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膜分离技术_造纸工业减污节水的法宝

江苏造纸

2007 年第 2 期





膜分离技术 造纸工业减污节水的法宝
房桂干 施英乔
( 中国林业科学研究院制浆造纸开发中心, 南京市, 210042)
摘 要 分析了膜分离技术在我国造纸废水处理 中的应 用研究 情况。介绍 了膜分 离技术 在国外造 纸废水 处

理中的生产应用实例和在国内造纸废水处理中的生产 应用实 例。指出被 广泛采 用的 二级 生化! 技术现 已很难 满 足造纸工业环境保护的新形势。膜分离技术是新形势下造纸工业减污节水的法宝。 关键词 造纸 废水处理 膜分离技术 应用研究 应用实例

以外界能量或化学水( 渗透液) 位差为推动力对 1 前言 我国造纸 工业废水 处理技术 正在快速 发 展, 二级生化!技术曾经是造纸工业废水处理 达标排放的经典。随着造纸技术的进步, 我国 吨纸用水量逐年减少, 废水浓度逐年增高, 政府 对废水排放标准制订得越来越严格, 早几年被 广泛采用的 二级生化!技术现在已很难满足造 纸工业环境保护的新形势。膜分离技术是新形 势下造纸工业减污节水的法宝。


双组分或多组分混合液体进行分离、 分级和提 纯等, 可省去体积庞大的生物反应池, 占地面积 小。膜分离几乎是一种强制的机械拦截作用, 优于传统二沉池的自由重力沉降, 不会因为污 泥膨胀现象而导致出水超标和恶化。可将滤后 的净化水重复利用于生产, 实现零排放; ( 2) 膜 分离过程不发生相变, 能量转化效率高; ( 3) 装 置简单, 操 作容易, 易 维修、 制; ( 4) 适 用范 控 围广。
表1
目 孔径/ n m 截流粒径/ nm 带电否 运行压力/ ?

MF、 NF、 RO 的区别 UF、 及
MF 50~ 10000 > 100 否 UF 1~ 100 2. 0~ 100 否 1~ 7 0 部分 较完全 NF 1~ 2 > 1. 0 负电 3. 5~ 20 RO 0. 3~ 0. 7 > 0. 06 负电 8~ 69

2 膜分离技术在我国造纸废水处理中的应用 研究 早在 20 世纪 60 年代, 就有人探索应用膜 分离技术处理造纸工业废水。近 20 年来膜分 离技术在制浆造纸工业得到了较快发展, 超滤、 反渗透技术在处理造纸工业废水中已实现工业 化应用, 应用范围包括洗、 漂废水、 选、 白水和综 合废水。 膜分离技术是利用特殊的薄膜对液体中的 某些成分进行选择性透过的方法的统称。按照 膜孔 径的 大 小 依次 可 分 为微 滤 ( MF ) 、 滤 超 ( UF ) 、 纳滤( NF ) 、 反渗透( RO) 、 电渗析等( 见 表 1) 。 和其它的废水处理技术相比, 膜分离技术 具有如下优势: ( 1) 分离效率高, 膜的孔径较小, 46

105 Pa

0. 5~ 0. 7 0 不能 部分

能 截 流 的 物 质 盐分/ % 病毒 细菌

20~ 90 98~ 99. 6 完全 完全 完全 完全

微滤( MF ) 技 术可 除去 废 水中 粒径 大于 100nm 的微粒、 体物质及高分子有机物 ( 相 胶 对分子量大于 100000A MU ) 。微滤是 筛分过 程, 在造纸方面的应用主要集中于涂布废水中 高档涂料过滤及超滤前的预过滤, 以最大限度 地回收利用废水中的有利资源, 去除废水中的 悬浮物, 减轻后续处理段的负荷。 反渗透( RO) 的透过机理, 一般认为是选择

房桂干等 / 膜分离技术

造纸 工业减污节水的法宝

性吸附- 毛细管流机理, 是界面现象和在压力 下流体通过毛细管的综合结果, 经历了高压( 大 于10M Pa ) 、 低压 ( 小 于2MP a) 、 低压 ( 小 于 超 1M Pa) 发展阶段。 纳滤( NF ) 是近年来国际上发 展起来的一种分离性能介于超滤和反渗透之间 的新型技术, 具有纳米级的截流孔径, 能截流有 机小分子和部分无机盐, 在处理造纸废水方面 将具有很大潜力。 中科院冰川所与兰州造纸厂 合作研究 RO 法处理草浆黑液, 当膜与黑液接 触504h 未见水解现象, 有机物去除率 93 4% , 无机物透过率82 5% , 膜通过量120l/ m #h。 谭 绍早等以聚丙烯腈为基膜, 壳聚糖为改性剂采
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性炭得率高, 吸附容量大。对脱墨浆废水传统 的处理方法为浮选法, 但浮选法难以有效去除 柔版印刷的水基油墨, 而用 U F 技术可达到较 高的去除率, 膜通过量可达 53 5l/ m # h 以上; 当油墨浓度高于 0 4% 时, 通过率与油墨浓度
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呈对数关系, 膜通过量稳定且污染少; 低油墨浓 度时, 通过率与 膜污染有关, 而与油墨 浓度无 关。U F 处理柔版印刷水基油墨技术已在印钞 废水处 理中得 到实 际应 用, 废 水回 用率 可达 80% ~ 90% 。 3 膜分离技术在国外造纸废水处理中的生产 应用实例 作为一种先进的废水处理方法, 膜分离技 术在一些发达 国家的造纸工业中已被普遍应 用。 荷兰 U gchelen 工厂以棉短绒为原料生产保 密纸, 从2000年开始该厂用生物反应器与超滤 膜相结合的方法, 处理漂 白废水, 在温度 60 ? 时, 废水的 COD 去除率达85% , 不产生过剩污 泥。 瑞典 Arct ic Munkedals 工厂生产未涂绘图 纸, 从1999年开始应用超滤膜处理废水, 2001年 开始处理白水, 可去除悬浮固形物95% 。 日本大 王造纸公司采用超滤技术处理硫酸盐木浆漂白 E 段废液, 处理废水量为4000m 3 / d, COD 去除 率达78 7% , 色度去除率达93 7% , 总固形物去 除率达35 5% , 渗透液作为洗涤水回用, 浓缩液 则 送 碱 回 收 系 统。 国 PapierF abrik P alm 德 Wo rt h 工厂全部用废纸纤维为原料, 年产60万 吨瓦楞芯纸, 该厂采用交叉流动超滤膜, 膜表面 积为2880m 2 , 处理能力为70m 3 / h, 处理后废水 全部返回到生产系统。 芬兰 Rauma 纸厂用面积 336m 的 U F 元件浓缩亚硫酸盐浆废 液, 日处 理量2500t ; 挪威 Borr eg ar d 公司利用 U F 技术 纯化分级木素磺酸盐, 后续生产香草醛, 可将废 液 T DS 由8% 、 10% 浓缩到22% , 膜寿命长达 1 年。 国 Kr ono span 纸业 公 司在 北威 尔 士的 英 Chirk 纸厂, 利用 膜分离技术处理 盘磨机械浆 废水, 并实现了零排放。 德国一些造纸工厂, 采 用传统的好氧生物处理、 下流式砂子过滤, 再通 47
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用紫外辐射 法制 备了 一种 新型 纳 滤膜, 处 理 CT M P 废水, 其 对钠的截流率 为40 1% , 且 浓 缩液中的固形物含量、 燃烧热比原废液大大增 加, 可满足碱回收工段的要求。 超滤( UF ) 是目前在造纸工业研究中应用 较多的膜技术, 其去除机理主要是筛滤作用, 利 用溶液的压力为推动力, 使溶剂分子通过薄膜, 溶质则阻滞在隔膜表面上。适于分离相对分子 量在 500 ~ 15000 之间, 直径 2 0nm ~ 100nm 的大分子和胶体, 如细菌、 病毒、 淀粉、 树胶、 蛋 白质、 粘土等。UF 处理漂白废水, 特别是碱处 理段( E 段) 废水, 选用透过 6000~ 8000 相对分 子质量的膜, COD、 AOX、 色度去除都可达到满 意的效果。陕西科技大学张方利用透过相对分 子质量不同的膜已进行了草浆 CEH 漂白废水 的 UF 处理研究, 取得了较满意的效果。草浆 CEH 段 漂白 废 水 经 超 滤 后 COD 浓 度 降 到 137m g/ l, 去 除 率 为 88% ; BOD 浓 度 降 到 92m g/ l, 去 除 率 60% ; T OC 含 量 降 到 0 41mmo l/ l, 去除率为 76 8% 。在透过液中加 入 0 1% EDT A 后还可用于膜的清洗, 清洗后 水通过量恢复率达 90% 以上。汗永辉等人应 用超滤技术从造纸黑液中提取木素 制备活性 炭, 是黑液综合治理的一条新途径, 适合于中、 小型纸厂。经超滤处理后的黑液, COD 去除率 为 60% ~ 65% , BOD 去除率达 80% 以上, 黑液 中木素提取率达 80% ~ 85% , 由木素制成的活

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过表面积为15000m 聚磺化醚薄 膜处理, 可得 到90% 的净化水, COD、 AOX 和染料去除率分 别为89% 、 和93% , 处理后的废水可以再利 61% 用。 瑞典 ST ORA NYM OLL Y AB 是世界上规 模较大的生产高级印刷纸的浆纸厂, 该厂用膜 面积4650m 2 , 过滤漂白废水规模达300m 3 / h。 近 年来在欧洲用膜分离技术处理造纸废水的公司 还 有: Dela Rue ( ref er ence plant s in UK& F rance ) ; Borreg aard Indust ries; St or a Papy rus Nym olla; Br adbury w ilkinso n; T he Rank Org anisat ion; Waterlow & Sons Bank Not e; For mica; P ot tert on。 4 膜分离技术在国内造纸废水处理中的生产 应用实例 我国东北某亚硫酸盐厂早在上世纪 90 年 代就引进了 UF 装置, 日处理 378 5t 亚硫酸盐 废液, 与蒸发方法比较, 投资可节约 70% , 每去 除 1m 3 水的操作费用可节约 60% 。近年山东 太阳纸业在我国首家采用了国外先进的低压膜 水净化技术对草浆废水进行深度处理, 该公司 先上了 1 万 m 3 / d 低 压膜 过滤进 行工 业性 试 验, 成功后又把规模增加到 5 万 m 3 / d 的处理 能力。该技术核心是以高温成型纤维复合膜为 ( 上接第 34 页) 4 结语 通过对无碳复写原纸伸缩率问题的探索, 我们取得了一些实践经验。解决无碳复写原纸 ( 上接第 36 页)

主要原料, 经过特殊处理制成油水分离、 胶质大 颗粒膜、 过滤膜、 吸附膜和多功能复合膜, 将其 有序地组合成一套完整的污水处理设备。它集 分离、 过滤、 渗滤、 吸附等多功能于一体, 具有一 次性投资少、 占地面积小、 工艺简明流畅、 运行 成本低、 自动化程度高、 便于操作维护等特点。 该技术可 使草浆废 水出水 COD 降到 50mg/ l 以下, SS 降到 10mg / l 以下, BOD 降到 10mg/ l 以下, 使之无色、 无臭味、 无菌、 无悬浮物, 90% 的废水回用于生产, 达到国内草浆废水治理的 最先进水平。 国内已出现管式 超滤纳滤膜、 L 陶 瓷 PAL 膜、 卷式超滤纳滤膜等国际知名品牌的膜元 GE 件和膜系统环保实用技术, 采用美国、 日本等专 业公司生产的核心过滤材料, 按照相关的标准进 行设计、 生产及质量控制, 已实现完整的设计、 采 购、 生产、 检验、 储备、 施工标准化规范管理。 对工 业废水的治理, 已从微米级粒度分离过滤, 拓展 到处理纳米级的超微污染物, 几万到几十万分子 量等级的可溶性污染物, 尤其在废水资源化方 面, 拓展了传统的污水处理概念, 将废水处理融 入生产过程中的原料回收循环, 适应绿色生产的 国际性趋势。 近年如上海集萃净化技术有限公司 与欧洲 PCI 公司合作, 正努力把国际先进的膜分 离技术在中国造纸工业推广应用。 伸缩率问题首先应从原料着手, 合理配比, 在打 浆、 辅料添加和抄造过程中各部份、 各个环节都 应协调统一, 才能保证纸张质量满足客户的要 求, 给企业创造效益, 同时为我们今后开发新品 积累经验。

学出版社, 198 3 徐立根主 编. 物 证技 术 学[ M ] . 北京: 中国 人 民大 学出 版 社, 1990 4 张毓 能 主 编. 痕 迹检 验 实 验 指 导 [ M ] . 北 京: 群 众 出 版 社, 1991 5 李淑 英 等 编. 物 证分 析 实 验 [ M ] . 北 京: 警 官 教 育 出 版 社, 1993

参考文献
1 朱宝礼, 李 文 生 编. 现 场 勘 验手 册 [ M ] . 北 京: 群 众出 版 社, 1987 2 解衡主编. 刑事犯罪现场勘查[ M ] . 北京: 中国人民 公安大

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