纤维球过滤在废水处理与回用工艺中的应用 12页

纤维球过滤在废水处理与回用工艺中的应用一三'第8卷第4期Vo1.8No.4,鑫.高1995年12月Dec.1995纤维球过滤在废水处理与回用工艺中的应用冬;StudyofF_ber—ballFiltrationinWastewaterTreatmentandRecirculation坠=圭塑(南京大学环境系,南京210093)摘要论述了歼堆球过滤用于造纸白术处理和回用的试驻情况.结果表明:歼堆球过湛的出水术质好,对术中的悬浮袖,浊度,COD和细菌的击除效果显着,过滤出术能够回用于生产.歼堆球过滤具有滤速高,体积小,占地省,周期长,反冲洗术耗少,l设奋结构茼单和操作方便等运行特点,用于生产度水回用具有报太的拴济效苴.若键调纤维球过滤造纸白水—_———-—～'_——●_一Ab0rt~aetItintroducedthetestingresu]tsofbef—ballfiltrationinwhitewatertreatmentandrecoveryf0fpapermaklngindustry.whichshowthegoodqualityoffiltratedwaterwithnotableremovalofSS,tur—Mdty.CODandbacteriaandthefiltratedwatercanberecoveredforrec~culation.KWordsfiber--ballfO~raflenwhitewaterfrompapermiringn1.前言造纸行业是用水和排水太户.其单位产品的用水量和排水量都很大.常造成供水紧张和环境污染.影响生产的有效进行.过滤是去睬水中悬浮物的经济有效手段,出水水质好,运行稳定,一直是饮用水处理的重要工序.然而,生产废水中的悬浮物颗粒大,强度高,如采用传统的砂滤方法,很易导致滤层的堵塞,周期很短且不易反冲洗,以致影响出水水质.固此.废水处理中一直没有很完善的过滤方法.奸维球过滤首先由日本尤尼切卡公司发明.在我国也是起步较早的过滤方法.由于纤维球滤层孔晾率高,比表面积大.进行废水过滤时,既不易堵塞,又船保证出水水质,还有滤速高,设备体积小,占地步和反冲洗水耗少等优点,可望在废水回用工程中发挥独特的作用.几种滤料的特性参数见表1.本文将论述纤维球过滤造纸白水的情况.2.试驻现场简介本次试验在杭州市造纸厂进行.该厂的主要产品为化学分析滤纸,茶叶滤纸和打字蜡纸等.无论在生产规模,品种数量,产品质量和经济效益方面,还是在废水处理和环境保护方面.该厂都列于全国长纤维生产企业的首位,为国家的一缎企业.该厂曾先后投资740万元用于环保事业,取得了一定的环境效益和经济效益.(收靖日期l995～05—26)(修改信)237敞工段n耿士链轩雏球过滤在废水处理与圄甩工艺中的应甩毫1四种溶辩的特性誊扛然而.由于该厂的产品特殊.质量要求高,对承质的要求很高.单位产品的耗水量报大.该厂与城市自来水厂相距很远.供水一直很紧张,特别是夏季,经常因为缺水而造成停工停产.解决此问题最有效的办法是节约用水和提高水的重复利用率.为此.该厂曾用射流加压溶气洋上法处理造纸白水.以求实现白承回用和回收水中的纤维物质.然而,效果并不理想,气浮出承的SS值通常在2Omg/l左右,COD值通常在9O—100mg/l左右.不能满足该厂产品对回用水的东质要求.还会造成回用水泵和臂道的堵塞.由于纤维球有前述的许多优点,能够稳定地过撼废水.该厂决定在加压漕气气浮处理后.再进行纤维球过撼,以便很好地实现白水回甩.试鞋工艺和试驻设备简介3.1废水处理与回用工艺造纸白水产生于造纸行业的制纸工段.与煮浆工段的造纸黑禳性质不嗣,造纸白东的杂质较少,且多属于纸纤维类固体街质,有回收价值,造纸白水也可以回用.由于纸耋干维类物质的比重接近1,沉降法的去除效果不好.该厂采用气浮法进行去除.纸纤维和气拖一起上升到承面.通过刮渣.实现纤维物质的圄用.屙时也净化了废水,基车工艺如图1所示.圆一压囹一圈一巨霍亘圈一f回用承{|l母Ij盘|眭白承处理与回用工艺n3-2纤维球过滤设备纤维球过控设备巴形成系列化.考虑到运输安装及现场条件等因素,选用2000的纤维球过撼设备进行试验,撼速通常为20~40m/h,产水能力约为62.8~125.6m'/h.纤维球过撼设备结构简单.重量较轻.罐状设一238一备内设上,下两块多孔挡掘,纤维球滤料置于两顿之间,不需设承托层.过滤方向是降流式的.水自上而下经过撼层.再生方式是气水同时反j巾洗或先气洗后再气水反冲洗,以便节省反冲洗水量,也可以采用机械揽拌辅助水力反冲洗.以便节省供气设备.车次试验,采用气承反j巾洗再生方式.通过气量计和水量计控制气水反冲洗强度,达到很好的反冲洗效果.耋千维球过滤设备的结构见图2.田2纤维球过滤设备4扦维球过滤试驻结果试验过程中.主要监测进出承的悬浮物浓度,也少量测定进出水的COD浓度,部分测定效据见表2.袁2的数据证明一纤维球过搏造纸白承的效果很好,造纸白水过撼后的悬浮物浓度丑化学耗氧量都显着降低.悬浮物浓度从气浮出承的2O～3Omg/l降到10mg/l左右?平均去除率高选62.6I化学耗氧量从96mg/l降到60~70mg/l,平均去除率为32.9".过撼出水纯净.水质稳定.能皓回歇士锁纤维球过滤在废水处理与回用工艺中的应用n用于生产而不影响产品的质量.5.反冲洗情况如_所述,采用气水同时反冲洗的再生方式.为了保证滤料的反冲洗效果.反冲水强度保持在7～1o]/m.s之间,反冲水强度为3o～5O]/ms.反冲洗时间控制在20~30分钟.试验表明.气体的辅助搅动是必须的.因为纤维球质轻,体积大,孔诺【率高.如果只用水反冲洗.则滤层很易上浮,滤球只形成了反向过撼.并没有很好地摩擦和洗涤.因此?反冲效果会显着降低.纤维球反冲水强度很低,反冲水量很小.还具有过滤周期长.反冲次数少的特点.反冲水耗占过滤水量的比倒很低.当纤维球过滤造纸白水时,在20～40m/h的高速运行状态.周期仍长达0.5～1.0天,反冲水量占过滤水量的比例只有1.o～3o左右.如果先用气体充分搅动滤层.再以水反冲洗或再以气,水同时反冲洗.还可以节省lO"～30的匣冲水量.6.经济效益评估纤维球过滤水回用于生产.既节省了用水费,又保证了生产的连续运行和提高了产值.经济效益分直接效益和间接效益两类.6.1直接经济效益射流加压溶气气浮—-_纤维球过滤串联系统.产水量为2.0om/d,即每天节约用水和步排污水都为2O00m.自来水费为0.5～0.7元/m,排污费0.3元/m'.则该套处理装置为车厂节省开支为:[(0.5～O.7)+O.3]×2000:1600~2000(元/日)n一年按300天计.刚每年节省48~60万元.该装置耗电主要是气浮部分,总的耗电量约为499.2度/日,电费为0.5元/度.胃!J电费支出为,(499.2×0.5)×300~8.25(万元/年)人工工资约为0.99万元/年.该处理系统的净产出为(48～60)一8.25一o.99=38.76～5O.76(万元,年)6.2创产值因为缓和了供水紧张状况,使生产稳定进行.增加了产值.每天回用2000m'水.可以多生产茶叶滤纸3吨.茶叶滤纸的价格为29000元/吨,剐增加产值为:29000×3=8.7X10'(元/日)=2610(万元/年)综上所述,实现2000m/日的造纸白水回用,可以为工厂节省开支38.76~50.76万元/年.由于提高了生产规模,可以增加产值达2610万元/年.即具有很大的直接效益和间接效益.7.结论7.1纤维球过滤能够实现造纸白水的回用.对水的SS指标和COD指标都有很好的去除效果,出水水质好.能够满足各自的回用水标准.7.2纤维球过滤设备具有滤速高(20～4OIlI,1.),体积小'占地步,重量轻的特点.安装方便,操怍简单和运行稳定7.3纤维球过滤周期长,匣冲洗次数少,反冲洗效果好,反冲洗水耗步.7.4_矸维球过滤水回用于生产.能够节省水资源,缓和供水紧张状态和提高产值,即具有显着的直接n经济效益和问接经济效益.第8卷第4期Vol_8No.4污染防治技术PollutionContro1Technololl995年l2月Dec.1995影响磁化水抑垢效果的因素FactorsAffectingRestrainIncrustaIitforMagnetizedWater张宝铭刘有吕(哈尔滨工业大学哈尔滨l50001)摘要磁化水押垢效果,因水质不同而各异.温度,Fe抖,h抖增加导致押垢鲢果降低.碱度,角爰度及磁场强度的增加导致抑垢效果提高.而OI一对押垢鲢果几乎无响.关键词磁化木结垢抑垢率.AbstractTherestrain]ncrustantformagnetizedwatervarieswithwaterqualities.Theincreaseoftern—perature.FeandMnwillleadtolowerrestrainincrustant.whdetheincgsaseofalkalinity.negativehardnessandmagneticfieldintensltywillleadtohigherre.strainincrustant.KeyWordemagenfizdwaterincrustationrestrainlncrusinnt水经磁场处理以后,可以抑制炉垢的产生,这在国内外都是公认的.在国内.磁水器虽有厂家生产,但在使用中常出现抑垢效果不理想.使得这一简单而有效的技术不能迅速推广,这无疑给国民经济带来巨大损失.欲推广磁水器抑垢这一新技术,要扫清在使用中的障碍.为此.应正确认识磁水器使用中影响抑垢效果的诸多因素.使在某些不宜使用磁水器抑垢的水质情况下.不盲目使用磁水n器,以避免抑垢效果不佳的情况出现.而适于磁水器抑垢的水质船尽快地采用磁水器抑垢.影响磁化水抑垢效果的因素颇多,pH值?硬度和SO.}'三因素对磁化水抑垢效果的影响在文献1中已于讨论.本文就其它因素.诸如温度,碱度,磁感应强度,负硬度以及其它杂质(如CI一,Fe抖,Mn什等)对磁化水抑垢效果的影响予以讨论.1温度影响在最大磁感应强度B一2000Gs(1Gs一10.'T)条件下,配制Ca抖,Mg抖总浓度为100mg/l的水溶液,在不同温度下测得单位面积上的结垢量w,并计算出相应的抑垢率1.实验结果如图i曲线示.——240——鼍3020l0030405D600B090图1温度对抑垢影响1O080^.4.Z00t℃实验表明,不论求是否经磁化处理.随着温度n的提高,结垢量上升.这是由于温度升高导致ca.CO,,CaSO.,Mg(oH)t的溶解度下降,同时?温度升高加剧了Ca(HCO,):,Mg(HCO)的分解.分别生成了CaCO,Mg(oH)2沉淀.张宝怙教授(收穑日期l995—06—241张宝铭刘有昌影响磁化水抑垢效果的因素图1曲线表明,随着温度的升高,磁化水的抑垢率略有下降.这是由于温度升高加快了水分子和组成水垢的Ca件,Mg件,COa,OH一等热运动的加快.碰撞机会加多,从而生成炉垢.不过,在t等30~60℃范目内抑垢率基本保持不变,在t一60～95℃范围内.抑垢率由92下降到7O.可以认为-抑垢率以每℃0.63的梯度降低.这一实验结果启发我们-磁水器用在散热系统(循环水)抑垢,比在锅炉系统中使用台有更好的抑垢效果.2碱度影响水中古有的HCO,一,CO,卜,OH一的浓度总和谓之碱度.碱度和硬度是影响水垢形成的二个重要监测指标.碱度在水中有五种存在形式,即HC0,一,CO?,OH一单独存在,HCO一和CO,共存以及CO,}.和OH一共存.实验测得单位面积结垢量w及相应的抑垢率如图2曲线示.{E每田2黛厦肘押垢髟响实验表明,未经磁化处理的水,单位面积结垢n量w随碱度增加而增加,特别是在碱度大于7毫摩尔/升时-结垢量迅遗上升.而磁化的水,虽然结垢量亦随碱度的增加而增加,但比较慢,而其抑垢率却随碱度增加而迅速上升.当碱度低于5毫摩尔/升时-碱度对抑垢率几乎无影响.应当指出,本实验总抑垢率不高是由于水中较多的SO.卜,影响了抑垢率.[3磁感应强度影响配制Ca,Mg总浓度为100m的水溶液,在60℃水温下,改变最大磁感应强度值,得到结垢量W及相应的抑垢率随磁感应强度B的变化曲线如图3所示.蜜验表明-水磁化后,随着磁感应强度的增加,结垢量下降而相应的抑垢率提高.当磁感应强度B在l300Gs以上时.磁化所带来的抑垢效果更为明显.日日田3蕾场对抑垢影响4其它杂质影响对磁化水抑垢效果有影响,且含量较多的杂质有ICr,Fe蚪,Mn等.4.1C1一配制Ca,Mg"总浓度为100mS/l的水溶液,用注^NaCI的办法改变a一含量.在沮度为60D,磁感应强度2000Gs下,结垢量w亚抑垢率1随a一离子古量变化如图4曲线所示.圉4[c卜】对挣垢影响实验表明-结垢量w及抑垢率1在cr浓度n变化时,基本保持不变.即a一浓度对抑垢效果无影响.a一是水中瞢遗存在的阴离子,这是由于自来水消毒采用氯气或漂白粉的糠故.一241一～强宝铭刘有昌影响磁化水抻垢效果的因素d.2Fe水中主要存在Fe抖和以肢体形式存在的Fe(0H),井无游离的Fe存在.故仅讨论Fe抖的影响.配斜Ca抖,MgH总浓度100mg/l水溶液,注^FeC,l政变Fe抖吉量,在温度60"C,磁感应强度2000Gs条件下.测得结垢量w及抻垢率随Fe吉量变化如圈5蛆线示00i0203q.4050EFet+(/I圉6Mn:+对押垢影嘀242一实验表明.Mn升含量的影响与Fe升的影响相似.即Mn:+吉量增加会使磁化水抻垢效果降低.5负硬度影响碱度大于硬度的水即为负硬水,其差值为负硬度.配制Ca}十Mg奸总浓度i00mg/I水溶液.用NaHCO调碱度以得到不同负硬度值.在6o'C.2000Gs条件下.测得负硬度变化对结垢量及抻垢率影响如图7曲线所示.n田7负硬度对抑垢影响实验表明.随着负硬度的增加,磁化水中试件结垢量w平缓增加.抻垢率则呈增加趋势.而且在图示负硬度范围内.抻垢率值均较高,有很好的抻垢效果.当负硬度为l0毫摩尔/升时,得莹率实验最大抑垢率为一=97.这是由于负硬度水中.硬度相对较低的缘故"j.可以看出负硬度的影响投类似于碱度对磁化抑垢效果的影响.6结论归纳实验结果.结论如下;6.1抻垢效果随水温的升高而降低.实验提醒我们,磁水器应用在循环水系统的抻垢效果更佳.6.2磁水器适于在大碱度以及负硬度水质下使用6.3磁感应强度提高可以加大抑垢效果.稀土永磁磁钢为提高磁性能提供了良好前景.6.4Fe抖,Mn抖的存在及其含量的增加使抻垢效果降低6.5CL一存在不影响磁化水的抻垢效果.7参考文献(略)