蘆葦制漿造紙中段污水快速凈化與回用—SPR新技術
一.概述
社會的發展和人民生活水平的提高，紙制品消耗量迅猛增長。中國是造紙業大國，中國紙的產量居世界第四位，制漿造紙工業是中國國民經濟的重要產業之一。中國造紙工業廢水排放量占全國工業污水排放量的六分之一，對環境的危害是十分嚴重的，它是中國工業污染防治的難點問題之一。
堿法制漿造紙的蒸煮黑液已確認應采用堿回收方法治理；造紙機白水污染負荷較輕，不難處理；打漿機和精漿機洗漿、選漿、漂白過程產生的中段廢水則是當今造紙污水治理的焦點。
堿法制漿造紙的中段廢水呈褐色，PH 6～7,懸浮物含量為1000毫克/升以下,CODcr為1000毫克/升左右。污水中不溶性污染物主要有纖維物質；溶解性有機物質主要是木素，糖類。
SPR污水處理技術首先采用化學方法使溶解狀態的有機污染物從真溶液狀態下析出，形成具有固相界面的膠粒或微小懸浮顆粒，然后采用物理吸附法將污水中各種膠粒和懸浮顆粒凝聚成大塊密實的絮體；再依靠流體力學原理，在自行設計的SPR高濁度污水凈化器內使絮體與水快速分離；清水經罐體內的懸浮泥層過濾之后回用于洗漿，污泥則在濃縮室內濃縮，定期排出，經脫水之后亦可以再利用。
我們向污水中投入一種無機高分子藥劑，其水解反應過程中會放出氫離子(H )，這些H 離子恰好用于取代污水中的木素羥基或酚基上的鈉離子(Na)，生成不溶于水的木素酸，從而起到了從污水中脫除木素的作用。造紙污水中的木素分為“酚基堿木素”(RONa)和“羥基堿木素”(RCOONa)。當酚基或羥基上的Na離子 被H 離子所取代時，即生成不溶與水的木素酸，并帶負電荷。
反應式可寫為：RONa + H ---- ROH ¯ + Na
堿木素 木素酸 “沉淀堿木素”(ROH )微粒直徑大部分為1微米至2微米，具有膠體特征，可以在SPR系統獨有的良好的混凝環境中，從污水中完全分離出來。與此同時，高分子藥劑水解時產生大量的高價離子，并與羥基形成各級多核絡合離子，它們和膠體顆粒產生很強的電中和作用及吸附作用，一舉兩得。
無機高分子藥劑還與污水中的某些有機污染物反應，使它們從污水中析出。
我們還向污水中投入另一種無機高分子電解質，在水中可電離為帶正電的高價離子，使污水中離子密度相對增大，使污水中造紙填料和細小纖維構成的膠體微粒之電場作用范圍的擴散層空間容積縮小，而降低了溶膠體系的穩定性。另外，帶正電的高價離子與帶負電荷的膠體顆粒相碰時亦起著電中和的作用。高分子電解質有較高的分子量，還能起到一定的架橋絮凝作用。
同時還投入水溶性長鏈狀有機高分子聚合物，鏈狀分子有若干官能基團，靠靜電吸引和吸附作用，一端吸附在絮團或膠粒表面，伸展出去的另一端再吸附在其他絮團或膠粒上，形成更大的絮團，即起到良好的架橋絮凝作用。
總之，幾種藥劑同時發揮各自的作用和綜合交聯作用，既去除了溶解態的有機污染物(COD)、色度、又去除了懸浮物雜質。 經過此凈化工藝處理后的出水， pH 7，懸浮物(SS)含量小于3毫克/升, 濁度低于3度，水質透明,完全可以送回上一道粗漿洗漿工序使用，不必外排。
采用上述工藝配方，運用SPR-0.5型高濁度污水凈化器及其系統，在湖北XX蘆葦制漿造紙廠現場進行了造紙中段廢水的連續開機運行試驗，效果良好：凈化后出水的懸浮物SS<3毫克/升，濁度低于3度, PH 7，水質透明，只殘存極淺的色度。
 |
實踐證明，物理化學法凈水工藝與高效率的高濁度污水凈化器之流體力學結構相配合，不但能凈化含懸浮物（SS）很高的無機污水，而且可以快速凈化含有有機污染物(COD)的高濃度有機污水，使物理化學法污水凈化技術的適用范圍有了重大突破，打破了唯有生物化學法才可能適用于處理高濃度有機污水的傳統觀念。
二．湖北XX紙業有限公司污水排放現狀
 |
黑液及中段污水外排實況 堿提工段污水排口之一
三． SPR污水凈化裝置系統現場開機運行試驗
1. 開機運行試驗目的
我們引進最新美國發明專利SPR污水凈化技術，用SPR-0.5型污水凈化裝置系統在湖北XX紙業有限公司進行現場造紙中段污水處理開機運行試驗，以探討新的造紙中段污水凈化工藝技術及設備的適用性，以期達到凈化和循環回用的目的。
2. SPR污水處理系統凈化工藝原理
SPR污水凈化工藝及其系統:包括物化工藝和SPR污水凈化器兩大部分組成，是一套純物理化學法處理裝置系統。首先，通過化學方法使溶解狀態的污染物（木質素）從真溶液狀態下析出，形成具有固相界面的膠粒或微小懸浮顆粒；加入經濟而又高效的吸附藥劑，吸附污水中的污染物；然后采用微觀物理吸附法將污水中各種膠粒和懸浮顆粒凝聚成大塊密實的絮體；再依靠旋流和過濾水力學等流體力學原理，在SPR污水凈化器內使絮體和水快速分離；污水經過罐體內自我形成的致密懸浮泥層過濾之后，起到了精細過濾的作用，出水可以送回上一工序作為粗漿漂洗的工藝用水回用，不再排放。當罐體內形成的懸浮泥層達到一定量后，依靠點渦流動形成的向心力、過濾水力學形成的牽引力和自身的重量，被快速引入污泥濃縮室沉降分離，當污泥濃縮室蓄滿時可定期排出。其優點為：整套SPR系統裝置結構簡單，工藝流程短（只有30分鐘），完全不是用傳統的機械過濾濾料來過濾懸浮物，以實現深度處理，SPR污水凈化器在常壓狀態下工作運行，系統設備一次性投資少、藥劑和電力消耗等處理污水的運行費用低，操作維修簡便等。
3. 開機運行試驗工藝流程
試驗過程中，我們將湖北XX紙業有限公司生產過程中排出的中段污水直接引入SPR污水凈化系統調節池，在SPR調節池內靠水力攪拌混勻，靠污水泵將調節池的污水吸入SPR污水凈化器管路系統，同時在污水泵前的負壓端加入四種藥劑，藥劑和污水是通過污水泵葉輪、蛇形反應管和瓷球反應罐的組合作用下完成混合的；然后送入SPR污水凈化器完成混凝、絮凝、過濾、污泥濃縮及分離等凈化過程，處理后的出水直接流入回收清水池。
其具體工藝流程如下：
湖北XX紙業公司
中段污水排水溝→調節池→污水泵→SPR污水凈化器→回收清水池
↑ ↑
加藥 加藥
4. 開機運行試驗內容
2003年10月16日—10月17日，在湖北XX紙業有限公司現場進行SPR污水凈化系統裝置開機運行試驗。靠水泵將湖北XX紙業有限公司中段污水連續吸入SPR系統，系統處理造紙中段污水水量：0.5立方米/小時，經過30分鐘凈化工藝流程，處理后出水連續流入清水池。使用藥劑為SPR－1、SPR－2、SPR－3和SPR－5等4種。觀察了SPR系統排出的污泥狀況，污泥含水率低、流動性好。采樣并測試處理前后污水中懸浮物、濁度、CODcr、pH等數據。
5. 開機運行試驗效果
現場采取中段污水水樣和凈化后出水水樣。測定并記錄處理前后水樣有關水質數據，具體情況如下： 造紙中段污水處理前后水質對比表
 |
從以上水質測試的數據表中可以看出，經SPR污水凈化系統處理后，出水中懸浮物含量能降到3毫克/升以下；色度降低到 30倍以下，CODcr降到330毫克/升。
處理每立方米污水消耗的總藥劑費用為0.68元人民幣；SPR系統凈化污水過程消耗的電力為0.15千瓦.小時（折合電費為0.05元人民幣）/立方米。
6． 開機運行試驗的初步結論
通過這次湖北XX紙業有限公司現場污水凈化開機運行試驗,證實SPR技術和設備系統是能夠適用于蘆葦制漿造紙污水的凈化處理的，處理后出水能夠滿足目前回用作粗漿洗漿水水質要求。與傳統的常規凈化工藝技術相比,SPR技術和設備系統的凈化效率和經濟效益都具有極大的優勢。
經過小規模運行試驗，廠造紙工藝技術人員、廠化驗技術員、車間生產管理人員都親臨運行現場觀看了SPR污水凈化系統的運行實況。我們認為：在污水凈化機理、工藝流程、設備結構等等方面都是符合科學道理的，系統運行是穩定、可靠的，水質測試數據是真實的。作為一項新的技術引進湖北XX紙業有限公司，進行大規模的生產運行考驗，以積累生產運行中的經驗和科學數據，完善配套工藝措施，建立實質性的應用工程是十分必要的。
建議立即立項建立日處理污水能力為2000立方米的造紙中段污水處理及回用先導工程，為最終建立新廠8000立方米/天造紙中段污水處理及回用的整體工程作好準備。
四．蘆葦制漿造紙中段污水凈化工藝流程的SPR新模式 ：
湖北XX紙業有限公司制漿造紙生產中段污水
 |
SPR系統將滿足造紙污水的凈化和閉路循環的生產要求，既治理污染，又為企業節省大筆制備新鮮自來水的費用，企業也不再交納排污費，企業在治理水污染的過程中也可以獲得可觀的經濟效益。
為使工程投資和運行費用能為中國現有企業經濟實力承受，采取引進美國發明專利SPR污水處理工藝技術及其SPR污水凈化器主體設備的設計技術，在中國制造；選用有關國產輔助設備進行配套。
污水處理藥劑國產化，以合同形式保證長期供應，以確保SPR污水凈化系統擁有持續良好的運行質量。根據紙業有限公司確定的污水水質狀況，將確定處理每立方米污水消耗的藥劑費用。
因主要設備是離心式污水泵、離心式清水泵和水中攪拌裝置，不會造成環境的噪聲污染。
全部操作實現了機械化或半自動化，工人主要操作為開關閥門、按電鈕和配制藥劑，操作工人勞動強度低。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
