CN101139146A - 利用锅炉烟道尾气治理造纸黑液的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是一种利用锅炉烟道尾气治理造纸黑液的工艺，解决了现有造纸黑液碱回收处理工艺投资大、运行成本高、且废液提取率低的问题。本发明的工艺步骤是：在造纸黑液中加入添加剂，进行充分混合，将锅炉尾气和加入添加剂的造纸黑液进行中和反应和磺化反应，将得到的固液混合物进行固液分离，利用锅炉的热量与分离出的液形物质进行热交换，浓缩、析出木质素磺酸钠，最后对剩余的液体进行净化处理。

Description

利用锅炉烟道尾气治理造纸黑液的工艺

技术领域

本发明涉及造纸黑液的处理和综合利用技术，特别是一种利用锅炉烟道尾气治理造纸黑液的工艺。

背景技术

在纸浆生产中，碱法化学制浆率约为40％～50％，这意味着原料中超过一半的有机物进入蒸煮废液中。黑液占制浆造纸厂总排水量约3％～8％，占造纸厂废水有机污染物的80％～95％。由于碱法化学浆的黑液浓度极大、含有毒物和高比例的难降解物质等特点，黑液治理的难度很大。

目前，对于碱法纸浆黑液通常采用传统的碱回收工艺进行处理，它所存在的问题是：其一，工艺投资大、运行成本高，规模小的企业无法承受；其二，废液提取率低；其三，纸浆黑液固形物浓度低，硅和细小纤维含量高、粘度大、蒸发时易结垢，所以浓缩困难；其四，纸浆黑液燃烧热值低，燃烧前必将进行蒸发浓缩，再喷送到用油加热的锅炉炉膛内进行燃烧，造成能源浪费，运行成本增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有造纸黑液碱回收工艺存在的上述问题，提供一种利用锅炉烟道尾气治理造纸黑液的工艺，该工艺投资较小、运行成本较低、废液回收率高，而且综合利用效果好。

本发明的基本思路是：锅炉烟道尾气中存在有CO₂、SO₃、SO₂、NO_x(X＝1、2)等弱酸性气体，它们可以与黑液中的强碱发生中和反应，并在化学药品的作用下，可以使木质素在弱酸中析出，使COD(化学需氧量)下降45％-60％。因此，可以利用锅炉烟道尾气和加入添加剂来治理造纸黑液。

基于以上思路，解决上述问题的技术方案是：所提供的一种利用锅炉尾气治理造纸黑液的工艺步骤如下：

1)预处理，在过滤后的造纸黑液中加入用于磺化反应的添加剂，进行充分混合；

2)将锅炉烟道尾气和加入添加剂的造纸黑液通入反应塔，常压下进行中和反应和磺化反应，得到固液混合物；

3)将固液混合物进行固液分离，除去纤维、半纤维、胶质等固形有机物；

4)利用锅炉的热量与步骤3)分离出的液形物质进行热交换，浓缩、析出木质素磺酸钠；

5)将步骤4)中剩余的液体进行液体净化。

上述步骤1)中加入的用于磺化反应的添加剂优选为：Na₂SO₃和HCHO与CH₂＝CHCOOH、KMnO₄、H₂O₂、NaClO中的一种或几种的组合。加入的量应根据造纸黑液的碱性强弱决定，只要保证造纸黑液中的木质素能够充分进行磺化反应即可。

步骤5)的液体净化可以是：先将剩余的液体通入厌氧反应器，反复循环，进行一次净化；再通入好氧反应器进行二次净化。

本发明应用循环逆流反应的方法，将造纸厂生产用的锅炉尾部烟气内的二氧化硫、二氧化碳等来中和黑液内的碱，促使有机及无机物沉淀，黑液中的木素、单宁、长链脂肪酸、三萜烯等抑制厌氧反应的毒性物质，在反应中得以降低，使得造纸黑液有90％得到重复利用，10％的黑液达到排放标准。分离出来的木质素经过改性以后可作为黏胶剂、沥青改良剂、石油二次开采的表面活性剂等；特别是本发明将造纸黑液浓缩、磺化和改性后可制成浓缩液体水煤浆添加剂，该添加剂可与其它添加剂复配，与煤粉混合制成高浓度水煤浆，该水煤浆又可作为造纸厂的锅炉燃料。本发明在处理黑液的同时对造纸厂的锅炉烟气也进行了CO₂利用、脱硫处理和烟尘净化治理，这种以污治污、以废治废的工艺投资小，有很好的环保效益和经济效益。本发明的工艺简单，反应流程链路短，特别适用中小型纸浆厂的污水处理。

相对于现有的黑液浓缩燃烧法、酸析法等处理方法，本发明不需要单独设置多效蒸发单元和燃烧单元，减少了厌氧反应器的酸化预处理系统。

附图说明

图1是本发明一个实施例的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合图1对本发明的具体内容加以详细说明。

实施例一

1、取一定量的造纸黑液，其中木质素含量约占25％(质量分数)，过滤后进入预处理器，向预处理器加入适量的添加剂，使其与造纸黑液充分混合。添加剂为Na₂SO₃、HCHO和KMnO₄，它们分别占黑液质量的4.2％、1.4％和4.2％。

2、将预处理器中的混合液体加入中和反应塔，同时造纸厂锅炉的尾气以逆流的方式通入中和反应塔。锅炉尾气中含有CO₂、SO₂、SO₃、NO_x(X＝1、2)等酸性气体以及烟尘、碳粒等，造纸黑液的主要成分为：木质素、纤维素、半纤维素等，其无机物主要为NaOH、Na₂SO₄等，是一种强碱性混合液。常压下在中和反应塔内造纸黑液与锅炉尾气相互作用，主要发生以下反应：

2NaOH+CO₂＝Na₂CO₃+H₂O

2NaOH+SO₂＝Na₂SO₃+H₂O

2Na₂SO₃+2NO＝2Na₂SO₄+N₂

NaOH+NO_x+O₂→NaNO₃+H₂O

由于黑液中加入了添加剂，在75～120℃的温度下(锅炉尾气本身的温度)，造纸黑液中的木质素在中和反应塔内会发生改性反应(即磺化反应)，其反应如下：

经上述反应后混合液的pH值减小，所产生的气体从中和反应塔排出，所得到的固液混合物采用固液分离器进行分离，纤维素、半纤维素以及一些固形有机物沉淀出来。

3、利用锅炉的热量与液体进行热交换，通过雾化干燥器加热、浓缩液体，木质素磺酸钠被析出。

4、从雾化干燥器蒸出的液体进入厌氧反应器反复循环，进行一次净化，产生的CH₄等气体排出处理；最后再进入好氧反应器进行生物分解。经过厌氧反应和好氧反应后，绝大多数的液体(约90％左右)实现了净化处理，可以再次利用；但还有一小部分液体(约10％左右)虽不能完全净化，但已符合排放标准。

经检测，本实例综合治理造纸黑液和锅炉烟尘排放的主要技术指标如下：

排放物的COD(化学需氧量)≤300mg/L，BOD(生化需氧量)≤100mg/L，SS(悬浮物)≤100mg/L；二次净化水的PH值6.0～9.0；锅炉烟尘排放小于80mg/Nm³；SO₂排放小于100mg/Nm³；节约水资源约90％。

实施例二

工艺过程与实施例一相同，其中步骤1)中所加入的添加剂为：Na₂SO₃、HCHO和H₂O₂，它们分别占黑液质量的4.2％、1.2％和2％。

实施例三

工艺过程与实施例一相同，其中步骤1)中所加入的添加剂为：Na₂SO₃、HCHO、CH2＝CHCOOH和NaClO、，它们分别占黑液质量的4.2％、1.2％、3.6％和2.5％。

Claims (3)

1.一种利用锅炉尾气治理造纸黑液的工艺，其特征是按以下步骤进行：

1)预处理，在过滤后的造纸黑液中加入用于磺化反应的添加剂，进行充分混合；

2)将锅炉尾气和加入添加剂的造纸黑液通入反应塔，常压下进行中和反应和磺化反应，得到固液混合物；

3)将固液混合物进行固液分离，除去纤维、半纤维、胶质等固形有机物；

4)利用锅炉的热量与步骤3)分离出的液形物质进行热交换，浓缩、析出木质素磺酸钠；

5)将步骤4)中剩余的液体进行液体净化。

2.根据权利要求1所述工艺，其特征是：在步骤1)中加入的添加剂是Na₂SO₃和HCHO与CH₂＝CHCOOH、KMnO₄、H₂O₂、NaClO中的一种或几种的组合。

3.根据权利要求1所述工艺，其特征是：步骤5)的液体净化可以是：先将剩余的液体通入厌氧反应器，反复循环，进行一次净化；再通入好氧反应器进行二次净化。

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