造纸废水处理中超滤技术的应用

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1、造纸废水处理中超滤技术的应用（戴霏陈家锐）　日期：2012-8-7【打印】【返回】【关闭】　摘要：超滤技术具有分离效率高、节能、设备简单、操作方便等优点，使其在造纸废水处理领域有很大的发展潜力。笔者分析了造纸废水处理中超滤技术的运用。关键词：超滤；膜分离；造纸废水1超滤技术简介超滤是通过膜的筛分作用将溶液中大于膜孔径的大分子溶质截留，使其与溶剂及小分子组分分离的膜过程。超滤膜孔径一般为0.05m一1nm，介于微滤与纳滤之间。超滤主要用于分离溶液中的大分子(如细菌)和胶体，通常认为，所能分离的溶质的最小相对分子质量为几千。与其他化

2、工分离单元相比，超滤技术具有如下特点：(1)分离过程无相变化，无需加热，因而适于处理热不稳定的物料；(2)可以选择性分离溶液中的不同溶质；(3)设备简单，占地面积小；(4)操作压力小，能量消耗少，运转费用低。2造纸废水处理中的研究鉴于上述独特优点，目前超滤在造纸工业废水处理中应用较多。它可作为制浆废液的预处理单元，将废液浓缩后送往碱回收单元，分离的水溶液可以回用；黑液浓缩液中木质素提纯与分子质量分级；漂白废水中深色有机物脱色；可吸附有机卤化物(AOX)的去除等。2.1UF技术处理制浆废液我国主要以麦草为造纸原料，仅麦草浆蒸煮黑液

3、产生的COD就占造纸工业废水的70％。碱回收技术由于受资金和规模的限制，其应用在中小型制浆厂受到一定限制。另外高硅含量给黑液蒸发和燃烧带来了一系列问题，致使碱回收率在65％以下。而超滤可有效解决黑液浓缩液的蒸发及碱回收过程中的硅干扰，且设备投资和运行费用较低。超滤技术在黑液浓度低时可充分发挥其能耗低的优势，将黑液预浓缩到一定程度，待浓度提高，膜边界层加厚，操作条件恶化，水通量下降，能耗上升时，再利用多效蒸发浓缩到要求的浓度，比单纯采用多效蒸发更经济。采用磺化聚聚醚酮(SPK一100)超滤膜浓缩硫酸盐竹浆黑液，将黑液的固含量由8.

4、5％提高到23.0％，其能耗仅为四效蒸发浓缩的30％，五效蒸发浓缩的38％，且浓缩液固形物中木素的含量大大提高。对超滤浓缩和多效蒸发能耗进行了比较，采用四效蒸发将黑液从12．4％(固含量)浓缩到20．1％，每脱出1kg水耗能0．94MJ，而采用聚砜超滤膜(PS200)将黑液从10％浓缩到17％，每脱出1kg水耗能仅为0．10MJ，采用磺化聚砜膜(SPS100)将黑液从4．5％浓缩到13．O％，每脱出lkg水耗能仅为0.05MJ。利用醋酸纤维素超滤膜／反渗透膜处理木素磺酸钙的亚硫酸制浆红液透过液。超滤后BOD减少30％一40％，反

5、渗透处理后，总浓缩液木素回收率平均为87％，BOD5截留率可达96％一98％，采用UF／RO系统的吨水脱除费用仅为蒸发操作的1／3。然而，由于草浆黑液本身的粘度大，流动性差，硅含量高，它在超滤过程中的浓差极化现象严重，传质过程复杂。潘学军等[1]根据浓差极化理论，建立了草浆黑液的超滤传质方程，并测定了两种草浆黑液的木素凝胶层浓度，指出超滤浓缩有一个上限浓度。麦草Soda-AQ黑液和稻草硫酸盐黑液的木素凝胶层浓度分别为210．9g／L和119．7g／L；获苇亚硫酸氢镁红液、麦草SodaAQ黑液和稻草硫酸盐黑液超滤浓缩的固形物上限浓

6、度分别为26．1％、27．3％和31．5％。不同截留分子量和材质的超滤膜对制浆废液的浓缩效果不同，其膜通量也不同。经研究发现，截留分子量为10000的超滤膜对制浆废液的处理效果较好。采用截留相对分子质量为1000～30000的4种超滤膜对桉木CTMP制浆废液(包括化学预处理段及磨浆段)进行了超滤处理，找出了最佳处理效果的膜孔径是截留相对分子质量10000的滤包，并用该孔径的膜对4种不同工艺的废液进行超滤处理，使废液的污染负荷大幅度降低，滤过液的可生化性明显提高。超滤浓缩液的固形物含量达到可蒸发、浓缩及烧却的要求。超滤膜清洗后，膜

7、通量可恢复99％。利用截留分子量分别为1000、5000、10000的改良纤维素超滤膜对不同浓度的麦草黑液进行了研究。结果表明：水通量随被处理黑液及处理时间的不同而不同，介于12．9—50．3L／(m·h)，在3种膜中，截留分子量为10000的膜的通量最大，截留分子量为5000膜的水通量最小。王小文研究了聚醚砜(PES)、聚醚酮(PEK)、磺化聚砜／聚醚砜(SPES)、磺化聚砜／聚醚酮(SPK)、聚丙烯腈(PAN)等5种材质的超滤膜处理碱法草浆黑液的超滤特性，在原黑液COD值为12963mg／L，pH=6．6—7．7，温度为12

8、℃～17℃，操作压力为0．1MPa的条件实验发现，低截留分子量的聚砜酮类膜(SPK、PEK)的COD截留率分别为72．1％、68．6％，优于聚砜类膜(SPES、PES)61．4％、67．1％的水平，聚醚酮膜受黑液中碱木素等物质的污染程度最重，聚丙烯腈、磺化类膜次