[发明专利]一种抄造废水闭路循环的方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种抄造废水闭路循环的方法与装置。

背景技术

抄造废水是指抄纸系统的废水，主要含有大量的细小纤维、填料等悬浮物以及施胶剂、防腐剂、增强剂等，同时也含有很多的溶解性胶体物质（DCS）。其溶解COD、BOD指标较低，分别在300-800mg/L和100-300mg/L范围，但悬浮物的含量较高，差异也较大，在500-3500mg/L范围。目前，在烟草薄片生产过程中也产生大量的抄造废水，排放量很大，如果不加以处理就排放，不仅对环境造成污染，也是对水资源的一种浪费。

清洁生产是造纸工业可持续发展的必然趋势。在制浆造纸工业中，水系统的循环回用是一条重要的清洁生产途径。从目前国际上相关技术的发展情况来看，在纸机系统首先实行废水的循环回用是较为可行的。

纸机白水中所含物质包括溶解物(DS)、胶体物(CS)和悬浮固形物(SS)。DS和CS来自纤维原料、生产用水和生产过程中所添加的各种有机和无机添加剂及应用的化学药品。SS主要来自于细小纤维和填料。有机物包括木材降解产物、添加剂的各种聚合物等。无机物包括各种金属阳离子和阴离子，如作为填料或涂料加入的CaCO3、滑石粉、白土、TiO2等和作为施胶或助留、助滤剂加入的硫酸铝等等。抄造废水回收处理的意义不仅在于水资源的循环利用，同时可回收流失纤维，并使其得以最大限度地减少造纸过程废水的排放，节约生产用水，降低成品能耗，最终实现废水闭路循环。近年来，为降低吨纸清水用量，国内许多制浆造纸企业采取减少抄纸用水、增加废水回用等措施以降低水耗，但离实现废水封闭循环尚有较大距离。

目前国内外处理抄造废水主要采用气浮法、絮凝沉淀法等。采用气浮法时由于水中的重质纤维和填料不易上浮，易造成气浮池底堆积纤维、填料腐烂变臭，需经常清池；而絮凝沉淀法对水中的轻质纤维回收效果不好，需加大投药量，而增加回收成本。使用超滤技术是实现抄造废水的封闭循环最有效的方法。

微涡旋技术利用水流的涡旋作用使得絮凝剂反复碰撞废水中的细小颗粒物质形成絮体，并吸附捕捉废水中的杂质形成大颗粒物质沉降，从而达到固液分离的目的。将微涡旋原理应用到澄清反应器中，能够显著提高絮凝效果，缩短反应时间，节省药剂量，提高废水混凝澄清处理效果。

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。由于超滤技术具有无相变、分离效率高、节能、设备简单、操作方便等优点，使其在抄造废水处理领域有很大的发展潜力。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

本发明的一个目的在于提供一种抄造废水闭路循环的方法。该发明将小孔径卷式超滤膜应用于抄造废水的处理，可实现废水的闭路循环和资源化利用。采用微涡旋澄清-小孔径超滤主体工艺。微涡旋澄清系统采用智能加药系统，对微涡旋澄清系统进水（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，同时采用微涡旋技术，利用水流的涡旋作用使得絮凝剂反复碰撞废水中的细小颗粒物质形成絮体，并吸附捕捉废水中的杂质形成大颗粒物质沉降，从而达到固液分离的目的，可同步实现混合、絮凝和分离，工作效率高、絮凝效果好，而且节省药剂使用量，使用寿命长。可以去除抄造废水中的悬浮颗粒物、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；采用宽流道直线型进水流道网，可极大降低流动阻力，进一步降低污染物在膜面的沉积速率和死区，克服传统卷式膜不允许悬浮物进入膜组件，预处理要求高的缺点；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。