CN108483761B - 一种高硬度高盐度的再生纸造纸废水的循环使用方法 - Google Patents

一种高硬度高盐度的再生纸造纸废水的循环使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高硬度高盐度的再生纸造纸废水的循环使用方法，先采用石灰粉对高硬度废水进行预软化处理，在使用膜分离法对废水中的二价离子和多价离子进行高效截留，以去除钙、镁、硅和硫酸根等离子。在使用膜分离法的过程中，同时使用电磁法使废水中的离子的特性进行改变，从而改变碳酸钙沉积的速度及沉积时的物理特性来阻止硬水垢的形成，以大大降低水垢形成的可能性，分离效果好，循环使用内部处理的污水，减少污水净化处理压力，减少污水向外排放，生产过程更加清洁和环保。

Description

一种高硬度高盐度的再生纸造纸废水的循环使用方法
技术领域
本发明涉及造纸污水处理领域，尤其涉及一种高硬度高盐度的再生纸造纸废水的循环使用方法。
背景技术
在废纸造纸的工业生产过程中所产生的废水通常含有较高的硬度和较高的盐分，较高的硬度主要是指污水中的钙、镁离子的总浓度高，由于其颜色为黑色而常被称作黑液，黑液如果未经处理而直接排放，会造成水体和土壤的盐碱化，危害自然环境。
目前，对于黑液的软化方法主要包括化学法和离子交换法，化学法在各种高含盐废水去除钙镁的实际应用中最为普遍，其主要机理是向废水中投加一定的化学药剂，使钙镁离子形成难溶盐而沉淀或絮凝除去。高含盐废水中硬度较高且水量较大，采用化学法需要投入的化学品量也相应较大，费用较高；同时化学法往往产生大量的污泥对环境造成二次污染；离子交换法在废水去硬度生产软化水方面应用广泛。离子交换法能有效去除钙镁结垢离子，但是树脂或载体在使用过程中都存在再生问题。再生过程中一般都需要再生药剂，费用昂贵且存在对环境的二次污染，不适用高硬度废水软化的需要。
而对于高盐度废水的浓缩方法主要包括膜法和热法，由于高含盐废水具有较高的渗透压，反渗透膜对高含盐废水的回收率较低，无法浓缩至较高倍数满足结晶器的需要。采用热法浓缩高含盐废水需要大量蒸汽，吨水处理成本高，并且对蒸发器材质要求较高，设备投资成本大。如果采用机械蒸汽压缩机来减少蒸汽用量，同样会增大设备的投资成本和运行成本。
可见，现有技术中针对高硬度高盐度废水的处理方法主要将化学法与热浓缩法进行组合，但是这种组合方式不仅消耗大量的化学药剂和蒸汽，无形之中增加了运行成本，而且还会污染环境。
因此有必要予以改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的是提供一种高硬度高盐度的再生纸造纸废水的循环使用方法，该方法具有处理方法简单，成本低，废水处理能力强等优点，能够对黑液中的高硬度固体杂质进行有效软化并回收利用。
针对现有技术存在的不足，本发明的第二目的是提供一种高硬度高盐度的再生纸造纸废水的循环使用方法，该方法能够把黑液中的短纤维进行高效的提取并回收利用。
针对现有技术存在的不足，本发明的第三目的是提供一种高硬度高盐度的再生纸造纸废水的循环使用方法，该方法能够实现废水零排放，不会对环境造成污染，充分实现了绿色环保。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种高硬度高盐度的再生纸造纸废水的循环使用方法，包括以下步骤：
1）预软化废水步骤，通过废水输送管道将高硬度高盐度废水输送至快速搅拌池，并且在输送过程中投入石灰粉，搅拌均匀得到预软化废水；
2）纳滤分离步骤，把预软化废水送至纳滤处理设备，经过纳滤处理得到第一分离液和第一浓缩液；
3）渗透分离步骤，把第一分离液进行渗透分离，得到第二浓缩液和第二分离液；
4）回收碎浆循环用水步骤，把第二分离液回收得到碎浆循环用水，在使用再生纸碎浆的碎浆步骤中加入碎浆循环用水；
5）结晶回收步骤，把第一浓缩液和第二浓缩液混合后进行结晶处理，得到固体盐和白水；
6）回收固体盐步骤，将固体盐回收使用，在使用再生纸碎浆的碎浆步骤中加入固体盐；
7）回收浆料稀释循环用水步骤，将白水泵送到白水池备用，得到浆料稀释循环用水，在稀释浆料的浆料稀释步骤中加入稀释循环用水。
进一步的，在所述预软化废水步骤之前进行除杂处理步骤，
除杂处理步骤，对高硬度高盐度废水进行除杂处理，以去除其中的固体颗粒杂质，
除杂处理选择沙滤处理方法、多介质过滤处理方法、絮凝处理方法或澄清处理方法。
进一步的，在所述预软化废水步骤中，向快速搅拌池输送高硬度高盐度废水，其输送流量为10~15吨/分钟，并且在其输送过程中使用计量泵同时向快速搅拌池连续投放石灰粉，石灰粉的投放量为10~25公斤/分钟。
进一步的，所述渗透分离步骤包括如下子步骤，
a、反渗透浓缩步骤，先将所述第一分离液进行反渗透浓缩得到中间分离液和中间浓缩液，
b、正渗透浓缩步骤，将中间浓缩液进行正渗透浓缩，得到所述第二浓缩液和所述第二分离液，
c、中间分离液回流步骤，通过水泵抽取中间分离液，通过回流管道将中间分离液泵送进入废水输送管道，使中间分离液与预软化废水在废水输送管道中混合后再泵送进入快速搅拌池，中间分离液与预软化废水的重量配比为1：30-40。
进一步的，所述结晶回收步骤包括如下子步骤：
a、一次低温结晶步骤，对所述第一浓缩液和第二浓缩液泵送到低温结晶罐混合，第一浓缩液和第二浓缩液的重量配比为1：1，在低温结晶罐进行浓缩液结晶处理，低温结晶罐内的温度控制在60-70℃，压力控制在15-20Mpa，回收得到第一母液和固体盐；
b、二次低温结晶步骤，将反渗透浓缩步骤得到的中间分离液与第一母液泵送到低温结晶罐，中间分离液与第一母液的重量配比为1：1，将中间分离液与第一母液混合均匀后，在低温结晶罐进行浓缩液结晶处理，低温结晶罐内的温度控制在60-70℃，压力控制在15-20Mpa，回收得到第二母液和固体盐，
c、回收稀释循环用水，收集到第二母液并得到稀释循环用水。
进一步的，在所述纳滤分离步骤中，所述纳滤处理设备的运行压力为0.2~3.5MPa。
进一步的，所述正渗透浓缩选用具有多级处理的正渗透浓缩，正渗透浓缩的浓缩强度逐级增强；所述反渗透浓缩选用选用具有多级处理的反渗透浓缩，反渗透浓缩的浓缩强度逐级增强。
进一步的，在纳滤分离步骤的废水输送管道加上一设定的交变电场或交变磁场，使预软化废水中的盐份离子化；在第一分离液的输送管道加上一设定的交变电场或交变磁场，使第一分离液中的盐份离子化。
本发明和现有技术相比所具有的优点是：本发明循环使用内部处理的污水，减少污水净化处理压力，减少污水向外排放，生产过程更加清洁和环保。
本发明通过将石灰粉、纳滤、电磁法、反渗透和正渗透进行有机的组合，实现了对高硬度高盐度废水的软化与浓缩，不仅操作方便，处理方法简单，而且绿色环保，整个处理过程中无废水排放。
本发明还利用正渗透浓缩处理方法来处理高硬度高盐度废水，得到的浓缩液具有较高的浓度，可实现直接结晶处理，不用额外其他处理工序，降低了人力物力成本，简化了处理工序。
具体实施方式
以下上述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。
一种高硬度高盐度的再生纸造纸废水的循环使用方法，包括以下步骤：
1）除杂处理步骤，对高硬度高盐度废水进行除杂处理，以去除其中的固体颗粒杂质，除杂处理选择沙滤处理方法、多介质过滤处理方法、絮凝处理方法或澄清处理方法。
2）预软化废水步骤，通过废水输送管道将高硬度高盐度废水输送至快速搅拌池，在纳滤分离步骤的废水输送管道加上一设定的交变电场或交变磁场，使预软化废水中的盐份离子化。并且在输送过程中投入石灰粉，搅拌均匀得到预软化废水；具体的，向快速搅拌池输送高硬度高盐度废水，其输送流量为10~15吨/分钟，并且在其输送过程中使用计量泵同时向快速搅拌池连续投放石灰粉，石灰粉的投放量为10~25公斤/分钟。
本发明先采用石灰粉对高硬度废水进行预软化处理，在使用膜分离法对废水中的二价离子（如钙离子、镁离子和硫酸根离子等）和多价离子进行高效截留，去除钙、镁、硅和硫酸根等离子，在使用膜分离法的过程中，同时使用电磁法使废水中的离子的特性进行改变，从而改变碳酸钙（碳酸镁）沉积的速度及沉积时的物理特性来阻止硬水垢的形成，以大大降低水垢形成的可能性。其中，纳滤处理设备的运行压力最好在0.2~3.5MPa，可以更加高效的去除废水中钙、镁等离子，大大降低水垢形成的可能性。同时，纳滤技术具有绿色环保，不会对环境造成污染的优点。
3）纳滤分离步骤，把预软化废水送至纳滤处理设备，纳滤处理设备的运行压力为0.2~3.5MPa，经过纳滤处理得到第一分离液和第一浓缩液；纳滤分离步骤包括反渗透浓缩步骤、正渗透浓缩步骤和中间分离液回流步骤三个子步骤，具体如下，
a、反渗透浓缩步骤，先将所述第一分离液进行反渗透浓缩，反渗透浓缩选用选用具有多级处理的反渗透浓缩，反渗透浓缩的浓缩强度逐级增强，得到中间分离液和中间浓缩液，
b、正渗透浓缩步骤，将中间浓缩液进行正渗透浓缩，正渗透浓缩选用具有多级处理的正渗透浓缩，正渗透浓缩的浓缩强度逐级增强，得到所述第二浓缩液和所述第二分离液，
c、中间分离液回流步骤，通过水泵抽取中间分离液，通过回流管道将中间分离液泵送进入废水输送管道，使中间分离液与预软化废水在废水输送管道中混合后再泵送进入快速搅拌池，中间分离液与预软化废水的重量配比为1：30-40。
通过添加了反渗透浓缩处理方法，此时正渗透浓缩处理后的产水要先返回进行反渗透处理后再返回生产，以充分提高废水的洁静度，满足对零污染排放的需求。其中，反渗透浓缩处理方法可将纳滤产水的含盐量由5000~10000mg/L提升至50000~80000 mg/L。而反渗透的产水作为工业回用水直接使用，反渗透的浓缩液继续进入正渗透膜浓缩处理。正渗透浓缩处理后的浓缩液的浓度是反渗透浓缩液的4~5倍，此时正渗透浓缩液含盐量可达到200000~250000mg/L，正渗透产水回流至反渗透预浓缩步骤进行精制，正渗透浓缩液则可直接进行结晶处理，不用额外寻找其他处理方法，不但节约了人力物力，还降低了废水处理成本，这种优势是现如今任何一种废水处理方法所不能比拟的。这样将正渗透与反渗透处理结合，即保证了产水的水质可直接回用，又提高了浓缩液的浓度，一举两得，非常环保。
4）渗透分离步骤，把第一分离液进行渗透分离，得到第二浓缩液和第二分离液；在第一分离液的输送管道加上一设定的交变电场或交变磁场，使第一分离液中的盐份离子化。
5）回收碎浆循环用水步骤，把第二分离液回收得到碎浆循环用水，在使用再生纸碎浆的碎浆步骤中加入碎浆循环用水；
6）结晶回收步骤，把第一浓缩液和第二浓缩液混合后进行结晶处理，得到固体盐和白水；结晶回收步骤包括如下子步骤：
a、一次低温结晶步骤，对所述第一浓缩液和第二浓缩液泵送到低温结晶罐混合，第一浓缩液和第二浓缩液的重量配比为1：1，在低温结晶罐进行浓缩液结晶处理，低温结晶罐内的温度控制在60-70℃，压力控制在15-20Mpa，回收得到第一母液和固体盐；
b、二次低温结晶步骤，将反渗透浓缩步骤得到的中间分离液与第一母液泵送到低温结晶罐，中间分离液与第一母液的重量配比为1：1，将中间分离液与第一母液混合均匀后，在低温结晶罐进行浓缩液结晶处理，低温结晶罐内的温度控制在60-70℃，压力控制在15-20Mpa，回收得到第二母液和固体盐，
c、回收稀释循环用水，收集到第二母液并得到稀释循环用水。
在结晶这个步骤中，正渗透浓缩后得到的浓缩液由于本身浓度比较高可以直接进行结晶处理，主要得到氯化钠晶浆等一价无机盐和冷凝水。氯化钠晶浆经离心分离、干燥和打包，得到最终氯化钠产品，可直接销售，经济效益可观，冷凝水则进行回收处理。纳滤软化处理得到的浓缩液结晶主要得到二价无机盐，包括硫酸镁、硫酸钠和硫酸钙，经过离心分离、干燥和打包，得到硫 酸盐产品，冷凝水则进行回收处理。另外在正渗透浓后所得的第二分离液包含有造纸短纤维，可以直接回收作造纸备用。
7）回收固体盐步骤，将固体盐回收使用，在使用再生纸碎浆的碎浆步骤中加入固体盐；
8）回收浆料稀释循环用水步骤，将白水泵送到白水池备用，得到浆料稀释循环用水，在稀释浆料的浆料稀释步骤中加入稀释循环用水。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种高硬度高盐度的再生纸造纸废水的循环使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）预软化废水步骤，通过废水输送管道将高硬度高盐度废水输送至快速搅拌池，其输送流量为10~15吨/分钟，并且在其输送过程中使用计量泵同时向快速搅拌池连续投放石灰粉，石灰粉的投放量为10~25公斤/分钟，搅拌均匀得到预软化废水；
2）纳滤分离步骤，把预软化废水送至纳滤处理设备，纳滤处理设备的运行压力为0.2~3.5MPa，经过纳滤处理得到第一分离液和第一浓缩液；
3）渗透分离步骤，把第一分离液进行渗透分离，得到第二浓缩液和第二分离液；包括如下子步骤，
a、反渗透浓缩步骤，先将第一分离液进行反渗透浓缩得到中间分离液和中间浓缩液，反渗透浓缩选用具有多级处理的反渗透浓缩，反渗透浓缩的浓缩强度逐级增强，将含盐量由5000~10000mg/L提升至50000~80000 mg/L；
b、正渗透浓缩步骤，将中间浓缩液进行正渗透浓缩，得到第二浓缩液和第二分离液，正渗透浓缩选用具有多级处理的正渗透浓缩，正渗透浓缩的浓缩强度逐级增强，正渗透浓缩处理后的浓缩液的浓度是反渗透浓缩液的4~5倍，正渗透浓缩液含盐量达到 200000~250000mg/L，正渗透产水回流至反渗透浓缩步骤进行精制；
c、中间分离液回流步骤，通过水泵抽取中间分离液，通过回流管道将中间分离液泵送进入废水输送管道，使中间分离液与预软化废水在废水输送管道中混合后再泵送进入快速搅拌池，中间分离液与预软化废水的重量配比为1：30-40；
4）回收碎浆循环用水步骤，把第二分离液回收得到碎浆循环用水，在使用再生纸碎浆的碎浆步骤中加入碎浆循环用水；
5）结晶回收步骤，把第一浓缩液和第二浓缩液混合后进行结晶处理，得到固体盐和白水；包括如下子步骤：
a、一次低温结晶步骤，对所述第一浓缩液和第二浓缩液泵送到低温结晶罐混合，第一浓缩液和第二浓缩液的重量配比为1：1，在低温结晶罐进行浓缩液结晶处理，低温结晶罐内的温度控制在60-70℃，压力控制在15-20Mpa，回收得到第一母液和固体盐；
b、二次低温结晶步骤，将反渗透浓缩步骤得到的中间分离液与第一母液泵送到低温结晶罐，中间分离液与第一母液的重量配比为1：1，将中间分离液与第一母液混合均匀后，在低温结晶罐进行浓缩液结晶处理，低温结晶罐内的温度控制在60-70℃，压力控制在15-20Mpa，回收得到第二母液和固体盐；
c、回收稀释循环用水，收集到第二母液作为稀释循环用水；
6）回收固体盐步骤，将固体盐回收使用，在使用再生纸碎浆的碎浆步骤中加入固体盐；
7）回收浆料稀释循环用水步骤，将白水泵送到白水池备用，得到浆料稀释循环用水，在稀释浆料的浆料稀释步骤中加入稀释循环用水。
2.根据权利要求1所述的一种高硬度高盐度的再生纸造纸废水的循环使用方法，其特征在于：在所述预软化废水步骤之前进行除杂处理步骤，
除杂处理步骤，对高硬度高盐度废水进行除杂处理，以去除其中的固体颗粒杂质，
除杂处理选择沙滤处理方法、多介质过滤处理方法、絮凝处理方法或澄清处理方法。
3.根据权利要求1所述的一种高硬度高盐度的再生纸造纸废水的循环使用方法，其特征在于：在所述纳滤分离步骤的废水输送管道加上一设定的交变电场或交变磁场，使预软化废水中的盐份离子化；
在第一分离液的输送管道加上一设定的交变电场或交变磁场，使第一分离液中的盐份离子化。
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