CN110194571A - 造纸污泥预处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于造纸技术领域，具体涉及造纸污泥预处理方法。该处理方法包括初级沉淀、厌氧生化处理、好氧生化处理、超声换能器机械破碎、二级沉淀、机械压滤、轻质悬浮物回用；所述初级沉淀操作时轻质悬浮物经絮凝架桥后进入造纸机浆中回用；所述厌氧生化处理、好氧生化处理产生的生化污泥中氮磷回用；机械压滤产生的生物质锅炉中燃烧热用于高浓度的氮磷废水浓缩蒸发。采用二级沉淀的方法分离造纸污水中的细小纤维，降低化学品絮凝剂的用量；该处理方法实现了对造纸污泥中水、细小纤维、生物污泥中氮磷营养盐、甲烷燃料以及热量的回收利用，节能环保，绿色高效，实现了资源的最大化回收利用。

Description

造纸污泥预处理方法
技术领域
本发明属于造纸技术领域，具体涉及造纸污泥预处理方法。
背景技术
近年来，越来越多的国家利用二次纤维，价格低廉的废纸也用于造纸行业，这样有利于保护森林资源和节约能源，但同时也产生一定的造纸污泥。
造纸污泥的成分很复杂，主要由无机物和有机物组成。无机物主要来自纸中的填料、涂料及大部分的油墨粒子，其主要成分时白土和碳酸钙、滑石粉；有机物主要是细小纤维、短纤维、粗渣以及油墨中的有机物，如碳黑、天然或合成黏合剂等。造纸污泥中纤维在有机物含量高，主要是断裂的细小纤维，其是一种纸制品的良好原材料，具有较高的利用价值。
现有的造纸污泥一般采用絮凝剂是污水中的悬浮物凝聚成团，将沉降的污泥进入压缩机进行浓缩于压榨，污泥含水率降为50％后用于造纸污泥，再经过水力碎浆机进入纸机系统。该法处理对于造纸污泥处理中，需要用到大量的化学试剂，絮凝剂的存在既影响回用该造纸污泥纸张的强度，又引入大量的化学药品，增加了化学污染的治理；该采用压榨过滤法，仅能去除残留在细小纤维间的水，并不能去除细小纤维的分子内水，同样影响下一次造纸纸张的含水量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述缺陷，本发明提供一种造纸污泥预处理方法，采用二级沉淀的方法分离造纸污水中的细小纤维，降低化学品絮凝剂的用量；结合机械破碎的方法，去除细小纤维分子间和分子内的结合水，提高废水的去除率。
本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：造纸污泥预处理方法，包括以下步骤：
步骤a，初级沉淀，造纸污泥进入初沉池，在初沉池内设置的微气浮装置作用下，轻质悬浮物在气泡作用下漂浮至页面上，并经过上层上轻质挡板过滤；重颗粒在初沉池中沉降并由下颗粒挡板过滤；经初级过滤的污泥通过一级筛网过滤；
步骤b，好氧生化处理，将从一级筛网过滤出的废水通入好氧生化池中，所述好氧生化池中反应温度为20-50℃，pH值为6.0-8.5，所述好氧生化池中的好氧细菌浓度为10—500cfu/m3；
步骤c，机械破碎，采用超声换能器对经过一级筛网过滤出的造纸污水进行破碎，超声换能器超声频率为10-35kHz，处理时间为5-30s，造纸污水中的微生物破碎，胞内物质及水分稀释出来，胞内水转换为吸附水；
步骤d，二级沉淀，将经过好氧生化处理的废水进入二沉池，向二沉池中加入聚合氯化铝铁，系统中残留的微生物进一步絮凝沉降，沉降时间为10-20min，所述静置沉降后的废水经二级筛网进入回用水池；所述二沉池中残留固体颗粒进入压滤机；
步骤e，机械压滤，所述压滤机为板框压滤机，将二沉池中残留固体颗粒和初沉池中重颗粒中的水脱出，该水中含有微生物中的氮磷组分，对该较高浓度的氮磷废水浓缩蒸发为氮磷营养盐；所述浓缩蒸发出的水经冷凝后进入造纸机浆进行回用；所述脱水后的固体颗粒进入生物质锅炉燃烧，实现污泥的消减。
进一步的，造纸污泥预处理方法中还包括步骤f，轻质悬浮物回用，即对步骤a初级沉淀后的轻质悬浮物的处理，所述被上轻质挡板吸附的颗粒由从下往上的刮泥器刮出，进入回用泥池，向回用池中投加阳离子絮凝剂使轻质悬浮物中的细小纤维、短纤维架桥形成造纸机浆所需的纤维规格，混合均匀且架桥后的纤维进入造纸机浆中回用。
进一步的，所述步骤f轻质悬浮物回用操作中，混合均匀且架桥后的纤维还包括步骤f1细小纤维纯化，架桥后的细小纤维进入纯化釜，向纯化釜中加入液氨，所述氨与细小纤维(绝干)质量比为1—1.2:1，纯化反应温度为60-100℃，纯化釜压力为1.5-10MPa，反应时间为至少5min，反应结束后降压爆破；液氨回收后向纯化釜中加入与反应液等体积的水冲洗，冲洗次数至少2次。
进一步的，所述步骤e机械压滤操作中生物质锅炉燃烧热经传热管道提供给高浓度的氮磷废水浓缩蒸发。
进一步的，所述一级筛网为40-60目；所述二级筛网为300-500目。
进一步的，所述步骤e机械压滤操作中采用的板框压滤机压力为1.5-2.5Pa，压滤机滤布为两层，与污泥接触层孔径为150-250目，支撑层的孔径为40-80目。
进一步的，所述步骤a初级沉淀后从一级筛网过滤出的废水，若有机物含量浓度大于25％时，在步骤b好氧生化处理前增加步骤b0，厌氧生化处理，所述从一级筛网过滤出的废水通入厌氧生化池中，所述厌氧生化池中反应温度为30-40℃，所述pH值为6.5-7.5，所述厌氧池中厌氧菌为产甲烷菌，产甲烷菌浓度为200—500cfu/m3；所述步骤b0厌氧生化处理时，产甲烷菌产生的甲烷气体进入甲烷回收罐。
进一步的，所述步骤c机械破碎前或者后还包括步骤c1，菌群灭杀，将经过好氧生化处理后的废水经过紫外线照射，紫外线波长为250～270nm，照射时间至少30min。
本发明的有益效果是：
1、对造纸污泥进行二级沉淀的处理方法中，初级沉淀将污泥中的轻质悬浮物过滤出来，并短纤维、细小纤维进行架桥处理，确保纤维回收利用时不影响其循环利用时新造出纸张的强度，对资源利用最大化；采用氨爆破对去除细小纤维中残留的木质素，且在处理过程中，仅木质素和部分半纤维素降解，大部分半纤维素和纤维素保存完整，结构不会破坏；并通过等体积的水冲洗提纯，既可以将分子间残留的氨清洗，又可以将木质素降解后的水溶性杂质等溶出分离，实现回用细小纤维的高纯度；经处理过的废水二级沉淀，确保离开体系的水中无固体颗粒，提高回用水的质量；该法可以有效分离造纸污水中的细小纤维，降低化学品絮凝剂的用量。
2、采用厌氧生化处理和好氧生物处理相结合的方法，对废水中的有机物处理效率高，加快各过程的反应时间，提高反应速率；生化处理可以减少后续二级沉淀的所需絮凝剂的用量，降低了用药成本；厌氧生化处理时产生的甲烷还可以作为资源，既避免了污泥的二次污染，同时节省了污泥处理成本，又对污泥中资源进行合理化利用，节能环保。
3、造纸废水厌氧生化处理和好氧生化处理后，生化污泥中的微生物体内富含氮磷，对生化污泥中残留的微生物机械破碎后，既能将结构中的结合水转变为吸附水，又对体系中的氮磷进行回收利用；既实现了污泥的深度脱水，又实现资源的循环利用，节能环保；采用紫外灭菌的方法对废水中残留菌群灭杀，避免造纸机浆中的回用水残留均匀对纸张性能的影响，进一步保证回用水资源的质量。
4、该造纸污泥处理方法步骤e机械压滤操作中生物质锅炉燃烧热经传热管道提供给高浓度的氮磷废水浓缩蒸发，对热能进行回收利用，节能环保。
5、采用该处理方法对造纸污泥进行处理，实现了对造纸污泥中水、细小纤维、生物污泥中氮磷营养盐、甲烷燃料以及热量的回收利用，绿色环保，安全高效，实现了资源的最大化回收利用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
造纸污泥预处理方法，包括以下步骤，
步骤a，初级沉淀，造纸污泥进入初沉池，在初沉池内设置的微气浮装置作用下，轻质悬浮物在气泡作用下漂浮至页面上，并经过上层上轻质挡板过滤；重颗粒在初沉池中沉降并由下颗粒挡板过滤；经初级过滤的污泥通过40目的一级筛网过滤；
步骤b，好氧生化处理，将从一级筛网过滤出的废水通入好氧生化池中，所述好氧生化池中反应温度为30℃，pH值为7.5，所述好氧生化池中的好氧细菌浓度为100cfu/m3；
步骤c，机械破碎，采用超声换能器对经过筛孔为400目的一级筛网过滤出的造纸污水进行破碎，超声换能器超声频率为25kHz，处理时间为10s，造纸污水中的微生物破碎，胞内物质及水分稀释出来，胞内水转换为吸附水；
步骤c1，菌群灭杀，将经过好氧生化处理后的废水经过紫外线照射，紫外线波长为260nm，照射时间为1h；
步骤d，二级沉淀，将经过紫外线照射灭菌后的废水进入二沉池，向二沉池中加入聚合氯化铝铁，系统中残留的微生物进一步絮凝沉降，沉降时间为15min，所述静置沉降后的废水经筛孔为400目的二级筛网进入回用水池；所述二沉池中残留固体颗粒进入压滤机；
步骤e，机械压滤，所述压滤机为板框压滤机，其中板框压滤机压力为1.5Pa，压滤机滤布为两层，与污泥接触层孔径为250目，支撑层的孔径为40目，将二沉池中残留固体颗粒和初沉池中重颗粒中的水脱出，该水中含有微生物中的氮磷组分，对该较高浓度的氮磷废水浓缩蒸发为氮磷营养盐；所述浓缩蒸发出的水经冷凝后进入造纸机浆进行回用；所述脱水后的固体颗粒进入生物质锅炉燃烧，实现污泥的消减，其燃烧热经传热管道提供给高浓度的氮磷废水浓缩蒸发；
步骤f，轻质悬浮物回用，所述被上轻质挡板吸附的颗粒由从下往上的刮泥器刮出，进入回用泥池，向回用池中投加聚丙烯酰胺使轻质悬浮物中的细小纤维、短纤维架桥形成造纸机浆所需的纤维规格，混合均匀且架桥后的纤维进入造纸机浆中回用。
实施例2：
在上述实施例基础上，对步骤a初级沉淀后从一级筛网过滤出的废水进行有机物浓度检测，若有机物含量浓度大于25％，在进行步骤b好氧生化处理前增加步骤b0，厌氧生化处理，所述从一级筛网过滤出的废水通入厌氧生化池中，所述厌氧生化池中反应温度为35℃，所述pH值为6.5，所述厌氧池中厌氧菌为产甲烷菌，产甲烷菌浓度为500cfu/m3。明显的，采用厌氧生化处理和好氧生化处理相结合的方法对废水处理效果更好；当有机废水浓度较高时，在好氧生物处理时难以降解，且需要大量能量供氧，浪费能源，效率较低；采用厌氧生物处理，可以对高浓度的有机废水进行降解；有机物浓度降低后对废水进行好氧生化处理，两者结合的处理方式，可以提高处理时间，对产甲烷菌产生的甲烷进行回收利用，节约资源，符合绿色环保的要求。
根据相同的实验条件，对厌氧处理工艺条件进行探索，实验结果如下表1所示：
表1为初沉废水处理厌氧处理工艺
实施例3：
在上述实施例1或实施例2基础上，对进入造纸机浆的细小纤维进行纯化，即步骤f1细小纤维纯化，架桥后的细小纤维进入纯化釜，向纯化釜中加入液氨，所述氨与细小纤维(绝干)质量比为1.1:1，纯化反应温度为100℃，纯化釜压力为8MPa，反应时间为10min，反应结束后降压爆破；液氨回收后向纯化釜中加入与反应液等体积的水冲洗，冲洗3次。
在操作流程不变的条件下，对细小纤维纯化实验条件进行探索，如下表2：
表2为细小纤维纯化工艺
序号 m(氨)：m(纤维) T/℃ P/MPa t/min
3.1 1:1 100 8 10
3.2 1.1:1 90 6 5
3.3 1.2:1 70 6 6
实验证明，氨爆破法去除木质素时，液氨与细小纤维(绝干)质量比为1.1:1时，反应温度为90℃，反应压力为6MPa时，反应所需时间较短，仅需5min，效率快。
上述实施例中处理的细小纤维经回用后造出新的纸张按照国家标准GB/T 12914-2008、GB/T 2679·5-1995、GB/T 454-2002分别对手抄纸的抗张指数、耐折度、耐破指数进行测定检测，其性能如下表3所示：
表3为回用细小纤维造纸性能检测
上述实施例中对步骤e机械压滤操作中，蒸发回收的回用水进行电导率和菌落数检测，检验结果如下表所示：
根据本申请所提到的方法对水进行回收利用，回用水洁净度高，不含或含有少量杂质离子，不含杂菌。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.造纸污泥预处理方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤a，初级沉淀，造纸污泥进入初沉池，在初沉池内设置的微气浮装置作用下，轻质悬浮物在气泡作用下漂浮至页面上，并经过上层上轻质挡板过滤；重颗粒在初沉池中沉降并由下颗粒挡板过滤；经初级过滤的污泥通过一级筛网过滤；
步骤b，好氧生化处理，将从一级筛网过滤出的废水通入好氧生化池中，所述好氧生化池中反应温度为20-50℃，pH值为6.0-8.5，所述好氧生化池中的好氧细菌浓度为10—500cfu/m3；
步骤c，机械破碎，采用超声换能器对经过一级筛网过滤出的造纸污水进行破碎，超声换能器超声频率为10-35kHz，处理时间为5-30s，造纸污水中的微生物破碎，胞内物质及水分稀释出来，胞内水转换为吸附水；
步骤d，二级沉淀，将经过好氧生化处理的废水进入二沉池，向二沉池中加入聚合氯化铝铁，系统中残留的微生物进一步絮凝沉降，沉降时间为10-20min，所述静置沉降后的废水经二级筛网进入回用水池；所述二沉池中残留固体颗粒进入压滤机；
步骤e，机械压滤，所述压滤机为板框压滤机，将二沉池中残留固体颗粒和初沉池中重颗粒中的水脱出，该水中含有微生物中的氮磷组分，对该较高浓度的氮磷废水浓缩蒸发为氮磷营养盐；所述浓缩蒸发出的水经冷凝后进入造纸机浆进行回用；所述脱水后的固体颗粒进入生物质锅炉燃烧，实现污泥的消减。
2.如权利要求1所述的造纸污泥预处理方法，其特征在于：造纸污泥预处理方法中还包括步骤f，轻质悬浮物回用，即对步骤a初级沉淀后的轻质悬浮物的处理，所述被上轻质挡板吸附的颗粒由从下往上的刮泥器刮出，进入回用泥池，向回用池中投加阳离子絮凝剂使轻质悬浮物中的细小纤维、短纤维架桥形成造纸机浆所需的纤维规格，混合均匀且架桥后的纤维进入造纸机浆中回用。
3.如权利要求2所述的造纸污泥预处理方法，其特征在于：所述步骤f轻质悬浮物回用操作中，混合均匀且架桥后的纤维还包括步骤f1细小纤维纯化，架桥后的细小纤维进入纯化釜，向纯化釜中加入液氨，所述氨与细小纤维(绝干)质量比为1—1.2:1，纯化反应温度为60-100℃，纯化釜压力为1.5-10MPa，反应时间为至少5min，反应结束后降压爆破；液氨回收后向纯化釜中加入与反应液等体积的水冲洗，冲洗次数至少2次。
4.如权利要求1所述的造纸污泥预处理方法，其特征在于：所述步骤e机械压滤操作中生物质锅炉燃烧热经传热管道提供给高浓度的氮磷废水浓缩蒸发。
5.如权利要求1所述的造纸污泥预处理方法，其特征在于：所述一级筛网为40-60目；所述二级筛网为300-500目。
6.如权利要求1所述的造纸污泥预处理方法，其特征在于：所述步骤e机械压滤操作中采用的板框压滤机压力为1.5-2.5Pa，压滤机滤布为两层，与污泥接触层孔径为150-250目，支撑层的孔径为40-80目。
7.如权利要求1所述的造纸污泥预处理方法，其特征在于：所述步骤a初级沉淀后从一级筛网过滤出的废水，若有机物含量浓度大于25％时，在步骤b好氧生化处理前增加步骤b0，厌氧生化处理，所述从一级筛网过滤出的废水通入厌氧生化池中，所述厌氧生化池中反应温度为30-40℃，所述pH值为6.5-7.5，所述厌氧池中厌氧菌为产甲烷菌，产甲烷菌浓度为200—500cfu/m3。
8.如权利要求7所述的造纸污泥预处理方法，其特征在于：所述步骤b0厌氧生化处理时，产甲烷菌产生的甲烷气体进入甲烷回收罐。
9.如权利要求1所述的造纸污泥预处理方法，其特征在于：所述步骤c机械破碎前或者后还包括步骤c1，菌群灭杀，将经过好氧生化处理后的废水经过紫外线照射，紫外线波长为250～270nm，照射时间至少30min。
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