制浆黑液资源化处理
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制浆黑液酸析法制浆黑液酸析法是炼浆工业中常用的一种化学处理方法,可以有效地去除浆料中的色素、杂质、木质素等有机物质,提高纸张的白度和可见光透射率。
本文将从酸析原理、工艺流程、优缺点等方面来介绍制浆黑液酸析法。
一、酸析原理制浆黑液酸析法是将化学药品加入黑液中,利用酸和碱之间的中和反应来去除色素和杂质。
黑液是在木材热力学制浆过程中得到的一种含有一定浓度的有机酸和脂肪酸盐溶液,其中含有的木质素、色素物质和其他有机物质容易导致纸张黄色度高、白度低、透明度差等问题。
而通过酸析法,加入适量的强碱性成分,使酸与碱中和生成沉淀,将有机物质一并去除,从而提高纸张质量。
二、工艺流程1、预处理在酸析前,需要对黑液进行一定的预处理,以提高酸析效果。
首先,要对黑液进行过滤去除悬浮杂质,避免其与酸化剂反应后粘附在纸张上;其次,加入适量的乳化剂,使得酸化剂能够更好地混合均匀,并提高酸析速度和效果。
2、加酸将适量的强碱性酸析剂加入黑液中,使得pH值降至3~4左右,此时溶液中的木质素和色素等有机物质会分解成较小的无色物质,并与钙、镁等金属离子结合形成可沉淀的复合物,通过过滤分离去除。
3、沉淀分离待酸析反应后,通过过滤把沉淀物分离出来,留下的液态溶液称为去色液。
4、进一步处理去色液可以进一步经过蒸发、结晶、离子交换等一系列加工过程,获得较高纯度的无色液体,可作为重点品种的化学原料,如齐墩果酸、鞣质酸或酞酸等。
三、优缺点制浆黑液酸析法是在炼浆工业中比较成熟的处理方法,其主要优点有:1、去色效果好,可有效去除浆料中的色素、杂质、木质素等有机物质。
2、技术成熟,设备简单,操作方便。
3、可在黑液中回收一些有价值的化学品,如齐墩果酸、鞣质酸、酞酸等。
但同时也存在一些缺点:1、造成化学废水和固体废弃物的产生,对环境造成一定污染。
2、生成的复合物若没有完全去除,可能会影响纸张质量。
3、处理过程需要使用大量的化学药剂和能源,造成高成本的问题。
总之,制浆黑液酸析法作为炼浆工艺中的一种有效处理方法,具有一定的优缺点,需要在生产实践中根据具体情况进行操作和改进。
造纸黑液的资源化治理摘要: 中小草浆造纸厂的草浆黑液污染严重,是污染治理的重中之重,本文进行造纸黑液处理技术分析和木质素磺酸盐用途说明。
我国以秸秆为原料的中、小造纸厂很多,但是黑液污染问题目前还没有得到很好解决,早先提出的碱回收黑液治理措施,由于投资大,一般中、小造纸厂难以承受,再加上该措施工序多,运行、操作复杂,又难以达到环保排放标准,实践结果表明很难推广应用。
近几年来经无锡市林洲干燥机厂和中国林科院林产化工研究所及南京林业大学各方面努力探索,推出黑液资源化的途径,即把黑液固、液分离,制成木质素磺酸盐干粉。
这项技术的特点是科技含量高,工程技术先进,工艺流程简单,投资少,且回收的木质素磺酸盐有很广的用途和很好的经济效益。
工程项目建成后,不仅能将造纸黑液转化为产品,且工程辖区无废水排放口,无二次污染,达到良好的治污效果,环境效益和经济效益俱佳。
特别提出的是,由于当前黑液污染无法解决,国家强行关停了相当一批小型造纸厂,现存的不少纸厂也因污染问题而面临停产危机。
制浆黑液资源化处理工程技术的应用,对这些厂无疑带来重新生存的希望。
黑液制取木质素磺酸盐在技术上是成熟的,无锡市林洲干燥机厂已有十五家造纸厂用户,设备制造供应也没有问题。
现在许多纸厂也都想尽快解决黑液污染问题,但因资金等问题难以解决,致使治理工程无法启动。
现在用黑液资源化治理办法,同时产生的副产品木质素磺酸盐可获得很好的经济效益,几年内即可收回设备投资成本。
因此,如果能妥善解决融资渠道,加以厂方和技术设计方及设备生产厂家的合作,这将是一项很好的、极有前景的投资项目。
黑液资源化治理技术方案一、造纸黑液的成因非木纤维(秸杆)造纸过程中产生的废水有:1、蒸煮后的纸浆原液经压滤后残留的废液(即黑液)。
2、分离浓液产生的漂洗水。
3、造纸机产生的白水。
造纸机产生的白水,经处理后可以回用,但黑液和漂洗水则无法循环使用。
该部分水约占造纸厂污染物排放总量的90%以上,废液排放后将严重污染环境,故国家严禁直接排放。
制浆黑液的处理将制浆黑液经化工过程处理,以回收化学品和热能,再供制浆生产使用的过程。
简称碱回收。
黑液是植物纤维原料在蒸煮成浆后,从纸浆中分离出被蒸煮药液溶解出来的木素和糖类等有机化合物的碱性溶液及残余的蒸煮液。
原理碱回收是应用吕布兰制碱法的基本原理,将黑液中钠的有机化合物烧成碳酸钠及将补充的硫酸钠(芒硝)还原成硫化钠,再经过石灰苛化,制成氢氧化钠溶液,或氢氧化钠和硫化钠的混合液(造纸工业通称为白液)。
碱回收过程的主要化学反应如下:2RCOONa+O2→Na2CO3+CO2+H2O+CNa2SO4+2C→Na2S+2CO2Na2CO3+CaO+H2O→2NaOH+CaCO3碱回收系统的主要生产技术指标是碱回收率,计算公式为在国际上常用生产1吨纸浆需要在碱回收过程中补充的芒硝量来表示碱回收的效率。
补充的芒硝量愈少,则碱回收率愈高。
较好的碱回收系统,对木浆黑液碱回收率在93%以上,生产一吨纸浆需要在碱回收过程中补充的芒硝量在50kg以下。
碱回收工艺碱回收包括从纸浆洗涤过程提取黑液、黑液的蒸发浓缩、浓黑液的燃烧、熔融物的溶解苛化和从苛化产生的碳酸钙中回收石灰等基本工序。
碱回收系统的基本组成部分及生产工艺循环过程见图1。
纸浆洗涤和黑液提取造纸原料经过蒸煮成纸浆,悬浮于黑液中。
应用液固相分离和过滤洗涤的基本原理,以尽量少的水将纸浆洗净,注意将纸浆纤维细胞腔中的黑液扩散置换出来,使黑液与纸浆充分分离,以取得含黑液少的纸浆和较浓的黑液,常用的洗涤与黑液提取设备为一系列(一般为3~4台)串联的真空或压力转鼓式洗涤机,按逆流洗涤的方式进行洗涤并提取黑液。
较新开发的有连续扩散洗浆机、水平带式洗浆机、强制供料式压力洗浆机等。
在塔式连续蒸煮器中,也可配合进行高温洗涤。
黑液蒸发从洗涤过程提取的黑液中,干固物含量一般在15%以下,需经过蒸发水分,提高黑液浓度至含干固物50%以上,以便于燃烧。
黑液在蒸发前,一般采用黑液过滤机除去黑液中的细小纤维和泥沙杂质。
专利名称:碱法制浆造纸黑液良性循环资源化处理新工艺专利类型:发明专利
发明人:穆环珍,杨问波,姚春丽,黄衍初
申请号:CN00103238.0
申请日:20000317
公开号:CN1262359A
公开日:
20000809
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明提供一种环境污染治理技术——碱法制浆造纸黑液良性循环资源化处理新工艺。
调节黑液浓度,以真空动力将焚硫或焙烧硫铁矿或烟道气或液化SO送入系统,与黑液水分反应生成酸化剂,分离木质素。
滤液以氢氧化钠或(和)碳酸钠调节回用制浆生产,回收液制木素磺酸盐。
酸化剂以制浆药剂回用并转化成木素磺酸盐组分。
本工艺工程投资少、处理成本低。
回收物性能好,废弃物资源化回收充分。
特别适合制浆规模≤2万吨/年造纸厂黑液处理。
申请人:中国科学院生态环境研究中心
地址:100085 北京市海淀区双清路18号
国籍:CN
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造纸黑液【1造纸黑液产生与利用】【2造纸黑液的治理】1制浆过程中,蒸煮出来的原浆经挤浆,下来的黑液含有大量的木质素.通过对造纸黑液制取木质素磺酸盐产品可进行综合利用。
2造纸黑液资源化综合利用,它是以黑液为原料,经浓缩、磺化、喷粉干燥,生产出木质素磺酸盐产品。
广泛运用在混凝土减水剂、水煤浆分散剂、沥青乳化剂、陶瓷、油井开采助剂等方面。
造纸黑液概述造纸黑液 black liquor from paper industry造纸工业的碱法(烧碱法和硫酸盐法)制浆工艺产生的废水中含有大量的木质素,呈黑褐色,故称作黑液。
黑液中含有大量的悬浮性固体、有机污染物和有毒物质,直接排放到水体中会造成严重的污染。
其主要危害有:含有大量纤维、色素和无机盐的造纸废水会使水体变黑,并有特殊的恶臭味;含高浓度有机污染物的造纸黑液的生化耗氧量(BOD)可高达5000~40000g/L,会大量消耗水中的溶解氧,影响水质;黑液中大量存在的碱性物质会使水体的pH值急剧升高,破坏水体环境的平衡。
造纸黑液【造纸黑液制取木质素】造纸黑液制成木质素产品,进行综合利用,消除对生态环境的破坏,创造环境友好,自然和谐的发展之路。
真正实现经济效益、环境效益和社会效益的统一。
【造纸黑液的成因】造纸厂按工序排出三股水,一是制浆蒸煮废液,通称造纸黑液;二是分离黑液后纸浆的洗、选、漂水,也称中段水;三是抄纸机上的白水,白水是可以处理后回用的。
中段水是黑液提取不完全所剩下的部分应占总量10%以内。
在黑液中所含的污染物占到了全厂污染排放总量的90%以上。
因此,黑液排放是造纸厂污染的主要根源。
黑液成份造纸原料用的秸秆等原料,均含有纤维素、木质素和半纤维素(聚糖类)三部分,造纸仅取用其中的纤维素(约占40%),而其中约占25%的木质素与约占28%的半纤维素以及木糖、钾、氮、磷等物,则随黑液废弃。
而黑液中所含的木质素和半纤维素以及木糖、钾、氮、磷等物质,在工、农业生产中都是有很高利用价值的。
造纸黑液处理及资源化利用现状分析提纲:1. 现状分析:造纸黑液的成分及对环境的危害和影响。
2. 处理技术:介绍现有造纸黑液处理技术,包括生物法、化学法和物理法。
3. 资源化利用:探讨造纸黑液的资源化利用现状,包括生物质能、化学品、肥料和其他产品。
4. 建筑应用:分析造纸黑液在建筑行业中的应用领域及前景,包括混凝土添加剂、有机灰浆、防水材料等。
5. 可持续发展:提出如何实现可持续发展的建议,包括强化政策法规和技术研发,推广资源循环利用等。
一、现状分析造纸黑液是由纤维素、木质素、树脂酸、有机物、无机物等构成的复杂混合液体,含有大量的有机物、重金属等物质,对环境造成很大的危害和影响。
造纸黑液的排放不仅会污染环境,而且在黑液中的有机物和无机物也会对环境产生长期的影响。
造纸黑液排放的状况已引起国家及环保组织的高度关注,必须采取有效措施加以处理。
二、处理技术生物法、化学法和物理法被广泛应用于造纸黑液的处理。
生物法是指利用微生物对造纸黑液进行处理,并将有机物转化为更为稳定的物质,使造纸黑液经过处理后可以循环利用。
化学法是指将造纸黑液中的有害物质通过化学反应转化为无害物质,如氧化、还原、沉淀等方法,处理后的造纸黑液可以用于生产肥料和其他化学品。
物理法是指对造纸黑液进行物理处理,如超声波、吸附、膜分离等,来去除造纸黑液中的杂质和有机物,使其达到资源化利用的要求。
三、资源化利用造纸黑液可以通过资源化利用变废为宝,使废弃物转化为有用物质,节省原材料和能源,同时达到环境保护的目的。
利用造纸黑液生产生物质能,如生物气、生物油等,可以为城市供热、发电等提供绿色能源。
化学品可以通过将造纸黑液中有机物转化为化学品来实现,如生产肥料、清洗剂、活性炭、水处理剂等;还可以制备具有生物活性的杀虫剂、杀菌剂等。
肥料是造纸黑液处理后的一个主要产品,很多造纸企业已经将造纸黑液转化为有机肥料,并出口到欧美日等国家。
其他产品包括纸浆添加剂、化妆品、防水剂等。
制浆黑液治理方式及进展分析发布时间:2021-04-14T14:17:43.033Z 来源:《中国科技信息》2021年4月作者:陈华琴[导读] 在我国科技水平不断提高的背景下,以前的造纸技术已经不能满足当前制浆黑液治理的要求了,需要对其应用现状和不同技术的优缺点进行综合性分析,探讨制浆黑液治理中各种方法的有效应用,从而实现对当前造纸黑液资源的充分利用。
广西广业贵糖糖业集团有限公司陈华琴 537100摘要:在我国科技水平不断提高的背景下,以前的造纸技术已经不能满足当前制浆黑液治理的要求了,需要对其应用现状和不同技术的优缺点进行综合性分析,探讨制浆黑液治理中各种方法的有效应用,从而实现对当前造纸黑液资源的充分利用。
关键词:制浆;黑液;治理方式;进展分析为了提高制浆黑液治理质量,国内外都对碱回收等技术进行了分析,加强了新技术在黑液处理过程中的应用,提高了造纸质量。
但是,受到一些客观因素的影响,制浆黑液治理技术还没有得到完善。
基于此,本文对制浆黑液治理方式以及进展进行了综合性分析,希望能够进一步促进我国造纸工业在社会中的持续发展。
一、制浆黑液处理背景?我国的造纸工业是完善工业体系的主要内容,其流程是比较复杂,基本工艺流程为备料、制浆、抄纸等。
造纸生产过程中会产生废水,其中制浆生产过程中产生的黑液是制浆厂主要的污染源,碱法或硫酸盐法制浆是将纤维原料用烧碱(和硫化碱)液经蒸煮后,约有二分之一非纤维物质溶于碱液,并从纸浆中分离出来,黑液中的固形物约有三分之二是有机物,三分之一是无机物。
有机物是制浆厂污水中的BOD、COD、SS和色度的主要来源;无机物中主要是碱[1]。
由于其污染物浓度非常高,如果将其直接排放到水中,会严重污染水源,对水体带来非常严重的影响,给工业、农业、渔业生产和人民健康带来影响,这就需要相关的生产厂家加强对制浆黑液治理的力度。
在对制浆黑液中的主要成分进行分析时,发现其中含有大量的可回收利用物质,需要对其进行深入处理,避免出现资源浪费。
两种造纸黑液的物化处理方法两种造纸黑液的物化处理方法1.造纸黑液的产生及成分制浆造纸黑液是我国水体的主要污染源之一。
黑液浓度一般为14%到20%,约占造纸工业总污染发生量的90%。
对黑液的处理,有过许多种研究方法,目前研究较多的是黑液酸化法。
这种方法是将黑液酸化至pH3~4,经加热后碱性木素中的Na+被H+取代形成絮状沉淀析出,废水中木素的去除率可达90% 以上。
该方法虽然能够大幅度降低废水BOD 及COD排放量,木素也可作为副产品得到开发利用,但在目前的技术水平上提取木素需要一定的设备条件和较高的运行费用,因此这种方法在中小型造纸厂很难得到推广。
目前制浆黑液的处理仍是一个亟待解决的重大课题。
黑液中污染物的主要成分主要是草类纤维在高温强碱条件下的产物,原料中50%以上的物质经化学反应后溶入蒸煮液中。
蒸煮液中木质素占很高的比例。
它是一种带芳香结构的立体网状聚合物,属于难降解的化合物,对好氧、厌氧工业来讲,木质素难以去除。
所含半纤维素是多种多糖形成的聚合物,在制浆过程中,半纤维素以单糖和低聚糖形式进入黑液,他们的降解产物会形成有机酸、醇,好氧、厌氧处理过程中易于生物降解,溶解有大量碱性物质,pH值达11到13。
2.几种物化处理方法造纸蒸煮黑液是高浓度、高碱性的有机废水。
由于高浓度木质素等难降物质的存在,使蒸煮黑液的处理极为困难。
对此黑液处理,人们做了许多工作,但因各方面因素限制,难以达到理想效果。
2.1酸析法原理:将提取的黑液经微滤机去除细小纤维后,进入加有酸液的木素分离器,木质素的溶解度随着pH值的下降而下降,一般在pH值降到5.0以下时,碱性木素中的Na离子被H离子取代形成絮状沉淀析出,气浮或沉降分离的木素经加热、压滤脱水成为木素产品。
这种方法的COD去除率为80%,SS去除率为85%,色度去除率为95%,木素回收率为80%。
在深入研究的基础上,人们提出了一种主要针对中小型造纸厂的技术方案。
该方法与一般酸化处理方法不同的是,在黑液酸化沉降木质素后,不是将酸化清液中和后外排,而是继续苛化。
制浆造纸废水的处置和资源化碱回收法碱回收处置法是目前解决黑液问题比较有效的方式,通过黑液提取、蒸发、燃烧、苛化四个要紧工段,可将黑液中的SS、COD、BOD一并完全去除,并可回收碱,产生二次蒸汽(能量)。
但是,碱回收系统技术要求高,设备投资较高,由于中小型造纸厂一样无力承担建设碱回收系统所需的高额费用,碱回收系统目前仅要紧应用于大型造纸厂。
另外,草浆厂产生的白泥中硅含量高,不易回烧成石灰,白泥有可能造成二次污染。
酸析法传统的酸析法是将碱性黑液用酸沉淀,分离出木素,再将废水与中段水混合进行好氧、厌氧生化处置。
这种工艺比较成熟,与碱回收处置法相较,最大的优势是设备投资少,能够在中小型造纸厂应用。
但这种方式分离出的木素灰分高,杂质多,利用困难。
且这种工艺用酸量大,本钱高,设备侵蚀严峻,易造成酸泄漏事故,危害后续生化处置单元。
利用烟道气酸析黑液是最近几年来处置黑液的另一种方式。
对蒸煮黑液进行烟道气酸析,其酸析进程兼具强酸和弱酸酸析的特点,净化成效可达到硫酸酸化法的水平,而终点pH值却较硫酸法高2~个pH值,极大地减轻了二次酸性废水的污染。
超声法超声降解水体中有机污染物是物理—化学降解进程,要紧靠超声空化效应而引发的物理和化学转变降解污染物。
液体的超声空化进程是集中声场能量并迅速释放的进程,即液体在超声辐射下产生空化气泡,这些空化气泡吸收声场能量并在极短的时刻内崩溃释能,在其周围极小空间范围内产生高温高压、强烈的冲击波和微射流等现象。
进入空化气泡中的水蒸气在高温高压下反映产生氢氧自由基,而进入气泡内的有机污染物蒸汽也可发生类似燃烧的热分解反映,在空化气泡表面层的水分子那么可形成超临界水,增加了化学反映速度。
有机污染物通过氢氧自由基氧化、气泡内燃烧分解、超临界水氧化三种途径进行降解。
燃烧法燃烧法的工艺流程是利用烟道气余热、外加煤热量蒸发浓缩黑液,然后将木素等有机物燃烧,同时回收碱。
这种工艺的工业化技术已经比较成熟。
制浆造纸黑液的处理与资源化摘要:主要对制浆造纸过程中产生的黑液的处理和资源化进行了较为详细和全面的总结,着重介绍了碱回收技术,并对适用于中小造纸厂的烟道气酸析法以及黑液综合利用的可能趋势作了预测。
关键词:造纸黑液;废水处理;资源化造纸废水的处理早在上世纪就是废水处理领域的难题,随着人们环境意识的提高,对污染物的处置已经不仅仅只停留在处理上,越来越多的人开始探讨如何将污染物资源化,造纸黑液污染重,其中所含的化学物质也就较多,对造纸黑液的资源化也就成了人们研究的热点问题。
1制浆造纸黑液的产生与特点碱法制浆是用碱性药剂处理植物纤维,将原料中的木素溶出,并尽可能保留纤维素和半纤维素。
其核心是蒸煮,即在高温高压下使原料与蒸煮剂反应而形成浆料,反应后的制浆废液因其色黑而称黑液。
黑液中的BOD5发生量约为250~350Kg(以1t浆计),占全厂BOD5发生负荷的90%左右,且具有高浓度和难降解的特性。
黑液中的具体组成见表1。
表1 不同制浆原料黑液主要成分%[5]注:无机物、总碱、硫酸钠均以氢氧化钠计。
除麦草为烧碱法外,其余均为硫酸盐法。
制浆造纸黑液不论是木材为原料还是草类原料,利用化学浆的主要组分纤维含量一般都不超过50%,其中含污染物种类较多,是造纸整个工艺中含污染物最多的部分,有悬浮物、难生物降解和易生物降解有机物、毒性物质、酸碱物质、色度物质等,处理难度大,污染重。
2制浆造纸黑液的处理和资源化蒸煮黑液的回收利用是实现清洁生产的关键,碱法硫酸盐法制浆产量占全国总浆产量的65%以上,每年消耗商品碱100万吨以上,黑液中有机物总量在千万吨以上。
蒸煮黑液的化学品和热能回收,是制浆工艺不可缺少的组成部分,可回收蒸煮用碱的95%-98%,回收热量不但可满足黑液蒸发用气和制浆用气并大幅度削减污染。
因此化学浆蒸煮黑液的回收利用是清洁生产的首要环节。
2.1碱回收法碱回收处理法是目前解决黑液问题比较有效的方法,通过黑液提取、蒸发、燃烧、苛化四个主要工段,可将黑液中SS、COD、BOD一并彻底去除,并可回收碱,产生二次蒸汽(能量)。
造纸黑液的处理及资源化利用现状造纸工业是世界各国经济发展的重要支柱产业之一,然而,造纸过程中会产生大量的黑液,这些黑液含有高浓度的有机污染物和重金属离子,对环境和人类健康造成了极大的危害。
因此,如何有效地处理和资源化利用造纸黑液已成为当前的研究热点。
本文将介绍目前造纸黑液的处理技术、处理效果展示、资源化利用现状及未来发展方向。
造纸黑液的处理技术主要包括物理法、化学法和生物法。
物理法主要是通过过滤、沉淀、分离等手段将黑液中的悬浮物、COD 和色度等指标进行分离、提纯。
该方法的优点是操作简单、处理效率高,但无法根本解决污染问题。
化学法主要是通过氧化、还原、酸碱中和等化学反应将黑液中的有机污染物转化为无害物质。
该方法的优点是能够彻底解决污染问题,但处理成本较高,且可能产生二次污染。
生物法主要是通过微生物的作用将黑液中的有机污染物分解为无机物和水。
该方法的优点是处理成本低、无二次污染,但处理效率较低,需要结合物理、化学方法进行优化处理。
以某造纸厂为例,采用物理沉淀+化学氧化+活性污泥生物法的组合处理工艺对造纸黑液进行处理。
处理前后的水质变化如下:由上表可见,经过组合处理工艺后,造纸黑液的水质得到了显著改善,各项指标均低于国家排放标准。
同时,处理设备的运行稳定可靠,具有良好的经济效益和环境效益。
目前,造纸黑液的资源化利用主要包括以下几种方式:黑液焚烧:将黑液进行焚烧处理,产生的热量可用于发电或供热。
该方法的优点是能够减少污染物排放,但焚烧过程中可能产生二噁英等有害气体,需要严格控制焚烧条件。
黑液制备有机肥料:将黑液中的有机物提取出来,制成有机肥料。
该方法的优点是能够实现废物利用,但需要解决如何高效提取有机物及保证肥料质量等问题。
黑液制备无机肥料:将黑液中的重金属离子提取出来,制成无机肥料。
该方法的优点是能够实现废物利用,但需要解决如何高效提取重金属离子及保证肥料质量等问题。
黑液其他资源化利用方式:例如,将黑液用于生产生物质能、制备活性炭等。
制浆黑液资源化处理一、项目概述1.项目提出背景、意义及必要性我国造纸制浆污染的严重性几乎家喻户晓,造纸污染排放是我国水污染最大污染源。
以一个年产一万吨制浆厂为例,如不治理,每天排出的废水中的污染物(折算成绝干物)高达三十余吨,年排一万余吨。
造纸厂按工序排出三段废水,一是制浆蒸煮废液;二是分离黑液后纸浆的洗、选、漂水,也称中段废水;三是抄纸机上的白水,白水处理后可回用。
中段废水是黑液提取不完全剩下来的部分,应占总量的10%以内。
在黑液中所含的污染物占到全厂污染排放总量的90%以上。
因此黑液排放是造纸厂污染的主要根源。
造纸原料的秸杆均含有纤维素、半纤维素和木素三部分,造纸只用其中的纤维素(约40%)而将木素、半纤维素和加入的烧碱一起进入黑液,一并舍去。
制浆厂仅利用了原料的40%,而丢弃了60%,不仅给环境带来严重污染,而且是对原料的巨大浪费。
目前我国造纸污染治理技术可概括为三类:一是碱回收技术,二是物化加生化技术,三是资源化技术。
碱回收技术受投资大、运行费用高以及生产规模等制约,无法为一、二万吨规模的草浆厂采用;物化加生化技术是指加入各种药剂进行沉淀、絮凝、气浮等物理及化学的方法加上活性污泥曝气或厌氧发酵等生化处理的方法。
该类投资费用高,占地面积大运行费用高,它既无任何经济效益,污染治理效果也不好;而黑液资源化技术是将从浆液中分离的黑液作为原料,将其转化成可被利用的产品,该技术在将废液转化成产品的同时,既消除了排放带来的污染又获得有经济价值的产品。
黑液资源化是将原料中的纤维用于造纸外的其余全部转入产品,从而使资源得以充分利用,所得产品钠木糖粉含钠木素、聚糖类,因具有分散性、表面活性和粘合性而可得广泛应用。
钠木糖粉用于生产水煤浆,近年我国将有数万吨的需求量。
钠木糖粉在能源、矿山、冶金、建材、石油等方面也有广泛和大量的需要。
相信本产品经开发推广后会成为一种畅销产品。
由于钠木糖粉是一种初级资源产品,当它被廉价大量获得后,其二次、三次产品及多种下游产品会被大量开发出来,而会形成很大的产业,全国规模将可达到千万吨之多。
它伴随造纸制浆而来,如不作为污染物排放,又不便采用碱回收技术将其燃烧掉,必然要成为一种资源产品而加以利用,这是符合可持续发展大趋势的,其开发前景是十分广阔的。
2.目标和内容本项目主要利用国内先进的蒸发设备,提出黑液资源化的途径,即把黑液固、液分离,制成碱木素。
使碱木素产品通过磺化反应,生成木质素磺酸盐,应用于石油开采助剂及其建筑工地的水泥减水剂。
3.项目形成成果、知识产权及完成时间本项目在技术上是成熟的,这项技术的特点是科技含量高,工程技术先进,工艺流程简单,投资少,且回收的木质素有很广的用途和很好的经济效益,工程项目建成后,不仅能将造纸黑液转化成产品,且工程辖区无废水排放,无二次污染,能达到良好的制污效果,环境效益和经济效益具佳。
此次是与南京林业大学合作开发此项目。
二、项目立项的必要性及市场需求分析1、项目实施的必要性随着国家废水排放标准规定,废水生物好氧量(BOD)和化学好氧量(COD)超标的企业进行关挺或严厉处罚,造纸厂污染水体大户。
目前我国造纸污染治理技术为:碱回收技术,物化加生化技术和资源化技术。
碱回收技术受投资大、运行费用高以及生产规模等制约,无法为一、二万吨规模的草浆厂采用;物化加生化技术是指加入各种药剂进行沉淀、絮凝、气浮等物理及化学的方法加上活性污泥曝气或厌氧发酵等生化处理的方法,该类投资费用高,占地面积大运行费用高,它既无任何经济效益,污染治理效果也不好;而黑液资源化技术是将从浆液中分离的黑液作为原料,将其转化成可被利用的产品,该技术在将废液转化成产品的同时,既消除了排放带来的污染又获得有经济价值的产品。
2、项目的市场需求分析回收所得的钠木糖粉,以碱木素和糖类(聚戊糖)为主,木质素是天然的大分子化合物,含有多种活性基因,具有较高的反应活性,分散性和粘结性,可在许多工业领域里应用,经改性后可有更多的用途。
主要用途:1、用于水泥减水剂水泥中加入减水剂,可以改善混凝土质量,降低水泥用量,木质素磺酸盐产品可制作很好的减水剂。
黑液中的碱木素苯环上的活性基团,通过化学改性,可以制得性能良好的碱水剂,最常用的方法就是磺化法,使之生成木素磺酸盐产品,属阴离子表面活性剂,具有半胶体性质,能在界面产生单分子层吸附作用,这种磺酸盐产品渗入水泥浆后,可促使水泥粒子分散,并释放出凝体中所含水分,增加游离水,从而提高水泥浆的流动性和缓凝作用,该类产品在低渗入量时具有较好的减水作用。
2、用于制作石油开采助剂碱法制浆黑液提取的碱木素与苯酚反应,制得木素酚醛树脂,再与通过油脂水解制得的皂化物复配,制成油膏状黑褐色油水混凝剂。
这种产品是一种优良的乳化剂和表面活性剂,可用作输油管道的清洗剂,油田采油降粘剂及注水乳化以增加采油量。
在石油工业中主要用在油井出水时油井中的阻水剂和石油工艺的驱油剂,还用于泥浆的分散剂和泥浆增稠剂。
3、用于水煤浆的分散剂工业上制备水煤浆时必须加入一定量的添加剂,使煤粉和水混合成悬浮液从而具有良好的稳定性和流动性。
4、可应用于型煤生产的粘合剂和金属矿粉的造粒剂、制团剂5、用于生产秸杆饲料6、用于生产沥青乳化剂7、其他用途利用木质素磺酸盐产品的水溶性和表面活性,可作建筑构件的脱模剂,在耐火材料生产和翻沙成型作业中也得到应用。
利用其表面活性和吸附性,可作为金属矿山选矿作业的浮选剂。
利用木质素含有多种活性基因,在土壤中被土壤生物缓慢降解,转化成腐殖质的特点,木质素磺酸盐产品可作肥料添加剂石油工业中木质素磺酸盐的用途比较广泛,石油工业曾用过木质素的产品,应用情况很理想,但是由于货源不稳定,无法用于持续生产,都被昂贵的化学品试剂(10000元/吨以上)所取代。
如有稳定的货源供应,石油行业希望还是应用廉价的木质素磺酸盐产品,因为它的售价仅在2000元/吨左右,这样大大降低石油开采成本。
在建筑业上也有很广的应用,木质素磺酸钙是混凝土的一种添加剂,在混凝土中起减水剂作用,主要是混凝土搅拌站在混凝土中配比大约为1:1000,据了解木质素磺酸钙在乌鲁木齐市场需求量为2000吨/年,预测全疆市场需求量在5000吨/年左右,应不会超过10000吨/年,虽然疆内用量不大,但新疆周边国家和地区还没有木质素生产技术,如果再占领周边国家及地区的市场,年需求量就相当可观。
三、相关领域国内外技术现状、发展趋势及国内现有工作基础1、国内外技术现状、专利等知识产权情况分析和国内现有的工作基础国外主要是木浆生产线,项目规模大,木浆黑液的碱回收不存在硅干扰因素,碱回收相对简单,且有一定的规模。
我国是以草浆造纸大国,造纸黑液中硅含量一直是制约碱回收的一个重要因素,我国中小型造纸企业较多,他们没有能力进行碱回收工程的建设,所以黑夜资源化的建设在我国造纸行业是比较有利的。
黑液资源化不仅使造纸废水达到零排放,而且所得到的产品还有一定的经济效益。
几年来,造纸黑液资源化清洁生产工程技术作为一种全新技术,受到了造纸行业的广泛关注,并先后在一些企业应用。
这种技术是集治理与利用为一体,在对造纸黑液污染进行有效治理的同时,又通过联产技术工艺,将其内部有效成分改造成可利用资源。
目前国内的一些研究单位和生产单位不断的合作,研究开发碱木素技术和设备,利用企业现有进行生产线进行革新改造。
而且国内的设备厂家和化学品生产、研究单位,通过合作攻关,在设备性能、化学品品质上也取得了很好效果,为国内黑液资源化生产技术的不断进步做出了很大贡献。
2、国内外技术发展趋势今后国内黑液资源化生产技术的发展趋势如下:1.对造纸黑液进行高浓度的提取,使后续的浓缩与蒸发工段能够更容易操作,生产出纯度更高的碱木素。
这样既有利于环境治理,又可大幅度增长效益。
2.对不同的制浆生产工艺采用不同的技术和设备,新疆天宏纸业是以碱法蒸煮的制浆工艺,只须安装一套设备,就可以满足生产需要。
3.国内机械制造、化学品生产厂家与造纸企业、科研院所等相关单位应联合起来,共同开发更加先进的蒸发干燥设备与改性试剂等化学品,促进中小型纸厂的快速发展。
四、项目计划目标及主要内容1、主要目标建成年产2万吨碱木素生产线,满足文化用纸的浆料需求,扩大企业生产规模,提高经济效益,减少环境污染。
2、主要内容本项目主要内容就是在现有成熟黑液资源化设备和技术的基础上,通过不断的试验寻求最佳的工艺条件和助剂配方,提高碱木素的的质量,降低成本,使其适用于生产。
3、项目的技术关键,包括技术难点、创新点本项目技术关键在于黑液的提取和蒸发干燥,由于黑液提取物的浓度太大又具有一定的粘性,易使蒸发器的旋转喷雾头堵塞。
五、技术、经济效益分析(含市场风险分析、推广应用前景及产业化可行性)1、技术经济效益分析(含经济效益、社会效益)本项目据初步测算(按各种药剂的保守量测算),吨浆成本约2200元,年产2万吨碱木素年回收资金近百万元,一年半即可收回投资。
目前环保部门的要求越来越严格,使得大部分中小型纸厂濒临倒闭的地步,只要采用此技术,就解决了造纸黑液的问题,使得这些纸厂得以自救。
该项目的建成,可解决80人的就业问题,利于社会安定,同时推动了黑液资源化生产技术的进步,还可为其他制浆生产企业起到一个示范作用。
2、推广应用前景分析(产业化可行性)关于造纸黑液资源化技术,我们已经进行十多年艰苦的开发研究,先后取得了三代科研成果,本技术是在前两代技术工程实践的基础上,为降低工程投资和寻求产品市场而开发的,故本技术具有更为突出的特点:(1.)工艺简单、流程短:本技术直接将黑液浓缩干燥而转化成产品,其工艺最简单,流程最短。
(2.)投资少、费用低以1万吨/年规模为例,其投资需六百万元,约为传统碱回收的1/3,投资少是本技术具有的很大优势。
(3.)治理彻底、排水可达标因本技术包括专用的黑液提取设备,使分离黑液后的粗浆中的COD仅为总量的1/10,当按国标规定的用水量洗浆时,其洗水COD浓度己接近排放标准。
对于洗浆时产生的细小纤维也采取了过滤、回收措施,从而保证了洗水COD可在45Omg/l以内。
黑液资源化工程无废水排放,由二次蒸气所产生的冷凝水可充分回用而不外排。
因此,治理彻底, 无二次污染,达标排放是本技术的特点之一。
(4.)资源利用充分、产品用途广本技术将原料中的纤维用于造纸外的其余全部转入产品,从而使资源得以充分利用,所得产品钠木糖粉含钠木素、聚糖类,因具有分散性、表面活性和粘合性而可得广泛应用。
钠木糖粉用于生产水煤浆,近年我国将有数万吨的需求量。
钠木糖粉在能源、矿山、冶金、建材、石油等方面也有广泛和大量的需要。
相信本产品经开发推广后会成为一种畅销产品。
由于钠木糖粉是一种初级资源产品,当它被廉价大量获得后,其二次、三次产品及多种下游产品会被大量开发出来,而会形成很大的产业,全国规模将可达到千万吨之多。