专利名称：一种造纸中段废水的微滤膜分离与回用技术的制作方法
技术领域：
本发明属于环境保护的水处理和污水治理技术领域，特别是提供了一种造纸中段废水的微滤膜分离与回用技术，适用于草浆造纸厂的中段废水的处理和回用背景技术以稻草、麦草为原料的造纸厂在蒸煮草类原料后形成最初的纸浆-粗浆，粗浆需要经过洗涤、筛选、漂白等工序的加工、净化和纯化，才能烘干造纸。在洗涤、筛选、漂白期间产生的废水一般合称为“中段废水”，就国内而言，来自洗、选、漂工段的废水其数量约占全厂废水总量的一半，污染负荷约占废水总污染负荷的80％。造纸中段废水的微滤膜分离与回用即是指采用微滤膜过滤的方法处理中段废水，并将滤液回用或补充生产用水。
传统处理“中段废水”的方法有多种，应用最多的生物二级处理法，此外还有化学混凝沉淀法、化学混凝气浮法等，国外还有其他一些处理技术，如高级氧化处理，但应用较少，且无论原理和工艺流程都与本发明无关。
从处理的对象来看，国内使用较多的是生物二级处理法处理中段废水或中段废水中的某一种废水，处理的车间和地点一般是造纸厂附属的污水处理厂，虽然生物二级处理法的原理和工艺流程都与本发明无关，但同是处理中段废水，可以做一比较。
有关生物法处理废水的介绍和参考，具有指导性和代表性的文献是中国科学技术出版社1993年版《现代废水处理新技术》，钱易等编著。
生物二级处理法并不是专为处理中段废水而设计的方法，它的原理是基于微生物和活性污泥的新陈代谢来去除微生物，目前被广泛应用在造纸、化工、医药等工业和市政污水的处理上。基本流程是废水依次进入调节池、初沉池、曝气池、二沉池，废水的处理主要在曝气池内由微生物和活性污泥的新陈代谢来完成，处理后达到要求的废水一般排放入江河不回用。这种方法在处理中段废水时，主要的缺点体现在1、占地面积太大，以至于厂家不得不建造附属的污水处理厂来实现生物二级处理法，一般都是几十或几百亩的占地面积，无法在造纸厂内或生产车间内处理废水。
2、投资和操作运转的费用相对较高，由于不能实现回用，处理一吨中段废水，目前需要花费0.2-0.5元，没有任何经济效益产生，如果开车不正常，或微生物适应期较长，则花费更高。
3、工艺流程相对复杂，处理效果不可控，中段废水进入调节池、初沉池、曝气池、二沉池，到最后的排放，其间每一个工段均有自己的技术要求和控制指标，自动控制相对较难。由于生命体自身的复杂性，处理效果难以保证，例如冬天温度低，生物活性低，废水处理效果就差，又如废水的水质条件稍微变化或有毒物质偏多，废水的处理效果就下降。
4、不适应中段废水的水质和水量特点，中段废水一般是水量大、单位水量的浓度低，即生物负荷不高，生物二级处理时往往有“吃不饱”的现象发生，容易影响处理最后的效果。
5、生物二级处理的最后出水不回用，由于以上2、3、4点的原因，一般造纸企业的附属污水处理厂或者处于半运转状态，或者处理后的出水不达标排放，根本无法回用以产生环境和经济效益。
因此，生物二级处理法处理中段废水不是不可行，而是采用生物法处理中段废水并回用，需要特殊的设计和特别的建设施工以及生物驯化过程，而特定的设计施工和操作维护往往又带来投资费用高等一系列问题。目前我国造纸厂家多是中小企业，造纸行业又是微利行业，再加上人员素质和管理水平低，一般情况下达标排放都比较困难，更不用说回收利用了。
从膜法处理污水本身来看，与本发明相关的处理技术主要是反渗透膜和超滤膜处理漂白废水，有文献报道，也有国外在工厂处理漂白废水的实验研究，这种反渗透膜和超滤膜处理漂白废水与本发明主要不同之处在于1、膜材料的孔径不同，本发明选用的微滤膜孔径范围在0.1微米至100微米之间。而反渗透膜、超滤膜的孔径范围均小于50纳米。
2、膜材料不同，本发明采用的微滤膜是由无机陶瓷材料制备，可以耐“中段废水”的酸碱腐蚀和不同的温度。而处理漂白废水的反渗透膜、超滤膜为有机材料和高分子材料。
3、处理的对象不同，本发明微滤膜处理的是“中段废水”，即洗涤、筛选、漂白产生的废水，而反渗透膜、超滤膜处理的仅是漂白废水。
4、中段废水本身的性质不同，受到选择稻麦草原料或选择木材原料的影响，国内外洗涤、筛选、漂白的方法不同，产生的中段废水理化性质不同，本发明的微滤膜适宜处理国内稻麦草原料的中段废水；而国外用反渗透膜、超滤膜处理以木材原料的漂白废水。
目前尚未见“中段废水”的微滤膜分离和处理技术的报道。
发明内容
本发明的目的在于解决生物二级处理法不适宜处理中段废水的问题，控制维护简单且处理后的出水可以回用。适宜中国的中小造纸厂家和缺水地区的造纸企业。
从生产工艺的角度出发，本发明主要是处理中段废水，回用新鲜的工艺用水，它本身是一个独立工艺，独立于其他任何造纸工艺过程，也不与其他造纸工艺过程构成稳定的循环。回用的范围很广，新鲜的工艺用水作为生产性水源使用，作为洗涤水、冷却水、冷凝水、稀释水、补充水等，厂家可以根据自己的需要来选择，由具体的生产实际决定。
造纸中段废水的微滤膜分离与回用即是指采用微滤膜过滤的方法处理中段废水，并将滤液回用。首先将中段废水引入储槽，然后将中段废水的微滤膜分离。微滤膜过滤“中段废水”是一个物理过程，具体来说是微滤膜过滤洗涤、筛选、漂白工艺中产生的废水，选用的微滤膜孔径范围在0.1微米至100微米之间，膜层是由氧化铝或氧化锆材料制备。
洗涤、筛选、漂白三个工艺产生的废水可以完全混合后过滤，也可以任意两种混合后过滤。
过滤后的滤液称为渗透液，渗透液是新鲜的工艺用水，新鲜的工艺用水是一个水源，可以回用到洗涤、冷却、冷凝、稀释、补充等场合。
微滤膜过滤中段废水时，必须控制一定的流速、压力和温度让中段废水流经微滤膜面，流速上限10m/s、下限0.5m/s，压力最高0.5MPa、最低0.1Mpa，温度范围是15-100℃，才可达到去除污染物(COD去除率大于70％；悬浮物SS的去除率接近100％)，产生新鲜的工艺用水。
本发明的优点在于1、采用微滤膜分离技术替代生物二级处理法，最直观的感觉首先是面积大大减少，一般只需要二百多平方米的面积就可以完成几十亩地的相同工作量。相应的征地费用和投资费用、建设费用也减少很多。
2、工艺流程简单，主要处理设备就是微滤膜，附属设备是储槽、泵和连接管道。工艺条件要求低，只要控制流速、温度和压力，完全可以实现自动控制，一般需要2-3名工人管理和维护。
3、操作运转的费用小，主要能耗集中在泵对流体的输送上。不象生物二级处理法的几台泵、风机、空压机等均耗能。
4、适宜处理中段废水，且处理效果有保障。象中段废水这样水量大、浓度低的废水很适合微滤膜处理，而且微滤膜本身对废水处理效果起着保障作用，不象生物法处理效果的随意性大。
5、处理后的水可以回用，处理后COD去除率大于70％，一般情况下水中COD在一百到三百毫克每升，SS的去除率接近100％，也就是完全去除细小杂物和纤维，浊度小，水质透明。可以回用到许多生产场合，既节约了水资源又产生经济效益。
具体实施例方式
本发明具体的实施和操作方式为第一步中段废水引入储槽。
将洗涤、筛选、漂白产生的废水(洗涤、筛选、漂白的机械是厂家本身原有的机械，洗涤、筛选、漂白的方法也是厂家原有方法)引入中段废水储槽(单个储槽体积30立方米，一共六个，储槽的材质是工程塑料，储槽的几何形状是圆柱型。)，此时储槽内中段废水的pH在9，温度25摄氏度，含有大量的悬浮物SS，它们由微小固体、纤维和有机物组成，水质混浊不清，COD为900毫克每升。第一步操作的目的是存储并均匀混合待处理的液体。
第二步中段废水的微滤膜分离。
通过动力泵(标准工业离心泵，卧式泵型，叶轮经过防腐处理，电机功率40千瓦，流量120立方米每小时，扬程25米水柱)将储槽内中段废水输送至微滤膜的膜面分离。膜孔径范围为0.8微米，膜层材料是氧化铝。输送过程中管道直径在100毫米，管道材质为塑料。在一定的流速、压力、和温度下实现微滤膜对中段废水的过滤分离，针对本条件的实施例，操作时流速为4m/s，压力在0.2Mpa，温度波动范围是40+5℃。过滤而出的渗透液(COD去除率大于70％，为80毫克每升，SS的去除率为100％，浊度小于4NTU，水质无色透明。)即是新鲜的工艺用水。第二步操作的目的是处理中段废水并生产新鲜的工艺用水。
第三步回用新鲜的工艺用水。
本实施例中，由第二步产生的新鲜工艺用水，其中20％注入蒸球，作为蒸煮时的稀释液使用，80％回用洗涤工段，在洗涤机械的初洗中用作洗涤水。第三步回用的目的是实现水的回用，节约用水，保护水资源和环境，降低生产成本提高经济效益。
权利要求
1.一种造纸中段废水的微滤膜分离与回用技术，其特征在于采用微滤膜过滤造纸洗涤、筛选、漂白工艺中产生的中段废水，首先将中段废水引入储槽，然后将中段废水的微滤膜分离，选用的微滤膜孔径范围在0.1～100微米之间，膜层是由氧化铝或氧化锆材料制备；微滤膜过滤中段废水时，控制一定的流速、压力和温度让中段废水流经微滤膜面，流速为10m/s、～0.5m/s，压力为0.5～0.1Mpa，温度为15～100℃；过滤后的滤液称为渗透液，可以回用到洗涤、冷却、冷凝、稀释、补充场合。
2.按照权利要求1所述的造纸中段废水的微滤膜分离与回用技术，其特征在于洗涤、筛选、漂白三个工艺产生的废水可以完全混合后过滤，也可以任意两种混合后过滤。
全文摘要
本发明提供了一种造纸中段废水的微滤膜分离与回用技术。其特征在于采用微滤膜过滤造纸洗涤、筛选、漂白工艺中产生的中段废水，首先将中段废水引入储槽。然后将中段废水的微滤膜分离，选用的微滤膜孔径范围在0.1～100微米之间，膜层是由氧化铝或氧化锆材料制备；微滤膜过滤中段废水时，控制一定的流速、压力和温度让中段废水流经微滤膜面，流速为10m/s、～0.5m/s，压力为0.5～0.1Mpa，温度为15～100℃；过滤后的滤液称为渗透液，可以回用到洗涤、冷却、冷凝、稀释、补充场合。本发明的优点在于；采用微滤膜分离技术替代生物二级处理法，最直观的感觉面积大大减少，工艺流程简单，操作运转的费用小，COD的去除率较高。
文档编号C02F1/44GK1486936SQ0315629
公开日2004年4月7日 申请日期2003年9月3日 优先权日2003年9月3日
发明者施汉昌, 徐农, 石磊, 刘广立 申请人:清华大学