一种造纸厂造纸污泥的资源化利用方法及造纸厂生产系统与流程

本发明属于造纸污泥的资源化利用领域，具体涉及一种造纸厂造纸污泥的资源化利用方法及造纸厂生产系统。

背景技术：

造纸工业每年会产生大量的固体废弃物，同时因造纸过程需要使用大量蒸汽，提供蒸汽的锅炉也会产生大量气体废弃物。固体废弃物和气体废弃物的处理已成为阻碍造纸工业进一步发展的重要问题。

固体废弃物主要为造纸污泥和锅炉产生的煤渣，造纸污泥的主要成分为造纸过程中加入的填料(如碳酸钙)、造纸纤维等。造纸污泥目前的处理方法主要为填埋法和焚烧法，填埋法会对填埋场周围的环境造成二次污染，焚烧法仅仅是污泥无害化、减量化处理，并不能将造纸污泥回收利用。

气体废弃物主要由燃煤锅炉产生，其主要成分为二氧化碳、硫化合物、氮化合物等，一般需脱硫脱硝装置才能实现气体的达标排放。

公开号为cn101671101a的中国发明专利申请公开了一种造纸污泥资源化处理方法与系统，其方法是先对造纸污泥进行机械脱水、疏解造粒和二次烘干，再燃烧回收废气废热，将二次烘干后的低温炉渣经过分离、与初步烘干的低温废气发生反应、最后提取送至后处理工序。该发明实现了对造纸污泥中能源和无机填料的回收利用，具有一定的资源利用效果。但由于锅炉使用了煤作为燃料，二次烘干后的低温炉渣在加水分离时，仍然会产生废渣，同时后期回收的填料中也因含有大量杂质而不能被造纸企业充分利用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种造纸厂造纸污泥的资源化利用方法，以解决现有方法仍有废渣产生，回收填料含有较多杂质的问题。

本发明的第二个目的在于提供一种造纸厂生产系统，以解决现有系统的资源回收工序复杂，回收产品的品质有待提升的问题。

为实现上述目的，本发明的造纸厂造纸污泥的资源化利用方法的技术方案是：

一种造纸厂造纸污泥的资源化利用方法，包括以下步骤：

1)将造纸污泥干燥，制成干污泥；

2)将干污泥作为辅助燃料投入锅炉燃烧，所述锅炉所使用的主燃料仅为生物质燃料，所述主燃料和辅助燃料燃烧后产生炉渣，炉渣是含有氧化钙的尾渣和草木灰的混合物；

3)将炉渣进行筛分，获得含有氧化钙的尾渣；筛分方式有两种，一种是使用设定目数的筛网，筛除炉渣中的草木灰留下尾渣，另一种是用风力分选，吹掉炉渣中的草木灰留下尾渣；

4)用尾渣制备造纸用碳酸钙填料。

本发明的造纸厂造纸污泥的资源化利用方法，使用干污泥和生物质燃料作为锅炉燃料，不使用煤、重油等化石能源，使燃绕产生的炉渣成分更为简单，炉渣经筛分后分离为草木灰和主要成分为氧化钙的尾渣，尾渣的纯度高，可实现碳酸钙填料的高品质回收。

为促进主燃料和辅助燃料高效燃烧，优选的，步骤1)中，将所述主燃料和辅助燃料预先混合后再投入锅炉燃烧。

为进一步提高烟气中热量的利用效率，优选的，步骤1)中，所述将造纸污泥干燥包括依次对造纸污泥进行脱水和利用烟气对脱水的造纸污泥进行烘干，所述烟气由所述锅炉中的燃料燃烧产生。

利用烟气污泥进行干燥，实现了烟气的加湿、除尘和降温，其为后续的反应过程创造了良好条件。

为达到良好的干燥的效果，从而改善干燥后的污泥的燃烧效果，优选的，步骤1)中，将造纸污泥脱水至干度为65％以上，经后续干燥至干度为85-90％。利用现有污泥脱水设备和常规污泥干燥设备可方便实现以上干度要求。

利用尾渣制备碳酸钙可参考相关现有技术，为提高生产效率，优选的，步骤4)中，所述用尾渣制备造纸用碳酸钙填料包括以下步骤：用尾渣和水或含水溶液反应，生产石灰水；将石灰水和所述锅炉产生的烟气进行酸碱中和反应，所述烟气由干污泥和生物质燃料燃烧产生，所述石灰水与该烟气中的二氧化碳反应得到含有碳酸钙的混合液，固液分离，得到造纸用碳酸钙填料。由于尾渣的纯度较高，在与水反应生产石灰水的过程中，无废渣产生。烟气中硫化合物、氮化合物的含量极低，主要成分为二氧化碳，烟气和石灰水反应后可生成品质高的碳酸钙填料，从而循环用于造纸过程中。

为进一步提高石灰水和烟气的反应效率，优选的，步骤2)中，所述酸碱中和反应是利用自下而上的烟气和自上而下的石灰水液滴进行接触反应。采用该种方式可使酸碱中和反应在气-液界面上进行反应，进而可提高反应效率。

为进一步实现水的循环利用，优选的，步骤2)中，以固液分离后所得液体为所述含水溶液。利用以上方式可减小该方法的水用量，使方法的环保型和经济性更加突出。

为提高燃烧效率，优选的，所述生物质燃料为以农林废弃物为原料制成的生物质成型燃料。相应的农林废弃物如秸秆、锯末等，生物质成型燃料的制备可参考相关现有技术，其一般包括粉碎、混合、挤压、烘干等工序，制成块状、颗粒状的清洁燃料。生物质燃料和干污泥的配比满足锅炉的热值需求即可，可依据生物质燃料的情况进行调整。

本发明的造纸厂生产系统所采用的技术方案是：

一种造纸厂生产系统，包括造纸设备；锅炉，具有烟气出口和炉渣出口；干污泥制备设备，用于将造纸设备排放的浆状的造纸污泥制成干污泥；所述锅炉，还具有用于加入混合好的干污泥和生物质燃料的燃料入口，或者具有用于加入干污泥的辅助燃料入口和用于加入生物质燃料的主燃料入口；

还包括炉渣筛分装置，为筛网或者风力分选设备，用于将炉渣筛分成草木灰和尾渣；

碳酸钙填料生产设备，利用尾渣生产碳酸钙填料。

本发明提供的造纸厂生产系统，在实现造纸厂中造纸填料和污泥能源的资源化利用的基础上，无二次废渣产生，回收的填料杂质少，水中的污染物成分少，提高了造纸厂的资源化利用效率和回收产品的品质。

为进一步实现碳酸钙的高效生产以及烟气的超低排放，优选的，所述碳酸钙填料生产设备包括石灰水生产装置，用于尾渣和水反应生产石灰水；中和反应装置，用于烟气和石灰水反应生产含有碳酸钙的产品浆料，中和反应装置具有烟气进口，所述烟气进口和锅炉的烟气出口通过烟气管道相连，中和反应装置上还设置有尾气出口；以及过滤装置，用于过滤产品浆料生产造纸用碳酸钙填料。

为进一步减少污泥干燥过程的能源损耗，同时实现对烟气的除尘、加湿和酸化效果，优选的，所述干污泥制备设备包括污泥干燥设备，所述污泥干燥设备设置在连接中和反应装置的烟气进口和锅炉的烟气出口的所述烟气管道上，污泥干燥设备具有进烟气口和出烟气口，进烟气口与锅炉的烟气出口相连，出烟气口与中和反应装置的烟气进口相连。

为进一步提高污泥的干燥效率，优选的，所述干污泥制备设备包括污泥脱水设备，用于将浆状的造纸污泥脱水；对脱水后的污泥进行打散的破碎机；以及污泥干燥设备。

附图说明

图1为本发明实施例1的造纸厂造纸污泥的资源化利用方法的工艺流程图；

图2为本发明实施例3的造纸厂生产系统的系统图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

一、本发明的造纸厂造纸污泥的资源化利用方法的具体实施例

实施例1

本实施例的造纸厂造纸污泥的资源化利用方法，其工艺流程图如图1所述，具体包括以下步骤：

1)将白水池产生的白水污泥和造纸废水处理过程中产生的水处理污泥利用叠螺式脱水机进行脱水，得到脱水干度达到65％以上的脱水污泥(形成泥饼)，将形成泥饼的脱水污泥通过旋转式分散器打散，然后进入链板式干燥器干燥，将打散的污泥干燥至干度达到85-90％，得到干污泥。

植物纤维湿法造纸纸页成型过程中从造纸机网部、压榨部脱出的废水即造纸白水，造纸白水储存于白水池中，造纸白水一部分在造纸过程中循环使用，另一部分作为废水排至水处理系统。白水污泥富含流失的纤维和无机填料(碳酸钙)，对白水池白水污泥的提前处理，可减少污水处理符合，减少水处理系统化学品的投放量。水处理污泥为造纸废水处理过程中产生的生物污泥。

2)将干污泥和由秸秆制成的生物质成型燃料混合作为锅炉燃料(不使用煤、重油等化石能源)，投入锅炉进行燃烧，产生炉渣和烟气。锅炉产生的蒸汽供造纸系统和纸浆系统使用。

由于使用了干污泥和生物质成型燃料，炉渣的主要成分为氧化钙和草木灰，两者由于密度、粒径有明显区别，通过常规筛分或风力分选即可方便分离，草木灰作为钾肥使用，氧化钙和水乳化后再经过滤，即得石灰水。

烟气先进入污泥干燥设备，与污泥发生接触式干燥后，将污泥烘干，同时也实现烟气增湿，烟气增湿后烟气中的二氧化碳和水结合或润湿，实现烟气的降温和酸化。酸化的烟气和石灰水发生酸碱中和反应，生成沉淀成分主要为碳酸钙的产品浆液，将产品浆液进行过滤，所得碳酸钙作为造纸填料循环使用。

酸化的烟气和石灰水的反应采用水-液滴反应方式，将石灰水雾化成石灰水液滴自上而下下落，与自下而上的烟气发生接触式反应，从而提高反应效率，当然在其他实施例中，也可以将烟气通入石灰水中进行反应。由于不使用煤、重油等化石能源，烟气中的硫、磷、氮等成分极少，造纸厂无需配备脱硫脱硝装置，烟气主要成分为二氧化碳，通过与石灰水反应，又减少了二氧化碳的含量，最终实现烟气的达标排放。

产品浆液过滤产生的液体主要为水，其因含有少量氢氧化钙而显微绿色(绿液)，绿液可用作和尾渣反应的反应用水。

现有造纸厂对固体废弃物的处理主要以填埋或与煤等化石燃料进行混合燃绕，其不可避免会对环境产生二次污染，并未实质性的消除污染物。造纸厂的烟气因二氧化碳、硫、氮化合物的含量高，也需经过脱硫脱硝系统等复杂的尾气处理系统进行处理才能达标排放。这种对固体废弃物和烟气的处理没有实现造纸厂生产资源的科学合理利用，也不能达到节能减排的目的。

通过以上本发明的方法对造纸厂产生的造纸污泥、锅炉烟气进行处理，具有以下效果：

(1)实现了填料等无机物的循环利用。

(2)无固体废弃物的产生(草木灰可作为钾肥利用)，不会给环境带来二次污染。利用了造纸污泥原料中的碳源(燃烧的二氧化碳被系统吸收)，实现了资源的合理利用。

(3)废气中污染物的种类少、含量低，无需增加昂贵的尾气处理系统即可实现超低排放。通过锅炉燃料的选择和锅炉炉渣的处理，所产生的废气中基本不含硫、氮、磷化合物等污染物，降低了锅炉烟气中二氧化碳的含量，降低了尾气处理系统的处理负荷和处理要求。

总之，利用实施例的方法可使尾渣的成分(主要为氧化钙)、烟气的成分(主要为二氧化碳)得到纯化，这样整个资源化利用过程中无废渣的产生，回收得到的造纸填料的品质更高；处理得到的水质成分简单，可循环使用；废气实现超低排放。通过对造纸厂相关工艺路线的通盘考虑，使造纸厂的日常生产过程精简合理，更符合节能减排的现代化生产要求。

实施例2

本实施例的造纸厂造纸污泥的资源化利用方法，与实施例1的方法的区别在于，将脱水污泥进行造粒，脱水污泥的干燥不采用锅炉烟气，而是采用其他干燥方式，例如电热式干燥器，或是自然晒干。锅炉烟气不对脱水污泥进行干燥，而是直接与碳酸钙制备步骤中的石灰水进行反应。

二、本发明的造纸厂生产系统的具体实施例

实施例3

本实施例的造纸厂生产系统，如图2所示，对应于上述造纸厂造纸污泥的资源化利用方法的实施例1，包括造纸机、白水池、水处理池、污泥脱水设备、污泥干燥设备、混料装置、锅炉、乳化池、生浆池、酸碱中和塔和过滤装置。

污泥脱水设备为叠螺式脱水机。污泥干燥设备为污泥烘干炉。在其他实施例中，可增设污泥打散设备，脱水污泥经分散后再进入污泥干燥设备，以强化污泥干燥效果；污泥打散设备可选择破碎机。固体物料的运输可通过输送带或螺旋输送机，也可通过运输车或人工方式实现物料的运移。

混料装置将干污泥和生物质成型燃料混合，混料装置的出口通过传送带与锅炉的燃料入口相连，燃料燃烧后产生的烟气由锅炉的烟气出口排出，燃绕后残余的炉渣由炉渣出口排出。在其他实施例中，也可分别设置用于投入干污泥的辅助燃料入口和用于投入生物质成型燃料的主燃料入口，通过调节主燃料和辅助燃料的投放比例来满足燃烧需求。

污泥烘干炉上设置有进烟气口，进烟气口通过烟气管道与锅炉的烟气出口相连，用于将锅炉产生的烟气引入污泥烘干炉内对污泥进行干燥，同时实现烟气的增湿，起到除尘和烟气酸化的作用，之后通过设置在污泥烘干炉上的出烟气口排出烟气。

锅炉的炉渣出口通过具有振动筛分功能的传送带与乳化池相连，在传送带上将炉渣筛分为尾渣和草木灰，草木灰收集后作用钾肥，尾渣进入乳化池与水发生石灰化合反应，乳化池通过管道与生浆池相连，管道上设置有过滤器。乳化池和生浆池上均设置有补水管道。在其他实施例中，也可将炉渣自然降温后通过风力分选机将尾渣和草木灰分开。

污泥烘干炉的出烟气口通过烟气管道与酸碱中和塔的烟气进口相连。酸碱中和塔的烟气进口设于酸碱中和塔的烟气下部，酸碱中和塔的上端设置有雾化器，雾化器的雾化管道与生浆池的排水口相连，雾化管道上还设置有提升泵。酸碱中和塔的排浆口与过滤装置相连，分离出造纸用填料。