CN106467335A - 一种利用纤维素基绿色絮凝材料混凝处理超声波制浆废水的方法 - Google Patents

一种利用纤维素基绿色絮凝材料混凝处理超声波制浆废水的方法 Download PDF

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俞钱涵
张勇
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Abstract

本发明公开了一种利用纤维素基绿色絮凝材料混凝处理超声波制浆废水的方法。采用方法的要点是将超声波制浆废水调至相应的pH值，加入适量的助凝剂并快速搅拌，再加入适量的纤维素基绿色絮凝材料并慢速搅拌，经静置溢流将废水中的悬浮和微溶性污染物去除。该方法快速、高效，特别适用于超声波制浆废水的混凝处理。本发明采用新型纤维素基绿色絮凝材料处理超声波制浆废水，与传统的聚丙烯酰胺类絮凝剂相比，在显著提高废水的浊度去除率，降低处理成本，减小絮凝污泥造成的环境二次污染问题的同时，进一步完善了超声波制浆过程的废水处理技术，加速了超声波制浆技术的工业化进程，具有重要的社会环境效益和工业应用价值。

Description

一种利用纤维素基绿色絮凝材料混凝处理超声波制浆废水的方法
技术领域
本发明涉及一种混凝处理超声波制浆废水的方法，特别涉及一种利用纤维素基绿色絮凝材料混凝处理超声波制浆废水的方法，属环境工程技术领域。
背景技术
纤维素是由葡萄糖单元组成的大分子多糖，是地球上最为丰富天然高分子化合物之一；聚丙烯酰胺是水溶性线性高分子化合物，絮凝性能良好，但絮凝过程产生的污泥经填埋处理后难以在土壤中自然降解。聚丙烯酰胺接枝纤维素所制得的纤维素基绿色絮凝材料，同时具备了两种高分子化合物的特性，既有良好的絮凝性能，又可被土壤生物降解；此外，还可以进一步降低絮凝剂产品的生产和使用成本。
造纸工业是世界6大污染源工业之一，废水排放量占到我国工业废水排放总量的10%左右。造纸废水主要为高浓度有机废水，含有木素、残碱、硫化物、氯化物等污染物。超声波制浆技术的出现，可使生产过程产生的制浆废水不含氯化物，但其废水产生量大、COD负荷高、纤维类悬浮物多、色度高且含有二价硫元素，存在硫醇类恶臭气味，因此处理难度仍然较大。
在工业废水处理领域，中国专利（CN201310568519）“一种瓦楞原纸制浆废水处理工艺”由机械格栅+六角筛过滤+混凝+气浮沉淀的处理工艺，可以去除废水中绝大部分的SS；中国专利（CN201310264257）“一株产酸的梭菌及其在造纸废水处理中的应用”由一株产酸的梭菌株直接处理造纸废水，且还可降低废水的pH值，为产甲烷菌在制浆黑液中的生长和定殖提供了适宜环境；中国专利（CN201010577388）“制浆造纸废水处理工艺”将制浆造纸废水调节pH值至1.5-4后进行铁炭反应，再将铁炭反应出水调节pH值至1.5-4，进行Fenton反应，然后调节pH值至7-10进行混凝沉淀，过滤即可；美国专利（US 8715508）“Printing and dyeing wastewater treatment and reuse apparatus and method therefor”采用聚丙烯酰胺絮凝处理印染废水取得较好效果。截至目前，还未见到利用纤维素基绿色絮凝材料混凝处理超声波制浆废水的相关工艺技术出现。
超声波制浆技术可以实现制浆与漂白同步进行，进而大幅较少生产过程的设备数量和工业能耗，进而降低生产成本；生产的纸浆得率高、白度高；洗浆工段用水量少；产生废水不含持久性有机污染物等。但其废水仍存在产水量大、COD负荷高、纤维类悬浮物多、色度高且含二价硫元素，有硫醇类恶臭气味等问题。利用新型纤维素基绿色絮凝材料混凝处理超声波制浆废水可使废水的浊度显著降低，化学需氧量和色度相对减小。同时，产生的絮凝污泥可以实现在土壤中的自然降解，减小了传统聚丙烯酰胺类絮凝剂絮凝处理废水后造成的絮凝污泥环境二次污染问题，因此具有重要的社会和环境效益。
发明内容
为克服超声波制浆过程产生的废水量大、较难处理等问题，同时解决传统絮凝污泥的二次污染，降低絮凝过程生产成本，资源化利用我国丰富的纤维素类生物质资源，本发明的目的是提供一种利用纤维素基绿色絮凝材料混凝处理超声波制浆废水的方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是采用以下步骤：
1）将纤维素基绿色絮凝材料加入到自来水中，配制得到3 wt%的纤维素基绿色絮凝材料溶液；
2）将助凝剂加入到自来水中，配制得到质量分数4 wt%的助凝剂溶液；
3）利用2 mol/L的盐酸调节超声波制浆废水的pH值至4-7，以10-70 mL/L的用量将步骤2）中配制得到的助凝剂溶液加入到上述调节好pH值的超声波制浆废水中，在150-250 rpm转速下搅拌5-8 min，再以10-70 mL/L的用量将步骤1）中配置得到的纤维素基绿色絮凝材料溶液加入上述超声波制浆废水中，在20-50 rpm转速下搅拌9-12 min，得到加入助凝剂和絮凝材料的超声波制浆废水混合溶液；
4）将步骤3）得到的加入助凝剂和絮凝材料的超声波制浆废水混合溶液静置35-50 min，溢流出上层清液，即为经过纤维素基绿色絮凝材料混凝处理的超声波制浆废水。
所述的超声波制浆废水为麦秆超声波制浆废水、稻秆超声波制浆废水、芦苇超声波制浆废水、龙须草超声波制浆废水中的一种。
所述的助凝剂为聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合氯化铝铁中的一种。
与背景技术相比，本发明具有的有益效果是：
本发明使用新型纤维素基绿色絮凝材料混凝处理超声波制浆废水，与传统的聚丙烯酰胺类絮凝剂相比，在显著提高废水的浊度去除率，降低处理成本，减小絮凝污泥造成的环境二次污染问题的同时，进一步完善了超声波制浆过程的废水处理技术，加速了超声波制浆技术的工业化进程，具有重要的社会环境效益和工业应用价值。
附图说明
图1是超声波制浆废水经纤维素基绿色絮凝材料混凝处理前后对比照片，其中图1a为未经处理的麦秆超声波制浆废水照片，图1b为经过实施例1混凝处理后的麦秆超声波制浆废水照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例 1:
1）将纤维素基绿色絮凝材料加入到自来水中，配制得到3 wt%的纤维素基绿色絮凝材料溶液；
2）将助凝剂聚合氯化铝加入到自来水中，配制得到质量分数4 wt%的聚合氯化铝助凝剂溶液；
3）利用2 mol/L的盐酸调节麦秆超声波制浆废水的pH值至4，以10 mL/L的用量将步骤2）中配制得到的聚合氯化铝助凝剂溶液加入到上述调节好pH值的麦秆超声波制浆废水中，在150 rpm转速下搅拌5 min，再以10 mL/L的用量将步骤1）中配置得到的纤维素基绿色絮凝材料溶液加入上述麦秆超声波制浆废水中，在20 rpm转速下搅拌9 min，得到加入助凝剂和絮凝材料的麦秆超声波制浆废水混合溶液；
4）将步骤3）得到的加入助凝剂和絮凝材料的麦秆超声波制浆废水混合溶液静置35 min，溢流出上层清液，即为经过纤维素基绿色絮凝材料混凝处理的麦秆超声波制浆废水（a）。
实施例 2:
1）将纤维素基绿色絮凝材料加入到自来水中，配制得到3 wt%的纤维素基绿色絮凝材料溶液；
2）将助凝剂聚合氯化铁加入到自来水中，配制得到质量分数4 wt%的聚合氯化铁助凝剂溶液；
3）利用2 mol/L的盐酸调节稻秆超声波制浆废水的pH值至5，以40 mL/L的用量将步骤2）中配制得到的聚合氯化铁助凝剂溶液加入到上述调节好pH值的稻秆超声波制浆废水中，在250 rpm转速下搅拌6 min，再以70 mL/L的用量将步骤1）中配置得到的纤维素基绿色絮凝材料溶液加入上述稻秆超声波制浆废水中，在50 rpm转速下搅拌10 min，得到加入助凝剂和絮凝材料的稻秆超声波制浆废水混合溶液；
4）将步骤3）得到的加入助凝剂和絮凝材料的稻秆超声波制浆废水混合溶液静置40 min，溢流出上层清液，即为经过纤维素基绿色絮凝材料混凝处理的稻秆超声波制浆废水（b）。
实施例 3:
1）将纤维素基绿色絮凝材料加入到自来水中，配制得到3 wt%的纤维素基绿色絮凝材料溶液；
2）将助凝剂聚合氯化铝铁加入到自来水中，配制得到质量分数4 wt%的聚合氯化铝铁助凝剂溶液；
3）利用2 mol/L的盐酸调节芦苇超声波制浆废水的pH值至6，以55 mL/L的用量将步骤2）中配制得到的聚合氯化铝铁助凝剂溶液加入到上述调节好pH值的芦苇超声波制浆废水中，在190 rpm转速下搅拌7 min，再以40 mL/L的用量将步骤1）中配置得到的纤维素基绿色絮凝材料溶液加入上述芦苇超声波制浆废水中，在40 rpm转速下搅拌12 min，得到加入助凝剂和絮凝材料的芦苇超声波制浆废水混合溶液；
4）将步骤3）得到的加入助凝剂和絮凝材料的芦苇超声波制浆废水混合溶液静置45 min，溢流出上层清液，即为经过纤维素基绿色絮凝材料混凝处理的芦苇超声波制浆废水（c）。
实施例 4:
1）将纤维素基绿色絮凝材料加入到自来水中，配制得到3 wt%的纤维素基绿色絮凝材料溶液；
2）将助凝剂聚合氯化铝铁加入到自来水中，配制得到质量分数4 wt%的聚合氯化铝铁助凝剂溶液；
3）利用2 mol/L的盐酸调节龙须草超声波制浆废水的pH值至7，以70 mL/L的用量将步骤2）中配制得到的聚合氯化铝铁助凝剂溶液加入到上述调节好pH值的龙须草超声波制浆废水中，在200 rpm转速下搅拌8 min，再以30 mL/L的用量将步骤1）中配置得到的纤维素基绿色絮凝材料溶液加入上述龙须草超声波制浆废水中，在45 rpm转速下搅拌11 min，得到加入助凝剂和絮凝材料的龙须草超声波制浆废水混合溶液；
4）将步骤3）得到的加入助凝剂和絮凝材料的龙须草超声波制浆废水混合溶液静置50 min，溢流出上层清液，即为经过纤维素基绿色絮凝材料混凝处理的龙须草超声波制浆废水（d）。
测定经过实施例1、2、3、4混凝处理得到的超声波制浆废水的浊度和CODCr。表1为由实施例1、2、3、4混凝处理得到的超声波制浆废水和未经混凝处理的超声波制浆废水的浊度和CODCr测定结果。由表1数据可知，采用本发明提供的混凝方法得到的超声波制浆废水（a）、（b）、（c）、（d）浊度分布在1.95-29.7 NTU，CODCr分布在4530-4785 mg/L，较未经混凝处理的超声波制浆废水在浊度和CODCr指标上均有大幅下降。
如图1，由实施例1和2混凝处理得到的超声波制浆废水较未经混凝处理的超声波制浆废水明显澄清，固体悬浮物含量显著减少，混凝处理效果较好。
表 1
以上列举的仅是本发明的具体实施例。本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种利用纤维素基绿色絮凝材料混凝处理超声波制浆废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将纤维素基绿色絮凝材料加入到自来水中，配制得到3 wt%的纤维素基绿色絮凝材料溶液；
2）将助凝剂加入到自来水中，配制得到质量分数4 wt%的助凝剂溶液；
3）利用2 mol/L的盐酸调节超声波制浆废水的pH值至4-7，以10-70 mL/L的用量将步骤2）中配制得到的助凝剂溶液加入到上述调节好pH值的超声波制浆废水中，在150-250 rpm转速下搅拌5-8 min，再以10-70 mL/L的用量将步骤1）中配置得到的纤维素基绿色絮凝材料溶液加入上述超声波制浆废水中，在20-50 rpm转速下搅拌9-12 min，得到加入助凝剂和絮凝材料的超声波制浆废水混合溶液；
4）将步骤3）得到的加入助凝剂和絮凝材料的超声波制浆废水混合溶液静置35-50 min，溢流出上层清液，即为经过纤维素基绿色絮凝材料混凝处理的超声波制浆废水。
2.根据权利要求1所述的一种利用纤维素基绿色絮凝材料混凝处理超声波制浆废水的方法，其特征在于：所述的超声波制浆废水为麦秆超声波制浆废水、稻秆超声波制浆废水、芦苇超声波制浆废水、龙须草超声波制浆废水中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种利用纤维素基绿色絮凝材料混凝处理超声波制浆废水的方法，其特征在于：所述的助凝剂为聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合氯化铝铁中的一种。
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