一种白液的处理方法与流程

文档序号:25543469发布日期:2021-06-18 20:40
一种白液的处理方法与流程

本申请涉及废水处理技术领域,特别是涉及一种白液的处理方法。



背景技术:

随着人们对纸浆的质量要求不断提高,制浆造纸行业对制浆工艺技术及装备技术的发展要求也越来越高,20世纪70年代首条化机浆生产线建成以来化机浆发展迅速。化机浆与传统化学浆比较,能更有效利用纤维原料,吨浆原料消耗量只有化学浆的一半左右,吨浆耗水量更低,生产过程不使用毒性化学品,无恶臭及粉尘等大气污染,无毒害液体产生,比传统硫酸盐浆更环保,是一种非常环保、高得率浆的制浆方式,相比于相同规模建厂费用约为化学浆的一半。同时受国内进口废纸限制,国内林木资源的紧缺等因素,化机浆是当今国内制浆造纸工业发展的必然趋势,如化学机械浆的apmp、prc-apmp、bctmp都属于这种制浆法,即纤维原料在磨浆前,先使用化学药品进行预处理,然后再磨浆,具有成浆得率高、强度好、能耗低等特点,是制浆行业的发展新方向。

化机浆黑液零排放需要配备整套碱回收系统,包括蒸发、碱炉和苛化车间。零排放的目的是将制浆工段产生的废水经蒸发后变成冷凝水循环使用至制浆工段,同时通过碱炉燃烧蒸发后的固形物,燃烧后的物质再经苛化车间的作用后回收反应未完全的氢氧化钠(即白液成品),循环至制浆工段,从而达到零排放的目的。

但零排放回用的白液(主要成份为氢氧化钠)中含有的氯离子、铁离子、铜离子、镁离子、钙离子、锰离子、na2s等物质,这些物质会额外消耗过多双氧水,增加化药单耗,增加制浆成本。



技术实现要素:

本申请提供一种白液的处理方法,以解决相关技术中白液中的金属离子、硫离子造成双氧水消耗过多的问题。

为解决上述技术问题,本申请提供一种白液的处理方法。该方法包括:将白液以第一流速通过树脂罐,树脂罐填充有两性树脂,以吸附白液中的离子;预设时间后,将清水以第二流速通过两性树脂,以冲洗吸附的离子,对两性树脂进行再生;其中,白液和/或清水的温度大于45℃,且小于等于85℃。

本申请通过将白液通过填充两性树脂的树脂罐,两性树脂吸附白液中的目标离子,以降低白液中的目标离子。在预设时间后,使用清水通过树脂罐,冲洗两性树脂上吸附的目标离子,以对两性树脂进行再生,重复利用,能够降低白液处理的成本。

附图说明

图1是本申请提供的白液处理系统一实施例的结构示意图;

图2是本申请提供的白液的处理方法第一实施例的流程示意图;

图3是本申请提供的白液的处理方法第二实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本申请所提供的白液的处理方法做进一步详细描述。

化学机械制浆法是指采用化学预处理和机械磨解后处理的制浆方法。先用药剂进行轻度预处理(浸渍或蒸煮),除去木片中部分半纤维素,木素较少溶出或基本未溶出,但软化了胞间层。再经盘磨机进行后处理,磨解软化后的木片(或草片),使纤维分离成纸浆,简称化机浆。化机浆具有成浆得率高、强度好、能耗低等特点。

白液是造纸工业中对一种蒸煮药液的俗称。其组成是氢氧化纳和硫化钠的水溶液。白液在化学机械制浆法制浆过程中,用于蒸煮木片。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白液成为制浆。将废液经过化工过程处理,可以实现白液的回收。对废液进行回收并综合利用,能够消除对生态环境的破坏,并降低生产制造过程中的成本。

具体地,制浆工段产生的废液经蒸发后变成冷凝水循环使用至制浆工段,同时通过碱炉燃烧蒸发后的固形物,燃烧后的物质再经苛化车间的作用后回收反应未完全的白液。回收的白液可继续用于蒸煮木片或漂白化机浆的工作中。回收的白液中一般含有的氯离子、铁离子、铜离子、镁离子、钙离子、锰离子、na2s等物质。

使用回收的白液蒸煮木片后,继续对预处理后的木片进行磨浆,在磨浆过程中或磨浆后,将双氧水加入化机浆中,以漂白化机浆。若蒸煮程中的白液还有氯离子、铁离子、铜离子、镁离子、钙离子、锰离子、na2s等物质,会额外消耗双氧水,增加制浆过程中化学品的单耗,从而提高了制浆成本。

本申请提供一种白液的处理方法,通过降低回收的白液中的氯离子、铁离子、铜离子、镁离子、钙离子、锰离子、na2s等物质,减少双氧水的消耗,降低制浆的成本。

请参阅图1,图1是本申请提供的白液处理系统一实施例的结构示意图。

本申请提供的白液处理系统100包括白液槽101、树脂罐102、第一阀门103、第二阀门104、第三阀门105、第四阀门106、第五阀门107和第六阀门108。第一阀门103连接白液槽101和第二阀门104,第二阀门104连接树脂罐102的进液口和第三阀门105,第四阀门106一端用于流入清水,第四阀门106的另一端连接第五阀门107,树脂罐102的出液口连接第五阀门107和第六阀门108。图1中的阀门仅是示意性的,实际应用中阀门既可以是手动阀门、电动阀门、液动阀门或气动阀门等,本申请对此不做限制。

其中,树脂罐102中填充有两性树脂(图未示),两性树脂可以与白液中的目标离子进行离子交换,以将目标离子吸附在两性树脂上,从而降低白液中目标离子的含量。

可选地,白液处理系统还包括再生水贮存罐109和白液贮存罐110。第三阀门105连接再生水贮存罐109,第六阀门108连接白液贮存罐110。白液贮存罐110用于存储经两性树脂处理的白液,再生水贮存罐109用于存储冲洗过两性树脂的清水(即再生水),以收集再生水并对其进行回收利用。

处理白液时,打开第一阀门103、第二阀门104和第六阀门108,关闭第三阀门105、第四阀门106和第五阀门107。白液通过第一阀门103、第二阀门104、树脂罐102的进液口和第六阀门108进入白液贮存罐110。

预设时间后,对树脂罐102中的两性树脂进行再生。具体地,关闭第一阀门103、第二阀门104和第六阀门108,打开第三阀门105、第四阀门106和第五阀门107。清水通过第四阀门106、第五阀门107、树脂罐102的出液口和第三阀门105进入再生水贮存罐109。

本实施例通过将白液通过填充两性树脂的树脂罐102,两性树脂吸附白液中的目标离子,以降低白液中的目标离子。在预设时间后,使用清水通过树脂罐102,冲洗两性树脂上吸附的目标离子,以对两性树脂进行再生,重复利用,能够降低白液处理的成本。

可选地,白液处理系统还可以包括过滤器111。过滤器111可以设置于白液槽101和第一阀门103之间,也可以设置于第一阀门103和第二阀门104之间,还可以设置于第二阀门104和树脂罐102的进液口之间。过滤器111用于在白液进入树脂罐102之前,对白液中的固体杂质进行过滤,以降低白液中固体杂质堵塞两性树脂的风险。

可选地,白液处理系统还可以包括压力检测装置。压力检测装置连接树脂罐102的两端,以检测树脂罐102的进液和出液是否正常。当压力检测装置检测到树脂罐102两端的压力差超过阈值时,则有可能为树脂罐102出现异常导致的,以在发现异常时及时进行处理,降低白液处理过程的风险。

可选地,白液处理系统还可以包括第七阀门112,第七阀门112一端连接于第一阀门103和第二阀门104之间,另一端连接于第四阀门106和第五阀门107之间。当树脂罐102出现异常时,打开第一阀门103、第七阀门112、第五阀门107和第六阀门108,关闭第二阀门104、第三阀门105和第四阀门106,白液流经第一阀门103、第七阀门112、第五阀门107和第六阀门108进入白液贮存罐110。设置第七阀门112能够减少树脂罐102发生堵塞等异常情况时,管道压力过大而造成白液泄露等风险。

请参阅图2,图2是本申请提供的白液的处理方法第一实施例的流程示意图。本实施例包括以下步骤:

s201:将白液以第一流速通过树脂罐,树脂罐填充有两性树脂,以吸附白液中的目标离子。

将白液泵入填充有两性树脂的树脂罐,并控制白液以第一流速通过树脂罐,以使得两性树脂能够吸附白液中的目标离子。

其中,白液中的目标离子例如包括金属阳离子和硫离子,金属阳离子例如是铁离子、铜离子、镁离子、钙离子、锰离子等。

两性树脂是同时含有阳离子和阴离子的具有网状立体结构的高分子聚合物,两性树脂具有耐酸、耐碱性和高温稳定性的特点。两性树脂中的阴离子交换基团和阳离子交换基团是以共价键连接在树脂骨架上的,互相靠的较近,呈中和状态。白液通过两性树脂时,两性树脂的阳离子基团可以吸附白液中目标离子中的阴离子,两性树脂的阴离子基团可以吸附白液中目标离子中的阳离子。使得通过两性树脂的白液中的目标离子含量降低,从而降低因白液中的目标离子导致漂白时对双氧水的消耗,降低制浆成本。

本实施例中,白液的温度可以大于45℃,且小于等于85℃。可选为45.5~85℃,可选为50~80℃,可选为55~65℃,可选为60~70℃。白液的温度具体例如是46℃、52℃、63℃、75℃、83℃或85℃。可以理解,白液实际温度可能在一定范围波动,并不一定为某一固定数值。白液的温度过低,则两性树脂对目标离子的吸附率低,达不到预设效果;白液温度过高,则有可能损坏两性树脂。白液的温度在上述区间时,既能够增加两性树脂对目标离子的吸附率,又能够避免白液温度过高造成两性树脂损坏。

可选地,为使白液通过树脂罐时,两性树脂的温度在上述区间,可以在树脂罐中设置温度传感器和加热装置,加热装置用于对树脂罐中的两性树脂加热到预设温度。当温度传感器检测到树脂罐的温度低于45℃时,可以控制加热装置对树脂罐进行加热,以使树脂罐的温度保持在上述区间范围内。当温度传感器检测到树脂罐的温度高于树脂罐温度上限阈值时,则停止对树脂罐的加热。

可选地,树脂罐的体积可以是5~10立方米。可选为5.5~10立方米,可选为5.5~9.5立方米,可选为6~9.5立方米,可选为6.5~9立方米,可选为7~8.5立方米,可选为7~8立方米。树脂罐的体积具体例如是5.2立方米、5.8立方米、6.2立方米、6.5立方米、7.3立方米、7.8立方米、8立方米、9立方米或10立方米。树脂罐中填充的两性树脂的体积可以是3立方米到8立方米。可选为3.5~7.5立方米,可选为4~7立方米,可选为5~6立方米。树脂罐的体积具体例如是3立方米、4立方米、6.2立方米、5立方米、6立方米、7立方米或8立方米。可以理解,树脂罐中填充的两性树脂的体积小于树脂罐的体积。树脂罐例如是胶囊体,树脂罐中填充的两性树脂例如是圆柱体,两性树脂的横截面积等于或略小于树脂罐的内径。当然,树脂罐和两性树脂的形状还可以是圆柱体、长方体或其他形式,本申请对此不做限制。两性树脂的半径例如是1米、1.5米或2米,两性树脂的高度例如是2米、1.5米或1米。树脂罐相对两端具有进液口和出液口。进液口和出液口与树脂罐中填充的两性树脂具有一定的空间间隔,以使得白液可以均匀地从两性树脂通过。

本实施例中,第一流速可以为10~20立方米每小时。可选为11~18立方米每小时,可选为12~15立方米每小时。第一流速具体例如时10立方米每小时、11立方米每小时、15立方米每小时、14立方米每小时、17立方米每小时或20立方米每小时。白液通过树脂罐的流速太快则会降低两性树脂对白液中目标离子的吸附率,白液通过树脂罐的流速太慢则会降低白液的回收效率,增加白液回收过程的能耗和成本。白液通过两性树脂的流速在上述区间时,能够保证白液中的目标离子与两性树脂的离子交换基团尽可能交换以提高目标离子的吸附率的情况下,不影响白液的处理效率。

处理后的白液可以存储于白液贮存罐。处理后的白液能够用于制浆,具体可用于蒸煮木片和漂白化机浆。由于处理后的白液中目标离子的含量减少,能够减少漂白化机浆时双氧水的使用,从而降低制浆成本。

s202:预设时间后,将清水以第二流速通过树脂罐,以冲洗吸附的目标离子,对两性树脂进行再生。

在两性树脂通过预设时间段的白液后,两性树脂的阴离子交换基团和阳离子交换基团中吸附的目标离子达到饱和状态或将要达到饱和状态。此时需要暂停白液通过树脂罐,使用清水通过树脂罐以冲洗掉两性树脂所吸附的白液中的目标离子,实现两性树脂的再生。再生的两性树脂可以继续用于对白液的目标离子的吸附,从而降低白液的处理成本。

本实施例中,预设时间可以为10~60分钟。可选为10~50分钟,可选为20~40分钟。预设时间具体例如为10分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟或60分钟。预设时间短,两性树脂对白液中的目标离子的吸附率高;预设时间长,白液的处理效率更高。预设时间可以根据白液的温度,两性树脂的体积进行设置,以预设时间两性树脂的阴离子交换基团和阳离子交换基团将要或达到饱和为准,本申请对此不作限制。

本实施例中,第二流速可以与第一流速相同,也可以不同。第二流速可以为10~20立方米每小时。可选为11~18立方米每小时,可选为12~15立方米每小时。第一流速具体例如时10立方米每小时、11立方米每小时、15立方米每小时、14立方米每小时、17立方米每小时或20立方米每小时。

本实施例中,清水的温度可以大于45℃,且小于等于85℃。可选为45.5~85℃,可选为50~80℃,可选为55~65℃,可选为60~70℃。清水的温度具体例如是46℃、52℃、63℃、75℃、83℃或85℃。可以理解,清水实际温度可能在一定范围波动,并不一定为某一固定数值。清水的温度过低,则对两性树脂所吸附的目标离子的冲洗率低,达不到预设再生效果;清水温度过高,则有可能损坏两性树脂。清水的温度在上述区间时,既能够增加对两性树脂所吸附的目标离子的冲洗率,又能够避免清水温度过高造成两性树脂损坏。

当第二流速等于第一流速,且清水温度等于白液温度时,清水冲洗两性树脂的时间可以等于白液通过两性树脂的预设时间。如此能够便于对两性树脂的再生时间进行准确控制,提高白液处理效率。

可选地,清水通过树脂罐的方向与白液通过树脂罐的方向相反,即清水从白液的出液口进入树脂罐,从白液的进液口流出树脂罐。如此能够使清水冲洗两性树脂所吸附的目标离子更加高效。

对两性树脂进行再生后,暂停清水通过树脂罐,将未处理的白液通过树脂罐,继续执行s201。

本申请通过将白液通过填充两性树脂的树脂罐,两性树脂吸附白液中的目标离子,以降低白液中的目标离子。经过处理的白液在用于蒸煮木片或漂白化机浆时,能够减少双氧水的使用,从而制浆成本。在预设时间后,使用清水通过树脂罐,冲洗两性树脂上吸附的目标离子,以对两性树脂进行再生,重复利用,能够降低白液处理的成本。

在碱回收过程中,苛化阶段生成的白液中可能含有碳酸钙颗粒等固体杂质。若将含有固体杂质的白液通过两性树脂,则有可能导致固体杂质堵塞两性树脂的孔隙,影响两性树脂对白液的吸附效率,并且会损坏两性树脂。因此,在白液通过树脂罐之前,先对白液进行过滤处理,以降低白液中固体物质造成两性住址堵塞的风险。

请参阅图3,图3是本申请提供的白液的处理方法第二实施例的流程示意图。本实施例基于白液的处理方法第一实施例,故相同的步骤可以参照第一实施例,在此不再赘述。本实施例包括以下步骤:

s301:将白液通过过滤器,以过滤白液中的固体杂质。

在白液通过树脂罐之前,先将白液通过过滤器,以过滤白液中的固体杂质。

其中,过滤器的滤孔小于两性树脂的孔隙。白液可以以第一流速通过过滤器。

s302:将白液以第一流速通过树脂罐,树脂罐填充有两性树脂,以吸附白液中的目标离子。

s303:预设时间后,将清水以第二流速通过树脂罐,以冲洗吸附的目标离子,对两性树脂进行再生。

本实施例中,在白液通过树脂罐之前,将白液通过过滤器,过滤白液中的固体杂质,以降低两性树脂被堵塞的风险。将白液通过填充两性树脂的树脂罐,两性树脂吸附白液中的目标离子,以降低白液中的目标离子。经过处理的白液在用于蒸煮木片或漂白化机浆时,能够减少双氧水的使用,从而降低制浆成本。在预设时间后,使用清水通过树脂罐,冲洗两性树脂上吸附的目标离子,以对两性树脂进行再生,重复利用,能够降低白液处理的成本。

以下为将白液以第一流速15平方米每小时通过两性树脂、预设时间为30分钟、白液温度46~85摄氏度的白液现场检测数据。

未处理的白液中硫化钠(在白液中以钠离子和硫离子形式存在)浓度为1.7g/l,氯离子浓度为9320.00ppm,铁离子浓度为164.89ppm,铜离子浓度为1.58ppm,锰离子浓度为1.34ppm,钙离子和镁离子在该批次的白液中含量很低未检出。

30分钟内经过两性树脂处理的白液中,硫化钠平均浓度为0.06g/l,氯离子平均浓度为115.90ppm,铁离子浓度为5.13ppm,铜离子未检出,锰离子浓度为0.76ppm,钙离子和镁离子未检出。

由以上数据可计算得到经两性树脂处理的白液中硫化钠的去除率为96.47%,氯离子的去除率为94.47%,铁离子的去除率为78.60%,铜离子的去除率为100.00%,锰离子的去除率为43.28%。

可以得出,在一定条件下将白液通过两性树脂,可以有效降低白液中的目标离子。经过处理的白液在用于蒸煮木片或漂白化机浆时,能够减少双氧水的使用,从而降低制浆成本。

以上所述仅为本申请的实施方式,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。

再多了解一些
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