造纸废水短流程动态平衡水循环利用工艺.pdf

造纸废水短流程动态平衡水循环利用工艺 刘超 1 曾科 1 李康奎 2 1. 郑州大学水利与环境学院， 郑州 450002;2. 河南林泉环保科技有限公司，郑州 450002 摘要 斜网脱水机、 洗浆机及抄纸机产生的废水短流程逆向分段回用于水力碎浆机、 配浆池和成浆池， 同时在纸机抄造 系统中加入与废水蒸发量相当的新鲜水， 实现了废水动态平衡与短流程循环利用“零” 排放的目标。河南滑县光明纸 业责任有限公司采用该工艺以来， 每年可节约水资源 61 万 t， 减排 COD 量为 43 t， 年减少污泥量510 t， 故该工艺具有 良好的应用前景。 关键词 废纸造纸;造纸废水;动态平衡;短流程 PAPERMAKING WASTEWATER SHORT- FLOW DYNAMIC BALANCE WATER RECYCLE PROCESS Liu Chao1Zeng Ke1Li Kangkui2 1. Water Conservancy and Environment Institute，Zhengzhou University，Zhengzhou 450002; 2. Henan Linquan Environmental Protection Technology Co． ，Ltd，Zhengzhou 450002，China AbstractThe wastewater from inclined nets dehydrator，wash slurry machine and dipping paper machine can be reused through short-routine reverse piecewise back for hydrapulper，match pulp pool and pulping pool;meanwhile，fresh water equal to waste water evaporation amount is added to the manufacture paper system．This dynamic balance with short-routine wastewater recycle can realize the target of“zero”emission． By using this technology，Henan Huaxian County Bright Paper Company has saved fresh water 610 000 t year，reduced the emission of COD 43 tons and sludge emission 510 tons． So this technique has a good application prospect． Keywordspapermaking by recycling waste paper;papermaking waste water;dynamic balance;short-routine 0引言 造纸行业是我国水环境污染的主要行业， 2008 年造纸废水排放 COD 达 148. 8 万 t， 占全国工业 COD 总排放量的1 /3。目前有效减少造纸废水污染的措施 是 “改善原料结构， 提高木浆和废纸的比重” 。废纸 造纸与传统的麦草碱法蒸煮制浆造纸， 吨纸水耗分别 为60 t和300 t。可见废纸造纸是解决我国造纸废水 污染的主要途径之一。因此， 如何解决废纸造纸废水 的污染， 使其循环利用， 是今后造纸行业的主要课题 之一。 1工艺概况 河南滑县光明纸业有限责任公司以 13 号美废为 原料生产育果袋纸， 设计生产能力为 4 万 t/a。公司 2005 年 建 有 一 座 废 水 处 理 站， 废 水 处 理 能 力 为 2512m3/d， 主要处理废水为水力碎浆机废水、 洗浆机 废水、 纸机废水。废水处理站处理的废水中， 水力碎 浆机 部 分 占 总 处 理 量 的 73. 5 ， 为 1 847m3/d， 其 ρ COD 为3 200 mg/L左右。此部分高浓度废水仅采 用物化 生化处理， 处理难度较大， 废水不能达标; 运 行费用为 1. 2 ～ 1. 4 元 /m3， 处理费用较高， 其工艺流 程如图 1 所示。 图 1废水处理工艺流程 2007 年 9 月， 在河南师范大学生命科学学院、 天 5 环境工程 2011 年 10 月第 29 卷第 5 期 津科技大学制浆造纸实验室和省环科院的协助支持 下， 公司制定了废纸造纸动态平衡短流程水循环利用 新技术方案。该方案于 2008 年 7 月进行中试， 根据 中试的结果对废水处理工艺进行改造。 此次工艺改造主要是对回用水的管道和浆路管 道进行改造， 并且将原来的废水集中收集后在污水站 处理， 改为在制浆、 造纸过程中形成短循环逆流回用， 通过对浆浓度和 pH 值的控制， 实现在动态平衡要求 的数值区间; 安装介质变换器， 提高设备的吸附性， 减 少细小纤维的流失。工艺流程见图 2。 图 2废纸造纸动态平衡短流程水循环利用工艺 改造后该工艺由以下 4 部分组成 1. 1水力碎浆部分 美废加水在水力碎浆机中进行碎解打浆， 经介质 变换器到斜网过滤， 纸浆进入 1 号贮浆池， 筛下水直 接回用到水力碎浆机， 形成循环重复用水和纤维污泥 交替沉积。 回用水中的细小纤维污泥增加使回用水的浓度 略有增高， 逐步趋于稳定， 同时随着回用水浓度饱和， pH 值升高， 一部分交替沉积中带负电性的细小纤维 污泥被吸附在长纤维上进入下道工序进行浓缩， 大部 分进入水中的细小纤维在水中循环使用过程中不断 被利用为成纸原料， 同时也使 COD 在该工艺段处于 相对动态平衡。 1. 2打浆浓缩部分 1 号贮浆池的纸浆由泵送至洗浆机进行浓缩， 纸 浆进入 2 号贮浆池， 浓缩水进入贮水罐回用于水力碎 浆机。 1. 3抄纸废水回用部分 由抄纸机网箱进水的水浓度较低， 此部分水回收 到白水池， 分别送到贮浆池、 配浆池和成浆池进行稀 释回用， 形成循环回用。 1. 4供水平衡部分 抄纸机的冲洗网和其他剩余水流入水沟经斜网 过滤， 送入沉淀池， 沉淀池中澄清水溢流至贮水池， 回 用于水力碎浆机; 沉淀池中沉淀下来的细小纤维经真 空虹吸管送到污泥浓缩池， 再经自然干化后送锅炉燃 烧。生产过程中因为干燥蒸发损耗一部分水， 需要补 充地下水。贮水池是整个供水系统的水源， 同时也是 整个短流程水循环的平衡池， 保障了供水和用水的动 态平衡。 废纸造纸动态平衡短流程水循环利用工艺的特 点是 通过造纸废水物理处理、 短流程逆向分段回用 和不断补充新鲜水的方法不仅实现了废水的减量化， 而且改善了纸机系统的操作性和稳定性; 不但省略了 污水处理场， 节省了人力、 物力， 而且提高了废纸原料 的利用率， 减少了细小纤维的流失。 2工艺的试验部分 2. 1水力碎浆机循环水水质及污泥产排情况 水力碎浆机是生产系统中用水量及废水产生量 最大的工段， 水力碎浆机碎解打浆产生的废水量为总 污水处理量的 73. 5 ， 废水中细小纤维污泥较多。 经改造后， 斜筛水直接回用到水力碎浆机用水。回用 水的污泥浓度随着时间的延长略有增高， 但增高到一 定浓度时， 便停留在 0. 25 ～ 0. 35 ， 趋于动态饱 和， 如表 1 所示。 表 1水力碎浆机循环用水水质 mg/L 日期07 － 0207 － 0507 － 0907 － 1307 － 1907 － 2407 － 3008 － 0508 － 12 浓度0. 140. 180. 220. 260. 250. 300. 290. 350. 32 改造后特点 流程短、 直接回用; 周转快， 1 ～ 2 min循环 1 次; 废水中大部分悬浮物为细小纤维， 在 水循环回用中细小纤维形成交替沉积， 不断被利用为 成纸原料， 产生的污泥少。采用短流程循环技术后， 污泥排放量减少 80 。 2. 2循环水 COD 的动态平衡 由于废水在短流程循环中得到全部回用， 且地下 水对贮水池不断的进行补充， 使回用水 COD 趋于一 个饱和动态值。中试期间对循环水质 COD 进行了跟 踪监测， 从 2007 年 9 月 28 日2008 年 6 月 6 日， 每 半个月监测 1 次， 共监测 17 次。监测结果见图 3。 废纸造纸动态平衡短流程水循环利用工艺由于 6 环境工程 2011 年 10 月第 29 卷第 5 期 图 3循环水质 COD 监测结果 回用水的周期短， 减少了细小纤维流失， 回流到水力 碎浆机中的细小纤维吸附到长纤维上进入下道工序 进行浓缩， 大部分进入水中的细小纤维在水循环使用 中不断被利用为成纸原料， 同时也使废水中的 COD 在各工段处于相对动态平衡， 这样不但减少了 80 的污泥量， 而且提高了原料的利用率， 较好地解决了 过去集中废水处 理污泥 量 大， 遇 雨 雪 天 难 处 理 的 问题。 2. 3水质恶化及高盐度和色度积累的控制 为解决循环过程中水质易变黑发臭问题， 通过调 整工艺配方， 调节蓄水容量及沉淀时间， 调整辅料用 量， 较好地解决了工艺中水稳定机制。根据试验结 果， 循环水中ρ COD 在2 000 ～ 4 500 mg/L内， 其来 源主要是碎纸、 制浆过程中细小纤维进入循环水所 致。从活菌计数结果分析， 虽然循环水中有一定量的 细菌生长， 但细菌浓度不大。只要控制循环水中细菌 数量， 就不会导致水质恶化。通过调整辅料、 改变辅 料添加工艺、 控制浆、 水 pH， 随着水的循环利用辅料 成分在水中的积累和联合作用， 使其在合适浓度时具 有一定的抑制微生物的特性， 腐败微生物不能大量繁 殖， 少量在此特殊环境缓慢增殖的微生物可随沉淀进 入污泥而被除去， 使细菌数量保持在比较低的浓度范 围， 从而防止循环水恶化。 辅料等成分随水的循环利用过程而被利用， 少量 辅料进入沉淀池、 二沉池或污泥池， 形成污泥脱离循 环过程从而达到动态平衡的状态， 不会导致高盐的积 累和色度的不断增加等问题。 3运行效果及经济可行性分析 该公司自 2008 年 9 月开始投入运行以来， 经过 一年 多 的 工 业 化 生 产， 循 环 水 ρ COD一 直 处 于 4 000 mg/L左右的动态平衡范围内， 循环水质良好， 设备运转良好， 产品质量稳定， 各项技术指标达到了 设计标准。 企业采用该技术以来， 吨纸耗清水量由3. 7 t下 降到2. 7 t， 吨纸耗电量下降了 60 kWh， 年可减少电 费支出 30 万元， 每年不但减少 COD 排放量43 t， 而且 美废成纸率由 86. 2 提高到 96. 3 ， 减少化学药品 180 t， 染料、 助剂的单位使用量也有一定下降， 吨纸 污泥量由42 kg下降到8 kg， 年减少污泥量510 t， 同时 也解决了污泥量雨雪天气处理难的问题。 4结论 采用短流程动态平衡水循环利用工艺明显减少 污泥量， 以及生产过程中诸如燃料、 助剂等物料投加 量。对于利用废纸造纸的企业， 该技术具有一定的适 用性。 参考文献 ［1］梁继东， 贺延龄， 赵旭东． 茶纸板厂白水处理循环回用实现废水 零排放［J］． 中国造纸， 2007， 26 4 26- 29． ［2］钱世通． 废纸造纸企业清洁生产及废水循环回用研究［D］． 重 庆 重庆大学， 2006． 作者通信处刘超450002河南省郑州市科学大道 100 号郑州大 学水利与环境学院 E- mailLiuchao_1984 126． com 2010 － 12 － 31 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 4 页 ［ 12］文一波． 粉末活性炭-生物处理技术机理与应用［J］． 化工环 保， 1993，13 5 270- 276． ［ 13］吴荣芳，徐安心，吴响中． 粉末活性炭-SBR 处理制革和印染 混合废水［J］． 中国给水排水， 2007，23 6 28- 30． ［ 14］Orshansky F，Narkis． Characteristics of organics removal by PACT simultaneous adsorption and biodegradation［J］． Water Research， 1997，31 3 391- 398． ［ 15］刘伟京， 许明， 吴海锁， 等． 厌氧-好氧-混凝工艺处理印染废水 中试研究［J］． 环境科学研究， 2009，22 4 478- 483 作者通信处储金宇212013江苏省镇江市学府路 301 号 江苏大 学环境学院 E- mailjychu ujs． edu． cn 2011 － 01 － 19 收稿 7 环境工程 2011 年 10 月第 29 卷第 5 期