造纸行业纸机白水回用和治理措施

造纸行业纸机白水回用和治理措施纸机白水的回用方式由白水的特性和回用水质要求决定的白水回用方式各有不同，如直接回用、间接回用、封闭循环等，应以环境保护和经济效益的统筹观点，根据各造纸厂的实际情况进行选择。(1)直接回用这是目前造纸白水回用中用得较多的一种方式。这种方法将造纸白水不经任何处理直接回用于对水质要求不很严格的生产过程。如成形脱水区下来的浓白水回用于机前来浆的稀释;高压脱水区形成的稀白水回用于制浆过程以及锥形除渣器各段渣槽的冲洗和稀释等用水的生产过程。(2)间接回用将经过白水回收机回收纤维后的白水，根据水质要求和具体情况，选择用水部位。处理后水质好的白水可用作对水质要求较高的生产过程如洗毯、洗网等，也可送往打浆调料部分作稀释用水以及送往制浆车间。(3)封闭循环造纸工业中采用封闭循环，使工艺用水及其它资源如白水中的纤维、填料等得到回收利用，作到废水不外排。这在技术经济及环境保护两方面，均是理想目标。但目前做到白水的封闭循环的难度很大。(4)分质-串级-循环造纸企业的生产工艺非常复杂，工艺设备对水质的要求各不相同。白水回用水质完全可以按照供水要求分类。同时也由于实现白水零排放的封闭循环的基建投资和运转费用较高，因此人们摸索总结出一种“按质用水、清浊分流、分片循环、一水多用”的方法，即“分质-串级-循环”用水法。纸机白水的回用技术白水回用的关键是白水处理技术，白水处理技术按其机理可分为物理法、物化法、生化法等。为了达到各生产工段对所用水的水质要求，可以将白水的处理技术进行合理的组合。影响造纸白水的成分及含量的不确定因素太多，因此很难找到适合于任何造纸厂、任何白水的处理技术，应视各造纸厂的具体情况来选择。(1)气浮法处理技术气浮法处理白水是目前白水回用中用得较多的一种回用技术，其中的常规溶气气浮法很早就用于处理造纸白水，后来又开发出射流气浮白水回用技术。目前用得较多的是超效浅层气浮技术，天津禹晖科技有限公司、无锡沪东环境工程成套设备厂生产的超效浅层气浮设备已在广州造纸厂等多家造纸厂用于白水处理，运行效果表明:即使在高的负荷下，出水的SS平均为45.4mg/L，SS的去除率达到98.5%，COD的平均去除率达81.8%。此法具有处理量大、操作简单、处理效率较传统的气浮法高等优点，是目前国内造纸厂用于白水处理较常用的方法之一。(2)真空过滤法早在30多年前，北美和西欧的一些造纸厂就采用多盘真空过滤机来回收白水中的纤维。那时国内的造纸厂对造纸白水处理与循环回用认识不够，大多采用的是传统的回用处理技术，不但浪费了宝贵的白水资源，也大大增加了废水的排放量和处理负荷。近年来国内的一些大型造纸企业大力推广真空过滤机用于白水处理，使得白水的处理与循环回用的程度大大提高。国内一些造纸厂引进芬兰奥斯龙公司多盘真空过滤机用于白水的处理效果良好:白水中的悬浮物含量平均由2153mg/L降至30mg/L，回收率达98.98%，吨纸耗清水由原来平均200kg降为65kg。国产的多盘真空过滤机在一些造纸厂已投入使用，处理白水的效果也很好:清滤液中固形物含量40mg/L左右，纤维回收率大于95%。此法具有过滤速度快、处理量大、工艺过程稳定、占地面积小、基建费用少、运行费用低等特点，处理后的白水可直接用于造纸过程，从而提高白水循环回用的程度。是目前用得较多的一种白水处理方法。(3)化学混凝法造纸白水先经微孔过滤处理回收纤维，降低白水中的悬浮物含量，在加混凝剂和助凝剂，使白水中的细小纤维、填料、胶体性物质及部分溶解性有机物聚沉，处理后的澄清水可回用于生产过程。国内保定环保公司开发的TWC-250型同向流废水净化系统，已应用于国内几家造纸厂白水的处理，处理后白水中悬浮物含量小于25mg/L，总COD和溶解性的COD的去除率分别达93%和69%。此法具有投资少、工期短、运行管理简单、处理效果理想等特点。与气浮、沉淀等方法连用得较多。(4)膜分离处理技术产生于20世纪60年代的膜分离技术是一种新兴的高效分离技术，最早用于海水和苦咸水的淡化，其后，随着膜分离技术的不断发展和新型膜材料的开发研制，膜价格不断下降，使膜分离技术在水处理领域得到广泛应用，工业废水和生活污水的处理及饮用纯净水的制备等方面均有报导。由于造纸白水封闭循环程度越高，越容易造成金属离子、各种溶解性无机盐物质等物质的累积从而产生很大的负面影响。用膜分离技术处理造纸白水，可以较彻底去除造纸白水中的金属离子和溶解性无机盐物质，是实现造纸零排放目标的有效措施之一。一些膜分离方法处理造纸白水的分析结果表明:TOC、COD的去除率分别达到78～96%，88～94%，而电导率的下降率达95～97%。膜分离技术具有处理效果好、能耗低、占地面积小、操作管理容易等优点。但其处理水量的能力不大、费用较高等缺点，使得膜分离技术在国内造纸白水处理方面还处于实验室的研究阶段，距离实际生产还有很长的路要走。白水处理方法比较目前国内造纸行业，白水回收处理系统主要有三种类型：白水塔式沉降处理系统、气浮式白水回收处理系统以及斜板(斜管)沉淀白水回收系统。白水塔系统优点在于部分尾浆可直接回用，经济效益好，且结构简单，运行费用低；缺点是建设费用高，回收效率低，回收水质不稳定。气浮法系统优点是回收效率高，回收水质好，蜡质、沥青、脂肪性物质均可除掉，无论酸性、中性、碱性抄造白水均可处理，且占地面积小，结构简便，施工方便；缺点是动态运行设备多，故障多，运行费用高，日常维修管理工作较重。斜板(斜管)沉淀法系统的优点在于，回收水和回收浆、填料质量好，均可直接用于原生产系统或直接进入新生产系统，系统属静态运行，可靠性高，回收率高，且占地面积小，结构紧凑；缺点是只能处理pH值小于或等于7的酸性和中性白水，建设费用高，运行时因加入沉淀剂造成运行费高，且安装制作较麻烦，清洗不方便。我国小型造纸厂使用较多的是斜板(斜管)沉淀法和气浮法。(1)斜板沉淀法(一)工艺流程将纸机废水集中于落水池，经旋流除渣器除去泥沙等杂物，废水中再加入絮凝剂及助凝剂，泵入反应罐内，经反应后，进入斜板沉淀器，悬浮物沉降在斜板上，自动下滑到沙箱内。处理后，清水从沉淀器上部溢流进入沙滤罐，过滤出的清水送车间使用。沙箱沉淀的固形物定期排出，送到车间回用。(二)存在的问题①泥沙的去除若白水中泥沙含量较大，那么在加入絮凝剂之前，第一步应先除去密度较大的渣子，以利浆料回收。②絮凝剂的选择悬浮物颗粒的重力沉降速度与其直径的平方成正比，根据这一理论，应选择能使悬浮物絮凝成大直径颗粒的絮凝剂和助凝剂，以利加速沉降。可作为絮凝剂的种类很多，如海藻酸钠、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、硫酸亚铁、硫酸铝、水玻璃、消石灰等。据有关资料介绍，聚合氯化铝会使纤维絮聚成大片，漂浮于水面，起不到沉淀作用(采用气浮法可考虑)；聚丙烯酰胺用量小，沉降效果也很好，但价格昂贵；石灰价格便宜，货源充足，但加入量在5～10g/l以内，且此法有起泡沫和加大絮凝沉淀罐负荷之不足。硫酸铝价格便宜，对色度、COD、SS等漂浮物质都有效，且无毒，货源充足，故宜于采用。③斜板的倾斜角度斜板倾斜角度的大小是关系到废水处理好坏的重要因素。重力沉降效果与沉降面积有关，与容器的深度无关。容器的沉降距离越浅，则沉降面积越大，沉降效果越好。而倾斜角度越小，其水平投影面积就越大，沉降面积也就越大。从这一角度看，倾斜角度宜小一些。然而，由于水流方向与沉淀物下滑方向相反，倾斜角度若太小，则沉积物留在斜板上不易下滑，会影响处理效果。综合考虑，选用55°倾斜角度较为理想。④斜板间距斜板间距也是影响水质处理的一个重要因素，间距小，则使用斜板数量多，缩短了沉降距离，加大了沉降面积，因而沉降效果好。但从安装和维修角度来考虑，间距不宜小于50mm，从工艺角度出发，上限不应高于100mm。具体选择，应根据处理污水中所含悬浮物的多少而定。⑤斜板长度斜板长度可以决定悬浮物颗粒在斜板上停留时间的长短。斜板越长，停留时间越长，沉淀就越完全。但斜板长度和沉淀效果并不成正比。所以，斜板过长，只会增加设备费用和操作费用，并不能起到预期的效果。一般在水深1m之处取水化验基本澄清即可，所以，板长一般不应超过1.5m。⑥沙滤罐内沙滤材料选用不同的材料作为沙滤材料，会有不同的效果。对沙滤材料的要求是：滤水速度要快，水质处理要好，对杂质反冲次数要少，且易反冲。常用的沙滤材料有两种。一种是泡沫塑料，泡沫塑料的厚度为1.2～1.6m，此法过滤需装配空气压缩装置，设备费用和维护费用高，但过滤后水质较好。另一种是混合料，此法可采用正过滤、反冲洗。采用混合料过滤，节省动力，滤水速度快，反冲周期长，且易反冲，材料价格低廉，来源广，处理后水质虽不及泡沫塑料过滤的好，但一般能达到要求。所以，一般采用此法过滤较为合理。在过滤材料选择方面，我们还有一设想：因煤粉灰也具有吸附废水中SS、COD、BOD的功能，所以，若在沙滤罐内增加100mm煤粉灰，可能对处理后的水质会有一定的提高。(1)气浮法(一)原理白水中的纤维及填料，密度均大于1，在没有外力作用时，会自然沉降。空气的密度仅为水的1/770，将空气以微小气泡的形式释放于白水中，一些悬浮物将吸附空气于表面，与水产生较大的密度差，迅速上浮到水面。另外，白水中存在有一些亲水性颗粒物质，于是，需预先加入一些表面活性剂，破坏其亲水性，使其表面增加一层憎水性表面膜，从而改变其湿润性，这样，亲水性颗粒才能浮于水面。(二)工艺流程白水集中于贮水池，加入絮凝剂后，送入反应室，之后，再让其与溶气水释放出的气泡接触，最后进入气浮池。清水在气浮池下部集水管中排出，集中于净水池，送车间使用。浮渣在气浮池上部，由刮板机刮出，集中于浆池，送车间回用。(三)存在的问题①絮凝剂的选择与沉淀法相同。②pH值的影响实践证明，不加硫酸铝调节pH值，pH值较高，处理后水质效果不好，一些纤维浮不上来。在白水是弱碱性时，水中有AlO4-形成铝酸根离子，带负电荷，与SS的电荷相同，因而互相排斥，不起凝聚作用，处理效果也不太好，当pH=5.5～7时，悬浮物凝聚效果最好。③溶气方法溶气水的质量和数量直接影响到处理后的水质好坏。溶气方法主要有3种，一种是泵后出口空压机加压溶气法，用此溶气方法调节范围大，效果好；其次是泵前插管溶气法，此法设备简单，但效果较差；再次为喷射口溶气法，此法动力消耗较大。采用哪种溶气方法，应根据实际情况具体考虑。溶气水量的多少，应根据SS的浓度和不同的浆种来决定，对于较难帚化的浆种和SS浓度较大的白水，溶气水为总水量的40%～50%为宜。否则，效果不佳。④泥沙及腐浆问题白水中含有各种固形物，经气浮后，绝大多数渣子上浮被清除，但仍有一些固形物会沉淀到池底。时间过长，泥沙淤积，沉浆腐烂，将会影响处理后的水质及清水排出。所以，在设计气浮池时，应在底部设置沉浆排渣管。⑤盐基积累问题在封闭循环用水中，会出现溶解盐基积累、结垢、堵塞管道问题。封闭量越大，时间越长，盐基积累就越多。据国外资料介绍：封闭量从85%提高到100%，盐基积累将提高一倍。为了减轻盐基积累，封闭率不应超过85%。纸机白水的回用和治理原则考虑到造纸行业耗水量较大，纸机白水最好能够回用。考虑到盐基积累问题，白水循环率按85%计，同时确保排放的白水治理后达到GB3544-2001《造纸工业水污染物排放标准》。治理工艺根据建设单位技术供应方提供的资料，纸机白水通过气浮处理后回用。从以上论述可知，纸机白水难以保证封闭循环，而仅仅通过气浮是不能达标排放的。因此，本评价将根据国内同类型企业的纸机白水治理和回用的成熟经验，提出相应的措施和建议。其治理工艺如下：纸机白水经多盘过滤机过滤后，超清液返回到纸机系统循环使用；浓滤液则入制浆工序，作为补充用水；清滤液经斜网过滤后，网上纤维回收，网下水进入气浮处理系统白水池。在白水池中的白水泵入气浮池的管道上，先加人化学药品聚合氯化铝(PAC)，保证其有更长的溶解时间，然后在进入气浮池前再加入聚丙烯酸胺(PAM)。同时在进入气浮池前的管道上，通入溶气水。白水在气浮池中停留反应时间3～5min后，澄清水从圆池的中央溢流到澄清水池，浮渣被旋转的刮泥机刮入浮渣池。约30%的澄清水循环进入溶气管。同时来自贮气罐的压缩空气也进入溶气管。在溶气管内，由于释放头的作用，造成微小的气泡溶解在回流的澄清水中，并形成溶气水。从澄清水池出来的澄清水，大部分入制浆工序作为补充用水，少部分的多余白水，则去脱墨废水处理工序生化处理达标后排放。其流程详见图8-6。纸机白水纸机白水多盘过滤机超清液回纸机系统斜网过滤清滤液浓滤液制浆工序纤维网下水气浮处理系统澄清水压滤机浮渣污泥多余白水去脱墨废水处理工序图8-6纸机白水处理和回用流程图技术可行性分析据介绍，福建省南纸股份有限公司即采用此法，只是多余白水的治理方法不同。目前运行效果良好，其处理前后的水质实测情况见表8-3。表8-3处理前后的水质实测情况SS浓度(mg/l)COD浓度(mg/l)BOD浓度(mg/l)原白水21002400350斜网过滤后1650158