浸没式中空纤维帘式膜处理造纸白水实验研究

文章编号:1007-8924(2008)02-0059-04浸没式中空纤维帘式膜处理造纸白水实验研究王磊1,2,戴海平1,23,白玉臻1,2(1.天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程教育部重点实验室;2.天津膜天膜工程技术有限公司,天津300160)摘要:采用浸没式中空纤维帘式膜(MFS)过滤工艺对山东某造纸厂的造纸白水进行处理,考察本工艺对造纸白水中固体悬浮物的处理效果和膜的污染情况.通过30天的运行,产水水质良好,产水浊度小于0.1NTU,且系统运行稳定.用超滤水在0.06MPa下反洗,取得理想的效果,说明该工艺可以运用在实际生产中,对造纸白水进行循环回用,实现零排放.关键词:浸没式帘式膜;造纸白水;零排放;膜通量;产水浊度中图分类号:X703.1文献标识码:A造纸白水中主要含有大量细小纤维和填料,溶解性胶体等物质,其溶解COD、BOD指标较低,分别在300～800mg/L和100～300mg/L范围,悬浮物的含量较高,差异也较大,在500～3500mg/L范围[1].造纸白水虽然大部分可以用来回用冲浆等,但剩余白水的排放量也是相当大的.目前国内造纸车间单位产品所排放剩余白水量各企业间差异较大,技术与装备较先进的造纸厂,剩余白水排放量仅20～30m3/t纸,但许多造纸厂剩余白水排放量达到40～150m3/t纸[1].若要全面实现封闭循环,即废水的零排放,这就要求大大降低白水全面封闭对纸机的影响,即要求对白水的处理程度大大提高,把白水中的固体悬浮物(细小纤维、填料等)的含量降到生产过程允许再使用的范围内,(使之能够代替清水循环使用而不影响生产.目前国内外处理造纸白水主要采用气浮法、絮凝沉淀法等[2].使用气浮法时由于水中的重质纤维和填料不易浮上来,易造成气浮池底堆积纤维、填料而腐烂变臭,需经常清池,另外气浮回收纤维、填料带气泡,回收利用影响生产质量.而絮凝沉淀法不足之处则是对水中的轻质纤维、微小纤维回收效果不好,需加大投药量,而增加回收成本.如果要实现造纸白水的零排放,使用膜分离技术是最有效的方法.本文采用浸没式中空纤维膜过滤工艺处理造纸白水.造纸工艺及白水回用流程如下图:图1造纸工艺及白水回用流程图Fig.1Schemeofpapermakingandwhitewaterreusing由抄纸产生的白水先经过沉淀池沉淀,上清液进入中空纤维膜过滤系统,白水中的剩余悬浮物颗粒被截留,使水变得澄清,膜透过液用于冲洗抄纸机,浓缩液回用于纸浆稀释或到沉淀池,短纤维回收利用,使纸机用水系统实现封闭循环,即废水零排放,具有重大的环境效益和经济效益.同时该工艺具有运行稳定、易于清洗、设备的自动化程度高,管理运行方便等优点[3,4],因此具有很强的实用性.收稿日期:2006-10-11;修改稿收到日期:2006-10-30作者简介:王磊(1982-),男,天津市人,硕士生.3通讯联系人〈daihaiping2004@126.com〉第28卷第2期膜科学与技术Vol.28No.22008年4月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYApr.20081实验工艺和设备1.1造纸厂原水水质表1造纸厂原水水质Table1WaterqualityofthepapermillpH电导率/(μS·cm-1)浊度/NTUCOD/(mg·L-1)总固含量/(mg·L-1)SS/(mg·L-1)7.54402363737613561.2工艺流程本实验原水取自山东某造纸厂造纸白水,将100L实验原水加入膜过滤槽中,使用中空纤维膜进行抽吸过滤,使水和小分子物质由外部透过膜,固体悬浮颗粒、胶体物质和大分子被截留在过滤槽中,从而原水得到净化.过滤得到的产水回到膜过滤槽中,形成循环.膜组件的下方安装曝气装置,曝气量为0.48m3/h,由气泵产生的空气通入膜过滤槽,由气流带动液体,使液体在膜表面产生错流过滤的效果,减轻膜的污染.产水泵由时间控制,开15min,停2min.此外为充分考察膜处理造纸白水时的抗污染性,在实验中不断向膜过滤槽中加入固体悬浮物,每隔4h搅拌一次,防止悬浮物沉降,使膜始终处于恶劣的实验环境中,增加膜的污染.实验结束后对膜进行反洗.实验装置如下图:图2实验装置图Fig.2Schemeofexperimentalfacility1.3设备表2实验设备Table2Equipmentforexperiment仪器名称规格及型号生产厂家PVDF中空纤维膜0.2μm,1m2天津膜天膜工程有限公司台式浊度仪2100NTU美国HACH蠕动泵RB-15天津膜天膜工程有限公司蠕动泵TP10-20天津膜天膜工程有限公司蠕动泵RO-98天津膜天膜工程有限公司2结果与讨论2.1中空纤维膜对造纸白水的处理效果为考察膜对于造纸白水的处理效果,首先取两种原水用中空纤维膜分