微纳米气浮处理造纸法烟草薄片废水试验研究
发布日期：2022/2/16 14:33:50 访问次数：147
关键词：微纳米气浮；壳聚糖；造纸法烟草薄片废水；微纳米气泡
造纸法烟草薄片生产是利用烟叶复烤及卷烟生产过程中废弃的烟更、碎烟片、烟末等为主要原料，配以少量的纤维原料，经抽提、磨解、成型及回填等工序处理，制得烟草薄片。烟草薄片生产可以充分利用和节省烟叶原料，有效降低卷烟成本；同时，烟草薄片具有密度小、填充值高、柔韧性和耐加工性好、成丝率高、燃烧速度快、焦油释放量低以及产品可塑性强等特点，可明显降低烟气中有害物质的含量，使卷烟的物理性能和化学成分获得一定的调整和改善，具有较大的社会效益和经济效益。但是，造纸法烟草薄片生产过程用水量大，每生产1 t烟草薄片要排放50－70 t废水，且产生的烟草废水色度高，废水中含有对微生物生长不利的烟碱，COD和BOD浓度高，富含以多糖为主的糖类和焦油、尼古丁、酚类及苯环类物质，SS浓度较高，废水易腐化变质。
当前，已有相应的烟草废水处理工艺，但处理工艺复杂、费用高、效果不理想。在处理烟草废水前对烟草废水进行微纳米气浮预处理，能有效去除烟草废水中的固体悬浮物，降低COD 、SS和氨氮浓度，改善色度，减轻后续处理工艺的负荷，经微纳米气浮后的稀白水和浓白水还有可能直接生产回用。因此，研究微纳米气浮处理造纸法烟草薄片的烟草废水，对降低造纸法烟草薄片生产过程中的用水量和烟草废水的处理成本有很重要的意义。
1、 微纳米气浮原理
微纳米气泡是指水中直径大小在数十微米到几百纳米之间的气泡混合状态。产生微纳米气泡的方式很多，如高速旋回剪切式、乱流剪切式、加压上浮式、电解法、化学法等，在水处理领域中以高速旋回剪切式最为常见。高速旋回剪切式微纳米气泡发生装置主要由发生装置、微纳米曝气头及连接管件组成。通过水泵加压，由曝气头内部的曝气石高速旋转，在离心作用下，使其内部形成负压区，空气通过进气口进入负压区，在容器内部分成周边液体带和中心气体带，由高速旋转的气石出气部将空气均匀切割成微纳米气泡。微纳米气泡在水中上升速度慢，停留时间长。微纳米气泡表面带有负电荷，在水体中能产生非常浓密而细腻的气泡而不会像常规气泡一样出现融合增大而破裂。表面电荷对水体微粒的吸附性可以把水体中有机悬浮物固定并分离，因此，微纳米气泡具有良好的气浮性能。利用微纳米气泡良好的气浮性，将微纳米气泡通入到添加了絮凝剂的烟草薄片废水中，微纳米气泡通过表面张力作用黏附于烟草废水中的颗粒物上，形成整体密度<1的絮凝体，使其上浮至水面，通过对漂浮于水面污物的收集，实现固液分离，使烟草废水水质得以改善。
2 、试验
2．1 试验装置及研究方法
试验装置采用将传统的气浮试验装置中的微米曝气装置改为微纳米曝气装置，同时还增加了絮凝剂在线投加装置，如图1所示。微纳米气泡发生装置是云南夏之春环保科技有限公司生产的FDN—O1型超微米气泡机，工作电压为220 V、频率为50Hz、工作压力为0．42 MPa、配用功率为0．75 kW、气液流量为10 L／min。絮凝剂选用对食品无污染的生物絮凝剂壳聚糖，以便于研究微纳米气浮后稀白水和浓白水的可生产回用性。壳聚糖用冰醋酸配置，配制浓度为0.3% ，投加比例为1.25% 。
试验烟草废水采用昆明中烟昆船瑞升烟草薄片厂产生的烟草废水。通过检测微纳米气浮前后稀白水、浓白水、提取液的pH、COD、SS、氨氮的变化和计算COD、SS、氨氮的去除率，研究微纳米气浮的效果。抽样检测生产烟草薄片产生的烟草废水水质结果见表1。稀白水、浓白水、提取液均为酸性，酸性随着SS浓度的增加而增加。除稀白水外，浓白水、提取液的COD、SS、氨氮浓度都很高。
2．2 试验结果及分析
通过微纳米气浮后，稀白水、浓白水、提取液水质变化及COD、SS、氨氮的去除率见表2。
微纳米气浮对COD、SS、氨氮的去出效果明显。微米气浮后，稀白水和浓白水的COD、SS、氨氮指标达到了烟草生产的回用标准。稀白水、浓白水、提取液的pH 值均减小，酸性增强，其原因是在微纳米气浮时加入了壳聚糖的冰醋酸溶液。微纳米气浮后稀白水、浓白水、提取液的COD去除率分别为77.5% 、67.0%和51%，去除率依次降低；SS(稀白水除外)、氨氮去除率也依次降低，其原因可能是稀白水、浓白水、提取液中悬浮物浓度依次升高，而絮凝剂投加量是一样的，所以各烟草废水气浮效果存在差异，导致了各种烟草废水的COD、SS、氨氮的去除率不一样，并呈逐渐降低的趋势。
3 、结语
1)微纳米气浮对造纸法烟草薄片废水的COD、SS、氨氮有良好的去除效果，其中微纳米气浮后的稀白水和浓白水的COD、SS、氨氮浓度达到了生产回用标准。
2)生物絮凝剂壳聚糖的投加比例对造纸法烟草薄片废水的COD、SS、氨氮的去除率有很大影响，需通过更多的试验确定最优投加量。
