造纸废水循环系统中粒子的积累及其消除方法

摘要

造纸废水中含有大量的悬浮物、有机物以及钙镁等无机盐离子,造纸废水循环回用会引起污染物质积累,回用后将在循环系统中产生结垢、电化学腐蚀等问题。为了减少或消除废水(主要是其中的溶解性固体)对设备及管路腐蚀和结垢现象,同时也为了得到质量更好的回用水,进一步降低单位产品的耗水量,需要对造纸废水进行深度处理以去除较难处理的无机盐类和有机物。
　　 首先,对废纸造纸废水循环系统中回用水水质和结垢物进行了分析。造纸废水循环回用时随着循环次数的增加,废水中有机物、无机离子、电解质等污染物会不同程度的积累;对结垢物进行化学法和ICP-AES法分析,结果表明积累的污染物主要为无机物,而无机物中碳酸钙是最主要的沉积物。
　　 粉煤灰是电厂产生的废渣,它含有大量的可溶性铝盐和铁盐,溶于废水中可产生铁盐和铝盐的无机混凝剂,对废水中的悬浮物、色度、金属离子及COD都有较好的去除能力,此外,利用粉煤灰处理造纸废水,粉煤灰变废为宝,成为一种有效的资源,从而达到节约资源的目的。超滤和微滤对于废水中悬浮物、有机物以及胶等物质有较好的截流效果,反渗透对钙、镁等无机盐离子具有较好的去除效果,脱盐效率高。因此,实验确定以粉煤灰为预处理工艺,再分别以石灰软化结合混凝剂和微滤/超滤+反渗透这两种方法为主要工艺深度处理造纸废水。
　　 其次,利用粉煤灰对废纸造纸废水进行预处理,分析了混凝实验的主要影响因素为混凝剂投加量、混凝时间及废水pH值,优化工艺参数。在中性条件下,粉煤灰最佳投加量为15g/100mL,以200r/min的搅拌速度搅拌1h,处理效果最佳,此时,CODCr、色度和SS的去除率分别为62.1%,90.5%和86.2%,出水CODcr、色度和SS分别为290.1mg/L、76倍和118.7mg/L。
　　 经过粉煤灰处理后的造纸废水,再以澄清石灰水软化和混凝剂PAC及PAM进行混凝处理,澄清石灰水投加量100ml/L,含铝量30%的PAC投加量0.4ml/L和1g/L的PAM投加量2.5mg/L后,出水CODCr、色度、SS及硬度依次分别为128.6mg/L、20度、26mg/L、657mg/L,CODCr、色度、SS、硬度的去除率分别为55.4%,74.6%,79.3%,51.6%。
　　 经过粉煤灰处理后的造纸废水再通过砂滤处理进入膜反应器。微滤膜出水浊度在0.1～0.25NTU,SS在0～5mg/L,COD在70～95mg/L,色度在9～15PCU,运行结果表明,微滤膜能有效去除废水中悬浮物和胶体等杂质。超滤实验研究证明超滤膜操作压力控制在0.04～0.1MPa范围内,膜性能较好,在此压力范围内出水悬浮物在3mg/L以下,浊度在0.07NTU以下,色度在4～10PCU,COD平均在53.2mg/L。反渗透膜出水电导率由2～4.35S/cm降到70～90μs/cm,平均脱盐率99%以上,硬度的去除率高达99.5%。
　　 最后,对以上实验的主要工艺的处理效果和成本进行了核算分析,结果表明,石灰结合混凝剂PAC及PAM混凝法对硬度的去除率为51.6%,其他污染物的去除率均在55%以下,每吨废水处理成本为1.52元;微滤/超滤+反渗透膜法,对污染物的去除率均在95%以上,每吨废水处理成本为2.16元。综合处理效果和成本分析,以粉煤灰为预处理工艺,以微滤/超滤+反渗透为主要工艺深度处理造纸循环回用水,具有良好的综合经济效益。