造纸工业废水使用反渗透膜污水处理工艺
造纸工业废水使用反渗透膜污水处理工艺
造纸工业是水资源消耗和废水排放大户，如何有效处理造纸废水，实现水资源的循环利用，是行业可持续发展的重要课题。反渗透膜技术作为一种高效的污水处理工艺，在造纸工业废水处理中展现出独特优势。本文将详细介绍造纸工业废水处理的工艺流程，重点阐述反渗透膜在污水处理中的应用及其选型要点。
一、造纸工业废水处理方法
1. 预处理
格栅和筛网过滤：造纸废水中含有大量悬浮物和纤维，这些物质如果不预先去除，会在后续处理过程中对设备造成堵塞和损坏。格栅和筛网可以有效地去除废水中的大块悬浮物和纤维，保护后续处理设备的正常运行。例如，在某造纸厂的废水处理中，通过格栅和筛网过滤，可去除废水中约30%的悬浮物和纤维。
纤维回收系统：造纸废水中含有大量的纤维，这些纤维可以被回收再利用，不仅可以减少废水的污染负荷，还能节约生产成本。通过纤维回收系统，可以将废水中的纤维分离出来，重新用于造纸生产。在某案例中，纤维回收系统可回收废水中原有纤维量的80%，用于造纸车间的纤维补充。
调节水量及水质：造纸废水的流量和水质波动较大，如果不进行调节，会影响整个污水处理系统的稳定运行。调节池可以对废水的流量和水质进行均衡，使进入后续处理单元的废水流量和水质相对稳定。在某造纸厂废水处理中，调节池可使进入后续处理单元的废水COD浓度波动控制在±10%以内。
2. 反渗透处理
操作压力：反渗透过程需要在高于溶液渗透压的操作压力下进行，以克服自然渗透压，使水分子透过反渗透膜。操作压力的大小取决于废水的含盐量和膜的耐压极限。对于造纸废水，通常需要较高的操作压力，以确保水分子能够透过膜，同时避免膜的损坏。例如，某造纸厂废水含盐量较高，反渗透系统操作压力设定为1.5MPa，可保证较好的水分子透过效果。
膜污染控制：造纸废水中含有大量的有机物和悬浮物，这些物质容易在反渗透膜表面形成污染层，降低膜的通量和使用寿命。为了控制膜污染，可以采用定期清洗、预处理优化等措施，减少污染物在膜表面的积累。在某案例中，通过定期对反渗透膜进行清洗，并优化预处理工艺，使反渗透膜的使用寿命延长了20%。
3. 后处理
消毒处理：反渗透产水虽然水质较好，但为了确保出水的卫生安全，通常需要进行消毒处理。常用的消毒方法有氯消毒、紫外线消毒等，可以有效杀灭水中的细菌和病毒。在某造纸厂废水回用系统中，反渗透产水经氯消毒后，细菌总数可降低至10CFU/mL以下。
水质监测和调控：为了保证出水水质符合回用或排放标准，需要对反渗透产水进行水质监测，并根据监测结果进行必要的调控。例如，如果出水的pH值不符合要求，可以添加酸或碱进行调节。在某案例中，通过实时监测反渗透产水的pH值，并自动添加酸或碱进行调节，可使出水pH值稳定在6.5-8.5之间。
反渗透膜选型
1. 根据废水特性选型
抗污染能力：造纸废水中的有机物和悬浮物含量高，容易造成膜污染。因此，应选择具有较强抗污染能力的反渗透膜，如抗污染低压聚酰胺类反渗透复合膜。这种膜对废水中的有机物和微生物具有较好的耐受性，可以减少膜污染和清洗频率。在某造纸厂废水处理中，采用抗污染低压聚酰胺类反渗透复合膜，膜污染速度较普通膜降低了约35%。
化学稳定性：造纸废水的水质复杂，可能含有各种化学物质，对膜的化学稳定性要求较高。所选反渗透膜应能在较宽的pH值范围内稳定运行，并且能够耐受常见的化学清洗剂。在某案例中，所选用的反渗透膜可在pH值2-12范围内稳定运行，且能耐受常规的酸碱清洗剂，保证了膜的长期稳定使用。
2. 考虑废水含盐量
苦咸水膜的选择：造纸废水的含盐量一般在一定范围内，如果含盐量较高，应选择苦咸水膜。苦咸水膜具有较高的脱盐率和产水量，能够有效去除废水中的盐类物质。在某含盐量较高的造纸厂废水处理中，采用苦咸水膜，脱盐率可达98%以上，产水量满足生产回用需求。
渗透压计算：根据废水的含盐量计算渗透压，选择操作压力大于渗透压的反渗透膜，以确保反渗透过程的顺利进行。在某造纸厂废水处理中，通过计算废水的渗透压，并选择合适操作压力的反渗透膜，保证了反渗透系统的稳定运行。
3. 满足处理要求
脱盐率和回收率：根据废水处理后的回用目标，确定所需的脱盐率和回收率。例如，如果废水需要回用于对水质要求较高的生产环节，应选择脱盐率高的反渗透膜，并通过系统设计提高回收率。在某造纸厂废水回用系统中，通过选用高脱盐率的反渗透膜，并优化系统设计，使回收率提高至75%以上，满足了生产回用的水量需求。
产水量：根据实际的用水需求，选择产水量合适的反渗透膜型号。如果用水量较大，应选择产水量大的膜元件，以满足生产需求。在某大型造纸厂废水回用项目中，根据生产用水需求，选用了产水量为50m³/h的反渗透膜元件，保证了回用水的供应。
二、造纸工业污水处理工艺流程
1. 物理化学预处理
格栅和筛网过滤：废水首先进入格栅和筛网，去除大块悬浮物和纤维，保护后续处理设备。在某造纸厂废水处理中，格栅和筛网可去除废水中约30%的悬浮物和纤维。
纤维回收：通过纤维回收系统，将废水中的纤维分离出来，实现资源的再利用。在某案例中，纤维回收系统可回收废水中原有纤维量的80%，用于造纸车间的纤维补充。
调节池：废水进入调节池，对流量和水质进行均衡，使进入后续处理单元的废水相对稳定。在某造纸厂废水处理中，调节池可使进入后续处理单元的废水COD浓度波动控制在±10%以内。
2. 生化处理
水解酸化池：经过物理化学预处理后的废水进入水解酸化池，在厌氧条件下，利用水解酸化菌将废水中的大分子有机物分解为小分子有机物，提高废水的可生化性。在某案例中，水解酸化池可使废水的BOD/COD比值从0.25提高至0.4以上，提高了废水的可生化性。
接触氧化池：水解酸化后的废水进入接触氧化池，在好氧条件下，利用微生物的代谢作用分解废水中的有机物，降低COD和BOD。在某造纸厂废水处理中，接触氧化池可使废水的COD去除率达到70%以上，BOD去除率达到85%以上。
3. 深度处理
超滤处理：生化处理后的废水进入超滤系统，进一步去除水中的悬浮物和大分子颗粒物，为反渗透处理提供合格的进水。在某案例中，超滤系统可使废水的SDI值（污染指数）降低至3以下，满足反渗透进水要求。
反渗透处理：超滤出水进入反渗透系统，在高压泵的作用下，水分子透过反渗透膜成为净化水，而盐类、有机物等污染物被截留。在某造纸厂废水回用系统中，反渗透系统的脱盐率可达98%以上，产水水质满足回用要求。
消毒处理：反渗透产水进行消毒处理，确保出水的卫生安全。在某案例中，反渗透产水经氯消毒后，细菌总数可降低至10CFU/mL以下。
4. 回用或排放
回用：深度处理后的出水可直接回用到造纸生产工艺中，如用于纸机白水回用、锅炉补水等，实现水资源的循环利用。在某造纸厂废水回用项目中，回用水量占生产用水总量的40%以上，有效节约了水资源。
排放：如果无法回用，需确保出水水质达标后排放，减少对环境的污染。在某造纸厂废水处理中，经处理后的出水COD浓度低于100mg/L，BOD浓度低于20mg/L，SS浓度低于70mg/L，达到国家排放标准。