[发明专利]小孔径卷式超滤膜处理抄造废水的方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于水处理设备技术领域，涉及一种小孔径卷式超滤膜处理抄造废水的方法与装置。

背景技术

抄造废水主要来源于制浆造纸的抄造过程及造纸法烟草薄片生产过程中。

制浆造纸抄纸工段废水称为白水，它来源于造纸车间纸张抄造过程。白水主要含有细小纤维、填料、涂料和溶解了的木材成分，以及添加的胶料、湿强剂、防腐剂等，以不溶性COD为主，可生化性较低，其加入的防腐剂有一定的毒性。白水水量较大，但其所含的有机污染负荷远远低于蒸煮黑液和中段废水。对白水处理并回用对节约水资源、减少污染物排放意义重大。

我国是一个烟草种植大国，造纸法制造烟草薄片是烟草废弃物再生综合利用的重要技术之一。利用该技术所得到的造纸法烟草薄片具有密度小、焦油释放量低及化学成分可控等特点，是目前生产“健康型”香烟的有效工艺。但造纸法制造烟草薄片技术需使用制浆、抄造的造纸加工方法及天然产物提取分离等工艺，生产过程中产生大量的废水，每生产一吨烟草薄片将产生50-120吨的有机废水，生产能力为1万吨/年的生产线，日废水处理量高达2000-2600m³/d。直接排放会造成环境污染。

造纸法烟草薄片生产过程中产生的废水既有造纸废水的共性如含有细小纤维，同时又有烟草废水色度高、废水中含有对微生物生长不利的烟碱等特点，同时造纸法烟草废水水质随烟叶种类不同和生产过程波动很大，COD_Cr从1500-250000mg/L，属于高浓度有机废水，色度较深(呈红棕色)，SS较高，氧化还原电位较高，废水易腐化变质等，因此考虑烟草薄片抄纸废水直接处理回用问题具有重大意义，对于节约日益短缺的水资源及减轻环境污染同样具有重大意义。

气浮是一种独特的水处理技术，可以通过某种方式产生微气泡，从而与水中密度与水接近的固体或液体杂质微粒粘附，形成密度小于水的气浮体，有效去除废水中悬浮物、纤维、藻类等物质。高效气浮形成气泡均匀，可以吸入并溶解足够的氧气，在回流比较小的情况下达到较高的气浮效率。

膜技术具有高效率、低能耗、常温操作及容易放大等优点。超滤膜法是一种以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，与膜孔径大小相关的筛分过程。超滤是一种物理分离过程，不发生任何相变。利用超滤膜能够分离物质的特性，选用适当截留分子量的超滤膜，可以截留抄造废水中的悬浮颗粒物、纤维素和木素类、胶体微粒、细菌等物质，成为浓缩液，作为浆料进一步处理后回用；透过液直接作为生产循环用水回用。卷式超滤膜因其水流死角少、耐污染、抗压性好的特点已广泛应用于食品加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等物料分离和水处理众多领域。

发明内容

本发明的目的在于提供小孔径卷式超滤膜处理抄造废水的方法。该发明将小孔径卷式超滤膜应用于抄纸废水的处理，可实现抄造废水的闭路循环和零排放。采用混凝高效气浮-小孔径超滤主体工艺。混凝高效气浮系统采用智能加药系统，对气浮进水（或出水）水质进行在线检测，采用模糊控制算法替代PID算法，实时调整药剂投加量以保证出水效果，可以去除抄造废水的悬浮颗粒物、纤维素、木素类及胶体物质等，降低废水中部分COD_Cr、浊度和色度等；小孔径超滤系统采用自制的小孔径卷式超滤膜，连续循环膜过滤工艺，截留分子量3000～10000Da；采用直线型进水流道网，克服了传统卷式超滤组件膜间距、流道较窄，不允许悬浮物进入膜组件，对料液预处理要求高的缺点。能有效降低水流流道对料液的阻力，进一步降低污染物在膜面的沉积速率和死区；其次，直线型进水流道因水流线路减短可有效减少膜面切向流速损失，有利于冲刷膜表面沉积物，减少浓差极化，有效控制膜污染，可以进一步去除废水中的COD_Cr、悬浮物、色度等。

本发明的目的在于提供小孔径卷式超滤膜处理抄造废水的装置。该装置依次包括集水池1、高效气浮2、小孔径超滤系统3、回用水池4、浓水池5；所述高效气浮系统包括混凝和气浮两部分，采用高效溶气泵6，包括释放器7、溶气管8和阀门9；所述小孔径超滤系统采用自制的小孔径卷式超滤膜，膜组件中膜片包含膜支撑层，直线型进水流道网，超滤膜组截留分子量在3000～10000Da。

本发明提供了一种采用上述装置的小孔径卷式超滤膜处理抄造废水的方法，该工艺方法包括如下步骤：

(1) 抄造废水首先进入集水池，在集水池内混合均匀，然后进入混凝高效气浮系统；