CN114232369A - 一种废水零排放的制浆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于制浆造纸技术领域，具体涉及一种废水零排放的制浆方法。本发明所述的废水零排放的制浆方法包括备料、蒸煮和磨浆，其中，所述的蒸煮以茶皂素组合物溶于水中而形成的溶液为蒸煮液。本发明方法对制浆废水中含有的金属离子Ca、Mg、Na离子具有明显的降低作用，可有效控制水的硬度，保证用水在软水状态，在制浆过程中可加大中水回用量，同时避免Ca、Mg、Na离子含量过高造成的设备和管道结垢问题，真正地实现“零排放”。
Description
技术领域
本发明属于制浆造纸技术领域，具体地说，涉及一种废水零排放的制浆方法。
背景技术
中国造纸工业面临着水资源缺乏和排放废水带来的环境污染问题，严重制约着行业的发展，所以研制少废水排放直至无废水排放的制浆方法成为行业共识。
现有浆种有化学浆、化机浆、机械浆、再生浆等五个浆种。以上浆种又可分为未漂浆(本色浆)和漂白浆两种，即共有十个浆种。在以上十个浆种中，除未漂机械浆和未漂再生浆两种浆不涉及化学处理外，其余的八个浆种均涉及到浆料程度不同的化学处理过程(含化学预处理过程)。蒸煮工段对化学浆和半化学浆而言一般是指蒸煮过程，对化机浆而言一般是指造纸原料的化学预处理过程。
蒸煮过程所用的化学药剂的种类繁多，主要有碱法、酸法及中性和碱性亚硫酸盐法。漂白过程所用的化学药剂也是种类繁多。现有蒸煮过程和漂白过程所产生的废水经传统方法处理后无法做到完全回用，而必须向环境排放一定量的废水。因为传统水处理方法无法解决有害无机阴离子的积累问题。中国发明专利“一种废水零排放的制浆方法”，专利号为“200910216872.0”，只是解决了以氢氧化镁代替氢氧化钠来进行双氧水漂白所产生的废水的处理和完全回用问题，并没有解决应用最为广泛的含钠或含钾制浆废水处理和回用问题。另外传统的水处理方法的水处理过程基本上是一个不产生经济效益的过程。解决碱法制浆黑液污染问题的最有效解决方案——碱回收，也仅仅是解决了黑液的污染问题并产生碱回收的经济效益，但碱回收系统投资额巨大。
CN201410249097.X公开了一种污水可零排放的制浆方法，该方法包括：1)制浆原料与蒸煮剂、催化剂混合均匀后，加入到蒸球内，然后通蒸汽进行蒸煮；2)蒸煮后的原料依次通过多台串联的双螺杆挤压机进行挤压提取黑液，得到浆料，最后一台双螺杆挤压机得到的黑液返回到前一台双螺杆挤压机，搅拌混合后，继续挤压，而第一台及第二台的双螺杆挤压机所得黑液直接合并，将合并后的黑液经浓缩干燥得到碱木素或木制素磺酸盐；洗浆和漂浆的浆浓度为25-40％；3)再将浆料送入到双螺杆搓揉制浆机内，在搓揉磨浆的同时进行多段串联洗涤，或是多段串联洗涤和多段串联漂白，洗涤水返回至前一段洗涤工序中，最终得到的洗涤水由第一段洗涤工序出来即为剩余的含黑液的洗涤水，该洗涤水则返回到制浆原料或蒸球处；4)浆料最后进入双盘磨浆机加水精磨。该工艺过程复杂，需要串联多台双螺杆挤压机。
综上，现有方法无法很好地解决制浆废水的问题，同时由于废水中含有大量的Ca、Mg、Na离子，不仅导致废水硬度高，同时也会引起设备和管道结垢问题，而且制得的浆料在后续进行抄纸时由于在纸张施胶过程中，采用矾土作沉淀剂，会使废水中引入大量的SO4 2-，然后Ca2+便会和树脂酸、SO4 2-作用形成树脂酸钙和CaSO4沉淀，沉积在纸机表面甚至网部，导致糊网等不良故障发生。现有的制浆方法未见涉及降低制浆废水中Ca、Mg、Na离子的，无法真正地实现“零排放”。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废水零排放的制浆方法，该方法对制浆废水中含有的金属离子Ca、Mg、Na离子具有明显的降低作用，可有效控制水的硬度，保证用水在软水状态，在制浆过程中可加大中水回用量，同时避免Ca、Mg、Na离子含量过高造成的设备和管道结垢问题，真正地实现“零排放”。
为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：
一种废水零排放的制浆方法，包括备料、蒸煮和磨浆，其中，所述的蒸煮以茶皂素组合物溶于水中而形成的溶液为蒸煮液。
进一步地，所述的茶皂素组合物的用量为10～20g/L水。
进一步地，所述的蒸煮为：向制浆原料中加入蒸煮液，液比1：5～6，在温度120℃～180℃下蒸煮0.5～1.5h。
进一步地，所述的制浆方法还包括将磨浆后所得的浆料进行漂白处理。
进一步地，所述的漂白处理以茶皂素组合物和H2O2溶于水中而形成的溶液为漂白液。
进一步地，所述的茶皂素组合物的用量为5～15g/L水。
进一步地，所述的H2O2的用量为15～25g/L水。
进一步地，所述的漂白处理为：将磨浆后所得的浆料中加入漂白液，在温度85～95℃下进行漂白处理，处理时间为30～90min。
进一步地，加入漂白液的量为2～6L/kg浆料。
进一步地，所述的茶皂素组合物包括卜公茶皂素和五水偏硅酸钠，其中所述的五水偏硅酸钠的用量为卜公茶皂素的25～60wt％。
本发明中，所述的卜公茶皂素是本申请人提出的一种针对印染行业的痛点而研发并已成熟实施应用的高新技术产品，可有效替代传统前处理化学品如烧碱等，其一剂成型可短流程完成前处理任务，无需另外使用其他化学助剂。另外，卜公茶皂素可螯合水中钙、镁等金属离子，降低水硬度，络合重金属离子，大大降低了废水处理的难度。本申请人于2009年12月18日对该产品申请了发明专利申请，申请号为200910201373.4，于2010年6月16日获得授权。该专利公开了卜公茶皂素的组成为纳米氧化钛1％-3％、茶皂素12％-18％、甲基纤维素1％-5％、天然皂粉23％-45％、硅藻土3％-5％、海泡石6％-12％、碳酸钠5％-10％、其余为水。
本发明中，所述的卜公茶皂素可以是按照现有技术的方法制备得到的，如按照上述专利方法制备得到的，也可以是市售的卜公茶皂素。
在制备本发明所述的茶皂素组合物时可以直接将市售的卜公茶皂素与五水偏硅酸钠进行混合得到；也可以按照现有技术的方法制得卜公茶皂素后，再将其与五水偏硅酸钠混合得到本发明所述的茶皂素组合物；还可以在制备卜公茶皂素的过程中掺入五水偏硅酸钠，具体为按照ZL200910201373.4公开的方法即按照纳米氧化钛的分散、无粉尘合成、造粒合成的步骤，在制得卜公茶皂素的干燥颗粒后进一步掺入五水偏硅酸钠，其中五水偏硅酸钠的掺入过程为：
将五水偏硅酸钠溶解于适量的水中，得到水溶液；再在卜公茶皂素的干燥颗粒上喷淋所得到的水溶液，在80～90℃不断搅拌，均匀加工颗粒20～30目，颗粒含水率控制在20ppm以下，得到所述的茶皂素组合物。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明所提供的制浆方法，采用一种新的蒸煮液——以茶皂素组合物溶于水中而形成的溶液对制浆原料进行蒸煮，对废水中含有的金属离子Ca、Mg、Na离子具有明显的降低作用，可有效控制水的硬度，保证用水在软水状态，在制浆过程中可加大中水回用量，同时避免Ca、Mg、Na离子含量过高造成的设备和管道结垢问题，真正地实现“零排放”。
具体实施方式
以下为本发明的具体实施方式，所述的实施例是为了进一步描述本发明，而不是限制本发明。
实施例1
一种废水零排放的制浆方法，其中，该方法包括如下步骤：
1)备料：将麦草原料切断、除尘，得到制浆原料；
2)蒸煮：将制浆原料放入蒸煮器中；将茶皂素组合物以15g/L水的量溶于水中配成蒸煮液，加至蒸煮器中，液比为1：5.5，在温度150℃下蒸煮1h，得到浆料；
3)磨浆：将所得的浆料加至磨浆机中进行磨浆，制成叩解度为47°SR的浆料，即为原色浆，废水回收全部回用。
该实施例中所用的茶皂素组合物由100g卜公茶皂素和40g五水偏硅酸钠组成，制备该组合物时直接将卜公茶皂素和五水偏硅酸钠按所述重量混合均匀即可。
经检测，本实施例浆的得率为65.6％。
实施例2
一种废水零排放的制浆方法，其中，该方法包括如下步骤：
1)备料：将稻草原料切断、除尘，得到制浆原料；
2)蒸煮：将制浆原料放入蒸煮器中；将茶皂素组合物以10g/L水的量溶于水中配成蒸煮液，加至蒸煮器中，液比为1：5，在温度120℃下蒸煮0.5h，得到浆料；
3)磨浆：将所得的浆料加至磨浆机中进行磨浆，制成叩解度为42°SR的浆料，即为原色浆，废水回收全部回用。
该实施例中所用的茶皂素组合物由100g卜公茶皂素和25g五水偏硅酸钠组成，制备该组合物时先按照ZL200910201373.4实施例1的方法制备卜公茶皂素，再将制得的卜公茶皂素和五水偏硅酸钠按所述重量混合均匀，即得。
经检测，本实施例浆的得率为65.3％。
实施例3
一种废水零排放的制浆方法，其中，该方法包括如下步骤：
1)备料：将玉米秸秆原料切断、除尘，得到制浆原料；
2)蒸煮：将制浆原料放入蒸煮器中；将茶皂素组合物以20g/L水的量溶于水中配成蒸煮液，加至蒸煮器中，液比为1：6，在温度180℃下蒸煮1.5h，得到浆料；
3)磨浆：将所得的浆料加至磨浆机中进行磨浆，制成叩解度为50°SR的浆料，即为原色浆，废水回收全部回用。
该实施例中所用的茶皂素组合物由100g卜公茶皂素和60g五水偏硅酸钠组成，制备该组合物时是在按照ZL200910201373.4实施例1的方法经纳米氧化钛的分散、无粉尘复合、造粒合成制得卜公茶皂素的干燥颗粒后进一步按照所述重量掺入五水偏硅酸钠，其中掺入五水偏硅酸钠的过程为：将五水偏硅酸钠溶解于适量的水中，得到水溶液；再在卜公茶皂素的干燥颗粒上喷淋所得到的水溶液，在85℃不断搅拌，均匀加工颗粒25目，颗粒含水率控制在20ppm以下，即得。
经检测，本实施例浆的得率为65.1％。
实施例4
一种废水零排放的制浆方法，其中，该方法包括如下步骤：
1)备料：同实施例1；
2)蒸煮：同实施例1；
3)磨浆：同实施例1；
4)漂白：将茶皂素组合物和H2O2溶于水中配成漂白液，其中茶皂素组合物的用量为10g/L水，H2O2的用量为20g/L水；向磨浆处理后的浆料中加入漂白液，加入漂白液的量为4L/kg浆料，在温度90℃下进行漂白处理，处理时间为60min；漂白结束后，经洗浆处理后得到白色浆，废水回收全部回用。
其中，所述的茶皂素组合物同实施例1。
实施例5
一种废水零排放的制浆方法，其中，该方法包括如下步骤：
1)备料：同实施例2；
2)蒸煮：同实施例2；
3)磨浆：同实施例2；
4)漂白：将茶皂素组合物和H2O2溶于水中配成漂白液，其中茶皂素组合物的用量为5g/L水，H2O2的用量为15g/L水；向磨浆处理后的浆料中加入漂白液，加入漂白液的量为2L/kg浆料，在温度85℃下进行漂白处理，处理时间为30min；漂白结束后，经洗浆处理后得到白色浆，废水回收全部回用。
其中，所述的茶皂素组合物同实施例2。
实施例6
一种废水零排放的制浆方法，其中，该方法包括如下步骤：
1)备料：同实施例3；
2)蒸煮：同实施例3；
3)磨浆：同实施例3；
4)漂白：将茶皂素组合物和H2O2溶于水中配成漂白液，其中茶皂素组合物的用量为15g/L水，H2O2的用量为25g/L水；向磨浆处理后的浆料中加入漂白液，加入漂白液的量为6L/kg浆料，在温度95℃下进行漂白处理，处理时间为90min；漂白结束后，经洗浆处理后得到白色浆，废水回收全部回用。
其中，所述的茶皂素组合物同实施例3。
对比例1
1)备料：将麦草原料切断、除尘，得到制浆原料；
2)蒸煮：将制浆原料放入蒸煮器中；将NaOH以15g/L水的量溶于水中配成蒸煮液，加至蒸煮器中，液比为1：5.5，在温度150℃下蒸煮1h，得到浆料；
3)磨浆：将所得的浆料加至磨浆机中进行磨浆，制成叩解度为47°SR的浆料，即为原色浆。
对比例2
1)备料：将麦草原料切断、除尘，得到制浆原料；
2)蒸煮：将制浆原料放入蒸煮器中；将NaOH以15g/L水的量溶于水中配成蒸煮液，加至蒸煮器中，液比为1：5.5，在温度150℃下蒸煮1h，得到浆料；
3)磨浆：将所得的浆料加至磨浆机中进行磨浆，制成叩解度为47°SR的浆料，即为原色浆；
4)漂白：将NaOH和H2O2溶于水中配成漂白液，其中NaOH的用量为10g/L水，H2O2的用量为20g/L水；向磨浆处理后的浆料中加入漂白液，加入漂白液的量为4L/kg浆料，在温度90℃下进行漂白处理，处理时间为60min；漂白结束后，经洗浆处理后得到白色浆。
试验例1
本试验例考察了采用本发明不同制浆方法制浆后得到的废水的性能。
试验方法：收集实施例1、实施例4和对比例1、对比例2在制浆过程中产生的废水，进行性能检测，检测结果见表1所示：
表1
从上述试验结果可以看出，与对比例1和对比例2的方法相比，本发明所提供的制浆方法对废水中含有的金属离子Ca、Mg、Na离子具有明显的降低作用，可有效控制水的硬度，保证用水在软水状态，在制浆过程中可加大中水回用量，同时避免Ca、Mg、Na离子含量过高造成的设备和管道结垢问题，真正地实现“零排放”。
Claims (10)
1.一种废水零排放的制浆方法，包括备料、蒸煮和磨浆，其特征在于，所述的蒸煮以茶皂素组合物溶于水中而形成的溶液为蒸煮液。
2.根据权利要求1所述的制浆方法，其特征在于，所述的茶皂素组合物的用量为10～20g/L水。
3.根据权利要求2所述的制浆方法，其特征在于，所述的蒸煮为：向制浆原料中加入蒸煮液，液比1：5～6，在温度120℃～180℃下蒸煮0.5～1.5h。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的制浆方法，其特征在于，所述的制浆方法还包括将磨浆后所得的浆料进行漂白处理。
5.根据权利要求4所述的制浆方法，其特征在于，所述的漂白处理以茶皂素组合物和H2O2溶于水中而形成的溶液为漂白液。
6.根据权利要求5所述的制浆方法，其特征在于，所述的茶皂素组合物的用量为5～15g/L水。
7.根据权利要求5所述的制浆方法，其特征在于，所述的H2O2的用量为15～25g/L水。
8.根据权利要求5所述的制浆方法，其特征在于，所述的漂白处理为：向磨浆后所得的浆料中加入漂白液，在温度85～95℃下进行漂白处理，处理时间为30～90min。
9.根据权利要求8所述的制浆方法，其特征在于，加入漂白液的量为2～6L/kg浆料。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的制浆方法，其特征在于，所述的茶皂素组合物包括卜公茶皂素和五水偏硅酸钠，其中所述的五水偏硅酸钠的用量为卜公茶皂素的25～60wt％。
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