造紙廠按工序排出三股廢水:一是制漿蒸煮廢液,即造紙黑液;二是分離黑液后紙漿的洗、選、漂水,也稱中段水;三是抄紙機上的白水,白水是可以處理后回用的。實際上中段水是黑液提取不完全所剩下的部分,一般占總量的10%以內,而黑液中所含的污染物占全廠污染排放總量的90%以上,因此,造紙黑液是造紙廠污染的主要部分。
“污染即是錯置的資源”。造紙用的秸稈等原料中均含有纖維素、木質素、和半纖維素等物質,造紙僅取用其中的纖維素(約占40%),而其中約占25%的木質素與約占28%的半纖維素以及木糖、氮、磷(P)、鉀等則隨黑液廢棄。以傳統的硫酸鹽紙漿生產為例,一般每生產1t硫酸鹽漿就有1t有機物和400 kg堿類、硫化物溶解于黑液中,這也是構成造紙污染的主要成分,大量COD排放到水體中將消耗水中大部分溶解氧,導致水質因溶解氧濃度嚴重不足而惡化。對造紙黑液的處理是造紙業廢水處理的關鍵,目前,常用的造紙黑液處理技術有堿回收法、絮凝沉淀法、膜分離法、酸析法、好氧活性污泥法及生物技術法等。其中堿回收法是目前技術最成熟、工業中應用最廣泛的造紙黑液處理方法。
堿回收技術是造紙黑液處理較為成熟的技術,在各地取得了廣泛的應用。根據不同的工作原理,又可分為燃燒法、電滲析法及黑液氣化法等。
燃燒法堿回收技術的完整流程分為提取、蒸發、燃燒、苛化-石灰回收四道工序。污水處理技術和原理按污水來源分類,污水處理一般分為生產污水處理和生活污水處理。生產污水包括工業污水、農業污水以及醫療污水等,而生活污水就是日常生活產生的污水,是指各種形式的無機物和有機物的復雜混合物,包括:①漂浮和懸浮的大小固體顆粒;②膠狀和凝膠狀擴散物;③純溶液?;驹硎菍⒑谝簼饪s后在燃燒爐中進行燃燒將有機鈉鹽轉化為無機鈉鹽,然后加入石灰將其苛化為氫氧化鈉,以達到回收堿和熱能的目的。
黑液與漿料分離后,提取出來的木(草)漿稀黑液濃度較低,必須將其通過蒸發系統去掉大部分水分,濃縮至45-80%的濃度,再將濃縮后的黑液噴入堿回收鍋爐爐膛燃燒,黑液燃燒產生的熱量可用于工藝或發電。
工業污水處理技術污水工藝流程選型要求: 改造應根據實際情況,充分利用現有處理設施,對現有醫院中應用較多的化糞池、接觸池在結構或運行方式上進行改造,必要時增設部分設施,盡可能地提高處理效果,以達到醫院污水處理的排放標準。黑液中的有機鈉鹽在爐內發生化學反應轉變為熔融的碳酸鈉,同時把補充的芒硝還原成硫化鈉,熔融物從堿爐底部排出,溶解后形成含少量鐵離子的綠液。所得綠液與石灰進行反應,其中的碳酸鈉被苛化為氫氧化鈉 ??粱蟪吻宓囊后w稱為白液,即可重新用于制漿蒸煮。將苛化產生的白泥進行高溫煅燒,可以回收石灰用于苛化過程。
燃燒法堿回收工藝技術成熟,運行穩定,但工程投資較大,適用于規模較大的造紙企業,當前各國對黑液處理主要采用燃燒法回收堿的技術路線。污水處理技術和原理按污水來源分類,污水處理一般分為生產污水處理和生活污水處理。生產污水包括工業污水、農業污水以及醫療污水等,而生活污水就是日常生活產生的污水,是指各種形式的無機物和有機物的復雜混合物,包括:①漂浮和懸浮的大小固體顆粒;②膠狀和凝膠狀擴散物;③純溶液。但燃燒法堿回收容易受到黑液中硅成分的干擾:黑液中的二氧化硅與堿作用生成硅酸鈉,在燃燒過程中易形成結垢,影響了堿回收過程的順利進行。木漿中硅含量較低,因此堿回收進行較順利,堿回收率可達95~98%。但我國森林資源緊張,草類資源相對豐富,因此形成了以草漿造紙為主的造紙產業結構,草漿黑液中較高的硅含量影響了堿回收的效果。
電滲析法工藝一般采用循環式流程,黑液通過陽極室循環,稀堿液通過陰極室循環。在直流電場作用下,Na+通過陽膜進入陰極室,與電解產生的OH–結合生成NaOH而得以回收堿;陽極室黑液由于電解產生H+而不斷被酸化,到一定程度時,將大部分木質素沉淀析出。電滲析法堿回收具有工藝過程簡單,操作方便、設備投資少,易于自動化等特點。為了進一步提高堿回收率并降低耗電量,尚需對電極和膜片進行改進。
黑液堿回收除了常采用上述兩種方法外,在國外還普遍使用的一種方法是黑液氣化法。其原理是將黑液在高溫快速反應器中氣化,使其中的有機物轉化為清潔的可供燃氣輪機使用的燃料氣體。黑液氣化法比傳統的燃燒回收更有效,且環境友好性強,是制漿造紙工業能源生產與回收的一種有前景的技術。
對比以上三種工藝,總體上講,燃燒法堿回收能夠比較充分、全面地回收利用資源,對于規模在年產量在1.7萬噸以上的造紙企業,該技術在經濟上可收回成本或有一定收益。但我國由于木材短缺,采用非木纖維原料生產的紙漿占紙漿總量的70%以上,這樣的原料結構限制了工廠的生產規模,80%以上是年產2萬噸以下的中小型造紙廠,這些企業基本上不具備堿回收系統。
造紙黑液的治理是解決整個造紙工業污染的關鍵,由于黑液中含有難以生物降解的木質素以及其它一些有毒物質,使得黑液的治理成為世界性的難題。
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