專利名稱：一種造紙中段水的脫色方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種造紙中段水的脫色方法，具體地說是一種對造紙產(chǎn)生的經(jīng)生化處理后的中段水進(jìn)行脫色的方法。
背景技術(shù)：
制漿造紙工業(yè)的整個生產(chǎn)過程需要大量的水，這些水在生產(chǎn)過程中匯集了大量的工業(yè)有害物質(zhì)，既無法直接利用，直接排放又會污染環(huán)境，因而，對造紙制漿過程各階段產(chǎn)生的中段水進(jìn)行回收再利用，有著顯著的經(jīng)濟和社會價值，決定著造紙企業(yè)的生存發(fā)展。
大量造紙企業(yè)對生產(chǎn)過程中用水都在進(jìn)行回收、處理、再用的研究和嘗試。其中，造紙制漿過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水經(jīng)過處理，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，其水質(zhì)仍存在若干問題，一般而言，對中段廢水經(jīng)生化處理后，COD可以達(dá)到350mg/L，但是其色度偏高；其中，在制漿過程中產(chǎn)生的色素多使水體呈現(xiàn)紅褐色，限制了該排放水的再利用范圍，尤其是做造紙再利用，要求水質(zhì)不影響生產(chǎn)紙的質(zhì)量，所以造紙中段水的脫色處理對造紙廢水的再利用有重要影響。
現(xiàn)有脫色方法中，單獨采用任何一種脫色劑，都無法達(dá)到理想的效果，因此有必要尋找一種適合于工業(yè)化的造紙廢水脫色方法方法。
《中國給水排水》2000年16卷11期P45公開了一篇文章“造紙廠中段廢水處理”，其過程包括A)中段水B)調(diào)節(jié)池C)斜板沉淀池D)生物氧化池E)氣浮凈水池等。
該過程采用單一FeSO4做絮凝劑，最終排水水質(zhì)COD為126-188mg/L，采用該方法的缺點是污泥產(chǎn)量大。
《農(nóng)村生態(tài)環(huán)境》1999，15(1)33-36公開了“論造紙中段廢水和廢紙造紙廢水的處理原則”一文提出，絮凝法難以將濃度較高的造紙中段廢水COD降至300mg/L以下，不論用怎樣的高效專用絮凝劑，都不可能把造紙中段水COD降到100mg/L。中段水一般不需厭氧處理；使用單一的好氧處理可以將COD降至350mg/L以下，絮凝處理可以較好地去除懸浮物并有一定的脫色作用。該文章僅是在理論和應(yīng)用方向上涉及中段廢水的脫色，并沒有提出具體的技術(shù)方案解決有關(guān)問題。
所以，提供一種脫色效果好，處理成本低，適用于大規(guī)模造紙廢水處理的方法方法已是當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)存問題，提供一種造紙中段水的脫色方法，具體地說是一種對造紙工業(yè)產(chǎn)生的經(jīng)生化處理后的中段水進(jìn)行脫色處理的方法方法。
造紙產(chǎn)生的廢水，經(jīng)生化處理后所形成的中段水，可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。但是色素造成的水體污染致使水體呈紅褐色，影響再次利用。針對此問題，本發(fā)明的脫色方法采用二級氧化脫色、絮凝脫色過程，實現(xiàn)本發(fā)明目的，具體步驟如下A)將生化處理后的中段水引入一級反應(yīng)器，按照每立方水15-20克的投入量，向反應(yīng)器中加入O3，進(jìn)行一級脫色，反應(yīng)時間為1-2小時；B)經(jīng)一級脫色后的水進(jìn)入一級穩(wěn)定塘，靜置48-72小時，出水色度控制在32倍以下，然后，進(jìn)入二級反應(yīng)器脫色；按照每立方水5-10克的量，向二級反應(yīng)器加入ClO2，進(jìn)行二級脫色，反應(yīng)時間為1-2小時；C)經(jīng)二級脫色的水體進(jìn)入二級穩(wěn)定塘，靜置24-72小時，出水色度控制在16倍以下，然后，進(jìn)入三級反應(yīng)器進(jìn)行絮凝脫色；D)首先向三級反應(yīng)器加入水體總重量的0.01-0.02％的PAFC或PAC，15-20分鐘后，再加入水體總重量0.0001-0.0002％的PAM，反應(yīng)15-30分鐘后，水體進(jìn)入沉淀池靜置，待水體色度≤8倍時，進(jìn)入三級穩(wěn)定塘停留15-30小時，即形成無色無味的水體。
步驟A)所述的生化處理后的中段水，即本發(fā)明方法中待處理的對象為，造紙工業(yè)產(chǎn)生的，堿法造紙制漿產(chǎn)生的中段水，經(jīng)過物化絮凝和好氧生化處理后的中段水；其COD可以降到350mg/l，甚至更低，但其色度卻較高，甚至比生化處理前還高，其色度可達(dá)64倍甚至更高，不僅在外排時感官上難以讓人接受，而且直接影響該中段水的深度處理和回用。
步驟A)和B)中，一級反應(yīng)器和二級反應(yīng)器優(yōu)選為折板反應(yīng)槽。
步驟B)中，ClO2的有效氯含量應(yīng)≥28％。
步驟D)中，加入PAM后，三級反應(yīng)器中的反應(yīng)時間優(yōu)選為20-22分鐘。其中，PAC或PAFC的投加量為水體總重量的0.01-0.02％，PAM投加量為水體總重量的0.0001-0.0002％，在該范圍內(nèi)，絮凝劑投加量的最佳值控制原則是使所形成的絮凝團不僅要大而且必須全部迅速下沉。
步驟D)中PAFC的氧化鋁(Al2O3)含量應(yīng)≥26％，優(yōu)選≥35％；其鹽基度≥70％；其水不溶物含量≤3％，優(yōu)選≤1.5％；其中的三氧化二鐵(Fe2O3)含量為3-8％。
步驟D)中的PAC的鹽基度應(yīng)在45-85％之間，優(yōu)選為50-80％之間；步驟D)中的PAC如為液體，其中的氧化鋁(Al2O3)含量應(yīng)≥9％，優(yōu)選為≥10％；其水不溶物含量應(yīng)≤1％，優(yōu)選≤0.5％；步驟D)中的PAC如為固體，其中的氧化鋁(Al2O3)含量應(yīng)≥27％，優(yōu)選為≥29％；其水不溶物含量應(yīng)≤3％，優(yōu)選≤1.5％。
步驟D)中的PAM優(yōu)選為陰離子型聚丙烯酰胺，分子量為300-1800萬，優(yōu)選1500-1800萬；其水解度應(yīng)在10-50％之間，優(yōu)選為30-50％。
步驟D)中，水體在三級穩(wěn)定塘中的停留時間優(yōu)選為18-20小時，最終的出水COD為80-150mg/L。
為節(jié)省運行費用，一級反應(yīng)器可采用折板反應(yīng)槽，脫色劑沿槽底加入，整個反應(yīng)過程可不設(shè)攪拌裝置，靠水體自流作用即可完成充分混合；一級反應(yīng)器采用O3發(fā)生器利用凈化空氣生產(chǎn)O3，或直接通入臭氧，在密閉的容器中反應(yīng)，在這里凈反應(yīng)時間為1-2小時；一級穩(wěn)定塘是極為重要的一個設(shè)置。一級穩(wěn)定塘不僅必須設(shè)置，而且經(jīng)一級脫色的水在穩(wěn)定塘必須有48小時以上的靜置停留時間，才能保證整體脫色效果；沒有這一級設(shè)置或靜置停留時間不夠，都會導(dǎo)致出水很快返黃。一級穩(wěn)定塘是本發(fā)明方法中極重要的一個環(huán)節(jié)，經(jīng)臭氧處理后，進(jìn)入該穩(wěn)定塘的經(jīng)一級脫色的水體，必須有48小時以上的凈停留時間才能保證整體脫色效果；沒有這一環(huán)節(jié)，或凈停留時間不夠，均會導(dǎo)致出水很快返黃，這里出水色度控制在32倍以下。
二級反應(yīng)器其結(jié)構(gòu)設(shè)計和操作使用均與一級反應(yīng)器相同。設(shè)置二級反應(yīng)器的目的，一是使經(jīng)一級脫色反應(yīng)沒有完全脫色的發(fā)色因子進(jìn)一步去除，徹底脫色；二是當(dāng)一級脫色操作不完全，可以進(jìn)行補充脫色；整個脫色過程，特別是二級脫色反應(yīng)后，水體中會產(chǎn)生少量可沉淀物，必須設(shè)沉淀池去除。二級反應(yīng)器中的水體需通入ClO2，也可以采用化學(xué)方法生產(chǎn)出ClO2，然后以每方水5-10克的加入量加入到一級穩(wěn)定塘出水中，混合進(jìn)入密閉的二級反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，凈反應(yīng)時間控制在1-2小時。
二級穩(wěn)定塘也是一個過渡塘。經(jīng)兩級脫色處理后的水具有瞬間性，盡管整個過程可以很好控制，但由于進(jìn)水負(fù)荷不同等因素，很難確保出水在各時間段水質(zhì)一致；而設(shè)置二級穩(wěn)定塘，一方面可以使出塘的水質(zhì)均勻一致，另一方面其中的靜置停留有助于水體由化學(xué)作用下的水向自然水的轉(zhuǎn)化。二級穩(wěn)定塘中的水體，即二級反應(yīng)器的出水，必須有24小時以上的凈停留時間，才能保證總體脫色效果和后續(xù)方法的運行，出水色度一般控制在16倍以下。
在三級反應(yīng)器中，生化水經(jīng)過前述方法處理后，色度從感官上已基本去除，但水中尚有許多懸浮物和返黃因子，因此必須去除。三級反應(yīng)器中應(yīng)用PAC(聚合氯化鋁)或PAFC(聚合氯化鋁鐵)和PAM(聚丙烯酰胺)混凝沉淀系統(tǒng)，用來徹底產(chǎn)生絮凝，沉淀這些物質(zhì)。
沉淀池的作用是使絮凝后的發(fā)色因子以最快的速度沉降，并及時與上清液分離。這里出水色度一般控制在8倍以下。
三級穩(wěn)定塘不僅可以消除處理過程中的瞬間性所帶來的出水的不穩(wěn)定性、大大節(jié)省藥品消耗，而且出水的COD、BOD、SS、色度均可以進(jìn)一步降低，其中，COD去除率達(dá)到50％以上，色度去除率達(dá)到95％以上，SS去除率達(dá)到90％以上。
本發(fā)明所述的造紙中段水的脫色方法，經(jīng)生化處理后的中段水分別加入脫色劑反應(yīng)，通過靜置沉淀后，即可得到無色無味的水體；該方法脫色效果顯著，總體運行費用低，脫色穩(wěn)定不返黃，處理能力大，一次性投資低，設(shè)計思路巧妙，操作管理方便，而且脫色劑制備方便，使本方法既具有顯著的絮凝脫色功效、又具有良好的消毒作用，系統(tǒng)出水完全可以滿足灌溉的要求。對堿法制漿的中段水，經(jīng)物化、生化處理后的出水，在需要脫色處理時，均有很好的適用效果。
采用本發(fā)明脫色方法具有如下優(yōu)點√運行費用低，處理效果顯著采用本方法對出水進(jìn)行脫色，COD去除率50％以上，色度去除率95％以上，SS去除率90％以上，而且運行費用較低，噸水費用為；0.5---0.6元；√脫色穩(wěn)定不返黃這是采用本方法脫色的最大優(yōu)點采用單一脫色劑進(jìn)行脫色，都有返黃現(xiàn)象，短的幾個小時內(nèi)就返黃，而采用本方法對生化后中段水脫色，不僅脫色徹底，而且久存不返黃；
√一次性投資小，處理能力大一個5萬噸/日水的脫色系統(tǒng)，總投資500萬元，若有現(xiàn)成的穩(wěn)定塘可用，主脫色部分投資不超過300萬元；√設(shè)計巧妙，操作管理極為方便方法在設(shè)計時充分考慮效果的控制、操作的簡化，整個體系完全采用自動化控制，整個系統(tǒng)只需一個巡視員即可；√有條件的可自行生產(chǎn)脫色劑O3、ClO2均有現(xiàn)成的發(fā)生器，可直接外購成套設(shè)備，而PAC、PAM也是常規(guī)化學(xué)品，不僅生產(chǎn)方法簡單，設(shè)備投資少，而且生產(chǎn)原料易購，從長遠(yuǎn)的觀點來看，完全可以自行生產(chǎn)，從而進(jìn)一步降低運行成本；√本方法既具有顯著的絮凝脫色功效，又具有良好的消毒作用，系統(tǒng)出水完全可以滿足農(nóng)業(yè)灌溉要求，也可以作為景觀用水的水源。


圖1為本發(fā)明中段水脫色方法的流程2為《中國給水排水》2000年16卷11期P45“造紙廠中段廢水處理”工藝流程圖
具體實施例方式實施例1將生化處理后的中段水(COD為330mg/L，色度64倍)1000噸引入一級折板反應(yīng)槽，向槽中加入15kg的O3，反應(yīng)2小時，經(jīng)一級脫色的水進(jìn)入一級穩(wěn)定塘，靜置48小時，出水色度為32倍，進(jìn)入二級折板反應(yīng)槽，向二級折板反應(yīng)槽加入5kg的ClO2，反應(yīng)1.5小時，然后進(jìn)入二級穩(wěn)定塘，靜置48小時，出水色度為16倍，進(jìn)入三級反應(yīng)器，加入100kgPAFC(PAFC-B1型，常州市振邦化工制造有限公司)，15分鐘后，加入1kg的PAM(分子量1800萬，陰離子型，宜興市天使合成化學(xué)有限公司)，反應(yīng)30分鐘，進(jìn)入沉淀池，水體色度為8時，進(jìn)入三級穩(wěn)定塘，停留20小時，得無色無味的水體，久置不黃。色度去除率為90％，COD去除率為50％，噸水成本費用為0.20元。
實施例2將生化處理后的中段水(COD為350mg/L，色度64倍)1000噸引入一級折板反應(yīng)槽，向槽中加入20kg的O3，反應(yīng)1小時，經(jīng)一級脫色的水進(jìn)入一級穩(wěn)定塘，靜置50小時，出水色度為32倍，進(jìn)入二級折板反應(yīng)槽，向二級折板反應(yīng)槽加入10kg的ClO2，反應(yīng)1小時，然后進(jìn)入二級穩(wěn)定塘，靜置48小時，出水色度為16倍，進(jìn)入三級反應(yīng)器，加入200kgPAFC(PAFC-B2型，常州市振邦化工制造有限公司)，20分鐘后，加入2kg的PAM(分子量1500萬，陰離子型，宜興市天使合成化學(xué)有限公司)，反應(yīng)22分鐘，進(jìn)入沉淀池，水體色度為8時，進(jìn)入三級穩(wěn)定塘，停留18小時，即得無色無味的水體，久置不黃。色度去除率為95％，COD去除率為30％，噸水成本費用為0.26元。
實施例3將生化處理后的中段水(COD為310mg/L，色度64倍)1000噸引入一級折板反應(yīng)槽，向槽中加入19kg的O3，反應(yīng)1小時，經(jīng)一級脫色的水進(jìn)入一級穩(wěn)定塘，靜置36小時，出水色度為32倍，進(jìn)入二級折板反應(yīng)槽，向二級折板反應(yīng)槽加入7kg的ClO2，反應(yīng)2小時，然后進(jìn)入二級穩(wěn)定塘，靜置55小時，出水色度為16倍，進(jìn)入三級反應(yīng)器，加入160kgPAC(一等品，常州市振邦化工制造有限公司)，16分鐘后，加入1.5kg的PAM(分子量1800萬，陰離子型，鞏義市藍(lán)星凈水材料廠)，反應(yīng)22分鐘，進(jìn)入沉淀池，水體色度為8時，進(jìn)入三級穩(wěn)定塘，停留18小時，即得無色無味的水體，久置不黃。色度去除率為95％，COD去除率為35％，噸水成本費用為0.21元。
比較例1按照實施例1的方法，單獨使用O3、ClO2，進(jìn)行脫色處理，色度去除率分別為45％、62％，COD去除率分別為18％、23％，脫色效果明顯差于實施例1的結(jié)果。
比較例2按照實施例1的方法操作，將O3、ClO2的使用順序交換，進(jìn)行脫色處理，得到的水體略有黃色，久置不變色，其色度去除率為78％，COD去除率為42％。
權(quán)利要求
1.一種造紙中段水脫色方法，其特征在于包括如下步驟A)將生化處理后的中段水引入一級反應(yīng)器，按照每立方水15-20克的投入量，向反應(yīng)器中加入O3，進(jìn)行一級脫色，反應(yīng)時間為1-2小時；B)經(jīng)一級脫色后的水進(jìn)入一級穩(wěn)定塘，靜置48-72小時，出水色度控制在32倍以下，然后，進(jìn)入二級反應(yīng)器脫色；按照每立方水5-10克的量，向二級反應(yīng)器加入ClO2，進(jìn)行二級脫色，反應(yīng)時間為1-2小時；C)經(jīng)二級脫色的水體進(jìn)入二級穩(wěn)定塘，靜置24-72小時，出水色度控制在16倍以下，然后，進(jìn)入三級反應(yīng)器進(jìn)行絮凝脫色；D)首先向三級反應(yīng)器加入水體總重量的0.01-0.02％的PAFC或PAC，15-20分鐘后，再加入水體總重量0.0001-0.0002％的PAM，反應(yīng)15-30分鐘后，水體進(jìn)入沉淀池靜置，待水體色度≤8倍時，進(jìn)入三級穩(wěn)定塘停留15-30小時，即形成無色無味的水體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫色方法，起特征在于步驟A)所述的生化處理后的中段水為造紙工業(yè)產(chǎn)生的，堿法造紙制漿產(chǎn)生的中段水，經(jīng)過物化絮凝和好氧生化處理后的中段水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫色方法，其特征在于步驟A)所述的一級反應(yīng)器為折板反應(yīng)槽；步驟B)所述的二級反應(yīng)器為折板反應(yīng)槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫色方法，其特征在于步驟B)所述的ClO2的有效氯含量≥28％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫色方法，其特征在于步驟D)中，加入PAM后，三級反應(yīng)器中的反應(yīng)時間為20-22分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫色方法，其特征在于步驟D)中PAFC的氧化鋁(Al2O3)含量≥26％，優(yōu)選≥35％；其鹽基度≥70％；其水不溶物含量≤3％，優(yōu)選≤1.5％；其中的三氧化二鐵(Fe2O3)含量為3-8％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫色方法，其特征在于步驟D)中的PAC的鹽基度應(yīng)在45-85％之間，優(yōu)選為50-80％之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫色方法，其特征在于步驟D)中的PAC為液體，其中的氧化鋁(Al2O3)含量應(yīng)≥9％，優(yōu)選為≥10％；其水不溶物含量應(yīng)≤1％，優(yōu)選≤0.5％；或者，步驟D)中的PAC為固體，其中的氧化鋁(Al2O3)含量應(yīng)≥27％，優(yōu)選為≥29％；其水不溶物含量應(yīng)≤3％，優(yōu)選≤1.5％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫色方法，其特征在于步驟D)中的PAM優(yōu)選為陰離子型聚丙烯酰胺，分子量為300-1800萬，優(yōu)選1500-1800萬；其水解度應(yīng)在10-50％之間，優(yōu)選為30-50％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫色方法，其特征在于步驟D)中，水體在三級穩(wěn)定塘中的停留時間優(yōu)選為18-20小時，最終的出水COD為80-150mg/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種造紙中段水的脫色方法，該脫色方法采用二級氧化脫色、絮凝脫色過程，實現(xiàn)本發(fā)明目的。該方法脫色效果顯著，總體運行費用低，脫色穩(wěn)定不返黃，處理能力大，一次性投資低，設(shè)計思路巧妙，操作管理方便，而且脫色劑制備方便，使本發(fā)明方法既具有顯著的絮凝脫色功效、又具有良好的消毒作用，系統(tǒng)出水完全可以滿足灌溉的要求。
文檔編號C02F1/76GK1587119SQ20041006278
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月26日
發(fā)明者曹光春, 楊吉慧, 郭良進(jìn), 李曉光, 孫冰娜 申請人:山東泉林紙業(yè)有限責(zé)任公司