專利名稱：一種造紙中段廢水的微濾膜分離與回用技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)的水處理和污水治理技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種造紙中段廢水的微濾膜分離與回用技術(shù)，適用于草漿造紙廠的中段廢水的處理和回用背景技術(shù)以稻草、麥草為原料的造紙廠在蒸煮草類原料后形成最初的紙漿-粗漿，粗漿需要經(jīng)過(guò)洗滌、篩選、漂白等工序的加工、凈化和純化，才能烘干造紙。在洗滌、篩選、漂白期間產(chǎn)生的廢水一般合稱為“中段廢水”，就國(guó)內(nèi)而言，來(lái)自洗、選、漂工段的廢水其數(shù)量約占全廠廢水總量的一半，污染負(fù)荷約占廢水總污染負(fù)荷的80％。造紙中段廢水的微濾膜分離與回用即是指采用微濾膜過(guò)濾的方法處理中段廢水，并將濾液回用或補(bǔ)充生產(chǎn)用水。
傳統(tǒng)處理“中段廢水”的方法有多種，應(yīng)用最多的生物二級(jí)處理法，此外還有化學(xué)混凝沉淀法、化學(xué)混凝氣浮法等，國(guó)外還有其他一些處理技術(shù)，如高級(jí)氧化處理，但應(yīng)用較少，且無(wú)論原理和工藝流程都與本發(fā)明無(wú)關(guān)。
從處理的對(duì)象來(lái)看，國(guó)內(nèi)使用較多的是生物二級(jí)處理法處理中段廢水或中段廢水中的某一種廢水，處理的車間和地點(diǎn)一般是造紙廠附屬的污水處理廠，雖然生物二級(jí)處理法的原理和工藝流程都與本發(fā)明無(wú)關(guān)，但同是處理中段廢水，可以做一比較。
有關(guān)生物法處理廢水的介紹和參考，具有指導(dǎo)性和代表性的文獻(xiàn)是中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社1993年版《現(xiàn)代廢水處理新技術(shù)》，錢(qián)易等編著。
生物二級(jí)處理法并不是專為處理中段廢水而設(shè)計(jì)的方法，它的原理是基于微生物和活性污泥的新陳代謝來(lái)去除微生物，目前被廣泛應(yīng)用在造紙、化工、醫(yī)藥等工業(yè)和市政污水的處理上。基本流程是廢水依次進(jìn)入調(diào)節(jié)池、初沉池、曝氣池、二沉池，廢水的處理主要在曝氣池內(nèi)由微生物和活性污泥的新陳代謝來(lái)完成，處理后達(dá)到要求的廢水一般排放入江河不回用。這種方法在處理中段廢水時(shí)，主要的缺點(diǎn)體現(xiàn)在1、占地面積太大，以至于廠家不得不建造附屬的污水處理廠來(lái)實(shí)現(xiàn)生物二級(jí)處理法，一般都是幾十或幾百畝的占地面積，無(wú)法在造紙廠內(nèi)或生產(chǎn)車間內(nèi)處理廢水。
2、投資和操作運(yùn)轉(zhuǎn)的費(fèi)用相對(duì)較高，由于不能實(shí)現(xiàn)回用，處理一噸中段廢水，目前需要花費(fèi)0.2-0.5元，沒(méi)有任何經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生，如果開(kāi)車不正常，或微生物適應(yīng)期較長(zhǎng)，則花費(fèi)更高。
3、工藝流程相對(duì)復(fù)雜，處理效果不可控，中段廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池、初沉池、曝氣池、二沉池，到最后的排放，其間每一個(gè)工段均有自己的技術(shù)要求和控制指標(biāo)，自動(dòng)控制相對(duì)較難。由于生命體自身的復(fù)雜性，處理效果難以保證，例如冬天溫度低，生物活性低，廢水處理效果就差，又如廢水的水質(zhì)條件稍微變化或有毒物質(zhì)偏多，廢水的處理效果就下降。
4、不適應(yīng)中段廢水的水質(zhì)和水量特點(diǎn)，中段廢水一般是水量大、單位水量的濃度低，即生物負(fù)荷不高，生物二級(jí)處理時(shí)往往有“吃不飽”的現(xiàn)象發(fā)生，容易影響處理最后的效果。
5、生物二級(jí)處理的最后出水不回用，由于以上2、3、4點(diǎn)的原因，一般造紙企業(yè)的附屬污水處理廠或者處于半運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，或者處理后的出水不達(dá)標(biāo)排放，根本無(wú)法回用以產(chǎn)生環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。
因此，生物二級(jí)處理法處理中段廢水不是不可行，而是采用生物法處理中段廢水并回用，需要特殊的設(shè)計(jì)和特別的建設(shè)施工以及生物馴化過(guò)程，而特定的設(shè)計(jì)施工和操作維護(hù)往往又帶來(lái)投資費(fèi)用高等一系列問(wèn)題。目前我國(guó)造紙廠家多是中小企業(yè)，造紙行業(yè)又是微利行業(yè)，再加上人員素質(zhì)和管理水平低，一般情況下達(dá)標(biāo)排放都比較困難，更不用說(shuō)回收利用了。
從膜法處理污水本身來(lái)看，與本發(fā)明相關(guān)的處理技術(shù)主要是反滲透膜和超濾膜處理漂白廢水，有文獻(xiàn)報(bào)道，也有國(guó)外在工廠處理漂白廢水的實(shí)驗(yàn)研究，這種反滲透膜和超濾膜處理漂白廢水與本發(fā)明主要不同之處在于1、膜材料的孔徑不同，本發(fā)明選用的微濾膜孔徑范圍在0.1微米至100微米之間。而反滲透膜、超濾膜的孔徑范圍均小于50納米。
2、膜材料不同，本發(fā)明采用的微濾膜是由無(wú)機(jī)陶瓷材料制備，可以耐“中段廢水”的酸堿腐蝕和不同的溫度。而處理漂白廢水的反滲透膜、超濾膜為有機(jī)材料和高分子材料。
3、處理的對(duì)象不同，本發(fā)明微濾膜處理的是“中段廢水”，即洗滌、篩選、漂白產(chǎn)生的廢水，而反滲透膜、超濾膜處理的僅是漂白廢水。
4、中段廢水本身的性質(zhì)不同，受到選擇稻麥草原料或選擇木材原料的影響，國(guó)內(nèi)外洗滌、篩選、漂白的方法不同，產(chǎn)生的中段廢水理化性質(zhì)不同，本發(fā)明的微濾膜適宜處理國(guó)內(nèi)稻麥草原料的中段廢水；而國(guó)外用反滲透膜、超濾膜處理以木材原料的漂白廢水。
目前尚未見(jiàn)“中段廢水”的微濾膜分離和處理技術(shù)的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決生物二級(jí)處理法不適宜處理中段廢水的問(wèn)題，控制維護(hù)簡(jiǎn)單且處理后的出水可以回用。適宜中國(guó)的中小造紙廠家和缺水地區(qū)的造紙企業(yè)。
從生產(chǎn)工藝的角度出發(fā)，本發(fā)明主要是處理中段廢水，回用新鮮的工藝用水，它本身是一個(gè)獨(dú)立工藝，獨(dú)立于其他任何造紙工藝過(guò)程，也不與其他造紙工藝過(guò)程構(gòu)成穩(wěn)定的循環(huán)?；赜玫姆秶軓V，新鮮的工藝用水作為生產(chǎn)性水源使用，作為洗滌水、冷卻水、冷凝水、稀釋水、補(bǔ)充水等，廠家可以根據(jù)自己的需要來(lái)選擇，由具體的生產(chǎn)實(shí)際決定。
造紙中段廢水的微濾膜分離與回用即是指采用微濾膜過(guò)濾的方法處理中段廢水，并將濾液回用。首先將中段廢水引入儲(chǔ)槽，然后將中段廢水的微濾膜分離。微濾膜過(guò)濾“中段廢水”是一個(gè)物理過(guò)程，具體來(lái)說(shuō)是微濾膜過(guò)濾洗滌、篩選、漂白工藝中產(chǎn)生的廢水，選用的微濾膜孔徑范圍在0.1微米至100微米之間，膜層是由氧化鋁或氧化鋯材料制備。
洗滌、篩選、漂白三個(gè)工藝產(chǎn)生的廢水可以完全混合后過(guò)濾，也可以任意兩種混合后過(guò)濾。
過(guò)濾后的濾液稱為滲透液，滲透液是新鮮的工藝用水，新鮮的工藝用水是一個(gè)水源，可以回用到洗滌、冷卻、冷凝、稀釋、補(bǔ)充等場(chǎng)合。
微濾膜過(guò)濾中段廢水時(shí)，必須控制一定的流速、壓力和溫度讓中段廢水流經(jīng)微濾膜面，流速上限10m/s、下限0.5m/s，壓力最高0.5MPa、最低0.1Mpa，溫度范圍是15-100℃，才可達(dá)到去除污染物(COD去除率大于70％；懸浮物SS的去除率接近100％)，產(chǎn)生新鮮的工藝用水。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、采用微濾膜分離技術(shù)替代生物二級(jí)處理法，最直觀的感覺(jué)首先是面積大大減少，一般只需要二百多平方米的面積就可以完成幾十畝地的相同工作量。相應(yīng)的征地費(fèi)用和投資費(fèi)用、建設(shè)費(fèi)用也減少很多。
2、工藝流程簡(jiǎn)單，主要處理設(shè)備就是微濾膜，附屬設(shè)備是儲(chǔ)槽、泵和連接管道。工藝條件要求低，只要控制流速、溫度和壓力，完全可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，一般需要2-3名工人管理和維護(hù)。
3、操作運(yùn)轉(zhuǎn)的費(fèi)用小，主要能耗集中在泵對(duì)流體的輸送上。不象生物二級(jí)處理法的幾臺(tái)泵、風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)等均耗能。
4、適宜處理中段廢水，且處理效果有保障。象中段廢水這樣水量大、濃度低的廢水很適合微濾膜處理，而且微濾膜本身對(duì)廢水處理效果起著保障作用，不象生物法處理效果的隨意性大。
5、處理后的水可以回用，處理后COD去除率大于70％，一般情況下水中COD在一百到三百毫克每升，SS的去除率接近100％，也就是完全去除細(xì)小雜物和纖維，濁度小，水質(zhì)透明?？梢曰赜玫皆S多生產(chǎn)場(chǎng)合，既節(jié)約了水資源又產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明具體的實(shí)施和操作方式為第一步中段廢水引入儲(chǔ)槽。
將洗滌、篩選、漂白產(chǎn)生的廢水(洗滌、篩選、漂白的機(jī)械是廠家本身原有的機(jī)械，洗滌、篩選、漂白的方法也是廠家原有方法)引入中段廢水儲(chǔ)槽(單個(gè)儲(chǔ)槽體積30立方米，一共六個(gè)，儲(chǔ)槽的材質(zhì)是工程塑料，儲(chǔ)槽的幾何形狀是圓柱型。)，此時(shí)儲(chǔ)槽內(nèi)中段廢水的pH在9，溫度25攝氏度，含有大量的懸浮物SS，它們由微小固體、纖維和有機(jī)物組成，水質(zhì)混濁不清，COD為900毫克每升。第一步操作的目的是存儲(chǔ)并均勻混合待處理的液體。
第二步中段廢水的微濾膜分離。
通過(guò)動(dòng)力泵(標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)離心泵，臥式泵型，葉輪經(jīng)過(guò)防腐處理，電機(jī)功率40千瓦，流量120立方米每小時(shí)，揚(yáng)程25米水柱)將儲(chǔ)槽內(nèi)中段廢水輸送至微濾膜的膜面分離。膜孔徑范圍為0.8微米，膜層材料是氧化鋁。輸送過(guò)程中管道直徑在100毫米，管道材質(zhì)為塑料。在一定的流速、壓力、和溫度下實(shí)現(xiàn)微濾膜對(duì)中段廢水的過(guò)濾分離，針對(duì)本條件的實(shí)施例，操作時(shí)流速為4m/s，壓力在0.2Mpa，溫度波動(dòng)范圍是40+5℃。過(guò)濾而出的滲透液(COD去除率大于70％，為80毫克每升，SS的去除率為100％，濁度小于4NTU，水質(zhì)無(wú)色透明。)即是新鮮的工藝用水。第二步操作的目的是處理中段廢水并生產(chǎn)新鮮的工藝用水。
第三步回用新鮮的工藝用水。
本實(shí)施例中，由第二步產(chǎn)生的新鮮工藝用水，其中20％注入蒸球，作為蒸煮時(shí)的稀釋液使用，80％回用洗滌工段，在洗滌機(jī)械的初洗中用作洗滌水。第三步回用的目的是實(shí)現(xiàn)水的回用，節(jié)約用水，保護(hù)水資源和環(huán)境，降低生產(chǎn)成本提高經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種造紙中段廢水的微濾膜分離與回用技術(shù)，其特征在于采用微濾膜過(guò)濾造紙洗滌、篩選、漂白工藝中產(chǎn)生的中段廢水，首先將中段廢水引入儲(chǔ)槽，然后將中段廢水的微濾膜分離，選用的微濾膜孔徑范圍在0.1～100微米之間，膜層是由氧化鋁或氧化鋯材料制備；微濾膜過(guò)濾中段廢水時(shí)，控制一定的流速、壓力和溫度讓中段廢水流經(jīng)微濾膜面，流速為10m/s、～0.5m/s，壓力為0.5～0.1Mpa，溫度為15～100℃；過(guò)濾后的濾液稱為滲透液，可以回用到洗滌、冷卻、冷凝、稀釋、補(bǔ)充場(chǎng)合。
2.按照權(quán)利要求1所述的造紙中段廢水的微濾膜分離與回用技術(shù)，其特征在于洗滌、篩選、漂白三個(gè)工藝產(chǎn)生的廢水可以完全混合后過(guò)濾，也可以任意兩種混合后過(guò)濾。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種造紙中段廢水的微濾膜分離與回用技術(shù)。其特征在于采用微濾膜過(guò)濾造紙洗滌、篩選、漂白工藝中產(chǎn)生的中段廢水，首先將中段廢水引入儲(chǔ)槽。然后將中段廢水的微濾膜分離，選用的微濾膜孔徑范圍在0.1～100微米之間，膜層是由氧化鋁或氧化鋯材料制備；微濾膜過(guò)濾中段廢水時(shí)，控制一定的流速、壓力和溫度讓中段廢水流經(jīng)微濾膜面，流速為10m/s、～0.5m/s，壓力為0.5～0.1Mpa，溫度為15～100℃；過(guò)濾后的濾液稱為滲透液，可以回用到洗滌、冷卻、冷凝、稀釋、補(bǔ)充場(chǎng)合。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于；采用微濾膜分離技術(shù)替代生物二級(jí)處理法，最直觀的感覺(jué)面積大大減少，工藝流程簡(jiǎn)單，操作運(yùn)轉(zhuǎn)的費(fèi)用小，COD的去除率較高。
文檔編號(hào)C02F1/44GK1486936SQ0315629
公開(kāi)日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2003年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月3日
發(fā)明者施漢昌, 徐農(nóng), 石磊, 劉廣立 申請(qǐng)人:清華大學(xué)