CN105111460B - 一种造纸污水生产木质素磺酸钠的设备及生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种造纸污水生产木质素磺酸钠的设备，它包括造纸废液存装箱，所述的造纸废液存装箱连接到分子分离装置，所述的分子分离装置的大分子溶质出口连接到木质素收集盒、小分子溶剂出口连接到集液箱；所述的木质素收集盒连接到溶合磺化装置，所述的溶合磺化装置连接到木质素磺酸钠生成装置；所述的集液箱连接到混凝土添加剂制作装置；本发明还涉及一种造纸污水生产木质素磺酸钠的生产工艺，它包括如下步骤：废水收集、分离截留、溶合磺化、生成和混凝土添加剂制备；本发明的目的是提供一种造纸污水生产木质素磺酸钠的设备及生产工艺，使分离后的造纸废液不会造成污染，同时还可以将分离后的造纸废液加工成混凝土添加剂进行利用。

Description

一种造纸污水生产木质素磺酸钠的设备及生产工艺

技术领域

本发明涉及造纸污水的利用领域，尤其涉及一种造纸污水生产木质素磺酸钠的设备及生产工艺。

背景技术

造纸制浆的过程中会产生大量的废液，而造纸废液是一种高污染的液体，直接排放的话会造成高度的环境污染，因此需要对其进行处理，通过多年的分析研究，造纸废水中主要含有大量的木质素，而木质素可以用来制备木质素磺酸钠，进而可以用来制作分散剂。

如何将造纸废水中的木质素分离出来并加以利用是行业研究的方向，现在比较常用且成熟的技术是化学分离法，利用木质素溶于碱不容易酸的特性，往碱性的造纸废液中加入酸性溶液，将造纸废液中的木质素酸析出来，然后将分离出来的木质素溶于碱性溶液中，进行磺化得到木质素磺酸钠；采用这种酸析的工艺分离出木质素存在很大的缺陷，酸析过程中会产生大量的酸性液体（行业内称之为黄液），排放的话也会对环境造成严重的污染，同时增加了水处理的负荷。

通过专利检索，存在以下已知的现有技术方案：

专利1：

申请号：200410004497.0，申请日：2004-02-27，授权公告日：2007-03-21，本发明公开了一种造纸黑液的生物治理方法。本发明针对造纸黑液碱性和木质素的难降解性，利用产酸白腐菌产生有机酸对造纸黑液中木素进行酸析，降低体系碱性和去除体系木质素，产生pH值为2~3的酸性出水；酸性出水经白腐菌处理，降低体系中酸溶性木质素含量和COD负荷，产生COD负荷为2000以下，pH值为5~6的出水，该段出水进入厌氧-好氧体系，实现污水达标排放。同时产生的处理后残渣可以提取微生物多糖和作为有机肥开发。该发明适合于各种类型造纸厂，尤其适合中小型造纸厂，可以有效地解决造纸黑液的巨大污染问题。

专利2：

申请号：201210279129.1，申请日：2012.08.08，申请公布日： 2012-10-31，本发明公开了一种新型造纸黑液处理方法及系统，具体方法为：将造纸黑液污水加入工业废酸进行酸析处理；酸析后污水中产生大量木质素絮体，通过滤池的逐级过滤分离出木质素絮体；分离絮体后的滤液通入混凝气浮设备中，在气动搅拌的情况下加入药剂混凝，沉降形成的絮体；将混凝气浮后的污水调节pH 值后进入生化系统进行生化处理。本发明采用新的预处理工艺，改进了木质素酸析工艺，使之能够稳定、高效运行，并采用以废治废的方法，降低处理成本。排出的絮体可提取化工原料木质素，实现造纸黑液的资源化利用，促进了经济的可持续发展。本工艺能够在前端预处理中去除大量污染物，极大的降低了后续生化处理的压力，从而使整个工艺稳定、高效的运行。

专利3：

申请号：201010514376.6，申请日：2010-10-21，申请公布日： 2011-04-06，本发明公开了一种从造纸污水中回收浆料的方法，包括以下步骤：a、向混合器的造纸污水中加入絮凝剂，进行充分混合，产生絮凝体；b、絮凝体经给料装置输入带式压滤机的倾斜式浓缩段，在重力的作用下，随着面网移动，迅速脱去游离的水，形成浆渣；c、经倾斜式浓缩段脱水后的浆渣，输送至带式压滤机的重力脱水段进一步脱水，然后喂入“S”形压榨段，促使浆渣再一次脱水；d、最后通过刮刀将浆渣刮落，得到用于再生产的浆料。本发明用带式压滤机对造纸污水进行处理，回用其中的浆料，减少排污量，节约资源，降低成本。

通过以上的检索发现，以上技术方案不能影响本发明的新颖性；并且以上专利文件的相互组合不能破坏本发明的创造性。

发明内容

本发明的目的是提供一种造纸污水生产木质素磺酸钠的设备及生产工艺，采用的是物理分离方法，采用分子纳滤膜将分子质量大的木质素截留出来，再通过磺化等工序加工出木质素磺酸钠，这样使分离后的造纸废液不会造成污染，同时还可以将分离后的造纸废液加工成混凝土添加剂进行利用。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种造纸污水生产木质素磺酸钠的设备，其特征在于，它包括造纸废液存装箱，所述的造纸废液存装箱连接到分子分离装置，所述的分子分离装置的大分子溶质出口连接到木质素收集盒、小分子溶剂出口连接到集液箱；所述的木质素收集盒连接到溶合磺化装置，所述的溶合磺化装置连接到木质素磺酸钠生成装置；所述的集液箱连接到混凝土添加剂制作装置。

进一步的，所述的分子分离装置包括分离箱体（1），所述的分离箱体（1）的正上方设置有造纸废液存装箱出液的废水喷头、中上部设置有纳滤膜，下部设置有底板（2），且底板（2）的中心设置有出液管（3）；所述的纳滤膜倾斜设置，倾斜角度为5-10度，且分离箱体（1）上设置有与其配合的出料口，并与设置在分离箱体（1）外侧的木质素收集盒对接。

进一步的，所述的纳滤膜包括从上至下孔眼依次减小的第一层纳滤膜（5）、第二层纳滤膜（6）、第三层纳滤膜（7）和第四层纳滤膜（8），且四层纳滤膜分别向前后左右四个方向倾斜，所述的木质素收集盒包括分别与四层纳滤膜对接的第一收集盒（9）、第二收集盒（10）、第三收集盒（11）和第四收集盒（12），且上述四个收集盒皆设置在支架（13）上。

进一步的，第四次纳滤膜（8）的孔眼不能通过相对分子量最小的木质素分子，且上一层纳滤膜的孔眼大小为下一层孔眼大小的4-8倍。

进一步的，所述的分离箱体（1）的上部设置有破泡网（14），且破泡网（14）设置在第一次纳滤膜（5）的上方。

进一步的，所述分离箱体（1）内部在第四层纳滤膜（8）和底板（2）之间设置有横梁（16）所述的横梁（16）的下方设置有输出轴向上的液压马达（15），所述的液压马达（15）的输出轴上套接有风扇（17）。

进一步的，所述的风扇（17）的叶片为使风扇（17）向下吸风的叶片。

本发明的另一个方案一种造纸污水生产木质素磺酸钠的生产工艺，它包括如下步骤：

①、废水收集，将造纸过程中产生的废水收集到造纸废液存装箱中；

②、分离截留，将造纸废液存装箱中的造纸废水通入到分子分离装置中进行分离，将截留下来的木质素收集到木质素收集盒中，将过滤后的液体收集到集液盒中；

③、溶合磺化，将木质素收集盒中收集的木质素放入溶合磺化装置中进行溶解磺化；

④、生成，将溶解磺化后的溶液通入到木质素磺酸钠生成装置中生成木质素磺酸钠；

⑤、混凝土添加剂制备，将集液盒中的液体投入到混凝土添加剂制作装置中制备出混凝土添加剂。

所述的步骤②分离截留过程中，通过四层孔眼大小不一的纳滤膜将木质素按相对分子量的大小分层四个等级截留出来，并分别收集到第一收集盒、第二收集盒、第三收集盒和第四收集盒中。

所述的四个收集盒中收集的木质素分别进行步骤③溶合磺化与步骤④生成工序。

本发明的有益效果为：

1、设备配合工艺，采用的是物理分离法，利用的是分子纳滤膜将相对分子量大的木质素截留下来，并进行溶合磺化，生产木质素磺酸钠，而截留之后的溶液用来制作混凝土添加剂；实现了造纸废水的完美利用，同时也实现了无污染排放，相对酸析的方式，大大提高了经济效益和环境保护效益。

2、纳滤膜的倾斜设计，方便将截留下来的木质素收集到木质素收集盒中。

3、废液喷头的设计，可以很好的将废液相对均匀的投入到纳滤膜上，提高分离截留的效果

4、四层纳滤膜的设计，可以按照相对分子大小将木质素分级截留下来，并且分别进行溶合磺化等过程，生产出相对分子量不同的木质素磺酸钠，进而可以利用不同级别的木质素磺酸钠生产出不同的分散效果的分散剂，达到最好的利用效果。

5、破泡网的设计，可以防止造纸废气产生的气泡影响到截留分离过程。

6、风扇的设计，可以产生一个向下的吸力，第一有利于截留出来的木质素沿着倾斜的纳滤膜往下走，方便收集；第二，可以使相对分子量较小的溶剂更加快速的通过纳滤膜，提高截留的效率和效果；第三，可以防止挥发时，相对分子量较小的溶剂分子或者木质素分子穿过上层的纳滤膜，进而保证了截留分级的良好效果。

7、采用的是液压马达作为风扇的动力，相对与电机，液压马达更加耐久，而且调节方便，同时液压马达的运作受溶液的干扰小。

附图说明

图1为一种造纸污水生产木质素磺酸钠的设备的示意图。

图2为分子分离装置的结构示意图。

图3为图2中A-A的剖视图。

图中所示数字标注表示为：1、分离箱体；2、底板；3、出液管；4、废水喷头；5、第一层纳滤膜；6、第二层纳滤膜；7、第三层纳滤膜；8、第四层纳滤膜；9、第一收集盒；10、第二收集盒；11、第三收集盒；12、第四收集盒；13、支架；14、破泡网；15、液压马达；16、横梁；17、风扇。

具体实施例

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-图3所示，本发明一种造纸污水生产木质素磺酸钠的设备，其特征在于，它包括造纸废液存装箱，所述的造纸废液存装箱连接到分子分离装置，所述的分子分离装置的大分子溶质出口连接到木质素收集盒、小分子溶剂出口连接到集液箱；所述的木质素收集盒连接到溶合磺化装置，所述的溶合磺化装置连接到木质素磺酸钠生成装置；所述的集液箱连接到混凝土添加剂制作装置。

优选的，所述的分子分离装置包括分离箱体1，所述的分离箱体1的正上方设置有造纸废液存装箱出液的废水喷头、中上部设置有纳滤膜，下部设置有底板2，且底板2的中心设置有出液管3；所述的纳滤膜倾斜设置，倾斜角度为5-10度，且分离箱体1上设置有与其配合的出料口，并与设置在分离箱体1外侧的木质素收集盒对接。

优选的，所述的纳滤膜包括从上至下孔眼依次减小的第一层纳滤膜5、第二层纳滤膜6、第三层纳滤膜7和第四层纳滤膜8，且四层纳滤膜分别向前后左右四个方向倾斜，所述的木质素收集盒包括分别与四层纳滤膜对接的第一收集盒9、第二收集盒10、第三收集盒11和第四收集盒12，且上述四个收集盒皆设置在支架13上。

优选的，第四次纳滤膜8的孔眼不能通过相对分子量最小的木质素分子，且上一层纳滤膜的孔眼大小为下一层孔眼大小的4-8倍。

优选的，所述的分离箱体1的上部设置有破泡网14，且破泡网14设置在第一次纳滤膜5的上方。

优选的，所述分离箱体1内部在第四层纳滤膜8和底板2之间设置有横梁16所述的横梁16的下方设置有输出轴向上的液压马达15，所述的液压马达15的输出轴上套接有风扇17。

优选的，所述的风扇17的叶片为使风扇17向下吸风的叶片。

采用上述设备生产木质素磺化钠的生产工艺如下：

第一步，先将造纸过程中产生的废水收集到造纸废液存装箱中；

第二步，将造纸废水通过废水喷头4喷到分离箱体1中，在分离箱体1中先经过破泡网14将气泡破掉，在风扇17和自动的作用下，废水经过四层纳滤膜的截留，纳滤膜安装从上至下依次截取有相对分子量大小等级从大变小的木质素，并收集到相应的四个收集盒中，而其溶剂会落入底板2上，并从出液管3中输送到集液箱中；

第三步，将四个收集盒中收集的木质素分别溶合磺化并加工出木质素磺酸钠；

第四步，将集液箱中的液体送入到混凝土添加剂制作装置中用来制作混凝土添加剂。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括哪些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种造纸污水生产木质素磺酸钠的设备，其特征在于，它包括造纸废液存装箱，所述的造纸废液存装箱连接到分子分离装置，所述的分子分离装置的大分子溶质出口连接到木质素收集盒、小分子溶剂出口连接到集液箱；所述的木质素收集盒连接到溶合磺化装置，所述的溶合磺化装置连接到木质素磺酸钠生成装置；所述的集液箱连接到混凝土添加剂制作装置；所述的分子分离装置包括分离箱体（1），所述的分离箱体（1）的正上方设置有造纸废液存装箱出液的废水喷头、中上部设置有纳滤膜，下部设置有底板（2），且底板（2）的中心设置有出液管（3）；所述的纳滤膜倾斜设置，倾斜角度为5-10度，且分离箱体（1）上设置有与其配合的出料口，并与设置在分离箱体（1）外侧的木质素收集盒对接。

2.根据权利要求1所述的一种造纸污水生产木质素磺酸钠的设备，其特征在于，所述的纳滤膜包括从上至下孔眼依次减小的第一层纳滤膜（5）、第二层纳滤膜（6）、第三层纳滤膜（7）和第四层纳滤膜（8），且四层纳滤膜分别向前后左右四个方向倾斜，所述的木质素收集盒包括分别与四层纳滤膜对接的第一收集盒（9）、第二收集盒（10）、第三收集盒（11）和第四收集盒（12），且上述四个收集盒皆设置在支架（13）上。

3.根据权利要求2所述的一种造纸污水生产木质素磺酸钠的设备，其特征在于，第四层纳滤膜（8）的孔眼不能通过相对分子量最小的木质素分子，且上一层纳滤膜的孔眼大小为下一层孔眼大小的4-8倍。

4.根据权利要求2-3任一项所述的一种造纸污水生产木质素磺酸钠的设备，其特征在于，所述的分离箱体（1）的上部设置有破泡网（14），且破泡网（14）设置在第一层纳滤膜（5）的上方。

5.根据权利要求2-3任一项所述的一种造纸污水生产木质素磺酸钠的设备，其特征在于，所述分离箱体（1）内部在第四层纳滤膜（8）和底板（2）之间设置有横梁（16），所述的横梁（16）的下方设置有输出轴向上的液压马达（15），所述的液压马达（15）的输出轴上套接有风扇（17）。

6.根据权利要求5所述的一种造纸污水生产木质素磺酸钠的设备，其特征在于，所述的风扇（17）的叶片为使风扇（17）向下吸风的叶片。

7.采用上述权利要求1-6任一项设备的一种造纸污水生产木质素磺酸钠的生产工艺，其特征在于，它包括如下步骤：

①、废水收集，将造纸过程中产生的废水收集到造纸废液存装箱中；

②、分离截留，将造纸废液存装箱中的造纸废水通入到分子分离装置中进行分离，将截留下来的木质素收集到木质素收集盒中，将过滤后的液体收集到集液箱中；

③、溶合磺化，将木质素收集盒中收集的木质素放入溶合磺化装置中进行溶解磺化；

④、生成，将溶解磺化后的溶液通入到木质素磺酸钠生成装置中生成木质素磺酸钠；

⑤、混凝土添加剂制备，将集液箱中的液体投入到混凝土添加剂制作装置中制备出混凝土添加剂。

8.根据权利要求7所述的一种造纸污水生产木质素磺酸钠的生产工艺，其特征在于，所述的步骤②分离截留过程中，通过四层孔眼大小不一的纳滤膜将木质素按相对分子量的大小分层四个等级截留出来，并分别收集到第一收集盒、第二收集盒、第三收集盒和第四收集盒中。

9.根据权利要求8所述的一种造纸污水生产木质素磺酸钠的生产工艺，其特征在于，所述的四个收集盒中收集的木质素分别进行步骤③溶合磺化与步骤④生成工序。