CN103663628A - 一种处理抄造废水的超滤装置及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种处理抄造废水的超滤装置及其应用方法，采用小孔径卷式超滤膜分离技术处理造纸法制造烟草薄片的抄造工艺段的废水，并将废水中有利用价值的物质在纯化的同时得到浓缩，浓缩后的浓缩液可回用于抄造工艺段，提高抄造效率。解决现有抄造废水混凝、生化等处理工艺中，有利用价值的物质被浪费的问题。处理抄造废水的超滤装置包括预处理槽；粗滤槽，与预处理槽连通，用于对预处理后的废水进行粗滤；超滤装置，与过滤槽连通，用于处理及浓缩废水；浓缩槽，与小孔径卷式超滤装置的浓水出口连通，用于存放含有有用物质的浓缩液；产水槽，与小孔径卷式超滤装置的产水出口连通，用于存放超滤产水。
Description
技术领域
本发明涉及水处理领域，特别是指一种处理抄造废水的超滤装置及其应用方法。
背景技术
抄造废水是指制浆造纸及造纸法烟草薄片生产过程抄造工段产生的废水。我国是一个烟草种植大国，每年都有一定数量的低等级的烟草不能被收购，此外烟厂也有大量的烟杆作为废料被丢弃，造纸法制造烟草薄片可将废料中的有利用价值的成份再次利用，如烟碱、茄尼醇、糖类等。烟草薄片即再造烟叶，是利用卷烟生产中废弃的烟梗烟末生产的卷烟烟片，切丝后与其他烟丝混合，降低卷烟中的焦油含量，减少吸烟给人体带来的健康危害。利用造纸法制造烟草薄片是烟草废弃物再生综合利用的重要技术之一。
造纸法烟草薄片生产过程中抄造工艺段产生的废水既有造纸废水的共性，如含有大量纤维，同时又有烟草废水色度高、可生化性较差、废水中含有对微生物生长不利的烟碱等特点，同时废水浓度波动较大，CODCr较高，属于高浓度有机废水。目前，我国对该种废水的处理工艺一般有物化气浮、混凝、厌氧生化、好氧生化等，这些传统处理方法不可避免产生大量污泥，利用价值低，并造成二次污染。抄造废水的回用关键问题是不允许在抄造废水处理过程中加入任何处理药剂，否则影响烟草薄片的燃烧性等。采用膜处理技术可以实现这个目的。
在造纸法生产烟草薄片生产过程中，一般采用气提和乙醇浸提萃取工艺以符合食品级要求，使得抄造尾液中残留大量烟碱和其它有效成，它们与烟叶粉末、烟梗碎末一同能随综合废水进行排放。膜技术分离过程不需要加入任何的处理药品，并具有高效率、低能耗、常温操作及容易放大等优点，对于抄造废水处理和其中有利用价值的物质回收有着重要意义。
发明内容
本发明提出一种处理抄造废水的超滤装置及其应用方法，采用小孔径卷式超滤膜分离技术处理造纸法制造烟草薄片的抄造工艺段的废水，并将废水中有利用价值的物质在纯化的同时得到浓缩，浓缩后的浓缩液可回用于抄造工艺段，提高抄造效率。解决现有抄造废水混凝、生化等处理工艺中，有利用价值的物质被浪费的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种处理抄造废水的超滤装置，包括：
预处理槽（1）；
粗滤槽（2），与预处理槽连通，用于对预处理后的废水进行粗滤；
超滤装置（3），与粗滤槽连通，用于处理及浓缩废水；
浓缩槽（4），与超滤装置的浓水出口连通，用于存放超滤浓水；
产水槽（5），与超滤装置的产水出口连通，用于存放超滤产水。
进一步地，所述的超滤装置为小孔径卷式超滤膜装置；
进一步地，所述的小孔径卷式超滤膜的截留分子量为3000~10000道尔顿；
优选地，所述的超滤装置可以是多级，或多段处理；
优选地，所述的超滤产水可回用于生产中，所述的超滤浓缩液可作为抄造工艺段的原料液回用；
优选地，所述浓缩液的浓缩倍数可达30倍以上；
优选地，所述预处理方法为物理处理方法，非化学或物化处理方法。
一种处理抄造废水的超滤装置的应用方法，包括以下步骤：
（A）抄造废水经预处理槽进行预处理，去除烟梗、烟末等颗粒较大的物质；
（B）预处理出水通过粗滤槽进行粗滤，去除容易污堵超滤膜的悬浮物；
（C）粗滤后的废水经过小孔径卷式超滤装置进行浓缩；
（D）超滤产水存放与产水槽中，超滤浓缩液存放于浓缩槽中；
（E）超滤浓水在浓缩槽中收集，可回流至超滤装置进口处。
本发明的有益效果为：
1. 由于在造纸法制造烟草薄片的抄造工艺中，原料中必须是纯烟草、烟梗，不能添加其他物质，因此用化学法和物化法处理过的抄造废水的浓缩液是完全不能回用的，即造成了抄造废水中残留的有益成份的浪费，也造成含有这些有害物质的浓水或污泥产生的二次污染，极不符合节能减排和环境保护的理念。膜法处理技术属于物理处理方法，不破坏水中溶解物的形态，通过多次循环产生浓缩液，烟碱等有用的香烟风味物质在废水纯化的同时得到浓缩，可作为原料液回用于抄造工艺段使用，提高抄造效率；超滤产水中原料含量极低，可作为循环水回用，同时实现废水污染物的零排放。
2. 在抄造工艺段，焦油、尼古丁、酚类经过打浆处理溶解在废水中；纤维素是由葡萄糖基组成的成链状结构的简单聚糖，半纤维素是一种复合聚糖；除有机酸外的相对含量较高的烟碱是一种生物碱，通常与柠檬酸、苹果酸等结合成盐而存在于烟草中。抄造废水中有利用价值的成份包括烟碱、氨基酸、酚类、醇类、酯类、挥发油类等，这些物质都可以在截留分子量为3000-10000道尔顿的小孔径卷式超滤膜中被截留下来，在浓缩液中得到富集。
3. 随烟草种类的不同，造纸法烟草薄片废水水质波动较大，但一般都具有溶解性有机物含量高、悬浮物浓度高、水质颜色深、水质偏酸性和废水易腐化变质等特点。废水中的有机物以纤维素、半纤维素的部分水解产物为主；色度主要由相对含量较低的焦油、尼古丁、酚类和苯环类烟草有机质的存在引起的。在进行小孔径卷式超滤膜处理前进行预处理和粗滤，截留烟叶骨架等易造成卷式超滤膜污堵的大颗粒悬浮物，保证了小孔径卷式超滤膜的浓缩效率，减小超滤膜的污堵。
4. 采用多级多段超滤装置处理抄造废水，首先，可以保证出水水质，使得废水中的焦油、尼古丁、酚类和苯环类烟草有机质尽量截留，出水色度小、浊度小，满足烟草废水回用的标准；其次，多级多段超滤装置抗冲击能力强，对于悬浮物浓度极高的抄造废水，很容易引起膜孔堵塞造成膜污染，在足以满足截留抄造废水污染物的情况下，前段使用膜孔较大的超滤膜，后端使用膜孔较小的超滤膜，即可以保证整个装置具有较高的膜通量，也可以减缓膜污染的形成；再次，多级多段超滤装置对抄造废水的浓缩效果好，浓缩液中有用物质含量高，回收利用方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种处理抄造废水的超滤装置及其应用方法的示意图。
图中：
1. 预处理槽；2. 过滤槽；3. 超滤装置；4. 浓缩槽；5. 产水槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明所述的一种处理抄造废水的超滤装置，包括：
预处理槽（1）；
粗滤槽（2），与预处理槽连通，用于对预处理后的废水进行粗滤；
超滤装置（3），与粗滤槽连通，用于处理及浓缩废水；
浓缩槽（4），与超滤装置的浓水出口连通，用于存放超滤浓水；
产水槽（5），与超滤装置的产水出口连通，用于存放超滤产水。
本发明还提供了一种处理抄造废水的超滤装置的应用方法，包括以下步骤：
（A）抄造废水经预处理槽进行预处理，去除烟梗、烟末等颗粒较大的物质；
（B）预处理出水通过粗滤槽进行粗滤，去除容易污堵超滤膜的悬浮物；
（C）粗滤后的废水经过小孔径卷式超滤装置进行浓缩；
（D）超滤产水存放与产水槽中，超滤浓缩液存放于浓缩槽中；
（E）超滤浓水在浓缩槽中收集，可回流至超滤装置进口处。
进一步地，所述的超滤装置为小孔径卷式超滤膜装置；
进一步地，所述的小孔径卷式超滤膜的截留分子量为3000~10000道尔顿；
优选地，所述的超滤装置可以是多级，或多段处理；
优选地，所述的超滤产水可回用于生产中，所述的超滤浓缩液可作为抄造工艺段的原料液回用；
优选地，所述浓缩液的浓缩倍数可达30倍以上；
优选地，所述预处理方法为物理处理方法，非化学或物化处理方法。
本发明的有益效果为：
1. 由于在造纸法制造烟草薄片的抄造工艺中，原料中必须是纯烟草、烟梗，不能添加其他物质，因此用化学法和物化法处理过的抄造废水的浓缩液是完全不能回用的，即造成了抄造废水中残留的有益成份的浪费，也造成含有这些有害物质的浓水或污泥产生的二次污染，极不符合节能减排和环境保护的理念。膜法处理技术属于物理处理方法，不破坏水中溶解物的形态，通过多次循环产生浓缩液，烟碱等有用的香烟风味物质在废水纯化的同时得到浓缩，可作为原料液回用于抄造工艺段使用，提高抄造效率；超滤产水中原料含量极低，可作为循环水回用，同时实现废水污染物的零排放。
2. 在抄造工艺段，焦油、尼古丁、酚类经过打浆处理溶解在废水中；纤维素是由葡萄糖基组成的成链状结构的简单聚糖，半纤维素是一种复合聚糖；除有机酸外的相对含量较高的烟碱是一种生物碱，通常与柠檬酸、苹果酸等结合成盐而存在于烟草中。抄造废水中有利用价值的成份包括烟碱、氨基酸、酚类、醇类、酯类、挥发油类等，这些物质都可以在截留分子量为3000-10000道尔顿的小孔径卷式超滤膜中被截留下来，在浓缩液中得到富集。
3. 随烟草种类的不同，造纸法烟草薄片废水水质波动较大，但一般都具有溶解性有机物含量高、悬浮物浓度高、水质颜色深、水质偏酸性和废水易腐化变质等特点。废水中的有机物以纤维素、半纤维素的部分水解产物为主；色度主要由相对含量较低的焦油、尼古丁、酚类和苯环类烟草有机质的存在引起的。在进行小孔径卷式超滤膜处理前进行预处理和粗滤，截留烟叶骨架等易造成卷式超滤膜污堵的大颗粒悬浮物，保证了小孔径卷式超滤膜的浓缩效率，减小超滤膜的污堵。
4. 采用多级多段超滤装置处理抄造废水，首先，可以保证出水水质，使得废水中的焦油、尼古丁、酚类和苯环类烟草有机质尽量截留，出水色度小、浊度小，满足烟草废水回用的标准；其次，多级多段超滤装置抗冲击能力强，对于悬浮物浓度极高的抄造废水，很容易引起膜孔堵塞造成膜污染，在足以满足截留抄造废水污染物的情况下，前段使用膜孔较大的超滤膜，后端使用膜孔较小的超滤膜，即可以保证整个装置具有较高的膜通量，也可以减缓膜污染的形成；再次，多级多段超滤装置对抄造废水的浓缩效果好，浓缩液中有用物质含量高，回收利用方便。
以下列举几个实例来说明本发明的效果，但本发明的权利要求范围并非仅限于此。
实施例1：
某造纸法制造烟草薄片抄造工艺段废水，经本发明所述的小孔径卷式超滤膜进行处理，超滤装置采用一级两段处理，超滤膜产水率在70%以上，处理效果如表1所示：
表1抄造废水超滤处理效果
| 项目 | 单位 | 系统进水 | 超滤产水 | 浓缩液 |
| pH | —— | 5~6 | —— | —— |
| COD | mg/L | 3000~6000 | ≤80 | ≥50000 |
| NH3-N | mg/L | 10~150 | ≤10 | ≥150 |
| SS | mg/L | 900~3500 | ≤70 | ≤70 |
| SO4 2- | mg/L | ≥100 | ≤50 | ≥250 |
| 色度 | 倍 | 1500~5000 | ≤50 | ≥5000 |
实施例2：
某造纸法制造烟草薄片综合废水，经本发明所述的小孔径卷式超滤膜进行处理，超滤装置采用一级一段处理，超滤浓水的60%回流至超滤前，处理效果如表2所示：
表2 抄造废水超滤处理效果
| 项目 | 单位 | 系统进水 | 超滤产水 | 浓缩液 |
| pH | —— | 4~6 | —— | —— |
| COD | mg/L | ≥2300 | ≤80 | ≥20000 |
| TN | mg/L | ≥7.2 | ≤1.5 | ≥20 |
| SS | mg/L | ≥868 | ≤30 | ≤50 |
| TP | mg/L | ≥3.5 | ≤0.5 | ≥8 |
| 色度 | 倍 | ≥244 | ≤50 | ≥1000 |
实施例3：
某烟草公司的抄造废水，经本发明所述的抄造废水超滤处理装置及其应用方法进行处理，处理效果如表3所示：
表3 抄造废水超滤处理效果
| 项目 | 单位 | 系统进水 | 超滤产水 | 浓缩液 |
| pH | —— | 6.4 | —— | —— |
| COD | mg/L | ≥2400 | ≤76 | ≥20000 |
| 电导率 | μs/cm | ≥771 | ≤150 | ≥1630 |
| TN | mg/L | ≥1.5 | ≤0.5 | ≥5.0 |
| 色度 | 倍 | ≥100 | ≤50 | ≥1000 |
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种处理抄造废水的超滤装置，其特征在于，包括：
预处理槽（1）；
粗滤槽（2），与预处理槽连通，用于对预处理后的废水进行粗滤；
超滤装置（3），与粗滤槽连通，用于处理及浓缩废水；
浓缩槽（4），与超滤装置的浓水出口连通，用于存放超滤浓水；
产水槽（5），与超滤装置的产水出口连通，用于存放超滤产水。
2.根据权利要求1所述的处理抄造废水的超滤装置，其特征在于， 所述的超滤装置为小孔径卷式超滤膜装置。
3.根据权利要求2所述的处理抄造废水的超滤装置，其特征在于， 所述的小孔径卷式超滤膜的截留分子量为3000~10000道尔顿。
4.根据权利要求1所述的处理抄造废水的超滤装置的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
（A）抄造废水经预处理槽进行预处理，去除烟梗、烟末等颗粒较大的物质；
（B）预处理出水通过粗滤槽进行粗滤，去除容易污堵超滤膜的悬浮物；
（C）粗滤后的废水经过小孔径卷式超滤装置进行浓缩；
（D）超滤产水存放与产水槽中，超滤浓缩液存放于浓缩槽中；
（E）超滤浓水在浓缩槽中收集，可回流至超滤装置进口处。
5.根据权利要求4所述的处理抄造废水的超滤装置的应用方法，其特征在于，所述的超滤装置可以是多级，或多段处理。
6.根据权利要求4所述的处理抄造废水的超滤装置的应用方法，其特征在于，所述的超滤产水可回用于生产中，所述的超滤浓缩液可作为抄造工艺段的原料液回用。
7.根据权利要求4所述的处理抄造废水的超滤装置的应用方法，其特征在于，所述浓缩液的浓缩倍数可达30倍以上。
8. 根据权利要求4所述的处理抄造废水的超滤装置的应用方法，其特征在于，所述预处理方法为物理处理方法，非化学或物化处理方法。
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|---|---|---|---|---|
| CN104860467A (zh) * | 2015-05-27 | 2015-08-26 | 张世文 | 兰炭废水中煤焦油和氨酚的回收利用方法 |
| CN112499807A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-03-16 | 上海烟草集团有限责任公司 | 一种抄造废水中香气组分的回收方法、由其形成的截留浓缩液及其用途 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101805077A (zh) * | 2010-04-29 | 2010-08-18 | 广东省金叶烟草薄片技术开发有限公司 | 一种再造烟叶生产过程中抄造水循环使用的处理方法 |
| CN202044907U (zh) * | 2010-12-30 | 2011-11-23 | 北京清大膜科膜技术有限公司 | 一种小孔径卷式超滤膜 |
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