CN1792845A

CN1792845A - 一种处理蒸汽爆破秸杆制浆造纸废液的方法

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Publication number: CN1792845A
Application number: CNA2005100454306A
Authority: CN
Inventors: 陶志远; 郁永和; 孙中国; 郜金山; 刘剑; 孙启峰; 郁全丰; 杜娟
Original assignee: Shandong Fengyuan Zhongke Ecology Technology Co Ltd
Current assignee: Shandong Fengyuan Zhongke Ecology Technology Co Ltd
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2005-11-29
Publication date: 2006-06-28

Abstract

一种处理蒸汽爆破秸杆制浆造纸废液的方法，处理汽爆草浆提取液和造纸中段水，包括：预处理工序：先将造纸中段水进入调节池，调节池出水送至超效浅层气浮器，同时投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，进行絮凝气浮；厌氧工序：预处理后废水大部分回用；剩余部分与汽爆抽提液混合后进行厌氧处理；在进入厌氧反应器前，废水首先进入一个预酸化池；同时按常规投加氮和磷营养物质，接着废水进入厌氧反应器。好氧：去除剩余的有机污染物以及氧化有异味的物质；深度处理：好氧出水一部分回用，极少部分废水经二级气浮后进入氧化塘作进一步处理。本发明造纸污水经处理后可循环使用，产生的废渣及水处理后的污泥可用来生产有机肥，厌氧产生的沼气可作为热源利用。

Description

一种处理蒸汽爆破秸杆制浆造纸废液的方法

技术领域

本发明涉及一种制浆污水处理方法，尤其是涉及一种与蒸汽爆破法制浆造纸的生产工艺相配套的污水处理方法，即一种处理蒸汽爆破秸杆制浆造纸废液的方法。

背景技术

制浆和造纸工业废水中化合物来源于制浆原材料和加工过程添加的化学品。因为造纸工业工艺种类较多，所用主辅原料的差别很大，产品结构不同，可能导致水质水量大相径庭。一般普通的制浆方法所产生的黑液含有有机物和无机物两大类物质。有机物主要有碱木素、半纤维素和纤维素的降解产物；无机物中绝大部分是各种钠盐，如硫酸钠、碳酸钠、硅酸钠，还有氢氧化钠(NaOH)、硫化钠(Na₂S)。采用碱回收方法，可减少排污负荷80％～85％，还可以回收黑液中有机物燃烧产生的热能及黑液中所含化学品，是解决水污染的重要途径。而后对于中段水来说只需采用好氧活性污泥处理即可。而蒸汽爆破法制浆，是利用蒸汽爆破法对具有细胞结构的植物纤维原料进行处理制浆的一种新技术。它是在一定的蒸汽、温度、压力和少量化学品的作用下，使纤维原料发生物理、化学的变化，而在压力突然释放的瞬间，细胞内的蒸汽突然膨胀，从而使纤维得以离析、分散，部分剥离木素。由于汽爆的条件是在中压中温的环境下进行，经汽爆后的秸杆提取液中成份复杂且污染负荷相对较高，化学需氧量(CODcr)约10000～30000mg/l，其中含有多糖30～45％，木质素30～40％，有机酸15～20％等，可生物降解性60～75％，如果把抽提液和制浆造纸过程中的中段水分开处理，符合污水处理的设计理念，但分开处理采用一般的好氧系统只能对中段水部分有明显的效果，而且汽爆后的抽提液若采用浓缩蒸发燃烧方式，有机固形物的含量较低(热值较低)，燃烧后无回收副产品，因而不能采用成熟的碱回收工艺。如果把抽提液和中段水混合后，化学需氧量(CODcr)高达8000mg/l，这显然不适宜进入好氧生化系统(一般好氧的进入负荷要求化学需氧量＜2300mg/l)。因此，目前还没有较好的处理方法。

专利号为99111449、授权公告日为2003年1月8日、发明名称为“利用低压汽爆秸杆类植物制纸浆的无污染方法”、专利权人为中国科学院化工冶金研究所的发明专利，涉及一种利用低压汽爆秸秆类植物制纸浆的无污染方法。其特征在于将已粗切为20～30毫米长的秸秆类植物装入汽爆罐中，以喷雾方式加入相对于原料干重约34％的水，于1.2～1.7MPa的压力下处理约10分钟后，瞬间减压释放，即得汽爆秸秆类植物；所得汽爆秸秆类植物用5倍的水抽提3次，直到以传统工艺得到抄纸。

其权利要求为“一种利用低压汽爆秸秆类植物制纸浆的无污染方法，包括秸秆类植物及浆液的处理，其特征在于将已粗切为20～30毫米长的秸秆类植物装入汽爆罐中，以喷雾方式加入相对于原料干重约34％的水，于1.2～1.7MPa的压力下处理约10分钟后，瞬间减压释放，即得汽爆秸秆类植物；所得汽爆秸秆类植物用5倍的水抽提3次，抽提后的爆破料稀释后，以10％的浓度加入盘磨机进行打浆，直到以传统工艺得到纸。”

申请号为92102972.1、发明名称为“造纸碱法制浆黑液与白液治理方法”的专利申请，涉及造纸碱法制浆黑液、漂白废液和苦卤的综合治理与利用方法。该法利用可溶性的氯化物或硝酸盐和漂白废液中的金属离子(Mn+，n≥2)，在碱性条件下，借用Mn+的置换。沉淀与吸附作用，将分离出来的木质素、半纤维素和色素等沉淀物转化为活性炭或普钙、水泥的减水剂，离心液(含NaOH、Na2S)回用于制浆、洗浆及生产农用水，从而达到废液的综合治理与利用。本发明不改变原生产流程与设备，投资少，原料易得，无三废。

其权利要求为“一种造纸碱法制浆黑液与漂白废液的治理方法，其特征在于(1)先制备稀、浓黑液处理剂，所说的稀黑液处理剂是以0.5～2％(W/V)的碱性氧化物和苦卤同漂白废液混合，搅拌，通蒸汽加热，直至溶液由白色变为亮黄色、PH≥13时所形成的溶液；所说的浓黑液处理剂是用稀HCl或HNO↓[3]溶解金属氧化物或碳酸盐或漂白废液溶解卤块或苦卤液，通蒸汽5-10分钟，加漂白废液稀释，再由稀黑液处理剂调节其PH≥12，控制金属离子含量为2-5％而形成的溶液；(2)制浆黑液为稀黑液的排入稀黑液处理池，按稀黑液∶D溶液为1∶2～4混匀，在20～50℃条件下静置沉淀，沉淀物供作有机肥，通过滤墙的黄色澄清液(PH＞8)由泵送洗浆池，余下部分送农用水生产池，加入1～4％风化煤、煤矸石或泥煤等萃取8～12小时，加入适量农作物必需的营养元素、无机盐，制成农用水，沉淀物作有机肥；(3)制浆黑液为浓黑液的排入浓黑液处理池，按浓黑液∶A溶液为1∶1～2混合，在40～90℃条件下搅拌均匀，时间为10～30分钟，混合物送离心机甩干，PH＞12的黄色离心液经泵打到蒸球回用，沉淀物经风干、炭化、洗涤、活化、球磨、过筛等制成黑色活性炭粉末，洗涤液由泵送往浓黑液处理池回用。”

申请94108488.4、发明名称为“再生纸造纸污水净化方法”的专利申请，涉及一种再生纸造纸污水净化方法。本发明方法采用物理化学混凝机理及流体力学分离原理，在污水中加入聚合硫酸铁、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺三种混凝药剂，在污水中有机污染物析出并将悬浮杂质混凝、沉降、过滤及浓缩等过程集中于一个净化器内快速完成。本发明方法工艺简单、操作方便、处理成本低、净化率高、占地面积小，经处理后出水完全达到排放标准，而且达到再生纸造纸工业用自来水的水质要求，可循环回用。

其权利要求为“一种再生纸造纸污水净化方法，其特征在于污水中先加入聚合硫酸铁，然后再加入聚合氯化铝、聚丙烯酰胺，混凝剂与污水充分混合后进入污水净化器内，经混凝、沉降、过滤和浓缩后可得清水和浓缩污泥。”

申请号为96115523.X、发明名称为“草料蒸煮制浆工艺、该工艺洗浆废水的回收方法及其系统装置”的专利申请，涉及的是一种稻、麦草蒸煮制浆方法，由该方法所产生的废液及洗浆废水的回收利用方法和贯穿完成上述方法而制取造纸良浆的工艺流程装置，其技术特点是在低温、常压蒸煮条件下，同时添加二氧化钛助剂，所得草浆灰分含量低、滤水性好、废液澄清快，废液可以循环使用，另外草浆经碎浆、磨浆、洗浆后产生的废水，可用如石灰粉等作为凝聚剂回收净化，洗浆后的良浆易于漂白，本技术所得纸浆各项技术指标高，制造成本低、可操作性强、基本消除环境污染，而且可用于制造高级用纸。

其权利要求为“一种草料蒸煮制浆工艺方法，其特征在于：以稻、麦草为原料，加入该绝干稻、麦草总重量的13～16％的烧碱和0.3～0.5％的二氧化钛助剂，在常压下蒸煮3.5～4小时，蒸煮温度为90～100℃，液比为1∶(5～6)，制得可漂纸浆。”

申请为97104602.6、发明名称为“草料碱法制浆工艺和治理其所生污水的方法及其系统装置”的专利申请，涉及的是一种稻麦草碱法蒸煮制浆方法，由该方法所产生的废液及洗浆废水的回收利用方法和贯穿完成上述方法而制取造纸良浆的工艺流程装置，其技术特点是在低温、常压蒸煮条件下，同时添加助剂，所得草浆灰分含量低、滤水性好、废液澄清快，废液可以循环使用，另外制浆废液和草浆经碎浆、磨浆、洗浆后产生的废水，可用如石灰粉等作为凝聚剂回收净化，洗浆后的良浆易于漂白。本技术所得纸浆各项技术指标高，制造成本低、可操作性强、基本消除环境污染，而且可用于制造高级用纸。

其权利要求为“一种草料碱法蒸煮制浆工艺方法，该方法是以稻麦草为原料，加入该绝干稻麦草总重量的10-16％的烧碱和一定量的助剂，在常压下蒸煮3-4小时，蒸煮温度为90-100℃，液比为1∶(5-6)，制得可漂纸浆。”

申请为00118907.7、发明名称为“造纸制浆污水的治理方法及治理回收系统装置”的专利申请，涉及稻麦草碱法制浆所产生的废液及洗浆废水的回收利用方法和贯穿完成上述方法而制取造纸良浆的工艺流程装置，其制浆废液和草浆经碎浆、磨浆、洗浆后产生的废水，可用如石灰粉等作为凝聚剂回收净化，利用率高，基本解决了造纸行业对环境污染的问题。

其权利要求为“一种稻麦草制浆所产生的制浆废液或洗浆废水的回收利用方法，其特征在于将制浆废或冼浆废水与0.3～1.0％的生石灰混合后，沉淀澄清。”

申请为200410033783.X、发明名称为“造纸厂废液减法处理零排放工艺”的专利申请，公开了属于造纸技术中排污处理技术范围的能对造纸厂制浆生产过程中排出的黑液等废液进行无污染处理的一种造纸厂废液减法处理零排放工艺。该工艺分四部分构成：先将黑液在储液池入口处过滤及对黑液化验等预处理；然后将沉淀物和浮渣分别进行脱水，干燥的一级处理；将储液池上面的净化黑液输送到支架与载体上，在太阳能和风能的作用下蒸发，使含水90％的黑液逐渐减少其各种成分的含量；最后将得到的固形物予以资源化处理即达到零排放的目的。克服了传统造纸工业中废水最终还要归入水系所造成的二次污染。充分利用太阳能，节省能源，大大降低了黑液处理的设备的投资额。资源化处理使本工艺为一举多得、变废为宝的新方法。

其权利要求为“一种造纸厂废液减法处理零排放工艺，其特征在于：所述造纸厂废液减法处理零排放工艺分四部份构成：1)预处理：本发明处理以麦草烧碱法制浆产生的黑液为主；先在黑液进入储液池时通过过滤去除黑液中线度较大的杂物，并化验黑液的各成分，为以后工序准备好条件；2)一级处理：在储液池中静置沉淀，因比重不同使黑液中固形物成为沉淀物和浮渣，然后脱水干燥予以清除；非溶性固形物被分离后使黑液净化，有利于黑液输送和蒸发工序的进行；3)二级处理：用抽液泵将储液池上面去除非溶性固形物以后的黑液输送到置于蒸发区的陈列于支架上的阵列排管上部，使液体从排管中流出，从上往下流，在排管下面载体上形成湿幕，在太阳能和风能的作用下，黑液中的水分逐渐被蒸发，最终使黑液中的固形物由液体形态逐渐成为固体形态，大部分水分便在这里被蒸发至空中，而不归入水系，即达到零排放的目的。固形物附着在载体上，最后收集，进一步干燥后包装存放；4)资源化处理：将含水量较高的固形物放在焚烧炉的平面排列的烟道上预热，干燥，自动送入焚烧炉焚烧，形成的炉渣可用于铺路、制砖；焚烧固形物产生的热能可供取暖、烧开水用。”

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效地处理蒸汽爆破秸杆制浆造纸废液的方法。

为了实现上述目的，本发明一种处理蒸汽爆破秸杆制浆造纸废液的方法，处理对象为汽爆草浆提取液和造纸中段水；其特征在于：包括以下几个工序：

预处理工序：先将造纸中段水进入调节池，去除部分悬浮物和稳定水量，进行水质水量的均衡，调节池出水送至超效浅层气浮器，同时投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，聚合氯化铝用量为中段水重量的6‰～10‰，聚丙烯酰胺用量为中段水重量的1～3ppm，进行絮凝气浮，以去除大部分的悬浮物，同时也去除部分的有机污染物，使得出水后指标为化学需氧量CODcr≤2000mg/l，悬浮物SS≤300mg/l；

厌氧工序：预处理后废水大部分回用至汽爆洗浆车间进行调浆；剩余部分与汽爆抽提液混合后进行厌氧处理；在进入厌氧反应器前，废水首先进入一个预酸化池，在预酸化池中调节水的PH值为中性，并调节水温至30～38℃，以获得稳定的生物反应运行效果；同时按常规用量投加氮和磷营养物质，以适宜厌氧菌的生长；接着废水进入厌氧反应器，在厌氧反应器中通过一系列的反应，废水中大量的有机污染物被生物降解并转化为沼气排出燃烧，最终降低其60～70％的有机底物后，进入好氧工序；

好氧工序：去除剩余的有机污染物，以及氧化有异味的物质，并降解和吸附悬浮的污染物，使进入好氧系统的有机底物降低约70～80％；

深度处理工序：好氧出水一部分回用至抄纸车间洗涤、筛选、净化工序，极少部分废水经二级气浮后进入氧化塘作进一步处理，处理后指标可达到化学需氧量CODcr≤70mg/l，悬浮物SS＜50mg/l，这部分水可用于抄纸车间喷淋网子、毛布，达到了废水封闭循环零排放的目标。

根据所述的一种处理蒸汽爆破秸杆制浆造纸废液的方法，其特征在于：所述的预处理工序中，投加聚合氯化铝的用量为中段水重量的8‰，投加聚丙烯酰胺的用量为中段水重量的1.5ppm。

根据所述的一种处理蒸汽爆破秸杆制浆造纸废液的方法，其特征在于：所述的厌氧工序中，投加氮和磷营养物质的量根据水的酸化程度而定，酸化程度高按COD∶N∶P＝1000∶5∶1，酸化或部分酸化的按COD∶N∶P＝350∶5∶1计算的比例添加，以适宜厌氧菌的生长。

根据所述的一种处理蒸汽爆破秸杆制浆造纸废液的方法，其特征在于：在所述的好氧工序中加入营养物质氮和磷，加入量按COD∶N∶P＝100∶5∶1的量计算。

本发明由于在对秸杆进行爆破时，只加入极少量的碱(1.5％)，废水中无机物的成分很少，且造纸污水经环保处理后可循环使用，生产过程中产生的废渣及水处理后的污泥可用来生产有机肥，厌氧产生的沼气可以作为热源利用，整个生产过程无污染。该方法符合我国制浆造纸实现循环经济，资源充分利用，主动控污，清洁生产的要求，突出了生态、环保、节能、高效四大创新，走出了一条健康可持续发展的新型工业化路子。

附图说明

图为本发明的具体工艺流程图。

具体实施方式

本发明中所述的专业名词解释如下：

好氧：水中有溶解氧。

厌氧：没有氧存在。

BOD(生物需氧量)：细菌生物氧化废水中有机污染物所需的氧量；单位：mgO₂/l。

COD(化学需氧量)：氧化废水中有机污染物所需的氧量。

BOD/COD比率：本比率指示有废水的可生化降解性。生化降解性好的废水其比率在0.5和0.9之间。

本发明的技术方案如下：

处理对象：汽爆草浆提取液、造纸中段水。

此处理方法主要分为预处理工序、厌氧工序、好氧工序和深度处理工序。

预处理工序：先将造纸中段水(化学需氧量CODcr＝3800mg/l)进入调节池，去除部分悬浮物和稳定水量，进行水质水量的均衡，调节池出水送至超效浅层气浮器，同时投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，聚合氯化铝用量为中段水重量的6‰～10‰，最佳用量为8‰。聚丙烯酰胺用量为中段水重量的1～3ppm，最佳用量为1.5ppm。然后进行絮凝气浮，以去除大部分的悬浮物，同时也去除部分的有机污染物，使得出水后指标为化学需氧量CODcr≤2000mg/l，悬浮物SS≤300mg/l。

厌氧工序：预处理后废水大部分回用至汽爆洗浆车间进行调浆；剩余部分与汽爆抽提液混合后(化学需氧量CODcr＝8000mg/l)进行厌氧处理，在进入厌氧反应器前，废水首先进入一个预酸化池，在预酸化池中调节水的PH值为中性，并调节水温至30～38℃，以获得稳定的生物反应运行效果。同时投加部分氮和磷等营养物质，加入量根据水的酸化程度而定(酸化程度高按COD∶N∶P＝1000∶5∶1，酸化或部分酸化的按COD∶N∶P＝350∶5∶1计算的比例添加)，以适宜厌氧菌的生长。接着废水进入厌氧反应器，在厌氧反应器中通过一系列的反应，废水中大量的有机污染物被生物降解并转化为沼气排出燃烧。最终降低其60～70％的有机底物后，进入好氧工序。

好氧工序：废水(CODcr＝2300，BOD₅＝920mg/l，SS＝300mg/l)在好氧系统中加入营养物质氮和磷，加入量按COD∶N∶P＝100∶5∶1的量计算(当然对于厌氧处理后的废水，如果在厌氧处理中已有足够的营养物质，则无需在好氧处理中另外添加营养源)，以去除剩余的有机污染物，以及氧化有异味的物质，并降解和吸附悬浮的污染物，使进入好氧系统的有机底物降低约70～80％。

深度处理工序：好氧出水一部分回用至抄纸车间洗涤、筛选、净化工序，极少部分废水经二级气浮后进入氧化塘作进一步处理，处理后指标可达到化学需氧量(CODcr)≤70mg/l，悬浮物(SS)＜50mg/l，这部分水可用于抄纸车间喷淋网子、毛布，这样就达到了废水封闭循环零排放的目标。

本发明具体工艺流程如附图所示。

本发明各工序工艺参数如下：

预处理工序：

进水要求流量为12000m³/d，化学需氧量(CODcr)≤4000mg/l

出水化学需氧量(CODcr)≤2000mg/l悬浮物(SS)≤300mg/l

厌氧工序：

进水流量为6000m³/d，化学需氧量CODcr≤8000mg/l

生化需氧量/化学需氧量(B/C)＝0.4PH为5.0～6.0

水温＜38℃硫酸根离子(SO₄ ^2-)＜300mg/l

出水化学需氧量(CODcr)≤2300mg/l

好氧工序：

出水化学需氧量(CODcr)≤400mg/l

深度处理工序后：

化学需氧量(CODcr)≤70mg/l

生物需氧量(BOD₅)≤30mg/l

悬浮物(SS)≤50mg/l

Claims

1、一种处理蒸汽爆破秸杆制浆造纸废液的方法，处理对象为汽爆草浆提取液和造纸中段水；其特征在于：包括以下几个工序：

2、根据权利要求1所述的一种处理蒸汽爆破秸杆制浆造纸废液的方法，其特征在于：所述的预处理工序中，投加聚合氯化铝的用量为中段水重量的8‰，投加聚丙烯酰胺的用量为中段水重量的1.5ppm。

3、根据权利要求1所述的一种处理蒸汽爆破秸杆制浆造纸废液的方法，其特征在于：所述的厌氧工序中，投加氮和磷营养物质的量根据水的酸化程度而定，酸化程度高按COD∶N∶P＝1000∶5∶1，酸化或部分酸化的按COD∶N∶P＝350∶5∶1计算的比例添加，以适宜厌氧菌的生长。

4、根据权利要求1所述的一种处理蒸汽爆破秸杆制浆造纸废液的方法，其特征在于：在所述的好氧工序中加入营养物质氮和磷，加入量按COD∶N∶P＝100∶5∶1的量计算。