CN102923880A

CN102923880A - 一种提高造纸白水循环回用次数的工艺方法

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Publication number: CN102923880A
Application number: CN2012104190167A
Authority: CN
Inventors: 王森; 李新平; 王兆荣; 张安龙; 梁艳
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Xi'an Huining Paper Co ltd
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2032-10-26
Also published as: CN102923880B

Abstract

本发明公开了一种提高造纸白水循环回用次数的工艺方法。该方法包括：1）造纸白水自流到白水池后，首先向白水池里加入聚丙烯酰胺，再泵提升进入多圆盘过滤机处理；2）将清白水和浊白水混合后，混合水首先采用改性粉煤灰进行吸附预处理，调节水温，边搅拌边加入改性粉煤灰，反应后进行沉降，取其上清液进行检测；3）取一定量粉煤灰处理后废水再利用自制高铁酸钾氧化催化；氧化催化后混合废水再经过聚合氯化铝铁和阳离子聚丙烯酰胺进行絮凝处理，处理后进行封闭循环回用于生产之中。本发明处理流程简单，操作方便，成本低廉，处理后的水不但完全满足水质回用要求，而且还延长了白水封闭循环回用的次数。

Description

一种提高造纸白水循环回用次数的工艺方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种造纸领域的废水处理技术，尤其是一种提高造纸白水循环回用次数的工艺方法。

背景技术

目前，国内外废纸制浆企业大都配有的废水处理系统，不少已实现可以封闭循环“零排放”。基于造纸过程中制浆和漂白工艺特殊性考虑，目前全面实行造纸用水封闭还有比较大的难度。较为可行的方案是在造纸机系统率先实行白水系统封闭循环回用，因为在造纸过程中排放的白水中，无论是细小纤维、填料，还是助剂和水，真正的无用废弃物很少，都可以循环使用。造纸机白水系统的封闭循环已经得到了国内外造纸工作者的认可。但随着循环次数和封闭循环程度的不断增加和提高，有害物质如有机和无机污染物溶解和胶体物质（Dissolved and ColloidalSubstance，溶胶物质，简称DCS），在白水中也逐渐积累到很高的程度，这些污染物的积累将引起阴离子垃圾、微生物生长、二次胶粘物以及盐的积累和腐蚀等，纸机的稳定生产及产品质量都会被这些问题严重影响，必须对白水系统进行一定的研究，对白水循环处理加以解决。

国外比较重视废纸制浆造纸厂的废水处理和循环回用。加拿大的Matane纸厂达到了环境的要求，成功地把过程废水减少到零。但是在封闭循环后化学品用量有所增加，但是同时也使OCC的产量从85%增加到92%，白水的回用也节约了5%的能量。美国某箱纸板厂使用100%OCC为原料，生产规模为400t/d，在生产的过程中，过程白水经过多圆盘过滤器，气浮（DAF），使白水中的一些溶胶物和大部分悬浮物被除去，处理后的水一部分被送到纸机回用，其余被送到二级生物处理厂，再经过水处理后回用。当该厂在逐渐用混合废纸来代替部分OCC时，多圆盘过滤器被其中较高的细小纤维和填料等物质造成垫层损失，导致总固形物（TS）高含量地进入气浮和二级处理厂，使得水封闭系统出现了问题。澳大利亚某纸芯厂，设备是一台多圆网造纸机，原料为混合废纸等，日产250t，未实行封闭循环时废水的排水量是12t/d，在实行白水封闭后，生产的排放量减为3t/d。但是原采用的单组分助留助滤系统完全失效，纸机抄造性能恶化。在多次试验后最终采用三元微粒助留助滤系统，大大改善了生产和抄造性能，使得白水封闭程度达到了3m³/吨纸。

非脱墨工艺是我国绝大多部分的废纸造纸企业的生产工艺。出于自身长远发展以及逐渐增强的社会责任感，很多企业也开始积极地开展“零排放”。但是从实际运行状况看，我国的废纸造纸厂处理效果不太理想，其中的原因不乏大多采用国产设备或白水经过简单的方法进行循环，使得处理后的废水回用于生产会出现COD累积、水质发臭等问题，会对环境造成一定的影响，对产品质量和设备保养都不利。2003年，南方两个大型废纸造纸厂实现了“零排放”：一个厂年产18.5万t，废水经粗筛、细筛、微滤、DAF、絮凝和三道过滤处理后，水全部回用，实现了“零排放”；另一个厂年产8万t，废水经格栅、缓冲池、斜筛、絮凝、斜管沉淀后全部回用。报道称吨水处理成本仅为0.35元，十分低廉。但和国外相比，都没有选用生物处理技术，这是最大的差异，因此可能会在循环中存在有机污染物积累、BOD难以下降、生产操作和产品质量等一系列问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种提高造纸白水循环回用次数的工艺方法，该方法针对造纸白水在不断封闭循环回用过程中存在的一系列问题，采用物化联合化学法处理此类造纸白水，以达到提高循环回用的次数的目的，可大大减少污染物浓度累积、发臭、结垢、设备腐蚀等影响，且产品对环境友好，满足造纸过程节能减排的要求。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

一种提高造纸白水循环回用次数的工艺方法，包括以下步骤：

1）在造纸白水中首先加入分子量在400万～600万之间的聚丙烯酰胺作为助滤剂，聚丙烯酰胺的质量浓度为0.5%，用量为0.5～1.0mg/L，轻微搅拌0.5～1.0h，再经过多圆盘过滤机预处理，处理后的水直接被分为超清白水、清白水和浊白水；

2）将清白水和浊白水混合得到混合水，将混合水用改性之后的粉煤灰进行吸附预处理，水温为20℃～30℃，粉煤灰用量50～150mg/L，搅拌1.5h后沉降0.5～2.0h，去除水中溶解性的悬浮物；处理后混合水再利用纯度为90%以上的高铁酸钾氧化催化，投加量为20～25mg/L；之后混合水再经过聚合氯化铝铁和阳离子聚丙烯酰胺进行絮凝处理，废水经处理后进行封闭循环回用于生产过程之中。

进一步的，以上步骤2）中，在去除水中溶解性的悬浮物时，CODcr、TS、DCS、DS的去除率分别为33.1%、38.5%、36.8%、43.2%。

步骤2）中，进行絮凝处理后，CODcr、TS、DCS、DS的去除率分别为65.0%、80.4%、83.6%、93.9%。

步骤2）中，聚合氯化铝铁中氧化铝质量百分含量为29%，氧化铁质量百分含量为4%，添加质量浓度为10%；阳离子聚丙烯酰胺的分子量为1200万，添加质量浓度为0.5%。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.本发明整个处理流程简单，操作方便，效果良好，成本低廉。

2.本发明由于采用混合废纸为生产原料，多圆盘过滤机经常被其较高的细小纤维和填料等物质造成垫层损失，导致总固形物（TS）高含量地进入白水里，使得水封闭系统出现了问题。所以在白水进入到多圆盘过滤机前，往白水里加入一定量的聚丙烯酰胺（PAM）作为助滤剂，滤水性能得到大幅提高，白水中的细小纤维回收率大大提高。

3.本发明采用改性粉煤灰进行吸附预处理，不但处理效果较好，价格低，而且粉煤灰资源化利用，不会造成二次污染。

4.本发明利用自制高铁酸钾（K₂FeO₄）作为助凝剂，纯度高，对白水起到氧化催化作用，能促进后续化学处理效果，减少絮凝剂用量，较低系统处理成本。

5.根据造纸水质要求，本发明使处理后的水不但完全满足水质要求，而且还延长了白水封闭循环回用的次数。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不仅局限于实施例表现的范围。

实施例1

本实施例具体按照以下步骤进行：

1）在造纸白水中首先加入分子量在400万～600万之间的聚丙烯酰胺作为助滤剂，聚丙烯酰胺的质量浓度为0.5%，用量为0.5mg/L，轻微搅拌0.5h，再经过多圆盘过滤机预处理，处理后的水直接被分为超清白水、清白水和浊白水；

2）将清白水和浊白水混合得到混合水，将混合水用改性之后的粉煤灰进行吸附预处理，水温为20℃～30℃，粉煤灰用量50mg/L，搅拌1.5h后沉降0.5～2.0h，去除水中溶解性的悬浮物，其中CODcr、TS、DCS、DS的去除率分别为33.1%、38.5%、36.8%、43.2%。处理后混合水再利用纯度为90%以上的高铁酸钾氧化催化，投加量为20mg/L；之后混合水再经过聚合氯化铝铁和阳离子聚丙烯酰胺进行絮凝处理，其中聚合氯化铝铁中氧化铝质量百分含量为29%，氧化铁质量百分含量为4%，添加质量浓度为10%；阳离子聚丙烯酰胺的分子量为1200万，添加质量浓度为0.5%。进行絮凝处理后，CODcr、TS、DCS、DS的去除率分别为65.0%、80.4%、83.6%、93.9%。废水经处理后进行封闭循环回用于生产过程之中。

实施例2

本实施例具体按照以下步骤进行：

1）在造纸白水中首先加入分子量在400万～600万之间的聚丙烯酰胺作为助滤剂，聚丙烯酰胺的质量浓度为0.5%，用量为1.0mg/L，轻微搅拌0.5～1.0h，再经过多圆盘过滤机预处理，处理后的水直接被分为超清白水、清白水和浊白水；

2）将清白水和浊白水混合得到混合水，将混合水用改性之后的粉煤灰进行吸附预处理，水温为20℃～30℃，粉煤灰用量150mg/L，搅拌1.5h后沉降0.5～2.0h，去除水中溶解性的悬浮物，其中CODcr、TS、DCS、DS的去除率分别为33.1%、38.5%、36.8%、43.2%。处理后混合水再利用纯度为90%以上的高铁酸钾氧化催化，投加量为25mg/L；之后混合水再经过聚合氯化铝铁和阳离子聚丙烯酰胺进行絮凝处理，其中聚合氯化铝铁中氧化铝质量百分含量为29%，氧化铁质量百分含量为4%，添加质量浓度为10%；阳离子聚丙烯酰胺的分子量为1200万，添加质量浓度为0.5%。进行絮凝处理后，CODcr、TS、DCS、DS的去除率分别为65.0%、80.4%、83.6%、93.9%。废水经处理后进行封闭循环回用于生产过程之中。

实施例3

造纸白水自流到白水池后，首先向白水池里加入分子量500万的聚丙烯酰胺（PAM）作为助滤剂，PAM添加浓度0.5%，用量0.8mg/L，搅拌0.5h，转速100转/min，滤水性能得到大幅提高后，再泵提升进入多圆盘过滤机处理，处理后的水直接被分为超清白水、清白水和浊白水。经检测分析，除了超清白水污染物含量很低外，其它两种白水里都有较多的污染物，所以之后只对清白水和浊白水进行再处理。

清白水和浊白水混合后，混合水（水质指标如下表1所示）首先采用改性粉煤灰进行吸附预处理，改性处理粉煤灰具体操作为：将取回的粉煤灰经过适当烘干后分别通过200目筛，取一定量200目筛的粉煤灰放入1mol/L的盐酸中，控制固液比为1：20，搅拌后混合浸泡48h，过滤除去有机物等杂质，用清水经多次洗涤至中性，烘干备用。取1L混合白水于烧杯中，将烧杯放入调节温度分别为20℃、25℃、30℃的恒温水浴锅中，边搅拌边加入改性粉煤灰50g/L、100g/L、150g/L，反应1.5h后进行沉降，沉降0.5h、1.0h、2.0h后取其上清液，进行正交试验，测定其CODCr，TS，DCS和DS，并计算去除率以确定最佳处理工艺条件。经实验对比得出：水温为25℃，粉煤灰用量150mg/L，搅拌1.5h后沉降1.0h，CODcr、TS、DCS、DS的去除率分别为33.1%、38.5%、36.8%、43.2%。

取一定量粉煤灰处理后废水（水质如表1所示）再利用自制高铁酸钾（K₂FeO₄）氧化催化，纯度为93.5%，投加量为22mg/L，以提高废水的絮凝沉淀性能。在实验室采用次氯酸钠法自制K₂FeO₄，产率可达45%。制备的高铁酸钾是粉末结晶固体，呈带有光泽的暗紫色，溶于水后为浅紫色液体。用亚铬酸盐法测定其纯度，检测其纯度为93.5%。

氧化催化后混合废水再经过聚合氯化铝铁（PAFC）和阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）进行絮凝处理，其中PAFC中氧化铝（Al₂O₃）含量29.0%，氧化铁含量4.0%，添加浓度10%，CPAM分子量1200万，添加浓度0.5%。取氧化催化后混合废水1L于烧杯中，通过单因素实验来确定最终适宜的水处理条件。向水中分别加入PAFC和CPAM 80mg/L和1.0mg/L进行絮凝处理，最佳去除率分别为：CODcr、TS、DCS、DS的去除率分别为65.0%、80.4%、83.6%、93.9%，处理后废水进行封闭循环回用模拟实验生产（水质如表1所示）。

用处理后的水在实验室模拟生产过程进行白水循环回用抄纸，探讨白水循环的次数对纸张强度的影响，并从水质的变化程度上加以说明，比较得出水质变差和纸张质量的平衡点，即最大循环次数。具体操作如下：

（1）在实验室模拟生产过程制备循环白水

循环白水的制备（模拟生产过程）：用原白水将3％的浆料稀释到1％，在水浴55℃中，100rpm下搅拌60min，过滤后得到干度为20％的浆片，其滤液即为二次循环白水，将此过程继续进行再循环至n次，即把原浆料用上次过滤所得到的滤液再稀释，过滤浓缩即可得到更高循环次数（n次）的白水，并标注备用。在本次实验中，用上述方法分别制取白水循环次数分别为5次，10次，15次，20次，25次等，分别将其标记为C₅，C₁₀，C₁₅，C₂₀，C₂₅，以此类推，相应的，清水抄纸记为C₀。

（2）抄片及物理性能分析检测

用清水和自制的不同循环次数的循环白水在FNNISHL&W FI-101纸页成形仪成形，进行实验室抄纸，定量为130g/m²。分别在未添加助剂、添加1%阳离子淀粉及添加1%阳离子淀粉和0.15%阳离子聚丙烯酰胺的条件下进行循环抄纸，按照国标对纸页的性质进行检测，得出在不同添加剂下白水的循环对成纸的影响。

（3）循环白水水质检测及处理

同时对每次抄纸的白水水质进行检测分析，从水质方面说明白水循环对生产造成的影响。找出纸张性质及水质急剧恶化的循环次数，用以上所得的最佳水处理方法对水质出现急剧恶化的点的水质进行处理，所得处理后的白水继续进行循环抄纸，找出处理后的白水循环抄纸的次数。

表1白水处理效果

采用本发明技术处理废纸造纸白水成本见表2所示。

表2处理成本核算

从上述实施例可以看出，与传统的方法相比，采用本发明处理造纸白水，处理后的水不但完全满足水质回用要求，而且还会延长了白水封闭循环回用的次数。而且处理流程简单，操作方便，成本低廉。

Claims

1.一种提高造纸白水循环回用次数的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的提高造纸白水循环回用次数的工艺方法，其特征在于，步骤2）中，在去除水中溶解性的悬浮物时，CODcr、TS、DCS、DS的去除率分别为33.1%、38.5%、36.8%、43.2%。

3.根据权利要求1所述的提高造纸白水循环回用次数的工艺方法，其特征在于，步骤2）中，进行絮凝处理后，CODcr、TS、DCS、DS的去除率分别为65.0%、80.4%、83.6%、93.9%。

4.根据权利要求1所述的提高造纸白水循环回用次数的工艺方法，其特征在于，步骤2）中，聚合氯化铝铁中氧化铝质量百分含量为29%，氧化铁质量百分含量为4%，添加质量浓度为10%；阳离子聚丙烯酰胺的分子量为1200万，添加质量浓度为0.5%。