[发明专利]用于造纸污水处理的陶瓷膜系统及其处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种用于造纸污水处理的陶瓷膜系统及其处理工艺。

背景技术

膜分离技术是产生于20世纪初，于20世纪60年代后获得迅速发展的一门分离技术。膜分离技术由于兼具分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等优点，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。膜分离技术中所用的膜是一种具有特殊选择性分离功能的无机或高分子材料，它能把流体分隔成不相通的两个部分，使其中的一种或几种物质能够透过该膜，而将其它物质分离出来。高效、节能、环保、分子级过滤、过滤过程简单、易于控制的膜分离技术已被公认为21是世纪最重大产业技术之一，是一种新兴的绿色工业科技。

陶瓷膜(ceramic membrane)又称无机陶瓷膜，是以无机陶瓷材料经过高温烧结等特殊工艺制备而形成的非对称膜。由于具有独特的强度及耐腐蚀性，其一进入市场便成为膜领域发展最为迅速、也最有发展前景的品种之一。陶瓷膜过滤器是一种应用陶瓷膜分离技术对液体物料进行分离、纯化的过滤净化设备，广泛应用于食品、制药、化工、冶金、水处理等多个技术领域。其具有优良的热稳定性和孔稳定性能。不但强度高，耐化学腐蚀，清洗再生性能好，而且具备高效过滤与精密过滤的双重优点。

陶瓷膜分离技术是基于多孔陶瓷介质的筛分效应而进行的物质分离技术，采用与传统“死端过滤”、“滤饼过滤”等过滤方式截然不同的动态“错流过滤”方式：即在压力驱动下，原料液在膜管内侧膜层表面以一定的流速高速流动，小分子物质(液体)沿与之垂直方向透过微孔膜，大分子物质(或固体颗粒)被膜截留，使流体达到分离浓缩和纯化的目的。陶瓷膜过滤设备在使用一段时间后，由于COD成分在膜表面的沉积，必须进行反冲洗处理，而反冲洗处理对于改善由于有机质导致的膜过滤效率下降的效果并不明显；而在有机膜的使用过程中，同样面临COD成分沉积导致的过滤下降以及膜寿命缩短的情况。

制浆造纸废水是指化学法制浆产生的蒸煮废液(又称黑液、红液)，洗浆漂白过程中产生的中段水及抄纸工序中产生的白水。一般每生产1t硫酸盐浆就有1t有机物和400kg碱类、硫化物溶解于黑液中；生产1t亚硫酸盐浆约有900kg有机物和200kg氧化物(钙、镁等)与硫化物溶于红液中。废液排入江河中不仅严重污染水源，而且造成大量的资源浪费。造纸业是传统的用水大户，也是造成水污染的重要污染源之一。目前，我国造纸工业废水排放量及COD排放量均居我国各类工业排放量的首位，造纸工业对水环境的污染最为严重，它不但是我国造纸工业污染防治的首要问题，也是全国工业废水进行达标处理和节水的首要问题。据统计，我国县及县以上造纸及纸制品工业废水排放量占全国工业总排放量的18.6％，其中处理排放达标量占造纸工业废水总排放量的49.3％，排放废水中COD约占全国工业COD总排放量的44.0％。因此，如何消除造纸废水污染并使废液中的宝贵资源得到利用是一项具有重大社会意义和经济价值的工作，应当十分重视。随着经济的发展，我国日益面临淡水资源短缺、原料匮乏的问题，而另一方面，水污染也越来越严重。近年来，经多方不懈努力，造纸工业水污染防治已经取得了一定的成绩，虽然纸及纸板产量逐年增加，但是排放废水中的COD却逐年降低。但是，目前造纸行业约占排放总量50％的废水尚未进行达标处理，造纸废水处理后再循环利用的更是少之又少，因此，造纸废水污染防治和循环使用任务还相当繁重。

造纸废水成分复杂，可生化性差，属于较难处理的工业废水，其来源和特点是：

1、蒸煮工段废液

即碱法制浆产生的黑液和酸法制浆产生的红液。绝大部分造纸厂采用碱法制浆而产生黑液。黑液中所含污染物占到了造纸工业污染排放总量的90％以上，且具有高浓度和难降解的特性，它的治理一直是一大难题。黑液中的主要成分有3种，即木质素、聚戊糖和总碱。木质素是一类无毒的天然高分子物质，作为化工原料具有广泛的用途，聚戊糖可用作牲畜饲料。

2、中段水