專利名稱：一種堿性過氧化氫化學(xué)機(jī)械制漿廢水的膜濃縮與回用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制漿造紙工業(yè)的環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種堿性過氧化氫 化學(xué)機(jī)械制漿(APMP)廢水的超濾膜濃縮與回用方法，適用于擁有硫酸鹽漿黑液堿回收系 統(tǒng)的APMP漿廠廢水的處理和回用。
背景技術(shù)：
堿性過氧化氫機(jī)械制漿技術(shù)(APMP)是20世紀(jì)90年代在漂白化學(xué)熱磨機(jī)械制漿 技術(shù)(BCTMP)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型制漿技術(shù)，具有紙漿得率高、白度高、強(qiáng)度性能好以 及對環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，目前在世界范圍內(nèi)已得到廣泛應(yīng)用。APMP制漿過程中，在木片洗 滌、熱水浸漬、擠壓疏解、化學(xué)浸漬、機(jī)械磨漿工段產(chǎn)生的廢水經(jīng)混合后稱為APMP廢水，排 放量為20 30m7t漿，COD和BOD污染負(fù)荷分別為140 170kg/t漿和60 80kg/t漿， SS約為20kg/t菜，COD濃度為5000 15000mg/L，B0D/C0D比值為0. 35 0. 50，屬于可以 生化降解的高濃有機(jī)廢水，必須加以處理才能消除污染。APMP廢水的膜濃縮與回用即是采 用超濾膜濃縮的方式處理廢水，提升廢水濃度，以替代多效蒸發(fā)系統(tǒng)，濃縮過程結(jié)束后將濃 縮液并入黑液堿回收系統(tǒng)蒸發(fā)燃燒，濾過液回用到APMP制漿工段補(bǔ)充生產(chǎn)用水。傳統(tǒng)的APMP廢水主要采用厭氧+好氧兩級生化處理，或厭氧+好氧+絮凝三級生 化處理后達(dá)標(biāo)排放，此外還有化學(xué)混凝沉淀法處理、化學(xué)混凝氣浮法處理，以及國外采用的 高級氧化法處理等。這些方法雖然所處理對象都是APMP廢水，但無論是基本原理還是工藝 流程均與本發(fā)明無關(guān)。傳統(tǒng)生化處理法的基本原理是基于微生物和活性污泥的新陳代謝來除去廢水中 的微生物。其具有代表性的流程為廢水依次進(jìn)入調(diào)節(jié)池、初沉池、厭氧池/曝氣池、二沉 池，處理過程主要是在厭氧池/曝氣池內(nèi)由厭氧/好氧微生物和活性污泥的新陳代謝來完 成，處理后的達(dá)標(biāo)廢水直接排放不回用。采用這種方法處理APMP廢水時(shí)存在一些弊端1) 處理設(shè)備占地面積大；2)設(shè)備投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高；3)操作工藝流程復(fù)雜，處理效果難于保 證；4)不適應(yīng)APMP廢水水量大，生物負(fù)荷不高的特點(diǎn)。因此，采用生化處理APMP廢水并回用，需要進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)、特別的施工、及生物 馴化，而特定的設(shè)計(jì)施工和操作維護(hù)又會帶來投資和運(yùn)行費(fèi)用高等一系列問題。有關(guān)制漿造紙工業(yè)環(huán)境保護(hù)技術(shù)的介紹與參考，具有指導(dǎo)性和代表性的文獻(xiàn)是 中國輕工業(yè)出版社2008年版《制漿造紙工業(yè)的環(huán)境治理》，曹邦威編著。為實(shí)現(xiàn)APMP廢水的零排放，近年來，國外有三家APMP漿廠采用多效蒸發(fā)系統(tǒng)濃縮 APMP廢水，提升其濃度至與稀黑液濃度相當(dāng)，再并入硫酸鹽漿黑液堿回收系統(tǒng)與稀黑液一 同進(jìn)行蒸發(fā)燃燒處理，可基本實(shí)現(xiàn)零排放目標(biāo)。但由于APMP廢水的固形物濃度較低，一般 在10 20g/L，采用多效蒸發(fā)系統(tǒng)提升其濃度至與稀黑液相當(dāng)?shù)?0 110g/L時(shí)，熱能消耗 巨大，運(yùn)行費(fèi)用昂貴。從采用膜分離法處理制漿造紙廢水的角度來看，與本發(fā)明相關(guān)的處理技術(shù)主要是 采用微濾、超濾和反滲透處理黑液、紅液、化學(xué)機(jī)械制漿(CMP)廢水、漂白廢水、中段廢水和紙機(jī)白水，這些處理技術(shù)與本發(fā)明的主要不同之處在于1.處理目的不同。本發(fā)明采用超濾膜濃縮APMP廢水的主要目的是在并入黑液 堿回收系統(tǒng)之前將APMP廢水進(jìn)行濃縮，提高其濃度，以替代多效蒸發(fā)系統(tǒng)，降低APMP漿廠 多效蒸發(fā)工段的蒸發(fā)能耗和設(shè)備投資；同時(shí)，膜分離濾過液回用APMP制漿工段，減少APMP 漿廠廢水排放。而上述已有處理技術(shù)的主要目的在于通過膜分離處理，降低濾過液的污染 負(fù)荷，使其接近或達(dá)到直接排放的標(biāo)準(zhǔn)。2.處理對象不同。本發(fā)明超濾膜濃縮的對象是APMP廢水，即APMP制漿過程中在 木片洗滌、熱水浸漬、擠壓疏解、化學(xué)浸漬、機(jī)械磨漿工段產(chǎn)生的混合廢水，而上述已有處理 技術(shù)的對象未有涉及該種廢水。3.膜材料不同。本發(fā)明采用的超濾膜是由有機(jī)高分子材料聚醚砜制備，具有良好 的耐酸堿性和抗污能力，且價(jià)格相對低廉，而上述已有處理技術(shù)所采用的膜是由其他高分 子或無機(jī)材料制備。4. APMP廢水本身性質(zhì)不同。APMP為20世紀(jì)90年代才發(fā)展起來的新型制漿技術(shù)， 涉及化學(xué)制漿和機(jī)械制漿雙重領(lǐng)域，其廢水的組成和性質(zhì)與傳統(tǒng)的黑液、紅液、化學(xué)機(jī)械制 漿(CMP)廢水均存在較大差異。目前，尚未見到APMP廢水的膜濃縮與回用方法的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決傳統(tǒng)生化處理和多效蒸發(fā)技術(shù)不適宜處理APMP廢水的 問題，采用超濾膜濃縮技術(shù)提升APMP廢水的濃度，使其濃縮液并入黑液堿回收系統(tǒng)進(jìn)行蒸 發(fā)燃燒處理，濾過液直接回用APMP制漿工段，以減少APMP漿廠的蒸發(fā)能耗、設(shè)備投資和廢 水排放。適用于擁有硫酸鹽漿黑液堿回收系統(tǒng)的APMP漿廠廢水的處理和回用。從生產(chǎn)工藝的角度出發(fā)，本發(fā)明主要采用超濾膜濃縮技術(shù)替代多效蒸發(fā)系統(tǒng)，濃 縮堿性過氧化氫化學(xué)機(jī)械制漿過程中產(chǎn)生的廢水，首先將廢水引入儲槽，然后進(jìn)行超濾膜 濃縮；選用的超濾膜截留分子量在5000 50000道爾頓之間，膜層由聚醚砜材料制備；超 濾膜濃縮廢水時(shí)，控制一定的流速、壓力和溫度，讓廢水流經(jīng)超濾膜表面，流速為1 4m/s， 壓力為0. 1 0. 5MPa，溫度為20 70°C ；體積減少因子為0. 75 0. 95 ；濃縮后的留著液 稱為濃縮液，可并入黑液堿回收系統(tǒng)蒸發(fā)燃燒，濃縮后的透過液稱為濾過液，可直接回用到 堿性過氧化氫化學(xué)機(jī)械制漿過程中的濕法備料、粗漿洗滌和自泥洗滌工段。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可以大幅減少堿性過氧化氫化學(xué)機(jī)械漿廠的蒸發(fā)能耗、設(shè)備 投資、廢水排放，且工藝流程簡單，操作運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低。
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，將APMP廢水引入儲槽。將APMP制漿過程中在木片洗滌、熱水浸漬、擠壓疏解、化學(xué)浸漬、機(jī)械磨漿工段產(chǎn) 生的經(jīng)混合后的廢水過100目圓篩后引入儲槽(單個儲槽體積50m3，共8個，儲槽材質(zhì)為 不銹鋼，幾何形狀為圓柱形)，儲槽內(nèi)APMP廢水的pH值在7 8之間，溫度在45 65°C 之間，含有大量懸浮物和可溶性物質(zhì)，主要是由細(xì)小纖維、各種抽出物、木素碎片、低分子量有機(jī)酸、蛋白質(zhì)和金屬離子組成，水質(zhì)混濁不清，總固形物含量在14 15g/L之間，COD在 12000 12500mg/L之間。第一步操作的目的是篩濾、混合并儲存待處理的APMP廢水。第二步，將APMP廢水進(jìn)行超濾膜濃縮。通過動力泵(標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)立式離心泵，泵腔和葉輪經(jīng)過防腐處理，電機(jī)功率40kW，流 量120m3/h，揚(yáng)程25m)將儲槽內(nèi)的APMP廢水輸送至超濾膜進(jìn)行濃縮處理。超濾膜截留分 子量為10，000道爾頓，膜層材料是聚醚砜。輸送過程中管道直徑為100mm，管道材質(zhì)為不 銹鋼。在一定流速、壓力和溫度下實(shí)現(xiàn)超濾膜對APMP廢水的濃縮處理。針對本條件的實(shí)施 例，操作時(shí)流速為4m/s，壓力為0. 3MPa，溫度波動范圍為55士5°C，體積減少因子為0. 93。超 濾截留的濃縮液(總固形物含量94 96g/L，總固形物中有機(jī)物含量64 66g/L，COD在 90000 95000mg/L之間)直接并入黑液堿回收系統(tǒng)進(jìn)行蒸發(fā)燃燒處理；超濾透過的濾過 液(總固形物含量8 9g/L，總固形物中有機(jī)物含量3. 5 4. 5g/L，COD在6000 7000mg/ L之間，色度小于850度，水質(zhì)透明)即可作為新鮮的工藝用水。第二步操作的目的是超濾 膜濃縮APMP廢水，產(chǎn)生符合黑液堿回收系統(tǒng)處理要求的高濃APMP廢水和可以直接回用的 新鮮工藝用水。第三步，蒸發(fā)燃燒高濃APMP廢水。本實(shí)施例中，由第二步產(chǎn)生的高濃APMP廢水(超濾濃縮液)，其濃度基本達(dá)到稀黑 液濃度標(biāo)準(zhǔn)(90 110g/L)，將其與漿廠硫酸鹽漿車間產(chǎn)生的稀黑液混合，一同進(jìn)入黑液堿 回收系統(tǒng)，進(jìn)行蒸發(fā)燃燒處理。第三步濃縮液并入黑液堿回收系統(tǒng)的目的是替代傳統(tǒng)生化 處理法和新型多效蒸發(fā)技術(shù)，減少APMP漿廠用于生化處理的設(shè)備投資和源于多效蒸發(fā)的 生產(chǎn)能耗。第四步，回用新鮮工藝用水。本實(shí)施例中，由第二步產(chǎn)生的新鮮工藝用水(超濾濾過液)，其中30%用于補(bǔ)充濕 法備料工段用水，50%用于補(bǔ)充粗漿洗滌工段用水，20%用于補(bǔ)充白泥洗滌工段用水。第四 步回用的目的是降低 漿廠水耗，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)減少將廠廢水排放，保護(hù)水資源 和環(huán)境。
權(quán)利要求
一種堿性過氧化氫化學(xué)機(jī)械制漿廢水的膜濃縮與回用方法，其特征是采用超濾膜濃縮技術(shù)替代多效蒸發(fā)系統(tǒng)，濃縮堿性過氧化氫化學(xué)機(jī)械制漿過程中產(chǎn)生的廢水，首先將廢水引入儲槽，然后進(jìn)行超濾膜濃縮；選用的超濾膜截留分子量在5000～50000道爾頓之間，膜層由聚醚砜材料制備；超濾膜濃縮廢水時(shí)，控制一定的流速、壓力和溫度，讓廢水流經(jīng)超濾膜表面，流速為1～4m/s，壓力為0.1～0.5MPa，溫度為20～70℃；體積減少因子為0.75～0.95；濃縮后的留著液稱為濃縮液，可并入黑液堿回收系統(tǒng)蒸發(fā)燃燒，濃縮后的透過液稱為濾過液，可直接回用到堿性過氧化氫化學(xué)機(jī)械制漿過程中的濕法備料、粗漿洗滌和白泥洗滌工段。
全文摘要
一種堿性過氧化氫化學(xué)機(jī)械制漿廢水的膜濃縮與回用方法。其中，采用超濾膜濃縮技術(shù)替代多效蒸發(fā)系統(tǒng)，濃縮堿性過氧化氫化學(xué)機(jī)械制漿過程中產(chǎn)生的廢水，首先將廢水引入儲槽，然后進(jìn)行超濾膜濃縮；選用的超濾膜截留分子量在5000～50000道爾頓之間，膜層由聚醚砜材料制備；超濾膜濃縮廢水時(shí)，控制一定的流速、壓力和溫度，讓廢水流經(jīng)超濾膜表面，流速為1～4m/s，壓力為0.1～0.5MPa，溫度為20～70℃；體積減少因子為0.75～0.95；濃縮后的留著液稱為濃縮液，可并入黑液堿回收系統(tǒng)蒸發(fā)燃燒，濃縮后的透過液稱為濾過液，可直接回用到堿性過氧化氫化學(xué)機(jī)械制漿過程中。其優(yōu)點(diǎn)是可大幅減少漿廠的蒸發(fā)能耗、設(shè)備投資、廢水排放，且工藝流程簡單，操作運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低。
文檔編號C02F103/28GK101935089SQ20091023650
公開日2011年1月5日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者馮文英, 呂衛(wèi)軍, 張勇, 徐 明, 曹春昱, 林喬元, 蘇振華 申請人:中國制漿造紙研究院