CN101838038B - 碱回收白泥作混凝剂处理造纸废水的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于废水处理领域，涉及一种以造纸黑液碱回收处理过程所产生白泥为混凝剂对造纸废水进行处理的工艺，是利用制浆黑液的碱回收白泥作为混凝剂，具体步骤如下：a、将碱回收白泥破碎后与清水搅拌，形成白泥乳液；b、白泥乳液与造纸废水搅拌混合进行混凝沉淀；c、上一步得到的混合物进行固液分离，沉淀物脱水后外运，出水根据要求作进一步处理。该工艺以造纸厂制浆黑液的碱回收白泥为混凝剂，对造纸厂的混合废水（制浆黑液除外）进行混凝处理，与现有的混凝处理方法最大的区别在于无需投加助凝剂，在此基础上可以达到现有混凝处理的去除效果。

Description

碱回收白泥作混凝剂处理造纸废水的工艺

技术领域

本发明属于废水处理领域，涉及一种以造纸黑液碱回收处理过程所产生白泥为混凝剂对造纸废水进行处理的工艺。

背景技术

造纸废水是一种水量大、色度高、悬浮物含量大、有机物浓度高、组分复杂的难处理有机废水。造纸废水主要有三个来源：制浆黑液、中段水和纸机白水。制浆是把植物原料中的纤维分离出来，制成浆料，再经漂白；抄纸是将纸浆制成纸张的过程，现代造纸业中在造纸机上连续进行，抄纸机排出的废水，称为白水，其中含有大量纤维和生成过程中添加的填料和胶料。这两项工艺都排出大量废水。其中属制浆黑液污染最为严重，污染物浓度很高，含有大量纤维、无机盐和色素。洗涤漂白过程中产生的中段水水量最多，污染物质有较高浓度的木质素、纤维素和树脂酸盐等较难生物降解的成分。

对于造纸废水中最难处理的制浆黑液，目前实践证明最有效的方法是“碱回收法”，即，制浆黑液经提取、蒸发浓缩，在碱回收炉燃烧得到熔融物，溶入水后成为绿液，其主要成分为碳酸钠，然后将石灰加入绿液中苛化，使碳酸钠转化为氢氧化钠，同时得到沉淀物白泥。“碱回收法”不但可以回收大量的宝贵资源，而且可以降低造纸废水的污染程度和难处理程度。

但随着造纸企业碱回收量的增加，“碱回收法”产生的白泥会成比例大幅度增加积累，而以非木材纤维为原料的造纸企业，由于“碱回收法”产生的白泥的硅含量高，不易回烧成石灰，无法再生循环使用，因此，此类造纸白泥的治理成为许多企业迫切需要解决的一个难题。若不采取有效的措施，仅简单的采取就地挖坑填埋等措施，不仅浪费资源，同时也会造成严重的环境污染。

除了制浆黑液外，造纸废水中的中段废水和纸机白水都具有悬浮物高的特点。目前处理高悬浮物废水多采用混凝沉淀工艺，所用混凝剂一般为聚铝或聚铁，通常还加入聚丙烯酰胺作为助凝剂，化学混凝沉淀处理效果良好，但药剂费用较贵，增加了造纸厂的生产成本，因此有必要寻找一种使用方便、廉价的混凝剂，开发相应的混凝处理工艺，提高造纸厂的废水处理率，从而降低造纸厂的生产成本。申请号为CN200810030430.2的中国发明专利公开了一种应用碱回收白泥作助凝剂处理脱墨废水技术，第一步在绿液苛化过程中应用晶型控制剂AT-1，加入量为0.01-0.015mol/molCA²⁺，第二步应对白泥进行匀整处理，制得平均粒度在4-6μm的超细活性碳酸钙产品，调节浓度至18%-20%可作助凝剂与PAC混凝处理脱墨废水。虽然该方法对于脱墨废水中的COD、SS和浊度有一定的去除效果，但是该方法工艺较为复杂，还需要加入混凝剂PAC，导致处理成本的增加，对于成分不同的造纸废水处理效果较差。

发明内容

本发明主要是针对现有技术所存在的造纸废水处理成本高、处理率低的技术问题，提供一种碱回收白泥作混凝剂处理造纸废水的工艺。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种碱回收白泥作混凝剂处理造纸废水的工艺，是利用制浆黑液的碱回收白泥作为混凝剂，具体步骤如下：a、将碱回收白泥破碎后与清水搅拌，形成白泥乳液；b、白泥乳液与造纸废水搅拌混合进行混凝沉淀，白泥乳液的投加量为50~300mg/L废水，所述的白泥乳液的密度控制在1100-1300kg/m³范围内，具体投加量根据造纸废水中悬浮物的多少及悬浮物的沉降性能决定；c、上一步得到的混合物进行固液分离，沉淀物脱水后外运，出水根据要求作进一步处理；

所述的碱回收白泥是以非木材纤维为原料的造纸工艺产生的制浆黑液经“碱回收法”得到的沉淀物白泥；

所述的造纸废水为造纸厂的碱回收废液、中段废水和纸机白水的混合废水。

该工艺以造纸厂制浆黑液的碱回收白泥为混凝剂，对造纸厂的混合废水（制浆黑液除外）进行混凝处理，与现有的混凝处理方法最大的区别在于无需投加助凝剂，在此基础上可以达到现有混凝处理的去除效果。该工艺不但可以降低造纸废水混凝处理的成本，有效去除废水中的悬浮物，同时还可以充分利用碱回收白泥，减少其对环境的二次污染。所述的非木材纤维选自茎干纤维、韧皮纤维、种毛纤维中一种或几种，以这三种非木材纤维为原料得到的碱回收白泥成分相近，因此均可采用本发明的方法来回收利用。

根据造纸厂制浆黑液的碱回收白泥的组成结构可知，白泥完全可以作为混凝剂对造纸废水进行处理，其主要作用机理有：

①电中和作用

废水中的颗粒物通常带有负电荷，向废水中投加白泥后，其中残留的石灰（碱）可以提供带正电的Ca²⁺以压缩带负电的双电层，从而降低了ζ电位，破坏了悬浮物的稳定性，使废水中的颗粒发生了凝聚；

②吸附作用

硅酸盐具有类似粘土矿物的层状晶体结构，其比表面积较大，可作为吸附剂吸附废水中的部分污染物；

③沉淀物网捕作用

白泥主要成分为碳酸钙，CaCO₃密度达到2.93g/cm³，几乎不溶于水，当投加一定量后形成大量沉淀，可以网捕、卷扫水中的胶粒，水中的胶粒以这些沉淀为核心产生沉淀，这种机械作用类似沉淀池中沉降污泥的网捕效果。

通过上述多种作用机理，碱回收白泥可作为造纸废水处理的混凝剂进行推广应用，从而降低造纸废水的处理成本。

作为优选，a步骤中，将碱回收白泥破碎至粒径小于20mm后与水混合。碱回收白泥的破碎可以用破碎机，也可使用分离筛来控制碱回收白泥的粒径。水可为清水，也可使用达到标准的回用水。

白泥乳液的密度控制在1100-1300kg/m³范围内，密度的控制主要是基于两个方面：乳液投加量和乳液输送能力，密度过大说明白泥浓度过大，输送要求增加，对输送设备的磨损增大；密度过小，说明白泥浓度过低，达到需要的白泥浓度就需要较大的白泥乳液体积，影响系统的停留时间。因此，白泥乳液的密度控制在1100-1300kg/m³范围内是比较合适的。

作为优选，c步骤中，沉淀物脱水至含水率小于75%后外运。

所述的造纸废水为造纸厂的碱回收废液、中段废水和纸机白水的混合废水。这样处理可提高废水的处理效率，打破了传统的专水专治的思想，大大降低了水处理的费用，同时也使碱回收白泥得到有效的利用。

因此，本发明充分利用碱回收白泥，消除其作为固体废弃物对环境的污染，实现了以“废”治“废”，具有很强的可操作性，大大降低了造纸废水的处理成本。另一方面，造纸废水的处理难点之一就在于纤维等悬浮物的“低价高效”去除，本发明通过造纸厂的生产废弃物——白泥的混凝作用大幅降低了废水中的悬浮物，对于造纸废水不再分类处理，而将其混合处理，既降低了造纸厂废水的处理难度，又减少了处理费用，为造纸废水的达标排放奠定坚实的基础。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。本发明所述的碱回收白泥是以非木材纤维为原料的造纸工艺产生的制浆黑液经“碱回收法”得到的沉淀物白泥，非木材纤维选自茎干纤维、韧皮纤维、种毛纤维中一种或几种，韧皮、种毛纤维造纸主要以手工造纸为主，目前机器造纸除木材纤维外，我国的造纸业主要采用以草为代表的茎干纤维，且所占比例较大。因此，实施例中采用的碱回收白泥是来自某以草浆（茎干纤维）为原料的造纸厂制浆黑液的碱回收白泥，碱回收白泥样品通过Dmax 12kw粉末衍射仪检测，其主要成分方解石（CaCO₃ ）占94%，滑石Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂占6%，还含有微量的Ca（OH）₂。实施例处理的造纸混合废水为该造纸厂的碱回收废液、中段废水、纸机白水混合废水，水质为悬浮物200~350mg/L、COD1800~2800mg/L、废水pH值为5.8~6.8。

实施例1：

碱回收白泥用破碎机破碎后粒径控制在20mm以内，与水混合形成白泥乳液，该乳液密度为1250kg/m³。将白泥乳液投入造纸混合废水，按白泥乳液计的投加量为100mg/L废水，混凝沉淀后，废水中的悬浮物浓度由240mg/L下降至50mg/L，COD浓度由2300mg/L下降至1130mg/L。沉淀物通过脱水机脱水至含水率75%后外运，该工艺流程见图1。混凝时未对温度、pH值进行控制，混合时间和沉淀时间满足常规设计要求即可。

实施例2：

碱回收白泥用破碎机破碎后粒径控制在20mm以内，与清水混合形成白泥乳液，该乳液密度为1300kg/m³。按白泥乳液计的投加量为50mg/L废水，将白泥乳液投入造纸混合废水，混凝沉淀后，废水中的悬浮物浓度由210mg/L下降至45mg/L，COD浓度由2000mg/L下降至1100mg/L。沉淀物通过脱水机脱水至含水率75%后外运。

实施例3：

碱回收白泥用破碎机破碎后粒径控制在20mm以内，与清水混合形成白泥乳液，该乳液密度为1100kg/m³。按白泥乳液计的投加量为300mg/L废水，将白泥乳液投入造纸混合废水，混凝沉淀后，废水中的悬浮物浓度由320mg/L下降至61mg/L，COD浓度由2650mg/L下降至1380mg/L。沉淀物通过脱水机脱水至含水率75%后外运。

实施例4：

碱回收白泥用破碎机破碎后粒径控制在20mm以内，与清水混合形成白泥乳液，该乳液密度为1200kg/m³。按白泥乳液计的投加量为300mg/L废水，将白泥乳液投入造纸混合废水，混凝沉淀后，废水中的悬浮物浓度由340mg/L下降至63mg/L，COD浓度由2830mg/L下降至1350mg/L。沉淀物通过脱水机脱水至含水率75%后外运。

实施例5：

碱回收白泥的粒径用分离筛控制在20mm以内，加入清水形成白泥乳液，乳液密度为1150kg/m³。白泥乳液与造纸混合废水在混合池内搅拌混合，白泥乳液的投加量为200mg/L废水，混合物进入沉淀池进行固液分离，沉淀物脱水后外运，沉淀池出水可根据要求作进一步处理。混凝沉淀后，废水中的悬浮物浓度由350mg/L下降至53mg/L，COD浓度由2800mg/L下降至1150mg/L。

应理解，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种碱回收白泥作混凝剂处理造纸废水的工艺，其特征是利用制浆黑液的碱回收白泥作为混凝剂，具体步骤如下：

a、将碱回收白泥破碎后与清水搅拌，形成白泥乳液； 

b、白泥乳液与造纸废水搅拌混合进行混凝沉淀，白泥乳液的投加量为50~300mg/L废水，所述的白泥乳液的密度控制在1100~1300kg/m³范围内；

c、上一步得到的混合物进行固液分离，沉淀物脱水后外运，出水根据要求作进一步处理；

所述的碱回收白泥是以非木材纤维为原料的造纸工艺产生的制浆黑液经“碱回收法”得到的沉淀物白泥；

所述的造纸废水为造纸厂的碱回收废液、中段废水和纸机白水的混合废水。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：a步骤中，将碱回收白泥破碎至粒径小于20mm后与水混合。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：c步骤中，沉淀物脱水至含水率小于75%后外运。

4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述的非木材纤维选自茎干纤维、韧皮纤维、种毛纤维中一种或几种。