专利名称：废纸脱墨工艺中污泥脱水新方法
技术领域：
本发明涉及一种污水处理方法，具体是废纸脱墨工艺中污泥脱水新方法。
背景技术：
为削减造纸业对水环境的污染，国内制浆造纸业进行原料结构调整，逐步由草浆造纸转向再生纸制浆造纸，草浆造纸每吨纸需排水50-100m3，而利用废纸造纸可实现节水，每吨纸耗水只有10m3左右，再生纸制浆造纸生产新闻纸是国内外成熟的技术。每生产1吨废纸浆，大约产生脱墨污泥0.18吨，这些污泥需在生产车间利用重力床、微气浮等设备进行泥水分离。如果不能得到完全分离，则排水中的污染物增加，给后续污水处理带来困难，将会影响到企业排水的达标排放。因此，对废纸造纸脱墨污泥进行彻底脱水，完全分离，是削减污染物排放至关重要的环节。
废纸在制浆过程中要添加硅酸钠、皂化钠、氢氧化钠等化学药品，使油墨离子与纤维分离，分散到液体中形成稳定体系，再通过浮选工段的微气泡作用使油墨与细小纤维浮到表面，与纤维分离，纤维用于造纸。而油墨、细小纤维、浆渣等成份则进入污泥处理系统。脱墨污泥主要含有细小纤维、浆渣、油墨、皂化钠、纸张填料等物质。这些物质在化学药品的作用下形成一种稳定的分散液，而纤维是沉淀在下层的，污泥浓度大约为2.5-2.7％。
国内的废纸制浆造纸设备及工艺大部分引进国外现代化水平的设备和技术，在引进时就沿用了国外运行管理的经验，基本处理工艺如下
稀污泥、污泥贮存池、重力床、螺旋输送、螺旋压榨机、污泥排放、滤液、水排放。在其中重力床阶段加入阳离子PAM，得滤液，滤液中再次加入阳离子PAM采用微气浮处理后得浮泥返回上一步骤的污泥贮存池，水排放。
为提高重力床的脱水效果需在此前加入PAM(聚丙烯酰胺)，目前国内全部采用了阳离子PAM。该套工艺设备齐全，污泥先经重力床在PAM的作用下依靠重力经滤网过滤出水，滤液中尚含有大量的悬浮物，因此又增设了微气浮，将悬浮物再次脱出进入重力床，而滤液排放。重力床的出泥浓度大约为10％，这些污泥经螺旋输送机送到螺旋压榨机，经过挤压污泥浓度达到40％左右。
现行方法存在的问题1、污泥在重力床上的滤水性能差，重力床出泥浓度低，滤液所含污染物多必须经过微气浮进一步处理再排放，而且微气浮需二次加PAM。
2、PAM只将纤维与溶液分离出来，对分散液中的胶体没有分离，大部分的胶体物质最终被排放，增加污水处理厂的污染负荷，表现为排水COD偏高。
3、进螺旋压榨机的污泥浓度低只有10％，因此在挤压过程中大部分悬浮物随滤液流失掉，造成排水中的悬浮物过高。并且影响最终污泥的浓度，达不到50％，影响污泥焚烧的稳定运行。
4、硅酸钠、皂化钠等化学品对阳离子PAM的絮凝具有极强的干扰作用。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种高效快捷、节约成本的废纸脱墨工艺中污泥脱水新方法。
其技术方案是安下列步骤进行稀污泥、污泥贮存池、重力床、螺旋输送、螺旋压榨机、污泥排放，在进入重力床的过程中加入阳离子聚丙烯酰胺，在重力床和螺旋压榨机两个过程中进行分离和水排放，在污泥贮存池中加入600-800mg/L的浓硫酸。
该方法的特点是在污泥贮存池加入少量的浓硫酸，可以提高重力床的处理效果，使重力床的滤液中所含的悬浮物基本没有，比原来的水平减少95％，削减溶解性CODcr1100mg/L，从而省掉了微气浮和化学品，滤液可直接排放。污泥通过重力床处理，仅自身滤水浓度可达18-20％，比原方法提高浓度近1倍。螺旋压榨机只需原来压力的一半即可将污泥压到50％的干度，而且滤液中的悬浮物比原水平减少80％。减少污染物处理费，年经济效益可观。
具体实施例方式本实施例的基本流程如下步骤进行稀污泥、污泥贮存池、重力床、螺旋输送、螺旋压榨机、污泥排放。
其中在污泥贮存池加入浓硫酸，在重力床加入阳离子PAM过滤后的水排放掉，在螺旋压榨机过程中过滤排放水。
该方法的原理分析通过简单改变取得了以上优良效果，这绝不是普通的污泥调质和pH调节原理能够解释的，而是通过复杂的化学反应来实现的，事实证明在通过以上改变后污泥的pH值、电荷均没有太大的变化，而污泥的化学成份却发生了质的变化。
(1)对硅酸钠的作用在污泥加入阳离子PAM的絮凝反应中，硅酸钠具有极强的干扰作用。通过先加入一定量的硫酸不仅可以解决这一问题，而且可以转化为对絮凝更为有利的条件。
硅酸是很弱的酸，其电离常数很小，数量级约为k1≈10-8，k2≈10-14。硅酸在水中的溶解度也极小，大约为100ppm。因此，硅酸很容易从硅酸盐的水溶液中被其它酸置换出来，即使很弱的酸，如碳酸、醋酸等。硅酸在水中的溶解度很小，因为初生的单分子硅酸是溶于水的，随着时间的推移，单硅酸聚合成低聚硅酸，再聚合成高聚硅酸。然后，在水溶液pH＝7～10，且有盐存在时，可以凝结为硅凝胶，这种自聚合作用是硅酸最重要的特性。加入硫酸时，硫酸与分散液中的硅酸钠发生反应，反应式如下Na2O·mSiO2+H2SO4→mSiO2·nH2O↓+Na2SO4溶液中可溶性的硅酸盐首先转变成为单体硅酸(可溶性)，单体硅酸有再进一步聚合成疏松的絮状物(聚集作用)或凝胶。
在微碱性、中性及微酸性溶液中，硅酸的主要存在形式为两种，两者相遇很快发生聚合作用。这时主要是硅酸的中性分子和一价负离子间的“氧键合”作用 生成的二聚硅酸，其中一部分与溶液中的OH-离子反应
生成的二聚硅酸根负离子，会与中性的硅酸分子进一步氧键合作用 (2)对皂化钠的作用皂化钠在脱墨中的主要作用是将已脱离纤维的油墨粒子分散到水中，皂化钠俗称硬脂酸钠，分子式可表示为R-COONa，其中R端是疏水基、COONa是亲水基，正是利用这种即有亲水基又有疏水基的特性实现两相这间的分散，这种作用又被称为乳化作用。在已经脱除纤维的脱墨污泥中，这种乳化作用成为脱水的阻力，因为脱墨过程要达到的是使油墨分散到液相中成为稳定体，而污泥脱水过程却希望油墨能与水分离，留在固体废物中，通过进一步的污泥焚烧减少环境污染。因此，破坏皂化钠的分散作用很重要。
加入硫酸正起到了这样一种作用，皂化液中的硬脂酸根离子与H□结合生成不溶性的硬脂酸沉淀。从而达到破乳的效果，分散体被破坏，油墨离子重新从水中分离出来。
(3)混合体系中固相对油墨粒子的捕捉由于破坏了硅酸钠对油墨的松散作用，同时破坏了皂化钠对油墨的分散稳定作用，使油墨粒子恢复到了原状态，在搅拌情况下极易吸附到纤维等固体的表面，且具有一定的粘性不易受机械作用而分离，因此经硫酸处理后的污泥整体表现为疏水性质，极易实现泥水分离。
(4)在以上情况下，添加少量的阳离子PAM，很容易形成大的絮凝块，分离出的清液透明，粘度小，在重力床上仅靠重力过滤即可达到18-20％的干度。
该方法实施效果分析以上方法在山东华泰纸业股份有限公司年产四十万吨新闻纸车间的脱墨系统实施，实施前后的效果对比如下表所示
经实施新方法，污染物中悬浮物排放量下降了90％以上，削减溶解性CODcr1100mg/L，减少污染物处理费用7591元/日，年经济效益258万元。
权利要求
1.一种废纸脱墨工艺中污泥脱水新方法，其流程包括下列步骤稀污泥、污泥贮存池、重力床、螺旋输送、螺旋压榨机、污泥排放，在进入重力床的过程中加入阳离子聚丙烯酰胺，并重力床和螺旋压榨机两个过程中进行分离和水排放，其特征是在污泥贮存池中加入600-800mg/L的浓硫酸。
全文摘要
本发明涉及一种污水处理方法，具体是废纸脱墨工艺中污泥脱水新方法。其技术方案是按下列步骤进行稀污泥、污泥贮存池、重力床、螺旋输送、螺旋压榨机、污泥排放，在进入重力床的过程中加入阳离子聚丙烯酰胺，并重力床和螺旋压榨机两个过程中进行分离和水排放，其特征是在污泥贮存池中加入600－800mg/L的浓硫酸。该方法的特点是在污泥贮存池加入少量的浓硫酸，可以提高重力床的处理效果，使重力床的滤液中所含的悬浮物基本没有，比原来的水平减少 95％，削减溶解性CODcr1100mg/L，从而省掉了微气浮和化学品，滤液可直接排放。污泥通过重力床处理，仅自身滤水浓度可达18－20％，比原方法提高浓度近1倍。减少污染物处理费，年经济效益可观。
文档编号D21C5/02GK1978785SQ200610068659
公开日2007年6月13日 申请日期2006年9月1日 优先权日2006年9月1日
发明者马厚悦 申请人:华泰集团有限公司