滤系统和絮凝剂添加系统，其中，

所述纤维回收筛，用于将污水进行过滤，回收纤维；

所述絮凝剂添加系统，具有一个计量系统，用于计算添加絮凝剂所间隔的时间和次数；

所述金属膜过滤系统，将可溶性细小颗粒分离；

所述负压精过滤系统，将盐类或其他金属粒子去除，得到再生回用水和污泥。

在使用时，如图3本申请中速生柳制浆工艺的流程图所示，原水进入周转池，然后进入所述纤维回收系统进行纤维回收，回收完成后的液体进入所述絮凝剂添加系统，间隔一定时间多次添加絮凝剂，然后经过所述金属膜过滤系统和所述负压精过滤系统，将过滤后的产生的回收水输送至再生水回用工段，将产生的污泥无害化处理，将产生的干化水输送至所述周转池回收利用。

所述制浆分段污水处理系统在具备上述处理工艺的优点同时，其与制浆线生产达到同步，可最大程度的使用再生水，减少新鲜水的消耗，与现有技术比较可节约水90％，所述分段污水处理工艺的系统为至少一个，设置于所述速生柳制浆工艺的不同生产阶段，即可全过程智能化运行中即对该生产各工段的废水进行了处理，占地面积有限、不需要单独的庞大场地，设备投资少、不需曝气设备、较多的曝气池、沉淀池等，能耗适中，在线智能程序调控。整个生产线的再生水处理系统投资相当于目前技术投资的五分之一。

上述的一种速生柳制浆工艺，如图4本申请中速生柳制浆工艺的流程图所示，包括：

步骤1：将速生柳破碎或削片；

步骤2：将所述步骤1得到的产物浸渍于浸液中，所述浸液包括Na₂O₂、Na₂S₂O₃、O3、纤维素酶及草酸二水合物；

步骤3：将所述步骤2得到的产物过滤，将过滤后得到的固体加水研磨；

步骤4：从所述步骤3得到的产物中筛选出纤维，并将纤维用水洗涤；

步骤5：对所述步骤4得到的产物中进行过滤以便得到后期工艺需要的纸浆。

将速生柳破碎或削片；将准备好的速生柳原料送至削片机或者破碎机，之前可以进行脱皮处理也可以不用脱皮直接进行破碎，在进入下一步骤之前，可优选将速生柳碎片进行筛选、除尘，将杂质、尘土出去。

将所述步骤1得到的产物浸渍于浸液中，可在常压下浸渍于浸液中，所述浸液的包括：Na₂O₂、Na₂S₂O₃、O₃、纤维素酶及草酸二水合物；浸渍的温度为70-90摄氏度，为一般容器都能承受的温度，经过浸渍处理后的速生柳片部分的木素和半纤维素已经改性了，并且速生柳片已经被渗透、软化并且分丝。

将所述步骤2得到的产物过滤，将速生柳磨浆；将速生柳片过滤，所述浸液可以进行重复使用，将所述速生柳片进行机械磨浆。

将所述步骤3得到的产物筛选洗涤，由于浆中还存在有未磨解的纤维束或者是纤维原料在机械流中、磨解中的金属、沙粒等，通过筛选净化这道工艺操作，除去杂质和粗纤维，脱出残留于浆中的浸液；筛选是指用纤维筛过滤将所述步骤3得到的产物，根据不同大小、长短的纸浆纤维的生产需求，来设置纤维筛的目数、筛孔的大小，通过筛选过程能够灵活的提取所需的粗细、大小的纤维。

因为木片是用浸液浸泡过的，木片中含有少量的浸液，研磨所得的浆中也会存留所述浸液，而用筛子筛出的纤维的长宽粗细比较标准和统一，因此用筛子筛选出的浆放到水中洗，然后筛出来即为此步骤的产物。洗涤过后的水以及第一次筛选浆后剩下的水中带走的纤维，根据需求可以继续过滤，得到更细的纸浆纤维，过滤后剩余的水循环使用。

将所述步骤4得到的产物分离得到纸浆，将所述纸浆和洗涤水进行分离，洗涤水可以回收再生循环回用；所述分离方法包括但不限于真空抽滤、静置分离等等。

所述后期工艺需要的纸浆可以进行浓缩后直接销售，也可以进入下一步骤造纸。其过滤的方式以及过滤的水分控制可由后期工艺的需要来决定。

所述速生柳浸渍的温度为70-100摄氏度。

优选的，所述速生柳浸渍的温度为70-90摄氏度。

所述速生柳浸渍的时间为50-90分钟。

所述纸浆在造纸之前依据需要也可以进行漂白。

所述Na₂O₂的质量分数为2.5-4.5％，所述Na₂S₂O₃的质量分数为1％-3％、所述O₃的质量分数为0.1％-1.3％、所述纤维素酶及草酸二水合物的质量分数为0.1％-2％。

优选的，所述Na₂O₂的质量分数为3-4％，所述Na₂S₂O₃的质量分数为1％-3％、所述O₃的质量分数为0.1％-0.8％、所述纤维素酶及草酸二水合物的质量分数为0.1％-1％。

优选的，所述Na₂O₂的质量分数为3.5％，所述Na₂S₂O₃的质量分数为2％、所述O₃的质量分数为0.5％、所述纤维素酶及草酸二水合物的质量分数为0.7％。

采用本发明提供的分段污水处理工艺和所述速生柳制浆工艺，用水不排水，纤维制造提取过程无污染，传统制浆工艺是利用强碱、强酸高温、高压蒸煮，产生难处理的黑液，对环境造成严重污染，尤其非木纤维制造过程中的废液更是难于处理，而速生柳(竹柳)纤维清洁生产是浸渍剂在常压下对纤维进行浸渍和软化，不使用强碱和强酸，因此没有黑液产生。

同时，在所有不同的生产工段排出的废液或废水经分段处理后，再生循环回用，实现整个过程无污染，不排放，保护了环境。

采用本发明提供的分段污水处理工艺和所述速生柳制浆工艺，资源利用率高，节能降耗效果明显，竹柳纤维本色综合制得率高达90％；每吨纤维素制得仅耗水10吨以内，节水90％；综合能耗217Kg折标煤，与传统相比节约30％以上。

本发明提供的分段污水处理工艺配合所述速生柳制浆工艺时，能够充分利用竹柳纤维，实现资源循环利用。

由本发明提供的分段污水处理工艺与其他制浆工艺污染物排放情况，对比如表1所示，按国家排放标准GB3544-2008比较。

表1速生柳制浆工艺污染物排放情况

项目	速生柳制浆工艺	传统酸碱法生产
			吨浆废水排放量(m3/t)	0	80
吨浆CODcr排放量(kg/t)	0	16
			吨浆BOD5排放量(kg/t)	0	4
吨浆SS排放量(kg/t)	0	5.6

如上表所示，采用本发明提供的分段污水处理工艺和所述速生柳制浆工艺，年产10万吨速生柳纤维纸浆，年可减排废水和污染物量为：

年减少污水排放量：100000*80(吨)＝800万吨；

年减少COD_cr排放量：100000*0.016(吨)＝1600吨；

年减少BOD₅排放量：100000*0.004(吨)＝400吨；

年减少SS排放量：100000*0.0056(吨)＝560吨；

因此，采用本发明提供的分段污水处理工艺和所述速生柳制浆工艺，可以大大减少甚至基本杜绝造纸工艺中的污染物排放。

在能源、资源节约方面，采用本发明提供的分段污水处理工艺和所述速生柳制浆工艺在纤维素提取过程中不蒸煮、不加压，在常压下完成生产，有利于降低电耗、煤耗，具有显著的节能效果；另外利用循环回用水系统，大大降低了吨浆耗水量。本发明提供的分段污水处理工艺和所述速生柳制浆工艺的综合能耗、资源消耗情况如表2所示，我国传统碱法制浆工艺过程中综合能耗情况如表3所示：

表2速生柳制浆工艺综合能耗情况

序号	能源消耗	折标煤/kg	吨浆能耗(折标煤)/kg
				1	水	0.257	7m3/t*0.257kg/m3＝1.779kg
2	电	0.404	480kw·h/t浆*0.404/kw·h＝131.3kg
				3	汽	129	1.2t/t*129kg/t＝83.85kg
4	吨浆综合能耗		1.03+193.92+154.8＝217kg
				5	纤维原料耗量		1.27--1.5吨

表3传统碱法制浆工艺过程中综合能耗情况

序号	能源消耗	折标煤/kg	吨浆能耗(折标煤)/kg
				1	水	0.257	100m3/t浆*0.257kg/m3＝25.7kg标煤
2	电	0.404	650kw·h/t浆*0.404kg/kw·h＝262.6kg标煤
				3	汽	129	4.2t/t浆*129kg/t＝541.8kg标煤
4	吨浆综合能耗		25.7+303+541.8＝870.5kg标煤
				5	纤维原料耗量		2.5----3吨

综合表2、表3进行对比(以年产10万吨纸浆为例)，采用本发明提供的分段污水处理工艺和所述速生柳制浆工艺年综合节能量为：100000(吨浆)*(0.572-0.217)吨＝35500吨标煤；年节省纤维原料资源：100000(吨浆)*(2.7-1.5)吨＝12万吨；年节水量为：100000(吨浆)*(100-7)吨＝93万吨。

与现有技术相比，本申请所述的一种分段污水处理工艺，达到了如下效果：

1)本申请所述的分段污水处理工艺，将‘物化’处理技术与金属膜分离技术、负压精滤技术的高效结合，能够快速与生产同步处理的再生水在COD、BOD、SS含量都在可控制范围，也可以实现实时生产污废水大规模处理，流程短，设备操作方便，可实现集中控制；

2)本申请所述的分段污水处理工艺，实现整个过程无污染，可以大大减少甚至基本杜绝造纸工艺中的污染物排放，在污染物处理成本小的同时也保护了环境；

3)本申请所述的分段污水处理工艺，所述分段污水处理工艺的系统为至少一个，设置于所述速生柳制浆工艺的不同生产阶段，即可全过程机械化运行中即对该生产各工段的废水进行了处理，占地面积有限、不需要单独的庞大场地，设备投资少、不需曝气设备、较多的曝气池、沉淀池等，能耗适中，在线智能程序调控；

4)本申请所述的分段污水处理工艺，所述制浆分段污水处理系统，与制浆线生产达到同步，可最大程度的使用再生水，减少新鲜水的消耗，与现有技术比较可节约水90％；

5)本申请所述的分段污水处理工艺，降低投资成本，缩短建设周期，新工艺技术具有科技含量高、投入产出比高、建设周期短、投资见效快的优势。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种分段污水处理工艺，用于速生柳制浆工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将污水中的纤维分离以得到滤液；

步骤二：间隔一定时间向所述滤液中添加絮凝剂，至少重复两次；

步骤三：从所述步骤二得到的产物中去除可溶性细小颗粒；

步骤四：从所述步骤三得到的产物中分离出盐类或其他金属粒子。

2.如权利要求1所述的分段污水处理工艺，其特征在于，所述步骤一中的将污水进行过滤的方式为使用纤维回收筛过滤。

3.如权利要求1所述的分段污水处理工艺，其特征在于，所述步骤三中的将可溶性细小颗粒从所述步骤二得到的产物中去除的过程通过金属膜过滤系统过滤来实现。

4.如权利要求1所述的分段污水处理工艺，其特征在于，所述步骤四中的将盐类或其他金属粒子去除的过程通过负压精过滤系统过滤来实现。

5.如权利要求1所述的分段污水处理工艺，其特征在于，所述步骤四还包括将污泥进行干化无害处理。

6.如权利要求1所述的分段污水处理工艺，其特征在于，所述纤维回收筛筛孔为为20-400μm。

7.如权利要求1所述的分段污水处理工艺，其特征在于，所述步骤二中的间隔一定时间是指间隔48-72小时。

8.一种用于权利要求1至7中任一所述的分段污水处理工艺的系统，用于速生柳制浆工艺，其特征在于，包括纤维回收筛、金属膜过滤系统、负压精过滤系统和絮凝剂添加系统，其中，

所述纤维回收筛，用于将污水中的纤维分离以得到滤液；

所述絮凝剂添加系统，间隔一定时间向所述滤液中添加絮凝剂，至少重复两次；

所述金属膜过滤系统，从所述步骤二得到的产物中去除可溶性细小颗粒；

所述负压精过滤系统，从所述步骤三得到的产物中分离出盐类或其他金属粒子。

9.如权利要求8所述的分段污水处理工艺的系统，其特征在于，所述分段污水处理工艺的系统为至少一个。