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微納米氣浮工藝在造紙法再造煙葉生產廢水預處理的實驗研究
發布時間:2020/09/14 16:01:07  發布人admin

        摘 要:微納米氣泡獨有的特性使其具有良好的氣浮效果。本文用實驗研究了將微納米氣浮工藝應用於造紙法再造煙葉生產廢水預處理中的效果,實驗結果表明: 其COD和SS的去除效果比傳統的混凝沉澱工藝好,且水力停留時間大大縮短。此外還重點研究了其COD的去除率與混凝劑的濃度和投加量之間的關係,以探討其較佳的投加量。

關鍵詞:微納米氣浮 造紙法再造煙葉生產廢水 混凝沉澱 絮凝劑
 
0 引 言
造紙法再造煙葉生產是目前煙草廢棄物再生綜合利用的先進技術,利用該技術所生產出的產品稱為造紙法再造煙葉,它在卷煙生產中的應用不僅可以降低原料消耗與生產成本,而且可以大幅度降低卷煙焦油含量,因此我國煙草行業近年來一直大力發展該項技術。由於造紙法再造煙葉的生產類似於造紙工藝,生產耗水量大,汙水排放量多,據統計,目前生產噸產品水耗一般在( 50 -70) 噸。在推進造紙法再造煙葉生產技術升級時,降低生產水耗及生產廢水的達標排放成為發展該項技術的難點之一。
 
目前,國內相關企業在造紙法再造煙葉生產廢水處理方麵進行了積極探索、積累了一定經驗、取得了一定成效,但存在著處理工藝複雜,成本高,處理效果不理想等不足,仍然需要持續性的改進。本文以某造紙法再造煙葉生產廠為例,其生產廢水處理工藝流程
 
該處理工藝在生化處理工藝前采用格柵、斜篩、 混凝沉澱的組合工藝來降低生產廢水中SS和COD,以減輕後續處理工藝的負荷,本文采用微納米氣浮處理工藝對生產廢水進行預處理,替代傳統的混凝沉澱工藝,並與之對比,以期獲得較好的處理效果,通過實驗研究對比兩種處理工藝的實際效果。
 
1 試驗裝置及研究方法
微納米氣泡通常是指氣泡直徑在 50μm 以下的氣泡,主要由直徑在 1μm ~ 50μm 間的微氣泡和直徑在 1μm ~1nm 納米氣泡混合成。由於氣泡體積小,因此具有與普通氣泡不同的特殊性質,如: 持續時間長,傳質效率高,吸附性能強等特點,對於細小絮體的浮選作用十分明顯。將微納米氣泡技術應用於浮選領域稱為微納米氣浮工藝。
試驗裝置采用的是箱式氣浮裝置,微納米氣泡發生裝置是vr賽車295開獎號碼生產的 FDN - 01 型微納米氣泡機,同時還增加了絮凝劑在線投加裝置,處理能力 1m3/h。試驗裝置結構如圖 2 所示。
 
試驗廢水取用某造紙法再造煙葉生產廠的生產廢水,混凝劑選用 PAC 和 PAM。將斜篩後的廢水作為氣浮裝置的進水,對氣浮裝置的進、出水與汙水處理站斜篩出水和初沉出水進行取樣檢測分析,廢水的 COD 和SS 檢測方法分別按照國家標準《水質化學需氧量的測定 重鉻酸鹽法》( GB 11914 -89) 和《水質 懸浮物的測定 重量法》( GB 11901 -89) 進行檢測。檢測汙水處理站斜篩出水和初沉出水水質結果見表 1。
 
2 試驗結果及分析
2. 1 超微米氣浮與混凝沉澱處理效果的比較
將斜篩下的汙水通入超微米氣浮處理裝置,氣浮裝置投加的混凝劑為 PAC 和 PAM,藥劑濃度與混凝沉澱所用的藥劑濃度相同,藥劑投加量通過氣浮進水量折算與混凝沉澱所投加的百分比濃度相同,水樣經多組平行試驗取平均值,廢水通過氣浮處理後,進出水水質變化見表 2:
 
將微納米氣浮處理的效果與混凝沉澱處理的效果進行比較,COD、SS 去除率見表 3:
 
微納米氣浮對 COD、SS 的去除效果明顯,從去除效果上與混凝沉澱相比,氣浮處理效果較優,COD 的去除率高 6.3%,SS 去除率高 4.3%。
 
2. 2 微納米氣浮與混凝沉澱工藝的停留時間比較
本文提及的某造紙法再造煙葉生產廠廢水處理工藝中,初沉池采用的是輻流沉澱池,根據處理工藝和汙水量等因素,該設計工藝的預處理混凝沉澱工藝段水力停留時間為4.3h,工藝設施占地麵積約為180㎡。以該處理工藝為例,通過設計計算,采用微納米氣浮替代預處理混凝沉澱,所需停留時間為 1.2h,工藝設施占地麵積約為 80 ㎡。
從表4工藝參數上比較,混凝沉澱工藝在沉澱池中進行,懸浮物靠重力自然沉降,水力停留時間長,易酸化,在氣溫高時,沉澱池常出現翻泥的現象,影響沉澱效果; 而微納米氣浮處理工藝通過氣泡浮選的作用將懸浮物分離,水力停留時間短,不會出現酸化現象。混凝沉澱工藝通常需要沉澱池來進行固液分離,占地麵積大,而微納米氣浮處理工藝由於其高效性可將占地麵積縮小一半以上。
 
2. 3 絮凝劑濃度和投加量的變化對氣浮處理效果的影響
選取同一批水樣作為氣浮進水,配置不同濃度的PAC 和 PAM,按不同的濃度和投加量分別進行 3 組實驗,出水水樣分別記做水樣 1,水樣 2,水樣 3,不同水樣的藥劑濃度和投加量見表 4:
 
經過氣浮處理後,出水水樣檢測結果及 COD 和SS 去除率見表6:
 
從表 5 可以看到: 通過改變藥劑的濃度和投加量,對氣浮處理效果的影響很大,尤其是對 COD 去除率的影響較為明顯,當藥劑 PAC 的物質量提高 8 倍,PAM 的物質量提高 2.5 倍時,COD 的去除率提高了51.61% ,但是有關文獻表明,金屬鋁離子含量增高會增加細胞毒活性,會對後續的生化處理造成影響,同時 PAC 藥劑用量的加大,勢必會造成汙水處理成本的增加,為保證係統的處理效果,降低運行成本及風險,藥劑的使用需謹慎考慮。
 
3 結論
通過微納米氣浮處理在造紙法再造煙葉生產廢水預處理的實驗研究以及對比分析表明:
( 1) 微納米氣浮作為一種先進的固液分離技術,與傳統的混凝沉澱工藝相比,處理效果好,水力提留時間短,占地麵積小,去除效率穩定,值得在汙水的預處理工藝段推廣應用。由於微納米氣泡的特性,氣泡量大,氣泡小,氣泡存在時間長,針對含有大量細小懸浮物的造紙法再造煙葉生產廢水,懸浮物的去除效果尤為理想。
 
( 2) 通過混凝藥劑的選配可以提高 COD 去除效果,混凝藥劑對 COD 的去除效果起主要作用,但藥劑的用量增大導致處理成本上升,對後續的生化處理和係統運行可能會帶來風險,因此對混凝藥劑的選型和試用研究工作還有待進一步驗證,以期獲得去除效率和處理成本的最佳結合。
 
 
來源:《湖北造紙》
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