CN1255340C - 一种造纸中段水的脱色方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种造纸中段水的脱色方法，该脱色方法采用二级氧化脱色、絮凝脱色过程，实现本发明目的。该方法脱色效果显著，总体运行费用低，脱色稳定不返黄，处理能力大，一次性投资低，设计思路巧妙，操作管理方便，而且脱色剂制备方便，使本发明方法既具有显著的絮凝脱色功效、又具有良好的消毒作用，***出水完全可以满足灌溉的要求。
Description
技术领域：
本发明涉及一种造纸中段水的脱色方法，具体地说是一种对造纸产生的经生化处理后的中段水进行脱色的方法。
背景技术：
制浆造纸工业的整个生产过程需要大量的水，这些水在生产过程中汇集了大量的工业有害物质，既无法直接利用，直接排放又会污染环境，因而，对造纸制浆过程各阶段产生的中段水进行回收再利用，有着显著的经济和社会价值，决定着造纸企业的生存发展。
大量造纸企业对生产过程中用水都在进行回收、处理、再用的研究和尝试。其中，造纸制浆过程中产生的工业废水经过处理，达到排放标准后，其水质仍存在若干问题，一般而言，对中段废水经生化处理后，COD可以达到350mg/L，但是其色度偏高；其中，在制浆过程中产生的色素多使水体呈现红褐色，限制了该排放水的再利用范围，尤其是做造纸再利用，要求水质不影响生产纸的质量，所以造纸中段水的脱色处理对造纸废水的再利用有重要影响。
现有脱色方法中，单独采用任何一种脱色剂，都无法达到理想的效果，因此有必要寻找一种适合于工业化的造纸废水脱色方法。
《中国给水排水》2000年16卷11期P45公开了一篇文章“造纸厂中段废水处理”，其过程包括：
A)中段水
B)调节池
C)斜板沉淀池
D)生物氧化池
E)气浮净水池等。
该过程采用单一FeSO4做絮凝剂，最终排水水质COD为126-188mg/L，采用该方法的缺点是污泥产量大。
《农村生态环境》1999，15(1)33-36公开了“论造纸中段废水和废纸造纸废水的处理原则”一文提出，絮凝法难以将浓度较高的造纸中段废水COD降至300mg/L以下，不论用怎样的高效专用絮凝剂，都不可能把造纸中段水COD降到100mg/L。中段水一般不需厌氧处理；使用单一的好氧处理可以将COD降至350mg/L以下，絮凝处理可以较好地去除悬浮物并有一定的脱色作用。该文章仅是在理论和应用方向上涉及中段废水的脱色，并没有提出具体的技术方案解决有关问题。
所以，提供一种脱色效果好，处理成本低，适用于大规模造纸废水处理的方法已是当务之急。
发明内容：
本发明的目的在于针对上述现存问题，提供一种造纸中段水的脱色方法，具体地说是一种对造纸工业产生的经生化处理后的中段水进行脱色处理的方法。
造纸产生的废水，经生化处理后所形成的中段水，可以达到排放标准。但是色素造成的水体污染致使水体呈红褐色，影响再次利用。针对此问题，本发明的脱色方法采用二级氧化脱色、絮凝脱色过程，实现本发明目的，具体步骤如下：
A)将生化处理后的中段水引入一级反应器，按照每立方水15-20克的投入量，向反应器中加入O3，进行一级脱色，反应时间为1-2小时；
B)经一级脱色后的水进入一级稳定塘，静置48-72小时，出水色度控制在32倍以下，然后，进入二级反应器脱色；按照每立方水5-10克的量，向二级反应器加入ClO2，进行二级脱色，反应时间为1-2小时；
C)经二级脱色的水体进入二级稳定塘，静置24-72小时，出水色度控制在16倍以下，然后，进入三级反应器进行絮凝脱色；
D)首先向三级反应器加入水体总重量的0.01-0.02％的PAFC或PAC，15-20分钟后，再加入水体总重量0.0001-0.0002％的PAM，反应15-30分钟后，水体进入沉淀池静置，待水体色度≤8倍时，进入三级稳定塘停留15-30小时，即形成无色无味的水体。
步骤A)所述的生化处理后的中段水，即本发明方法中待处理的对象为，造纸工业产生的，碱法造纸制浆产生的中段水，经过物化絮凝和好氧生化处理后的中段水；其COD可以降到350mg/l，甚至更低，但其色度却较高，甚至比生化处理前还高，其色度可达64倍甚至更高，不仅在外排时感官上难以让人接受，而且直接影响该中段水的深度处理和回用。
步骤A)和B)中，一级反应器和二级反应器优选为折板反应槽。
步骤B)中，ClO2的有效氯含量应≥28％。
步骤D)中，加入PAM后，三级反应器中的反应时间优选为20-22分钟。其中，PAC或PAFC的投加量为水体总重量的0.01-0.02％，PAM投加量为水体总重量的0.0001-0.0002％，在该范围内，絮凝剂投加量的最佳值控制原则是使所形成的絮凝团不仅要大而且必须全部迅速下沉。
步骤D)中PAFC的氧化铝(Al2O3)含量应≥26％，优选≥35％；其盐基度≥70％；其水不溶物含量≤3％，优选≤1.5％；其中的三氧化二铁(Fe2O3)含量为3-8％。
步骤D)中的PAC的盐基度应在45-85％之间，优选为50-80％之间；
步骤D)中的PAC如为液体，其中的氧化铝(Al2O3)含量应≥9％，优选为≥10％；其水不溶物含量应≤1％，优选≤0.5％；
步骤D)中的PAC如为固体，其中的氧化铝(Al2O3)含量应≥27％，优选为≥29％；其水不溶物含量应≤3％，优选≤1.5％。
步骤D)中的PAM优选为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为300-1800万，优选1500-1800万；其水解度应在10-50％之间，优选为30-50％。
步骤D)中，水体在三级稳定塘中的停留时间优选为18-20小时，最终的出水COD为80-150mg/L。
为节省运行费用，一级反应器可采用折板反应槽，脱色剂沿槽底加入，整个反应过程可不设搅拌装置，靠水体自流作用即可完成充分混合；一级反应器采用O3发生器利用净化空气生产O3，或直接通入臭氧，在密闭的容器中反应，在这里净反应时间为1-2小时；
一级稳定塘是极为重要的一个设置。一级稳定塘不仅必须设置，而且经一级脱色的水在稳定塘必须有48小时以上的静置停留时间，才能保证整体脱色效果；没有这一级设置或静置停留时间不够，都会导致出水很快返黄。一级稳定塘是本发明方法中极重要的一个环节，经臭氧处理后，进入该稳定塘的经一级脱色的水体，必须有48小时以上的净停留时间才能保证整体脱色效果；没有这一环节，或净停留时间不够，均会导致出水很快返黄，这里出水色度控制在32倍以下。
二级反应器其结构设计和操作使用均与一级反应器相同。设置二级反应器的目的，一是使经一级脱色反应没有完全脱色的发色因子进一步去除，彻底脱色；二是当一级脱色操作不完全，可以进行补充脱色；整个脱色过程，特别是二级脱色反应后，水体中会产生少量可沉淀物，必须设沉淀池去除。二级反应器中的水体需通入ClO2，也可以采用化学方法生产出ClO2，然后以每方水5-10克的加入量加入到一级稳定塘出水中，混合进入密闭的二级反应器中进行反应，净反应时间控制在1-2小时。
二级稳定塘也是一个过渡塘。经两级脱色处理后的水具有瞬间性，尽管整个过程可以很好控制，但由于进水负荷不同等因素，很难确保出水在各时间段水质一致；而设置二级稳定塘，一方面可以使出塘的水质均匀一致，另一方面其中的静置停留有助于水体由化学作用下的水向自然水的转化。二级稳定塘中的水体，即二级反应器的出水，必须有24小时以上的净停留时间，才能保证总体脱色效果和后续方法的运行，出水色度一般控制在16倍以下。
在三级反应器中，生化水经过前述方法处理后，色度从感官上已基本去除，但水中尚有许多悬浮物和返黄因子，因此必须去除。三级反应器中应用PAC(聚合氯化铝)或PAFC(聚合氯化铝铁)和PAM(聚丙烯酰胺)混凝沉淀***，用来彻底产生絮凝，沉淀这些物质。
沉淀池的作用是使絮凝后的发色因子以最快的速度沉降，并及时与上清液分离。这里出水色度一般控制在8倍以下。
三级稳定塘不仅可以消除处理过程中的瞬间性所带来的出水的不稳定性、大大节省药品消耗，而且出水的COD、BOD、SS、色度均可以进一步降低，其中，COD去除率达到50％以上，色度去除率达到95％以上，SS去除率达到90％以上。
本发明所述的造纸中段水的脱色方法，经生化处理后的中段水分别加入脱色剂反应，通过静置沉淀后，即可得到无色无味的水体；该方法脱色效果显著，总体运行费用低，脱色稳定不返黄，处理能力大，一次性投资低，设计思路巧妙，操作管理方便，而且脱色剂制备方便，使本方法既具有显著的絮凝脱色功效、又具有良好的消毒作用，***出水完全可以满足灌溉的要求。对碱法制浆的中段水，经物化、生化处理后的出水，在需要脱色处理时，均有很好的适用效果。
采用本发明脱色方法具有如下优点：
√运行费用低，处理效果显著：采用本方法对出水进行脱色，COD去除率50％以上，色度去除率95％以上，SS去除率90％以上，而且运行费用较低，吨水费用为；0.5---0.6元；
√脱色稳定不返黄：这是采用本方法脱色的最大优点：采用单一脱色剂进行脱色，都有返黄现象，短的几个小时内就返黄，而采用本方法对生化后中段水脱色，不仅脱色彻底，而且久存不返黄；
√一次性投资小，处理能力大：一个5万吨/日水的脱色***，总投资500万元，若有现成的稳定塘可用，主脱色部分投资不超过300万元；
√设计巧妙，操作管理极为方便：方法在设计时充分考虑效果的控制、操作的简化，整个体系完全采用自动化控制，整个***只需一个巡视员即可；
√有条件的可自行生产脱色剂：O3、ClO2均有现成的发生器，可直接外购成套设备，而PAC、PAM也是常规化学品，不仅生产方法简单，设备投资少，而且生产原料易购，从长远的观点来看，完全可以自行生产，从而进一步降低运行成本；
√本方法既具有显著的絮凝脱色功效，又具有良好的消毒作用，***出水完全可以满足农业灌溉要求，也可以作为景观用水的水源。
附图说明：
图1为本发明中段水脱色方法的流程图
图2为《中国给水排水》2000年16卷11期P45“造纸厂中段废水处理”工艺流程图
具体实施方式：
实施例1
将生化处理后的中段水(COD为330mg/L，色度64倍)1000吨引入一级折板反应槽，向槽中加入15kg的O3，反应2小时，经一级脱色的水进入一级稳定塘，静置48小时，出水色度为32倍，进入二级折板反应槽，向二级折板反应槽加入5kg的ClO2，反应1.5小时，然后进入二级稳定塘，静置48小时，出水色度为16倍，进入三级反应器，加入100kgPAFC(PAFC-B1型，常州市振邦化工制造有限公司)，15分钟后，加入1kg的PAM(分子量1800万，阴离子型，宜兴市天使合成化学有限公司)，反应30分钟，进入沉淀池，水体色度为8时，进入三级稳定塘，停留20小时，得无色无味的水体，久置不黄。色度去除率为90％，COD去除率为50％，吨水成本费用为0.20元。
实施例2
将生化处理后的中段水(COD为350mg/L，色度64倍)1000吨引入一级折板反应槽，向槽中加入20kg的O3，反应1小时，经一级脱色的水进入一级稳定塘，静置50小时，出水色度为32倍，进入二级折板反应槽，向二级折板反应槽加入10kg的ClO2，反应1小时，然后进入二级稳定塘，静置48小时，出水色度为16倍，进入三级反应器，加入200kgPAFC(PAFC-B2型，常州市振邦化工制造有限公司)，20分钟后，加入2kg的PAM(分子量1500万，阴离子型，宜兴市天使合成化学有限公司)，反应22分钟，进入沉淀池，水体色度为8时，进入三级稳定塘，停留18小时，即得无色无味的水体，久置不黄。色度去除率为95％，COD去除率为30％，吨水成本费用为0.26元。
实施例3
将生化处理后的中段水(COD为310mg/L，色度64倍)1000吨引入一级折板反应槽，向槽中加入19kg的O3，反应1小时，经一级脱色的水进入一级稳定塘，静置36小时，出水色度为32倍，进入二级折板反应槽，向二级折板反应槽加入7kg的ClO2，反应2小时，然后进入二级稳定塘，静置55小时，出水色度为16倍，进入三级反应器，加入160kgPAC(一等品，常州市振邦化工制造有限公司)，16分钟后，加入1.5kg的PAM(分子量1800万，阴离子型，巩义市蓝星净水材料厂)，反应22分钟，进入沉淀池，水体色度为8时，进入三级稳定塘，停留18小时，即得无色无味的水体，久置不黄。色度去除率为95％，COD去除率为35％，吨水成本费用为0.21元。
比较例1
按照实施例1的方法，单独使用O3、ClO2，进行脱色处理，色度去除率分别为45％、62％，COD去除率分别为18％、23％，脱色效果明显差于实施例1的结果。
比较例2
按照实施例1的方法操作，将O3、ClO2的使用顺序交换，进行脱色处理，得到的水体略有黄色，久置不变色，其色度去除率为78％，COD去除率为42％。
Claims (15)
1、一种造纸中段水脱色方法，其特征在于包括如下步骤：
A)将生化处理后的中段水引入一级反应器，按照每立方水15-20克的投入量，向反应器中加入O3，进行一级脱色，反应时间为1-2小时；
B)经一级脱色后的水进入一级稳定塘，静置48-72小时，出水色度控制在32倍以下，然后，进入二级反应器脱色；按照每立方水5-10克的量，向二级反应器加入ClO2，进行二级脱色，反应时间为1-2小时；
C)经二级脱色的水体进入二级稳定塘，静置24-72小时，出水色度控制在16倍以
下，然后，进入三级反应器进行絮凝脱色；
D)首先向三级反应器加入水体总重量的0.01-0.02％的PAFC或PAC，15-20分钟后，再加入水体总重量0.0001-0.0002％的PAM，反应15-30分钟后，水体进入沉淀池静置，待水体色度≤8倍时，进入三级稳定塘停留15-30小时，即形成无色无味的水体。
2、根据权利要求1所述的脱色方法，其特征在于步骤A)所述的生化处理后的中段水为碱法造纸制浆产生的中段水，经过物化絮凝和好氧生化处理后的中段水。
3、根据权利要求1所述的脱色方法，其特征在于步骤A)所述的一级反应器为折板反应槽；步骤B)所述的二级反应器为折板反应槽。
4、根据权利要求1所述的脱色方法，其特征在于步骤B)所述的ClO2的有效氯含量≥28％。
5、根据权利要求1所述的脱色方法，其特征在于步骤D)中，加入PAM后，三级反应器中的反应时间为20-22分钟。
6、根据权利要求1所述的脱色方法，其特征在于步骤D)中PAFC的氧化铝含量≥26％；其盐基度≥70％；其水不溶物含量≤3％；其中的三氧化二铁含量为3-8％。
7、根据权利要求6所述的脱色方法，其特征在于步骤D)中PAFC的氧化铝含量≥35％；其盐基度≥70％；其水不溶物含量≤1.5％。
8、根据权利要求1所述的脱色方法，其特征在于步骤D)中的PAC的盐基度在45-85％之间。
9、根据权利要求8所述的脱色方法，其特征在于步骤D)中的PAC的盐基度在50-80％之间。
10、根据权利要求1所述的脱色方法，其特征在于步骤D)中的PAC为液体，其中的氧化铝含量≥9％；其水不溶物含量≤1％；或者，步骤D)中的PAC为固体，其中的氧化铝含量≥27％；其水不溶物含量≤3％。
11、根据权利要求10所述的脱色方法，其特征在于步骤D)中的PAC为液体，其中的的氧化铝含量为≥10％；其水不溶物含量≤0.5％。
12、根据权利要求10所述的脱色方法，其特征在于步骤D)中的PAC为固体，其中的氧化铝含量≥29％；其水不溶物含量≤1.5％。
13、根据权利要求1所述的脱色方法，其特征在于步骤D)中的PAM为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为300-1800万；其水解度在10-50％之间。
14、根据权利要求13所述的脱色方法，其特征在于步骤D)中的PAM分子量为1500-1800万；其水解度为30-50％。
15、根据权利要求1所述的脱色方法，其特征在于步骤D)中，水体在三级稳定塘中的停留时间为18-20小时，最终的出水COD为80-150mg/L。
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