CN1374424A

CN1374424A - 一种对造纸废水的综合治理工艺

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Publication number: CN1374424A
Application number: CN 02113636
Authority: CN
Inventors: 朱树文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2002-10-16

Abstract

一种对造纸废水综合治理工艺,其特征在于它包括黑液的提取、锅炉烟气酸化、絮凝沉降、上清液碱化回用、中段水处理、抄纸废水处理步骤,具体是将蒸煮后的木浆、非木浆通过黑液提取设备得到吨浆10m³、pH值13～14、8Be的黑液,黑液与锅炉烟气中的CO₂、SO₂进行酸化反应,使黑液pH值降为4.5～6后加1～2‰GST絮凝剂沉降,产生的上清液回用或碱化后回用;中段水中加入0.2～0.5‰GST絮凝剂絮凝沉降,产生的上清液经二级生化处理后达标排放;抄纸废水经100目的滤网回收纤维后用于洗浆。

Description

一种对造纸废水的综合治理工艺

所属技术领域：本发明涉及对造纸厂废水及废气综合治理技术领域，特别是一种对造纸废水及锅炉烟气的综合治理工艺。

背景技术：造纸废水是目前我国水体污染中最为严重的，其中造纸黑液是造成污染的罪魁祸首。如何有效治理造纸黑液成为我国当前水污染治理的最迫切的难题。

目前对造纸黑液的治理比较成熟的工艺是碱回收，但由于其投资过大，运行费用高等原因，这套工艺只适用大型纸浆生产厂，而中、小型造纸厂，由于经济承受能力低，而无法采用。目前其它处理工艺如酸裂解法、絮凝沉降法、生物处理法等也仍然由于一次性投资费用大，运行费用高或实用技术差等原因而无法推广应用于中、小型造纸厂。

近年来，有人提出了利用锅炉烟气来处理造纸黑液的新想法。例如：专利申请号99125510.0提出的技术方案。也有人提出利用造纸黑液来处理燃煤锅炉烟气脱硫后制备水煤浆，例如：申请号97116235.2提出的技术方案。

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)在烟气酸化以前进行苛化，这将加大能源消耗，使处理成本增加；

(2)采用补加硫磺燃烧使黑液酸化后达到2，这样燃烧硫磺会加大处理成本，黑液酸化后PH值为2，会增加设备的腐蚀，而产生的酸性废水，需经过二次处理，增加处理费用。

(3)利用黑液治理锅炉烟气脱硫后制备水煤浆，对于造纸厂来说，不能全部消耗掉黑液，黑液治理不能彻底完成。而使用水煤浆需对锅炉进行改造，会增加投资。

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种对造纸废水综合治理工艺，它根据国内造纸厂普遍使用燃煤型锅炉及烟气中有大量CO₂和SO₂的特点，利用造纸厂燃烧锅炉烟气中的CO₂、SO₂来酸化处理造纸黑液，本工艺投资小、运转费用低、以废治废、以废养废，适合于中、小型造纸厂采用。

本发明提出的治理工艺其原理如下：造纸原料在蒸煮过程中，由于烧碱的作用，使醚健断裂，木素大分子逐步降解，以碱木素纳盐R-ONa形式存在，并完全溶于黑液中，呈现亲水胶体。

用酸中和黑液时，氢离子取代了碱木素的纳原子使碱木素再次成为不溶性沉淀物，即酸析木素。

当酸化时，羟基或酚基上的Na⁺被H⁺所取代，产生不溶于水的酸，即酸析木素，并带负电荷，具有很强的吸附性，吸附木素钠而构成木素钠盐，直到中和过程全部完成，木素表面的钠盐才完全被H⁺所取代。

因此，有人用碳酸化法从黑液中提取木素，效果不佳，碳酸是一种弱酸(饱和的碳酸溶液PH值为5.6)，它不能使木素表面达到饱和(碳酸化法终点PH值为8.5左右)，故木素钠盐的分解很不完全，其析出的木素胶体的凝聚，也必须依靠添加大量絮凝剂来中和电位才能奏效，而采用无机酸，如H₂SO₄或HCl进行酸析，实际终点的PH值要低于3，此时由于溶液中的大量无机盐存在，胶体可以自行凝聚，木素沉析率很高可达到90％以上，但酸价很贵，产生的二次废水酸度高需要二次处理。

本发明提出的工艺利用了我国燃煤锅炉的烟气中既有CO₂又有SO₂特点，将上述两种酸析方法进行综合，采用的工艺兼具强酸弱酸酸析，终点PH高，在4.5～6之间，而木素提取率和净化效果，都达到了硫酸酸化法的水平，且无二次污染。

本发明在治理造纸废水的同时，对造纸厂的燃煤锅炉烟气也一同予以治理。

本发明在深入研究造纸黑液与锅炉烟气中CO₂、SO₂之间的相互作用和量的关系后，并进行大量的实践工作，找出一条以废治废，投资小，运转成本低的治理造纸黑液的新途径。

本发明提出的一种对造纸废水综合处理工艺通过以下技术措施达到：它包括黑液的提取、锅炉烟气酸化、絮凝沉降、上清液碱化回用、中段水处理、抄纸废水处理步骤，将蒸煮后的木浆、非木浆通过黑液提取设备得到吨浆10m³、PH值13左右、8Be的黑液，利用锅炉烟气中的CO₂、SO₂来酸化处理黑液，使黑液PH值降为4.5～6后加1‰GST絮凝剂沉降，以加快沉降速度。上清液回用或碱化后回用，中段水采用絮凝沉降加二级生化处理，达标排放，抄纸废水回用于洗浆。

上述黑液提取设备可是螺旋挤浆机、双辊挤浆机，真空洗浆浓缩机，得吨浆10m³、PH值13左右、8Be的黑液，并用80目滤网滤去黑液中的细小纤维。

上述黑液与锅炉烟气进行酸化反应的设备，可以采用喷淋，旋风水膜，冲击水浴，填料，湍球多种形式的设备，在工艺上可采取1～5级串联设备进行循环酸化反应。

上述工艺中黑液沉降后的上清液含有19.66g/L亚硫酸钠和10.11g/L硫代硫酸钠，可回用于蒸煮，也可以加入25g/L的石灰进行30分钟碱化反应，生成NaOH，回用于蒸煮。

上述工艺中对洗浆废水，即中段水加入0.2～0.5‰GST絮凝剂，絮凝沉降，产生的上清液经二级生化处理后达标排放；

抄纸废水经100目的滤网回收纤维后用于洗浆。

本发明提出的造纸黑液烟气酸化过程，是一般的中和置换反应，较为复杂的是其中伴随着有机和无机之间的交互作用及有机物的降解，复合、脂化等复杂化学过程。下面列举反应过程。

黑液酸析初期反应：

酸析后期反应：

黑液经酸化后PH下降到4.5～6，木素质沉降速度很慢，约6小时，导致处理效力低，沉降设备体积增大。为加快其沉降速度，采用添加少量GST絮凝剂即可使木质素加快，只需10分钟左右即沉降下来，黑液得到了较好的净化，色度脱除了80％以上，原为棕黑、糊稠的黑液变成了深黄清亮的液体，其中CODcr、SiO₂木素质都取得了较高的去除率，使黑液具备了回用的基本条件。黑液经烟气酸析净化处理后的清液，产生了大量的亚硫酸钠(19.66g/L)和硫酸钠(10.11g/L)，回用于蒸煮。也可加入25g/L石灰进行碱化后生成NaOH，回用于蒸煮，节省用碱量。例如25M³蒸球，原碱浓度为17％，配用碱化后清液4M³(含碱3g/L)，减少原碱液77kg即节约加入固碱量13kg，蒸煮效果，锰值12，残碱1.3g/L，完全合格。

碱化反应式如下：

经沉淀的木素经脱水后，可根据工厂的情况和市场要求，加工成橡胶补强剂、活性碳、粘合剂、减少剂等产品，也可与煤混合后，作为锅炉燃料。

本发明的一种对造纸废水的综合治理工艺，包括未回用完的黑液上清液与洗浆废水，既中段水混合后处理，因造纸中段废水可生化性差，单纯采用生化处理CODcr去降低率低不能达标，因此采用絮凝沉降后，再经二级生化处理，使其各项指标达到排放标准，而抄纸废水经回收纤维后回用于洗浆，完全可满足生产需要。

图1为本发明的工艺流程图。

下面结合本发明的工艺流程图和实施例作进一步说明。

1、黑液的提取：将蒸煮后的木浆或非木浆放入喷放仓，用高浓浆泵送入螺旋挤浆机、双辊挤浆机或真空洗浆浓缩机等设备得到吨浆10m³、PH值13左右、8Be的黑液，浆料稀释后用泵送入洗浆工段，黑液用80目滤网滤去黑液中的细小纤维后排入黑液贮池。

2、锅炉烟气酸化：用提升泵把黑液引入烟气酸化设备，酸化设备采用如喷淋形式，黑液从酸化设备顶部向下喷淋，同时从酸化设备底侧部逆行引入的锅炉烟气，二者充分接触进行酸化反应。根据我国吨纸浆耗用标准煤平均为1.88吨，工业用煤平均含硫量为1.5％、灰份30％、含碳量40％计，按80％燃烧率估算，产生CO₂气约1.65吨/吨纸浆，产生SO₂气约24公斤/吨纸浆，在进行酸化反应时，17公斤SO₂既可使吨纸浆10m³黑液的PH值从13左右降到4.5～6。黑液与锅炉烟气充分接触进行酸化反应的同时脱除烟气中的SO₂和尘，SO₂的脱除率大于70％，除尘率大于98％。经酸化反应的烟气返回锅炉烟道，经烟囱达标排放，黑液进入下一流程。

3、沉降：经锅炉烟气酸化反应后的黑液进入絮凝沉降池，黑液PH降到4.5～6，木素自然沉降速度很慢约6～12个小时，为加快沉降速度，加入1‰GST絮凝剂，木素大约10分钟就可沉降下来，上清液进入下一流程，沉降的木素经真空脱水机脱水后，作为它用，可作为橡胶补强剂、水泥减水剂、粘合剂等。脱除的清液返回絮凝沉降池。

4、上清液碱化回用：黑液经烟气酸化反应后的清液，产生了19.66g/L亚硫酸钠和10.11g/L硫代硫酸钠，可作为稀释液回用于蒸煮，也可加入25g/L的石灰进行30分钟碱化反应，生成3g/L的NaOH，作为稀释液回用于蒸煮，以降低碱的用量。

5、中段水处理：把黑液提取后的浆料进行洗浆，所产生的洗浆废水，即中段水与未回用完的黑液上清液混合后处理。因造纸中段水可生化性差，因此采用絮凝沉降，加入0.2～0.5‰GST絮凝剂，沉降后产生的上清液经二级生化处理后达标排放；沉降下的污泥进入带式污泥脱水机脱水后外运，脱除的清液返回中段水絮凝沉降池。

6、抄纸废水处理：抄纸废水水质可满足造纸洗浆需要，抄纸废水经100目滤网回收纤维后，回用于洗浆。

Claims

1、一种对造纸废水综合治理工艺，其特征在于它包括黑液的提取、锅炉烟气酸化、絮凝沉降、上清液碱化回用、中段水处理、抄纸废水处理步骤，具体是将蒸煮后的木浆、非木浆通过黑液提取设备得到吨浆10m³、PH值13～14、8Be的黑液，黑液与锅炉烟气中的CO₂、SO₂进行酸化反应，使黑液PH值降为4.5～6后加1～2‰GST絮凝剂沉降，产生的上清液回用或碱化后回用；

对洗浆产生的废水，即中段水中加入0.2～0.5‰GST絮凝剂，絮凝沉降，产生的上清液经二级生化处理后达标排放；

对抄纸废水经100目的滤网回收纤维后用于洗浆。

2、如权利要求1所述的工艺，其特征是黑液提取设备可是螺旋挤浆机、双辊挤浆机，真空洗浆浓缩机。

3、如权利要求1所述的工艺，其特征是黑液与锅炉烟气进行酸化反应的设备，可以采用喷淋，旋风水膜，冲击水浴，填料，湍球多种形式的设备，在工艺上可采取1～5级串联设备进行循环酸化反应。

4、如权利要求1所述的工艺，其特征是黑液沉降后的上清液含有19.66g/L亚硫酸钠和10.11g/L硫代硫酸钠，可回用于蒸煮，也可以加入25g/L的石灰进行30分钟碱化反应，生成NaOH，回用于蒸煮。