CN1210093A

CN1210093A - 造纸厂废水、废气闭路治理新技术

Info

Publication number: CN1210093A
Application number: CN 97116235
Authority: CN
Inventors: 赵德山; 舒新前; 张永珍; 范宇; 刘文健; 刘丽杰
Original assignee: 赵德山
Priority date: 1997-09-04
Filing date: 1997-09-04
Publication date: 1999-03-10
Anticipated expiration: 2017-09-04
Also published as: CN1114009C

Abstract

一种造纸厂废水、废气闭路治理新技术,它是在深入研究造纸黑液与燃煤脱硫之间相互作用的基础上,以制备高质量脱硫的环保型水煤浆为主体,充分开发它的节能、降耗、改善环境的潜在优势和造纸黑液废物资源化的巨大环境效益和经济效益,而研究成的环境保护的最佳实用技术。

Description

造纸厂废水、废气闭路治理新技术

本发明涉及废水和废气的治理技术，特别是造纸厂的废水和废气闭路治理新技术。

多年来我国众多的中、小型碱法草浆造纸厂，一直是造成我国严重水污染的罪魁之一。然而，正是这些中、小型造纸厂，由于经济承受能力低，比较成熟的碱回收治理技术，蒸煮废液的综合利用技术，废液的厌氧消化回收沼气技术等，目前仍然由于一次性投资费用大，运行费用高或实用技术差等问题，得不到应有的治理，成为我国当前水污染治理的最迫切的难题。

另一方面，我国严重的煤烟型大气污染仍在日益加重，尤其是燃煤脱硫问题，由于目前国内外比较成熟的技术，或因一次性投资巨大、运行费用高；或伴随严重腐蚀；或同时产生大量固废二次污染物而难以实用。因而，燃煤脱硫成为当前我国大气污染治理的最迫切的难题。

造纸厂不仅是水污染大户，而且还是耗煤大户，当水污染得到治理之后，大气污染治理任务必将不可回避，尤其是燃煤脱硫问题，同样将成为造纸厂环保道路上的另一道难关。

近年来，随着水煤浆的研制成功，有人提出了利用造纸黑液制备煤浆进行锅炉燃烧，来吃掉造纸黑液的新想法，例如：专利申请号87101575.7，随后又有人在前者的基础上，增加了利用锅炉烟气余热浓缩黑液，再制煤浆燃烧，并从炉碴中苛化回收碱来治理造纸黑液，例如：专利申请号92107694.0。

然而，这些技术在进行工业化应用时，便暴露了它们的不足：

1．这些技术只注重造纸黑液的治理，没有充分认识到造纸黑液是一种燃煤脱硫的资源，深入研究它在治理煤烟型大气污染中的重要作用。因而，也就没有充分发挥造纸厂废水——废气闭路治理的优越性。

2．这些技术不能制作高浓度、高热值、低硫、低灰的环保型水煤浆，局限了它的应用范围，因而也局限了对造纸黑液的消耗。

3．正因为如此，它们做为一种方法是有价值的，但是对于造纸厂来说，只能吃掉部分黑液，并不能完全解决造纸厂废水达标治理的环保需要。

4．也正是因为如此，没有将废水、废气、废碴、废热、废硫、废灰等充分废物资源化，因而也就不能充分降低其治理费用，取得明显的经济效益。

本发明的目的，正是出于以上诸多原因，深入研究造纸黑液与燃煤脱硫之间相互作用的最佳实用技术，以制备高质量脱硫的环保型水煤浆为主体，充分开发它的节能、降耗、改善环境的潜在优势，充分发挥造纸厂废物资源化的巨大环境效益和经济效益，努力开拓一条廉价高效的煤浆化造纸废水——废气闭路治理的新途径。同时，也为解决我国严重的煤烟型大气污染脱硫的难题，提供一种廉价高效的煤浆化脱硫新技术。

本发明的目的是通过以下技术措施实现的：

一种造纸厂废水、废气闭路治理新技术，它是在深入研究造纸黑液与燃煤脱硫之间相互作用的基础上的最佳技术，以制备高质量脱硫的环保型水煤浆为主体，充分开发它的节能、降耗、改善环境和造纸黑液资源化的潜在优势，具体工艺流程如下：

(1)喷淋中和：将造纸厂的蒸煮黑液引入喷淋中和器的顶部向下雾化喷淋，同时逆行引入造纸厂锅炉烟道的烟气，二者通过喷淋中和，使原来浓度为10％以上，PH值为13左右的黑液PH值降低到8～9，以降低其腐蚀性，同时脱除烟气中的SO₂和尘，SO₂的脱除率大于50％，除尘率大于80％，经喷淋中和的烟气返回锅炉烟道，并通过烟囱排放，经喷淋中和的黑液进入下一流程；

(2)沉淀过滤：经喷淋中和后的黑液进行沉淀过滤，其中有被锅炉烟气中和的SO₂和CO酸析出部分木素，提取该部分木素，并引入反应釜磺化制成水煤浆添加剂，其它经过沉淀过滤的黑液进入下一流程；

(3)混合搅拌：经沉淀过滤的黑液，与煤粉、添加剂混合搅拌，它们的重量配比为：煤粉50～60份，黑液35～40份，添加剂0.5～1份。其中的添加剂即为流程(2)中的由木素经磺化处理制成的添加剂，在这里只用了其很小部分，其余的磺化木素可作为水煤浆添加剂、颜料分散剂出售，木素还可制备其它药剂，除了用本流程(2)中的自制木素添加剂外，也可以用其它有机的或无机的添加剂制备高浓度水煤浆；

(4)研磨、制水煤浆：经混合搅拌的黑液、煤粉和添加剂经研磨机研磨制成水煤浆，并在进入研磨机时加入重量配比为5～10份的脱硫剂；对于高硫煤煤粉，先经干法磁性脱硫，回收硫铁矿资源后再送入混合搅拌和制水煤浆流程；

(5)过滤贮存：将流程(4)中制成的水煤浆进行过滤，去除杂物、硬块后送入储存罐储存；

(6)锅炉燃烧：将贮存罐中的水煤浆泵送锅炉，替代油、散煤或煤粉进行雾化燃烧，燃烧效率可达95％以上，与散煤、煤粉燃烧相比，燃烧效率可提高10～30％，大气污染物可减少10～30％，此外，在燃烧过程中脱硫率还可提高35％以上，最后排放到大气中，烟气中SO2的排放可减少80％以上。

在上述流程(4)研磨制水煤浆过程中加入的脱硫剂，其具体制备工艺如下：

(1)对黑液采取加热蒸发或自然蒸发进行浓缩，其中加热蒸发方式可以利用造纸厂锅炉的高温烟气余热，蒸发浓缩后与低硫优质煤加工制成高热值脱硫剂；

(2)按5～10份配比将上述高热值脱硫剂加入权利要求1的流程(4)研磨制成的水煤浆，可提高其脱硫率约30％左右，这种高热值脱硫本身的发热量可达6500大卡/公斤左右，不增加固废；

(3)另一部分蒸煮黑液，和从锅炉废碴中回收的废碱液加工制成低热值液态脱硫剂供散煤燃烧用户使用。

造纸厂洗浆黑液与中段洗浆废水处理具体工艺如下：造纸厂纸浆提取黑液后，前段洗浆稀黑液回到蒸球使用，经过白水→中段洗浆废水→前段洗浆稀黑液→蒸球循环使用后的大量中段废水进入结团凝聚处理池，使用本厂的除尘器废水和粉煤灰进行粉煤灰结团凝聚法处理或其它常规处理法进行处理，处理后的水再进入水循环使用系统；可供湿法除尘、处理后废水回用洗浆、部分达标排放；粉煤灰作为型煤、建材、土壤改良剂等。

附图的图面说明如下：

图1为本发明的总体实施方案示意框图

图2为造纸厂黑液与烟气闭路处理流程图

图3为部分黑液浓缩处理制成脱硫剂流程图

图4为纸浆洗浆黑液与中段洗浆废水处理流程图

图5为废水——废气闭路治理的最佳结构组合企业(1)框图

图6为废水——废气闭路治理的最佳结构组合企业(2)框图

下面结合附图和实施例作进一步说明：

由图1，本发明的总体实施方案示意框图中可以看出，本发明的核心和特点在于使造纸厂的废水和造纸厂锅炉的废气实现闭路治理。也就是说，在治理造纸厂的废水——黑液时通过喷淋中和工艺利用锅炉废气来降低黑液的酸值，并使烟气脱硫除尘外，同时还利用造纸蒸煮黑液制备水煤浆的添加剂、低热值脱硫剂和高热值脱硫剂，可直接进入研磨制浆流程，制成环保型水煤浆用于造纸厂的锅炉、提高脱硫效率。其多余部分还可以出售，提高经济效益。

由图2可以看到本发明的造纸厂黑液与烟气闭路治理工艺流程如下：

1．喷淋中和：将造纸厂的蒸煮黑液引入喷淋中和器的顶部向下雾化喷淋，同时逆行引入造纸厂锅炉烟道的烟气，二者通过喷淋中和，使原来浓度为10％以上，PH值为13左右的黑液PH值降低到8～9，以降低其腐蚀性，同时脱除烟气中的SO₂和尘，SO₂的脱除率大于50％，除尘率大于80％，经喷淋中和的烟气返回锅炉烟道，并通过烟囱排放，经喷淋中和的黑液进入下一流程。

2．沉淀过滤：经喷淋中和后的黑液进行沉淀过滤，其中有被锅炉烟气中和的SO₂和CO酸析出部分木素，提取该部分木素，并引入反应釜磺化制成水煤浆添加剂，其它经过沉淀过滤的黑液进入下一流程。

3．混合搅拌：经沉淀过滤的黑液，与煤粉、添加剂混合搅拌，它们的重量配比为：煤粉50～60份，黑液35～40份，添加剂0.5～1份。其中的添加剂即为流程2中的由木素经磺化处理制成的添加剂，在这里只用了其很小部分，其余的磺化木素可作为水煤浆添加剂、颜料分散剂出售，木素还可制备其它药剂，除了用本流程2中的自制木素添加剂外，也可以用其它有机的或无机的添加剂制备高浓度水煤浆。

4．研磨、制水煤浆：经混合搅拌的黑液、煤粉和添加剂经研磨机研磨制成水煤浆，并在进入研磨机时加入重量配比为5～10份的脱硫剂；对于高硫煤煤粉，先经干法磁性脱硫，回收硫铁矿资源后再送入混合搅拌和制水煤浆流程。

5．过滤贮存：将流程4中制成的水煤浆进行过滤，去除杂物、硬块后送入储存罐储存。

6．锅炉燃烧：将贮存罐中的水煤浆泵送锅炉，替代油、散煤或煤粉进行雾化燃烧，燃烧效率可达95％以上，与散煤、煤粉燃烧相比，燃烧效率可提高10～30％，大气污染物可减少10～30％，此外，在燃烧过程中脱硫率还可提高35％以上，最后排放到大气中，烟气中SO2的排放可减少80％以上。

至此，造纸厂的黑液通过上述流程制成水煤浆并通过燃烧消除，造纸厂本厂的锅炉用掉40～50％的蒸煮黑液制成的水煤浆，也可根据附近工业燃用水煤浆的使用量，增加水煤浆制备量售出，增加蒸煮黑液治理量。

图3为部分黑液浓缩处理制成脱硫剂工艺流程图，由于图2所示的流程只用去蒸煮黑液的一部分，因此对蒸煮黑液的剩余部分采取浓缩制成脱硫剂的工艺，其具体流程如下：

1．对黑液采取加热蒸发或自然蒸发进行浓缩，其中加热蒸发方式可以利用造纸厂锅炉的高温烟气余热，蒸发浓缩后与低硫优质煤加工制成高热值脱硫剂。

2．按5～10份配比将上述高热值脱硫剂加入图2所示流程4研磨制成的水煤浆，可提高其脱硫率约30％左右，这种高热值脱硫剂本身的发热量可达6500大卡/公斤左右，不增加固废。

3．另一部分蒸煮黑液，和从锅炉废碴中回收的废碱液加工制成低热值液态脱硫剂供散煤燃烧用户使用。

图4所示为纸浆洗浆黑液与中段洗浆废水处理流程图，造纸厂纸浆提取黑液后，前段洗浆稀黑液回到蒸球使用，经过白水→中段洗浆废水→前段洗浆稀黑液→蒸球循环使用后的大量中段废水进入结团凝聚处理池，使用本厂的除尘器废水和粉煤灰进行粉煤灰结团凝聚法处理或其它常规处理法进行处理，处理后的水再进入水循环使用系统；可供湿法除尘、处理后废水回用洗浆、部分达标排放；粉煤灰作为型煤、建材、土壤改良剂等。

实验研究结果表明，本发明的总体实施方案不仅投资少、造价低、经济效益高，而且具有廉价高效的治理造纸黑液和燃煤脱硫的环境效益，以及节能降耗和废物资源化的重大社会效益。

研究开发的关键技术：

1．抓住造纸污染的“罪魁祸首“化学浆的蒸煮黑液。首先将黑液经烟气处理，降低PH值，脱除烟气中的SO₂、尘和CO等，并从黑液中提取部分木素，经化学改性制成水煤浆所必须的添加剂和直接利用黑液制备脱硫剂，然后制备环保型水煤浆，变废为宝，从中获取较高的经济效益；

2．造纸厂剩余的蒸煮黑液和废水，经处理后一部分回用，一部分用于制备水煤浆和脱硫剂、一部分用于锅炉除尘。最终做到造纸厂废水的充分治理，发挥其废物资源化的优越性，降低污水治理的难度、减少清水资源的用量，获取污水治理的经济补偿；

3．水煤浆的制备除了使用造纸厂的废物外，使用的洗选粉煤，则是洗选煤厂的不好销售的“死煤”，同样体现了废物资源化的特点，从而大幅度降低了水煤浆制备的一次性投资和运行费用，如用煤粉炉的煤粉，也不增加费用；

4．水煤浆用于锅炉燃烧，要求减少烟尘、SO₂、NO_x、CO废碴等污染物的排放量，不仅可以改善环境而且可以在不增加治理费用的情况下面获得经济补偿；

5．使用如此制备的环保型水煤浆，最终可使排放到大气中的SO₂减少80％以上，并且自身可补偿脱硫运行费用。

技术经济指标：

1．造纸厂废水最终达到回用和少量达标排放；

2．可减少尘的排放量98％以上，可减少SO₂的排放量80％以上，NO_x、CO可减少30％以上，固体废弃物可减少40％；

3．治理设备一次性投资，低于同等规模造纸厂废水单独治理的投资，运行费用可由废物资源化予以补偿；

4．节水、节煤效果明显，并可取得废水、废气闭路治理的综合经济效益，可在1～3年内回收全部投资。

除此之外，要想取得尽可能高的经济效益，最好具备废水——废气闭路治理的最佳结构组合企业，也可以人为地去创造这种最佳条件(见图5、图6)：

这些最佳结构组合企业，其中心思想是在尽可能近的距离内，互相可以提供原料(废物资源化)，互相使用其产品、减少运费，降低生产成本，提高经济效益。总而言之，是要在达到取得废水——废气闭路治理的重大环境效益和社会效益的同时，尽可能的获得最佳的经济效益。

Claims

1．一种造纸厂废水、废气闭路治理新技术，它是在深入研究造纸黑液与燃煤脱硫之间相互作用的基础上的最佳技术，以制备高质量脱硫的环保型水煤浆为主体，充分开发它的节能、降耗、改善环境和造纸黑液资源化的潜在优势，其特征在于：具体工艺流程如下：

(2)沉淀过滤：经喷淋中和后的黑液进行沉淀过滤，其中有被锅炉烟气中和的SO2和CO酸析出部分木素，提取该部分木素，并引入反应釜磺化制成水煤浆添加剂，其它经过沉淀过滤的黑液进入下一流程；

(6)锅炉燃烧：将贮存罐中的水煤浆泵送锅炉，替代油、散煤或煤粉进行雾化燃烧，燃烧效率可达95％以上，与散煤、煤粉燃烧相比，燃烧效率可提高10～30％，大气污染物可减少10～30％。此外，在燃烧过程中脱硫率还可提高35％以上，最后排放到大气中，烟气中SO₂的排放可减少80％以上。

2．根据权利要求1所述的造纸厂废水、废气闭路治理新技术，其特征在于：在(4)研磨制水煤浆过程中加入的脱硫剂，其具体制备工艺如下：

3．根据权利要求1所述的造纸厂废水、废气闭路治理新技术，其特征在于：中段洗浆废水处理具体工艺如下：造纸厂纸浆提取黑液后，前段洗浆稀黑液回到蒸球使用，经过白水→中段洗浆废水→前段洗浆稀黑液→蒸球循环使用后的大量中段废水进入结团凝聚处理池，使用本厂的除尘器废水和粉煤灰进行粉煤灰结团凝聚法处理或其它常规处理法进行处理，处理后的水再进入水循环使用系统；可供湿法除尘、处理后废水回用洗浆、部分达标排放；粉煤灰作为型煤、建材、土壤改良剂等。