CN101220565A

CN101220565A - 一种污水可零排放的制浆方法

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Publication number: CN101220565A
Application number: CNA2008100305678A
Authority: CN
Inventors: 晏永祥
Original assignee: 晏永祥
Current assignee: Changsha University of Science and Technology
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2028-01-30
Also published as: CN101220565B

Abstract

一种污水可零排放的制浆方法，制浆原料与蒸煮剂、催化剂混合均匀后，加入到蒸球内，然后通蒸汽进行蒸煮；蒸煮后的原料依次通过多台串联的双螺杆挤压机进行挤压提取黑液，得到浆料，最后一台双螺杆挤压机得到的黑液返回到前一台双螺杆挤压机继续挤压，而第一台及第二台的双螺杆挤压机所得黑液直接合并，将合并后的黑液经浓缩干燥得到碱木素或木质素磺酸盐；再将浆料送入到双螺杆搓揉制浆机内，在搓揉磨浆的同时进行多段串联涤洗，或是多段串联涤洗和多段串联漂白，洗涤水返回至前一段涤洗工序中，最终得到的洗涤水由第一段涤洗工序出来即为剩余的黑液，则返回到制浆原料或蒸球处；浆料进入双盘磨浆机加水精磨，浆料经精磨后进入到抄纸机抄造成浆板，所脱除的水经净水处理可循环至双盘磨浆机处或其它需补水的工序中。

Description

一种污水可零排放的制浆方法

技术领域

本发明属于造纸制浆技术领域，具体涉及一种使制浆过程无污水排放的技术。

背景技术

碱法制浆后有大量的纤维和非纤维原料和大部分碱性物质溶解于蒸煮液中成为黑液，它是造纸工业最大的污染源，污染负荷可达到总污染负荷的90％。目前国内外大型造纸企业多以传统的碱回收技术对黑液进行治理，该技术对减轻造纸工业造成的环境污染比较有效，但传统碱回收技术一次性投资巨大，建成一套碱回收装置一般需投资数千万元，且日常运行费用相当高，由此我国众多中小型制浆造纸厂无力承担，只能将黑液直接排放或经稀释后排放，造成水体的严重污染，因黑液治理难题已导致我国大量中小型制浆企业纷纷被迫关闭。

传统碱回收技术不仅烧掉了黑液中宝贵的木质素，同时产生大量有害气体造成二次污染，另外，我国正在大力推广零污染的水煤浆技术，该技术中每一吨煤要加入200千克的碱木素，因此该技术的推广需要大量的碱木素配套，据初步估算，该技术推广后，我国每年需要的碱木素达到数百万吨，市场容量很大，此外，目前国内和国外市场中，均需要大量木质素磺酸盐，而这两类产品只有制浆造纸企业能提供。

传统制浆方法是在浆浓度为4-10％的条件下洗浆和漂浆的，洗漂浆浓度低，用水达到20-30m³/吨浆，用水量大，洗漂浆水COD含量达到1000-1500mg/L，必须对此污水进行处理，传统的方法是建设一级加净水剂物化，二级厌氧和曝气的设施进行处理，由于污水中含有难于通过物化去除和生化降解的水溶性木质素盐和糖，使投资和运行费用高昂。

发明内容

本发明的目的在于针对现有碱回收技术投资巨大、运行费用高的问题，提供一种碱法或碱法零残碱蒸煮制浆黑液和污水治理的新技术，使制浆过程不但没有污水排放，还由于将黑液用于生产碱木素或木质素磺酸盐，使黑液和污水治理产生了经济效益，本发明不受造纸规模的限制。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种污水可零排放的制浆方法，包括以下步骤：

1)制浆原料与蒸煮剂、催化剂混合均匀后，加入到蒸球内，然后通蒸汽进行蒸煮；

2)蒸煮后的原料依次通过多台串联的双螺杆挤压机进行挤压提取黑液，得到浆料，最后一台双螺杆挤压机得到进行的黑液返回到前一台双螺杆挤压机搅拌混合后，继续挤压，而第一台及第二台的双螺杆挤压机所得黑液直接合并，将合并后的黑液经浓缩干燥得到碱木素或木质素磺酸盐；

3)再将浆料送入到双螺杆搓揉制浆机内，在搓揉磨浆的同时进行多段串联涤洗，或是多段串联涤洗和多段串联漂白，洗涤水返回至前一段涤洗工序中，最终得到的洗涤水由第一段涤洗工序出来即为剩余的黑液，则返回到制浆原料或蒸球处；

4)浆料最后进入双盘磨浆机加水精磨。

所述4)步中的浆料经精磨后进入到抄纸机抄造成浆板，所脱除的水经净水处理可循环至双盘磨浆机处或其它需补水的工序中。

所述的2)步中补充的水由最后一台双螺杆挤压机加入。

所述的2)步中所述的双螺杆挤压机优选为三台，补充的水由最后一台双螺杆挤压机加入，补水量优选为4-5m³/吨浆。

所述的3)步中多段串联涤洗的水由最后一段加入，多段串联漂白的漂白液则由漂白开始的第一段加入。

所述的3)步中优选双螺杆搓揉制浆机内四段串联涤洗，洗涤用水量优选为3-5m³/吨浆；或是优选两段串联涤洗和两段串联漂白，洗涤和漂白用水量优选为3-5m³/吨浆。

所述的漂白用水量为洗涤和漂白用水总质量的20-30％，经漂白后所得到的水经净化循环至所需用水的工序。

所述1)步中蒸煮剂和催化剂温度控制在常温至90℃，蒸煮剂和催化剂质量浓度为优选为10～20％。

所述的蒸煮压力为0.4～1.2Mpa；蒸煮时间为1～6小时。

所述的催化剂优选为蒽醌、尿素、氯氧、亚硫酸钠、硅酸钠、甲醇和乙醇中的一种或几种，蒸煮剂优选为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、亚硫酸钠、亚硫酸镁和硫化钠中的一种或几种。

本发明的制浆黑液和污水治理方法可以用芦苇、竹片、棉秆和麦草等非木纤维和杨木、桦木和桉木等木材为原料，在蒸煮剂对绝干浆质量用量10～20％的条件下进行蒸煮制浆，根据原料和浆用途的不同，得浆率可达到60～85％，浆白度达到65～80％，制浆黑液和污水可实现零排放。

以芦苇为制浆原料，在2000kg破碎和除尘好的芦苇中，加入温度为80℃，浓度为10％的氢氧化钠溶液700L，在搅拌下加入催化剂，搅拌均匀后加入到蒸煮锅内进行蒸煮。蒸煮压力为0.4～0.8Mpa、蒸煮时间为2小时、浆浓度控制为20～45％，催化剂质量用量为3.1％，其中蒽醌为0.1％，乙醇为3％。蒸煮后浆料先经过三台双螺杆挤压机进行三段串联逆流高浓挤压，提取黑液，黑液提取率达到90％，黑液量为8～9m³/吨浆，用于生产碱木素，然后用双螺杆搓揉挤压制浆机在磨浆的同时进行二段串联涤洗和二段串联漂白，洗浆和漂浆浓度均为25～40％，洗浆和漂浆用水量为3～5m³/吨浆，浆白度可达到70～75％，过氧化氢用量只用5～7％，此污水可直接用于制浆生产，最后用双盘磨浆机在浆浓为5～6％条件下精磨，成浆在打浆度为38度时抄造成浆板，白水量为17～18m³/吨浆，白水经过SPR净水器处理后可循环使用。

以棉杆为制浆原料，在2000kg破碎和除尘好的棉杆中，加入温度为80℃，浓度为12％的氢氧化钠溶液700L，在搅拌下加入催化剂，搅拌均匀后加入到蒸煮锅内进行蒸煮。蒸煮压力为0.4～0.8Mpa、蒸煮时间为3小时、浆浓度控制为20～45％，催化剂质量用量为3.1％，其中蒽醌为0.1％，甲醇为3％。蒸煮后浆料先经过三台双螺杆挤压机进行三段串联逆流高浓挤压，提取黑液，黑液提取率达到90％，黑液量为8～9m³/吨浆，用于生产碱木素，然后用双螺杆搓揉挤压制浆机在磨浆的同时进行四段串联涤洗，洗浆浓度为25～40％，洗浆用水量为3～5m³/吨浆，此污水可直接用于制浆生产，最后用双盘磨浆机在浆浓为5～6％条件下精磨，成浆打浆度为38度，与国产废纸浆配抄高强瓦楞原纸，棉杆浆加入比例为30％，成纸各项质量指标均达到GB13023-91A级瓦楞原纸的标准。抄纸白水经过SPR净水器处理后可循环使用。

以杨木为制浆原料，在2000kg破碎和除尘好的杨木片中，加入温度为80℃，浓度为15％的蒸煮剂溶液700L，在搅拌下加入催化剂，搅拌均匀后加入到蒸煮锅内进行蒸煮。蒸煮压力为0.4～0.8Mpa、蒸煮时间为2小时、浆浓度控制为20～45％，催化剂质量用量为4.15％，其中氯氧为0.15％，甲醇为3％，尿素1％。蒸煮剂为亚硫酸钠和氢氧化钠按4∶1比例混合的，蒸煮后浆料先经过三台双螺杆挤压机进行三段串联逆流高浓挤压，提取黑液，黑液提取率达到90％，黑液量为8～9m³/吨浆，用于生产木质素磺酸钠，然后用双螺杆搓揉挤压制浆机在磨浆的同时进行二段串联涤洗和二段串联漂白，洗浆和漂浆浓度均为25～40％，洗浆和漂浆用水量为3～5m³/吨浆，浆白度可达到70～75％，过氧化氢用量只用5～7％，此污水可直接用于制浆生产，最后用双盘磨浆机在浆浓为5～6％条件下精磨，成浆在打浆度为38度时抄造成浆板，白水量为17～18m³/吨浆，白水经过SPR净水器处理后可循环使用。

本发明通过以上技术方案将制浆原料在蒸煮后，通过使用双螺杆挤浆机进行多段串联逆流高浓挤压，提取浆料中85～90％的黑液成份，黑液量为8～10m³/吨浆，黑液经过喷淋浓缩后全部进行离心喷雾干燥，生产粉状碱木素或木质素磺酸盐，作为商品出售；生产本色浆时，再通过使用双螺杆搓揉制浆机对提取黑液后的浆料进行搓揉磨浆并同时进行多段串联逆流高浓洗涤，磨洗浆浓度达到25～40％，提取浆料中8～10％的黑液成份，总黑液提取率达到95％以上，洗浆水量只有3～5m³/吨浆，全部回用于制浆，不需排放，浆料打浆度达到14～21°SR；生产漂白浆时，则通过使用双螺杆搓揉制浆机对已提取黑液的浆料搓揉磨浆并同时进行多段串联逆流高浓洗涤和过氧化氢多段串联高浓逆流洗涤漂白，磨洗漂浆浓度达到25～40％，提取浆料中8～10％的黑液成份，总黑液提取率达到95％以上，浆料打浆度达到14～21°SR，浆白度可达到65～80％，过氧化氢用量只用5～7％，洗浆漂白水水量为3～5m³/吨浆，经过SPR净水器进行处理后全部回用于制浆，不需排放；漂后的白浆经过使用双盘磨浆机中浓磨浆后抄造成白纸板销售，磨浆浓度为5～6％，抄造纸板产生的白水经过SPR净化器处理后全部回用到抄造系统中，需处理的白水量为17～18m³/吨浆。本发明使制浆造纸厂无需建设投资巨大的碱回收工程，且使黑液用于制备质量优良的碱木素或木质素磺酸盐，碱木素或木质素磺酸盐的产量为0.5吨/吨浆，洗浆水量少，直接回用于制浆，不需建中段水处理装置来处理洗涤和漂白污水。成浆可抄造成纸板销售，抄纸白水经过净化处理后循环使用，实现零排放，不受制浆造纸生产规模限制，适于推广使用。

由于本发明优越的技术方案能产生以下技术效果：

1、本发明使制浆黑液提取率达到95％，黑液提取率高，可用于制备质量优良的木质素磺酸盐或碱木素；制浆厂无需建设投资费用巨大的碱回收工程，只需投入碱回收工程投资额的20％～30％，即可建成相同规模的碱木素或木质素磺酸盐生产线，有效节约了投资，同时碱木素或木质素磺酸盐产品还可以增加600～1500元/吨浆的经济效益；

2、现有生产工艺中，涤洗和漂白的浆料浓度一般是5～15％左右，通过泵打以利于原料输送。而本发明的原料涤洗和漂白浓度可控制在20～45％，通过双螺杆搓揉挤压制浆机中的双螺旋输送，并在输送的过程中，实现磨浆、涤洗二合一或磨浆、涤洗和漂白三合一，涤洗和漂白效率高，漂白剂用量少，所产生的洗涤和漂白污水量也少，漂白剂过氧化氢用量只用5～7％，漂白和洗浆水量仅为3～5m3/吨浆，经过处理后可回用于制浆生产，浆白度达到65～80％，可满足造纸的需要，成品浆得率高，浆得率可达到60～85％。

3、本发明的优势还在于：本发明制浆黑液和污水治理的工艺能满足碱法制浆和碱法零残碱制浆的要求，既可以生产碱木素，也可以生产木质素磺酸盐。

4、本发明的制浆方法是在浆浓度为25-40％的条件下洗浆和漂浆的，洗浆浓度高，用水只有3-5m³/吨浆，用水量少。洗浆水无需处理，直接可用于制浆，节约了投资和运行成本。

附图说明

图1为本发明的三台双螺杆挤压机流程示意图。

图2为双螺杆搓揉挤压制浆机内在磨浆的同时进行四段串联涤洗流程示意图。

图3为双螺杆搓揉挤压制浆机在磨浆的同时进行二段串联涤洗和二段串联漂白流程示意图。

图4本发明工艺流程示意图。

具体实施方式

以下实施例旨在说明本发明而不是本发明进一步限定，本发明的实施方式可以以发明内容所描述的任何一种方式实施。

实施例1：

流程过程参见图1，在2000kg破碎和除尘好的芦苇中，加入温度为80℃，浓度为10％的氢氧化钠溶液700L，在搅拌下加入催化剂，搅拌均匀后加入到蒸煮锅内进行蒸煮。蒸煮压力为0.4～0.8Mpa、蒸煮时间为2小时、浆浓度控制为20～45％，催化剂质量用量为3.1％，其中蒽醌为0.1％，甲醇为3％。蒸煮后浆料先经过三台双螺杆挤压机进行三段串联逆流高浓挤压，补充的水由最后一台双螺杆挤压机加入，加水量为4-5m³/吨浆，最后一台双螺杆挤压机挤压浆料所得到的黑液返回到第二台双螺杆挤压机，第一台、第二台双螺杆杆挤压得到的黑液则合并(参见图1)，提取黑液，黑液提取率达到90％，黑液量为8～9m³/吨浆，经喷淋浓缩，全部进行离心喷雾干燥，生产碱木素。浆料然后用双螺杆搓揉挤压制浆机在磨浆的同时进行二段串联涤洗和二段串联漂白(参见图3)，二段串联涤洗涤的水由第二段加入，二段串联漂白的漂白液则由漂白开始的第一段加入，洗浆和漂浆浓度均为25～40％，洗浆和漂浆用水量为3～5m³/吨浆，浆白度可达到70～75％，过氧化氢用量只用5～7％，此洗涤水可直接用于制浆生产(蒸球或制浆原料处)，最后用双盘磨浆机在浆浓为5～6％条件下精磨，成浆在打浆度为38度时抄造成浆板，白水量为17～18m³/吨浆，白水经过SPR净水器处理后可循环使用。

实施例2：

流程过程参见图1，在2000kg破碎和除尘好的棉杆中，加入温度为80℃，浓度为12％的氢氧化钠溶液700L，在搅拌下加入催化剂，搅拌均匀后加入到蒸煮锅内进行蒸煮。蒸煮压力为0.4～0.8Mpa、蒸煮时间为3小时、浆浓度控制为20～45％，催化剂质量用量为3.15％，其中氯氧为0.15％，甲醇为3％。蒸煮后浆料先经过三台双螺杆挤压机进行三段串联逆流高浓挤压，补充的水由最后一台双螺杆挤压机加入，加水量为4-5m³/吨浆，最后一台双螺杆挤压机挤压浆料所得到的黑液返回到第二台双螺杆挤压机，第一台、第二台双螺杆杆挤压得到的黑液则合并(参见图1)，提取黑液，黑液提取率达到90％，黑液量为8～9m³/吨浆，经喷淋浓缩，全部进行离心喷雾干燥，生产碱木素，然后用双螺杆搓揉挤压制浆机在磨浆的同时进行四段串联涤洗(参见图2)，串联涤洗的水由第四段(即最后一段)加入洗浆浓度为25～40％，洗浆用水量为3～5m³/吨浆，此洗涤污水可直接用于制浆生产(蒸球或制浆原料处)，最后用双盘磨浆机在浆浓为5～6％条件下精磨，成浆打浆度为38度，与国产废纸浆配抄高强瓦楞原纸，棉杆浆加入比例为30％，成纸各项质量指标均达到GB13023-91A级瓦楞原纸的标准。抄纸白水经过SPR净水器处理后可循环使用。

实施例3：

流程过程参见图1，在2000kg破碎和除尘好的杨木片中，加入温度为80℃，浓度为15％的蒸煮剂溶液700L，在搅拌下加入催化剂，搅拌均匀后加入到蒸煮锅内进行蒸煮。蒸煮压力为0.4～0.8Mpa、蒸煮时间为2小时、浆浓度控制为20～45％，催化剂质量用量为4.15％，其中氯氧为0.15％，甲醇为3％，尿素1％。蒸煮剂为亚硫酸钠和氢氧化钠按4∶1比例混合的，蒸煮后浆料先经过三台双螺杆挤压机进行三段串联逆流高浓挤压，补充的水由最后一台双螺杆挤压机加入，加水量为4-5m³/吨浆，最后一台双螺杆挤压机挤压浆料所得到的黑液返回到第二台双螺杆挤压机，第一台、第二台双螺杆杆挤压得到的黑液则合并，提取黑液(参见图1)，黑液提取率达到90％，黑液量为8～9m³/吨浆，用于生产木质素磺酸钠，然后用双螺杆搓揉挤压制浆机在磨浆的同时进行二段串联涤洗和二段串联漂白(参见图3)，二段串联涤洗涤的水由第二段加入，二段串联漂白的漂白液则由漂白开始的第一段加入，洗浆和漂浆浓度均为25～40％，洗浆和漂浆用水量为3～5m³/吨浆，浆白度可达到70～75％，过氧化氢用量只用5～7％，此洗涤污水可直接用于制浆生产(蒸球或制浆原料处)，最后用双盘磨浆机在浆浓为5～6％条件下精磨，成浆在打浆度为38度时抄造成浆板，白水量为17～18m³/吨浆，白水经过SPR净水器处理后可循环使用。

本发明的制浆黑液和污水治理方法可以用芦苇、甘蔗渣、竹片、棉秆、麻、和麦草等非木纤维和桉树、杨木、桦木和桉木等木材为原料，在碱性或碱性零残碱条件下进行蒸煮制浆，根据原料和浆用途的不同，得浆率可达到60～85％；另外，制浆厂无需建设投资巨大的碱回收工程，且使黑液用于制备质量优良的碱木素或木质素磺酸盐，碱木素或木质素磺酸盐的产量为0.5吨/吨浆，漂白和洗浆水量为3～5m³/吨浆，浆白度可达到65～80％，过氧化氢用量只用5～7％，漂白和洗浆水可回用于制浆；需处理的抄纸白水量为17～18m³/吨浆，白水经过处理后可循环使用，实现零排放，不受制浆造纸生产规模限制，适于推广使用。

Claims

1.一种污水可零排放的制浆方法，其特征在于，包括以下步骤：

2)蒸煮后的原料依次通过多台串联的双螺杆挤压机进行挤压提取黑液，得到浆料，最后一台双螺杆挤压机得到的黑液返回到前一台双螺杆挤压机，搅拌混合后，继续挤压，而第一台及第二台的双螺杆挤压机所得黑液直接合并，将合并后的黑液经浓缩干燥得到碱木素或木质素磺酸盐；

3)再将浆料送入到双螺杆搓揉制浆机内，在搓揉磨浆的同时进行多段串联涤洗，或是多段串联涤洗和多段串联漂白，洗涤水返回至前一段涤洗工序中，最终得到的洗涤水由第一段涤洗工序出来即为剩余的含黑液的洗涤水，该洗涤水则返回到制浆原料或蒸球处；

4)浆料最后进入双盘磨浆机加水精磨。

2.根据权利要求1所述一种污水可零排放的制浆方法，其特征在于，4)步中的浆料经精磨后进入到抄纸机抄造成浆板，所脱除的水经净水处理可循环至双盘磨浆机处或其它需补水的工序中。

3.根据权利要求1或2所述一种污水可零排放的制浆方法，其特征在于，2)步中补充的水由最后一台双螺杆挤压机加入。

4.根据权利要求3所述一种污水可零排放的制浆方法，其特征在于，2)步中所述的双螺杆挤压机为三台，补充的水由最后一台双螺杆挤压机加入，补水量为4-5m³/吨浆。

5.根据权利要求1或2所述一种污水可零排放的制浆方法，其特征在于，3)步中多段串联涤洗的水由最后一段加入，多段串联漂白的漂白液则由漂白开始的第一段加入。

6.根据权利要求5所述一种污水可零排放的制浆方法，其特征在于，3)步中双螺杆搓揉制浆机内四段串联涤洗，洗涤用水量为3-5m³/吨浆；或是两段串联涤洗和两段串联漂白，洗涤和漂白用水量为3-5m³/吨浆。

7.根据权利要求6所述一种污水可零排放的制浆方法，其特征在于，所述的漂白的用水量为洗涤和漂白用水总质量的20-30％，经漂白后所得到的水经净化循环至所需用水的工序。

8.根据权利要求2所述一种污水可零排放的制浆方法，其特征在于，1)步中蒸煮剂和催化剂温度控制在常温至90℃，蒸煮剂和催化剂质量浓度为10～20％。

9.根据权利要求1所述的一种污水可零排放的制浆方法，其特征在于，所述的蒸煮压力为0.4～1.2Mpa；蒸煮时间为1～6小时。

10.根据权利要求1所述的一种污水可零排放的制浆方法，其特征在于，其中催化剂为蒽醌、尿素、氯氧、亚硫酸钠、硅酸钠、甲醇和乙醇中的一种或几种，蒸煮剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、亚硫酸钠、亚硫酸镁和硫化钠中的一种或几种。