CN103103866A - 利用造纸污泥厌氧消化后的二次纤维配抄瓦楞原纸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用造纸污泥厌氧消化后的二次纤维配抄瓦楞原纸的方法，属于可再生材料与环境保护领域。该方法以将造纸污泥厌氧消化后得到的二次纤维与废纸浆、针叶木浆为原料，通过疏解、打浆处理，使其分丝帚化，然后脱水，将其混合，再加入增强剂和施胶剂进行疏解；将疏解后的纸浆加入到抄片器形成均匀纸页，再压榨、干燥形成瓦楞原纸。该方法工艺简单，可操作性强，利用造纸污泥厌氧消化后的二次纤维与废纸浆混合抄纸，不仅为造纸企业节约能源，同时还高效资源化利用了造纸污泥厌氧消化后的剩余二次纤维，为造纸厂创造新的原料来源，提高造纸企业的清洁生产水平，最大程度地实现造纸污泥的资源化利用率，具有重要的工程应用价值。
Description
技术领域
本发明属于可再生材料与环境保护领域，特别涉及一种利用造纸污泥厌氧消化后的二次纤维配抄瓦楞原纸的方法。
背景技术
造纸污泥是指造纸厂废水在生化处理过程中于初沉池和二沉池中得到的混合污泥。由于造纸工业是耗水大户，因此大量的造纸废水在生化处理过程中产生了大量的造纸污泥，据统计，2007年我国大约产生2389万t脱水造纸污泥（含水率为80%），478万t干污泥，预计到2020年，我国大约将产生3088万t脱水造纸污泥（含水率为80%，618万t干污泥）。
面对如此大量的造纸污泥，传统的处理处置方法是：填埋、焚烧和土地利用等。填埋造纸污泥不但耗费资金，占用土地，而且对土壤、地下水及空气容易造成二次污染；焚烧造纸污泥则需提高污泥脱水率，但锅炉焚烧系统投资及运行费用较高，易产生烟气污染；由于混凝、吸附等作用将废水中大部分的污染物质富集到污泥中，影响其直接施用。
由于造纸污泥中富含细小纤维、木质素及其衍生物、糖类和盐，生物处理成为造纸污泥资源化利用的一个重要途径。常规做法是利用造纸污泥进行好氧堆肥，专利CN 01429066A利用造纸污泥进行好氧堆肥，并将制得的堆肥用做有价值的肥料、土壤改良剂和调节剂，但堆肥过程中存在挥发性气体产量大、能耗高、恶臭无法解决等问题；生物处理的另一种方式是厌氧消化产甲烷，由于厌氧消化能耗低、二次污染少，同时较好氧堆肥能减少CO2排放，又能产生甲烷代替部分石油燃料，在全球温室效应加剧、能源紧缺的当今社会，意义重大，专利CN 101914576A与专利CN 101913747A利用造纸污泥分别与味精废液、餐厨垃圾混合厌氧发酵，不仅同时处理了两种固体废物，而且能够最大程度的实现两种固体废物的资源化利用率，提高两种原材料的生物转化率，但是厌氧消化底物仍需妥善处理，相关处理技术有待完善。
造纸污泥厌氧消化底物经固液分离后得到固态沼渣和液态沼液，由于沼渣中还含有较多有机质，以及一定量的中微量元素，将沼渣堆肥后农用是较好的一种利用方式，但是利用工业固体废物（如造纸污泥）厌氧消化产沼气，由于发酵系统通常是位于工厂附近，沼渣堆肥的运输以及销售市场成为制约其发展的突出问题。此外，我国制浆造纸原材料是以木浆和二次纤维浆（废纸浆）为主，原材料的供给一直是造纸行业发展的瓶颈，目前造纸约有近80%的木浆和废纸需要依赖进口，由于沼渣中还含有较多的二次纤维，同时又不含有原造纸污泥中的单宁、树脂和蛋白质等物质（这些物质会影响纸张质量，在厌氧消化过程中已被降解），能否利用沼渣代替部分瓦楞原纸生产原料，按比例配抄成瓦楞原纸，从而突破传统的沼渣农用思路，既节省造纸成本，又提高造纸企业清洁生产水平，成为造纸行业当前急需突破的关键问题。
发明内容
本发明的目的在于针对目前造纸污泥产量大、环境污染严重、急需妥善处理，造纸污泥经过厌氧消化后消化底物仍需妥善处理，另外造纸行业原材料紧缺的现状，提供一种利用造纸污泥厌氧消化后的二次纤维配抄瓦楞原纸的方法。该方法具有解决造纸污泥环境污染、最大化实现造纸污泥资源化利用率的特点。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种利用造纸污泥厌氧消化后的二次纤维配抄瓦楞原纸的方法，包括如下步骤：
（1）将造纸污泥厌氧消化后的二次纤维进行疏解随后脱水、贮浆。
（2）将取自造纸厂的废纸浆进行疏解、打浆，使之分丝帚化，随后脱水、贮浆。
（3）将取自造纸厂的针叶木浆进行疏解、打浆，使之分丝帚化，随后脱水、贮浆。
（4）将步骤（1）预处理好的二次纤维、步骤（2）预处理好的废纸浆、步骤（3）预处理好的针叶木浆按照绝干质量比（0～3）:（5～8）:2混合得到纸浆。
（5）将步骤（4）所得的混合纸浆加到纤维分离机中，然后加入固着剂、施胶剂和造纸填料进行疏解，使之分散均匀。
（6）疏解后的纸浆加入到抄片器中，加水调节纸浆稀释后的上网浓度为0.1～0.5wt%，经过搅动或鼓泡使之分散均匀，静置5～10s后，通过网下脱水元件所产生的负压进行过滤，使纤维和辅料沉积在网面上，形成均匀纸页，并在形成纸页的过程中脱去纸料带来的大部分水分，将形成的纸页通过机械压力进行压榨，再经过干燥即可形成瓦楞原纸。
步骤（1）中所述的造纸污泥厌氧消化后的二次纤维优选为以造纸污泥为主要消化底物，与味精废液和餐厨垃圾等中的一种或多种混合厌氧消化后的消化底物中的二次纤维。
步骤（1）中所述的疏解的速度优选为2500～3500转/分钟，疏解时间为90s～150s。
步骤（2）中所述的废纸浆优选为瓦楞废纸与纸板废纸、书本废纸、杂志废纸和混合废纸等废纸中的一种或几种经过碎解、除渣、筛选后的纸浆。
步骤（2）中所述的疏解的速度优选为2500～3500转/分钟，时间为180s～240s，打浆优选为打浆至打浆度为15～25°SR。
步骤（3）中所述的针叶木浆优选为针叶木原料经过硫酸盐法所制得的本色浆。
步骤（3）中所述的疏解的速度优选为2500～3500转/分钟，时间为180s～240s，打浆优选为打浆至打浆度为35～45°SR。
步骤（4）中所述的二次纤维、废纸浆、针叶木浆的绝干质量比优选为3:5:2。
步骤（5）中所述的固着剂优选为硫酸铝、淀粉和聚丙烯酰胺等造纸级固着剂中的至少一种，各种固着剂的加入量为混合纸浆绝干质量的0.2～1.5%。
步骤（5）中所述的施胶剂优选为皂化松香胶、阳离子松香胶和分散松香胶等造纸级浆内施胶剂中的至少一种，各种施胶剂的加入量为混合纸浆绝干质量的0.4～1.5%。
步骤（5）中所述的造纸填料优选为滑石粉、碳酸钙等造纸级填料中的至少一种，各种的加入量为混合纸浆绝干质量的5～8%。
步骤（5）中所述的疏解的速度优选为2500～3500转/分钟，疏解时间为90s～150s。
步骤（6）中所述的干燥条件优选为90～100℃干燥15～25分钟，保证纸页含水率为5～11%。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
（1）工艺简单，可操作性强，造纸厂无需另外添置设备。
（2）将造纸污泥厌氧消化可以为造纸厂提供能源——沼气，而利用其中的二次纤维回抄瓦楞原纸，还可以为造纸厂提供造纸原料，减少造纸成本。
（3）将造纸污泥厌氧消化后中的二次纤维回用抄纸，可以解决传统沼渣堆肥的出路问题。
（4）本发明利用以循环经济的原则，有效地实现了造纸污泥固体废弃物的“无害化、减量化和资源化”。
附图说明
图1是实施例1不同配比抄造的瓦楞原纸的紧度性能的变化图。
图2是实施例1不同配比抄造的瓦楞原纸的断裂长性能的变化图。
图3是实施例1不同配比抄造的瓦楞原纸的环压指数性能的变化图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
（1）将造纸污泥与味精废液厌氧消化后经过洗净、除渣、筛选后的二次纤维进行疏解2分钟，疏解转速为3000转/分钟，使之分丝帚化，随后脱水，贮浆。
（2）将瓦楞废纸与纸板废纸经过碎解、除渣、筛选后的废纸浆经过纤维分离机进行疏解3分20秒，疏解转速为3000转/分钟，且打浆至打浆度为20°SR，使之分丝帚化，随后脱水，贮浆。
（3）将针叶木经过硫酸盐法所制得的本色浆进行疏解3分20秒，疏解转速为3000转/分钟，且打浆至打浆度为40°SR，使之分丝帚化，随后脱水，贮浆。
（4）将步骤（1）预处理好的二次纤维、步骤（2）预处理好的废纸浆、步骤（3）预处理好的针叶木浆的绝干质量比按照表1混合得到纸浆，其纸张定量为140g/m2。
（5）将步骤（4）所得的混合纸浆加到纤维分离机中，然后加入绝干质量分别为混合纸浆绝干浆质量的6%、1.5%、0.4%和1.5%的滑石粉、阳离子聚丙烯酰胺溶液（浓度0.1%(w/v)）、分散松香胶（浓度50%(v/v)）和硫酸铝溶液（浓度10%(w/v)）进行疏解2分钟，疏解转速为3000转/分钟，使之分散均匀。
（6）将步骤（5）疏解后浆料加入澳大利亚进口的PTI自动抄片器，加水调节浆料稀释后的上网浓度在0.2wt%，经过鼓泡使之分散均匀，静置5s后，通过网下脱水元件所产生的负压进行过滤，使纤维和辅料沉积在网面上，形成均匀纸页，并在形成纸页的过程中脱去纸料带来的大部分水分，湿纸页尺寸为Φ200mm。
（7）将步骤（6）网部出来的纸页利用机械压力进行压榨，随后送入干燥部进行干燥，干燥温度为90℃，时间为15分钟以上，使其出货水分在8.0±3.0%范围内，即可形成瓦楞原纸。
（8）将步骤（6）所制得的瓦楞原纸在温度为23±0.5℃、相对湿度为50±1%的环境中放置24小时，然后进行定量、抗张强度、环压强度、厚度、含水率的指标测定，并计算相应的紧度、裂断长、环压指数。纸张的定量、厚度、环压强度、抗张强度分别按照GB/T 451.2-89、GB/T 451.3-89、GB/T 2679.8-1995、GB/T12914-1991规定进行测定；各项瓦楞原纸物理性能标准参考GB/T 13023-2008。
造纸污泥厌氧消化后的二次纤维与废纸浆、针叶木浆的不同配比抄造的瓦楞原纸的紧度、裂断长、环压指数性能的变化如图1、图2和图3所示。随着造纸污泥厌氧消化后的二次纤维的用量增加，纸张的紧度、裂断长、环压指数皆呈下降趋势，主要原因是造纸污泥厌氧消化后的二次纤维的长度、强度、纤维间的结合力较废纸浆的纤维低；不同配比抄造的瓦楞原纸的紧度、环压指数性能皆高于国家瓦楞原纸合格品标准，部分甚至可达优等品标准，而裂断长性能仅A1～A3（针叶木浆:废纸浆:二次纤维=2:（7～5）:（1～3））符合国家瓦楞原纸合格品标准；根据造纸污泥厌氧消化后的二次纤维在不同的比例混合抄造的瓦楞原纸的各项物理指标性能分析，造纸污泥厌氧消化后的二次纤维回抄瓦楞原纸的最佳配比为A3（针叶木浆20%，废纸浆50%，二次纤维30%），此时定量为140g/m2，紧度为0.534g/cm3，环压指数为8.99N·m/g，裂断长为2.60km。
各处理设计如表1所示。
表1：抄造瓦楞原纸各物料用量配比
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种利用造纸污泥厌氧消化后的二次纤维配抄瓦楞原纸的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将造纸污泥厌氧消化后的二次纤维进行疏解，使之分丝帚化，随后脱水；
（2）将取自造纸厂的废纸浆进行疏解、打浆，使之分丝帚化，随后脱水；
（3）将取自造纸厂的针叶木浆进行疏解、打浆，使之分丝帚化，随后脱水；
（4）将步骤（1）预处理好的二次纤维、步骤（2）预处理好的废纸浆、步骤（3）预处理好的针叶木浆按照绝干质量比（0～3）:（5～8）:2混合得到纸浆；
（5）将步骤（4）所得的混合纸浆加到纤维分离机中，然后加入固着剂、施胶剂和造纸填料进行疏解，使之分散均匀；
（6）疏解后的纸浆加入到抄片器中，加水调节纸浆稀释后的上网浓度为0.1～0.5wt%，经过搅动或鼓泡使之分散均匀，静置5～10s后，通过网下脱水元件所产生的负压进行过滤，使纤维和辅料沉积在网面上，形成均匀纸页，将形成的纸页通过机械压力进行压榨，再经过干燥即可形成瓦楞原纸。
2.根据权利要求1所述的利用造纸污泥厌氧消化后的二次纤维配抄瓦楞原纸的方法，其特征在于：
步骤（1）中所述的造纸污泥厌氧消化后的二次纤维为以造纸污泥为消化底物，与味精废液和餐厨垃圾中的一种或多种混合厌氧消化后的消化底物中的二次纤维；
步骤（1）中所述的疏解的速度为2500～3500转/分钟，疏解时间为90s～150s。
3.根据权利要求1所述的利用造纸污泥厌氧消化后的二次纤维配抄瓦楞原纸的方法，其特征在于：
步骤（2）中所述的废纸浆为瓦楞废纸与纸板废纸、书本废纸、杂志废纸和混合废纸中的一种或几种经过碎解、除渣、筛选后的纸浆；
步骤（2）中所述的疏解的速度为2500～3500转/分钟，时间为180s～240s，打浆为打浆至打浆度为15～25°SR。
4.根据权利要求1所述的利用造纸污泥厌氧消化后的二次纤维配抄瓦楞原纸的方法，其特征在于：
步骤（3）中所述的针叶木浆为针叶木原料经过硫酸盐法所制得的本色浆；
步骤（3）中所述的疏解的速度为2500～3500转/分钟，时间为180s～240s，打浆为打浆至打浆度为35～45°SR。
5.根据权利要求1所述的利用造纸污泥厌氧消化后的二次纤维配抄瓦楞原纸的方法，其特征在于：
步骤（4）中所述的二次纤维、废纸浆、针叶木浆的绝干质量比为3:5:2。
6.根据权利要求1所述的利用造纸污泥厌氧消化后的二次纤维配抄瓦楞原纸的方法，其特征在于：
步骤（5）中所述的固着剂为造纸级固着剂中的至少一种，各种固着剂的加入量为混合纸浆绝干质量的0.2～1.5%；
步骤（5）中所述的施胶剂为造纸级浆内施胶剂中的至少一种，各种施胶剂的加入量为混合纸浆绝干质量的0.4～1.5%；
步骤（5）中所述的造纸填料为造纸级填料中的至少一种，各种造纸填料的加入量为混合纸浆绝干质量的5～8%。
7.根据权利要求6所述的利用造纸污泥厌氧消化后的二次纤维配抄瓦楞原纸的方法，其特征在于：
所述的造纸级固着剂包括硫酸铝、淀粉、聚丙烯酰胺；
所述的造纸级浆内施胶剂包括皂化松香胶、阳离子松香胶、分散松香胶。
所述的造纸级填料包括滑石粉、碳酸钙。
8.根据权利要求1所述的利用造纸污泥厌氧消化后的二次纤维配抄瓦楞原纸的方法，其特征在于：
步骤（5）中所述的疏解的速度为2500～3500转/分钟，疏解时间为90s～150s。
9.根据权利要求1所述的利用造纸污泥厌氧消化后的二次纤维配抄瓦楞原纸的方法，其特征在于：
步骤（7）中所述的干燥为90～100℃干燥15～25分钟，保证纸页含水率为5～11%。
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