水刺法循环水处理技术的研究

第16卷第1期非织造布ol.16,No.12008年2月技术探讨 Technical Investigationsξ窯窳飊踫烻垊颯渢颯阀窳眾鳳窳※嶽竅滨,水刺法循环水处理技术的研究颂滚家诚藏窳河鳳鳳鳳鳳鳳河鳳鳳派减颯张志娟(天津工业大学,天津200160)摘要:介绍了不同的水处理设备及方法原理,说明了水处理工艺在水刺法非织造布生产过程中有着非常重要的作用。关键词:非织造布;水刺法;循环水处理技术;研究中图分类号:TS174.8文献标识码:A文章编号:1005-205(2008)010012041前言然界的天然水体和水处理流程中的工艺水体水刺法非织造工艺是非织造布的一种生产方中都含有形形色色的颗粒物,一般说来,它是指比法,也称射流喷网非织造工艺,这种工艺是以水为介溶解的低分子更大的各种高分子或多分子的实体。质进行能量转换,使纤网中的纤维相互缠结抱合而水中的非水杂质,按粒度大致可以分为两大类:一类固结的。其中,工艺用水的处理是水刺法非织造布是粒度<1nm的化合物,其分子量<100,.包括所生产的关键,如果工艺用水处理不当,会使设备无法有小分子和离子化合态,对于水质来说,包括微污染正常运行。例如,细小的杂质和污垢会使水针板的物,例如重金属、氮、磷等化学品是水质污染的主要针孔堵塞;纤维表面油剂选择不当,水刺后会产生大成分。另一类是粒度>1mm的杂质,它们本身既可量气泡影响产品质量;如果工艺水中滋生微生物和以成为污染物,更重要的是与微污染物相互作用成藻类,会增加水针板针孔堵塞的概率还会污染空为其载体,很大程度上决定着微污染物在环境中的迁移转化和循环归宿。表1列出了水中污染物的种为了保证设备的连续运行,工艺用水的要求必类及采用的处理技术须严格,水中不能含有固体颗粒杂质;水质必须是在表1水体颖粒物及其环境功能中性范围的;水中尽量减少金属离子含量,特别是颗粒物微污染物转化迁移过程水处理技术钙、镁离子及其它无机物、有机物杂质,更不能有微矿物颗粒重金属溶解、沉淀混合生物的污染。粘土矿物类金属络合、整合沉淀水刺固结工艺的用水量很大,一般在100金属氢氧化物农药氧化、还原没清200t/h,其中90%~95%的水要循环使用。所以,腐殖质催化、光解过滤能否充分利用介质—水,将能量最大限度地转化聚合物有机酸碱吸附、解吸吸附为纤维的缠结力,这不仅影响到单位产品的成本和动植物纤维金属有机物吸收释放絮凝产品质量,也关系到整条生产线效能的发挥和公司有机残渣毒降解、畜集气浮的经济效益氮磷化合物凝聚絮凝超滤细菌、真菌表面话性物涉透、过滤化学沉淀2水中颗粒物的分类乳浊油滴扩散、迁移离子交换沉积、蓄积生物氟化收稿日期:200711-16活性污泥生物过滤作者简介:张志娟(1974-),女,天津工业大学在读硕士研究生悬浮沉积物浓缩脱水2008年(总第65期)张志娟:水刺法循环水处理技术的研究133水刺生产工艺过程中可能产生的物质各级过滤材料上被拦截下来的纤维团、管壁物和粘实际生产过程中,水刺法非织造布工艺用水中糊状物质来说明。但由于天然纤维的长度不规整,主要含有以下四大类物质:含有一定的短绒和杂质,在实际生产中会大大增加(1)纤维油剂过滤器的负担,缩短滤袋、滤芯的使用寿命,同时对这种油剂是以乳化方式喷洒于纤维表面的,在乳化油剂纤维素聚积物和微生物粘泥等细小或软高压水对纤网喷射时溶入循环水中。它影响纤网缠体悬浮物不能完全将其过滤掉,因此必须采用更加结强度和一些卫生产品的性能,同时油剂也是水中有效的过滤系统。目前比较普遍的是采用化学和物微生物的营养源通过物理过滤较难将其去除;理方法相结合的气浮和砂滤装置。(2)各类纤维短屑和从纤维中脱离的微原纤41气浮技术原理它是由高压水针和真空抽吸系统带入循环水气浮就是在废水中通入空气,并同时加入混凝中,一般通过物理过滤拦截可去除绝大部分;剂等,使废水中的乳化油(粒径在0.5~25-m之间)(3)微生物和粘泥或细小的固体颗粒粘附在空气泡上,随气泡一起上水中的微生物主要有细菌、真菌和藻类,微生物浮到水面从而回收废水中的有用物质同时净化了粘泥指的是由于水中溶解的营养源而引起的细菌、废水。净水法是以微小气泡作为载体粘附水中的真菌和藻类等微生物的繁殖,并以这些微生物为主,杂质颗粒,使其密度小于水,然后颗粒被气泡挟带浮混有泥砂、无机物和尘土等,形成附着或堆积于管道升至水面与水分离去除的方法。壁的软性沉积物。通常为了有效地控制微生物的数由于水刺生产工艺水中的微粒和胶体带有一定量,在生产过程中要加入适量的杀菌剂。的电荷,在电子布朗运动的作用下,大多数可较长时(4)纤维素聚积物间悬浮于水体中而不凝聚。当完成了纤维固结后由纤维素纤维中的纤维素在高压水作用下少量的、带有纤维屑和乳化油剂等物质的工艺用水在进溶入循环水中聚积而成的软体悬浮物。入气浮装置前被加入了混凝剂、破乳剂及pH值调4水刺工艺主要采用的水处理技术和装置节剂等化学助剂使其水中的固体微粒、胶体等悬浮现代水处理方法主要有物理处理法、化学处理物被吸附在混凝剂分子的长链上形成絮状物。由于法和生物处理法三类。水刺工艺中所用的纤维主要助凝剂对絮状物的架桥聚集作用,使絮状物进一步包括天然纤维和化学纤维两大类。其中化学纤维的集聚成团,结成更大粒径的絮状物然后集聚成团的长度比较整齐短绒和杂质少,大部分可以先通过过絮状物被通入的细小的微气泡粘附使其比重大大滤介质进行过滤。过滤介质的主要任务是凭借其结减小,依靠水的浮力浮至水面并被刮渣机清除从而构,尽可能地增加与悬浮水体中的颗粒产生碰撞而达到固液分离的净水目的。将其滞留的概率,同时尽量降低流体的能量损失。根据气浮净化原理,实现气浮净化的必要条件过滤装置的作用是集聚流体中的微颗粒而允许流体有两个:一是必须向水体中提供足够数量的微气泡;通过,为下一级过滤提供较洁净的水二是必须使水中的杂质呈悬浮或疏水性质,从而附水刺工艺过程主要采取的物理过滤方式包括:着于气泡上浮升,所以在气浮净化过程中有混凝集带式过滤器过滤滤料为300~400g/m2针刺毡,过聚、气泡粘附、浮升清除三个过程,其中重要的是混滤精度为130~150gm;袋式过滤器,过滤滤料为凝集聚和气泡粘附。350-450g/m2针刺毡过滤精度为100~120m;芯4.1.1混凝集聚作用的基本原理式过滤器,过滤滤料为纱线缠绕的芯式过滤器,过滤混凝是一个复杂的化学反应过程。水体中各种精度为50~60μm;根据生产中的实际情况选择采胶体颗粒微小,表面水化和带电使其具有稳定性。用安全过滤网过滤,过滤滤料为致密金属网,过滤精带电胶体与其周围的离子组成双电层结构的胶团。度约40m吸附层内的离子随胶核一起运动表现出来的电经过这种过滤方式的水处理系统对固体颗粒位称为电动电位或电位,其值可由电泳或电渗实物大的胶体或悬浮物的过滤比较有作用,这可以从验结果用公式(1)求得。非织造布第16卷第1期=4xm/(DE)……………………(1)所以实际使用中采用投药后快速搅拌(产生流速梯式中:—液体的动力粘度/Pa度)的方法来保持胶体间较高的碰撞次数,使其脱u——颗粒电泳迁移的平均速度或液体稳和凝聚。电渗的平均移动速度/(cm/s);另外,由于溶入水体中的纤维油剂均为乳化状D—液体的介电常数;态,所以也必须加入破乳剂进行破乳,并使其凝聚成E两电极间单位距离外加的电位差。较粗大的油粒而易于去除。混凝理论认为,要使胶体脱稳和凝聚,必须投加为加强凝聚效果,还要加入一定量的高分子助定的电解质混凝剂,对胶体表面的电荷进行电中凝剂。助凝剂主要起吸附架桥、粘附卷扫的作用,可和及压缩胶体的双电层,而描述胶体脱稳程度的重促使因电解质作用而初步絮凝的胶体颗粒进一步聚要指标是电位,所以同时还必须降低电位和破集成较粗大的絮状颗粒,有利于气泡的吸附和分离坏水化膜,并提供胶体碰撞的动能。造成胶体碰撞的处理。对水中胶体及颗粒物具有高效电中和、架桥、主要原因是布朗运动、流速梯度和涡流紊动。而由于絮凝和吸附等物理化学功能,可有效去除水中浊度、布朗运动对1pm左右的细小颗粒已基本不起作用,色度、重金属离子及微量有机毒物。表2几种常见的助凝剂及其使用的pH值名称H值硫酸铝、结晶氯化铝、聚合氯化铝等6.0~8.5无机絮凝剂三氟化铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铁4.0~11钙盐、镁盐9.5~14聚硅氯化铝、聚硅硫酸铝、聚硅硫酸铁4.0-11阴离子型:聚丙酸钠、水溶性聚丙烯酰胺磺化聚丙烯酰胺等1,0~14有机絮凝剂阳离子型:聚乙烯亚胺、聚乙烯吡啶盐等1,0~7.0非离子型:聚丙烯酰胺、氯化聚乙烯等适用范围宽4.1.2气泡粘附作用的基本原理压阀进入气浮池,由于突然减到常压,这时溶解于废粘附是指以微小气泡作为载体粘附水中已经水中的空气便形成许多细小的气泡逸出,进行气浮。絮凝成团的杂质颗粒,使其密度小于水,然后絮凝颗叶轮气浮的充气是靠叶轮高速旋转时在固定的盖板粒被气泡挟带浮升至水面与水分离去除的过程。在下形成负压,从空气管中吸入空气。曝气气浮是用这个过程中起主要作用的是微气泡的直径。鼓风机将空气直接打入装在气浮池底的充气器,使所以,在一定的条件下,如果气泡分散得越小,空气形成细小的气泡进入废水中进行气浮。从处理则单位体积的气体总表面积越大,因此与悬浮物或效率说,加压气浮产生的气泡最小,约30~120m,乳化油粒碰撞和粘附的机会就越多,气浮效率就越气浮效率最高,而且运行管理方面比较简便,为水刺高。但如果水中表面活性物的数量超过一定限度法水处理工艺的首选方法。后,尽管起泡现象很强烈,泡沫在水面上聚集很多,42砂滤技术情况但气浮效果却大大降低了。这是因为大量表面活性砂滤其实是一种古老的净化水的方法,当然现物质所造成的严重乳化问题引起的。在的砂滤融入了许多现代技术手段。目前,国内外413气淳设备应用最多的是所谓动态砂滤技术和静态砂滤技术。在一定条件下,气泡在废水中的分散程度是影动态砂滤技术是在过滤的同时对砂粒进行清洗,可响气浮效率的直接因素,所以气浮设备一般以产生以不间断地连续工作,基本上不需维护。静态砂滤气泡的方法来分类,包括加压气浮、叶轮气浮、曝气是利用不同粒径的砂层来拦截水体中细小的微粒。气浮和真空气浮等。其中加压气浮是用水泵将废水砂的粒径为0.5~15mm范围内,采用分层装填的加压到3~4个大气压,同时注入空气,在上述压力方式。工作时利用水的重力进行过滤,上部进水、下下,在溶气罐中使空气溶解于废水中。废水经过减部出水。当进水腔压力达到一定值时,需对砂子进2008年(总第65期)张志娟:水刺法循环水处理技术的研究15行清洁,清洁方式采用空压带水由下部反向冲洗,清生物化学需氧量是指由于水中好气微生物的繁洗水由上部流出。静态砂滤虽然不能连续工作但殖或呼吸作用,水中有机物被分解所消耗的溶解氧可以使用很细的砂粒来提高过滤精度和增加1个备的量,简称BOD。通常规定为20℃时5天所消耗氧用罐用于轮换清洗,以保证连续工作。量,以mg/L单位表示。测定时通常选用标准稀释5水质指标的要求法测定。经过这些处理后可以大大地提高了水处理的效53化学需量(COD)果,节约了成本。经过气浮、砂滤装置以及各种过滤化学需氧量是指1L水中还原性物质(有机或介质的处理后,使水的品质得到大大的改善出水浊无机的)在规定的条件下被氧化时所消耗的氧的毫度可降到5mg/L以下杂质粒径<30m,乳化油脂克数。它是描述水质被污染程度的综合性指标之的量可减少95%,总固体悬浮物的量能达到不高于。目前,国内外测定COD的方法较多,公认和通00mg/L,可以完全达到水刺生产工艺用水的要求,用的方法是采用重铬酸钾法和高锰酸钾法。也符合国家对于工业废水的排放标准。国家对于工6结语业废水的排放有严格的规定,如表3所示。综上所述,在水刺生产过程中采用有效的水处理装置可以有以下几个方面的作用。3工业废水排放标准(1)可以提高生产效率和产品质量。在水刺生有害物质或项目名称最高容许排放浓度/(mg/L)产过程中,使用高效的水处理技术,可以有效地减少pH值安全过滤芯、水针板堵塞和水针板针孔磨损变形现悬浮物象的发生,使产品的断裂强力和外观质量得到明显生化需氧量的改善。化学需氧量(2)降低消耗。采用有效的水处理工艺和设硫化物挥发碑备,可大大减少物理方法过滤材料的消耗,并且使水氰化物(以游离氰根计)的回收利用率显著增加。对于企业来讲经济效益毋有机磷庸置疑石油类(3)降低劳动强度。采用有效的水处理工艺和铜及其化合物1(按Cu计)设备,大大减少了多级过滤材料的堵塞,也就减少了锌及其化合物5(按zn计)对这些材料频繁更换清洗的次数,降低了劳动强度。氟的有机化合物10(按F计参考文献:硝基苯类[1]靳向煜,柯勤飞非织造布学[M]5[2]马建伟郭乘臣陈韶娟非织造布技术概论[M]北京:中国纺苯胺类织出版社在实际生产过程中,要对水质进行定期的检测。【3]水刺技术染整加工的一种新方法U,金全国染整新技术协作网简般常规的检测项目包括水的p值测定、生化需讯,2002,(12)4]气浮技术控制影响因素的探讨[江西科学,2006,(1)氧量的测定、化学需氧量的测定等。5]气浮净水技术的理论及应用[]四川化工,2005,(4)51pH值的测定[6]余瑞宝陆正龙水质污染的分析方法和仅器[JpH值标准的测定方法采用电极系统进行测定。【7】清华大学给水排水教研组度水处理与利用工作M测定时使用的工作电极很多,有氢电极、醌一氢醌电8]水体颗粒物和难降解有机物的特性与控制技术原理极、金属锑电极、玻璃电极等。其中应用最广泛的是[9]Nelson L Nemerow Liquid Waste of Industry[J][10] Gorden Maskew Fair, John Charles Geyer. Water Supply and玻璃电极52生物化学需氧量(BOD)(下转第18页)非织造布第16卷第1期横强度比均衡、有利于实现产品的薄型化发展等。有报告报道,2006年日本汽车产量超过美国成这种材料目前在国际上被广泛应用到车顶衬垫材为世界第一大汽车生产国,美国仅次之后,中国超过料、座椅垫层、车后箱衬垫材料、缓冲和隔音材料等。德国成为世界第三大汽车生产国;另有报告预测,到由于纺粘法在技术性能和制造成本上的优势,随着2014年,全球的汽车产量将达到7500万辆,其中美纺粘针刺材料在汽车领域的应用扩展,正在很多领国仍居第一,中国和日本将并列居第二位,德国排第域不断取代短纤针刺非织造布产品三。从上述报道和预测可以看出,中国的汽车产量纺粘热轧非织造布是汽车用簇绒地毯底布的最已居世界第三位,并有可能上升至第2位,几年后汽主要材料,目前在欧美等汽车用地毯中,簇绒地毯占车产量将接近和达到1000万辆。按照这一数字计据主要份额,而簇绒地毯的底布几乎都是采用PET算,届时我国产的汽车所需各类非织造布将达到20纺粘热轧法非织造布;此外,PET纺粘法热轧布还万t左右广泛应用到汽车过滤领域和汽车内饰材料中我国汽车领域的高速发展对于非织造布生产商短纤废纺浸渍法非织造布在汽车结构中也有较和供应商是个良好的发展机遇,关键是非织造布生多应用,主要用于车底板垫层的模压成型材料及其产者应该与汽车行业密切合作,抓住时机,不断开发它用途上出具有优良质量和高性能的汽车用非织造布材4结语提升我国的汽车内饰档次和取得更大的经济效益Application and Development of Nonwovens in Automobile IndustryZHANG Xue-ming, LIU Hai-jiangLiaoning Tianwei Textile Research Architectural Design Co LTD)Abstract: Application of nonwovens in automobile field and its performance and advantage are described in thepaper. Characteristics and process method of PET nonwovens which is used generally in automobile industry areintroduced.It is explained that application of nonwovens in China automobile industry has excellent developmentKeywords: Nonwovens; Automobile; Development; Application; Prospect(上接第15页)Technology and Research for Spunlaced Circle Water TreatmentZHANG Zhi-juan(Tianjin Industry Institute)Abstract: Various water treatment equipment and method principle are introduced in the paper. It is explainedKeywords: Nonwovens; Spunlaced; Circle water treatment technology Research s productionthat water treatment process is very important in the course of spunlaced nonwovens