废纸造纸污泥资源化利用技术研究

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废纸造纸是资源化利用的一种途径,但废纸造纸企业在造纸过程中污泥产生量大,包括浆渣和废水处理过程中产生的污泥两大类,造纸污泥的处理处置是废纸造纸企业发展的主要瓶颈。而国家和地方政府高度重视造纸污泥处理处置工作,面对造纸产业发展政策的迫切要求,应遵循污泥处理处置资源化、减量化的原则,结合污泥的特点,积极探索造纸污泥资源化利用技术,对实现造纸工业的健康可持续发展具有重要的现实意义。本文选择了一个典型的废纸造纸企业,通过对造纸污泥产生情况调研及性质测定,构建了废纸造纸污泥资源化利用技术模式:对纤维素含量多、长宽度大的污泥,考察其作为造纸原料的可行性,探究增强剂、干强剂和淀粉用量对污泥抄造手抄片的性能改善情况,研究符合国家标准的纸浆与混合污泥比例,并在实际工程中进行应用;对纤维素含量少、长宽度小的污泥,采用十六烷基三甲基溴化铵(Cetyltrimethylammoniumbromide,CTMAB)和粉煤灰联合调理技术对其进行化学调理,降低污泥含水率,从粒径分布、Zeta电位、胞外聚合物、结合水含量等四个方面探讨联合调理的机理,并对其最佳工艺条件进行探究。主要结论如下:1、废纸造纸污泥性质研究。实地调研发现废纸造纸企业主要产生浆渣、斜网污泥、初沉污泥和生化污泥四种污泥,吨纸产生量分别为1.574 t(含水率97.44%)、0.585 t(含水率 97.35%)、0.491 t(含水率 98.05%)和 0.505 t(含水率98.80%),pH为6.89~7.96,金属元素含量未超过《城镇污水处理厂污泥泥质》(GB/T 24188-2009)中泥质选择性控制指标的限值。斜网污泥和浆渣纤维素含量分别为37.76%和36.69%,主要由纤维交错分布构成,纤维长度在3~4 mm左右,宽度在30~60 μm。初沉污泥和生化污泥纤维素含量分别为28.15%和20.48%,纤维长度仅为0.15~0.40mm,宽度在4~10μm。2、斜网污泥和浆渣再生利用技术研究。造纸原料中纸浆与浆渣比例为9:1,纸浆与斜网污泥比例为7:3时,手抄片可达到合格品标准,初沉污泥抄造的手抄片无法达到合格品标准。未添加助剂时,纸浆与混合污泥(浆渣:斜网污泥=2.7:1)比例≥9:1时手抄片可达到优等品,7:3可达到合格品。利用1000g混合浆料(浓度4%)抄造定量为140 g·m-2手抄片时,干强剂和增强剂的最佳用量分别为3 g和2g。添加助剂后,纸浆与混合污泥比例≥7:3时手抄片可达到优等品,6:4达到A等品,4:6时即可达到合格品。将污泥造纸技术应用于实际工程中,生产性试验制造的纱管原纸各项指标均满足合格品标准,规模化应用中每年可利用57158 t废纸(含固率85%)、2045407t浆渣(含水率97.44%)和760000t斜网污泥(含水率97.35%),生产108644t纱管原纸。实现浆渣和斜网污泥削减量1984988吨/年和760000吨/年,废纸用量节约82926吨/年,节约浆渣和斜网污泥处置费用1450.04万元/年,减少废纸成本1.82亿元/年。3、初沉污泥和生化污泥调理技术研究。对比抽滤、离心和沉降性能,粉煤灰和CTMAB联合调理效果最好,污泥比阻降低了 87.28%。机理研究结果表明:污泥中结合水含量减少1.26%,污泥粒径没有变化,Zeta电位由负变为接近零电位,EPS中蛋白质/多糖上升156.02%,疏水性增强。此外,考察联合调理的投加顺序、投加量、搅拌等调理因素,确定最佳工艺条件为:对150mL造纸污泥先投加0.10 g粉煤灰,以200 r·min-1快搅强度搅拌2 min,90 r·min-1慢搅强度搅拌5min,再投加 0.35gCTMAB,以 200 r·min-1 快搅强度搅拌 2min,90 r·min-1 慢搅强度搅拌15 min后,污泥比阻降至9.837×1013 m·kg-1,滤饼含水率可降至55.31%。
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