微纳米气浮工艺在造纸法再造烟叶生产废水预处理的实验研究
发布时间:2014/9/16 16:01:07  发布人admin

        摘 要:微纳米气泡独有的特性使其具有良好的气浮效果。本文用实验研究了将微纳米气浮工艺应用于造纸法再造烟叶生产废水预处理中的效果,实验结果表明: 其COD和SS的去除效果比传统的混凝沉淀工艺好,且水力停留时间大大缩短。此外还重点研究了其COD的去除率与混凝剂的浓度和投加量之间的关系,以探讨其较佳的投加量。

关键词:微纳米气浮 造纸法再造烟叶生产废水 混凝沉淀 絮凝剂
 
0 引 言
造纸法再造烟叶生产是目前烟草废弃物再生综合利用的先进技术,利用该技术所生产出的产品称为造纸法再造烟叶,它在卷烟生产中的应用不仅可以降低原料消耗与生产成本,而且可以大幅度降低卷烟焦油含量,因此我国烟草行业近年来一直大力发展该项技术。由于造纸法再造烟叶的生产类似于造纸工艺,生产耗水量大,污水排放量多,据统计,目前生产吨产品水耗一般在( 50 -70) 吨。在推进造纸法再造烟叶生产技术升级时,降低生产水耗及生产废水的达标排放成为发展该项技术的难点之一。
 
目前,国内相关企业在造纸法再造烟叶生产废水处理方面进行了积极探索、积累了一定经验、取得了一定成效,但存在着处理工艺复杂,成本高,处理效果不理想等不足,仍然需要持续性的改进。本文以某造纸法再造烟叶生产厂为例,其生产废水处理工艺流程
 
该处理工艺在生化处理工艺前采用格栅、斜筛、 混凝沉淀的组合工艺来降低生产废水中SS和COD,以减轻后续处理工艺的负荷,本文采用微纳米气浮处理工艺对生产废水进行预处理,替代传统的混凝沉淀工艺,并与之对比,以期获得较好的处理效果,通过实验研究对比两种处理工艺的实际效果。
 
1 试验装置及研究方法
微纳米气泡通常是指气泡直径在 50μm 以下的气泡,主要由直径在 1μm ~ 50μm 间的微气泡和直径在 1μm ~1nm 纳米气泡混合成。由于气泡体积小,因此具有与普通气泡不同的特殊性质,如: 持续时间长,传质效率高,吸附性能强等特点,对于细小絮体的浮选作用十分明显。将微纳米气泡技术应用于浮选领域称为微纳米气浮工艺。
试验装置采用的是箱式气浮装置,微纳米气泡发生装置是云南机械设备有限公司 滇ICP备14001130号生产的 FDN - 01 型微纳米气泡机,同时还增加了絮凝剂在线投加装置,处理能力 1m3/h。试验装置结构如图 2 所示。
 
试验废水取用某造纸法再造烟叶生产厂的生产废水,混凝剂选用 PAC 和 PAM。将斜筛后的废水作为气浮装置的进水,对气浮装置的进、出水与污水处理站斜筛出水和初沉出水进行取样检测分析,废水的 COD 和SS 检测方法分别按照国家标准《水质化学需氧量的测定 重铬酸盐法》( GB 11914 -89) 和《水质 悬浮物的测定 重量法》( GB 11901 -89) 进行检测。检测污水处理站斜筛出水和初沉出水水质结果见表 1。
 
2 试验结果及分析
2. 1 超微米气浮与混凝沉淀处理效果的比较
将斜筛下的污水通入超微米气浮处理装置,气浮装置投加的混凝剂为 PAC 和 PAM,药剂浓度与混凝沉淀所用的药剂浓度相同,药剂投加量通过气浮进水量折算与混凝沉淀所投加的百分比浓度相同,水样经多组平行试验取平均值,废水通过气浮处理后,进出水水质变化见表 2:
 
将微纳米气浮处理的效果与混凝沉淀处理的效果进行比较,COD、SS 去除率见表 3:
 
微纳米气浮对 COD、SS 的去除效果明显,从去除效果上与混凝沉淀相比,气浮处理效果较优,COD 的去除率高 6.3%,SS 去除率高 4.3%。
 
2. 2 微纳米气浮与混凝沉淀工艺的停留时间比较
本文提及的某造纸法再造烟叶生产厂废水处理工艺中,初沉池采用的是辐流沉淀池,根据处理工艺和污水量等因素,该设计工艺的预处理混凝沉淀工艺段水力停留时间为4.3h,工艺设施占地面积约为180㎡。以该处理工艺为例,通过设计计算,采用微纳米气浮替代预处理混凝沉淀,所需停留时间为 1.2h,工艺设施占地面积约为 80 ㎡。
从表4工艺参数上比较,混凝沉淀工艺在沉淀池中进行,悬浮物靠重力自然沉降,水力停留时间长,易酸化,在气温高时,沉淀池常出现翻泥的现象,影响沉淀效果; 而微纳米气浮处理工艺通过气泡浮选的作用将悬浮物分离,水力停留时间短,不会出现酸化现象。混凝沉淀工艺通常需要沉淀池来进行固液分离,占地面积大,而微纳米气浮处理工艺由于其高效性可将占地面积缩小一半以上。
 
2. 3 絮凝剂浓度和投加量的变化对气浮处理效果的影响
选取同一批水样作为气浮进水,配置不同浓度的PAC 和 PAM,按不同的浓度和投加量分别进行 3 组实验,出水水样分别记做水样 1,水样 2,水样 3,不同水样的药剂浓度和投加量见表 4:
 
经过气浮处理后,出水水样检测结果及 COD 和SS 去除率见表6:
 
从表 5 可以看到: 通过改变药剂的浓度和投加量,对气浮处理效果的影响很大,尤其是对 COD 去除率的影响较为明显,当药剂 PAC 的物质量提高 8 倍,PAM 的物质量提高 2.5 倍时,COD 的去除率提高了51.61% ,但是有关文献表明,金属铝离子含量增高会增加细胞毒活性,会对后续的生化处理造成影响,同时 PAC 药剂用量的加大,势必会造成污水处理成本的增加,为保证系统的处理效果,降低运行成本及风险,药剂的使用需谨慎考虑。
 
3 结论
通过微纳米气浮处理在造纸法再造烟叶生产废水预处理的实验研究以及对比分析表明:
( 1) 微纳米气浮作为一种先进的固液分离技术,与传统的混凝沉淀工艺相比,处理效果好,水力提留时间短,占地面积小,去除效率稳定,值得在污水的预处理工艺段推广应用。由于微纳米气泡的特性,气泡量大,气泡小,气泡存在时间长,针对含有大量细小悬浮物的造纸法再造烟叶生产废水,悬浮物的去除效果尤为理想。
 
( 2) 通过混凝药剂的选配可以提高 COD 去除效果,混凝药剂对 COD 的去除效果起主要作用,但药剂的用量增大导致处理成本上升,对后续的生化处理和系统运行可能会带来风险,因此对混凝药剂的选型和试用研究工作还有待进一步验证,以期获得去除效率和处理成本的最佳结合。
 
 
来源:《湖北造纸》
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