专利名称：造纸厂纸浆黑液处理与回收工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用电化学分离法处理废水的工艺，更具体地说是一种造纸厂纸浆黑液处理与回收工艺。
中国是草浆造纸的大国，其草浆造纸量约占全世界草浆造纸量的70％左右，而木浆造纸的比重则很低。草浆造纸会产生一种纸浆黑液，这种黑液含有极多的杂质，如残碱、木素、纤维、胶体质、有机悬浮物等等，但最主要的是残碱与木素，这些杂质混合在一起，使得黑液很难处理，而这些黑液对环境的污染却非常严重。为了根治这种黑液，有人曾主张采用烧干黑液的方法进行处理，既不排放黑液，又可回收残碱，但这种方案建设投资巨大，而且烧干运行费用昂贵，所以国内草浆纸厂所建成的这类处理设施目前已基本上停运关闭或即将关闭；另外，也有人在研究试验中采用生物化学方法直接处理黑液，但因其处理速度过慢、不能回收残碱，且处理效果较差等原因而不能得到推广与应用；国内外的净化水技术，如电渗析、反渗透、超滤等方法，仅适用于净水深度净化处理，不能适用于处理黑液。
中国专利CN88102696.4曾公开了一种可适用于处理造纸黑液的“离子型胶体废液处理新工艺”，该工艺的过程是将造纸黑液稀释成浓度为1％～14％，通入一个设有直流电场的容器中电离，使木素与废液分离并予以回收，然后再将回收木素后的清液通入一个设有离子隔膜的容器中进一步电离，使其在阴极区形成碱性液，在阳极区形成酸性液，最后再将碱性液和酸性液分别导出，从而达到回收残碱的目的。但这种工艺的缺点是第一，该工艺中采用了离子隔膜，而离子隔膜一般适用于浓度较低的溶液和净水深度净化，不能适用于重污浊水、温度高于45℃的水，而纸浆黑液则属于重污浊水，且温度较高；第二，由于前述原因，该工艺在处理时需要将纸浆黑液的浓度稀释为1％～14％，这需要浪费大量的净水资源，也增加了处理成本；第三，为了减轻污浊程度，该工艺中采用了首先分离木素的方法，即将稀释的黑液在未插入离子隔膜的容器中电离，使木素从溶液中分离，经沉淀或过滤回收，而实际上这种方法并不可行，因为从理论上讲，钠木素在碱性条件下，是水溶性很好的物质，不管怎样处理，都是很难与水分离的，只有在中性PH＝7或酸性PH＝5～6，并且要在液体中不含或含很少量的NaCO3、NaHCO3的条件下，才能有办法使木素从水中分离；第四，该工艺中使用的离子隔膜在使用时易于出现堵膜现象；第五，该工艺的处理方法比较复杂。
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点而提供一种投资较少、处理费用较低、可回收残碱、回收木素且不需稀释纸浆黑液、不易出现堵膜现象的造纸厂纸浆黑液处理与回收工艺。
为完成上述目的，本发明所提供的技术解决方案是，一种造纸厂纸浆黑液处理与回收工艺，其特殊之处在于①将纸浆黑液注入中部设有一个微孔膜的电离槽，注入时使纸浆黑液从微孔膜的两侧同时注入；②使纸浆黑液沿电离槽在微孔膜两侧流动，在电离槽电场作用下使Na+钠离子聚集到靠近负极极板一侧形成浓碱液区，使Ro-木素离子聚集到靠近正极极板一侧形成中性液区或偏酸性液区；③使浓碱液和中性液或偏酸性液从电离槽的另一端分别流出，回收浓碱液；④向中性液或偏酸性液中加入混凝剂并搅拌，使其中的木素分离，回收木素；⑤将回收木素之后所得的液体回收，直接作为洗浆用水或进行再处理后作为洗浆用水或予以排放。
上述技术解决方案中所使用的电离槽可采用塑料、玻璃钢等各种耐腐蚀并且绝缘的材料制成；所述微孔膜可使用化学纤维、玻璃丝纤维、多孔陶瓷板、多孔塑料板、多孔化学材料板、石棉等构成，其微孔尺寸一般为10nM～10μM，此微孔尺寸在电场作用下可以让离子通过，也可以让木素通过，但却具有阻止离子返回的特性，能够使浓碱液与中性液或偏酸性液有效地分开；在微孔膜两侧的电离槽上设有正、负电极极板。
本发明中将纸浆黑液由微孔膜两侧同时注入电离槽，并使其分离后从电离槽另一端的微孔膜两侧同时流出，是考虑到这种纸浆黑液的特殊性质，即黑液中含有较多的纤维，从而避免当其由微孔膜一侧向另一侧流动时，会使纤维等杂质对微孔膜产生严重的堵塞。
纸浆黑液在电离槽的电场作用下，会使离子与木素充分分离与浓集，其分离浓集的过程如下1、残碱经电场作用 Na+浓集到负极区OH-浓集到正极区经电场作用 2Na+浓集到负极区CO32-浓集到正极区经电场作用 Na+浓集到负极区HCO3-浓集到正极区2、水玻璃胶体经电场作用 2Na+浓集到负极区SiO32-浓集到正极区3、钠木素经电场作用 Na+浓集到负极区RO-浓集到正极区纸浆黑液经分离与浓集后在微孔膜的一侧形成浓碱液，排出时PH＝12～14，在微孔膜的另一侧形成中性液或偏酸性液，排出时PH＝6～7。将排出的浓碱液存入碱回收槽以备再用，从而可全部回收碱，做到碱的零排放，将排出的中性液或偏酸性液加入混凝剂沉淀其中的木素。
本发明所述技术解决方案中的加入混凝剂可以是指加入三氯化铝AICl3或聚合氯化铝，两者可以单独使用也可混合使用，混合比例不限，用量一般为中性液或偏酸性液的1/200～1/700，为降解液体中的胶体，使木素容易沉淀，从而降低混凝剂的用量，也可对液体先行曝气，然后再加入混凝剂，此时用量一般为液体重量的1/500～1/1000，以其中木素能够沉淀或滤出为准。采用三氯化铝、聚合氯化铝作为混凝剂的优点是，当水循环使用时，这种混凝剂可以被自行分解并从水中消除，不会在水中产生离子累集效应。为增加木素的可过滤性，还可以在加混凝剂之后再加入少量的聚丙稀酰胺为助凝剂，其用量约为中性液或偏酸性液的1/10000以下。
本发明中回收木素后所得的液体，可以直接回收作为洗浆用水再次使用，也可以进行适当处理，如经曝气或接触氧化或厌氧处理并过滤，即可得到白色清水，此清水也可回收作为洗浆用水，或者是予以排放，此时达到排放标准，不会对环境造成污染。
附图
是本发明一个实施例中所使用电离槽的结构示意图。
附图所示电离槽具有一个方形塑料槽体1，槽体1的尺寸为长400mm、宽380mm、高350mm，槽体1的中部设有一个用耐腐蚀涤纶纤维制成的微孔膜3、微孔膜3的微孔尺寸一般为10nM～10μM，在微孔膜3两侧的槽体1内分别设有一个正极极板2和一个负极极板4，正极极板2由不锈钢板制成，负极极板4由不锈钢网制成，在槽体1一端的下部设置两个进液口7、8，在另一端的上部则设置两个出液口5、6，所述两个进液口7、8，两个出液口5、6均分别位于微孔膜3的两侧。
以下将对本发明的一个具体实施例进行详细叙述。
首先将纸浆黑液放入存贮槽存贮，存贮的目的是为了使水质均匀稳定，并经前滤过滤，滤去大颗粒悬浮杂质以及粗纤维体，然后再采用本发明所述的工艺进行处理。其处理过程为①将纸浆黑液注入如附图所示的电离槽，并向电离槽上的两个电极极板2、4通入电压30～40伏、电流15～20安的直流电，注入时使纸浆黑液从微孔膜3两侧的两个进液口7、8同时均匀注入，每小时注入30～40Kg；②注入的同时使纸浆黑液沿电离槽在微孔膜3两侧流动，在电离槽内两电极极板的电场作用下Na+离子将聚集到靠近负极极板4一侧形成浓碱液区，Ro-木素离子与酸根离子则聚集到靠近正极极板2一侧形成中性液区或偏酸性液区；③使在电离槽中形成的浓碱液和中性液或偏酸性液从电离槽另一端的两个出液口5、6分别流出，其流出速度与纸浆黑液的注入速度相同，流出时浓碱液PH＝12～14，中性或偏酸性液PH＝6～7，将浓碱液流入碱回收槽以备再用，④使中性液或偏酸性液流入一个槽体内，向其中曝气(鼓空气气泡)4～6小时，曝气之后向其中加入AICl3混凝剂，用量为液体总量的1/500～1/1000，搅拌30秒钟，再进行沉淀、过滤，使木素从液体中分离，回收木素存入回收木素槽；⑤将回收木素之后的淡黄色液体进行曝气、沉淀再处理后，回收作为洗浆用水或达标排放。
本发明相比现有技术具有如下优点1、避免采用烧干法处理纸浆黑液，使投资减少，若以每小时处理25吨计算，其投资约320万元左右，约为烧干法的1/4，且其处理运行费很低；2、本发明采用了纸浆黑液从微孔膜两侧同时注入，浓碱液与中性或偏酸性液从微孔膜两侧同时排出的方法，并采用了不易出现堵膜现象的微孔膜，即使在微孔膜被纤维堵塞的情况下，仍然可以使离子通过，进行酸碱分离，因而从根本上解决了此种工艺最为严重的堵膜问题，不仅使该工艺在生产实践中应用成为可能，而且还可直接处理浓度100％的纸浆黑液，可节约大量用于稀释的净水资源；3、由于处理量不受微孔膜通过水量的限制，因而可大大提高处理黑液的能力，另外，通过调整黑液注入量使其与电离电流相匹配，使电能的利用率达到最佳状态，这样还可使耗电量下降、槽中温度降低、处理能力提高；4、由于本发明解决了堵膜问题，可采用先回收残碱、后回收木素的方法进行处理，这样不仅使本发明在理论上与实践上可行，而且还使其处理与回收工艺比较简单；5、本发明中使用了微孔膜，可避免使用离子膜时需要纸浆黑液温度低于45℃的条件限制；6、本发明可有效地处理纸浆黑液，回收残碱、回收木素、回收用水，作到碱与污水的两个零排放，这不仅可产生良好的社会效益，防止纸浆黑液所造成的环境污染，而且还可产生很大的经济效益，以年造纸1万吨计算，每天可回收残碱3吨、节约用水400吨，除去处理费用外，每年还可获收益约100万元。
权利要求
1.一种造纸厂纸浆黑液处理与回收工艺，其特征在于①将纸浆黑液注入中部设有一个微孔膜的电离槽，注入时使纸浆黑液从微孔膜的两侧同时注入；②使纸浆黑液沿电离槽在微孔膜两侧流动，在电离槽电场作用下使Na+钠离子聚集到靠近负极极板一侧形成浓碱液区，使Ro-木素离子聚集到靠近正极极板一侧形成中性液区或偏酸性液区；③使浓碱液和中性液或偏酸性液从电离槽的另一端分别流出，收浓碱液；④向中性液或偏酸性液中加入混凝剂并搅拌，使其中的木素分离，回收木素；⑤将回收木素之后所得的液体回收，直接作为洗浆用水或进行再处理后作为洗浆用水或予以排放。
2.根据权利要求1所述的造纸厂纸浆黑液处理与回收工艺，其特征在于在所述向中性液或偏酸性液中加入混凝剂之前首先向该中性液或偏酸性液中曝气4～6小时。
3.根据权利要求1或2所述的造纸厂纸浆黑液处理与回收工艺，其特征在于所述加入混凝剂是指加入三氯化铝或/和聚合氯化铝。
4.根据权利要求3所述的造纸厂纸浆黑液处理与回收工艺，其特征在于所述将回收木素后所得液体进行再处理是指进行曝气、沉淀再处理。
全文摘要
本发明涉及一种采用电化学分离法处理废水的工艺。主要解决已有技术投资过大、处理费用过高或处理能力较低、易出现堵膜现象、工艺比较复杂等缺点。该工艺是将纸浆黑液从电离槽一端同时注入微孔膜两侧,使其形成浓碱液和中性液后再从另一端分别流出,将浓碱液回收,向中性液中加入混凝剂使木素分离并予以回收,再将回收木素后的液体直接回收作洗浆用水或进行再处理。该工艺可广泛适用于以草浆造纸的造纸厂纸浆黑液的回收与处理。
文档编号D21C11/00GK1174268SQ96118749
公开日1998年2月25日 申请日期1996年8月20日 优先权日1996年8月20日
发明者武秉哲 申请人:武秉哲