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一、造紙工業是一個耗水大戶,排放的廢水量很大,對環境的污染也相當嚴重。因而,造紙廢水的處理已普遍受到各國政府和企業部門的高度重視。
紙漿造紙工業因各個工藝產生的廢水成分不同,處理方法有所不同(如表1所示)[1]。而量大、成分最復雜、污染最甚者為精選、漂白等工藝的廢水。目前,處理這些廢水大多采用化學沉淀、活性污泥、藥浮、氣浮等方法。但是,經這些方法處理后的廢水往往達不到嚴格的排放標準,特別是活性污泥法,由于在夏季幾個月的高溫影響了活性污泥處理的效率,而活性污泥廠消化處理造紙廢水中的芳香族化合物尤為困難。
近年來,以半透膜為分離介質的超濾(UF)、反滲透(RO)、電滲析(ED)等方法處理紙漿、造紙廢水,在國內外都普遍地進行了開發研究[3]。廢水中許多有價值的化工產品,如木質素、木質素磺酸鹽、香蘭素等,在膜法處理過程中得以回收,凈化的水可回用于造紙過程。因而,十多年來膜法處理工廠在世界許多國家的造紙工業中陸續建立并投入運行。表2列出了丹麥DDS公司生產的膜裝置在世界國家造紙工業中運行的部分情況[3、4]。據報道[4],到1980年底,僅DDS公司的UF、RO膜用于造紙工業的面積已經達到約2787m2,通過UF法回收的副產物(以固體計)達15000-20000噸/年,回用的水約達454.6m3/天。由此可見,膜法處理造紙廢水是一種進行深度處理的大有前途的新型技術,已產生驚人的社會效益、環境效益和經濟效益。
表1不同工藝的廢水成分和一般處理方法工藝產生污染的物質廢水水質成分*處理方法SSBODCOD色度工藝內部排放的廢液濕式粉碎樹皮木屑千化凝聚沉淀,上浮蒸解木質素,半纖維素等提高蒸解廢液的回收率濃縮燃燒精選成束纖維,微細纖維,木質素等封閉化,半封閉化篩網過濾,凝聚沉淀,上浮漂白氯化木質素,還原糖,有機酸反洗,氧漂白等凝聚沉淀,活性污泥,超濾抄紙微細纖維,填料回收SS,節水凝聚沉淀,上浮
本文比較分析膜法工藝方案與不同的工藝流程,描述處理造紙廢水的膜系統特征及其相對于常規法的優越性,著重對列舉的大量膜法處理造紙廢水的研究成果與膜法工廠的設計、運行、效益進行詳細描述,并在初步評論的基礎上,展望膜法處理造紙廢水的前景。
表2DDS公司的膜裝置在造紙工業中的應用按裝年份膜系統使用國家廢水類型或回收的產品1974-1979UF挪威木質素磺酸鹽1976RO挪威銨基亞硫酸鹽1978UF北美木質素磺酸鹽1978RO加拿大鈣基亞硫酸鹽1978UF瑞典牛皮紙漂白廢液1980UF芬蘭牛皮紙黑液1980UF芬蘭木質素磺酸鹽1980UF日本牛皮紙漂白廢液1980RO意大利鈣基亞硫酸鹽1980RO阿根廷中性亞硫酸鹽,半化學紙漿廢液1986UF+RO鈣基亞硫酸鹽,回收木質
二、膜法處理造紙廢水的工藝
1、膜系統的設計
①膜和裝置類型的選擇,由于造紙廢水的溫度較高、pH值范圍較寬,因此應選用耐溫和化學藥品的膜,如聚硯、聚硯酰胺、含氟聚合物及其他一些聚合物制成的UF、RO膜,以及聚乙烯異相陰、陽離子交換膜等。由于廢水成分復雜且含量較高,因此應選用流動狀態較好的管式、板式膜UF、RO裝置,才能獲得較滿意的處理效果。
②膜系統設計的選擇選用無論是UF膜法或RO膜法,在恒定操作參數下處理造紙廢水時,透水量均隨溶液濃縮倍數的增加而明顯地下降。鑒于膜法這一特征,有幾種不同的設計方案(如圖1所示[2])可供選擇。
圖1(a)是最有效的設計,通常RO工廠都使用這種運行方式。對于濃度較低的廢水,效果特別顯著,當料液逐個通過膜組件時,往往可除去料液中5-20%的稀溶液。圖1(b)的方式對于小型的UF系統較為合適,因為系統中組件數目少,回路中的溶液可以連續不斷地循環,一直濃縮到所要求的最終要濃度。但是這種方式的運行效益不高,因為膜幾乎一直處于與最濃的溶液接觸之中。圖1(c)是一個多段連續系統,供給液在每一段都經過一定循環濃縮,最終逐段被濃縮到所要求的濃度。由此可見,對于UF和RO系統都是合適的。
摘要:造紙工業是一個耗水大戶,排放的廢水量很大,對環境的污染也相當嚴重。因而,造紙廢水的處理已普遍受到各國政府和企業部門的高度重視。
關鍵詞:膜法處理造紙廢水