专利名称：黑液的处理方法
技术领域：
现在，对于由造纸及纸浆制造业所排出的黑液处理，由于黑液的性状含有很多有害物质，因而作为其对策是进行巨大的设备投资，进行碱的回收和黑液的浓缩化，并进行包含利用能量的焚烧处理，但这些处理的成本很高且将大气污染物质、恶臭物质排放到大气中，本发明涉及提供一种该黑液的处理方法。
背景技术：
黑液从木质的蒸煮(木质素的除去)工序排出。黑液的实质是蒸煮液，由于蒸煮液为将木质素溶解在水中而使用烧碱，进而为了促进脱木质素而使用硫化钠，所以黑液中除木质素外，还含有硫化钠经水解生成的硫化氢、甲硫醇、二甲基硫、二甲基二硫，另含有碳水化合物、有机酸、树脂类的有害的碱性液态物质。
现有的黑液的处理方法是，为将其浓缩而提高固体成分浓度，使用规模大的多效能真空蒸发罐法来浓缩，进一步通过空气的氧化来提高浓缩度，然后在将硫化钠和硫酸盐废液加入到该黑液中后，使其燃烧，从得到的灰中回收无机化合物的碳酸钠、硫化钠，焚烧的能量用于锅炉的供水加热，但其大部分排放到大气中。
而且，将碳酸钠溶解到水中，将氢氧化钙转化为烧碱，将烧碱再次用于蒸煮液并实现其循环利用。
但是，现有技术中的措施的设备费巨大，且恶臭物质漏出到处理设施外，使用过多的水，木质素的大半被焚烧并作为排放气体排放到大气中，这些所需的处理成本都极大。
在日本的造纸及纸浆等工厂附近能够感觉到独特的臭味，这是由二甲基硫之类的硫化合物引起的，由于使用大量的水并在使用后进行排放，且排放气体的排放量也极高，所以期望有对环境更有利的方法来进行黑液处理。
发明内容
本发明就是解决上述问题的方法，是下述构成的黑液处理方法。
(1)一种黑液的处理方法，其特征是，在将从造纸及纸浆制造业排出的碱性黑液用水稀释后，在该液中加酸而将pH值调整至2.5～3.5，再添加少量的凝聚剂，使黑液中所含的木质素成为固形物而沉积，或者沉积及浮起，并分离为固形物的木质素和清水。
该情况下，所加酸的种类是盐酸、硫酸、硝酸、蚁酸、氢氟酸等，利用该处理可使黑液中所含的大半木质素沉积，并很容易地分离木质素。
(2)一种黑液的处理方法，其特征是，使臭氧气体与上述(1)记载的清水接触反应，用臭氧的氧化能力将从清水中所含的未沉积的木质素、木质中所含的有机酸及树脂类、半纤维素中所含的可溶性碳水化合物或其它硫化合物中选择的任一种或两种以上成分氧化分解。
(3)一种黑液的处理方法，其特征是，在对清水进行沙滤后，再进行上述(2)中记载的臭氧气体的接触反应。
(4)一种黑液的处理方法，其特征是，向上述(1)～(3)中任一项记载的清水中供给臭氧气体作为微气泡(微小气泡)，并进行接触反应。
(5)一种黑液的处理方法，其特征是，在使臭氧气体与上述(2)～(4)中任一项记载的清水接触反应的工序中，首先用高速搅拌机混合臭氧气体和一部分清水，成为臭氧气体的微气泡混合液，将该微气泡混合液输送到清水中。
在固液分离等的清水中，含有木质素、半纤维素中所含的可溶性碳水化合物、木质中的有机酸及其中和物、木质中所含的树脂类及其皂化物、妥尔油、二甲基硫、硫化氢、甲硫醇、二甲基二硫等，虽然这些有机物的分解需要强力的氧化物质，但本发明已将其解决。
作为强力氧化物质的臭氧气体虽然现在用臭氧产生机制备，其所含的O2、N2、CO2等为90％左右，10％左右为O3。因此，为使该O3产生最大限度的氧化能力，需要有为使O3易于进行氧化分解的条件，这就是在用酸将黑液的pH值下降到3左右时，O3的氧化能力提高，而且由于O3的气泡越小则反应面积越大，所以氧化能力大幅度地提高。
为了使O3气泡粒子小至微米级，可以通过例如以高速搅拌清水和O3，使O3气泡的大小成为极小的泡。该小泡直到到达清水的水面时才破裂并消失，在该破裂及消失的瞬间，虽可以说泡的内部温度达到数千度的高温，且达到数千个大气压的高压，但理想的是进行处理，通过这样添加酸来调整pH值后使O3气体成为小的微米级的泡。此时，如果同时照射超声波，则可促进破裂及消失作用，所以更理想。
(6)一种黑液的处理方法，其特征是，上述(5)记载的高速搅拌机的构造是用不锈钢制造，且将清水到入到以3000～20000转的高速转动的叶片型搅拌机中，并通入臭氧。清水和臭氧在搅拌机中混合，此时，臭氧成为微气泡，将该微小气泡和上水的混合液从下放出到储存在反应槽中的清水中并长时间滞留在清水中。
(7)一种黑液的处理方法，其特征是，将由上述(1)得到的清水或用由上述(2)～(6)中任一项得到的臭氧进行氧化处理的清水液作为黑液的稀释水或纸浆制造用的用水加以利用。
(8)一种黑液的处理方法，其特征是，在将进行了上述(2)～(6)中任一项记载的臭氧气体的接触反应的清水进行中和处理后，进行接触活性炭的吸附处理。
在清水中含有的有机物完全分解成为CO2和H2O，且最终可由活性炭吸附除去杂质而得到净化水，所得到的这种净化水(清水)既可作为稀释用，也可作为纸浆制造用的用水利用。
这样，根据本发明，黑液中的木质素的除去(分离)可通过调整溶解的木质素的pH值使其变成悬浊物而很容易地实现。
而且，这可在常温常压下进行，随着O3的使用电费也因酸与微气泡的效果而可更进一步大幅下降。
通常，臭氧(O3)的氧化分解能力虽基于臭氧所具有的氧原子的氧化能力，但通过酸的添加使黑液中的pH值下降到3左右，使酸所具有的氢原子和臭氧原子结合，生成具有超过氧原子的强氧化能力的活性氧。由于这种活性氧的氧化能力具有远大于氧原子的氧化能力的分解能力，所以在处理对象物的清水中添加酸，使其pH值为3左右，并通过加臭氧而大幅提高分解能力。
图1是本发明实施例的系统构成图。
图2是本发明实施例的流程图。
图3是本发明实施例的流程图。
图中1-黑液储存罐，2-pH调整槽，3-脱水机，4-臭氧反应槽，5-中和槽，6-活性碳塔，7-处理后水储存槽具体实施方式
下面，利用实施例说明本发明的实施方式。
实施例1图1表示实施例的系统构成图，图2表示其流程图。
首先，在图1中，从左方起标号1为黑液储存罐，黑液储存在其中。
接着，标号2为pH调整槽，通过将黑液和稀释水装入其中，添加盐酸、硫酸等酸，并添加凝聚剂而慢慢搅拌，使木质素及其它物质沉积。此时，作为酸，理想的是添加微量的氢氟酸。
随后，标号3为脱水机3，在其中通过例如压力过滤将木质素作为固形物取出。
标号4是臭氧反应槽，将用压力过滤除去了木质素的液体导入其中，将臭氧作为微气泡，使其进行接触反应。
在该阶段，由于作为强力氧化物质的臭氧气体最大限度地提高了氧化能力，且O3的气泡越小则反应面积越大，所以氧化能力大幅提高。
由于使O3气泡的粒子小至微米级，所以通过高速搅拌清水和O3，可使O3气泡的大小成为极小的泡，在该泡消失的瞬间，可以说泡的内部温度达到数千度的高温，且达到数千个大气压的高压，反应强烈地进行。
标号5为中和槽，将碱液添加在其中进行中和，然后导入活性炭塔6，将杂质全部吸附除去，而成为已净化的处理后水。
处理后水储存在处理后水储存槽8中，然后(1)作为稀释用水导入pH调整槽2，或者(2)作为其它工业用水等使用。
再有，在图2的流程图中，用附加文字进行更具体的说明。
实施例2根据图3所示的流程图进行黑液的处理。
首先，在10t黑液的原液(含有固体成分20％)中添加50t稀释用水而得到共计60t的被处理液，在其中加入盐酸900kg，再边搅拌边添加高分子凝聚剂1.8kg，而后放置，分离为液体部分和固体部分。
将所得到的液体部分48t进行沙滤，将微气泡状臭氧气体导入到经沙滤得到的过滤水中进行氧化处理后，添加300kg烧碱液进行中和处理。接着，将该中和处理后的水通入活性碳塔，进行杂质的吸附处理，得到了净化水。
该净化水用作上述稀释水或纸浆制造用水。
另一方面，由上述固液分离工序得到的12t固体部分经压力过滤过滤，分离为610kg脱离液11和390kg脱水块(含水率78％)。再有，在过滤时使用了1t滤布清洗水和3kg凝聚剂。
上述脱离液和滤布清洗水添加到沙滤前的液体部分中。
此外，将生石灰39kg添加混合到上述脱水块中，得到了干松的粗粒状的处理物429kg。该处理物含有很多木质素，所以处理容易且成为不溶于水的组成物。
再有，表1中表示了黑液的原液和各工序的处理液的分析值。
表1
接下页表1，接上页
单位BOD、COD为mg/L、SS为mg/kg如从该表所示的数值所观察到的，最终得到的处理水(净化水)的水质，其BOD、COD、SS等全部是优良的值，可知是水质优良的净化水。
本发明的黑液处理方法可作为造纸领域、纸浆制造领域的含木质素的黑液的有效处理方法使用。
根据本发明，可从黑液有效地分别提取木质素和碱，且处理后的水成为净化水，可用于黑液的稀释水、纸浆制造用的用水等各种用途。
权利要求
1.一种黑液的处理方法，其特征在于，在将从造纸及纸浆制造业排出的碱性黑液用水稀释后，在该液中加酸将pH值调整至2.5～3.5，再添加少量凝聚剂，使黑液中所含的木质素成为固形物而沉积，或者沉积及浮起，并分离为固形物的木质素和清水。
2.根据权利要求1所述的黑液的处理方法，其特征在于，使臭氧气体与上述清水接触反应，利用臭氧的氧化能力对从清水中所含的未沉积的木质素，木质中所含的有机酸及树脂类，半纤维素中所含的可溶性碳水化合物或其它硫化合物中选择的任一种或两种以上的成分进行氧化分解。
3.根据权利要求2所述的黑液的处理方法，其特征在于，在对清水进行沙滤后，再进行臭氧气体的接触反应。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的黑液的处理方法，其特征在于，将臭氧气体作为微气泡(微小气泡)供给上述清水，使其进行接触反应。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的黑液的处理方法，其特征在于，在使臭氧气体与上述清水进行接触反应的工序中，首先用高速搅拌机混合臭氧气体和一部分清水，形成臭氧气体的微气泡混合液，再将该微气泡混合液放入到清水中。
6.根据权利要求5所述的黑液的处理方法，其特征在于，上述高速搅拌机的结构为，以不锈钢制造，且将清水导入以3000～20000转的高速转动的叶片型搅拌机中，并通入臭氧；清水和臭氧在搅拌机中混合，此时，臭氧成为微气泡，将该微小气泡和清水的混合液从下放出到储存在反应槽中的清水中并长时间滞留在清水中。
7.一种黑液的处理方法，其特征在于，将由上述权利要求1得到的清水或由权利要求2～6中任一项得到的以臭氧进行氧化处理后的清水液用作黑液的稀释水或纸浆制造用的用水。
8.根据权利要求2～6中任一项所述的黑液的处理方法，其特征在于，在将进行了上述臭氧气体的接触反应的清水进行中和处理后，进行接触活性炭的吸附处理。
全文摘要
本发明涉及黑液的处理方法。本发明可从造纸及纸浆制造业排出的碱性黑液有效地分别提取木质素和碱，且使处理后的水成为净化水。在黑液中加酸将pH值调整至2.5～3.5，添加凝聚剂，使黑液中所含的木质素沉积，并分离木质素和清水。理想的是将臭氧气体作为微气泡使其与清水接触反应。
文档编号D21C11/00GK1989292SQ200580025192
公开日2007年6月27日 申请日期2005年9月7日 优先权日2004年9月7日
发明者北川定夫, 赤穗章 申请人:株式会社K·I系统