本發明屬于廢水處理,尤其涉及一種制漿堿回收黑液蒸發污冷凝水除臭及資源化回用方法。
背景技術:
1、制漿造紙行業是國內企業用水大戶,由于產能的擴大,用水量的絕對值相應地愈來愈大。因此,制漿造紙企業的節水減排和節能降耗工作尤為重要。
2、制漿造紙堿回收黑液蒸發產生的高溫污冷凝水主要來自于蒸發工段,還有少量的污冷凝水來自于制漿車間。這些污冷凝水若能回用于生產制漿造紙,將節省大量清水資源,降低廢水處理系統負荷和投資運行成本,直接減輕環境污染。另外,生產成漿過程需要分階段保溫漂白,溫度一般控制在60-80℃,所以生產用水需要從常溫升溫至40-60℃,這部分能耗巨大。而制漿造紙堿回收黑液蒸發產生的污冷凝水水溫一般≥70℃,存在巨大的熱能回用價值,若將這部分熱能充分利用,將會大大降低熱能損耗。
3、制漿造紙堿回收黑液蒸發產生的污冷凝水成分復雜,由于漿紙業生產工藝及木材原料的特殊性,水中含有懸浮物、堿水、纖維、樹脂、果泥、木材溶出物等等,水體混濁拌有臭味,氣味等級(≥3.0,《與食品接觸的紙及紙板—感官分析第1部分氣味》en?1230-1)、ph、電導率、色度、濁度和cod等嚴重超標。而臭味因子會對食品卡紙、紙杯原紙、高檔白卡等產品的成漿品質造成極大的影響,因此,生產回用水氣味等級指標為≤0.5(《與食品接觸的紙及紙板—感官分析第1部分氣味》en?1230-1)。要使冷凝水滿足回用要求,必須降低氣味等級、ph、電導率、色度、濁度和cod等。
4、污冷凝水中的臭味因子主要是吡啶及酚醛類物質(如甲酚、鄰甲氨基苯酚、二甲氧基苯酚、香草醛、愈創木酚、間苯二酚、苯酚等),其致臭基團主要有不飽和官能團(如苯環、氮雜苯環等)、含氧官能團(如羥基(-oh)、醛基(-cho)、酯基(-coor)、羰基(-co)、羧基(-cooh)等)。其中,吡啶是六元雜環化合物(又稱氮苯),有惡臭,無色或微黃色液體,能與水、醇、醚、石油醚、苯、油類等多種溶劑混溶。2017年,who國際癌癥研究機構公布致癌清單,列入2b類致癌物。吡啶及其衍生物比苯穩定,反應性比苯低,一般不易發生硝化、鹵化、磺化等反應。屬“缺π”雜環,吡啶環上的電子云密度低,一般不易被氧化。在特殊催化氧化條件下可發生氧化反應,生成n-氧化物。
5、膜分離凈化是指利用膜的選擇透過性能將離子、分子或某些微粒從水中分離的過程。膜分離溶液時,溶質通過膜的方法稱為滲析,溶劑通過膜的方法稱為滲透。根據溶質或溶劑透過膜的推動力和膜種類不同,膜分離法通常可以分為電滲析、反滲透、超濾及微濾。而吡啶及酚醛類等具有苯環結構極性較小,苯酚及其衍生物表現為負分離,酚類或一些低分子量有機化合物會使醋酸纖維素膨脹降低膜的水通量,因此膜分離法對其脫除率不高。所以必須先將吡啶及酚醛類等物質進行氧化分解處理,再通過膜分離凈化,才能提升除臭效果。
6、臭氧和自身分解產生的新生態氧原子、水中形成的羥基自由基·oh,這些強氧化性物質能使水體中致臭基團(如吡啶及酚醛類物質)和發色基團的化合鍵斷裂生成低分子量的物質,降低氣味等級、色度和cod等。這種氧化分解的處理方式能將吡啶及酚醛類物質分解轉化成其他物質,更有利于下一步膜分離凈化處理。臭氧形成氧化性極強的羥基自由基·oh,與有機物發生氧化反應,具有反應速率快、無選擇性等優點。與臭氧作為單獨氧化劑相比,臭氧在協同氧化劑、催化劑或其他條件的作用下能夠形成更多的·oh,更快氧化有機物,因此,為使臭氧能得到更高效的利用,通常會使用一些協同氧化劑及催化劑加快反應速率,提升處理效果。
7、因此,為使制漿造紙堿回收黑液蒸發產生的高溫污冷凝水得以資源化利用,需要選擇合適的工藝技術進行處理,使其達到生產用水要求,同時增加熱能回收效益,降低生產能耗。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種制漿堿回收黑液蒸發污冷凝水除臭及資源化回用方法,以解決上述背景技術中提出的技術問題。
2、為了實現上述目的,本發明采用以下技術方案:
3、一種制漿堿回收黑液蒸發污冷凝水除臭及資源化回用方法,包括以下步驟:
4、s1換熱:制漿造紙堿回收黑液蒸發后產生的高溫污冷凝水進入換熱工段,利用換熱設備進行降溫,將污冷凝水水溫降至一定溫度;
5、s2機械過濾除雜:經過s1換熱后的污冷凝水送入機械過濾工段,通過機械過濾設備進行初步過濾除雜,降低污冷凝水的濁度、色度及cod;
6、s3協同氧化除臭:經過s2機械過濾除雜后的污冷凝水送入協同氧化除臭工段,通過氧化除臭設備對污冷凝水進行協同氧化除臭,將污冷凝水中致臭有機物分子的臭味基團、發色基團的化合鍵斷裂,使深色惡臭水體氧化為淺色或無色微臭水體,從而降低污冷凝水的氣味等級、ph、色度、濁度及cod;
7、s4氣脫調節:經過s3協同氧化除臭后的污冷凝水送入氣脫調節工段,通過氣脫調節設備,將污冷凝水中殘留的臭氧及二氧化碳等氣體脫除,同時調節水體ph;
8、s5膜分離凈化:經過s4氣脫調節后的污冷凝水送入膜分離凈化工段,通過分離設備將s4協同氧化除臭工段產生的低分子量的有機物離子、分子或某些微粒從污冷凝水中分離,進一步降低污冷凝水氣味等級、色度、濁度、電導率和cod;
9、s6熱能回收:經過s5膜分離凈化后得到的產水通過熱能回收設備回收到s1的換熱設備中,通過換熱設備進行換熱升溫回用。
10、進一步,所述s3中,通過氧化除臭設備對污冷凝水采用氣液兩相、氣液固三相逆流反應進行協同氧化除臭。
11、進一步,所述的氣相為臭氧或具有氧化性功能的微納米粒徑氣泡,液相為污冷凝水和協同氧化劑的均相混合溶液,固相為催化劑填料。
12、進一步,所述s1中,換熱設備包括一級換熱器、二級換熱器;高溫污冷凝水從一級換熱器熱側進水口進入,通過一級換熱器進行一級降溫,再從一級換熱器熱側出水口排出,從二級換熱器的熱側進水口進入二級換熱器,進行二級降溫,再從二級換熱器的熱側出水口排出。
13、進一步,所述s2中,所述的機械過濾設備包括過濾器;所述的過濾器進水口與二級換熱器熱側出水口連接,污冷凝水從二級換熱器的熱側出水口進入過濾器進行一級過濾除雜。
14、進一步,所述s3中,氧化除臭設備包括催化氧化裝置、臭氧投加裝置;所述的催化氧化裝置包括催化氧化塔、協同氧化劑投加裝置、循環泵、射流器、氣體收集排放裝置、尾氣破壞器;所述的催化氧化塔內設有催化劑填料;污冷凝水從機械過濾設備的出水口進入催化氧化塔,通過設于機械過濾器和催化氧化塔連接管路上的協同氧化劑投加裝置投入協同氧化劑,使污冷凝水先與協同氧化劑混合,再進入催化氧化塔,同時通過臭氧投加裝置將微納米級的臭氧氣泡通入催化氧化塔,再通過循環泵和射流器對催化氧化塔內進行射流曝氣,進行氣液兩相協同逆流氧化及氣液固三相協同逆流催化氧化反應;反應后的污冷凝水排出,殘留的臭氧氣體富集在塔頂,通過設于塔頂的尾氣收集排放裝置收集并排放至尾氣破壞器進行處理。
15、進一步,所述s4中,氣脫調節設備包括氣脫塔、噴淋裝置、鼓風機;所述的氣脫塔內設有液體分散填料層;污冷凝水從催化氧化塔出水口進入設于氣脫塔頂部的噴淋裝置,通過噴淋裝置進入氣脫塔內,同時通過與塔體底部連接的鼓風機對塔體進行鼓風,利用氣液兩相、氣液固三相傳質原理將污冷凝水中殘留氣體脫除,氣體從塔頂排出。
16、進一步,所述s5中,分離設備包括保安過濾器、高壓泵、膜分離裝置;污冷凝水從氣脫塔排水口進入保安過濾器,進行二級過濾除雜,再通過高壓泵將二級過濾除雜后的污冷凝水進入膜分離裝置中進行分離,得到濃水和凈化后的產水,并將濃水排出。
17、進一步,所述s6中,熱能回收設備包括產水緩沖罐、產水輸送泵;產水從膜分離裝置中進入產水緩沖罐,再通過產水輸送泵輸送至一級換熱器的冷側進水口,通過一級換熱器進行升溫,再從一級換熱器的冷側出水口輸送至生產回用水管。
18、本發明相比于現有技術的有益效果為:
19、1.本發明通過換熱、機械過濾除雜、協同氧化除臭、氣脫調節、膜分離凈化和熱能回收,將制漿造紙堿回收黑液蒸發高溫污冷凝水進行除臭祛味,顯著降低氣味等級、色度、濁度、ph、電導率和cod等,處理后的污冷凝水出水水質穩定,氣味等級由≥3.0降至≤0.5,除臭效果顯著,出水指標滿足食品卡紙、紙杯原紙、高檔白卡等對水質有極高要求的制漿工段。通過回收工序將產水進行資源回收再利用,可實現約75%污冷凝水的再生回用,節約清水資源,并有效減輕污水處理系統運行負荷,增加熱能回收效益,降低生產能耗。既能回收污冷凝水熱量又能使其重新回到生產中,節約了能源、水資源和污水處理成本,避免直排,減少環境污染。本發明操作簡單,除臭和節能減排效果顯著。
20、2.本發明所述工藝的目的是針對現有制漿造紙堿回收黑液蒸發產生的污冷凝水水質特點,以低成本、高效率的方法完成污冷凝水的除臭及回用,尤其適合已建或老舊項目的技改升級,提升紙品品質,為生產企業創造價值。