CN105735024B - 涂料废水和涂布损纸的处理方法 - Google Patents

涂料废水和涂布损纸的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种涂料废水和涂布损纸的处理方法，该方法包括以下步骤：采用阳离子混凝剂对涂料废水和涂布损纸进行处理，以中和涂料废水和涂布损纸中的阴离子垃圾；将经过阳离子混凝剂处理的涂料废水和涂布损纸加入纸机浆料处理系统中进行处理；经纸机浆料处理系统处理后加入阳离子絮凝剂进行处理，以进一步降低涂料废水和涂布损纸中阴离子垃圾含量，以及提升纸机抄造过程中填料留着率和灰分留着率。该方法通过PAC或者改性PAC对阴离子垃圾进行控制，还可以对涂布损纸中的颜料和胶乳得到有效利用。不仅能够提升原纸纸张灰分，还能有效提升湿部保留，降低原纸抄造成本。

Description

涂料废水和涂布损纸的处理方法
技术领域
本发明涉及造纸技术领域，特别是涉及一种涂料废水和涂布损纸的处理方法。
背景技术
目前用于涂布的设备主要是在线涂布(Off Machine Coating)，这些纸机的共同特征是：车速快、产量高。现在高速文化纸机的车速一般均在1000m/min以上，纸板机车速600m/min以上。铜版纸抄纸过程中会使用相当量的涂料，当进行纸种改涂、切换、停机时需将大量的管道及桶槽内的涂料清洗。据统计显示仅桶槽、管道每天清洗掉的涂料废水约2000吨(固含为3-5％)，即绝干涂料在60吨以上。如果将涂料废水加以合理化使用，不仅可以减少废渣处理成本，还能变废为宝，将废渣转化为造纸原料，直接形成经济效益。
铜版纸抄造过程中都会产生大量的OMC(Off Machine Coating)损纸，OMC损纸中成分非常复杂，不仅含有原纸部分的浆料和湿部化学品，还有原纸涂布之后的涂料化学品，其中包括GCC(Ground Calcium Carbonite，重质碳酸钙)，PCC(Precipitated CalciumCarbonite，轻质碳酸钙)，瓷土等颜料，还有胶乳，颜料分散剂，涂布淀粉，耐水化剂，消泡剂等等。成分非常复杂而且由于是阴离子性，非常难以处理。而损纸处理的好坏直接关系到铜版纸抄造纸机损纸回用量的大小。传统的损纸处理都是使用表面活性剂类分散剂对OMC损纸中的阴离子垃圾进行分散，防止阴离子垃圾过度聚集成大颗粒。然后使用小分子量高电荷密度阳离子型聚合物对阴离子垃圾进行定着处理。这样不仅能有效防止阴离子垃圾过度聚集，还能将阴离子垃圾定着在浆料中，随着纸张抄造过程直接带走，以此降低纸机系统中的阴离子垃圾，提升纸机损纸回抄量，提升经济效益。
铜版纸生产过程中涂料的损失也会直接导致造纸原料的严重流失。涂料在储存、过滤、系统清洁以及机台断纸、改抄的过程中会产生损耗和流失，产生含涂料废水。如果含涂料废水总量不大可以直接排放至公司的废水处理车间缓冲槽进行废水综合处理。但如果含涂料废水量过大，排放则可能会对全司的废水处理系统产生一定冲击。而涂料中的主要成分是颜料，胶乳，涂布淀粉，还包含少量耐水化剂，润滑剂，消泡剂，流变改质剂等。
发明内容
本发明提供一种涂料废水和涂布损纸的处理方法，能够解决现有技术存在的对涂料废水和涂布损纸中有用成分的回收利用率不高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种涂料废水和涂布损纸的处理方法，所述方法包括以下步骤：
采用阳离子混凝剂对涂料废水和涂布损纸进行处理，以中和所述涂料废水和所述涂布损纸中的阴离子垃圾；
将经过所述阳离子混凝剂处理的所述涂料废水和所述涂布损纸加入纸机浆料处理系统中进行处理；
经所述纸机浆料处理系统处理后加入阳离子絮凝剂进行处理，以进一步降低涂料废水和涂布损纸中阴离子垃圾含量，以及提升纸机抄造过程中填料留着率和灰分留着率。
根据本发明一优选实施例，所述阳离子混凝剂为聚合氯化铝或者改性聚合氯化铝，所述阳离子絮凝剂为高分子阳离子聚丙烯酰胺。
根据本发明一优选实施例，所述采用阳离子混凝剂对涂料废水和涂布损纸进行处理的步骤中，所述阳离子混凝剂分别对所述涂料废水和涂布损纸进行处理或者对所述涂料废水和涂布损纸的混合液进行处理。
根据本发明一优选实施例，所述纸机浆料处理系统包括依次设置的浆料中间槽、高浓除渣器、疏解机、磨浆机和成浆塔；
经所述阳离子混凝剂处理的所述涂料废水在所述浆料中间槽至所述磨浆机之间位置进行添加；
经所述阳离子混凝剂处理的所述涂布损纸在所述浆料中间槽至所述高浓除渣器之间位置进行添加。
根据本发明一优选实施例，所述纸机浆料处理系统包括依次设置的浆料中间槽、高浓除渣器、疏解机、磨浆机和成浆塔；经所述阳离子混凝剂处理的所述涂料废水和所述涂布损纸的混合液在所述浆料中间槽至所述高浓除渣器之间位置进行添加。
根据本发明一优选实施例，所述阳离子混凝剂对所述涂料废水和涂布损纸的混合液进行处理的步骤之前还包括：利用磨浆线对涂布损纸和涂料废水进行混合处理。
根据本发明一优选实施例，所述高分子阳离子聚丙烯酰胺的分子量为8000-20000kD a，电荷密度在3-10meq/g，添加量为0.3-3k g/吨绝干浆。
根据本发明一优选实施例，所述阳离子混凝剂的用量为0.5-5k g/吨绝干浆。
根据本发明一优选实施例，所述涂布损纸和所述涂料废水的绝干重量比在1:0.1至1:0.6之间，所述涂布损纸的浓度为3.0％-5.5％，所述涂料废水的浓度为4％-70％。
根据本发明一优选实施例，在所述磨浆线对涂布损纸和涂料废水进行混合处理的过程中，控制所述磨浆线中磨浆机的进、出口处所述涂布损纸和所述涂料废水的混合物的游离度差值大于等于30ml。
根据本发明一优选实施例，所述改性聚合氯化铝中包括聚乙烯亚胺、聚胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚酰胺多胺-环氧氯丙烷、阳离子聚丙烯酰胺以及变性淀粉中的一种或者多种增效剂，或者聚合硅酸和所述聚乙烯亚胺、聚胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚酰胺多胺-环氧氯丙烷、阳离子聚丙烯酰胺以及变性淀粉中的一种或者多种共同交联改性制备得到的改性聚合氯化铝。
根据本发明一优选实施例，所述聚乙烯亚胺、聚胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚酰胺多胺-环氧氯丙烷、阳离子聚丙烯酰胺的分子量分别都在200-1200kD a之间，电荷密度为0.5-10meq/g；变性淀粉的分子量在300-3000kD a之间，取代度为0.1-0.8，电荷密度为0.5-5meq/g。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供的涂料废水和涂布损纸的处理方法，在涂料废水中添加PAC(聚合氯化铝)或者改性PAC对涂料废水进行处理，对涂料废水中阴离子垃圾进行中和，不仅可以降低涂料废水中的阴离子垃圾含量，还能对涂料废水形成絮聚效果，减少涂料废水流失；同时还利用PAC或者有机改性PAC 处理涂布损纸，将处理后的涂料废水和涂布损纸混合进入纸机浆料处理系统；最后在成浆塔添加超高分子量阳离子聚丙烯酰胺对涂料废水和涂布损纸浆料之间形成包裹，不仅能够有效降低涂布损纸处理之后的阴离子垃圾含量，还能有效提升纸机抄造过程中填料留着和灰分留着率(使涂料废水和涂布损纸中的颜料和胶乳得到有效利用)，提升原纸灰分，提升湿部保留，降低原纸抄造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明涂料废水和涂布损纸的处理方法一优选实施例的流程示意图；
图2是现有技术中对涂布损纸处理方案的流程图；
图3是本发明技术方案中对涂料废水和涂布损纸的处理方法的示意图；以及
图4是图1实施例中处理方法各试剂添加位置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1是本发明涂料废水和涂布损纸的处理方法一优选实施例的流程示意图，该方法包括但不限于以下步骤。
步骤S100，采用阳离子混凝剂对涂料废水和涂布损纸进行处理，以中和涂料废水和涂布损纸中的阴离子垃圾。
在步骤S100中，阳离子混凝剂的用量为0.5-5k g/吨绝干浆。所采用的阳离子混凝剂优选为聚合氯化铝(PAC)或者改性聚合氯化铝，其中，改性聚合氯化铝包括PEI(聚乙烯亚胺，Polyethyleneimine)，PA(聚胺，Polyamine)，PDADMAC(聚二甲基二烯丙基氯化铵，Polydiallyl Dimethyl Ammonium Chloride)，PAE(聚酰胺多胺-环氧氯丙烷，Polyamidoamine-Epichorohydrin)，C-PAM(阳离子聚丙烯酰胺，CationicPolyacrylamide)以及变性淀粉中的一种或多种改性增效剂，或者聚合硅酸和PEI(聚乙烯亚胺，Polyethyleneimine)，PA(聚胺，Polyamine)， PDADMAC(聚二甲基二烯丙基氯化铵，Polydiallyl Dimethyl Ammonium Chloride)，PAE(聚酰胺多胺-环氧氯丙烷，Polyamidoamine- Epichorohydrin)，C-PAM(阳离子聚丙烯酰胺，CationicPolyacrylamide) 以及变性淀粉中的一种或者多种共同交联改性制备得到的改性聚合氯化铝。使用PAC或者有机改性PAC处理OMC损纸(涂布损纸)和涂料废水，不仅能够有效的中和OMC损纸和涂料废水中的阴离子垃圾，还能够有效的对涂料废水和OMC损纸中的颜料进行有效的絮聚，产生颜料和胶黏剂的颗粒，粒径增加。同时不仅能够有效增加OMC损纸和涂料废水中固形物的留着，还能够有效的提升涂料中胶粘物的黏附，提升纸张强度。
优选地，该PEI(聚乙烯亚胺，Polyethyleneimine)，PA(聚胺， Polyamine)，PDADMAC(聚二甲基二烯丙基氯化铵，Polydiallyl Dimethyl Ammonium Chloride)，PAE(聚酰胺多胺-环氧氯丙烷， Polyamidoamine-Epichorohydrin)，C-PAM(阳离子聚丙烯酰胺，Cationic Polyacrylamide)的分子量分别都在200-1200kD a之间，电荷密度为0.5-10meq/g；变性淀粉的分子量在300-3000kD a之间，取代度为0.1- 0.8，电荷密度为0.5-5meq/g。
尤其对于高克重高灰分的铜版纸纸种，我们可以直接使用后段 OMC损纸以及涂料废水两种造纸原料。两种原料中含有非常多的阴离子垃圾，通过处理阴离子垃圾，降低PCD(纸机系统电荷检测)和 Zeta-Potential(电位)，降低OMC损纸和涂料废水回用对湿部稳定性的影响。同时对涂料废水中的胶黏剂加以利用，不仅可以增加原纸强度，还能够增加内添灰分。通过两种原料回用，不仅可以增加后段损纸回用率，还可以将涂料废水回用作填料使用。
在该步骤中，阳离子混凝剂可以分别对涂料废水和涂布损纸进行处理或者对涂料废水和涂布损纸的混合液进行处理。当阳离子混凝剂对涂料废水和涂布损纸的混合液进行处理时，在处理之前，还包括利用磨浆线对涂布损纸和涂料废水进行混合处理的步骤。其中，磨浆线中可以包括疏解机、磨浆刀盘以及磨浆机等。该步骤可以使用疏解机和磨浆刀盘对OMC损纸(涂布损纸)的散浆，磨浆作用，还能降低 OMC损纸中的胶粘物颗粒，同时添加涂料废水进行混合磨浆，这样可以增加磨浆分丝帚化效果，提升磨浆效率。磨浆机不仅能够有效降低涂料废水和OMC损纸中胶粘物粒径，还能够有效分散其中的胶粘物，分散之后通过药品添加，中和其中的阴离子垃圾。值得一提的是，需要控制磨浆线中磨浆机的进、出口处涂布损纸和涂料废水的混合物的游离度差值大于等于30ml。同时磨浆还能够有效的降低涂料中颜料的粒径，通过颜料和浆料之间的摩擦能够有效的增加磨浆效率，提升磨浆后浆料的分子帚化，使得浆料表面的羟基更有效的暴露，不仅有效增加浆料强度，同时胶粘物对浆料的补强，使得浆料的强度得到非常大的提升，这样直接能够在不增加设备的情况下直接将磨浆效率提升，还能增加原纸灰分，降低成产成本。
优选地，涂布损纸和涂料废水的绝干重量比在1:0.1至1:0.6之间，涂布损纸的浓度为3.0％-5.5％，涂料废水的浓度为4％-70％。
步骤S110，将经过阳离子混凝剂处理的涂料废水和涂布损纸加入纸机浆料处理系统中进行处理。
其中，纸机浆料处理系统可以包括多条磨浆线，譬如BC浆 (Bleached ChemicalThermal-Mechanical Pulp，漂白化学热磨机械浆) 或者APMP(Alkaline PeroxideMechanical Pulp，碱性过氧化氢机械浆)磨浆线，LBKP(LBKP—Leaves Bleached KraftPulp，漂白硫酸阔针叶木浆)磨浆线，NBKP(Needle Bleached Kraft Pulp，漂白硫酸盐针叶木浆)磨浆线等。每一条所述浆线均可以包括依次设置的浆料中间槽、高浓除渣器、疏解机、磨浆机和成浆塔等，请一并参阅图2和图 3，图2是现有技术中对涂布损纸处理方案的流程图；图3是本发明技术方案中对涂料废水和涂布损纸的处理方法的示意图；现有技术中对涂布损纸处理方案是单独设置一条浆线，对涂布损纸进行处理，很显然其工艺流程较长，且单独设置一条工作线来处理涂布损纸，成本高，工艺复杂。相比较而言，本申请技术方案则是将利用阳离子混凝剂处理过的涂料废水和涂布损纸添加到纸机浆料处理系统中原有的浆线中，具体为经阳离子混凝剂处理的涂料废水在浆料中间槽至磨浆机之间位置进行添加；而经阳离子混凝剂处理的涂布损纸在浆料中间槽至高浓除渣器之间位置进行添加，进一步地，可以在高浓除渣器进口之间的泵出口或者桶槽进口、顶部等位置进行添加。当涂料废水和涂布损纸作为混合液一起添加时，优选在浆料中间槽至高浓除渣器之间位置进行添加。
步骤S120，经纸机浆料处理系统处理后加入阳离子絮凝剂进行处理，以进一步降低涂料废水和涂布损纸中阴离子垃圾含量，以及提升纸机抄造过程中填料留着率和灰分留着率。
在步骤S120中，阳离子絮凝剂优选为高分子阳离子聚丙烯酰胺，其分子量为8000-20000kD a，电荷密度在3-10meq/g，添加量为0.3- 3k g/吨绝干浆。请参阅图4，图4是图1实施例中处理方法各试剂添加位置的示意图。该高分子阳离子聚丙烯酰胺的添加位置可以为成浆塔入口或者混合浆池入口。
相对于现有技术，本发明提供的涂料废水和涂布损纸的处理方法，在涂料废水中添加PAC(聚合氯化铝)或者改性PAC对涂料废水进行处理，对涂料废水中阴离子垃圾进行中和，不仅可以降低涂料废水中的阴离子垃圾含量，还能对涂料废水形成絮聚效果，减少涂料废水流失；同时还利用PAC或者有机改性PAC处理涂布损纸，将处理后的涂料废水和涂布损纸混合进入纸机浆料处理系统；最后在成浆塔添加超高分子量阳离子聚丙烯酰胺对涂料废水和涂布损纸浆料之间形成包裹，不仅能够有效降低涂布损纸处理之后的阴离子垃圾含量，还能有效提升纸机抄造过程中填料留着和灰分留着率(使涂料废水和涂布损纸中的颜料和胶乳得到有效利用)，提升原纸灰分，提升湿部保留，降低原纸抄造成本。
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
实施例一
试取OMC损纸，涂料废水，PA改性PAC处理涂料废水，涂料废水浓度4％，PA改性PAC添加量为5k g；使用0.5k g阳离子聚丙烯酰胺(C-PAM)改性PAC处理OMC废水，C-PAM分子量1000k Da，电荷密度5meq/g。控制OMC损纸和涂料废水比例1:0.1。混合之后使用瓦力磨浆机对混合物进行磨浆，控制磨浆前后游离度差异50mL，最后添加3k g超高分子量聚丙烯酰胺，分子量20000k Da，电荷密度 10meq/g。混合均匀之后，和新鲜浆料按照20/80比例进行配浆。其中新鲜浆占比80％，而新鲜浆料配比按照20/70/10比例配制NBKP， LBKP，BC或者APMP。最后添加填料，淀粉，阳离子聚丙烯酰胺，阴离子助滤剂配制稀浆，使用实验室小型抄片机进行抄片，压榨，烘干，恒温恒湿后检测手抄片物性。其性能参数对比如下表。
实施例二
将OMC损纸桶槽中的浆料和涂料废水配管泵送至浆料备浆段 NBKP磨浆中间槽，通过2条NBKP磨浆线中一条对OMC损纸和涂料混合物进行磨浆处理，然后和NBKP按照一定配比进入NBKP成浆塔，最后通过直接抄造过程中配浆，将OMC损纸和涂料废水混合磨浆之后混合浆料按照一定配比进入纸机抄造流程。其中涂料废水浓度控制在18％，添加4k g PAC进行处理，添加点为涂料废水桶槽；OMC损纸浓度控制在5.5％，添加PEI改性PAC处理OMC损纸，PEI分子量为200k Da，电荷密度为8meq/g，添加量为2k g，添加点为OMC桶槽至中间槽泵吸入口。控制OMC损纸和涂料废水混合比例为1：0.6。且控制磨浆机进出口处OMC损纸游离度差为80mL。最后添加超高分子量聚丙烯酰胺0.3k g，分子量为15000k Da，电荷密度为8meq/g。最后进入纸机流送系统直接与NBKP，LBKP和BC浆料进行混合配比，最后添加湿部化学品之后上头箱抄造，后续追踪成品纸物理强度数据。其性能参数对比如下表。
项目 空白对照 小试样品
基重g/m2 90.18 91.42
厚度μm 141.84 139.01
撕裂强度gf 18.15 20.28
抗张强度k g/15mm 3.32 3.31
耐折/次 12 16
内聚力kg.cm 1.05 1.11
10s滤水mL 281 279
总保留％ 79.48 82.21
灰分保留％ 47.44 50.42
Ash％ 35.37 38.69
实施例三
将OMC损纸桶槽中的浆料和涂料废水配管泵送至浆料备浆段NBKP磨浆中间槽，使用2条LBKP磨浆线中一条，对OMC损纸和涂料混合物进行磨浆处理，然后和LBKP按照一定配比进入LBKP成浆塔，最后通过直接抄造过程中配浆，将OMC损纸和涂料废水混合磨浆之后混合浆料按照一定配比进入纸机抄造流程。其中涂料废水浓度控制在70％，添加0.5k g PAC进行处理，添加点为涂料废水桶槽；OMC 损纸浓度控制在4.5％，添加PAE改性PAC处理OMC损纸，PAE分子量为1200k Da，电荷密度为0.5meq/g，添加量为5k g，添加点为OMC 桶槽至中间槽泵吸入口。控制OMC损纸和涂料废水混合比例为1： 0.3。且控制磨浆机进出口处OMC损纸游离度差为60mL。最后添加超高分子量聚丙烯酰胺2k g，分子量为8000k Da，电荷密度为3meq/g。最后进入纸机流送系统直接与NBKP，LBKP和BC浆料进行混合配比，最后添加湿部化学品之后上头箱抄造，后续追踪成品纸物理强度数据。其性能参数对比如下表。
项目 空白对照 小试样品
基重g/m2 82.39 81.34
厚度μm 132.81 128.54
撕裂强度gf 31.67 32.81
抗张强度k g/15mm 3.03 3.15
耐折/次 23 25
内聚力kg.cm 1.29 1.37
10s滤水mL 270 265
总保留％ 80.61 83.76
灰分保留％ 50.71 52.77
Ash％ 29.57 30.91
以上所述仅为本发明的部分实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种涂料废水和涂布损纸的处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
采用阳离子混凝剂对涂料废水和涂布损纸进行处理，以中和所述涂料废水和所述涂布损纸中的阴离子垃圾，所述涂布损纸和所述涂料废水的绝干重量比在1:0.1至1:0.6之间，所述涂布损纸的浓度为3.0％-5.5％，所述涂料废水的浓度为4％-70％；
其中，所述阳离子混凝剂分别对所述涂料废水和涂布损纸进行处理，所述阳离子混凝剂为改性聚合氯化铝，所述阳离子混凝剂的用量为0.5-5k g/吨绝干浆；
将经过所述阳离子混凝剂处理的所述涂料废水和所述涂布损纸加入纸机浆料处理系统中进行处理，所述纸机浆料处理系统包括依次设置的浆料中间槽、高浓除渣器、疏解机、磨浆机和成浆塔；
经所述阳离子混凝剂处理的所述涂料废水在所述浆料中间槽至所述磨浆机之间位置进行添加；
经所述阳离子混凝剂处理的所述涂布损纸在所述浆料中间槽至所述高浓除渣器之间位置进行添加；
经所述纸机浆料处理系统处理后加入阳离子絮凝剂进行处理，以进一步降低涂料废水和涂布损纸中阴离子垃圾含量，以及提升纸机抄造过程中填料留着率和灰分留着率，所述阳离子絮凝剂为高分子阳离子聚丙烯酰胺，所述高分子阳离子聚丙烯酰胺的分子量为8000-20000kD a，电荷密度在3-10meq/g，添加量为0.3-3k g/吨绝干浆。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性聚合氯化铝中包括聚乙烯亚胺、聚胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚酰胺多胺-环氧氯丙烷、阳离子聚丙烯酰胺以及变性淀粉中的一种或者多种增效剂，或者聚合硅酸和所述聚乙烯亚胺、聚胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚酰胺多胺-环氧氯丙烷、阳离子聚丙烯酰胺以及变性淀粉中的一种或者多种共同交联改性制备得到的改性聚合氯化铝。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述聚乙烯亚胺、聚胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚酰胺多胺-环氧氯丙烷、阳离子聚丙烯酰胺的分子量分别都在200-1200kD a之间，电荷密度为0.5-10meq/g；变性淀粉的分子量在300-3000kD a之间，取代度为0.1-0.8，电荷密度为0.5-5meq/g。
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