造纸黑液处理技术
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造纸行业废水的关键处理技术及典型工艺流程
1、特点
造纸废水危害很大,其中黑水是危害最大的,它所含的污染物占到了造纸工业污染排放总量的90%以上,由于黑水碱性大、颜色深、臭味重、泡沫多,并大量消耗水中溶解氧,严重地污染水源,给环境和人类健康带来危害。
而中段水对环境污染最严重的是漂白过程中产生的含氯废水,例如氯化漂白废水,次氯酸盐漂白废水等。
此外,漂白废液中含有毒性极强的致癌物质二恶英,也对生态环境和人体健康造成了严重威胁。
2、组成
制浆造纸废水主要分为:黑液、中段废水、白水三种。
黑液:用含NaOH或NaOH+硫酸钠碱性药剂蒸煮植物纤维,溶出木质素,排放的蒸煮液即为“黑液”(碱煮为黑液,酸煮为红液,绝大部分采用碱煮)。
黑液含木质素、聚戊糖和总碱,是高浓度难降解废水。
中段废水:碱煮制成的浆料在洗涤、筛选、漂白过程中产生的废水,吨浆COD负荷在310kg左右。
BOD/COD在0.20~0.35之间,可生化性较差。
污染物主要以木质素、纤维素、有机酸等可溶性COD为主,污染最严重的是漂白产生的含氯废水。
白水:水量大,主要含有细小纤维、填料、涂料和溶解的木材成分,以不溶COD为主,可生化性差,加入的防腐剂有毒性。
3、处理技术
黑液、中段废水:碱回收、酸析法、LB-1碱析法、膜分离法、絮凝沉淀、生物膜法、厌氧生物处理、网筛微滤、气浮、高级氧化。
白水:过滤、气浮、沉淀、筛分。
4、典型工艺流程
造纸黑液提取木质素制水煤浆
浅层气浮—氧化塘
混凝气浮—A/O工艺
氧化沟工艺处理碱法草浆废水水解酸化—厌氧—生物接触—混凝沉淀
气浮处理纸机白水。
造纸厂污水处理造纸生产过程中用水很多,生产1t纸约需水300~500m3,在造纸废水中,不仅含有大量造纸原料〔约有20%原料随废水流失〕,而且含有大量化学药品及其他杂质,所以如果造纸废水不经处理任意排放,会对水体造成极大危害。
一、造纸污水特点为了有限地处理造纸污水。
首先必须对造纸污水水质有所了解。
碱法造纸排出污水主要有以下三种:1、蒸煮木浆〔或草浆〕所生成废液,又称黑液。
2、打浆机与精浆机排出污水,称打浆污水。
3、造纸机污水,其中可以直接使用称为白水。
这些污水中含有主要污染有以下几种:1、悬浮物包括可沉降悬浮物与不可沉降悬浮物,主要是纤维与纤维细料〔即破碎纤维碎片与杂细胞〕2、易生物降解有机物包括低分子量半纤维素、甲醇、乙酸、甲酸、糖类等。
3、难生物降解有机物主要来源于纤维原料中所含木质素与大分子碳水化合物。
4、毒性物质黑液中含有松香酸与不饱与脂肪酸等。
5、酸碱毒物碱法制浆污水ph值为9~10;酸法制浆污水ph值为1.2~2.0.6、色度制浆污水中所含剩余木质素是高度带色。
二、工艺选择工艺方案选择对于污水处理设施建立、确保处理设施处理效果与降低运行费用发挥着最为重要作用,因此需要结合设计规模、污水水质特性以及当地实际条件与要求,选择技术可行、经济合理处理工艺技术,经全面技术经济分析后优选出最正确总体工艺方案与实施方式。
在污水处理设施总体工艺方案确定中,遵循以下原那么:1、所选工艺必须技术先进、成熟,对水质变化适应能力强,运行稳定,能保证出水水质到达工厂使用标准及国家污水排放标准要求。
2、所选工艺应减少基建投资与运行费用,节省占地面积与降低能耗。
3、所选工艺应易于操作、运行灵活且便于管理。
根据进水水质水量,应能对工艺运行参数与操作进展适当调整。
4、所选工艺应易于实现自动控制,提高操作管理水平。
5、所选工艺应最大程度减少对周围环境不良影响〔气味、噪声、气雾等〕。
三、造纸污水处理常用预处理方法预处理工艺主要有:格栅、筛网、纤维回收系统、调节水量及水质、等工艺组成。
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)。
造纸行业废水处理与资源化利用技术方案第一章废水处理概述 (2)1.1 废水来源及特性 (3)1.1.1 黑液 (3)1.1.2 中段水 (3)1.1.3 白水 (3)1.2 废水处理目标与原则 (3)1.2.1 废水处理目标 (3)1.2.2 废水处理原则 (3)第二章废水预处理技术 (4)2.1 格栅与筛网技术 (4)2.2 沉淀与澄清技术 (4)2.3 调节池技术 (4)第三章物理处理技术 (5)3.1 沉淀法 (5)3.2 浮选法 (5)3.3 过滤法 (6)第四章化学处理技术 (6)4.1 混凝沉淀法 (6)4.2 氧化还原法 (6)4.3 电解法 (7)第五章生物处理技术 (7)5.1 好氧生物处理 (7)5.1.1 好氧活性污泥法 (7)5.1.2 好氧生物膜法 (7)5.2 厌氧生物处理 (7)5.2.1 UASB工艺 (8)5.2.2 厌氧滤池 (8)5.3 混合生物处理 (8)5.3.1 好氧厌氧串联工艺 (8)5.3.2 厌氧好氧耦合工艺 (8)第六章深度处理技术 (8)6.1 膜分离技术 (8)6.1.1 微滤技术 (8)6.1.2 超滤技术 (9)6.1.3 纳滤与反渗透技术 (9)6.2 吸附技术 (9)6.2.1 活性炭吸附 (9)6.2.2 离子交换树脂吸附 (9)6.2.3 沸石吸附 (9)6.3 纳滤与反渗透技术 (9)6.3.1 纳滤技术 (9)6.3.2 反渗透技术 (10)6.3.3 纳滤与反渗透技术的组合应用 (10)第七章废水资源化利用技术 (10)7.1 再生水利用 (10)7.1.1 概述 (10)7.1.2 再生水处理技术 (10)7.1.3 再生水利用途径 (10)7.2 废水中有价值物质回收 (10)7.2.1 概述 (10)7.2.2 回收技术 (11)7.2.3 回收物质利用途径 (11)7.3 废水生物资源化 (11)7.3.1 概述 (11)7.3.2 生物资源化技术 (11)7.3.3 生物资源化利用途径 (11)第八章废水处理设施运行与管理 (11)8.1 设施运行监控 (11)8.1.1 监控系统概述 (12)8.1.2 水质监测 (12)8.1.3 设备运行状态监测 (12)8.1.4 数据处理与分析 (12)8.2 故障处理与维护 (12)8.2.1 故障处理 (12)8.2.2 维护保养 (12)8.3 安全与环保管理 (13)8.3.1 安全管理 (13)8.3.2 环保管理 (13)第九章废水处理工程案例 (13)9.1 国内外典型废水处理工程案例分析 (13)9.1.1 国内案例一:某造纸厂废水处理工程 (13)9.1.2 国内案例二:某环保科技有限公司废水处理工程 (14)9.1.3 国际案例:某国外造纸厂废水处理工程 (14)9.2 工程实施与运行效果评价 (14)9.2.1 工程实施 (14)9.2.2 运行效果评价 (14)第十章发展趋势与展望 (15)10.1 废水处理技术创新 (15)10.2 废水资源化利用前景 (15)10.3 政策法规与市场发展 (15)第一章废水处理概述1.1 废水来源及特性造纸行业是我国重要的基础工业之一,其废水排放量较大,对环境的影响不容忽视。
造纸黑液木质素及其综合利用造纸工业是现代社会中不可或缺的重要产业之一,然而,其在生产过程中产生的造纸黑液却一直被视为废弃物,对其处理和利用也面临着诸多难题。
然而,随着科技的不断发展,人们逐渐发现了造纸黑液中蕴含的一种宝贵资源——木质素。
本文将详细探讨造纸黑液木质素的来源、分类、性质,以及如何实现对其综合利用。
木质素是一种天然高分子化合物,主要来源于植物细胞壁,具有优良的化学和物理性能。
在造纸工业中,木质素主要来源于木材纤维和半纤维素等原料。
造纸黑液中的木质素是在生产过程中未被完全分离出的残留物,主要分为硫酸盐木质素和碱木质素两大类。
造纸黑液木质素是一种具有多重特性的复杂有机化合物。
它具有较高的碳含量和氧含量,这为后续的化学反应提供了良好的条件。
它含有多种官能团,如羟基、甲氧基和羧基等,这些官能团可以参与多种化学反应。
木质素还具有较好的稳定性,这使得其在高温和酸碱环境下仍能保持稳定。
随着科技的不断进步,对造纸黑液木质素的利用已经不再局限于传统的造纸工业。
目前,木质素已经在化工、医药、食品等领域展现出广泛的应用前景。
例如,通过化学改性,木质素可以用于制备高性能材料、燃料和润滑油等;在医药领域,木质素可以用于制备抗肿瘤药物和抗炎药物等;在食品领域,木质素可以作为天然食品添加剂,具有抗氧化、抗菌等作用。
要实现造纸黑液木质素的综合利用,需要不断地推动技术创新和产业升级。
应加强木质素分离和提取技术的研发,提高木质素的纯度和产量。
应探索新的木质素改性和应用技术,以拓展其应用领域。
应推动产业联合,促进造纸工业与其它相关行业的合作,实现资源共享和优势互补。
造纸黑液木质素是一种宝贵的资源,具有多重特性和广泛的应用前景。
通过对其深入研究和综合利用,不仅可以减少环境污染,提高资源利用率,还可以推动相关产业的发展,促进经济和社会的可持续发展。
因此,我们应该高度重视木质素的研究和开发,不断推动技术创新和产业升级,以实现木质素的最大价值。
造纸黑液处理技术
据统计,我国县级以上造纸及纸制品工业废水排放量占全国工业
总排放量的18.6%,排放废水中COD约占全国工业COD总排放量的
44.0%。近年来,经多方不懈努力,虽然造纸工业水污染防治已经取
得了一定的成绩,但目前造纸行业约占排放总量50%的废水尚未实现
达标处理,废水污染防治任务还相当繁重。
造纸厂按工序排出三股废水:一是制浆蒸煮废液,即造纸黑液;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。实际上中段水是黑液提取不完全所剩
下的部分,一般占总量的10%以内,而黑液中所含的污染物占全厂污
染排放总量的90%以上,因此,造纸黑液是造纸厂污染的主要部分。
“污染即是错置的资源”。造纸用的秸秆等原料中均含有纤维素、
木质素、和半纤维素等物质,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、氮、磷、
钾等则随黑液废弃。以传统的硫酸盐纸浆生产为例,一般每生产1t
硫酸盐浆就有1t有机物和400 kg碱类、硫化物溶解于黑液中,这也
是构成造纸污染的主要成分,大量COD排放到水体中将消耗水中大
部分溶解氧,导致水质因溶解氧浓度严重不足而恶化。对造纸黑液的
处理是造纸业废水处理的关键,目前,常用的造纸黑液处理技术有碱
回收法、絮凝沉淀法、膜分离法、酸析法、好氧活性污泥法及生物技
术法等。其中碱回收法是目前技术最成熟、工业中应用最广泛的造纸
黑液处理方法。
碱回收技术是造纸黑液处理较为成熟的技术,在各地取得了广泛
的应用。根据不同的工作原理,又可分为燃烧法、电渗析法及黑液气
化法等。
燃烧法碱回收技术的完整流程分为提取、蒸发、燃烧、苛化-石灰
回收四道工序。基本原理是将黑液浓缩后在燃烧炉中进行燃烧将有机
钠盐转化为无机钠盐,然后加入石灰将其苛化为氢氧化钠,以达到回
收碱和热能的目的。
黑液与浆料分离后,提取出来的木(草)浆稀黑液浓度较低,必
须将其通过蒸发系统去掉大部分水分,浓缩至45-80%的浓度,再将
浓缩后的黑液喷入碱回收锅炉炉膛燃烧,黑液燃烧产生的热量可用于
工艺或发电。黑液中的有机钠盐在炉内发生化学反应转变为熔融的碳
酸钠,同时把补充的芒硝还原成硫化钠,熔融物从碱炉底部排出,溶
解后形成含少量铁离子的绿液。所得绿液与石灰进行反应,其中的碳
酸钠被苛化为氢氧化钠。苛化后澄清的液体称为白液,即可重新用于
制浆蒸煮。将苛化产生的白泥进行高温煅烧,可以回收石灰用于苛化
过程。
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燃烧法碱回收工艺技术成熟,运行稳定,但工程投资较大,适用
于规模较大的造纸企业,当前各国对黑液处理主要采用燃烧法回收碱
的技术路线。但燃烧法碱回收容易受到黑液中硅成分的干扰:黑液中
的二氧化硅与碱作用生成硅酸钠,在燃烧过程中易形成结垢,影响了
碱回收过程的顺利进行。木浆中硅含量较低,因此碱回收进行较顺利,
碱回收率可达95~98%。但我国森林资源紧张,草类资源相对丰富,
因此形成了以草浆造纸为主的造纸产业结构,草浆黑液中较高的硅含
量影响了碱回收的效果。近年来,草浆黑液碱回收同步除硅技术已成
功进行了生产性试验,该技术的推广必将大幅提高我国造纸黑液碱回
收整体效率。我省泰格林纸集团永州湘江纸业股份有限公司以马尾松
为原料生产本色硫酸盐木浆,其造纸黑液处理即采用传统的燃烧法碱
回收工艺。2006年,该厂进行扩建并形成木浆为主辅以少量竹浆,
年产10万吨的纸浆生产规模。新的碱回收系统同时投产,设计日处
理黑液4000m3,碱回收蒸发站采用8体6效全板式降膜蒸发器(I
效蒸发为3体,II~VI效蒸发为单体),碱炉为日处理固形物量530-
630吨的次高压低臭式碱炉(武汉锅炉厂制造),苛化工段采用压力
过滤器(兰州节能环保设备有限公司制造)工艺;产生的白泥采用抛
弃填埋处理,未进行综合利用处理。配套热电车间选用90T/H循环硫
化床锅炉,配备2.5/3.0MW汽轮发电机组。总体上实现了黑液处理排
放合格,为我省造纸行业污染治理提供了成功的范例。
2.电渗析法
电渗析法工艺一般采用循环式流程,黑液通过阳极室循环,稀碱
液通过阴极室循环。在直流电场作用下,Na+通过阳膜进入阴极室,
与电解产生的OH–结合生成NaOH而得以回收碱;阳极室黑液由于
电解产生H+而不断被酸化,到一定程度时,将大部分木质素沉淀析
出。电渗析法碱回收具有工艺过程简单,*作方便、设备投资少,易
于自动化等特点。为了进一步提高碱回收率并降低耗电量,尚需对电
极和膜片进行改进。
3.黑液气化法
黑液碱回收除了常采用上述两种方法外,在国外还普遍使用的一
种方法是黑液气化法。其原理是将黑液在高温快速反应器中气化,使
其中的有机物转化为清洁的可供燃气轮机使用的燃料气体。黑液气化
法比传统的燃烧回收更有效,且环境友好性强,是制浆造纸工业能源
生产与回收的一种有前景的技术。
对比以上三种工艺,总体上讲,燃烧法碱回收能够比较充分、全
面地回收利用资源,对于规模在年产量在1.7万吨以上的造纸企业,
该技术在经济上可收回成本或有一定收益。但我国由于木材短缺,采
用非木纤维原料生产的纸浆占纸浆总量的70%以上,这样的原料结构
限制了工厂的生产规模,80%以上是年产2万吨以下的中小型造纸厂,
这些企业基本上不具备碱回收系统。
L脱硫|脱硝|除尘|固废|水处理|新能源| 造纸黑液的治理是解决整个
造纸工业污染的关键,由于黑液中含有难以生物降解的木质素以及其
它一些有毒物质,使得黑液的治理成为世界性的难题。目前,国内外
对中小型草浆厂黑液的治理,酸析法仍是主要手段,但其不足之处非
常明显。近年来,虽然省委省政府领导高度重视环境保护,尤其是湘
江水污染的治理工作,湘江沿岸各城市也不断加大对湘江水质的监管
和治理投入力度,但湘江水质恶化的趋势并没有得到明显改观。造纸
企业的污染即是湘江及其主要支流污染的重要来源之一,加大对造纸
废水污染的治理力度,逐步实现造纸企业达标排放,对彻底改善湘江
水质有着重要的意义。偏小的造纸企业规模和以非木纤维为主的原料
构成则是造成我省造纸企业污染治理未能取得根本性进展的原因。因
此,对省内造纸企业进行整合,扩大生产规模,逐步淘汰年产量不足
5万吨的小型造纸企业;改善造纸原料构成,改进造纸黑液硅干扰处
理技术;引进先进的造纸污水处理技术及设施;加大造纸污水处理技
术科研攻关是促进我省造纸企业污染治理的主要出路。