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摘 要: 膜分離技術是一種近些年較為熱門的廢水處理技術,這一技術由于操作簡便、廢水處理效率高,在很多廢水處理工程中得到了廣泛應用,而將膜技術融入造紙生產廢水處理的過程是提升造紙行業水污染治理效果的重要措施,在造紙過程各環節廢水中應用膜處理技術可以幫助造紙企業大幅降低水污染問題,為造紙企業在發展中提升環保價值,為造紙行業發展創造健康的環境。基于此,文章對膜分離技術在制漿造紙廢水處理中的應用做了分析與探討。
關鍵詞: 制漿造紙;廢水處理;膜分離技術
1 膜分離技術的原理及特點、分類
1.1 膜技術的原理分析
膜分離技術就是一種利用橫流式過濾單元來實現雜質分離的技術手段,這種技術在實際應用中的功能就是將某些特定有機物或無機物雜質從相應的溶液當中選擇性分離出來,由于膜技術具有較強的滲透差異性,利用這種選擇性能可以實現單一雜質的分離,當特定溶液進入設定好的膜分離器當中時,溶液與膜結構表面進行接觸就會由于滲透差異的存在而發生不同程度、不同效率的滲透,這樣就能夠實現某一雜質的分離與過濾。而在實際應用中運用外界能量作為助推力可以從液體或者氣體混合物中將某一組分進行分離或富集,也可以用于組分提純[1]。
1.2 膜技術的主要特點
膜技術有如下幾大特點:其一就是分離效率非常高,膜處理技術工序結構簡單,所需處理的廢水只要通過膜分離器就可以獲得預期處理效果。其二就是膜分離技術應用過程中無相變,這樣就能夠實現較高效率的廢水分離能量轉化。其三就是可以在常溫環境下進行膜分離操作過程,這樣對于一些熱敏材料的分離處理就非常有用。其四就是膜分離技術所用的設備裝置相對簡單,且廢水處理操作也非常簡便,膜分離器的維修與控制過程也較為簡便,并且相對于其他廢水處理技術,膜分離技術設施的占地較小,在實際應用中受到了廣泛認可。
2 膜分離技術在制漿造紙廢水處理中的應用
2.1 制漿廢液的濃縮及廢液成分的分離
在膜分離技術中,超濾過程往往要求在較低溫度環境下進行,這樣就可以避免相變的發生,且操作不需要加熱,因而其運行成本低。超濾法可以實現對制漿廢液的濃縮,并能實現廢液成分的分離。
有學者利用濃差極化理論,構建了草漿黑液的潮流傳質方程,給出了超濾濃縮的上限濃度。所謂濃差計劃,是膜材料具有選擇性的功能,其在分離過程中,可以將一定的溶質分離出來,這些被分離出來的溶質截留在壓力大的一側。這樣經過處理后,就會形成濃度差,這就是所謂的濃差極化。濃差極化會導致滲透壓的升高,從而降低了膜的分離性能。在實際過程中,可以通過改善表面流動來減弱這種影響。而膜分離技術的本身,就是實現廢液的濃縮過程,通過不斷的膜分離,可以進一步對廢液進行濃縮,且這個過程操作簡單,高效經濟。為了改進這種廢液的濃縮效果,延長膜的使用時間,就需要合理控制滲透壓,減小濃差極化的影響。
膜分離技術還可以實現對廢液成分的分離和純化。芬蘭的一家造紙廠就利用膜分離技術實現對廢水的處理,提出木素磺酸鹽。挪威一家公司則利用膜分離技術對廢液進行濃縮,其廢液中的TDS濃度可以提高10個百分點[2]。
2.2 漂白廢水的處理
當前,漂白往往都需要用到含氯漂白劑,而這種成分毒性大,會對環境造成很大的影響。漂白廢水中存在的有機氯化物對廢水處理提出了更高的要求。對于造紙行業而言,漂白是一項重要的工作環節,是保證紙張質量的關鍵。因此,造紙行業也需要對漂白廢水進行處理。近年來,國內很多造紙廠和學者都開始研究新的漂白廢水處理方法。其中,超濾技術是處理E段廢水的有效方法。這是因為,E段廢水中含有較多的相對分子量大的物質,采用超濾技術,可以將這些大分子物質有效分離開來[3]。而對于C段廢水,由于其中含有較多的小分子物質,這種情況下,超濾膜很難起到有效分離。對于H段廢水,超濾技術起到的作用很差。有數據表明,使用超濾技術,可以將E段廢水中的BOD5的濃度降低六七成,色度也可以降低六成左右。
2.3 涂布廢水的處理
涂布技術是造紙行業中經常使用到的方法,主要用來改善紙張的性能。而在另一方面,在涂布處理過程中,也往往會產生涂布廢水。對于涂布廢水而言,雖然其毒性不是很大,但是,由于其中含有顏料和乳膠等成分,就會使得受體染色。此外,涂布廢水含有的一些化學品還具有一定的經濟價值。所以,對于涂布廢水處理也是一項必要的工作,既可以避免受體染色,也能回收一些有價值的化學品。目前,許多家造紙廠都采用膜分離技術來實現對涂布廢水的處理。一些超濾設備就能起到稀釋涂布廢水的作用。涂布廢水經過超濾后,其被截留下來的溶液可以繼續作為涂料,且其濃度可以提高四成左右。透過液則可以作為清水使用。因此,通過膜分離技術,可以實現對涂布廢水的有效處理,保留有用成分,減小損失。
2.4 造紙白水的處理
對于造紙行業來說,造紙白水中往往含有很多的膠料、纖維等物質。并且,隨著封閉循環程度的提高,造紙白水中往往就會過度蓄積一些小分子膠體物質、無機鹽和離子等,這些成分的存在就會影響到造紙機器的正常運行,也會對產品的質量產生影響。所以,對造紙白水進行處理,除去其中的離子和膠體等物質,對保證造紙質量很有必要。而對于造紙白水而言,其中的懸浮物較多,因此,在實際處理過程中,都會先用格柵和斜網等經過初步處理過濾,之后,再利用微濾技術進行預處理,將造紙白水中的懸浮物和膠體物質除掉。最后,再使用超濾技術,對造紙白水進一步處理,這樣就可以為其全封閉循環的正常進行創造出更好的條件[3]。
3 結論
膜分離技術具有很多的優點,因而在廢水處理方面有著很廣泛的應用。對于制漿造紙而言,其可以產生一些有害的廢水,為了減小對環境的影響,就需要通過膜分離技術將水中的有害物質除掉。而對于涂布廢水等而言,膜分離技術可以將一些仍具有使用價值的有機化學品截留下來,以便重復使用,這樣,可以大大減小造紙的成本。隨著技術的改進,未來,膜分離技術也將會多種技術相結合,在造紙廢水處理方面將發揮更大的作用。
參考文獻
[1] 楊劍清.膜技術在造紙廢水處理中的應用[J].化工管理,2019(8):59-60.
[2] 陳棟諺.淺析膜分離制漿造紙廢水深度處理工藝[J].建筑工程技術與設計,2018(22):13.
[3] 李昌濤.制漿造紙廢水深度處理技術綜述[J].輕工科技,2019(6).
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