_膜分离技术深度处理造纸废水的研究

中国造纸学报Vol.28，No.2，2013TransactionsofChinaPulpandPaper膜分离技术深度处理造纸废水的研究王森李新平张安龙贾程瑛(陕西科技大学轻工与能源学院，陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室，陕西西安，710021)摘要:以二级生化处理后的造纸废水为研究对象，探讨了絮凝沉淀预处理和膜分离技术深度处理造纸废水的最佳工艺条件。研究结果表明，在阳离子聚丙烯酰胺添加量1.5mg/L、聚合氯化铝铁添加量150mg/L的条件下进行絮凝预处理时，絮凝效果能达到超滤膜进水要求。超滤膜操作压力控制在0.04～0.10MPa、膜通量在12～17L/h时，膜处理性能较好。废水经过超滤、纳滤和反渗透处理后，电导率降到12μS/cm左右，TDS去除率达98%左右，CODCr去除率达90%以上，废水浊度已检测不到，完全达到生产回用水质标准。关键词:造纸废水;絮凝;膜分离;深度处理中图分类号:X793文献标识码:A文章编号:1000-6842(2013)02-0015-04收稿日期:2012-11-26基金项目:陕西省自然科学基础研究计划项目(2012JQ2020);2012西安市产业技术创新计划项目(CX12594);2012年大学生创新创业训练计划项目(201210708008);陕西省教育厅专项科研计划项目(11JK0976)。作者简介:王森，男，在读博士研究生;讲师;主要从事制浆造纸清洁生产及造纸废水处理技术的研究。E-mail:wangsenly@163.com造纸综合废水是一种处理难度较大的工业废水，所含污染物成分十分复杂，经常规方法处理后，出水虽能基本达到排放标准，但不能达到生产回用水要求。随着造纸废水封闭循环程度的提高和循环次数的不断增加，废水中污染物质会逐步积累，积累到一定程度就会产生许多不利影响［1］。通常采用传统砂滤、活性炭过滤、多介质过滤等处理工艺实现废水回用处理。这些处理只能一定程度地降低出水中悬浮物的浓度，无法进一步去除可溶性污染物，如COD、氨氮和盐分等，如果回用会直接影响纸张性能。为了使造纸综合废水达到回用标准，必须采用先进的处理技术。膜分离技术作为一种新型的分离技术，是利用特殊的薄膜对液体中的某些成分进行选择性透过，既能对处理的液体有效净化，使废水达到造纸工艺回用水要求，又能回收一些有用物质。因此，在造纸废水处理中该项技术的应用充满前景。本实验以经二级生化处理后的造纸废水为研究对象，采用絮凝沉淀预处理-膜分离法深度处理技术，探讨将造纸废水处理到完全回用于生产的可行性。1实验1.1材料1.1.1水样来源与特性实验废水取自陕西某纸厂二沉池出水，该纸厂以废纸为原料生产瓦楞原纸，年生产能力10万t，其水样的各项指标如表1所示。表1水质指标pH值CODCr/mg·L－1电导率/μS·cm－1TDS/mg·L－1浊度/NTU8.1151105452748.21.1.2主要实验药品及仪器聚合氯化铝铁(PAFC)，化学纯;阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)，相对分子质量1000万;浓盐酸，分析纯;DDS-307A型电导率仪;WG2-100型散射式光电浊度仪;PHS-3C型pH计。1.2研究方法在实验室特定条件下，对二沉池出水进行絮凝预处理，满足超滤膜进水要求后，再用膜分离法对预处理过的造纸废水进行超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)深度处理，检测其主要指标，表征处理效果。1.3分析检测方法COD采用重铬酸钾法(GB11914—89)检测，电导率和总溶解性固形物(TDS)含量采用DDS-307A电导率仪检测，浊度采用WG2-100散射式浊度仪检测。1.4实验流程和膜的特点1.4.1实验工艺流程图1为膜处理工艺流程。将混凝沉淀并过滤出絮状物的水作为超滤(UF)膜进水，经输液泵打入UF51膜分离技术深度处理造纸废水的研究第28卷第2期膜组件，收集UF膜出水，截留液回流到UF膜进水槽。UF膜出水作为纳滤系统的进水，经输液泵加压泵入NF膜组件，流程同UF膜。收集NF膜出水作为反渗透(RO)膜进水。每段截留液都流回前段进水槽重新处理，RO膜截留液通过阀门的控制可实现全排放或一部分回流以提高RO系统回收率，RO膜出水则直接进入RO膜产水槽。图1膜处理工艺流程图1.4.2膜组件特点(1)超滤膜组件:MF-01，40×300mm，膜孔径0.2μm，有效膜面积0.1m2，在25℃、0.1MPa时纯水通量20～30L/h，该膜为聚丙烯膜，不与有机溶剂以及酸和碱反应，耐腐蚀，化学稳定性好，价格较便宜。(2)纳滤膜组件:PS-50，40×300mm，中空纤维结构，与其他膜相比，能提高单位体积膜的有效膜面，分离效率也相应增加。有效膜面积为0.1m2，截留相对分子质量50000;在25℃、0.1MPa时纯水通量10～15L/h