一种提高造纸白水循环回用次数的处理工艺

技术领域

本发明涉及造纸工业污水技术领域，涉及一种造纸白水的处理工艺和处理系统，尤其涉及一种提高造纸白水循环回用次数的处理工艺和处理系统。

背景技术

造纸白水是纸张抄造过程产生的一种废水，其中含有细小纤维、涂料和胶料、湿强剂、防腐剂等添加剂。造纸工业中造纸白水的产量较大，且其中含有较多的纤维。造纸白水循环回用不仅能够减少废水的排放和新鲜水的用量，而且能够回收利用白水中的纤维。目前，造纸白水循环回用已经成了实现造纸行业清洁生产和节约用水的一条重要途径，因此获得了造纸行业的普遍认可。

造纸白水循环回用，提高了造纸白水的利用率，但是随着循环回用次数的增加，造纸白水中的有害物质也会逐渐积累，造纸白水中的微生物也会大量繁殖。随着循环次数的增加，造纸白水中剩余有机物和滋生的微生物对纸机运行和纸张性能有很大的影响，导致纸张出现浆疤、孔洞和“鱼腥味”等问题。为了提高造纸白水的利用率，且保持造纸循环白水的洁净度，提高生产效率和产品质量，业内进行了相应的研究，现有技术中也公开了一些技术方案，如专利CN 1029238880提出了一种利用改性粉煤灰+高铁酸钾氧化的技术工艺，但是该工艺不仅需要额外投加化学试剂，存在二次污染的问题，而且对化学试剂的投加工艺的操作要求比较高，很容易出现过量或者药量不足的问题，投加的化学试剂还会因为不断的循环累积影响纸张的质量；如专利CN103663776提出了一种超滤膜+次氯酸钠的技术工艺。该工艺具有分离效率高、常温下进行和操作简单的优点。但是造纸白水成分复杂，悬浮物较多且粘度较大，会对膜表面形成堵塞，需要频繁用化学试剂清洗，同时膜寿命有限更换后的膜材料作为一种废弃物如果处理不当，容易造成二次污染；再如CN109853284公布了一种工业杀菌防腐剂处理造纸白水循环次数的方法，该方法可以有效杀灭造纸白水中滋生的微生物，但是各种化学试剂不仅容易造成二次污染，同时对于造纸白水中的有机污染物无法去除；再如专利CN 112591944公布了一种利用活性污泥处理造纸白水的回收系统，该工艺可以对造纸白水中的溶解性有机污染物进行去除，但是由于造纸废水中大部分都是木质素等难降解有机物物，同时含有较多化学添加剂，导致造纸废水的可生化性较低。采用活性污泥法处理造纸废水不仅水力停留时间较长导致处理设备占地面积较大，而且无法阻止微生物的滋生。

因此，如何找到一种更为适宜的造纸白水的处理工艺，解决现有的上述处理工艺存在的问题，更加高效环保，且适于工业化应用，已成为业内诸多研发型企业以及一线研究人员亟待解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种造纸白水的处理工艺和处理系统，特别是一种提高造纸白水循环回用次数的处理工艺。本发明提供的处理工艺，不仅可以高效杀灭造纸白水中滋生的微生物，同时可以降解有机污染物，从而保持造纸系统循环白水的洁净度，提高造纸白水的利用率，提高生产效率和产品质量，而且工艺条件温和，可控性强，高效环保，更加适于工业化生产和应用。

本发明提供了一种造纸白水的处理工艺，包括以下步骤：

1)将造纸白水经过过滤后，得到清液、超清液和浊滤液；

2)将上述步骤得到的清液和超清液、混凝剂混合后，经过电子束辐照处理后，得到处理后的混合液；

3)将上述步骤得到的混合液与高分子聚合物絮凝剂再次混合，进行气浮处理后，得到处理后的清水。

优选的，所述造纸白水的COD值为150～500mg/L；

所述造纸白水的悬浮固体值为20～60mg/L；

所述造纸白水的细菌菌落总数为1×10

所述过滤的方式包括多圆盘过滤器过滤。

优选的，所述清液和超清液的总质量与浊滤液的体积比为(75％～65％)：(25％～35％)；

所述混凝剂包括PAC混凝剂和/或PAFC混凝剂；

所述混凝剂的质量与清液和超清液的总质量比为(1～3)：1000。

优选的，所述电子束辐照处理的过程具体为，将混合后的混合液送入电子束加速器的束下反应器中，利用高能电子束进行辐照处理；

所述电子束辐照处理的电子加速器参数为0.5～3Mev。

优选的，所述电子束辐照处理的束流为20～50mA；

所述电子束辐照处理的水膜厚度为1.2～9.0mm；

所述电子束辐照处理的辐照吸收剂量为0.5～10kGy。

优选的，所述高分子聚合物絮凝剂包括PAM絮凝剂；

所述高分子聚合物絮凝剂与处理后的混合液的质量比为(1～5)：1000；

所述气浮处理的时间为10～60min。

优选的，所述清水的COD值为40～60mg/L；

所述清水的悬浮固体值为3～8mg/L；

所述清水的细菌菌落总数为1×10

优选的，所述浊滤液送至调浆池回用；

所述处理后的清水送至调浆池回用和/或其他工段回用；

所述处理工艺具体为提高造纸白水循环回用次数的处理工艺。

本发明还提供了一种造纸白水的处理系统，包括：

造纸白水源；

与所述造纸白水源相连的多圆盘过滤器；

与所述多圆盘过滤器相连的电子束辐照装置；

与所述电子束辐照装置相连的气浮池；

所述多圆盘过滤器与电子束辐照装置之间，设置有混凝剂添加装置；

所述电子束辐照装置与气浮池之间，设置有高分子聚合物絮凝剂添加装置。

优选的，所述多圆盘过滤器的清液和超清液出口与所述多圆盘过滤器的进口相连接；

所述处理系统还包括调浆池；

所述调浆池的进口与所述多圆盘过滤器的浊滤液出口相连接；

所述调浆池的进口还与所述气浮池的清水出口相连接。

本发明提供了一种造纸白水的处理工艺，包括以下步骤，首先将造纸白水经过过滤后，得到清液、超清液和浊滤液；然后将上述步骤得到的清液和超清液、混凝剂混合后，经过电子束辐照处理后，得到处理后的混合液；最后将上述步骤得到的混合液与高分子聚合物絮凝剂再次混合，进行气浮处理后，得到处理后的清水。与现有技术相比，本发明针对现有的造纸白水处理的技术方案存在的，化学试剂种类和投加量较多，容易造成二次污染，甚至影响纸张质量；工艺繁琐，水力停留时间较长，占地面积的大；设备易受水质悬浮物影响，更换成本较高，日常清洗维护频繁；处理效果单一，只是针对微生物灭活，未能对造纸白水有机污染物进行处理等问题。

基于此，本发明创造性的采用圆盘过滤、电子束结合气浮组合处理造纸白水，再搭配特别阶段加入特定的聚凝剂和混凝剂，从而得到了提高造纸白水循环回用次数的处理工艺。本发明提供的处理工艺，不仅可以高效杀灭造纸白水中滋生的微生物，同时可以降解有机污染物，从而保持造纸系统循环白水的洁净度，提高造纸白水的利用率，提高生产效率和产品质量，而且工艺条件温和，可控性强，高效环保，更加适于工业化生产和应用。

本发明采用圆盘过滤+电子束+气浮组合处理造纸白水，特别选择多圆盘过滤器处理后的超清滤液和清滤液混合样中加入的混凝剂，再采用特定工艺的参数的电子束辐照，然后加入PAM絮凝剂，最后结合气浮池处理工艺，从而大大减少了药剂种类和药剂使用量，降低运行成本，降低二次污染；而且高能电子束对细菌和病毒有较好的杀灭作用，没有二次污染物，工艺清洁环保；同时设备自动化程度高，对于操作管理的要求较低，还具有处理效率高，水力停留时间短等诸多优势。本发明提供处理工艺，圆盘过滤、电子束和气浮组合三者协同组合处理再辅以特定的助剂，首先利用圆盘过滤回收残留的纸张纤维，分离出来的清液经过辐照后，在电离辐射的直接与间接作用下可快速破坏造纸白水中微生物的DNA、蛋白质、脂质等生物大分子，导致微生物无法被有效杀灭且无法复活增殖，最后通过气浮将水中残留的絮体有效去除，达到回用的标准，通过往复回用与处理，最终提高了造纸白水的回用次数，有效降低了新增清水的补充量。

本发明提供的造纸白水的处理工艺，不仅能够降低造纸白水固形物流失，同时降低造纸白水中的有机污染物，以便代替清水用于生产过程，减少清水用量和废水排放量；还能够减少造纸白水处理过程中药剂种类和药剂的使用量，降低运行成本和二次污染；并且可以有效的杀灭造纸白水中滋生的各种微生物，提高造纸白水的循环次数和纸张质量。

实验结果表明，经过本发明提供的处理工艺处置后的造纸白水清液，进水COD可由150～500mg/L降至40～60mg/L，去除率在73％～90％；水中的悬浮物由20～60mg/L降至3～8mg/L，去除率在75％～86％；细菌菌落总数由1×10

附图说明

图1为本发明提供的提高造纸白水循环回用次数的技术工艺流程示意简图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

本发明所有制剂，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。

本发明所用制剂，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用工业纯或造纸白水的处理领域的常规制剂纯度即可。

本发明所有制剂和设备的表达和简称均属于本领域常规名词表达和简称，每个名词表达和简称在其相关应用领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据名词表达和简称，能够清楚准确唯一的进行理解。本发明所用设备，对其定义没有特别限制，以本领域常规的定义即可。

本发明提供了一种造纸白水的处理工艺，包括以下步骤：

1)将造纸白水经过过滤后，得到清液、超清液和浊滤液；

2)将上述步骤得到的清液和超清液、混凝剂混合后，经过电子束辐照处理后，得到处理后的混合液；

3)将上述步骤得到的混合液与高分子聚合物絮凝剂再次混合，进行气浮处理后，得到处理后的清水。

本发明首先将造纸白水经过过滤后，得到清液、超清液和浊滤液。

在本发明中，所述造纸白水的COD值优选为150～500mg/L，更优选为200～450mg/L，更优选为250～400mg/L，更优选为300～350mg/L。

在本发明中，所述造纸白水的悬浮固体值优选为20～60mg/L，更优选为28～52mg/L，更优选为36～44mg/L。

在本发明中，所述造纸白水的细菌菌落总数优选为1×10

在本发明中，所述过滤的方式优选包括多圆盘过滤器过滤。

在本发明中，所述清液和超清液的总质量与浊滤液的体积比优选为(75％～65％)：(25％～35％)，更优选为(78％～62％)：(25％～35％)，更优选为(75％～65％)：(28％～32％)。

本发明再将上述步骤得到的清液和超清液、混凝剂混合后，经过电子束辐照处理后，得到处理后的混合液。

在本发明中，所述混凝剂优选包括PAC混凝剂和/或PAFC混凝剂，更优选为PAC混凝剂或PAFC混凝剂。

在本发明中，所述混凝剂的质量与清液和超清液的总质量比优选为(1～3)：1000，更优选为(1.4～2.6)：1000，更优选为(1.8～2.2)：1000。

在本发明中，所述电子束辐照处理的过程具体优选为，将混合后的混合液送入电子束加速器的束下反应器中，利用高能电子束进行辐照处理。

在本发明中，所述电子束辐照处理的电子加速器参数优选为0.5～3Mev，更优选为1～2.5Mev，更优选为1.5～2Mev。

在本发明中，所述电子束辐照处理的束流优选为20～50mA，更优选为25～45mA，更优选为30～40mA。

在本发明中，所述电子束辐照处理的水膜厚度优选为1.2～9.0mm，更优选为3.0～8.0mm，更优选为4.0～7.0mm，更优选为5.0～6.0mm。

在本发明中，所述电子束辐照处理的辐照吸收剂量优选为0.5～10kGy，更优选为2～8kGy，更优选为4～6kGy。

本发明最后将上述步骤得到的混合液与高分子聚合物絮凝剂再次混合，进行气浮处理后，得到处理后的清水。

在本发明中，所述高分子聚合物絮凝剂优选包括PAM絮凝剂。

在本发明中，所述高分子聚合物絮凝剂与处理后的混合液的质量比优选为(1～5)：1000，更优选为(1.5～4.5)：1000，更优选为(2～4)：1000，更优选为(2.5～3.5)：1000。

在本发明中，所述气浮处理的时间优选为10～60min，更优选为20～50min，更优选为30～40min。

在本发明中，所述清水的COD值优选为40～60mg/L，更优选为42～58mg/L，更优选为45～55mg/L，更优选为47～53mg/L。

在本发明中，所述清水的悬浮固体值优选为3～8mg/L，更优选为4～7mg/L，更优选为5～6mg/L。

在本发明中，所述清水的细菌菌落总数优选为1×10

在本发明中，所述浊滤液优选送至调浆池回用。

在本发明中，所述处理后的清水优选送至调浆池回用和/或其他工段回用，更优选送至调浆池回用或其他工段回用。

在本发明中，所述处理工艺具体优选为提高造纸白水循环回用次数的处理工艺。

本发明为完整和细化整体技术方案，更好的提高造纸白水处理工艺的处理效果和稳定高效性，上述造纸白水的处理工艺具体可以包括以下步骤：

圆盘过滤+电子束+气浮组合处理造纸白水的工艺方法：

1)利用水泵将造纸白水打入多圆盘过滤器，通过多圆盘过滤器后，浊滤液回用于调浆池混合使用。控制浊滤液、清液和超清液的比例；

2)将多圆盘过滤产生的超清液和清液加入PAC混凝剂，然后打入电子加速器的束下反应器中，利用高能电子束进行辐照处理；

3)在电子束辐照处理后的超清液和清液中加入PAM并搅拌均匀，然后通入气浮池进行气浮处理；

4)气浮处理出水回用至调浆池或其他工段。

具体的，多圆盘过滤器处理后浊滤液与超清滤液、清滤液混合样的比例在25～35：75～65。

具体的，多圆盘过滤器处理后超清滤液和清滤液混合样中加入的混凝剂为聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铝铁(PAFC)、聚合硫酸铁(PFS)等，投加比例在1～3‰；

具体的，电子束的工艺参数：能量0.5～2MeV，束流1～5mA，水膜厚度1.2～6.5mm，吸收剂量1～5kGy；

具体的，气浮池水力停留时间在15～60min。

本发明采用电子束辐照技术，其是通过电子加速器产生的电子束作用于物质的独特的高级氧化-还原技术，其作用原理包括高能电子束直接辐射作用、以及电子束激发水分子产生羟基自由基(·OH)、水合电子(eaq-)、氢原子(H·)、H

注：()括号内是相应粒子的产额(G值)，表示每吸收100eV能量所生成的该种粒子数目。

本发明具体采用的技术工艺路线如下：

造纸白水→多圆盘过滤器→电子束处理→气浮池→清水循环回用，其中，电子束辐照过程不添加任何化学药剂，不产生二次污染，利用高能电子束的直接辐射作用以及电子束激发水分子产生·OH、O

参见图1，图1为本发明提供的提高造纸白水循环回用次数的技术工艺流程示意简图。

本发明提供了一种造纸白水的处理系统，包括：

造纸白水源；

与所述造纸白水源相连的多圆盘过滤器；

与所述多圆盘过滤器相连的电子束辐照装置；

与所述电子束辐照装置相连的气浮池；

所述多圆盘过滤器与电子束辐照装置之间，设置有混凝剂添加装置；

所述电子束辐照装置与气浮池之间，设置有高分子聚合物絮凝剂添加装置。

在本发明中，所述多圆盘过滤器的清液和超清液出口优选与所述多圆盘过滤器的进口相连接。

在本发明中，所述处理系统还优选包括调浆池。

在本发明中，所述调浆池的进口优选与所述多圆盘过滤器的浊滤液出口相连接。

在本发明中，所述调浆池的进口还优选与所述气浮池的清水出口相连接。

本发明上述内容提供了一种提高造纸白水循环回用次数的处理工艺和处理系统。本发明采用圆盘过滤、电子束结合气浮组合处理造纸白水，再搭配特别阶段加入特定的聚凝剂和混凝剂，从而得到了提高造纸白水循环回用次数的处理工艺。本发明提供的处理工艺，不仅可以高效杀灭造纸白水中滋生的微生物，同时可以降解有机污染物，从而保持造纸系统循环白水的洁净度，提高造纸白水的利用率，提高生产效率和产品质量，而且工艺条件温和，可控性强，高效环保，更加适于工业化生产和应用。

本发明采用圆盘过滤+电子束+气浮组合处理造纸白水，特别选择多圆盘过滤器处理后的超清滤液和清滤液混合样中加入的混凝剂，再采用特定工艺的参数的电子束辐照，然后加入PAM絮凝剂，最后结合气浮池处理工艺，从而大大减少了药剂种类和药剂使用量，降低运行成本，降低二次污染；而且高能电子束对细菌和病毒有较好的杀灭作用，没有二次污染物，工艺清洁环保；同时设备自动化程度高，对于操作管理的要求较低，还具有处理效率高，水力停留时间短等诸多优势。本发明提供处理工艺，圆盘过滤、电子束和气浮组合三者协同组合处理再辅以特定的助剂，首先利用圆盘过滤回收残留的纸张纤维，分离出来的清液经过辐照后，在电离辐射的直接与间接作用下可快速破坏造纸白水中微生物的DNA、蛋白质、脂质等生物大分子，导致微生物无法被有效杀灭且无法复活增殖，最后通过气浮将水中残留的絮体有效去除，达到回用的标准，通过往复回用与处理，最终提高了造纸白水的回用次数，有效降低了新增清水的补充量。

本发明提供的造纸白水的处理工艺，不仅能够降低造纸白水固形物流失，同时降低造纸白水中的有机污染物，以便代替清水用于生产过程，减少清水用量和废水排放量；还能够减少造纸白水处理过程中药剂种类和药剂的使用量，降低运行成本和二次污染；并且可以有效的杀灭造纸白水中滋生的各种微生物，提高造纸白水的循环次数和纸张质量。

实验结果表明，经过本发明提供的处理工艺处置后的造纸白水清液，进水COD可由150～500mg/L降至40～60mg/L，去除率在73％～90％；水中的悬浮物由20～60mg/L降至3～8mg/L，去除率在75％～86％；细菌菌落总数由1×10

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种造纸白水的处理工艺和处理系统进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。

实施例1

1)利用水泵将造纸白水打入多圆盘过滤器，通过多圆盘过滤器后，浊滤液回用于调浆池混合使用。控制浊滤液的占比在25％，清液和超清液的比例在75％；

2)将多圆盘过滤产生的超清液和清液加入1‰的PAC混凝剂，然后打入电子加速器的束下反应器中，利用高能电子束进行辐照处理，电子加速器参数为0.5Mev，束流为2mA，水膜厚度为1mm，辐照吸收剂量为1kGy；

3)在电子束辐照处理后的超清液和清液中加入1‰的PAM并搅拌均匀，然后通入气浮池进行气浮处理，气浮池停留时间为25min。

4)气浮处理出水回用至调浆池或其他工段。

5)经过上述工艺处理后，造纸白水各项指标结果如表1所示。

表1为本发明实施例1中造纸白水处理前后各项水质及去除率。

表1

实施例2

1)利用水泵将造纸白水打入多圆盘过滤器，通过多圆盘过滤器后，浊滤液回用于调浆池混合使用。控制浊滤液的占比在30％，清液和超清液的比例在70％；

2)将多圆盘过滤产生的超清液和清液加入2‰的聚合氯化铝铁(PAFC)混凝剂，然后打入电子加速器的束下反应器中，利用高能电子束进行辐照处理，电子加速器参数为2Mev，束流为3mA，水膜厚度为5mm，辐照吸收剂量为3kGy；

3)在电子束辐照处理后的超清液和清液中加入1‰的PAM并搅拌均匀，然后通入气浮池进行气浮处理，气浮池停留时间为30min。

4)气浮处理后出水回用至调浆池或其他工段。

5)经过上述工艺处理后，造纸白水各项指标结果如表2所示。

表2为本发明实施例2中造纸白水处理前后各项水质及去除率。

表2

实施例3

1)利用水泵将造纸白水打入多圆盘过滤器，通过多圆盘过滤器后，浊滤液回用于调浆池混合使用。控制浊滤液的占比在30％，清液和超清液的比例在70％；

2)将多圆盘过滤产生的超清液和清液加入2‰的聚合氯化铝铁(PAFC)混凝剂，然后打入电子加速器的束下反应器中，利用高能电子束进行辐照处理，电子加速器参数为2Mev，束流为5mA，水膜厚度为6mm，辐照吸收剂量为5kGy；

3)在电子束辐照处理后的超清液和清液中加入1‰的PAM并搅拌均匀，然后通入气浮池进行气浮处理，气浮池停留时间为45min。

4)气浮处理后出水回用至调浆池或其他工段。

5)经过上述工艺处理后，造纸白水各项指标结果如表3所示。

表3为本发明实施例3中造纸白水处理前后各项水质及去除率。

表3

对本发明实施例中进行处理的造纸白水进行统计，约70％～75％的造纸白水经过该发明处理后得到回用，按照75％回用比例，循环1次后剩余约56％，循环2次后剩余约42％，循环3次后剩余30％，循环4次后剩余23％，循环5次后剩余17％，依次类推，增加的循环回用次数不少于5次。

对比例1

1)利用水泵将造纸白水打入多圆盘过滤器，通过多圆盘过滤器后，浊滤液回用于调浆池混合使用。控制浊滤液的占比在30％，清液和超清液的比例在70％；

2)将多圆盘过滤产生的超清液和清液加入2‰的聚合氯化铝铁(PAFC)混凝剂；

3)在不经电子束辐照处理的情况下，直接加入1‰的PAM并搅拌均匀，然后通入气浮池进行气浮处理，气浮池停留时间为45min。

4)气浮处理后出水回用至调浆池或其他工段。

5)经过上述工艺处理后，造纸白水各项指标结果如表4所示。

未经过电子束辐照处理，造纸白水中微生物只能依靠圆盘过滤和气浮时被带到浮渣中，水中残留的微生物会快速增生繁殖，导致造纸白水出现鱼腥味等异味，影响纸张质量。

表4为本发明对比例1中造纸白水处理前后各项水质及去除率。

表4

以上对本发明提供的一种提高造纸白水循环回用次数的处理工艺和处理系统进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。