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造紙廢水(白水)的封閉循環(huán)和*
點(diǎn)擊次數:5299 更新時(shí)間:2011-05-08

 

1. 前言

  目前,國外以廢紙為原料的制漿造紙廠(chǎng),不少已實(shí)現*。實(shí)現*的關(guān)鍵是廢水處理和循環(huán)回用,*概念是:進(jìn)入系統的清水和原料中水分應等于蒸發(fā)汽化水、成品紙中水分、篩渣及污泥中水分的總和而并非是零用水。與制漿過(guò)程相比,造紙過(guò)程節水潛力較大,較易實(shí)現封閉循環(huán)。因為造紙過(guò)程排放掉的剩余白水中真正的無(wú)用廢棄物很少;無(wú)論是細小纖維,還是填料、助劑和水都是有用的,可以循環(huán)使用。紙機白水中含有細小纖維,少量果膠、醋、糖,造紙填料和某些添加劑,主要反應在廢水中SS和COD比較高。目前國內一些中小型企業(yè),特別是一些老企業(yè)排水量較大,通常達到100~200m3 /t紙,SS和COD負荷大約在50~70kg/t 和70~90kg/t 。

  我國目前的再生紙和紙板廠(chǎng)大部分是非脫墨性的,即生產(chǎn)瓦楞紙、粗紙板和掛面紙板;紙張無(wú)白度要求,對水質(zhì)要求不高,從技術(shù)上講*可以做到封閉循環(huán),用水量達到 15m 3 每噸成品紙理論上是沒(méi)有問(wèn)題的。目前非脫墨再生造紙廠(chǎng)廢水的COD cr為800~1500mg/L ,BOD 5為150~350mg/L ,SS 為900~1200mg/L 。

2. 造紙廢水的封閉循環(huán)

2.1 造紙用水的種類(lèi)及封閉循環(huán): 由于造紙過(guò)程各部分對用水水質(zhì)的要求不同,故要實(shí)現造紙廢水的封閉循環(huán),就要實(shí)行部分用水的單獨循環(huán)和白水的可循環(huán)利用。

 ?。?)碎漿機用水。對產(chǎn)品外觀(guān)要求不高的產(chǎn)品(如瓦楞紙),可直接回用紙機網(wǎng)下白水,圓網(wǎng)濃縮機濃縮的白水也可以一部分回用到碎漿機上,無(wú)須經(jīng)任何處理即可循環(huán)回用。對于生產(chǎn)掛面紙的企業(yè),如果是采用多圓網(wǎng)紙機生產(chǎn)的,面層和底層網(wǎng)籠排出的白水直接回用于面層和底層的碎漿機,芯層或襯層網(wǎng)籠排出的白水經(jīng)單獨的白水澄清系統后回用于芯層或襯層碎漿機。碎漿機用水一般要求不高(除非是碎白漿板,水要用清水或處理后較好的水,SS小于50mg/L ,PH 6~7 ),對SS沒(méi)什么要求,PH 5~7 。

 ?。?)真空泵密封用水。 在清水使用中,真空泵用水量很大,需實(shí)行單獨水循環(huán),由于循環(huán)水溫往往較高(50~60.0 c) ,影響真空泵效率,增加了能耗,因此要增加一個(gè)小型的空氣冷卻塔把密封排水冷卻后再循環(huán)回用。其他冷卻用水(如液壓系統和潤滑油系統)經(jīng)冷卻塔單獨封閉回用。

 ?。?)漿料稀釋用水。漿料稀釋用水包括沖漿系統和低濃除渣器及濕干損紙池的稀釋用水,均可采用紙機網(wǎng)下白水及圓網(wǎng)濃縮機濃縮出來(lái)的水來(lái)稀釋。因為隨著(zhù)循環(huán)利用率的提高,水中積累了大量的陰、陽(yáng)離子雜質(zhì),還有填料的加入使水中 PH 的出現偏差,因此需要定期更換循環(huán)白水,排放到水處理設備處理過(guò)后再回用。稀釋水要求:COD1200mg/L以下,PH 5~7,zeta電位要控制好,不能偏差太大。

 ?。?)剩余紙機白水。由于剩余紙機白水含某些溶解性有機物,易滋生微生物,造成腐漿,影響尾漿的回用;另外隨著(zhù)循環(huán)率增加,因為某些污染物質(zhì)的積累(如陰離子雜質(zhì))和PH 值的不穩定(影響施膠效果),因此進(jìn)行比較完整的水處理(如氣浮池)后再循環(huán)回用到紙機上是必要的。處理后的水質(zhì):COD 300mg/L 以下,SS100mg/L 以下,PH 6~7,zeta電位好為零。

 ?。?)有些系統的噴淋水可以用處理過(guò)的水來(lái)代替清水,如跳篩或圓筒篩或一部分的清潔用水,毛布沖洗水和網(wǎng)籠高壓水也可以用SS含量小于20mg/L處理水來(lái)代替清水,但要注意噴嘴的堵塞問(wèn)題,水管口好有過(guò)濾器。某些關(guān)鍵的部位(如真空泵)需添加少量清水以補充蒸發(fā),流漿箱消泡水、水針水要用清水;以免造成定量的波動(dòng)、水針堵塞造成斷頭。

2.2 白水回收及白水封閉循環(huán)

  一般認為,實(shí)行白水封閉循環(huán)會(huì )損失企業(yè)的經(jīng)濟效益和產(chǎn)品競爭力,但事實(shí)上,封閉循環(huán)后減少的纖維,填料和熱能的損失會(huì )彌補白水封閉循環(huán)的投資。特別是實(shí)行封閉循環(huán)后所得到的環(huán)保形象會(huì )使企業(yè)得益斐淺。

  美國環(huán)境保護局對25家非脫墨再生紙廠(chǎng)調查顯示:其中10家已經(jīng)達到了環(huán)保局的*要求,其他15家接近達到這個(gè)要求。*廠(chǎng)使用的清水主要用于紙板機噴淋水和碎漿用水,其他全部用于循環(huán)白水。

  為了充分利用紙機上的白水,應盡量根據廢水濃度的不同分級回收,因為從紙機不同部位脫出的白水的濃度和組成是不同的。例如:紙機網(wǎng)下真空箱之前的網(wǎng)下白水濃度是濃,簡(jiǎn)稱(chēng)濃白水;而真空箱和壓榨部脫出的白水濃度較低簡(jiǎn)稱(chēng)稀白水,另外還有洗毛毯水中含有毛毯毛,應該與網(wǎng)下白水分開(kāi)回收。紙機系統還有許多地方須用清水作為冷卻水來(lái)進(jìn)行間接冷卻,如真空泵、液壓系統和磨漿機等,間接冷卻水未被污染,因此必須與紙機白水分開(kāi)單獨回收循環(huán)利用。

  充分利用白水,可以減少清水用量,減少原料及藥品的流失,減少廢水處理設備的負荷,減少污染等,有著(zhù)重要的經(jīng)濟和社會(huì )效益。紙機白水循環(huán)利用的基本原則是在不影響紙機操作和成紙質(zhì)量的前提下,盡量對白水加以處理和利用,尤其是優(yōu)先利用濃白水,以減少清水用量。

   一般造紙機的白水可采用三級循環(huán)的方式來(lái)處理。其*級循環(huán)是采取網(wǎng)部的白水,用于沖漿稀釋系統。第二級循環(huán)是網(wǎng)部剩余的白水和噴水管的水等經(jīng)白水回收設備處理,回收其中物料,并將處理后的水分配使用的系統。第三級循環(huán)是紙機及其它工段的排水和第二級循環(huán)多余水,匯合起來(lái)經(jīng)水處理設備處理,并將部分處理水分配使用的系統。

 ?。?)*級循環(huán)

  真空箱之前的濃白水,其水量及內含的物料量,都占網(wǎng)部排水的 60~90%, 這部分白水應全部用于紙料的稀釋。一般來(lái)說(shuō),真空箱之前的紙層干度低于調漿箱處紙料的濃度,因此該部分白水往往可全部被用于稀釋?zhuān)蛔愕牟糠钟谜婵障浒姿a充。但如果流漿箱中消泡水、網(wǎng)上定邊板的攔漿水,以及洗網(wǎng)的清水大量混入,濃白水將用不完,造成二級循環(huán)濃度升高,白水回收設備負荷增高,因此在設計和實(shí)踐中,應盡量減少清水在濃白水中的混入。

  *級循環(huán)系統中還包括低濃除渣器各段渣槽的稀釋。這部分水也應采用*級循環(huán)的白水,好用其中的稀白水。因為濃白水攜帶的物料量多,稀釋到同一濃度所需的白水多,使總液量加大,從而增加凈化設備的負荷,增大動(dòng)力消耗。

 ?。?)第二級循環(huán)

  第二級循環(huán)的白水,要經(jīng)過(guò)白水回收設備回收其中纖維,再回用處理后的水,所以網(wǎng)部剩余的白水將全部投入第二級循環(huán),其它白水,則要根據其纖維含量及水的潔凈程度,根據制漿造紙的各個(gè)系統的需要來(lái)加以選擇,具體可參見(jiàn)下表

        造紙車(chē)間各種白水應投入的循環(huán)系統
 
 
應投入的循環(huán)系統
備 注
一級循環(huán)
二級循環(huán)
三級循環(huán)
網(wǎng)部剩余白水
 
投入
投入
纖維含量多,就投入二級循環(huán)
損紙池濃縮機排水
 
投入
 
 
低濃除渣器排渣
 
 
投入
可用跳篩除去其中的粗渣
案輥、案板白水
投入
 
 
 
真空箱白水
投入
投入
 
作為*級的補充,多余者進(jìn)入第二級循環(huán)
洗網(wǎng)噴淋水
 
投入
投入
 
真空伏輥白水
 
投入
投入
濃度很低有時(shí)也不進(jìn)入二級循環(huán)
壓榨排水
 
投入
投入
注意有毛毯毛及微細組分形成的污染物,有時(shí)不能導入二級循環(huán)
毛布洗滌水
 
投入
投入
注意有毛毯毛
冷卻水、泵的密封水
 
 
投入
若無(wú)油污可返回清水系統循環(huán)使用
  處理后的白水,因處理設備的性能不同、水質(zhì)不同,可根據具體情況,選擇用水部位。對于處理效果好的白水,可作為噴水管用水,一般則可送往打漿調料部分作為稀釋用水。

        (三)第三級循環(huán)

  該系統的水,含有許多樹(shù)脂、油污、粗重雜質(zhì)等,也含有可回用的填料、纖維,所以應該進(jìn)一步的處理,以便回用其中的填料、纖維、水等資源,也利于環(huán)保。
 
  常用白水處理技術(shù)有:多圓盤(pán)過(guò)濾機、氣浮技術(shù)和單純沉淀塔技術(shù),氣浮技術(shù)中又有近來(lái)開(kāi)發(fā)的淺層氣浮和渦凹氣浮,及較經(jīng)典的壓力溶氣氣浮和射流氣浮,還有 A/O 法生化處理技術(shù)。一般氣浮池不能獲得高質(zhì)量的水,要達到白水回用在紙機上,建議采用淺沉氣浮池 , 配合本公司的“紙寶”系列凈水劑,真正達到清潔生產(chǎn)和“*”。

2.3 白水封閉程度的選擇和經(jīng)濟效益比較

  進(jìn)行白水封閉并不是盲目的追求全封閉和“*”,而是在保證紙機正常操作和紙葉性能的前提下盡可能地提高白水封閉程度,使經(jīng)濟性和環(huán)保性有機的起來(lái)。下圖為不同紙廠(chǎng)的白水封閉程度。
工廠(chǎng)類(lèi)型
白水封閉程度(以每噸紙耗清水量計)
硫酸鹽法漿廠(chǎng)
38m 3 /t
機械漿—脫墨漿新聞紙廠(chǎng)
20m 3 /t
回用纖維紙廠(chǎng)
5m 3 /t
  下表為某新聞紙廠(chǎng)的白水封閉的技術(shù)和經(jīng)濟指標。據該表可知,隨著(zhù)封閉程度的提高,系統中的無(wú)機和有機溶解物含量上升很快,B封閉程度下總無(wú)機和有機溶解物含量分別比A封閉程度下增加了6倍和3倍,而在C封閉程度下則分別增加了38和10倍,這表明在越高的封閉程度下,系統中的溶解物積累越快。研究表明,在A(yíng)和B封閉程度下,紙機運行和紙頁(yè)性能并沒(méi)有受到嚴重的影響,而C封閉程度下,水系統的循環(huán)使用使紙機操作困難,同時(shí)使紙頁(yè)性能指標下降較大。從表中的數據得知B封閉程度下合適,經(jīng)濟性和環(huán)保性有機起來(lái)。
封閉程度
(以日耗水水量)
總無(wú)機溶解物
( g/L )
總有機溶解物
( g/L )
設備費用
( 10 6 ¥)
運行費用
( 10 6 ¥)
總費用
( 10 6 ¥)
A ( 10t/d )
1.11
6.46
53.4
3.02
56.42
B ( 5t/d )
6.78
18.95
43.2
1.42
44.62
C ( 2t/d )
38.02
69.53
44.4
1.20
45.60
3. 封閉循環(huán)后的主要污染物及處理方法

 ?。?) 可溶性有機物。水封閉循環(huán)后,可溶性有機物在水中積累,同時(shí)水溫上升,為微生物生長(cháng)創(chuàng )造了條件。那些能形成粘液和絲狀的微生物,因為能夠附著(zhù)在容器壁而易于生長(cháng),成團的帶粘液的微生物與纖維一起形成腐漿,容易造成紙頁(yè)的空洞、透明點(diǎn)等紙病,甚至造成抄造斷頭;所以說(shuō)可溶性有機物是封閉循環(huán)水處理中首先要解決的污染物。腐漿所造成的H 2 S和揮發(fā)性脂肪酸 (VAF) 會(huì )進(jìn)一步影響產(chǎn)品質(zhì)量 .

 ?。?) 鹽積累和腐蝕問(wèn)題。陽(yáng)離子除了鈉以外,還有鈣鹽,如碳酸鈣和硫酸鈣。碳酸鈣來(lái)自廢紙中的填料和涂布層,碳酸鈣和 VAF 反應生成醋酸鈣并放出二氧化碳,二氧化碳易引起氣泡和泡沫,產(chǎn)生紙病和斷頭,嚴重影響抄造。來(lái)自廢紙的硫酸根(如原紙抄造中施膠用的硫酸鋁)與廢水中的鈣離子會(huì )形成硫酸鈣,在紙機網(wǎng)部形成垢層,造成糊網(wǎng)、粘輥等毛病,難于抄造。而且硫酸根和 VAF 還有腐蝕性,水溫升高更加劇腐蝕速度。

 ?。?) 二次膠粘物。二次膠粘物來(lái)自于印刷油墨、膠粘劑、涂布組分及某些添加劑,是具有膠粘性的憎水性物質(zhì),能穩定于水中,引起的抄造問(wèn)題相當于樹(shù)脂障礙,從而使紙漿粘度升高,網(wǎng)部濾水困難。

 ?。?) 陰離子廢物。陰離子廢物是指親水性的、分子量大的一類(lèi)有機物,主要來(lái)自于半纖維素和木素的降解組分,以及淀粉、油墨等其他物質(zhì)。
  
  總結以上污染物主要可分為:粗、細懸浮性顆粒污染物:可采用物理、化學(xué)沉淀、過(guò)濾等方法去除;可溶性污染物分可溶性有機物和可溶性無(wú)機物:可溶性有機物好的方法是采用厭氧、好氧生化處理,而可溶性無(wú)機物即鹽類(lèi)則需要膜分離技術(shù)。

4. 結論

  1. 封閉循環(huán)目前在我國基本上是可以實(shí)現的,并將大大減少造紙的用水量和廢水的產(chǎn)生量,利于環(huán)保,也利于企業(yè)。

  2. 封閉循環(huán)后主要污染物長(cháng)期積累,故要定期對白水進(jìn)行處理或更換循環(huán)白水。

  3. 白水封閉循環(huán)不能一味的追求全封閉和“*”,而是在保證紙機正常操作和紙葉性能的前提下盡可能地提高白水封閉程度,使經(jīng)濟性和環(huán)保性有機的起來(lái)。

  所以,各級水系統循環(huán)回用而達到*具有深遠的意義 , 節水降污已經(jīng)成為當今造紙刻不容緩的事情,制漿造紙廢水的封閉循環(huán)和*可以給造紙企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟效益,減少各種原材料的消耗,降低生產(chǎn)成本。另外,廢水*避免環(huán)境污染,真正做到清潔生產(chǎn),將會(huì )是造紙業(yè)可持續發(fā)展的一個(gè)新里程碑。
 

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