一种制浆过程污泥零排放的瓦楞芯纸的清洁生产方法与流程

文档序号:25043541发布日期:2021-05-14 11:28阅读:93来源:国知局

1.本发明涉及使用废纸再造纸的生产方法的生产方法技术领域,尤其是涉及一种制浆过程污泥零排放的瓦楞芯纸及瓦楞纸的清洁生产方法。


背景技术:

2.目前,瓦楞纸包括其瓦楞芯纸的生产企业均是使用废纸箱和废纸板等废纸作为造纸原材料,瓦楞纸的生产企业不在使用木材制作得到的等原木浆作为造纸原材料,第一是响应国家政策对废纸加以回收利用,使废纸得以循环使用,节能环保,第二是降低造纸成本。
3.但是,在使用废纸再次生产制造瓦楞芯纸及进一步将其制成瓦楞纸的生产过程中,会产生大量的污泥,特别是在碎浆生产环节中,产生的大量的来源于废纸箱和废纸板等废纸的污泥,污泥的成本非常复杂,除了杂质、微生物、有机物外还含有大量的长纤维和短纤维。
4.目前,瓦楞纸的生产企业对污泥的传统处理方法是将其直接输送至为锅炉焚烧或者送至填埋区填埋。但是,随着环保及清洁生产的推进,污泥的传统处理方式显然已不合适,但是,目前在污泥的环保处理过程中,环保处理污泥的成本非常高,且由于污泥中包含多种化学物质,如果先对污泥进行提练处理或去杂处理再加以应用,这将会使得污泥的处理成本和应用成本变得非常高,在基于污泥高处理成本的原因限制了污泥的应用,也限制了市场的推广,因此有必要予以改进。


技术实现要素:

5.针对现有技术存在的不足,本发明的目的是提供一种制浆过程污泥零排放的瓦楞芯纸的清洁生产方法,合理利用瓦楞芯纸的生产过程中产生的污泥。
6.为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种制浆过程污泥零排放的瓦楞芯纸的清洁生产方法,包括以下步骤,
7.碎浆步骤,将回收得到的废纸投入碎浆桶碎浆,先从碎浆桶中下部出浆口排出浆料并得到废纸原浆,再从碎浆桶下部或底部排出重渣;
8.水力除杂步骤,通过提浆泵将废纸原浆泵送至高频振动筛进行水力除杂处理,筛选和分离杂物;
9.浓缩步骤,经水力除杂处理后的废纸原浆泵送至浓缩机浓缩处理,通过浓缩机洗涤料浆并提升浆料浓度,得到粗浆;
10.高浓压滤步骤,将粗浆泵送至高浓压滤机进行高浓压滤处理,进行至少两次高浓压滤;
11.低浓压滤步骤,将经过高浓压滤处理后的粗浆泵送至低浓压滤机进行低浓压滤处理;
12.浮选脱墨步骤,将经过低浓压滤处理后的粗浆进行浮选脱墨处理;
13.低浓除砂步骤,将经过浮选脱墨处理的粗浆进行至少两次低浓除砂处理;
14.洗浆步骤,将经过低浓除砂处理的粗浆泵送至洗浆机或漂洗机进行洗浆处理,再泵送至成浆池备用,得到初级浆料;
15.磨浆步骤,将初级浆料泵送至磨浆机进行磨浆处理,包括粗磨浆处理和精磨浆处理;
16.沉淀步骤,将经过磨浆处理的初级浆料泵送至沉沙盘进行沉淀处理,分离出杂质后得到纯浆;
17.调浆配浆步骤,将纯浆泵送至压力配浆箱,调节和稳定浆料的浓度,得到造纸浆料;
18.抄造步骤,将造纸浆料泵送至成型抄造设备,通过喷枪朝向安装在成型抄造设备的网部喷送造纸浆料,通过网部向前输送脱水,得到湿纸;
19.压榨步骤,通过第一真空吸移辊将湿纸转移至脱水毛毯,使脱水毛毯通过压榨辊组并进一步脱水;
20.烘干步骤,通过第二真空吸移辊将承载于脱水毛毯的湿纸转移至烘干设备,通过安装烘干设备的烘干辊向前输送湿纸并逐渐烘干,得到瓦楞芯纸成纸;
21.成纸后续步骤,将经过压光处理的瓦楞芯纸成纸进行压光处理、复卷处理、分切处理和包装处理,得到瓦楞芯纸;
22.其中,对污泥的处理包括以下步骤,
23.污泥收集步骤,将碎浆步骤产生的重渣以及在后步骤产生的泥质或沙质杂质收集后泵送至污泥存储池存储备用,得到车间污泥;
24.污泥脱水步骤,将泥泵将车间污泥泵送至螺杆挤压设备,通过螺杆挤压设备挤压去除水份,按重量百分比将车间污泥的含水率降低至5

10%,得到粘质污泥;
25.污泥烘干消毒步骤,通过设置在螺杆挤压设备的挤出口的下方的污泥输送带承接该螺杆挤压设备挤出的粘质污泥并向前输送,污泥输送带通过隧道式消毒烘干炉,通过安装在污泥输送带上方的慢速旋转的旋转耙将污泥输送带上的粘质污泥打散并朝向两侧推平,经过推平处理后,使得粘质污泥平摊在污泥输送带的表面,通过安装在隧道式消毒烘干炉内的紫外线灯管和红外灯管照射经过推平处理粘质污泥,对粘质污泥进行消毒、除菌和烘干脱水,同时去除臭味,得到按重量百分比含水率小于0.5%的呈颗粒形状的全干污泥颗粒,将全干污泥颗粒输送至料仓备用;
26.配料步骤,通过粉末泵将全干污泥颗粒泵送至配料斗,同时向配料斗加入熔点为60

65℃的聚ε己内酯pcl降解塑料颗粒和辅料,搅拌后得到泥塑复合托板的成型原料,成型原料按重量百分比,全干污泥颗粒的投入比例为成型原料的总重量的50

60%,聚ε己内酯pcl降解塑料颗粒的投入比例为成型原料的总重量的30

40%,余量为辅料;
27.成型步骤,将成型原料加热并熔融后泵送至用于成型托板的托板压塑成型模具,成型原料的加热温度比所选用的聚ε己内酯pcl降解塑料颗粒的熔点高1

35℃,经托板压塑成型模具成型后得到泥塑复合托板。
28.进一步的技术方案中,所述污泥脱水步骤中,先进行离心脱水处理,通过离心脱水筒对车间污泥进行离心脱水,按重量百分比将车间污泥的含水率降低至30

40%;再进行轻挤压脱水处理,将经过离心脱水处理后的车间污泥转移至单螺杆挤压机进行轻挤压脱水,
按重量百分比将车间污泥的含水率降低至5

10%;最后进行重挤压脱水处理,将经过轻挤压脱水处理后的车间污泥转移至双螺杆挤出机进行重挤压脱水,使车间污泥的含水率降小于0.5%。
29.进一步的技术方案中,所述辅料包括工业蜡油、k

树脂和色粉,辅料按重量百分比,k

树脂的投入比例为辅料的总重量的65

75%,工业蜡油的投入比例为辅料的总重量的20

30%,余量为色粉。
30.进一步的技术方案中,在所述螺杆挤压设备的所述挤出口处承接得到的所述粘质污泥集中堆积在所述污泥输送带的中部,所述旋转耙包括位于中心部的转轴以及多个间隔固定在转轴的圆周面的沿径向方向延伸的薄片形状的污泥推压片,每一污泥推压片均相对所述污泥输送带倾斜设置,每一污泥推压片的外端部均设置有内高外低的弧形的推泥部,每一污泥推压片的推泥部的外端部均设置有钝齿形状的梳耙,各污泥推压片沿径向方向的长度自转轴的中段朝向两端部的变化趋势是逐渐变小,位于转轴的两端部的污泥推压片与污泥输送带之间的最小距离为污泥摊平高度,通过旋转的旋转耙的各污泥推压片及其钝齿形状的梳耙推松污泥输送带上的粘质污泥,且在推松过程中将集中在污泥输送带中部的粘质污泥朝向两侧推送,将粘质污泥摊平高度控制在0.5

2cm。
31.进一步的技术方案中,所述配料步骤,所述聚ε己内酯pcl降解塑料颗粒的熔点为63℃,选用的所述k

树脂的软化点的温度小于70℃;所述成型步骤中,将成型原料投入至熔化桶中熔化,通过螺旋盘绕在熔化桶的加热管加热成型原料,将开水间的热水和/或所述烘干步骤中的所述烘干辊排出的温度为70

90℃热水引出并流过热管,使用水加热方式加热加热管,从而使熔化桶中的聚ε己内酯pcl降解塑料颗粒熔化。
32.进一步的技术方案中,所述车间污泥中包含有短纤维,车间污泥中的短纤维存在于所述全干污泥颗粒中,短纤维在全干污泥颗粒的重量百分比为30

40%。
33.进一步的技术方案中,所述污泥输送带的输送速度为0.5

2米/分钟,所述旋转耙的旋转速度为30

50转/分钟,且在旋转耙的所述梳耙旋转至最低点时的梳耙的移动方向与污泥输送带的前进方向相反。
34.本发明和现有技术相比所具有的优点是:在瓦楞纸包括其瓦楞芯纸的生产过程中,使用废纸造纸过程中产生的污泥不需要经过净化处理,仅需要经过本发明污泥脱水步骤和污泥烘干消毒步骤,就可以通过配料步骤和成型步骤成型得到环保可降解的泥塑复合托板,且生产过程清洁环保。
35.本发明提供了一种新的大量循环使用不需经过净化处理的污泥的污泥处理方式,本发明能够将每天产生的车间污泥均在当天消耗掉,不会出现污泥积存的问题,解决了废纸造纸企业造纸过程中产生的污泥因无法及时处理而堆存并导致污泥滋生细菌的问题,解决了污泥变臭的问题,泥塑复合托板的生产成本更远低于木质托板和塑料托板。
具体实施方式
36.一种制浆过程污泥零排放的瓦楞芯纸的清洁生产方法,包括以下步骤,
37.碎浆步骤,将回收得到的废纸投入碎浆桶碎浆,先从碎浆桶中下部出浆口排出浆料并得到废纸原浆,再从碎浆桶下部或底部排出重渣;
38.水力除杂步骤,通过提浆泵将废纸原浆泵送至高频振动筛进行水力除杂处理,筛
选和分离杂物;
39.浓缩步骤,经水力除杂处理后的废纸原浆泵送至浓缩机浓缩处理,通过浓缩机洗涤料浆并提升浆料浓度,得到粗浆;
40.高浓压滤步骤,将粗浆泵送至高浓压滤机进行高浓压滤处理,进行至少两次高浓压滤;
41.低浓压滤步骤,将经过高浓压滤处理后的粗浆泵送至低浓压滤机进行低浓压滤处理;
42.浮选脱墨步骤,将经过低浓压滤处理后的粗浆进行浮选脱墨处理;
43.低浓除砂步骤,将经过浮选脱墨处理的粗浆进行至少两次低浓除砂处理;
44.洗浆步骤,将经过低浓除砂处理的粗浆泵送至洗浆机或漂洗机进行洗浆处理,再泵送至成浆池备用,得到初级浆料;
45.磨浆步骤,将初级浆料泵送至磨浆机进行磨浆处理,包括粗磨浆处理和精磨浆处理;
46.沉淀步骤,将经过磨浆处理的初级浆料泵送至沉沙盘进行沉淀处理,分离出杂质后得到纯浆;
47.调浆配浆步骤,将纯浆泵送至压力配浆箱,调节和稳定浆料的浓度,得到造纸浆料;
48.抄造步骤,将造纸浆料泵送至成型抄造设备,通过喷枪朝向安装在成型抄造设备的网部喷送造纸浆料,通过网部向前输送脱水,得到湿纸;
49.压榨步骤,通过第一真空吸移辊将湿纸转移至脱水毛毯,使脱水毛毯通过压榨辊组并进一步脱水;
50.烘干步骤,通过第二真空吸移辊将承载于脱水毛毯的湿纸转移至烘干设备,通过安装烘干设备的烘干辊向前输送湿纸并逐渐烘干,得到瓦楞芯纸成纸;
51.成纸后续步骤,将经过压光处理的瓦楞芯纸成纸进行压光处理、复卷处理、分切处理和包装处理,得到瓦楞芯纸;
52.其中,对污泥的处理包括以下步骤,
53.污泥收集步骤,将碎浆步骤产生的重渣以及在后步骤产生的泥质或沙质杂质收集后泵送至污泥存储池存储备用,得到车间污泥;
54.污泥脱水步骤,将泥泵将车间污泥泵送至螺杆挤压设备,通过螺杆挤压设备挤压去除水份,按重量百分比将车间污泥的含水率降低至5

10%,得到粘质污泥;具体的污泥脱水处理为,先进行离心脱水处理,通过离心脱水筒对车间污泥进行离心脱水,按重量百分比将车间污泥的含水率降低至30

40%;再进行轻挤压脱水处理,将经过离心脱水处理后的车间污泥转移至单螺杆挤压机进行轻挤压脱水,按重量百分比将车间污泥的含水率降低至5

10%;最后进行重挤压脱水处理,将经过轻挤压脱水处理后的车间污泥转移至双螺杆挤出机进行重挤压脱水,使车间污泥的含水率降小于0.5%,通过三个不同的脱水设备进行分级逐步脱水,可以在更短的时间内完成脱水工作,且脱水所需能耗更低,更加节能环保。
55.污泥烘干消毒步骤,通过设置在螺杆挤压设备的挤出口的下方的污泥输送带承接该螺杆挤压设备挤出的粘质污泥并向前输送,在螺杆挤压设备的挤出口处承接得到的粘质污泥集中堆积在污泥输送带的中部,这便于污泥输送带运输粘质污泥,且在运输过程中粘
质污泥不易从污泥输送带上洒落出去,污泥输送带通过隧道式消毒烘干炉,通过安装在污泥输送带上方的慢速旋转的旋转耙将污泥输送带上的粘质污泥打散并朝向两侧推平,经过推平处理后,使得粘质污泥平摊在污泥输送带的表面,通过安装在隧道式消毒烘干炉内的紫外线灯管和红外灯管照射经过推平处理粘质污泥,对粘质污泥进行消毒、除菌和烘干脱水,同时去除臭味,得到按重量百分比含水率小于0.5%的呈颗粒形状的全干污泥颗粒,将全干污泥颗粒输送至料仓备用;
56.具体的,旋转耙包括位于中心部的转轴以及多个间隔固定在转轴的圆周面的沿径向方向延伸的薄片形状的污泥推压片,每一污泥推压片均相对污泥输送带倾斜设置,每一污泥推压片的外端部均设置有内高外低的弧形的推泥部,每一污泥推压片的推泥部的外端部均设置有钝齿形状的梳耙,各污泥推压片沿径向方向的长度自转轴的中段朝向两端部的变化趋势是逐渐变小,位于转轴的两端部的污泥推压片与污泥输送带之间的最小距离为污泥摊平高度,将粘质污泥摊平高度控制在0.5

2cm,即污泥输送带上的粘质污泥的厚度不高于2cm,即将粘质污泥的厚度控制在0.5

2cm,较佳的,将粘质污泥的厚度控制在0.5

1cm,这有利用于在污泥烘干消毒步骤更好地完成消毒、除菌和烘干脱水,且能耗更低。
57.污泥输送带的输送速度为0.5

2米/分钟,旋转耙的旋转速度为30

50转/分钟,且在旋转耙的所述梳耙旋转至最低点时的梳耙的移动方向与污泥输送带的前进方向相反。本发明通过旋转的旋转耙的污泥推压片及其钝齿形状的梳耙推松污泥输送带上的粘质污泥,且在推松过程中将集中在污泥输送带中部的粘质污泥朝向两侧推送,使用简单的方式解决了因在螺杆挤压设备的挤出口处承接得到的粘质污泥集中堆积在污泥输送带的中部(必要的)而导致的不利用于消毒、除菌和烘干脱水的问题,不但运行稳定可靠,面且能耗极低,且是在隧道式消毒烘干炉内部完成,不会出现粘质污泥四处飞扬而导致的二次污染的问题。
58.配料步骤,通过粉末泵将全干污泥颗粒泵送至配料斗,同时向配料斗加入熔点为60

65℃的聚ε己内酯pcl降解塑料颗粒和辅料,搅拌后得到泥塑复合托板的成型原料,成型原料按重量百分比,全干污泥颗粒的投入比例为成型原料的总重量的50

60%,聚ε己内酯pcl降解塑料颗粒的投入比例为成型原料的总重量的30

40%,余量为辅料。
59.其中,聚ε己内酯pcl降解塑料是由聚ε己内酯pcl降解塑料制成的颗粒,聚ε己内酯pcl降解塑料是一种化学合成的聚合物材料,大多是在分子结构中引入酯基结构的脂肪族聚酯.它是由ε

己内酯进行正,负离子及络合型开环聚合得到的分子量为10000以上的高分子材料,聚ε己内酯pcl降解塑料的力学性能和中密度聚烯烃相似,其断裂伸长率和弹性模量介于ldpe和hdpe之间,其柔软程序和拉伸强度均与尼龙相似,具有非常良好的热塑性和加工性,虽然聚ε己内酯pcl降解塑料的价格非常便宜,但是,由于聚ε己内酯pcl降解塑料的熔点(约63℃)过低,也限制了聚ε己内酯pcl降解塑料的应用,然而本发明正好利用了聚ε己内酯pcl降解塑料低成本和良好的力学性能的特点,且生产泥塑复合托板的使用环境也不会受到此限制。
60.另外,聚ε己内酯pcl降解塑料的pcl分子中存在内酯基,使其具有很好的生理相溶性和生物降解性,内酯基与泥塑复合托板中的污泥和纤维等成分亦具有良好的生理相溶性和生物降解性,使废弃的泥塑复合托板在填埋处理后可以在更短的时间内全部降解。
61.辅料包括工业蜡油、k

树脂和色粉,辅料按重量百分比,k

树脂的投入比例为辅料的总重量的65

75%,工业蜡油的投入比例为辅料的总重量的20

30%,余量为色粉。k

树脂
全称是丁苯透明抗冲树脂(又称k

resin),k

树脂是以苯乙烯、丁二烯为单体,以烷基锂为引发剂,采用阴离子溶液聚合技术合成的一种嵌段共聚物,其主要特性是兼有高透明性和良好的抗冲击性、密度小、着色力强,加工性能优异、无毒性,k

树脂共聚物的特点是密度低,从经济角度上看更有吸引力。k

树脂的得率比非苯乙烯类的透明树脂高20~30%,并且符合美国食品药品管理员fda 21 cfr 177 1640条和欧洲eec指引90/128/eec之所以修订条的规定。
62.成型步骤,将成型原料加热并熔融后泵送至用于成型托板的托板压塑成型模具,成型原料的加热温度比所选用的聚ε己内酯pcl降解塑料颗粒的熔点高1

35℃,经托板压塑成型模具成型后得到泥塑复合托板,按重要百分比污泥和聚ε己内酯pcl降解塑料颗粒在泥塑复合托板中的重量比为95

99%,由于占泥塑复合托板重量百分比95

99%的污泥和聚ε己内酯pcl降解塑料颗粒都是属于可以填埋降解的,因此,生产得到的泥塑复合托板亦是环保的可降解产品,且使用废纸造纸过程中产生的污泥不需要经过净化处理,仅需要经过本发明所述的污泥脱水步骤和污泥烘干消毒步骤,就可以通过配料步骤和成型步骤成型得到泥塑复合托板,生产过程清洁环保。
63.聚ε己内酯pcl降解塑料颗粒的熔点为63℃,选用的k

树脂的软化点的温度小于70℃;成型步骤中,将成型原料投入至熔化桶中熔化,通过螺旋盘绕在熔化桶的加热管加热成型原料,将开水间的热水和/或烘干步骤中的烘干辊排出的温度为70

90℃热水引出并流过热管,使用水加热方式加热加热管,从而使熔化桶中的聚ε己内酯pcl降解塑料颗粒熔化,由于其中起粘结作用的聚ε己内酯pcl降解塑料颗粒的熔点和k

树脂的软化点都非常低,一者为63℃、另一者为70℃,因此,废纸造纸企业使用车间使用过的热水和热气均可用于加热和熔化聚ε己内酯pcl降解塑料颗粒和k

树脂,在提升热能源利用率的同时,解决了加热聚ε己内酯pcl降解塑料颗粒和k

树脂的能耗问题,且流通过加热管后的热水或热气仍可以引流回到废纸造纸企业原有的热能回收系统进行热能回收或者对其重新加热再循环使用,提升综合的热能利用率。
64.按重量百分比污泥占泥塑复合托板的总重量约为50

60%,不但可以及时消除废纸造纸过程产生的污泥,避免污泥积存,解决了废纸造纸企业造纸过程中产生的污泥因无法及时处理而堆存并导致污泥滋生细菌的问题,解决了污泥变臭的问题,泥塑复合托板的生产成本更远低于木质托板和塑料托板。
65.更为重要的是将车间污泥转用于生产泥塑复合托板,使用废纸生产瓦楞芯纸及瓦楞纸的废纸造纸企业减少了净化污泥和处理污泥的污泥处理成本,请注意,根据目前的环保要求废纸造纸企业仅对污泥的净化处理成本已远远高于传统泥塑托板或传统石塑托板的材料成本,废纸造纸企业对污泥的综合环保处理成本更是传统泥塑托板或传统石塑托板的材料成本的数倍,因此,相对于不需要净化处理污泥而减少的成本,根据发明的方法真正将污泥变废为宝,即使将生产泥塑复合托板0元出售也是具有非常大的收益的,更是作为一次性使用的托板的理想替代产品,因此,这使得根据本发明生产得到的泥塑复合托板具有市场推广动力。
66.其中,聚ε己内酯pcl降解塑料颗粒和k

树脂起订要粘结作用,车间污泥中保留下来的部分粘性物质也具有粘结作用,特别是,车间污泥中包含有短纤维,由于车间污泥没有经过净化处理等其它处理工艺,车间污泥中的短纤维得以完好地保存下来,即车间污泥中
的短纤维存在于全干污泥颗粒中,且在全干污泥颗粒的重量百分比为30

40%,短纤维的存在能够提升泥塑复合托板的粘结牢固度,即提升泥塑复合托板的结构强度,泥塑复合托板的抗弯曲模量接近于塑料托板,泥塑复合托板的刚性、承载性、耐磨性、抗冲击性等均高于塑料托板。
67.表1是以本发明的40mm厚泥塑复合托板和40mm厚塑料托板分别对对其十大性能指标进行检测得到的实验数据。
[0068] 本发明的40mm厚泥塑复合托板40mm厚塑料托板刚性弹性模量4.0gpa弹性模量3.7gpa承载性最大载荷3.0kn最大载荷2.0kn耐磨性表面硬度邵氏75表面硬度邵氏70抗冲击性冲击强度25kj/m2冲击强度20kj/m2耐腐蚀性耐约大多数酸碱盐耐约大多数酸碱盐耐磨性耐低温

40℃,耐高温40℃耐低温

40℃,耐高温90℃耐水浸表面吸水率<0.5表面吸水率<0.5寿命1年5年密度密度>1密度<1性价高极高低
[0069]
表1
[0070]
以上内容仅为本发明的较佳实施例,对于本领域的普通技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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