專利名稱：吸附法非木材纖維堿法造紙污水治理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種造紙廠堿法造紙黑液污水的綜合治理技術(shù)，具體地說(shuō)是一種吸附法非木材纖維堿法造紙污水治理工藝。
非木材纖維(麥草、稻草)堿法造紙生產(chǎn)過(guò)程排出的污水，成份復(fù)雜，毒性大，對(duì)江河湖泊造成嚴(yán)重的污染，因而許多中小造紙廠不得不被政府強(qiáng)行關(guān)閉停產(chǎn)。目前為了解決造紙廠因污水排放對(duì)環(huán)境造成的污染，國(guó)內(nèi)外眾多的研究機(jī)構(gòu)科研人員提出很多治理方案，已在生產(chǎn)實(shí)踐中試運(yùn)行的治理方法大約有20種之多，然而真正符合“達(dá)標(biāo)排放，提出物有出路，不造成二次污染，運(yùn)行費(fèi)用合理”三項(xiàng)要求的幾乎沒(méi)有?，F(xiàn)各大型造紙企業(yè)正在試運(yùn)行的各類(lèi)治理污水工藝普遍存在有建設(shè)投資大，建設(shè)周期長(zhǎng)、運(yùn)行費(fèi)用高、治理效果差、運(yùn)行不穩(wěn)定等不足，不能從根本上治理造紙廠的污水。因而有些已上馬的治理工程不得不停下來(lái)另謀新出路。
本發(fā)明的目的是提供一種運(yùn)行費(fèi)用低(運(yùn)行成本約為100元/T紙以下)，建設(shè)投資少(按2萬(wàn)噸紙/年生產(chǎn)規(guī)模計(jì)，總投資900萬(wàn)元下)，治理后的污水符合排放標(biāo)準(zhǔn)，且90％以上的水可以循環(huán)使用，真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境、節(jié)約水資源、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的吸附法非木材纖維堿法造紙污水治理工藝。
本發(fā)明的目的是按以下方式實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的吸附法非木材纖維堿法造紙污水治理工藝包括吸附劑的制備、造紙黑液污水的凈化、吸附劑的再生、凈化水的脫鹽回用。黑液污水吸附凈化工藝為多級(jí)凈化，在多級(jí)凈化中吸附劑的總用量為黑液污水3-4％，第一級(jí)凈化中在加入吸附劑的同時(shí)，加入硫酸調(diào)節(jié)第一級(jí)黑液污水的PH為3-4，各級(jí)凈化后失效的吸附劑及其吸附物直接送吸附劑再生工序再生后重復(fù)使用，凈化的級(jí)數(shù)最好為三級(jí)。
吸附劑的制備制備吸附劑所使用的物料是木質(zhì)纖維和含有活化劑水溶液，制備方法是將木質(zhì)纖維物料按1∶2的比例放入活化劑水溶液浸泡0.5-1.5小時(shí)，離心脫水，然后將活化后的木質(zhì)纖維物料放入活動(dòng)床碳化爐中于400-700℃溫度下碳化，溫度加熱至550-650℃時(shí)，保溫碳化1.5-2小時(shí)，然后趁熱用水蒸汽將碳化好的木質(zhì)纖維物料壓送入盛有1％硫酸水溶液中浸泡0.5小時(shí)，經(jīng)過(guò)濾得吸附劑，不需干燥即可直接用于黑液污水的凈化，過(guò)濾后的活化劑濾液可補(bǔ)充硫酸氫鈉、亞硫酸氫鈉及硫酸后反復(fù)使用。
木質(zhì)纖維物料是指以玉米芯為原料生產(chǎn)糠醛、木糖的廢渣、粉碎后的農(nóng)作物秸桿及其他含木質(zhì)纖維的植物莖葉，單一成份使用或由兩種以上成份按任意比例組成的混合物。
活化劑選用含有硫酸氫鈉、亞硫酸氫鈉和硫酸的水溶液，濃度為1-20％，可單一成份使用或使用兩種以上成份混合成的多元活化劑水溶液。
吸附劑的再生吸附劑的再生是將吸附造紙黑液污水中的木素后失效的吸附劑經(jīng)過(guò)濾后直接加入到各含1-20％的硫酸氫鈉、亞硫酸氫鈉和硫酸的活化劑水溶液浸泡0.5-1.5小時(shí)，經(jīng)離心脫水，送碳化爐碳化處理，送入碳化爐內(nèi)加熱至200℃左右，在真空下，干燥脫除水份后，再升溫至550-650℃碳化處理1.5小時(shí)，所得的再生吸附劑，其吸附性能效果與第一次加入的相同，可重復(fù)使用，再生后吸附劑的總重量為原有吸附劑和吸附造紙黑液中木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為新吸附劑的重量之和。
凈化水的脫鹽處理由于循環(huán)水在生產(chǎn)工序中循環(huán)使用后其總含鹽量將逐漸增加，因而必須將一部分循環(huán)水進(jìn)行脫鹽處理，在本發(fā)明的工藝中，凈化水的脫鹽是將末級(jí)吸附處理后的水的三分之一通過(guò)反滲透裝置使水中的鹽類(lèi)(主要有氯化鈉，硫酸鈉等)濃縮至濃度11-15％，將濃縮后濃鹽溶液送入蒸發(fā)工序，經(jīng)濃縮、冷卻、結(jié)晶、離心分離得固體鹽副產(chǎn)品，供皮革廠鞣革用，反滲透后的純凈水與三級(jí)過(guò)濾后的原水合并，送生產(chǎn)循環(huán)使用。
吸附凈化流程如示意圖實(shí)施例按重量比各取糠醛廢渣、木糖廢渣及碎麥草(含水量在15％以下)三分之一，用粉碎機(jī)粉碎到粒度為40目以上備用；按重量比向水溶液中同時(shí)加入5％的硫酸氫鈉、亞硫酸氫鈉和硫酸攪拌均勻配成活化劑水溶液備用；按重量比為渣∶活化劑溶液＝1∶2的比例將渣放入活化劑中浸泡半小時(shí)左右，經(jīng)過(guò)濾，干燥至水分為5％以下時(shí)，將渣放入帶有翻動(dòng)攪拌的碳化爐內(nèi)，加熱至550-650℃，在此溫度范圍內(nèi)保溫碳化1.5-2小時(shí)，然后用水蒸汽將碳化好的物料壓送入盛有1％硫酸水溶液中，再經(jīng)過(guò)濾得吸附劑，不需干燥，可直接送凈化工序使用，濾液補(bǔ)充硫酸氫鈉、亞硫酸氫鈉和硫酸至規(guī)定濃度后反復(fù)使用。
本發(fā)明用吸附劑處理污水是按下列步驟進(jìn)行的，吸附工藝選為三級(jí)，吸附劑由第三級(jí)加入，三級(jí)吸附過(guò)濾后進(jìn)入第二級(jí)，二級(jí)吸附過(guò)濾后進(jìn)入第一級(jí)。污水的流程為第一級(jí)濾液進(jìn)入第二級(jí)，第二級(jí)的濾液進(jìn)入第三級(jí)。吸附劑(干)的用量為污水量的3-4％，在進(jìn)行第一級(jí)處理時(shí)，在加入吸附劑的同時(shí)，加入硫酸調(diào)節(jié)第一級(jí)污水的PH為3-4。各級(jí)吸附造紙黑液污水中木質(zhì)素后的吸附劑過(guò)濾脫水后送往再生工序再生。
經(jīng)過(guò)三級(jí)吸附的污水COD含量由原來(lái)的5000mg/L，降至300mg/L以下。COD的脫除率達(dá)95％左右。懸浮物在5mg/L以下，水質(zhì)無(wú)色透明。
本發(fā)明的吸附劑的再生是按下列步驟進(jìn)行的；將上述各級(jí)吸附處理過(guò)濾后的吸附有木質(zhì)素的吸附劑按吸附劑加工制造方法相同的方法用活化劑浸泡后，送入碳化爐內(nèi)加熱至200℃左右，在真空下，干燥脫除水份后，再升溫至550-650℃碳化處理1.5小時(shí)，用水蒸汽將碳化好的物料壓送入盛有1％硫酸水溶液中，再經(jīng)過(guò)濾得再生吸附劑，不需干燥，可直接使用。
各種檢測(cè)數(shù)據(jù)如下一、不同物料制備成的吸附劑其物化技術(shù)指標(biāo)如下糠醛渣 木糖渣 碎麥草 再生吸附劑得率％ 50 52 35 102質(zhì)量指標(biāo)亞甲蘭脫色力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灼燒殘?jiān)ァ?0 20 20 16分別采用5％硫酸氫鈉、亞硫酸氫鈉或硫酸制備的活化劑水溶液與三者用相同濃度混合組成的活化劑水溶液相比，所得吸附劑質(zhì)量指標(biāo)基本相同。
碳化溫度為550℃。
2、污水處理結(jié)果原污水(黑液、漂前漂后洗混合水)CODmg/L 4900一級(jí)處理后 1250二級(jí)處理后 637三級(jí)處理后 2453、脫鹽結(jié)果三級(jí)處理后水50m3溶解鹽11.8Kg/m3三級(jí)處理后水溶解鹽總量50×11.8＝590Kg其中17m3進(jìn)行兩級(jí)反滲透裝置脫鹽，脫鹽率99％脫除鹽總量 17×11.8×0.99＝198.6Kg剩余鹽總量 590-198.6＝391.4Kg
水中剩鹽濃度391.4÷50＝7.83Kg/m3經(jīng)濟(jì)效益分析本發(fā)明用吸附法治理非木材纖維堿法造紙污水工藝，與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比具有運(yùn)行費(fèi)用低(運(yùn)行費(fèi)用為100元/T紙以下，約為現(xiàn)有技術(shù)的五分之一)，建設(shè)投資少(按2萬(wàn)噸/年造紙規(guī)模計(jì)，總投資在900萬(wàn)元以下，約為現(xiàn)有技術(shù)的四分之一)；治理后的污水可以達(dá)標(biāo)，無(wú)二次污染；經(jīng)兩級(jí)反滲透裝置脫鹽后，使水中的鹽始終保持在1％以下，90％以上的水可以循環(huán)使用，節(jié)約水資源。因此推廣應(yīng)用后具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
本發(fā)明的吸附法非木材纖維堿法造紙污水治理工藝和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有設(shè)計(jì)合理、工藝簡(jiǎn)單、投資少、工期短見(jiàn)效快，由于吸附劑不損耗，一次投入長(zhǎng)年見(jiàn)效，黑液污水中的木素得到合理地利用，避免黑液廢渣的二次污染，真正實(shí)現(xiàn)以廢治廢。循環(huán)水中鹽類(lèi)的濃度始終保持在1％以下，能夠循環(huán)使用，切實(shí)有效地節(jié)約水資源，徹底杜絕了對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)治理與增收并舉，因而，具有很好的推廣使用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.吸附法非木材纖維堿法造紙污水治理工藝，包括吸附劑的制備、造紙黑液污水的凈化、吸附劑的再生、凈化水的脫鹽回用，其特征在于黑液污水吸附凈化工藝為多級(jí)凈化，在多級(jí)凈化中吸附劑的總用量為黑液污水3-4％，第一級(jí)凈化中在加入吸附劑的同時(shí)，加入硫酸調(diào)節(jié)第一級(jí)黑液污水的PH為3-4，各級(jí)凈化后失效的吸附劑及其吸附物直接送吸附劑再生工序再生后重復(fù)使用，凈化的級(jí)數(shù)最好為三級(jí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附法非木材纖維堿法造紙污水治理工藝，其特征在于制備吸附劑所使用的物料是木質(zhì)纖維和含有活化劑的水溶液，制備方法是將木質(zhì)纖維物料按1∶2的比例放入活化劑水溶液浸泡0.5-1.5小時(shí)，離心脫水，然后將活化后的木質(zhì)纖維物料放入活動(dòng)床碳化爐中于400-700℃溫度下碳化，溫度加熱至550-650℃時(shí)保溫碳化1.5-2小時(shí)，然后趁熱用水蒸汽將碳化好的物料壓送入盛有1％硫酸水溶液中浸泡0.5小時(shí)，經(jīng)過(guò)濾得吸附劑，不需干燥即可直接用于黑液污水的凈化，過(guò)濾后的活化劑濾液可補(bǔ)充硫酸氫鈉、亞硫酸氫鈉及硫酸后反復(fù)使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸附法治理非木材纖維堿法造紙污水工藝，其特征在于木質(zhì)纖維物料是指以玉米芯為原料生產(chǎn)糠醛、木糖的廢渣、粉碎后的農(nóng)作物秸桿及其他含木質(zhì)纖維的植物莖葉，單一成份使用或由兩種以上成份按任意比例組成的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸附法治理非木材纖維堿法造紙污水工藝，其特征在于活化劑選用含有硫酸氫鈉、亞硫酸氫鈉和硫酸的水溶液，濃度為1-20％，可單一成份使用或使用兩種以上成份混合成的多元活化劑水溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附法治理非木材纖維堿法造紙污水工藝，其特征在于吸附劑的再生是將吸附造紙黑液污水中的木素后失效的吸附劑經(jīng)過(guò)濾后直接加入到各含1-20％的硫酸氫鈉、亞硫酸氫鈉和硫酸的活化劑水溶液浸泡0.5-1.5小時(shí)，經(jīng)離心脫水，送碳化爐碳化處理，送入碳化爐內(nèi)加熱至200℃左右，在真空下，干燥脫除水份后，再升溫至550-650℃碳化處理1.5小時(shí)，所得的再生吸附劑，其吸附性能效果與第一次加入的相同，可重復(fù)使用，再生后吸附劑的總重量為原有吸附劑加吸附造紙黑液中木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為新吸附劑重量之合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附法非木材纖維堿法造紙污水治理工藝，其特征在于凈化水的脫鹽是將末級(jí)吸附處理后的水的三分之一通過(guò)反滲透使水中的鹽類(lèi)(主要有氯化鈉，硫酸鈉等)濃縮至濃度11-15％，將濃縮后濃鹽溶液送入蒸發(fā)工序，經(jīng)濃縮、冷卻、結(jié)晶、離心分離得固體鹽副產(chǎn)品，供皮革廠鞣革用，反滲透后的純凈水與三級(jí)過(guò)濾后的原水合并，送生產(chǎn)循環(huán)使用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種吸附法非木材纖維堿法造紙污水治理工藝,包括吸附劑的制造、造紙黑液污水的凈化、吸附劑的再生、凈化水的脫鹽回用,黑液污水吸附凈化工藝為多級(jí)凈化,凈化后失效的吸附劑及其吸附物可直接送吸附劑再生工序再生后重復(fù)使用。該工藝和現(xiàn)有技術(shù)相比,具有設(shè)計(jì)合理、工藝簡(jiǎn)單、投資少、見(jiàn)效快等特點(diǎn),由于吸附劑吸附造紙黑液污水中的木質(zhì)素經(jīng)再生后能得到合理地利用,因而避免了黑液廢渣的二次污染。凈化后的水可循環(huán)使用,真正實(shí)現(xiàn)根治污染、以廢治廢、治理與增收并舉。因而,具有很好的推廣使用價(jià)值。
文檔編號(hào)C02F1/28GK1241534SQ9811033
公開(kāi)日2000年1月19日 申請(qǐng)日期1998年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月9日
發(fā)明者王培中, 李靜, 王平, 龐維國(guó), 郭娟, 牛愛(ài)云, 田茂水, 李太軍 申請(qǐng)人:濟(jì)南新中智科技開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司