CN111304953A - 一种利用生化污泥的造纸工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用生化污泥的造纸工艺。包括以下几个步骤：（1）污泥预处理；（2）打浆；（3）抄纸成型；（4）干燥；（5）施胶。本发明的造纸工艺通过对生化污泥的预处理，将生化污泥用于箱板纸的抄造，酸性条件下可以降解污泥中菌胶团；对污泥进行高温杀菌，抑制微生物的滋生；通过加入包裹剂，对填料进行再次沉降，使得得到的箱板纸达到了国家标准。

Description

一种利用生化污泥的造纸工艺
技术领域
本发明涉及一种利用生化污泥的造纸工艺，属于造纸技术领域。
背景技术
造纸工业主要原料包括木浆、非木浆和废纸浆，由于现今森林树木资源限制问题和环境保护要求，废纸浆是造纸原料的首选。根据中国造纸协会调查统计资料，2017年全国纸浆消耗总量为10051万吨，其中消耗废纸浆6302万吨，占全国纸浆消耗总量的63%。相比于木浆造纸，废纸造纸企业污泥产生量大，吨纸产生量高达3t（含水率98%）。
废纸制浆造纸过程主要包括碎浆、除渣、筛选、脱墨、打浆和抄纸等几个工段，上述各工段的运行都会产生废水，废水经达标处理排放后剩余的固体废物即为造纸污泥，具体可分为以下几种：1、斜网污泥：造纸废水经斜网筛过滤产生的污泥，未经化学药剂和生物处理，有机物含量仍较高，富含纤维多，可利用性强。2、初沉污泥：造纸废水经初沉池处理产生的污泥，有机物含量较低，填料等无机物较多。3、生化污泥：造纸废水经二级生化处理产生的污泥，除含有细小纤维和填料外，还包括生物菌胶团、病菌等微生物，处理难度较大。4、脱墨污泥：废纸浆在脱墨过程中所产生的污泥，不仅含有细小纤维和矿物填料，还含有油墨粒子以及Cu、Pb、Cr等重金属元素。
造纸污泥传统的处理方式包括土地填埋、焚烧以及海洋投弃等，这些方式对污泥中有效成分的利用率低以及容易产生二次污染等问题限制了它的可持续发展。造纸污泥的资源化利用是目前污泥处理处置的新方向、新目标。目前，研究较多的主要有造纸污泥的土地化利用、能源化利用、材料化利用以及在造纸中的回用等。土地化利用包括土壤改良、肥料应用；能源化利用包括污泥消化制沼气、污泥热解制油、污泥合成染料、污泥生物制氢；材料化利用包括制造砖材、制备纤维板材及填充塑料制备复合材料；在造纸中的回用主要包括作为造纸原料回用以及作为造纸填料回用。
因此，一种利用生化污泥的造纸工艺是很有必要的。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种利用生化污泥的造纸工艺。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种利用生化污泥的造纸工艺，包括以下几个步骤：
（1）污泥预处理：将污泥在pH为5-6的条件下反应40-60min；然后进行高温杀菌，高温杀菌后的污泥用振筛进行净化处理，除去其中的粗大杂质，然后再添加包裹剂进行处理，再次过滤后得到污泥浆料；
（2）打浆：将废纸和木质纤维经过碎浆系统，再经过水力清渣机和粗筛系统筛选掉杂质，再经过精筛优化除渣处理，得到浆液；
（3）抄纸成型：将步骤（1）得到的污泥浆料和步骤（2）得到的浆液混合，得到混合浆液，将混合浆液进入热分散系统进行分散后上网抄纸成型；
（4）干燥：采用烘缸进行干燥，得到原纸；
（5）施胶：对原纸进行表面喷淋施胶，得到最后的箱板纸。
所述的一种利用生化污泥的造纸工艺，所述步骤（1）中的高温杀菌条件为：90-100℃条件下杀菌30-40min。
所述的一种利用生化污泥的造纸工艺，所述包裹剂包括以下重量份数的原料：聚合硅酸铝铁20-30份、壳聚糖10-15份、丙烯酰胺30-40份、改性膨润土10-15份和十二烷基苯磺酸钠4-8份。
所述的一种利用生化污泥的造纸工艺，所述包裹剂是通过以下步骤获得的：将壳聚糖和溶剂置于反应釜中，加入丙烯酰胺后加入引发剂，反应50-60min；得到壳聚糖交联丙烯酰胺，将壳聚糖交联丙烯酰胺与聚合硅酸铝铁、改性膨润土和十二烷基苯磺酸钠充分混合得到包裹剂。
所述的一种利用生化污泥的造纸工艺，所述改性膨润土是通过以下步骤获得的：将膨润土浸泡在聚乙二醇中30-40min，然后在搅拌状态下加入羧甲基纤维素钠，反应40-50min后，将反应物置于烘箱中在80-100℃条件下烘60-80min；然后置于焙烧炉中焙烧，焙烧后得到改性膨润土。
所述的一种利用生化污泥的造纸工艺，改性膨润土各原料的重量份数分别为：膨润土10-20份、聚乙二醇30-40份和羧甲基纤维素钠4-8份。
所述的一种利用生化污泥的造纸工艺，所述废纸和木质纤维的重量比为：6-7:1。
所述的一种利用生化污泥的造纸工艺，所述污泥浆料和浆液的重量比为：1:3-4。
本发明所达到的有益效果：
本发明的造纸工艺通过对生化污泥的预处理，将生化污泥用于箱板纸的抄造，酸性条件下可以降解污泥中菌胶团；对污泥进行高温杀菌，抑制微生物的滋生；通过加入包裹剂，对填料进行再次沉降，使得得到的箱板纸达到了国家标准。就地消化造纸污泥，可减少废纸原料消耗，降低生产成本，具有较好的经济效益；同时可大大减少固体废弃物的产生量，降低污染物末端处理成本，具有显著的环境效益。
本发明的工艺使得废纸使用量降低3%左右，综合化学品成本的增加，吨纸成本降低约15-20元，年节约成本约300万元；压泥量减少，压泥成本及外运成本降低，预计年节约成本约50万元。
本发明采用的包裹剂采用聚合硅酸铝铁、壳聚糖、丙烯酰胺、改性膨润土和十二烷基苯磺酸钠共同作用，对生化污泥中的填料进行包裹，沉降，具有良好的包裹效果；壳聚糖交联丙烯酰胺提高了包裹剂的粘结性能；经过改性的膨润土具有良好的吸附性能。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种利用生化污泥的造纸工艺，包括以下几个步骤：
（1）污泥预处理：将污泥在pH为5-6的条件下反应40-60min；然后在90-100℃条件下杀菌30-40min，杀菌后的污泥用振筛进行净化处理，除去其中的粗大杂质，然后再添加包裹剂进行处理，再次过滤后得到污泥浆料；
（2）打浆：将重量比为6-7:1的废纸和木质纤维经过碎浆系统，再经过水力清渣机和粗筛系统筛选掉杂质，再经过精筛优化除渣处理，得到浆液；
（3）抄纸成型：将步骤（1）得到的污泥浆料和步骤（2）得到的浆液按照重量比为1:3-4进行混合，得到混合浆液，将混合浆液进入热分散系统进行分散后上网抄纸成型；
（4）干燥：采用烘缸进行干燥，得到原纸；
（5）施胶：对原纸进行表面喷淋施胶，得到最后的箱板纸。
所述包裹剂包括以下重量份数的原料：聚合硅酸铝铁20份、壳聚糖10份、丙烯酰胺30份、改性膨润土10份和十二烷基苯磺酸钠4份。将壳聚糖和水置于反应釜中，加入丙烯酰胺后加入过硫酸钠，反应50-60min；得到壳聚糖交联丙烯酰胺，将壳聚糖交联丙烯酰胺与聚合硅酸铝铁、改性膨润土和十二烷基苯磺酸钠充分混合得到包裹剂。
所述改性膨润土是通过以下步骤获得的：将膨润土浸泡在聚乙二醇中30-40min，然后在搅拌状态下加入羧甲基纤维素钠，反应40-50min后，将反应物置于烘箱中在80-100℃条件下烘60-80min；然后置于焙烧炉中焙烧，焙烧后得到改性膨润土。其中，改性膨润土各原料的重量份数分别为：膨润土10份、聚乙二醇30份和羧甲基纤维素钠4份。
实施例2
一种利用生化污泥的造纸工艺，包括以下几个步骤：
（1）污泥预处理：将污泥在pH为5-6的条件下反应40-60min；然后在90-100℃条件下杀菌30-40min，杀菌后的污泥用振筛进行净化处理，除去其中的粗大杂质，然后再添加包裹剂进行处理，再次过滤后得到污泥浆料；
（2）打浆：将重量比为6-7:1的废纸和木质纤维经过碎浆系统，再经过水力清渣机和粗筛系统筛选掉杂质，再经过精筛优化除渣处理，得到浆液；
（3）抄纸成型：将步骤（1）得到的污泥浆料和步骤（2）得到的浆液按照重量比为1:3-4进行混合，得到混合浆液，将混合浆液进入热分散系统进行分散后上网抄纸成型；
（4）干燥：采用烘缸进行干燥，得到原纸；
（5）施胶：对原纸进行表面喷淋施胶，得到最后的箱板纸。
所述包裹剂包括以下重量份数的原料：聚合硅酸铝铁30份、壳聚糖15份、丙烯酰胺40份、改性膨润土15份和十二烷基苯磺酸钠8份。将壳聚糖和水置于反应釜中，加入丙烯酰胺后加入过硫酸钠，反应50-60min；得到壳聚糖交联丙烯酰胺，将壳聚糖交联丙烯酰胺与聚合硅酸铝铁、改性膨润土和十二烷基苯磺酸钠充分混合得到包裹剂。
所述改性膨润土是通过以下步骤获得的：将膨润土浸泡在聚乙二醇中30-40min，然后在搅拌状态下加入羧甲基纤维素钠，反应40-50min后，将反应物置于烘箱中在80-100℃条件下烘60-80min；然后置于焙烧炉中焙烧，焙烧后得到改性膨润土。其中，改性膨润土各原料的重量份数分别为：膨润土20份、聚乙二醇40份和羧甲基纤维素钠8份。
实施例3
一种利用生化污泥的造纸工艺，包括以下几个步骤：
（1）污泥预处理：将污泥在pH为5-6的条件下反应40-60min；然后在90-100℃条件下杀菌30-40min，杀菌后的污泥用振筛进行净化处理，除去其中的粗大杂质，然后再添加包裹剂进行处理，再次过滤后得到污泥浆料；
（2）打浆：将重量比为6-7:1的废纸和木质纤维经过碎浆系统，再经过水力清渣机和粗筛系统筛选掉杂质，再经过精筛优化除渣处理，得到浆液；
（3）抄纸成型：将步骤（1）得到的污泥浆料和步骤（2）得到的浆液按照重量比为1:3-4进行混合，得到混合浆液，将混合浆液进入热分散系统进行分散后上网抄纸成型；
（4）干燥：采用烘缸进行干燥，得到原纸；
（5）施胶：对原纸进行表面喷淋施胶，得到最后的箱板纸。
所述包裹剂包括以下重量份数的原料：聚合硅酸铝铁26份、壳聚糖12份、丙烯酰胺36份、改性膨润土14份和十二烷基苯磺酸钠6份。将壳聚糖和水置于反应釜中，加入丙烯酰胺后加入过硫酸钠，反应50-60min；得到壳聚糖交联丙烯酰胺，将壳聚糖交联丙烯酰胺与聚合硅酸铝铁、改性膨润土和十二烷基苯磺酸钠充分混合得到包裹剂。
所述改性膨润土是通过以下步骤获得的：将膨润土浸泡在聚乙二醇中30-40min，然后在搅拌状态下加入羧甲基纤维素钠，反应40-50min后，将反应物置于烘箱中在80-100℃条件下烘60-80min；然后置于焙烧炉中焙烧，焙烧后得到改性膨润土。其中，改性膨润土各原料的重量份数分别为：膨润土16份、聚乙二醇35份和羧甲基纤维素钠5份。
对比例1
一种利用生化污泥的造纸工艺，包括以下几个步骤：
（1）污泥预处理：将污泥在pH为5-6的条件下反应40-60min；然后在90-100℃条件下杀菌30-40min，杀菌后的污泥用振筛进行净化处理，除去其中的粗大杂质，得到污泥浆料；
（2）打浆：将重量比为6-7:1的废纸和木质纤维经过碎浆系统，再经过水力清渣机和粗筛系统筛选掉杂质，再经过精筛优化除渣处理，得到浆液；
（3）抄纸成型：将步骤（1）得到的污泥浆料和步骤（2）得到的浆液按照重量比为1:3-4进行混合，得到混合浆液，将混合浆液进入热分散系统进行分散后上网抄纸成型；
（4）干燥：采用烘缸进行干燥，得到原纸；
（5）施胶：对原纸进行表面喷淋施胶，得到最后的箱板纸。
其余均与实施例3相同。
对比例2
一种利用生化污泥的造纸工艺，包括以下几个步骤：
（1）打浆：将重量比为8-9:1的废纸和木质纤维经过碎浆系统，再经过水力清渣机和粗筛系统筛选掉杂质，再经过精筛优化除渣处理，得到浆液；
（2）抄纸成型：将步骤（1）得到的污泥浆料和步骤（2）得到的浆液按照重量比为1:3-4进行混合，得到混合浆液，将混合浆液进入热分散系统进行分散后上网抄纸成型；
（3）干燥：采用烘缸进行干燥，得到原纸；
其余均与实施例3相同。
对各实施例和对比例制备出来的纸张进行性能测试，具体结果见下表：
Figure 533958DEST_PATH_IMAGE001
与对比例1相比，实施例3采用了包裹剂，整体提高了纸张的纤维强度，改善了纸张的吸收性能；与对比例3相比，本申请减少了废纸的添加量，达到了与对比例3中纸张相同甚至更好的性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种利用生化污泥的造纸工艺，其特征是，包括以下几个步骤：
（1）污泥预处理：将污泥在pH为5-6的条件下反应40-60min；然后进行高温杀菌，高温杀菌后的污泥用振筛进行净化处理，除去其中的粗大杂质，然后再添加包裹剂进行处理，再次过滤后得到污泥浆料；
（2）打浆：将废纸和木质纤维经过碎浆系统，再经过水力清渣机和粗筛系统筛选掉杂质，再经过精筛优化除渣处理，得到浆液；
（3）抄纸成型：将步骤（1）得到的污泥浆料和步骤（2）得到的浆液混合，得到混合浆液，将混合浆液进入热分散系统进行分散后上网抄纸成型；
（4）干燥：采用烘缸进行干燥，得到原纸；
（5）施胶：对原纸进行表面喷淋施胶，得到最后的箱板纸。
2.根据权利要求1所述的一种利用生化污泥的造纸工艺，其特征是，所述步骤（1）中的高温杀菌条件为：90-100℃条件下杀菌30-40min。
3.根据权利要求1所述的一种利用生化污泥的造纸工艺，其特征是，所述包裹剂包括以下重量份数的原料：聚合硅酸铝铁20-30份、壳聚糖10-15份、丙烯酰胺30-40份、改性膨润土10-15份和十二烷基苯磺酸钠4-8份。
4.根据权利要求3所述的一种利用生化污泥的造纸工艺，其特征是，所述包裹剂是通过以下步骤获得的：将壳聚糖和溶剂置于反应釜中，加入丙烯酰胺后加入引发剂，反应50-60min；得到壳聚糖交联丙烯酰胺，将壳聚糖交联丙烯酰胺与聚合硅酸铝铁、改性膨润土和十二烷基苯磺酸钠充分混合得到包裹剂。
5.根据权利要求4所述的一种利用生化污泥的造纸工艺，其特征是，所述改性膨润土是通过以下步骤获得的：将膨润土浸泡在聚乙二醇中30-40min，然后在搅拌状态下加入羧甲基纤维素钠，反应40-50min后，将反应物置于烘箱中在80-100℃条件下烘60-80min；然后置于焙烧炉中焙烧，焙烧后得到改性膨润土。
6.根据权利要求5所述的一种利用生化污泥的造纸工艺，其特征是，改性膨润土各原料的重量份数分别为：膨润土10-20份、聚乙二醇30-40份和羧甲基纤维素钠4-8份。
7.根据权利要求1所述的一种利用生化污泥的造纸工艺，其特征是，所述废纸和木质纤维的重量比为：6-7:1。
8.根据权利要求7所述的一种利用生化污泥的造纸工艺，其特征是，所述污泥浆料和浆液的重量比为：1:3-4。
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