吸附法非木材纤维碱法造纸污水治理工艺的制作方法

文档序号:4867046阅读:356来源:国知局
专利名称:吸附法非木材纤维碱法造纸污水治理工艺的制作方法
技术领域
本发明涉及一种造纸厂碱法造纸黑液污水的综合治理技术,具体地说是一种吸附法非木材纤维碱法造纸污水治理工艺。
非木材纤维(麦草、稻草)碱法造纸生产过程排出的污水,成份复杂,毒性大,对江河湖泊造成严重的污染,因而许多中小造纸厂不得不被政府强行关闭停产。目前为了解决造纸厂因污水排放对环境造成的污染,国内外众多的研究机构科研人员提出很多治理方案,已在生产实践中试运行的治理方法大约有20种之多,然而真正符合“达标排放,提出物有出路,不造成二次污染,运行费用合理”三项要求的几乎没有。现各大型造纸企业正在试运行的各类治理污水工艺普遍存在有建设投资大,建设周期长、运行费用高、治理效果差、运行不稳定等不足,不能从根本上治理造纸厂的污水。因而有些已上马的治理工程不得不停下来另谋新出路。
本发明的目的是提供一种运行费用低(运行成本约为100元/T纸以下),建设投资少(按2万吨纸/年生产规模计,总投资900万元下),治理后的污水符合排放标准,且90%以上的水可以循环使用,真正实现保护环境、节约水资源、提高企业经济效益的吸附法非木材纤维碱法造纸污水治理工艺。
本发明的目的是按以下方式实现的本发明的吸附法非木材纤维碱法造纸污水治理工艺包括吸附剂的制备、造纸黑液污水的净化、吸附剂的再生、净化水的脱盐回用。黑液污水吸附净化工艺为多级净化,在多级净化中吸附剂的总用量为黑液污水3-4%,第一级净化中在加入吸附剂的同时,加入硫酸调节第一级黑液污水的PH为3-4,各级净化后失效的吸附剂及其吸附物直接送吸附剂再生工序再生后重复使用,净化的级数最好为三级。
吸附剂的制备制备吸附剂所使用的物料是木质纤维和含有活化剂水溶液,制备方法是将木质纤维物料按1∶2的比例放入活化剂水溶液浸泡0.5-1.5小时,离心脱水,然后将活化后的木质纤维物料放入活动床碳化炉中于400-700℃温度下碳化,温度加热至550-650℃时,保温碳化1.5-2小时,然后趁热用水蒸汽将碳化好的木质纤维物料压送入盛有1%硫酸水溶液中浸泡0.5小时,经过滤得吸附剂,不需干燥即可直接用于黑液污水的净化,过滤后的活化剂滤液可补充硫酸氢钠、亚硫酸氢钠及硫酸后反复使用。
木质纤维物料是指以玉米芯为原料生产糠醛、木糖的废渣、粉碎后的农作物秸杆及其他含木质纤维的植物茎叶,单一成份使用或由两种以上成份按任意比例组成的混合物。
活化剂选用含有硫酸氢钠、亚硫酸氢钠和硫酸的水溶液,浓度为1-20%,可单一成份使用或使用两种以上成份混合成的多元活化剂水溶液。
吸附剂的再生吸附剂的再生是将吸附造纸黑液污水中的木素后失效的吸附剂经过滤后直接加入到各含1-20%的硫酸氢钠、亚硫酸氢钠和硫酸的活化剂水溶液浸泡0.5-1.5小时,经离心脱水,送碳化炉碳化处理,送入碳化炉内加热至200℃左右,在真空下,干燥脱除水份后,再升温至550-650℃碳化处理1.5小时,所得的再生吸附剂,其吸附性能效果与第一次加入的相同,可重复使用,再生后吸附剂的总重量为原有吸附剂和吸附造纸黑液中木质素转化为新吸附剂的重量之和。
净化水的脱盐处理由于循环水在生产工序中循环使用后其总含盐量将逐渐增加,因而必须将一部分循环水进行脱盐处理,在本发明的工艺中,净化水的脱盐是将末级吸附处理后的水的三分之一通过反渗透装置使水中的盐类(主要有氯化钠,硫酸钠等)浓缩至浓度11-15%,将浓缩后浓盐溶液送入蒸发工序,经浓缩、冷却、结晶、离心分离得固体盐副产品,供皮革厂鞣革用,反渗透后的纯净水与三级过滤后的原水合并,送生产循环使用。
吸附净化流程如示意图实施例按重量比各取糠醛废渣、木糖废渣及碎麦草(含水量在15%以下)三分之一,用粉碎机粉碎到粒度为40目以上备用;按重量比向水溶液中同时加入5%的硫酸氢钠、亚硫酸氢钠和硫酸搅拌均匀配成活化剂水溶液备用;按重量比为渣∶活化剂溶液=1∶2的比例将渣放入活化剂中浸泡半小时左右,经过滤,干燥至水分为5%以下时,将渣放入带有翻动搅拌的碳化炉内,加热至550-650℃,在此温度范围内保温碳化1.5-2小时,然后用水蒸汽将碳化好的物料压送入盛有1%硫酸水溶液中,再经过滤得吸附剂,不需干燥,可直接送净化工序使用,滤液补充硫酸氢钠、亚硫酸氢钠和硫酸至规定浓度后反复使用。
本发明用吸附剂处理污水是按下列步骤进行的,吸附工艺选为三级,吸附剂由第三级加入,三级吸附过滤后进入第二级,二级吸附过滤后进入第一级。污水的流程为第一级滤液进入第二级,第二级的滤液进入第三级。吸附剂(干)的用量为污水量的3-4%,在进行第一级处理时,在加入吸附剂的同时,加入硫酸调节第一级污水的PH为3-4。各级吸附造纸黑液污水中木质素后的吸附剂过滤脱水后送往再生工序再生。
经过三级吸附的污水COD含量由原来的5000mg/L,降至300mg/L以下。COD的脱除率达95%左右。悬浮物在5mg/L以下,水质无色透明。
本发明的吸附剂的再生是按下列步骤进行的;将上述各级吸附处理过滤后的吸附有木质素的吸附剂按吸附剂加工制造方法相同的方法用活化剂浸泡后,送入碳化炉内加热至200℃左右,在真空下,干燥脱除水份后,再升温至550-650℃碳化处理1.5小时,用水蒸汽将碳化好的物料压送入盛有1%硫酸水溶液中,再经过滤得再生吸附剂,不需干燥,可直接使用。
各种检测数据如下一、不同物料制备成的吸附剂其物化技术指标如下糠醛渣 木糖渣 碎麦草 再生吸附剂得率% 50 52 35 102质量指标亚甲兰脱色力ml≥6 6 7 7苯酚吸附值mg/g≥150150180 180乙酸吸附值mg/g≥160160160 170碘吸附值mg/g ≥350350360 380苯吸附值mg/g ≥80 80 90 100灼烧残渣%≤20 20 20 16分别采用5%硫酸氢钠、亚硫酸氢钠或硫酸制备的活化剂水溶液与三者用相同浓度混合组成的活化剂水溶液相比,所得吸附剂质量指标基本相同。
碳化温度为550℃。
2、污水处理结果原污水(黑液、漂前漂后洗混合水)CODmg/L 4900一级处理后 1250二级处理后 637三级处理后 2453、脱盐结果三级处理后水50m3溶解盐11.8Kg/m3三级处理后水溶解盐总量50×11.8=590Kg其中17m3进行两级反渗透装置脱盐,脱盐率99%脱除盐总量 17×11.8×0.99=198.6Kg剩余盐总量 590-198.6=391.4Kg
水中剩盐浓度391.4÷50=7.83Kg/m3经济效益分析本发明用吸附法治理非木材纤维碱法造纸污水工艺,与现有技术对比具有运行费用低(运行费用为100元/T纸以下,约为现有技术的五分之一),建设投资少(按2万吨/年造纸规模计,总投资在900万元以下,约为现有技术的四分之一);治理后的污水可以达标,无二次污染;经两级反渗透装置脱盐后,使水中的盐始终保持在1%以下,90%以上的水可以循环使用,节约水资源。因此推广应用后具有明显的经济效益和社会效益。
本发明的吸附法非木材纤维碱法造纸污水治理工艺和现有技术相比,具有设计合理、工艺简单、投资少、工期短见效快,由于吸附剂不损耗,一次投入长年见效,黑液污水中的木素得到合理地利用,避免黑液废渣的二次污染,真正实现以废治废。循环水中盐类的浓度始终保持在1%以下,能够循环使用,切实有效地节约水资源,彻底杜绝了对环境的污染,实现治理与增收并举,因而,具有很好的推广使用价值。
权利要求
1.吸附法非木材纤维碱法造纸污水治理工艺,包括吸附剂的制备、造纸黑液污水的净化、吸附剂的再生、净化水的脱盐回用,其特征在于黑液污水吸附净化工艺为多级净化,在多级净化中吸附剂的总用量为黑液污水3-4%,第一级净化中在加入吸附剂的同时,加入硫酸调节第一级黑液污水的PH为3-4,各级净化后失效的吸附剂及其吸附物直接送吸附剂再生工序再生后重复使用,净化的级数最好为三级。
2.根据权利要求1所述的吸附法非木材纤维碱法造纸污水治理工艺,其特征在于制备吸附剂所使用的物料是木质纤维和含有活化剂的水溶液,制备方法是将木质纤维物料按1∶2的比例放入活化剂水溶液浸泡0.5-1.5小时,离心脱水,然后将活化后的木质纤维物料放入活动床碳化炉中于400-700℃温度下碳化,温度加热至550-650℃时保温碳化1.5-2小时,然后趁热用水蒸汽将碳化好的物料压送入盛有1%硫酸水溶液中浸泡0.5小时,经过滤得吸附剂,不需干燥即可直接用于黑液污水的净化,过滤后的活化剂滤液可补充硫酸氢钠、亚硫酸氢钠及硫酸后反复使用。
3.根据权利要求2所述的吸附法治理非木材纤维碱法造纸污水工艺,其特征在于木质纤维物料是指以玉米芯为原料生产糠醛、木糖的废渣、粉碎后的农作物秸杆及其他含木质纤维的植物茎叶,单一成份使用或由两种以上成份按任意比例组成的混合物。
4.根据权利要求2所述的吸附法治理非木材纤维碱法造纸污水工艺,其特征在于活化剂选用含有硫酸氢钠、亚硫酸氢钠和硫酸的水溶液,浓度为1-20%,可单一成份使用或使用两种以上成份混合成的多元活化剂水溶液。
5.根据权利要求1所述的吸附法治理非木材纤维碱法造纸污水工艺,其特征在于吸附剂的再生是将吸附造纸黑液污水中的木素后失效的吸附剂经过滤后直接加入到各含1-20%的硫酸氢钠、亚硫酸氢钠和硫酸的活化剂水溶液浸泡0.5-1.5小时,经离心脱水,送碳化炉碳化处理,送入碳化炉内加热至200℃左右,在真空下,干燥脱除水份后,再升温至550-650℃碳化处理1.5小时,所得的再生吸附剂,其吸附性能效果与第一次加入的相同,可重复使用,再生后吸附剂的总重量为原有吸附剂加吸附造纸黑液中木质素转化为新吸附剂重量之合。
6.根据权利要求1所述的吸附法非木材纤维碱法造纸污水治理工艺,其特征在于净化水的脱盐是将末级吸附处理后的水的三分之一通过反渗透使水中的盐类(主要有氯化钠,硫酸钠等)浓缩至浓度11-15%,将浓缩后浓盐溶液送入蒸发工序,经浓缩、冷却、结晶、离心分离得固体盐副产品,供皮革厂鞣革用,反渗透后的纯净水与三级过滤后的原水合并,送生产循环使用。
全文摘要
本发明提供一种吸附法非木材纤维碱法造纸污水治理工艺,包括吸附剂的制造、造纸黑液污水的净化、吸附剂的再生、净化水的脱盐回用,黑液污水吸附净化工艺为多级净化,净化后失效的吸附剂及其吸附物可直接送吸附剂再生工序再生后重复使用。该工艺和现有技术相比,具有设计合理、工艺简单、投资少、见效快等特点,由于吸附剂吸附造纸黑液污水中的木质素经再生后能得到合理地利用,因而避免了黑液废渣的二次污染。净化后的水可循环使用,真正实现根治污染、以废治废、治理与增收并举。因而,具有很好的推广使用价值。
文档编号C02F1/28GK1241534SQ9811033
公开日2000年1月19日 申请日期1998年7月9日 优先权日1998年7月9日
发明者王培中, 李静, 王平, 庞维国, 郭娟, 牛爱云, 田茂水, 李太军 申请人:济南新中智科技开发有限责任公司
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