专利名称：一种用于化机浆制浆废液浓缩的板式超滤膜分离装置的制作方法
技术领域：
本发明属于板式膜分离、浓缩装置，特别涉及一种用于化机浆制浆废液浓缩的板 式超滤膜分离装置。
背景技术：
木材化机浆制浆有CTMP、BCTMP, APMP等多种工艺，目前，最具代表性的有CTMP、 APMP等，与硫酸盐浆比较，CTMP及APMP质量虽较差些，但能更有效地利用纤维原料，吨浆原 料消耗量只有硫酸盐浆的1/2左右，吨浆耗水量仅1/10，生产过程无恶臭等大气污染，相同 规模新建厂的费用约为硫酸盐浆厂的一半，CTMP的质量稍次于化学浆，BCTMP的白度可接 近于化学木浆，可以替代相当一部分化学木浆生产纸及纸板。其主要优点是制浆时的浆料 得率达90%左右，约为化学木浆得率的2倍，每吨浆可节约纤维原料约50%左右，故价格低 廉，应用较广。基于上述优点，化学机械法制浆多年来一直保持较高的增长速度。目前其产 量已在我国纸浆总量中占较高比重。尽管化学机械法制浆的污染物发生量相对于化学法制浆污染物发生量有大幅度 降低，由于用水量相对较少，因此，其所排水的COD和BOD浓度很高，其中含有大量的碳水 化合物、木素、抽出物及无机物等，无机物包括以亚硫酸盐或螯合剂(EDTA、DTPA)中存在的 硫。未经处理的废水对水体中的微生物具有很强的毒性，给废水生物处理带来一定的难度。为了进一步减少污染物排放，世界各国都在研究开发制浆造纸厂水封闭循环或零 排放的工艺技术。为了实现水封闭循环或零排放，除强化传统的废水处理技术外，近年又对 各种减量化技术进行了大量研究，科研工作者正在寻找在技术上和经济上都可行的实现零 排放的技术。他们先后对冷冻结晶、蒸发燃烧等工艺进行了实践，目前蒸发燃烧工艺已经工 业化运行。尽管蒸发燃烧技术是化学机械法制浆废液零排放可选技术，但其投资较高，蒸发 浓缩后燃烧系统的投资占该厂总投资的15-18%，而采用两段活性污泥法和第三级澄清处 理，其投资为全厂的5-6%。操作费用同样也较高，目前还在完善的过程中。直接采用蒸发浓缩后进行燃烧的传统碱回收工艺，化机浆制浆废液要经蒸发工段 将其中的水分蒸发，而使其固含量从1-2%提高到50%以上送燃烧炉进行燃烧，在该过程 中，每吨废液蒸发掉的水量达0. 96吨以上，要消耗掉大量的蒸汽，在后期的燃烧过程中所 产生的蒸汽远低于前期蒸发工段所消耗的蒸汽。超滤作为一种新型的分离浓缩技术，具有无相变、设备简单、占地面积小、投资少 及能耗低等优点，它能有效截留液体中的固形物，而使水和少量低分子物质通过，其在制 药、制糖等行业中有效物质的分离与纯化中得到广泛应用，当前也有研究人员将其用于水 处理中，主要是用于废水的脱色方面的研究，但在化机浆制浆废液浓缩方面的相关应用研 究还未见报道，随着对环境保护的重视及更严格排放标准的执行，废液的减量化是化机浆 制浆废液污染治理的发展趋势，废液经浓缩后进行燃烧回收热能及化学药品是一种主要的 途径，而超滤则可能成为该种废液浓缩过程中的一个重要的节能单元。
发明内容
为了克服传统化机浆制浆废液生化处理不彻底、排水量大、不能对废液中药品及 有机物进行有效利用、很难达到排放标准的现状，及新型处理技术——蒸发燃烧工艺中巨 大的能耗问题，本发明的目的是提供一种适用于化机浆废液浓缩的低能耗、抗污染的分离 浓缩方案，对低固含量的化机浆制浆废液进行预浓缩，将其浓度从1-2%提高到5%以上， 使得废液中60-80%的水分分离出来，从而大幅降低新型处理技术中蒸发浓缩过程蒸汽消
^^ ο为实现上述目的，本发明的解决方案是一种适用于化机浆制浆废液浓缩的板式 超滤膜分离装置，包括板式超滤膜组件6、原液贮槽1、循环液贮槽2、透过液贮槽7、温度控 制系统3、液位传感器控制系统4、液膜压力泵P1、压力表、流量计FE1、FE2、多个调节阀VI、 V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10及管线，其特征在于所述原液贮槽1通过管线依次与循 环液贮槽2、液膜压力泵P1、流量计冊1、板式超滤膜组件6、调压阀V6、透过液贮槽7及浓缩 液贮槽5相联接，所述板式超滤膜组件6浓缩液出口与调压阀V6串联循环回到循环液贮槽 2，所述膜组件6的透过液出口与透过液流量计FE2及透过液贮槽7通过管线连接，所述循 环液贮槽2中设有液位传感器控制系统4及温度控制系统3。循环液贮槽2中设有液位传感控制系统4，该液位传感控制系统可以控制液体的 浓缩比(浓缩多少倍)，且通过控制系列电动阀V2、V3、V4的开关及液膜压力泵Pl的开停 来实现周期性的浓缩。工艺稳定、操作简单。板式超滤膜组件6主要由不锈钢折流通道框架(见图2)、不锈钢网烧结板支撑面、 带渗透液通道的板式膜池支撑面板外壳(见图3)、超滤膜片及四周密封材料组成；整个膜 组件结构以折流通道框架(图2)为中心对称分布，折流通道框架两侧向外依次是超滤模 片、不锈钢网烧结板支撑面及带渗透液通道的板式膜池支撑面板外壳(图3)。板式超滤膜组件中的超滤膜片可以选择及更换，根据具体的使用要求，选择范围 涉及不同材质，不同孔径的膜，当膜片达到使用寿命后可以及时进行更换。板式超滤膜组件6内部的折流通道结构见图2，能使板式超滤膜分离装置的停机 清洗次数减少，所要做的仅是保持浓缩液的高速循环，在高速冲刷作用下实现膜面的自净 化。膜分离单元可以在线清洗或拆开清洗，清洗可采用化学清洗，清洗时，原液贮槽1 作为化学清洗液贮槽，清洗过程与废液分离操作一致，均为带压高速循环清洗，清洗后液体 通过浓缩液贮槽排液口的手动阀VlO及透过液排液口手动阀Vl控制排放。采用上述超滤膜分离装置，在设定的温度下进行浓缩分离，并且通过设定循环液 贮槽中原液初始液位及浓缩终点液位来控制浓缩比，操作方便简捷，自动化控制水平高，调 节灵活，可以根据制浆废液的性质及用户需求，来随时进行调节设定；设备体积小、费用较 低，效率高，适用范围广，可用于分离、浓缩、澄清等工艺，可开拓膜分离技术在我国制浆造 纸工业中的应用。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明的实施示意图，其中1.原液贮槽、2.循环液贮槽、3.温度控制系统、4.液位传感系统、5.浓缩液贮槽、6.板式超滤膜组件、7.透过液贮槽V2、V3、V4为电动阀；VI、V5、V6、V7、V8、V9、VlO为手动阀；Pl为液膜压力泵。图2是膜组件中不锈钢折流通道框架结构，框架周边设有用于固定的16个螺丝 孔。中间通道框架突起，能很好的与带渗透液通道的板式超滤膜池支撑面板外壳(图3)紧 扣，板侧设有进液口和出液口，原液从进液口进入，在挡板通道中曲折流动，最终到达出液图3为带渗透液通道的板式超滤膜池支撑面板外壳，膜组件两侧分别由两个图3 所示的外壳，周边均设有用于固定的螺丝孔，与不锈钢折流通道框架上的螺丝孔一致。中间 整体为凹面(见图3)，与不锈钢折流通道框架的凸面(见图2)相扣，在中间的整块凹面上 又设有若干个突出的支撑块，用于支撑不锈钢网烧结板支撑面，同时，为渗透液提供通道。 板框边上设有一个渗透液出口(见图3)。
具体实施例方式化机浆制浆废液贮存在原液贮槽1中，开启系统后，电动阀V4打开，原液贮槽中的 废液经过底部100目的安全过滤网进入循环液贮槽2中，当液位达到设定初始值后，电动 阀V4自动关闭，温度控制系统3开启，当废液温度达到设定温度后，电动阀V3及液膜压力 泵Pl开启，浓缩开始，透过液流经透过液流量计进入透过液贮槽7，浓缩液经调压阀V6循环 回到循环液贮槽2，随着浓缩的不断进行，直到循环液贮槽2中液位达到设定浓缩终点液位 时，电动阀V3关闭，电动阀V2开启，将浓缩液排入浓缩液贮槽5，当循环液贮槽中液体排空 后，电动阀V2关闭，一个浓缩周期完成；电动阀V4打开，第二个周期开始，如此往复不断循 环浓缩。该系统还可人为停止，以应对突发事件。循环液贮槽2中温度控制系统3所设定的温度是根据所选超滤膜的性质及废液特 性等相关参数来确定，能保证其具有较高的膜通量，且在最佳节能参数下运行；循环液贮槽2中控制浓缩终点的液位控制系统4所设定的浓缩比可根据膜的性质 及制浆废液的特性来确定，可进行能耗对比后确定的最终浓缩比，使其保证其具有更好的 节能优势。超滤膜的清洗采用化学清洗，清洗时，浓缩液贮槽作为化学清洗液贮槽，清洗过程 与废液分离操作一致，均为带压高速循环清洗，清洗后液体通过浓缩液贮槽排液口及透过 液排液口手动阀控制排放。本发明的有益之处主要体现在节能方面，废液通过超滤膜预浓缩分离出60%以上 的水分后，再经蒸发站强化蒸发浓缩后送回收锅炉燃烧，在该过程中能节约大量的热能。同 时，还体现在操作上的灵活性和简便性方面，在该系统中增设的温度控制系统，可以改善超 滤膜的水通量；液位传感控制系统可以设定浓缩比，操作灵活简单，而且保证浓缩系统的稳 定操作；膜池中不锈钢折流通道框架的独特设计也为操作带来方便，在实验过程中通过提 高浓缩液循环速度就可在一定程度上实现系统自净化，减少系统停机清洗次数。
权利要求
一种适用于化机浆制浆废液浓缩的板式超滤膜分离装置，包括板式超滤膜组件(6)、原液贮槽(1)、循环液贮槽(2)、透过液贮槽(7)、温度控制系统(3)、液位传感器控制系统(4)、液膜泵(P1)、压力表、流量计(FE1、FE2)、多个调节阀及管线，其特征在于所述原液贮槽(1)通过管线依次与循环液贮槽(2)、液膜泵(P1)、流量计(FE1)、板式超滤膜组件(6)、调压阀(V6)、透过液贮槽(7)及浓缩液贮槽(5)相联接，所述板式超滤膜组件(6)的浓缩液出口与调压阀(V6)串联循环回到循环液贮槽(2)，所述板式超滤膜组件(6)的透过液出口与用于透过液测定的流量计(FE2)及透过液贮槽(7)通过管线连接，所述循环液槽(2)中设有液位传感器控制系统(4)及温度控制系统(3)。
2.根据权利要求1所述的板式超滤膜分离装置，其特征是板式超滤膜组件内部为折流 通道结构，该折流通道结构可防止废液的短流，且在循环液的高速冲刷作用下可实现膜面 的自净化，使板式超滤膜分离装置的停机清洗次数减少。
3.根据权利要求1所述的板式超滤膜装置，其特征是循环液贮槽中设有液位传感控制 系统，该液位传感控制系统可以控制液体的浓缩比，且通过控制系列电动阀(V2、V3、V4)的 开关及液膜压力泵(Pl)的开停来实现周期性的浓缩。
全文摘要
一种适用于化机浆制浆废液浓缩的板式超滤膜分离装置，包括板式超滤膜组件、原液贮槽、循环液贮槽、透过液贮槽、温度控制系统、液位传感器控制系统、液膜压力泵、压力表、流量计、多个调节阀及管线，其特征在于所述原液贮槽(1)通过管线依次与循环液贮槽(2)、液膜压力泵(P1)、流量计(FE1)、板式超滤膜组件(6)、调压阀(V6)、透过液贮槽(7)及浓缩液贮槽(5)相联接，所述循环液槽(2)中设有液位传感器控制系统(4)及温度控制系统(3)。该装置具有低能耗、抗污染、运行稳定及操作简单的优点，可对低固含量的化机浆制浆废液进行预浓缩，大幅降低蒸发浓缩过程蒸汽消耗。同时，可促进化机浆制浆过程节水及污染物消减。
文档编号B01D61/18GK101934196SQ20091008824
公开日2011年1月5日 申请日期2009年7月14日 优先权日2009年7月14日
发明者丁建平, 冯文英, 张勇, 张升友, 徐 明, 曹春昱, 林乔元, 苏振华, 郑燕生 申请人:中国制浆造纸研究院