CN201770554U - 一种造纸厂化学机械制浆压榨滤液的处理系统 - Google Patents

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戴慧敏
贺志勇
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文飚
徐巍
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一种造纸厂化学机械制浆压榨滤液的处理系统。所述的系统所述的系统是由储水池、输送泵、反应池、循环池、增压泵、无机陶瓷膜分离器依次连接而成;无机膜分离器包括料液进口、料液滤液出口、料液浓缩液出口、一个或多个无机陶瓷膜分离单元、循环管;无机陶瓷膜分离单元外设有循环管;增压泵的出口与无机膜分离器的料液进口连接;多个无机陶瓷膜分离单元之间通过循环管连接,循环管终端与循环池循环连接。膜分离后的透过液为废水量的80%,可回用于生产系统,从而大大减少新水用量和废水排放量,并减少能源消耗,对造纸行业的节能减排意义重大。

Description

一种造纸厂化学机械制浆压榨滤液的处理系统
技术领域:
[0001] 本实用新型属于环境工程及分离工程技术领域,具体涉及一种造纸厂化学机械制 浆压榨滤液(即化学机械制浆废水)的处理系统,应用于造纸废水的处理。
技术背景:
[0002] 化学机械法制浆(化机浆)原料在进入机械磨浆之前,先用化学药品做温和预处 理,具有纸浆得率高、强度好、磨浆能耗低、用水量少(10〜20m3/t浆)等特点,是当今制 浆造纸工业发展的重要方向。化机浆包括化学机械浆(CMP)、化学热磨机械浆(CTMP)、漂 白化学机械浆(BCMP)、磺化化机浆(SCMP)及碱性过氧化氢机械浆(AP)等。化机浆废水中 含有生产过程中溶出的有机化合物、残余的化学药品和流失的细小纤维,废水化学耗氧量 (CODcr)浓度大都在6000mg/L以上,可溶性CODct浓度在3000mg/L以上,悬浮物浓度一股在 2000mg/L以上,主要污染物包括木素降解产物(30%〜40% ),多糖(10%〜15% ),有机酸 类(35%〜40% ),以及低分子挥发酸、高分子树脂酸、脂肪酸溶解物和纤维等,且化机浆废 水温度较高,最高温度可达70°C,是典型的难处理废水之一。
[0003] 目前化机浆废水大都采用三级处理,即:首先用物理或物化方法去除水中的SS和 胶体物质,冷却降低水温,然后用厌氧和好氧的生物方法处理,最后用物理化学的方法进行 深度处理。其中作为核心的第二级处理主要采用好氧、厌氧生物处理法、特定微生物处理技
术及臭氧氧化法等。
[0004] 典型的化机浆废水处理(崔延龄.谈化机浆废水处理.中华纸业,2008年第13 期)具有的流程,参见图1。
[0005] 常规方法在处理效率方面相对较低,处理难度大,以至于使用单一方法进行废水 处理时难以确保三级处理入水的稳定、增大处理成本(第三级深度处理的成本一股为二级 处理的2倍以上),有时甚至难以实现达标排放,同时,二级处理中,对废水降温处理也增长 了处理周期。因此,选择合适二级处理流程是化机浆废水处理的关键。
[0006] 膜分离技术利用膜的选择透过性对水中杂质进行浓缩、分离,具有装置简单、占地 面积小、无相变化、操作管理方便(可实现连续化生产、全自动控制)、处理效率高、节能显 著以及生产过程中不产生二次污染等特点,在废水处理中得到广泛的应用。有人对化机浆 废水超滤膜处理技术(超滤法处理化机浆废水的可行性研究,《水处理技术》,1999年第5 期)及其组合工艺(化机浆废水超滤_生化处理途径的优化,《中国造纸》,2002年第4期; 化机浆混合废水超滤透过液UASB处理途径的评价,《水处理技术》,2001年第6期)进行了 较多研究,通过超滤去除大分子物质,再通过生化法对相对分子质量小于3000的有机物进 行处理。采用的膜包括SPK100、PES60、PES200等,处理的化机浆类别包括SCMP、CMP等。例 如:采用SPK100超滤膜对CMP废水进行处理时,超滤浓缩液的固形物含量达188. 9g/L,燃 烧热为15. 54kJ,滤过液的B0D5/C0D&为0. 61。由于浓缩液固含量高,可以直接进入碱回收 工段进行碱回收;滤过液的可生化性提高,通过生化处理后可以达到GB3544排放标准的要 求。上述实践表明了膜分离技术处理化机浆废水的可行性、并取得了较好的效益与成果,但
3有机膜处理化机浆废水受超滤膜结构的影响,CODcr的去除率不能太高,BOD5的去除率更低 同时,有机膜对酸、碱及氧化剂的耐受性不强,且不耐高温,膜的使用寿命较短、污染后清洗 较为困难,增大运行成本,因此,大部分实践无连续运行记录。
实用新型的内容:
[0007] 本实用新型的目的旨在提供一种可高效处理造纸过程中的化学机械制浆废水的 处理系统,该处理系统具体成本低,可显著降低能耗,该系统中的分离部分具有良好酸、碱 及氧化剂的耐受性,且耐高温等特点。
[0008] 本发明所述的系统是由储水池、输送泵、反应池、循环池、增压泵、无机陶瓷膜分离 器依次连接而成;无机膜分离器包括料液进口、料液滤液出口、料液浓缩液出口、一个或多 个无机陶瓷膜分离单元、循环管;
[0009] 无机陶瓷膜分离单元外设有循环管;
[0010] 增压泵的出口与无机膜分离器(7)的料液进口连接;多个无机陶瓷膜分离单元之 间通过循环管连接,循环管终端与循环池(4)循环连接;
[0011] 所述的无机陶瓷膜分离单元(7-14)包括壳体(7-8)和无机陶瓷膜管(7-9);无机 陶瓷膜分离单元(7-14)的无机陶瓷膜管内部与循环管连通;料液滤液出口(7-3)与壳体和 无机陶瓷膜管外之间的部分连通;料液浓缩液出口(7-5)与循环管终端连接。
[0012] 循环管包括内循环管(7-13)、外循环管(7-15),外循环管(7_15)两端分别与内循 环管及循环池(4)连接。
[0013] 内循环管(7-13)设有压力计(7-12)、循环泵(J-T)。
[0014] 增压泵(5)与无机陶瓷膜分离器(7)之间设有精密过滤器(6)。
[0015] 精密过滤器(6)包括20-100目的不锈钢筛网过滤筒及外壳。
[0016] 无机膜分离器(7)内还设有反冲装置(7-10)与无机陶瓷膜分离单元(7-14)连接。
[0017] 料液进口(7-1)处并联有清洗液进口(7-2),料液滤液出口(7-3)处并联有清洗液 出口(7-4),料液浓缩液出口(7-5)并联有清洗回流液出口(7-6)。
[0018] 料液滤液出口或清洗滤液出口的管道上设有流量计(7-11)。
[0019] 无机陶瓷膜管的膜材料为氧化铝、氧化锆或氧化钛,膜孔孔径为0. 001〜0. 6 μ m。
[0020] 本实用新型涉及一种利用无机陶瓷膜进行造纸厂化学机械制浆压榨滤液处理的 系统,系统处理过程为(流程详见图2,系统各设备联接示意图见图3):压榨滤液(化学机 械制浆废水)通过管、渠、沟等收集,在储水池中经PH值调节后,由泵输送至反应池中进行 絮凝反应,经循环池,由增压泵输送进入无机陶瓷膜分离单元进行处理,得到浓缩液和透过 液(滤液),再分别进行处理或回用。
[0021] 整个分离过程保持连续、不间断的运行,实现连续进料和连续处理。膜分离后的滤 液(约占废水量的80% )可代替自来水直接回用于生产系统(PCD值低于300ueq/L以下 时),也可以通过其他方式进行处理或利用;浓缩液(约占废水量的20% )可送碱回收系 统、进入生化处理系统,或进一步压滤脱水后燃烧处理、利用其中有机物的热值。
[0022] 本实用新型所采用的无机陶瓷膜的膜材料为氧化铝、氧化锆或氧化钛等无机膜, 孔径为0. 001〜0. 6 μ m,截留的目标粒子为油状或固体微粒。[0023] 无机陶瓷膜分离采用错流过滤技术,即物料从膜表面流过,而渗透液则从膜管的 侧面流出,渗透液与物料的流动方向垂直,错流过滤的滤过压力为(0. l_0.6)MPa,膜滤过压 差为(0. 05-0. 4)MPa,过滤通量为(30-1000) L/m2 · h。
[0024] 无机陶瓷膜的反冲洗采用申请人自主知识产权的自动脉冲式在线反冲洗装置 (膜过滤瞬时在线脉冲反冲技术,申请号02224060. 8,授权号CN2555921Y),实现全自动在 线对膜表面进行定时反向冲洗。
[0025] 无机陶瓷膜的清洗方式为化学清洗,化学清洗可采用酸、碱、氧化剂和清水等,清 洗程序根据最低通量要求与具体废水性质进行设定。
[0026] 本实用新型的特点与优势:
[0027] ①本实用新型采用无机陶瓷膜过滤。相对于有机膜而言,无机陶瓷膜具有强度高, 使用寿命长(可达8年),耐酸碱氧化剂的腐蚀,清洗迅速且恢复效果好,可直接过滤高温的 化机浆废水等优势。无机陶瓷膜分离设备使用错流过滤技术,即物料从膜表面流过,而渗透 液则从膜管的侧面流出,渗透液与物料的流动方向形成垂直,其最大优点在于减少了滤饼 形成,降低了过滤阻力,大大提高了膜通量,并显著降低能耗。
[0028] ②本实用新型采用申请人已有专利的自动脉冲式在线反冲洗装置,即在过滤过程 中从透过液侧对透过液施加一外力,使一定量的透过液高速反向穿过膜管的支撑层和分离 层,将分离层表面的滤饼层冲离膜管而进入分离过程中的浓缩相,减轻膜面污染,延长膜的 清洗周期;在无机陶瓷膜分离处理单元前置反应池,加入强效剂,确保浓缩与过滤效果稳定可靠。
[0029] ③采用本实用新型,化机浆废水中阴离子垃圾POT可降至300ueq/L以下,COD去除 率彡65%,SS去除率> 98%,浓缩倍数达5倍以上,处理后的滤液(约占废水量的80% ) 可直接回用至生产线代替自来水。这样既大大减少了新水用量和废水排放量(减少废水处 理费用和排污费),还因利用了过滤液的余热(冬天40°C左右,夏天可达50°C)而减少能源 消耗,对造纸行业的节能减排意义重大。
附图说明:
[0030] 图1 :现有技术中化机浆废水处理(崔延龄.谈化机浆废水处理.中华纸业,2008 年第13期)的流程图。
[0031] 图2为本实用新型的废水处理工艺流程图。
[0032] 图3本实用新型系统连接示意图。1-储水池,2-输送泵,3-反应池,4-循环池, 5-增压泵,6-精密过滤器,7-无机膜分离器。
[0033] A-压榨滤液,B-pH调节剂,C-强效剂,D-外循环,E-内循环,F-浓缩液后处理, G-渗透液回用或其它处理。
[0034] 图4无机膜分离器示意图。
[0035] 7-1-料液进口,7-2-清洗剂进口,7-3-料液滤液出口,7_4_清洗滤液出口,7_5_料 液浓缩缩液出口,7-6-清洗回流液出口,7-7-循环泵,7-8-壳体,7-9-无机陶瓷膜管, 7-10-反冲装置,7-11渗透液流量计,7-12-压力计,7-13-内循环管,7_14_无机陶瓷膜分离 单元,7-15-外循环管。
5具体实施方式:
[0036] 实施例1
[0037] 在本实用新型具体流程中,所述的系统是由储水池1、输送泵2、反应池3、循环池 4、增压泵5、精密过滤器6、无机陶瓷膜分离器7依次连接而成。
[0038] 无机膜分离器主要由循环泵7-7、一个或多个无机陶瓷膜分离单元7-14 (壳体7-8 和无机陶瓷膜管7-9)、流量计7-11、压力计7-12、内循环管7-13组成(详见图4)。无机陶 瓷膜分离单元7-14外连接有循环管,多个无机陶瓷膜分离单元(7-14)之间通过循环管并 连。无机膜分离器有两个进口和四个出口 :料液进口 7-1,清洗剂进口 7-2,料液滤液出口 7-3,清洗滤液出口 7-4,料液浓缩液出口 7-5,清洗回流液出口 7-6。内循环管7_13上设有 循环泵7-7,并与无机陶瓷膜分离单元7-14 (膜壳7-8和无机陶瓷膜管7-9)构成内循环。 料液过滤时,料液由料液进口 7-1进入,经循环泵7-7加压,料液在在压力的作用下,小于膜 孔径的物质透过无机陶瓷膜7-9成为渗透液,从料液滤液出口 7-3排出;大于膜孔径的物质 被膜截留成为浓缩液,其中大部分在循环回路中循环流动,小部分经外循环管7-15返回循 环池;当浓缩倍数达到设定值时,浓缩液从料液浓缩液出口 7-5排出。无机陶瓷膜分离单元 过滤运行一定时后,过滤能力下降,此时需对无机陶瓷膜管7-9进行清洗再生。清洗时,将 过滤进出口切换到相应的清洗进出口,即清洗剂进口 7-2、清洗滤液出口 7-4,清洗回流液 出口 7-6的阀门处于开启状态。
[0039] 实施例2
[0040] 湖南某造纸厂化学机械浆压榨滤液的水质情况:含大量的悬浮物(SS在IOOOmg/ L〜2000mg/L之间)、带负电荷的有机物(PCD值在7000ueq/L〜15000ueq/L之间),COD 值在7000mg/L〜12000mg/L,PH值在8. 5〜10. 0之间,该压榨滤液的温度在60°C左右。
[0041] 经本实用新型的系统的小试、中试,滤液中COD去除率> 65%, SS去除率> 98%, PCD去除率彡94%,B0D5平均截留率为22%,滤过液的B0D5/C0D&为0. 59。处理后的滤液 中阴离子垃圾TOD可降至300ueq/L以下,可直接回用至生产线代替自来水,既可减少自来 水的用量,同时又可大大减轻公司废水处理系统的负荷,减少废水排放(减少废水处理费 用和排污费),还可利用该废水的余热(冬天40°C左右,夏天可达50°C ),以减少因水加热 所消耗的能量,对造纸行业的节能减排意义重大。实验结果详见表1。
[0042] 经膜处理的浓缩液,浓缩倍数达5倍,浓缩液的固形物含量为181g/L,燃烧热值为 15. 70kJ,达到了碱回收的要求,进入碱回收工段处理。
[0043] 在运行过程中,通过采用申请人的专利技术“膜过滤瞬时脉冲式反冲装置”对无机 陶瓷膜进行反冲,可连续运行100小时左右,平均膜通量为240m3/m2. h。通过添加少量药剂 清洗2h,可恢复膜通量> 99%。
[0044] 表1化机浆压榨滤液膜处理前后的分析检测结果
[0045]
6
Figure CN201770554UD00071

Claims (10)

  1. 一种造纸厂化学机械制浆压榨滤液的处理系统,其特征在于,所述的系统是由储水池(1)、输送泵(2)、反应池(3)、循环池(4)、增压泵(5)、无机陶瓷膜分离器(7)依次连接而成;无机膜分离器(7)包括料液进口(7‑1)、料液滤液出口(7‑3)、料液浓缩液出口(7‑5)、一个或多个无机陶瓷膜分离单元(7‑14)、循环管;无机陶瓷膜分离单元外设有循环管;增压泵(5)的出口与无机膜分离器(7)的料液进口(7‑1)连接;多个无机陶瓷膜分离单元(7‑14)之间通过循环管连接,循环管终端与循环池(4)循环连接。
  2. 2.根据权利要求1所述的处理系统,其特征在于,所述的无机陶瓷膜分离单元(7-14) 包括壳体(7-8)和无机陶瓷膜管(7-9);无机陶瓷膜分离单元(7-14)的无机陶瓷膜管内部 与循环管连通;料液滤液出口(7-3)与壳体和无机陶瓷膜管外之间的部分连通;料液浓缩 液出口(7-5)与循环管终端连接。
  3. 3.根据权利要求1或2任一项所述的处理系统,其特征在于,循环管包括内循环管 (7-13)、外循环管(7-15),外循环管(7-15)两端分别与内循环管及循环池(4)连接。
  4. 4.根据权利要求3所述的处理系统,其特征在于,内循环管(7-13)设有压力计 (7-12)、循环泵(7-7)。
  5. 5.根据权利要求1所述的处理系统,其特征在于,增压泵(5)与无机陶瓷膜分离器(7) 之间设有精密过滤器(6)。
  6. 6.根据权利要求5所述的处理系统,其特征在于,精密过滤器(6)包括20-100目的不 锈钢筛网过滤筒及外壳。
  7. 7.根据权利要求1任一项所述的处理系统,其特征在于,无机膜分离器(7)内还设有反 冲装置(7-10)与无机陶瓷膜分离单元(7-14)连接。
  8. 8.根据权利要求1或2所述的处理系统,其特征在于,料液进口(7-1)处并联有清洗液 进口(7-2),料液滤液出口(7-3)处并联有清洗液出口(7-4),料液浓缩液出口(7-5)并联 有清洗回流液出口(7-6)。
  9. 9.根据权利要求8任一项所述的处理系统,其特征在于,料液滤液出口或清洗滤液出 口的管道上设有流量计(7-11)。
  10. 10.根据权利要求1所述的处理系统,其特征在于,无机陶瓷膜管的膜材料为氧化铝、 氧化锆或氧化钛,膜孔孔径为0. 001〜0. 6 μ m。
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