一种用于处理造纸黑液的零污染排放系统及其处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于造纸黑液处理领域，特别涉及一种用于处理造纸黑液的零污染排放系统及其处理方法。
【背景技术】
[0002]多数造纸厂以非木材纤维为原料，非木材纤维原料主要包括纤维素、木质素和半纤维素(即聚戊糖类)三大成份。木质素和半纤维素造纸废水中的主要污染源。传统的造纸黑液处理技术有碱回收法、絮凝沉淀法、酸析法、活性污泥法等。其中，碱回收法是现阶段最成熟的造纸黑液处理方法，但其对木浆造纸较适宜，并不适用于麦草浆黑液的处理，其原因是由于粘度大、纤维短，使黑液分散度差、提取困难，造成黑液可回收率低，碱回收成本过高。因此，大多数造纸企业将蒸煮黑液不治理或不完全治理排放，导致了严重的环境污染。絮凝沉淀法需要添加沉淀剂，使黑液中的悬浮物及胶体等大颗粒沉淀，但这种方法会增加资源投入；活性污泥法选用生物方法来处理黑液，污泥培养时间长，不耐高冲压水，耗时长，不利于大型连续化作业。
[0003]综上，传统处理方法有较大局限性，由于占地面积大、投资运行成本高，操作复杂，处理效率低，能耗高，综合回收利用效果差等原因未得到大规模推广使用，随着科学技术的发展，现有造纸行业的黑液处理工艺已远远不符合时代的要求。
[0004]膜分离技术是当代新型高效分离技术，是多学科交叉的产物，与传统的分离方法比较，它具有高效、节能、过程易受控制、无相变化、操作方便、利于回收水及水中的所有成份、节省能源、环境友好、便于放大、易于和其他技术集成等优点。将膜分离技术应用于造纸黑液的处理已成为行业内的研宄热点。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有造纸黑液处理技术中存在的不足，提供一种用于处理造纸黑液的零污染排放系统及其处理方法，利用本发明涉及的零污染排放系统及处理方法可以有效处理造纸黑液，分离回收利用造纸黑液中的木质素与糖类物质，并将糖类物质浓缩液进行发酵处理得到丁醇与有机肥料，最终滤出液残余物不产生二次污染；该系统及其处理方法操作易控效率高，便于实现大规模推广与应用。
[0006]为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为:一种用于处理造纸黑液的零污染排放系统，其特征在于，包括黑液贮存槽(1)、过滤器(2)、循环槽(3)、一次纳滤膜装置(4)、二次纳滤膜装置(5)、发酵装置(6)、滤液收集桶(7):所述的黑液贮存槽(I)设有进液口和出口阀，循环槽(3 )、一次纳滤膜装置(4 )与二次纳滤膜装置(5 )均设有进口阀和出口阀，过滤器(2)设有进口和出口 ；所述过滤器(2)的进口通过管道与黑液贮存槽(I)的出口阀连接，过滤器(2)出口通过管道与循环槽(3)进口阀连接；所述一次纳滤膜装置(4)的进口阀通过管道与循环槽(3)出口阀连接，且该管道上依次设置有输送泵(8)和高压泵(9); 一次纳滤膜装置(4)出口阀通过管道与二次纳滤膜装置(5)进口阀连接；所述的滤液收集桶(7)通过管道与二次纳滤膜装置(5)出口阀A连接；所述发酵装置(6)通过管道与二次纳滤膜装置(5)出口阀B连接；所述一次纳滤膜装置(4)内部的纳滤膜截留分子量为800，二次纳滤膜装置(5)内部的纳滤膜截留分子量为150?800。
[0007]在其中一个实施例中，所述的一次纳滤膜装置(4)与循环槽(3)之间设有管道连接，且管道上设有旁通阀(10 )。
[0008]在其中一个实施例中，所述的一次纳滤膜装置(4) 一端连接有清洗装置(11)，另一端连接有木质素收集桶(12)。
[0009]在其中一个实施例中，所述的二次纳滤膜装置(5)与发酵装置(6)之间设置有蒸发装置(13)，该蒸发装置(13)设有进口阀和出口阀，所述蒸发装置(13 )的进口阀通过管道与二次纳滤膜装置(5)出口阀B连接，蒸发装置(13)的出口阀通过管道与发酵装置(6)连接。
[0010]在其中一个实施例中，所述的过滤器(2)为袋式过滤器。
[0011]一种造纸黑液的处理方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤1:打开黑液贮存槽的进液口，造纸黑液流入黑液贮存槽中沉淀并冷却8-10h ;打开黑液贮存槽的出口阀和过滤器进口，经沉淀冷却处理后的黑液流经过滤器完成初步过滤，颗粒杂质等悬浮物被分离出来；
步骤2:打开过滤器出口和一次纳滤膜装置的进口阀，启动输送泵，调节纳滤膜装置进口与出口压力差，待膜内空气排尽，启动高压泵，经初步过滤后的黑液进入一次纳滤膜装置，黑液在压力和循环流动作用下，分子量小于800的物质分子透过膜成为滤出液，分子量大于800的木质素被膜截留，使一次纳滤膜装置内部的木质素浓度不断提高得到浓缩液；步骤3:打开一次纳滤膜装置的出口阀和二次纳滤膜装置的入口阀，步骤2所得滤出液进入二次纳滤膜装置，在压力和循环流动作用下，分子量小于150的水及无机盐分子透过膜成为滤出液排出到滤液收集桶中，分子量在150?800之间的糖类物质分子被膜截留，使二次纳滤膜装置内部糖类物质分子浓度不断提高；
步骤4:当二次纳滤膜装置内部糖类物质分子浓度达到20-25%时排出，进入到发酵装置中，发酵得到丁醇及剩余有机肥料。
[0012]在其中一个实施例中，所述步骤2中当一次纳滤膜装置内部压力达到25kg/cm3时，即打开一次纳滤膜装置与循环槽之间连接管道上的旁通阀泄压。
[0013]在其中一个实施例中，所述步骤3中当木质素浓缩液的浓度达到23?25%时进行透析纯化，透析纯化的具体步骤为打开与一次纳滤膜装置联通的清洗装置，对木质素浓缩液进行清洗，至浓缩液中木质素浓度达到90%以上时清洗工艺结束，并将透析纯化后的浓缩液排出到木质素收集桶。
[0014]在其中一个实施例中，所述步骤4中先将二次纳滤膜装置内部糖类物质浓缩液加入到蒸发装置中加热10-15min后再进入发酵装置中发酵得到丁醇及剩余有机肥料。
[0015]综上所述，本发明的有益效果:
(I)本发明提供的一种用于处理造纸黑液的零污染排放系统，该系统设置有过滤器、一次纳滤膜装置、二次纳滤膜装置，可实现造纸黑液的三层过滤，依次分离出颗粒杂质等悬浮物质、木质素、糖类物质，综合处理与回收利用效果好。
[0016](2)本发明提供的一种用于处理造纸黑液的零污染排放系统，该系统设置有发酵装置，经二次纳滤膜装置得到的糖类物质浓缩液排进发酵装置中，发酵得到丁醇与有机肥料，不产生二次污染，符合环境生产要求。
[0017](3)本发明提供的一种用于处理造纸黑液的零污染排放系统，该系统还可以在一次纳滤膜装置与循环槽之间设置管道连接，且管道上设有旁通阀，当一次纳滤膜装置内部压力过高时打开旁通阀泄压，防止纳滤膜装置中的纳滤膜因压力过大而被冲破。
[0018](4)本发明提供的一种用于处理造纸黑液的零污染排放系统，该系统还可以在一次纳滤膜装置一端连接清洗装置，另一端连接木质素收集桶，当木质素浓缩液的浓度达到23?25%时对其进行透析纯化。
[0019](5)本发明提供的一种用于处理造纸黑液的零污染排放系统，该系统还可以在二次纳滤膜装置与发酵装置之间设置蒸发装置，即可先将糖类物质浓缩液进行加热后再进行发酵工艺，有助于提高发酵效率与效果。
[0020](6)本发明还提供了一种利用上述零污染排放系统处理造纸黑液的方法，该方法采用以压力为驱动力的纳滤膜有效处理造纸黑液，分离回收利用造纸黑液中的木质素与糖类物质，并将糖类物质浓缩液进行发酵处理得到丁醇与有机肥料，最终滤出液残余物不产生二次污染，达到充分利用资源且保护环境的目的。
[0021](7)本发明提供的一种造纸黑液的处理方法，该方法不添加任何药剂，处理效果与效率较常规方法显著提高，成本低廉，操作易控，便于实现大规模推广与应用，具有巨大的经济与社会效益。
【附图说明】
[0022]图1为一种用于处理造纸黑液的零污染排放系统的结构示意图。
[0023]在说明书附图1中所述的数字标注表示为:1、黑液贮存槽；2、过滤器；3、循环槽；
4、一次纳滤膜装置；5、二次纳滤膜装置；6、发酵装置；7、滤液收集桶；8、输送泵；9、高压泵；10、旁通阀；11、清洗装置；12、木质素收集桶；13、蒸发装置。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0025]实施例1:
请参阅图1，一种用于处理造纸黑液的零污染排放系统，包括黑液贮存槽1、过滤器2、循环槽3、一次纳滤膜装置4、二次纳滤膜装置5、蒸发装置13、发酵装置6、滤液收集桶7。其中黑液贮存槽I设有进液口和出口阀；循环槽3、一次纳滤膜装置4与二次纳滤膜装置5、蒸发装置13均设有进口阀和出口阀；过滤器2为袋式过滤器，其设有进口和出口。所述过滤器2的进口通过管道与黑液贮存槽I的出口阀连接，过滤器2出口通过管道与循环槽3进口阀连接；所述一次纳滤膜装置4的进口阀通过管道与循环槽3出口阀连接，且该管道上依次设置有输送泵8和高压泵9 ;一次纳滤膜装置4出口阀通过管道与二次纳滤膜装置5进口阀连接；所述的滤液收集桶7通过管道与二次纳滤膜装置5出口阀A连接；所述的二次纳滤膜装置5与发酵装置6之间设置有蒸发装置13，该蒸发装置13设有进口阀和出口阀，所述蒸发装置13的进口阀通过管道与二次纳滤膜装置5出口阀B连接，蒸发装置13的出口阀通过管道与发酵装置6连接；所述一次纳滤膜装置4内部的纳滤膜截留分子量为800，二次纳滤膜装置5内部的纳滤膜截留分子量为150?800。所述的一次纳滤膜装置4与循环槽3之间设有管道连接，且管道上设有旁通阀10。所述的一次纳滤膜装置4 一端连接有清洗装置11，另一端连接有木质素收集桶12。
[0026]一种造纸黑液的处理方法，包括以下步骤:
步骤1:打开黑液贮存槽的进液口，造纸黑液流入黑液贮存槽中沉淀并冷却8-10h ;打开黑液贮存槽的出口阀和过滤器进口，经沉淀冷却处理后的黑液流经过滤器完成初步过滤，