CN108264176A - 电子束辐照造纸污水预处理包裹剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子束辐照造纸污水预处理包裹剂及其应用，该包裹剂包括如下重量份的组分：阳离子聚丙烯酰胺30～50份，硫酸铁1～10份，聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚1～5份，活性炭1～20份，强酸性阳离子交换树脂1～10份。本发明提供一种应用高能电子束处理造纸污水的方法：向经过过滤处理或生化处理后的造纸污水中加入包裹剂，搅拌分散均匀后对污水进行高能电子束辐照处理，辐照剂量控制在4～10kGy，得到的辐射处理后的污水进行过滤，分离出净化后的水。本发明的包裹剂成本低，可大幅提高造纸污水的辐照处理效果，无二次污染，节约资源，处理后的水便于后续其他处理工序进行处理，扩大了电子束辐照技术在污水处理方面的应用前景。

Description

电子束辐照造纸污水预处理包裹剂及其应用
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种电子束辐照造纸污水预处理包裹剂。
背景技术
造纸废水主要来自造纸工业生产中的制浆和抄纸两个生产过程。制浆是把植物原料中的纤维分离出来，制成浆料，再经漂白，这个过程会产生大量的造纸废水；抄纸是把浆料稀释、成型、压榨、烘干，制成纸张，这个过程也容易产生造纸废水。制浆产生的造纸废水，污染最为严重。洗浆时排出废水呈黑褐色，称为黑水，黑水中污染物浓度很高，BOD高达5～40g/L，含有大量纤维、无机盐和色素。漂白工序排出的造纸废水也含有大量的酸碱物质。抄纸机排出的造纸废水，称为白水，其中含有大量纤维和在生产过程中添加的填料和胶料。
随着造纸业的节水环保要求以及新环保项目的立项要求，随着循环水量的增大，进入污水处理站的污水量在逐步减少，但废水中污染物的浓度却相应增加，按照现有技术中的污水处理工艺和处理设施，难以达到项目实施前制定的出水水质，给达标排放和改善中水水质带来一定的困难。现有污水处理设备存在的主要问题有：①预处理效果差，初沉池的池容较大，因不能及时排泥，沉淀污泥在池内停留时间较长，导致厌氧酸化，废水中有机污染物含量增加，增加后续的生化处理负荷；②耗氧曝气前缺少处理工序，水质、水量不能调节，废水中纤维素及半纤维素难以降解，给后续的生化工序带来很大的处理压力。
在制浆造纸生产各个环节的废水中，已经有超过250种的有机物质被鉴别检测出来，除了含有大量碳水化合物、纤维素、木质素等常规有机污染物外，还含有大量如氯代芳香族、多环芳烃类等持久性有毒化学污染物，其中还包括本不天然存在，源于造纸工业过程，具有剧毒性的二恶英。ZhengMinghui等对国内麦草为原料的制浆厂废水分析结果表明，漂白工艺出水中共检查到12种二恶英类物质，其中毒性最强的2,3,7,8-TCDF，1,2,3,7,8-TCDF，2,3,7,8-TCDD和1,2,3,7,8-TCDD都有检出，含量分别达到121.5pg/L，65.3pg/L，229.5pg/L和100.5pg/L。Lucncer和David等监测了纸浆厂上下游二恶英及呋喃的污染变化情况，共有17种毒性物质被检测到，检测结果表明，二恶英类物质在下游水环境中的浓度有明显的增加趋势，这些结果都强有力的说明了制浆造纸工业是水环境中典型的持久性有机污染物的重要源头。
电子束辐照技术，是指利用被加速的电子束流轰击或照射被处理对象，使其发生在常规方法下难以引发的物理化学及生物学反应，从而达到提高产品性能、净化物质等目的。相比于传统废水处理方法，电子束辐照技术的长处在于处理难降解有机废水、抗生素废水、含致病菌废水等。
电子束辐照处理工业废水作为一种新型环保技术,已在部分产业中进行了一系列的尝试，该技术利用电子加速器产生的电子书对工业废水进行辐照处理，在产生大量具有高度氧化性的羟基自由基·OH及还原性的水合电子eaq-等多种活性粒子，通过高级氧化还原反应及胶体性状的改变等一系列物理及化学反应，使污染物降解或分离，从而高效去除废水中的各种污染物，获得良好的处理效果。理论上，电子束辐照处理技术具有处理能力强、适用范围广、处理效率高、占地面积小、处理规模大、使用寿命长等优点。
采用电子束辐照处理工业废水，根据水质的不同和整体系统的要求，一般可作用预处理步骤和后处理步骤两种类型。在作为预处理步骤中，针对高浓度废水或生物毒性较高的废水，通过电子束辐照处理，使污染物分离或分解，降低废水中污染物的浓度和生物毒性，改善废水的可生化性，从而可以通过后续的生物处理实现达标排放。但实际生产中发现, 采用电子束辐照处理工业废水仍存在处理效果难以达到预期的程度、针对不同废水的处理效果变动大、能耗大、与其他废水处理步骤配合度不够等问题。
发明内容
本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种电子束辐照造纸污水预处理包裹剂。
本发明的另一目的是提供一种利用上述包裹剂应用高能电子束处理造纸污水的方法。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种电子束辐照造纸污水预处理包裹剂，它包括如下重量份的组分：阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）30～50份，硫酸铁1～10份，聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚1～5份，活性炭1～20份，强酸性阳离子交换树脂1～10份。
在一种优选方案中，本电子束辐照造纸污水预处理包裹剂包括如下重量份的组分：阳离子聚丙烯酰胺35～45份，硫酸铁3～8份，聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚1～5份，活性炭3～8份，强酸性阳离子交换树脂2～6份。
在一种更优选方案中，本电子束辐照造纸污水预处理包裹剂包括如下重量份的组分：阳离子聚丙烯酰胺40～45份，硫酸铁5～8份，聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚2～5份，活性炭4～7份，强酸性阳离子交换树脂3～6份。
本包裹剂中的各组分通过相互之间的协同作用配合电子束辐照进行污水处理，各组分的用量均需保持在合理范围内，实验发现，除活性炭外的其他组分如过高或过低，都会影响污水处理效果。
本发明的电子束辐照造纸污水预处理包裹剂在制备时只需将各组分充分混合后分装即可。
本发明还提供了一种应用高能电子束处理造纸污水的方法，它包括如下步骤：向经过过滤处理的造纸污水中加入本发明所述的包裹剂，搅拌分散均匀后对污水进行高能电子束辐照处理，辐照剂量控制在4～10kGy，得到的辐射处理后的污水进行过滤，分离出净化后的水。
本处理方法针对单纯采用高能电子束处理造纸污水效果不佳的问题，通过在处理过程中加入微量的包裹剂促进各种有机无机污染物的降解以及纤维等成分的絮凝包裹沉淀，可以大幅提高辐照处理污水的效果。
本方法中只需通过加入微量的包裹剂即可实现良好的处理效果，但实践中发现，包裹剂的加入量过大时反而影响辐照处理效果，这也许与包裹剂过早絮凝污染物有关，包裹剂的加入量过小时，包裹剂无法起到应有的效果。本方法中包裹剂的合适加入量为待处理污水质量的0.001～0.08‰，优选 0.005～0.05‰，进一步优选0.008～0.04‰。
在辐照前，包裹剂加入待处理污水后搅拌0.1～5小时分散均匀，优选0.2～1小时，过长或过短的搅拌时间也会影响辐照处理效果。在高能电子束辐照处理过程中也需保持搅拌。
本方法在造纸污水处理过程中，通过包裹剂的协同配合作用，可以使高能电子束在相对较低的辐照剂量下（10kGy以下）实现较好的处理效果，优选的，辐照剂量控制在5～10kGy，进一步优选的辐照剂量为5～8kGy。
本发明所提供的电子束辐照造纸污水预处理包裹剂成本低，便于获取，配合电子束辐照造技术，可以大幅提高造纸污水的辐照处理效果，无二次污染，节约资源，处理后的水便于后续其他处理工序进行处理，所产生的污泥也可再次回用，进一步扩大了电子束辐照技术在污水处理方面的应用前景。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的方案做进一步说明，但本发明的范围并不局限于以下各实施例。
实施例1
电子束辐照造纸污水预处理包裹剂的原料如下：阳离子聚丙烯酰胺40kg，硫酸铁6kg，聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚3kg，活性炭5kg，强酸性阳离子交换树脂4kg。各原料充分混合后分装即可。
实施例2
电子束辐照造纸污水预处理包裹剂的原料如下：阳离子聚丙烯酰胺44kg，硫酸铁5kg，聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚3kg，活性炭6kg，强酸性阳离子交换树脂3kg。各原料充分混合后分装即可。
实施例3
电子束辐照造纸污水预处理包裹剂的原料如下：阳离子聚丙烯酰胺41kg，硫酸铁8kg，聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚5kg，活性炭7kg，强酸性阳离子交换树脂6kg。各原料充分混合后分装即可。
实施例4
造纸污水经过污染物过滤处理和物化处理后，仍然具有高浓度的污染物，电子辐照处理作为废水处理的预处理步骤。将该原水先加入实施例1所制备的包裹剂，投加量为0.01‰，搅拌0.3小时分散均匀，搅拌分散均匀后对污水在搅拌下进行高能电子束辐照处理，辐照剂量控制在7kGy，得到的辐射处理后的污水进行过滤，分离出净化后的水。
以不投加包裹剂的相同原水进行相同条件、同剂量的高能电子束辐照处理，作为对照例1。
以投加相同量的包裹剂但不进行辐照处理的方案，作为对照例2。
处理前后的相关水质如表1所示。
表1
检测项目 原水 处理后的水 对照例1 对照例2
CODcr(mg/L) 1808 442 921 1735
BOD5(mg/L) 1536 99 864 1320
NH3-N(mg/L) 296 104 216 281
TP(mg/L) 28 12 17 26
本例处理后分离出的净化后的水，可再经过好氧厌氧生化处理进行深度处理，在大幅降低生化处理的负荷的基础上，使最终的出水达标排放，
实施例5
造纸污水经过污染物过滤处理和物化处理后，仍然具有高浓度的污染物，电子辐照处理作为废水处理的预处理步骤。将该原水先加入实施例2所制备的包裹剂，投加量为0.02‰，搅拌0.3小时分散均匀，搅拌分散均匀后对污水在搅拌下进行高能电子束辐照处理，辐照剂量控制在8kGy，得到的辐射处理后的污水进行过滤，分离出净化后的水。
以不投加包裹剂的相同原水进行相同条件、同剂量的高能电子束辐照处理，作为对照例3。
以投加相同量的包裹剂但不进行辐照处理的方案，作为对照例4。
处理前后的相关水质如表2所示。
表2
检测项目 原水 处理后的水 对照例3 对照例4
CODcr(mg/L) 1902 448 939 1767
BOD5(mg/L) 1598 99 878 1335
NH3-N(mg/L) 304 102 229 289
TP(mg/L) 29 12 19 25
本例处理后分离出的净化后的水，可再经过好氧厌氧生化处理进行深度处理，在大幅降低生化处理的负荷的基础上，使最终的出水达标排放。

Claims (9)

1.一种电子束辐照造纸污水预处理包裹剂，其特征在于它包括如下重量份的组分：阳离子聚丙烯酰胺30～50份，硫酸铁1～10份，聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚1～5份，活性炭1～20份，强酸性阳离子交换树脂1～10份。
2.根据权利要求1所述的电子束辐照造纸污水预处理包裹剂，其特征在于它包括如下重量份的组分：阳离子聚丙烯酰胺35～45份，硫酸铁3～8份，聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚1～5份，活性炭3～8份，强酸性阳离子交换树脂2～6份。
3.根据权利要求2所述的电子束辐照造纸污水预处理包裹剂，其特征在于它包括如下重量份的组分：阳离子聚丙烯酰胺40～45份，硫酸铁5～8份，聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚2～5份，活性炭4～7份，强酸性阳离子交换树脂3～6份。
4.一种应用高能电子束处理造纸污水的方法，其特征在于它包括如下步骤：向经过过滤处理的造纸污水中加入权利要求1所述的包裹剂，搅拌分散均匀后对污水进行高能电子束辐照处理，辐照剂量控制在4～10kGy，得到的辐射处理后的污水进行过滤，分离出净化后的水。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述包裹剂的加入量为待处理污水质量的0.001～0.08‰。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述包裹剂的加入量为待处理污水质量的0.005～0.05‰。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述包裹剂的加入量为待处理污水质量的0.008～0.04‰。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于包裹剂加入待处理污水后搅拌0.1～5小时分散均匀，在高能电子束辐照处理过程中也保持搅拌。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于辐照剂量控制在5～10kGy。
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