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造纸工业废水处理中的预处理
造纸工业废水处理中预处理
造纸工业所产生废水具有种类繁多、水量大、有机污染物含量高特点,属难处理工业废水之一,废水来源于制浆及造纸各个工艺环节中,其物理性质及有机污染物浓度各不相同,针对废水特征确定有效处理工艺,当前用于造纸工业废水处理主要方法有沉淀、气浮、吸附、膜分离、好氧生物、厌氧生物等处理方法以及几种工艺结合处理方法。
无论采用什么样方法,废水都需要进行预处理,预处理主要是为了改善废水水质,以便满足各工艺进水要求,提高废水处理整体效果,确保整个处理系统稳定性,因此预处理在造纸工业废水处理中具有非常重要地位。
造纸工业废水处理中预处理可分为厂内预处理和厂外预处理,厂内预处理主要是对白水中纸浆进行回收,常采用过滤、气浮等进行回收利用,能够避免大量纸浆进入废水处理系统中,既提高了纸浆得率又节约了废水处理成本;厂外预处理主要是为了保证进入物化、生化等处理系统废水能够最大程度满足工艺要求,能够使系统稳定运行。
预处理工艺主要有:
格栅、筛网、纤维回收系统、调节水量及水质、等工艺组成。
可根据不同造纸工业废水水质采取不同预处理手段,去除一部分污染物,改善废水水质,使整个废水处理系统处理效果达到最佳。
1.格栅、筛网
由于造纸工业废水中常含有树皮、木屑、塑料、纸浆纤维屑等细小悬浮物,如以木材为原料制浆厂在备料过程中排放废水中往往含有树皮、木屑等,在造纸过程中抄纸等工序中会产生大量白水,白水中含有较高纤维浓度。
这些物质会对水泵等造成损害对主体处理工艺造成影响,特别是对生物处理中UASB、水解酸化等工艺布水系统造成严重堵塞,因此在进入水泵及主体处理系统之前对其进行拦截,设置格栅拦截大悬浮物,设置筛网拦截细小悬浮物。
格栅一般用在大水量造纸废水处理中,由于废水水量大,且悬浮物颗粒种类较多,设置格栅能够有效拦截较大悬浮物,处理能力高,不易堵塞,针对造纸废水特点我公司在工程实践中一般设置粗细格栅,粗格栅栅缝间隙常采用10-15mm,细格栅栅缝间隙通常采用1-5mm。
格栅机主要有回转式机械格栅机、网式转链格栅机、固定式格栅机、反切式旋转细格栅机等,我公司常用主要有反切式旋转细格栅机、网式转链格栅机、固定式格栅机等。
筛网通常应用在水量相对较小、废水中含有大量细小悬浮物如纸浆等,同时还可以去除大颗粒漂浮物,对悬浮物及大颗粒物质去除率可达到90%以上。
工程实践表明,筛网间隙一般为30~60目,安装形式采用固定式安装,安装角度为40~50°,安装角度不易过大,过大则造成过水负荷降低,使处理能力降低同时也增加了部分投资,过小则易造成筛网堵塞,加大了清渣难度,影响处理效果。
2.纤维回收系统
造纸废水中含有大量纸浆纤维,如果不对纸浆纤维进行回收,将有大量纸浆进入废水处理系统中,严重影响废水处理系统处理效果,同时造成纸浆浪费。
厂内纤维回收系统主要用于造纸白水纤维回收,一方面进行白水循环减少白水排放量,另一方面采用筛网、多圆盘过滤、气浮、沉淀等方法进行回收纸浆纤维,厂外纤维回收常采用筛网过滤方法进行纸浆纤维回收。
筛网过滤主要有:
重力自流式筛网过滤、普通旋转过滤机、反切单向流旋转过滤机、双向流旋转过滤机等。
重力自流式筛网过滤是废水通过集水槽溢流堰均匀布水到筛网上,由于重力作用,滤液从筛网缝隙中流出,纸浆纤维在重力及水冲力作用下沿筛网流入集渣槽中,达到浆水分离作用。
普通旋转过滤机过滤滚筒及安装地面有一角度,废水从上部进入滚筒,进水口滤网内壁程90度角,过滤滚筒在旋转过程中滤液从滤网缝隙中排出,纸浆自动排到滚筒另一端。
反切单向流旋转过滤机采用卧式滚筒结构,传动方式可分为链条式和齿轮式,废水均匀布水到逆水流方向滤网内壁上,水流及滤网形成反切相对运动,滤液从网缝隙中排出,纸浆纤维被截留在网内壁,在导板作用下,从排渣端自动排出。
从而达到纸浆及废水分离作用;反切双向流过滤机原理及单向流相同。
3.调节
由于造纸工业在生产过程废水排放多样性,使排出废水水质及水量在一日内有一定变化,因此要求对废水进行进行调节,均衡水质,使其能够均匀进入后续处理单元,提高处理效果。
废水调节主要分为:
水量调节和水质调节。
废水处理设备及构筑物都是按一定水量标准设计,要求均匀进水,特别对生物处理系统更为重要,为了保证后续处理系统正常运行,在废水进入处理系统之前,预先调节水量,使处理系统满足设计要求。
根据造纸工业工艺不同,废水水量、水质不同,调节池停留时间也各不相同,当处理水量比较小时,停留时间可选大些,当处理水量比较大时,停留时间可根据具体情况选小些,一般为4~8个小时。
虽然废水在进入调节之前通过格栅、纤维回收等措施去除了大部分悬浮物,但还是会有一部分悬浮物特别是纸浆流进调节池,为了防止沉淀,同时为了加强废水均匀性,可考虑在调节池内增加曝气装置,可有效改善废水水质特性。
4、结论
总之,造纸工业废水是一种水量大、色度高、悬浮物含量大,有机物浓度高、组分复杂难处理有机废水,通过大量工程实践证明,造纸工业废水综合治理工艺路线中废水预处理工艺是非常重要,它关系到整个系统稳定运行和达标排放,同时也涉及到运行成本高低,废水进行预处理后可大大改善废水水质,有利于造纸废水进行进一步处理,最终达到去除污染物之目。
因此预处理工艺在造纸工业废水处理中是必不可少关键技术之一。
轧制高压管循环冷却水处理
前言
衡阳钢管厂高压锅炉管工程,设计规模为年产管径25~114mm、壁厚2.5~12mm热轧无缝钢管16.5×104t。
主要设备三大主机为:
穿孔机,连轧机,张碱机,由德国德马克公司提供。
投运初期,生产不正常,加上补充水水质较好,系统全为新设备,故未对水处理给予足够重视。
但是在1999年底全厂大修时,将设备打开后发现问题严重。
一是腐蚀,从设备表面看,多处呈均匀腐蚀。
经测定点蚀深度最大处为1.2mm,水中铁离子含量高达2.4mg/L,碳钢腐蚀速率为0.45mm/a,远大于国家标准0.125mm/a。
二是微生物及藻类繁殖,目视可见冷却塔填料、积水池壁青苔及藻类。
分析表明:
水中异养菌总数达5.5×106个/mL。
细菌引起粘泥大量沉积在换热设备中,堵塞水管冷却塔填料及换热设备。
如12台电机设备,30台换热器,加热炉4座,运行不到一年时间因腐蚀不得不更换。
因此,必须进行循环水加药处理。
1 循环冷却水系统概况
1.1 系统组成
详见工艺流程图1、图2。
1.2 工艺参数
该项目总用水量为2320m3/h,其中净环水系统为1307m3/h,设计水循环率为94.8%,浓缩倍数为2.5,采用两座600m3/h、温差△t为10℃(进水42℃,出水32℃)冷却塔,补充水量120m3/h,水质见表1。
浊环系统为1013m3/h,循环率为92%,浓缩倍数为2.0,采用一座1000m3/h冷却塔,其补充水为净环系统排放水,约为50m3/h。
两个系统中主要材质都为a3钢、黄铜。
表1补充水水质
项目
参数
总硬度/(mmol·L-1)
2.5
浊度/(mg·L-1)
2~5
pH值
6~8
硫酸盐/(mg·L-1)
25
氯化物/(mg·L-1)
6
碱度/(mg·L-1)
100
溶解氧/(mg·L-1)
8~10
好氧量/(mg·L-1)
1.5~2.0
总溶固/(mg·L-1)
140
2 水处理方案
2.1 药剂筛选
根据Langelier和Ryzner指数法对水质进行分析得出,补充新水属腐蚀型水质,当浓缩倍数为3倍时,呈轻度结垢倾向。
夏季,微生物繁殖严重,藻类和青苔在系统四壁到处可见。
根据衡阳地区水质特点及我厂循环水系统运行所出现问题,我们着重进行了缓蚀及杀灭微生物方面药剂评定和筛选。
在进行“旋转挂片”腐蚀试验中,着重考察了有机膦酸盐、聚羧酸盐、磺酸类共聚物、无机磷系、锌盐、钼酸盐等药剂以及相互间协同效应。
净环水浓缩倍数K取2.5倍,浊环水控制悬浮物SS<100mg/L,油含量20mg/L。
水稳配方侧重考察缓蚀效果,以表1所示补充水水质,配成浓缩倍数为3倍水质进行试验。
旋转挂片试验结果见表2。
表2旋转挂片试验结果
配方
腐蚀速率/碳钢(mm/a-1)
阻垢率/%
净环水
浊环水
净环水
浊环水
空白试验
0.82
0.75
1#
0.106
0.113
92.5
92.3
2#
0.112
0.098
90.1
90.8
3#
0.079
0.104
93.14
91.5
4#
0.083
0.108
88.3
87.5
5#
0.046
0.039
97.4
96.2
6#
0.068
0.073
93.4
94.0
7#
0.093
0.089
90.3
91.0
8#
0.102
0.095
86.4
82.5
9#
0.032
0.041
98.2
96.4
10#
0.066
0.068
90.1
90.5
注:
水稳定剂用量均为30mg/L。
由表2中可见,所选9#配方效果最佳,该配方主要成份为:
有机膦酸盐HEDP,丙烯酸-磺酸盐共聚物[1],锌及铜缓蚀剂苯骈三氮唑。
2.2 动态模拟实验
动态模拟实验采用9#配方,预膜选用无机磷及苯磺酸盐和表面活性剂组成复合配方,调pH值6.5~7.5,预膜36h,试验共进行20d。
实验结果见表3。
表3动态模拟试验结果
测定项目
碳钢
不锈钢
试验时间/h
320
320
试管长度/mm
140
140
试管腐蚀面积/cm2
40.2
35.2
试管原重/g
33.2977
29.3952
试管试验后重/g
33.5190
29.5569
污垢增重/g
0.2685
0.1652
试管去污后重/g
33.2505
29.3911
腐蚀失重/g
0.0472
0.0035
腐蚀率/(mm·a-1)
0.035
0.0031
试管试验前后体积差
0.045
0.066
平均垢厚/mm
0.1254
0.0838
污垢热阻/(m2·K·W-1)
2.88×10-4
2.88×10-4
污垢沉积率/(mg·cm-2·m-1)
13.4
9.39
由表3知,碳钢试管腐蚀速率和污垢热阻均小于国家标准[2]。
2.3 杀菌剂选择
根据循环水中微生物、藻类较严重这一点,我们选用了两种杀菌剂交替使用。
一种是以剥离为主非氧化型杀菌剂新洁尔灭,该药剂不但具有很强剥离作用,还有很好杀菌能力,尤其对硫酸盐还原菌。
日常投加杀菌剂是以抑制为主非氧化型杀菌剂异噻唑啉酮。
经试验,该种杀菌剂杀菌率可达99%以上。
3 现场应用
3.1 系统清洗及钝化
首先对净、浊循环水系统进行了不停车清洗。
其次是对整个系统表面及管道、填料中粘泥及藻类进行一次杀生剥离。
所投清洗剂为柠檬酸加表面活性剂OP及缓蚀剂,控制pH值2~3,运行24h后置换排放,并进行钝化处理。
钝化剂以NaNO2为主,调pH至9.5,24h后置换排放。
分析结果显示:
总共洗掉铁锈(以FeO计)454kg,粘泥及泥垢全部洗掉,大多数设备表面呈现金属本色。
3.2 预膜及日常运行
系统清洗钝化处理后,随即投入预膜处理,在pH为7.0时加入1000mg/L预膜剂(主要成分为三聚磷酸钠、苯磺酸钠和表面活性剂),运行48h,挂片表面呈暗亮色,说明预膜效果良好。
然后转换排放,使预膜剂含量降至100mg/L后转入正常投药。
日常投药采用加药装置,用计量泵进行。
加量为30mg/L。
对浊环系统加药,采用净环水排污水作为浊环水补充水,适当再补加约10mg/L及净环系统相同药剂。
同时用碳钢挂片进行监测,每天对水质及药剂含量进行分析。
投药运行至今已有一年,整个轧钢生产线水处理指标正常,系统浓缩倍数达3倍。
腐蚀控制在0.035mm/a,微生物指标经测定为2.1×102个/mL。
4 存在问题
经过对循环水投药运行后,解决了系统腐蚀和微生物问题,但水中油含量(>20mg/L)和作为轧管冷却剂石墨粉(≤200目),对设备影响还是显而易见。
下一步准备采用投加无机及有机高分子絮凝沉降剂,将此问题解决。
使浊环系统乳化油降至10mg/L以下,去除石墨粉使循环水处理更进一步。
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