CN102432143A - 造纸污泥处理回用药剂及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及造纸污泥回用药剂及处理方法。本发明所述污泥清洁剂HB-E001含有去离子水溶解的CS-8、丙烯酰胺、改性膨润土、加磁生铁粉、硫酸铝，其份数比例为50∶20∶4∶1∶25；所述污泥活性剂HB-E002含有去离子水溶解的CS-8、丙烯酰胺、双十八烷基二甲基氯化胺、壳聚糖、加磁生铁粉，其份数比例为50∶30∶18∶1∶1；所述的污泥增强剂HB-E003含有去离子水、两性聚丙烯酰胺、改性淀粉、聚酰胺环氧氯丙烷树脂、瓜尔豆胶，其份数比例为45∶30∶20∶4∶1。本发明克服了现有治污存在的水浓度COD、SS、无机盐、电导率等日益升高等缺陷。本发明吨纸节约原材料6-6.5％，大大的降低企业成本、由于附加值特别高，使企业被动治污为主动治污，同时节约资源也保护了环境。
Description
技术领域
本发明涉及造纸行业污泥处理，特别涉及造纸污泥回用药剂及处理方法。
背景技术
造纸生产过程中，大量细小纤维被流失后成为污泥，流失量约占造纸产量的6-6.5％，而这些小纤维表面积大，都是有机物，长时间在水体中就会被厌氧菌污染而变成污泥，形成固废，使大量的原材料被浪费，更重要的是固废还严重污染环境。
在本发明之前，对固废处理的方法主要是如下几种。一是将固废通过压滤机，将固废中水份去除25-40％后外运填埋、焚烧，这种方法既浪费原材料又污染地下水和大气；二是将固废制造泥浆板，行业产生的污泥量约用到30％，附加值也非常低，毛利率约15％，除去加工费用后利润仅约2％，由于泥浆板市场需求量非常小，对多余的70％固废仍然是填埋和焚烧，同样是浪费资源和污染大气；三是将固废加工为农田有机肥料，由于农村有大量的家禽、家畜的专业养殖户肥料和化肥，而这些肥料从质量上要比固废加工有机肥高，从价格上要比这类肥料低，因此，难以实现推广，结果还是填埋和焚烧；四是在生产系统中，用高分子有机物聚丙烯酰胺进行助留，使一部分固废留着在纸页中，但在添加过程中50％的逃逸率都在系统水中，使生产系统中水浓度COD、SS、无机盐、电导率等日益升高，造成生产产量、品质下降，逃逸污泥在水系统中恶性循环，增加废水处理压力，企业对处理后水难以达标，对剩余污泥还是压滤填埋和焚烧；五是将污泥处理后回用于纸页的方法至高位箱，是污泥回用流失率20％以上，对流失部分的污泥仍然是焚烧，同时会造成水体恶性循环，严重时水质发臭，这种回用方法致命的弱点，仅限于低速纸机、低档纸，对要求较高的纸和纸板，这种方法会对物理指标有明显的影响，例：对环压、耐折、耐破、厚度和挺度等，导致质量下降一个等级，企业损失惨重。
发明内容
本发明的目的是克服上述缺陷，创新对污泥性状的改性，符合纤维的形状与性状，研制一种造纸污泥处理回用纸页的方法。
本发明的技术方案是：
造纸污泥处理回用药剂，其主要技术特征在于包括污泥清洁剂HB-E001、污泥活性剂HB-E002、污泥增强剂HB-E003；所述污泥清洁剂HB-E001是有机高分子嫁接无机阳离子的复合物，含有去离子水溶解的CS-8、丙烯酰胺、改性膨润土、加磁生铁粉、硫酸铝，其份数比例为50∶20∶4∶1∶25；所述污泥活性剂HB-E002是阳离子和高分子树脂聚合物，含有去离子水溶解的CS-8、丙烯酰胺、双十八烷基二甲基氯化胺、壳聚糖、加磁生铁粉，其份数比例为50∶30∶18∶1∶1；所述的污泥增强剂HB-E003含有去离子水、两性聚丙烯酰胺、改性淀粉、聚酰胺环氧氯丙烷树脂、瓜尔豆胶，其份数比例为45∶30∶20∶4∶1。
本发明的另一技术方案是：
根据上述造纸污泥的处理方法，其主要技术步骤在于：
(1)将污泥清洁HB-E001在利用28-30转/min搅拌机加入污泥专用池，加入量每吨绝干污泥15kg，停留时间1h；
(2)将污泥活性剂HB-E002利用转速为20-22转/min搅拌机，将其稀释10倍后加入到输送污泥至污泥处理设备的泵的入口，加入量每吨绝干污泥30kg，连续添加；
(3)将污泥增强剂HB-E003利用转速为20-22转/min搅拌机，将其稀释5倍后加入到污泥处理设备的出口处，加入量每吨绝干污泥10kg，连续添加；
(4)经污泥出口，最后至纸机配浆系统。
本发明的优点和效果在于使生产中产生的污泥全部回用于纸页中，为资源化再生利用，产生高附加值，真正解决在生产中产生的污泥(除砂外)不排的效果，可为造纸过程节约原材料6-6.5％的同时，也保护了环境。
发明了一整套技术应用工艺、处理回用药剂，做到了低、中、高车速污泥(除泥砂外)全部为造纸原材料，不影响中、高速纸机产能、不影响物理指标，真正做到了变废为宝，吨纸节约原材料6-6.5％，大大的降低企业成本、由于附加值特别高，使企业被动治污为主动治污，同时节约资源也保护了环境。
本发明的优点和效果将在下面继续说明。
附图说明
图1——所述的污泥压滤与本发明回用于纸页的资源、环境、成本对比示意图。
图2——所述污泥制造泥浆板纸与本发明回用于纸页资源、环境、成本对比示意图。
图3——所述污泥制造有机肥与本发明回用于纸页资源、环境、成本对比示意图。
图4——所述的本发明与现有技术之一助留剂方法对比污泥回用纸页物理指标、网下白水浓度对比示意图。
图5——所述的本发明与污泥回用方法至高位物理指标、网下白水浓度、车速对比示意图。
图6——本发明工艺流程及方法示意图。
具体实施方式
本发明的技术思路是：
提供应用工艺、污泥清洁剂HB-E001、污泥活性剂HB-E002、污泥增强剂HB-E003、污泥处理机HB-H001；先将污泥(细小纤维)处理为成品浆料，根据不同纸种，按长、中、小纤维需要量配比，进行合理搭配后上机造纸；主要是克服现有的污泥外运填埋焚烧；克服了制造泥浆板附加值低市场小以及多余污泥还是压滤外运或焚烧；克服了污泥加工为农田有机肥料成本高，多余的污泥还是压滤外运或焚烧；克服了用高分子有机物聚丙烯酰胺回用污泥到纸页流失量大，造成系统恶性循环，多余的污泥仍然是压滤外运或焚烧；克服了污泥回用只能在中、低车速，中、低档纸而在高速车速、高档纸回用产能和物理指标下降等问题，真正做到了造纸企业前端清洁生产，减少末端废水处理压力，使废弃物成为资源，使企业大幅度降低成本，节约大量的资源和保护环境。
本发明的造纸污泥处理回用新工艺、药剂的基本原理与制备方法：
污泥清洁剂HB-E001：
是由去离子水溶解的CS-8、丙烯酰胺、改性膨润土、加磁生铁粉、硫酸铝在反应釜中聚合、嫁接和复配而成。聚合、嫁接和复配后清洁剂呈阳性，成为磁性高分子树脂，可强化污泥活性化和清洁化，既能除去污泥粘度又能使污泥与污水快速分离。改性膨润土具有良好的吸附性，又能做为支架，使该聚合、嫁接和复配物增强污泥清洁能力。
污泥清洁剂HB-E001制备方法：
在一装有搅拌机、氮气通气管和温度控制的反应釜，将去离子水溶解的CS-8升温至45℃，边搅拌边按顺序加入丙烯酰胺、改性膨润土在反应釜中加温至91℃后通过氮气立即阻止反应，保温1小时加入加磁生铁粉，冷却至室温，加入硫酸铝复配，进行干燥研磨至80目得到污泥清洁剂HB-E001。
污泥清洁剂HB-E001中去离子水溶解的CS-8、丙烯酰胺、改性膨润土、加磁生铁粉、硫酸铝的份数为：50∶20∶4∶1∶25
污泥活性剂HB-E002：
是由去离子水溶解的CS-8、丙烯酰胺、双十八烷基二甲基氯化胺、壳聚糖聚合而成。聚合后的活性剂呈阳性，双十八烷基二甲基氯化胺活性物含量高，能使清洁后污泥进一步提高活性和除粘，使活性污泥恢复原细小纤维性状，增强与长纤维结合力。
污泥活性剂HB-E002制备方法：
在一装有搅拌机、氮气通气管和温度控制的反应釜，将去离子水溶解的CS-8升温至45℃，边搅拌边按顺序将丙烯酰胺、双十八烷基二甲基氯化胺、壳聚糖在反应釜中边搅拌边加入并加温至93℃后通过氮气阻止反应，保温1小时加入加磁生铁粉，冷却至室温，进行干燥研磨80目后得到污泥活性剂HB-E002。
污泥活性剂HB-E002中去离子水溶解的CS-8、升温至45℃，按顺序将丙烯酰胺、双十八烷基二甲基氯化胺、壳聚糖的份数为：50∶30∶18∶1∶1
污泥增强剂HB-E003：
是由去离子水升温至45℃，按顺序将两性聚丙烯酰胺、改性淀粉、聚酰胺环氧氯丙烷树脂、瓜尔豆胶聚合后的增强剂呈阳性。这些物质的共同特点都是增强，尤其是瓜尔豆胶增强效果更强，可补充活性后污泥强度，达到污泥回用纸页时，不降低纸页强度和所有物理指标，确保废弃物再生利用。
污泥增强剂HB-E003制备方法：
在一装有搅拌机、氮气通气管和温度控制的反应釜，将去离子水温至45℃，边搅拌边按顺序将两性聚丙烯酰胺、改性淀粉、聚酰胺环氧氯丙烷树脂、瓜尔豆胶在反应釜中边搅拌边加入并加温至93℃后通过氮气阻止反应，保温1小时冷却至室温，进行干燥研磨80目得到污泥增强剂HB-E003。
污泥增强剂HB-E003按顺序将去离子水、两性聚丙烯酰胺、改性淀粉、聚酰胺环氧氯丙烷树脂、瓜尔豆胶的份数为：45∶30∶20∶4∶1
上述污泥处理回用药剂应用于造纸污泥回用的处理方法：
利用初沉池或气浮的污泥，抽入至装有搅拌机的污泥专用池，利用转速为28-30转/min搅拌机，边搅拌边将污泥清洁剂HB-E001加入污泥中后，将泥活性剂HB-E002利用转速为20-22转/min搅拌机将其稀释10倍，装有流量计，加入污泥处理设备的污泥进口，进入污泥处理设备的处理室，将增强剂HB-E003利用转速为20-22转/min搅拌机，将其稀释5倍后，装有流量计，定量加入到污泥处理设备的出口一米处，进入纸机系统。
污泥来源，通过斜网收浆后的细小纤维，通过初沉池或气浮机的物化方式将这些细小纤维与水分离，分离后细小纤维用泵或自流至污泥专用池，通过处理进入纸机系统造纸。
步骤如图2所示：
(1)在污泥专用池上端利用螺杆泵计量，将其泥清洁剂HB-E001利用转速为28-30转/min搅拌机，边搅拌边加入到污泥专用池，加入量是每吨绝干污泥15kg，停留时间1h；
(2)将污泥活性剂HB-E002利用转速为20-22转/min搅拌机，将其稀释10倍后，利用计量泵加入到输送污泥至污泥处理设备泵的入口，加入量每吨绝干污泥30kg，连续添加；
(3)将污泥增强剂HB-E003利用转速为20-22转/min搅拌机，将其稀释5倍后，利用计量泵加入到污泥处理设备的出口一米处，加入量每吨绝干污泥10kg，连续添加；
(4)将污泥专用池通过污泥清洁剂HB-E001处理后污泥，从泵入口加入污泥活性剂HB-E002，用计量泵输入污泥处理设备的入口，处理后自流至纸机配浆系统。
所述的污泥压滤与本发明回用于纸页的资源、环境、成本对比(见图1所示)
目前每造一吨纸逃逸的细小纤维被厌氧菌污染后变成污泥量60公斤左右，常规的处理手段是通过压滤焚烧，但焚烧前，是要求将浓度3-6％的污泥通过PAC进行泥水分离和CPAM脱水，将污泥通过压滤机将水份脱至为25-40％方可运输和渗煤焚烧。这种污泥处理方法和本发明的处理方法对比有如下不同：一是，资源浪费率100％，而本发明资源浪费率是零；二是，环境污染程度100％，而本发明污染程度是零；三是，吨纸污泥处理成本高达27.60元，而本发明的污泥处理回用于纸页技术，不但能节约资源、不污染环境，吨纸还能节约成本99.19元。
所述污泥制造泥浆板纸与本发明回用于纸页资源、环境、成本对比(见图2所示)
在造纸企业对生产过程中产生的细小纤维(污泥)，寻求制造泥浆板的出路，但由于市场份额小，对产生的污泥量的处理受到限制，尽管利润率很低，但也是削减污染一条出路，对剩余污泥还是采取压滤焚烧。这种污泥处理方法和本发明的处理方法对比有如下不同：一是，资源浪费率50％，而本发明资源浪费率是零；二是，环境污染程度50％，而本发明污染程度是零；三是，吨纸污泥处理成本减去泥浆板收入后还需8.40元，而本发明的污泥处理回用于纸页技术，不但比这种处理方法节约资源50％、环境污染程度减少50％，吨纸还能节约成本99.19元。
所述污泥制造有机肥与本发明回用于纸页资源、环境、成本对比(见图3所示)
我国很多生物和化学专家对造纸过程中产生的污泥，做了很多研究和探讨，针对这类污泥制造农田有机肥付出了坚辛努力，通过在污泥中添加氮、磷等成份，也制造了符合质量要求的农田颗粒有机肥，但，这种肥效和家禽、家畜、化肥比较低、使用量大、成本高等弱点，导致农民不愿意用，逼使这种有机肥进入花卉市场，而这二类能够使用的数量，通过我们调查，也只是造纸污泥产生量的10％都不到。这种用污泥制造有机肥方法和本发明的处理方法对比有如下不同：一是，资源浪费率90％，而本发明资源浪费率是零；二是，环境污染程度90％，而本发明污染程度是零；三是，吨纸污泥处理成本减去有机肥收入后还需19.90元，而本发明的污泥处理回用于纸页技术，不但比这种处理方法节约资源90％、环境污染程度减少90％，吨纸还能节约成本99.19元。
所述的与CPAM助留剂对比污泥回用纸页物理指标、网下白水浓度对比(见图4所示)：
在某造纸企业，生产90g/m2高强瓦楞芯纸，纸机车速680m/min，纸机宽幅4600mm，原该企业运用CPAM助留剂回用污泥，吨纸污泥添加量30kg，药剂用量400g，回用后纸页物理指标下降12.8％、纸机车速下降3％、网下白水浓度上升4％，添加纤维流失率30％，使用成本12.80元/吨纸，企业通过核算，纸张等级下降一个台阶，吨纸售价下降50元，在效益上是负数，但受于环保压力，企业处于亏本运营，不能长久持续发展；利用本发明后，经检测：污泥清洁剂HB-E001使用900g、污泥活性剂HB-E002稀释使用10倍180g、污泥增强剂HB-E003使用120g和污泥处理设备回用污泥，吨纸污泥添加量60kg，回用后纸页物理指标上升4％、纸机车速上升1.5％、网下白水浓度下降10.5％，添加污泥保留率100％的同时，还提高了系统保留率6％，使用成本9.80元/吨纸，企业使用后吨纸新增直接效益80元，同时也解决了环境。通过以上数据对比：污泥添加量增加50％、纸页品质上升16％、车速提高4.3％、纤维保留率提高2.86％。
所述的本发明与污泥回用方法至高位物理指标、网下白水浓度、车速对比(见图5所示)
在浙江省某造纸企业，生产120g/m2箱板纸，纸机车速700m/min，纸机宽幅4200mm，原该企业运用污泥回用方法至高位箱技术，吨纸污泥添加量60kg，回用后纸页比回用前环压物理指标下降18.8％、耐折物理指标下降27.8％，纸机车速从700m/min下降660m/min，下降5.7％、网下白水浓度原2300mg/l上升到2900mg/l，污泥添加流失率20.7％，纸张等级从A级下降为B级，对流失在水体的污泥仍然是焚烧。利用本发明和污泥回用方法至高位箱技术对比：污泥清洁剂HB-E001使用900g、污泥活性剂HB-E002使用180g、污泥增强剂HB-E003使用120g及回用方法，污泥回用后纸页环压物理指标上升2.3％、耐折物理指标下降5.6％，但不影响等级指标，纸机车速上升1.14％、网下白水浓度下降21.7％，纸张等级A级不变。从以上数据对比，污泥回用方法至高位箱技术不适应中、高档纸，中、高车速。
所述的污泥处理回用纸页工艺流程及方法(见图6所示)
通过物化处理后的初沉池或气浮污泥，自流或污泥泵抽入污泥专用池，利用污泥池转速为28-30转/min搅拌机，通过螺杆泵计量，将泥清洁剂HB-E001加入污泥专用池，加入量是每吨绝干污泥15kg，搅拌均匀后停留时间1h，在污泥回用时，根据生产纸页品种、定量，确定污泥回用量，通过污泥专用池计量泵抽入污泥处理设备的同时，在计量泵入口加入稀释好10倍的污泥活性剂HB-E002，加入量每吨绝干污泥30kg，连续添加，将稀释5倍的污泥增强剂HB-E003添加在污泥处理设备出口处，添加量每吨绝干污泥10kg，通过这些药剂和污泥处理设备对污泥进行改性、改良处理为成品浆和浆料增强后，通过管道自流或泵送至纸机配浆系统，上机抄纸。
本发明的造纸污泥处理回用新工艺、药剂及污泥处理设备效果分析：
对造纸过程产生的污泥，通过本发明的泥清洁剂HB-E001、污泥活性剂HB-E002，污泥增强剂HB-E003，污泥处理设备集成的污泥处理回用技术，和目前国内的各种污泥处理技术对比，优点十分明显，具体反应在以下方面：一是，资源利用率100％；二是，环境污染程度是零；三是，改变了常规回用方法污泥流失率高、纸页品质下降、只能在低档纸、低车速上回用；四是，本发明污泥处理回用技术适用于中、高车速使用的同时，可提高纸机车速、提高纸页品质、网下白水浓度下降成纸消耗低、五是，企业在治理好污染的同时，吨纸新增直接效益90元以上。因此这一发明，解决了国内现有对造纸污泥处理方式的所有缺陷，真正使废弃物变废为宝，最大效益化的将废弃物处理回收利用，节约大量的资源，也为造纸企业对污泥处置找出一条新路子，更重要的是保护了环境。
Claims (5)
1.一种造纸污泥处理回用药剂及方法，其特征在于包括污泥清洁剂HB-E001、污泥活性剂HB-E002、污泥增强剂HB-E003；所述污泥清洁剂HB-E001是有机高分子嫁接无机阳离子的复合物，含有去离子水溶解的CS-8、丙烯酰胺、改性膨润土、加磁生铁粉、硫酸铝，其份数比例为50∶20∶4∶1∶25；所述污泥活性剂HB-E002是阳离子和高分子树脂聚合物，含有去离子水溶解的CS-8、丙烯酰胺、双十八烷基二甲基氯化胺、壳聚糖、加磁生铁粉，其份数比例为50∶30∶18∶1∶1；所述的污泥增强剂HB-E003含有去离子水、两性聚丙烯酰胺、改性淀粉、聚酰胺环氧氯丙烷树脂、瓜尔豆胶，其份数比例为45∶30∶20∶4∶1。
2.根据权利要求1所述的造纸污泥处理回用药剂，其特征在于污泥清洁剂HB-E001制备方法为：将去离子水溶解的CS-8升温至45℃，按顺序将丙烯酰胺、改性膨润土在反应釜中边搅拌边加入并加温至91℃，通过氮气阻止反应，保温1小时后，加入加磁生铁粉，冷却至室温，加入硫酸铝、进行干燥研磨80目后得到污泥清洁剂HB-E001。
3.根据权利要求1所述的造纸污泥处理回用药剂，其特征在于污泥活性剂HB-E002制备方法为：将去离子水溶解的CS-8、升温至45℃，按顺序将丙烯酰胺、双十八烷基二甲基氯化胺、壳聚糖在反应釜中边搅拌边加入并加温至93℃后通过氮气阻止反应，保温1小时，加入加磁生铁粉，冷却至室温，进行干燥研磨80目后得到污泥活性剂HB-E002。
4.根据权利要求1所述的造纸污泥处理回用药剂，其特征在于污泥增强剂HB-E003制备方法为：将去离子水升温至45℃，按顺序将两性聚丙烯酰胺、改性淀粉、聚酰胺环氧氯丙烷树脂、瓜尔豆胶在反应釜中边搅拌边加入并加温至91℃后保温1小时，通过氮气阻止反应，冷却至室温，进行干燥研磨80目后得到污泥增强剂HB-E003。
5.根据上述造纸污泥的处理方法，其步骤在于：
(1)将污泥清洁HB-E001在利用28-30转/min搅拌机加入污泥专用池，加入量每吨绝干污泥15kg，停留时间1h；
(2)将污泥活性剂HB-E002利用转速为20-22转/min搅拌机，将其稀释10倍后加入到输送污泥至污泥处理设备的泵的入口，加入量每吨绝干污泥30kg，连续添加；
(3)将污泥增强剂HB-E003利用转速为20-22转/min搅拌机，将其稀释5倍后加入到污泥处理设备的出口处，加入量每吨绝干污泥10kg，连续添加；
(4)经污泥出口，最后至纸机配浆系统。
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