CN1110452C - 造纸废水回收、处理闭路循环方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于环境工程中的废水处理领域。涉及一种造纸废水回收、处理和闭路循环方法，包括：黑液经筛网过滤机回收纸浆，出水再经过滤装置，将黑液中杂质截留、吸附在过滤材料内，过滤后的碱液打入蒸球内；中段水经筛网过滤机回收纸浆，出水加药混合反应沉淀进行固液分离，分离的污泥经过滤装置截留和吸附，分离的废水进入另一台过滤装置进行过滤，滤出水作为中段水使用，另一部分水补充蒸球用水；白水经筛网过滤机回收纸浆，出水再经过滤装置，将白水中所有杂质截留和吸附在过滤材料内，滤出水作为白水使用，另一部分补充中段水。本发明将废水中的所有物质全部回收，并得到了充分利用，处理后的废水闭路循环，回收水资源，效益十分显著。

Description

造纸废水回收、处理闭路循环方法

技术领域

本发明属于环境工程中的废水处理领域，它适用于各种造纸原料和造纸方法的废水处理，尤其是最适于小造纸厂的废水处理。本发明解决了造纸废水中所有物质的回收并得到充分利用，碱回收几乎达到100％，废水闭路循环，不排污染物，谈不上对环境的污染。经济效益、社会效益和环境效益十分显著。

背景技术

中国纸的产量居世界第四位，人均占有量仅为世界人均量的1/4，为发达国家1/20。从70年代末起，为缓解全国纸张供应紧张的趋势及解决农村剩余劳动力的就业问题，乡镇企业造纸厂迅速发展。据1988年国家环保局、轻工部、农业部联合调查的结果，我国现有造纸企业9000多个，其中年产5000～10000吨的纸厂290多个，5000吨以下的小造纸厂有8500多个，这些小造纸厂的产量占我国年产纸量的57％。造纸行业年排放废水量达40多亿吨，占全国工业废水总排放量的1/6，其中有机物BOD₅达170多万吨，约占全国工业废水中有机污染物总量的1/4。除少数大中型厂建有碱回收车间和废水处理设施外，其余全部排入水体，使许多江、河、湖泊及地下水受到不同程度的污染。据统计仅碱法造纸一项，每年消耗总碱149.1万吨，回收碱34.1万吨，排入水体115万吨，相当被水流走26亿多人民币，还没计算由于环境污染造成经济的损失。从上面数据可以看出，解决造纸厂的废水回收和处理是当务之急。

国内外环境专家对此很为关注，碱回收工艺也很成熟，但是投资太高。根据1991年9月轻工部设计院设计估算，建设年产10000吨浆规模碱回收车间，基本建设投资1200万元，年产5000吨浆投资800～1000万元，相当或超过建同等规模的一个造纸厂的投资。全国有8500多个小造纸厂，如果全上碱回收车间需要投资680-850亿人民币，乡镇企业负担不起，国家也承受不了。如果全部关闭，乡镇企业损失这些投资，并且国家还要用外汇购进年产量57％的纸。这就是中小造纸厂环境污染严重，资源浪费严重，又不能停产的原因。本专利技术就是为了解决上述的难点，而发明了一种造纸废水回收、处理和闭路循环新工艺。

我国造纸原料种类很多，大部分是稻、草、麦杆和少量的木、竹、芦苇等，就制浆的方法而言有碱法、硫酸盐法、石灰法和亚铵法等。不论什么原料生产和用什么方法造纸，均产生污染程度不等的三股废水。第一股造纸黑液，蒸球内的碱溶液和稻草在高温下蒸煮形成纸浆，捞出纸浆剩下造纸黑液。此水污染最为严重，主要污染物有剩余碱、本素、半纤维素、胶体、糖类、盐类、粘度高、色度深；另一股是打浆、洗浆和漂白水称为中段水，主要污染物木素、半纤维素、有机物等；第三股是白水，冲洗纸机产生的，此水比较干净，主要污染物是短纤维。所说的碱回收，就是从造纸黑液中回收剩余碱。

已有的两种纸厂废水处理工艺如图1-6所示，其中，图1、图2、图3为发达国家和我国大型纸厂废水处理工艺，图4、图5、图6为推广造纸废水处理示范工程工艺流程图，下面结合附图将三股废水处理过程分别介绍如下：

造纸黑液，回收碱，如图1所示，包括：

[1]为黑液贮池，容积比较大，水质水量在此均化，然后用泵打入多效蒸发器[2]中，蒸发器的热源由锅炉[3]供给，为了消除锅炉烟气的污染，又安装了水膜除尘器[4]，利用污水泵[6]吸入灰水分离器[5]中的上清液打入水膜除尘器内，净化后烟气排入烟囱，水和灰流入灰水分离器进行分离，这样形成一个烟气治理的循环系统。蒸发器将黑液浓缩到含固体量为40％左右时，流入浓缩池[7]，用污泥泵打入碱回收炉[8]中，浓的黑液在炉内喷淋蒸发和燃烧，所产生的烟气仍进入[4]、[5]、[6]烟气净化环循系统。碱回收炉底部排出的是固体物，这些固体物在水溶解槽[12]中溶化，再将石灰液槽[9]中的石灰液打入苛化槽[13]中，在此槽内经化学反应生成氢氧化钠，经浓缩形成固体碱，这就是碱回收过程。苛化槽内的污泥经过压滤机[14]的挤压形成白泥，贮存于白泥堆积场[15]。压沪机挤出的污水在沉淀池[10]中沉淀，上清液流入排放池[11]中，再用泵打入水体。

中段水，回收纸浆，如图2所示，包括：

厂内几股中段水集中于中段水贮存池[16]，再打入均质池[17]内，水质水量在此均化，利用斜筛[18]回收纸浆，废水流入好氧生物处理池[19]内，用压缩机将空气打入池中，使池中的好氧微生物生长殖繁，并将废水中的有机物降解，其出水再流入氧化塘[20]中，进一步降解有机物，好氧生物处理池所产生的污泥流入沉淀池[23]中，沉淀后的浓污泥用板框压滤机[22]压缩，其压缩泥饼送锅炉[21]中燃烧。滤液流入氧化塘进一步降解有机物，最后排入水体。

白水，回收纸浆，如图3所示，包括：

[24]为白水搜集槽，[25]为均化池，用泵打入气浮机[26]中，所说的气浮机是将均化池内的污水打入压力罐，再用空气压缩机向罐内打入3-4个大气压，然后将该废水流入沉淀池中，此时溶在废水中的空气以微小气泡向上浮，并将废水中的维纤携带上浮，上浮的纤维和废水经压滤机[27]的压缩，滤饼掉到[28]纤维贮罐，作为造纸原料。压滤机的出水回到[25]均化池，气浮出水流到回用水池[29]。

该工艺为国内外大型造纸厂碱回收的精典工艺，在国内不能推广主要在于：1.将黑液全部蒸发、燃烧所耗热能太高，以致于运行费高；2.所用设备为典型化工单元操作，在技术上、管理上较难掌握；3.投资太高，一般相当或超过建同等规模纸厂投资。

根据上述工艺所存在的三个问题，我国造纸专家和环境专家结合我国国情经多年的研究试验建立了示范工程，以推动全国造纸企业进行废水处理。

图4、图5、图6为推广造纸废水处理示范工程工艺流程图，下面将三股废水处理过程分别介绍如下：

造纸黑液，回收碱木素，如图4所示，包括：

[31]为黑液贮槽，在[32]沉淀池中将泥砂等物沉淀分离，分离后的污泥排入[33]污泥贮槽，用板框压滤机[34]进行脱水，滤饼送锅炉[35]烧掉，滤液返回沉淀池[32]，上清液和[36]酸贮池中的酸一起流到[37]酸化反应槽中，碱木素被沉淀下来。经[40]压滤机挤压成为滤饼，再经烘干机[46]烘干到[47]碱木素产品库。[37]酸化反应槽中的清液流入[38]洗酸槽和压滤机[40]的滤出水一起到[41]混合池，混合液和[39]石灰乳罐在[42]中和池内进行混合反应，在[43]沉淀池中沉淀分离，污泥回到[33]污泥贮槽，再送往[34]板框压滤机[35]锅炉燃烧。分离的上清液流入好氧生物处理池[44]中，在此设备中降解有机物，出水流入[45]排放池中，用泵排入水体。污泥打入[33]污泥贮槽，再去[34]板框压滤机和[35]锅炉燃烧。

中段水，回收纸浆，如图5包括：

厂内来的中段水汇合在[48]中段水池中，在[49]均化池内进行水质水量均衡，流入[50]筛网过滤机，分离的半纤维掉到[54]半纤维贮池，准备回用造纸。分离的废水经加药混合反应到沉淀池[51]中分离，上清液用泵打入好氧生物处理池[52]中，池中好氧微生物降解废水中的有机物。池中排出的污泥和[51]分离出来的污泥，一起排到[55]污泥池中，经板框压滤机[56]的挤压，挤出的滤饼送[57]锅炉燃烧，滤液返回[51]沉淀池中。[52]好氧生物处理池的出水排入[53]排放水池中，再用泵打入水体。

白水，回收纸浆，如图6所示，包括：

[58]为白水贮槽，水质水量由均化池[59]完成，均质好的废水定量地进入气浮池[60]，气浮池上面排出的水和悬浮物进入板框压滤机[61]脱水，出水回到均质池[59]，滤饼回到半纤维槽[62]回收造纸。气浮池[60]的出水排入[63]回用水池。准备复用。

该工艺比图1、图2、图3工艺在总工程投资上省1/3，运行费用少1/2，是结合国情可以推广的工艺。但是还存在耗酸量大，运行费高；好氧生物处理在技术上和管理上要求高，乡镇企业人员素质低难以操作；回收产品碱木素售价低，又存在难销售等问题。根据1991年示范工程的估算，年产3000吨造纸厂，黑液碱本素回收车间总投资200～250万元，年利润50万元，需要4-5年回收投资。乡镇企业还是承担不了，以致于不能推广。

发明内容

本发明的目的，旨在解决上述已有工艺流程中所存在的难点，提出一种造纸废水回收、处理和闭路循环方法。

黑液经筛网过滤机回收纸浆，出水再经过滤装置，将黑液中杂质截留、吸附在过滤材料内，一同送往锅炉燃烧或贮存。过滤后的碱液打入蒸球内，几乎达到100％的碱回收。

中段水经筛网过滤机回收纸浆，出水加药混合反应沉淀进行固液分离，分离的污泥经过滤装置截留和吸附后，一同送往锅炉燃烧或贮存。分离的废水进入另一台过滤装置进行过滤，同样送往锅炉燃烧或贮存，滤出水作为中段水使用，另一部分水补充蒸球用水。

白水经筛网过滤机回收纸浆，出水再经过滤装置，将白水中所有杂质截留和吸附在过滤材料内，一同送往锅炉燃烧或贮存，滤出水作为白水使用，另一部分补充中段水。由于原料消耗水，操作上的饱、冒、地漏和自然蒸发水，所以每天要补充总用水量10％左右的新水来补充白水。

本发明的优点；在于将造纸废水中的所有物质都得到充分利用，碱回收几乎达到100％，纸浆全部回收，其它物质做为能源回收，回收后的废水循环使用做到水资源的回收。工艺流程短，占地少，工程造价低。运行费用低，回收利润高，投资回收年限短。操作和管理简单，最适合乡镇企业。

附图说明

图1为发达国家和我国大型纸厂废水处理工艺中的黑液处理过程；

图2为发达国家和我国大型纸厂废水处理工艺中的中段水处理过程；

图3为发达国家和我国大型纸厂废水处理工艺中的白水处理过程；

图4为推广造纸废水处理示范工程的工艺流程中的黑液处理过程；

图5为推广造纸废水处理示范工程的工艺流程中的中段水处理过程；

图6为推广造纸废水处理示范工程的工艺流程中的白水处理过程；

图7为本发明的造纸废水回收、处理和闭路循环方法的的黑液处理过程；

图8为本发明的造纸废水回收、处理和闭路循环方法的的中段水处理过程；

图9为本发明的造纸废水回收、处理和闭路循环方法的的白水处理过程。

具体实施方式

下面结合图7-图9近一步描述本发明的工艺过程。

造纸黑液，回收碱、纸浆、燃料和废水循环使用，如图7所示，包括；

[71]为黑液贮存池，不均匀的水质、水量在调节池[72]中得到均化，利用筛网过滤机[73]将黑液中半纤维，木素等回收到[77]的纸浆贮槽，做为造纸原料。筛网过滤机的出水经过滤装置[74]过滤后，将黑液中所有杂质被过滤装置中的滤料截留和吸附，滤料和截留吸附的杂质一同送往锅炉[78]燃烧或贮存。所使用的滤料为廉价的、比表面积大的、化学稳定性好的，如炉渣、褐煤、焦炭等材料，粒径在1-50毫米范围。经过滤装置[74]过滤的碱液流到[75]碱回收槽，用泵打入蒸球[76]内，黑液中的残碱几乎得到100％的回收。

中段水，回收纸浆、燃料、废水循环使用，如图8所示，包括；

生产过程中产生的几股中段水汇集在中段水贮池[79]中，利用[80]调节池将各股中段水的水质、水量调均，然后打入筛网过滤机[81]中，所用筛网的孔径在30～200目范围，筛网所截留的纸浆排到[86]纸浆贮槽，进行造纸。筛网过滤机的出水流到[82]加药设备中，在此进行混合反应，在[83]沉淀池中进行固液分离。沉淀的污泥被过滤装置[87]中的滤料截留和吸附，滤料和截留、吸附的杂质一同送往锅炉[88]燃烧或贮存。固液分离的出水流到另一台过滤装置[84]中，同样将过滤材料和截留吸附的杂质送往锅炉[88]燃烧或贮存，出水流到中段水贮池[85]内，作为中段水使用，另一部分作为蒸球的补充水。

白水，回收纸浆、燃料、废水循环使用，如图9所示，包括；

[89]为白水贮池，在[90]中将白水的水质水量调节均匀，再经筛网过滤机[91]过滤，将纸浆捞到纸浆贮槽[94]中，送去造纸。过滤机出水经过滤装置[92]过滤，滤料和截留、吸附的杂质一同送到锅炉[95]中燃烧或贮存，滤出水回到回用水池[93]内，此水作为白水使用，加一部分补充到中段水使用。由于工业原料消耗水，工艺过程中的饱、冒、地漏和蒸发损失水，所以每天还要补充总用水量的10％左右新水，供给白水使用。以保证纸张的白度。

本发明通过示范工程的总结表明：①造纸废水中所有物质都得到了回收和充分利用，几乎造纸黑液达到100％的碱(或硫酸盐、石灰、亚铵等)回收、半纤维、木素回收，微细悬浮物胶体、糖类等物质做为能源回收，废水进行闭路循环使用，回收水资源。②该工艺与图1、图2、图3和图4、图5、图6工艺相比较，总投资为其它工艺的1/8/-1/15，运行费用仅为其它工艺的1/10-1/20，回收投资年限仅为其它工艺的1/10-1/15。③本发明工艺过程中只加入一点社会上的物质，而对社会贡献出巨大的物质。④在工艺过程中做到废水闭路循环，对环境无任何污染。经济效益、社会效益和环境效益十分显著。推广应用价值极高。

Claims (2)

1、一种造纸废水回收、处理闭路循环方法，其特征在于，利用化学和物理方法，将造纸黑液、中段水和白水，分别进行回收、处理和废水回用；具体包括以下步骤：

1)黑液经筛网过滤机回收纸浆，出水再经过滤装置，将黑液中杂质截留、吸附在过滤材料内，一同送往锅炉燃烧或贮存，过滤后的碱液打入蒸球内；

2)中段水经筛网过滤机回收纸浆，出水加药混合反应沉淀进行固液分离，分离的污泥经过滤装置截留和吸附后，一同送往锅炉燃烧或贮存，分离的废水进入另一台过滤装置进行过滤，同样送往锅炉燃烧或贮存，滤出水作为中段水使用，另一部分水补充蒸球用水；

3)白水经筛网过滤机回收纸浆，出水再经过滤装置，将白水中所有杂质截留和吸附在过滤材料内，一同送往锅炉燃烧或贮存，滤出水作为白水使用，另一部分补充中段水。

2、根据权利要求1所述的造纸废水回收、处理闭路循环工艺方法，其特征在于，过滤装置内装的颗粒物材料为表面面积大、化学稳定性好的材料，该颗粒材料包括炉渣、褐煤、焦炭，颗粒物的粒径为1-50毫米。

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