專利名稱：造紙廠紙漿黑液處理與回收工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用電化學分離法處理廢水的工藝，更具體地說是一種造紙廠紙漿黑液處理與回收工藝。
中國是草漿造紙的大國，其草漿造紙量約占全世界草漿造紙量的70％左右，而木漿造紙的比重則很低。草漿造紙會產(chǎn)生一種紙漿黑液，這種黑液含有極多的雜質(zhì)，如殘堿、木素、纖維、膠體質(zhì)、有機懸浮物等等，但最主要的是殘堿與木素，這些雜質(zhì)混合在一起，使得黑液很難處理，而這些黑液對環(huán)境的污染卻非常嚴重。為了根治這種黑液，有人曾主張采用燒干黑液的方法進行處理，既不排放黑液，又可回收殘堿，但這種方案建設(shè)投資巨大，而且燒干運行費用昂貴，所以國內(nèi)草漿紙廠所建成的這類處理設(shè)施目前已基本上停運關(guān)閉或即將關(guān)閉；另外，也有人在研究試驗中采用生物化學方法直接處理黑液，但因其處理速度過慢、不能回收殘堿，且處理效果較差等原因而不能得到推廣與應用；國內(nèi)外的凈化水技術(shù)，如電滲析、反滲透、超濾等方法，僅適用于凈水深度凈化處理，不能適用于處理黑液。
中國專利CN88102696.4曾公開了一種可適用于處理造紙黑液的“離子型膠體廢液處理新工藝”，該工藝的過程是將造紙黑液稀釋成濃度為1％～14％，通入一個設(shè)有直流電場的容器中電離，使木素與廢液分離并予以回收，然后再將回收木素后的清液通入一個設(shè)有離子隔膜的容器中進一步電離，使其在陰極區(qū)形成堿性液，在陽極區(qū)形成酸性液，最后再將堿性液和酸性液分別導出，從而達到回收殘堿的目的。但這種工藝的缺點是第一，該工藝中采用了離子隔膜，而離子隔膜一般適用于濃度較低的溶液和凈水深度凈化，不能適用于重污濁水、溫度高于45℃的水，而紙漿黑液則屬于重污濁水，且溫度較高；第二，由于前述原因，該工藝在處理時需要將紙漿黑液的濃度稀釋為1％～14％，這需要浪費大量的凈水資源，也增加了處理成本；第三，為了減輕污濁程度，該工藝中采用了首先分離木素的方法，即將稀釋的黑液在未插入離子隔膜的容器中電離，使木素從溶液中分離，經(jīng)沉淀或過濾回收，而實際上這種方法并不可行，因為從理論上講，鈉木素在堿性條件下，是水溶性很好的物質(zhì)，不管怎樣處理，都是很難與水分離的，只有在中性PH＝7或酸性PH＝5～6，并且要在液體中不含或含很少量的NaCO3、NaHCO3的條件下，才能有辦法使木素從水中分離；第四，該工藝中使用的離子隔膜在使用時易于出現(xiàn)堵膜現(xiàn)象；第五，該工藝的處理方法比較復雜。
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點而提供一種投資較少、處理費用較低、可回收殘堿、回收木素且不需稀釋紙漿黑液、不易出現(xiàn)堵膜現(xiàn)象的造紙廠紙漿黑液處理與回收工藝。
為完成上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)解決方案是，一種造紙廠紙漿黑液處理與回收工藝，其特殊之處在于①將紙漿黑液注入中部設(shè)有一個微孔膜的電離槽，注入時使紙漿黑液從微孔膜的兩側(cè)同時注入；②使紙漿黑液沿電離槽在微孔膜兩側(cè)流動，在電離槽電場作用下使Na+鈉離子聚集到靠近負極極板一側(cè)形成濃堿液區(qū)，使Ro-木素離子聚集到靠近正極極板一側(cè)形成中性液區(qū)或偏酸性液區(qū)；③使?jié)鈮A液和中性液或偏酸性液從電離槽的另一端分別流出，回收濃堿液；④向中性液或偏酸性液中加入混凝劑并攪拌，使其中的木素分離，回收木素；⑤將回收木素之后所得的液體回收，直接作為洗漿用水或進行再處理后作為洗漿用水或予以排放。
上述技術(shù)解決方案中所使用的電離槽可采用塑料、玻璃鋼等各種耐腐蝕并且絕緣的材料制成；所述微孔膜可使用化學纖維、玻璃絲纖維、多孔陶瓷板、多孔塑料板、多孔化學材料板、石棉等構(gòu)成，其微孔尺寸一般為10nM～10μM，此微孔尺寸在電場作用下可以讓離子通過，也可以讓木素通過，但卻具有阻止離子返回的特性，能夠使?jié)鈮A液與中性液或偏酸性液有效地分開；在微孔膜兩側(cè)的電離槽上設(shè)有正、負電極極板。
本發(fā)明中將紙漿黑液由微孔膜兩側(cè)同時注入電離槽，并使其分離后從電離槽另一端的微孔膜兩側(cè)同時流出，是考慮到這種紙漿黑液的特殊性質(zhì)，即黑液中含有較多的纖維，從而避免當其由微孔膜一側(cè)向另一側(cè)流動時，會使纖維等雜質(zhì)對微孔膜產(chǎn)生嚴重的堵塞。
紙漿黑液在電離槽的電場作用下，會使離子與木素充分分離與濃集，其分離濃集的過程如下1、殘堿經(jīng)電場作用 Na+濃集到負極區(qū)OH-濃集到正極區(qū)經(jīng)電場作用 2Na+濃集到負極區(qū)CO32-濃集到正極區(qū)經(jīng)電場作用 Na+濃集到負極區(qū)HCO3-濃集到正極區(qū)2、水玻璃膠體經(jīng)電場作用 2Na+濃集到負極區(qū)SiO32-濃集到正極區(qū)3、鈉木素經(jīng)電場作用 Na+濃集到負極區(qū)RO-濃集到正極區(qū)紙漿黑液經(jīng)分離與濃集后在微孔膜的一側(cè)形成濃堿液，排出時PH＝12～14，在微孔膜的另一側(cè)形成中性液或偏酸性液，排出時PH＝6～7。將排出的濃堿液存入堿回收槽以備再用，從而可全部回收堿，做到堿的零排放，將排出的中性液或偏酸性液加入混凝劑沉淀其中的木素。
本發(fā)明所述技術(shù)解決方案中的加入混凝劑可以是指加入三氯化鋁AICl3或聚合氯化鋁，兩者可以單獨使用也可混合使用，混合比例不限，用量一般為中性液或偏酸性液的1/200～1/700，為降解液體中的膠體，使木素容易沉淀，從而降低混凝劑的用量，也可對液體先行曝氣，然后再加入混凝劑，此時用量一般為液體重量的1/500～1/1000，以其中木素能夠沉淀或濾出為準。采用三氯化鋁、聚合氯化鋁作為混凝劑的優(yōu)點是，當水循環(huán)使用時，這種混凝劑可以被自行分解并從水中消除，不會在水中產(chǎn)生離子累集效應。為增加木素的可過濾性，還可以在加混凝劑之后再加入少量的聚丙稀酰胺為助凝劑，其用量約為中性液或偏酸性液的1/10000以下。
本發(fā)明中回收木素后所得的液體，可以直接回收作為洗漿用水再次使用，也可以進行適當處理，如經(jīng)曝氣或接觸氧化或厭氧處理并過濾，即可得到白色清水，此清水也可回收作為洗漿用水，或者是予以排放，此時達到排放標準，不會對環(huán)境造成污染。
附圖
是本發(fā)明一個實施例中所使用電離槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖所示電離槽具有一個方形塑料槽體1，槽體1的尺寸為長400mm、寬380mm、高350mm，槽體1的中部設(shè)有一個用耐腐蝕滌綸纖維制成的微孔膜3、微孔膜3的微孔尺寸一般為10nM～10μM，在微孔膜3兩側(cè)的槽體1內(nèi)分別設(shè)有一個正極極板2和一個負極極板4，正極極板2由不銹鋼板制成，負極極板4由不銹鋼網(wǎng)制成，在槽體1一端的下部設(shè)置兩個進液口7、8，在另一端的上部則設(shè)置兩個出液口5、6，所述兩個進液口7、8，兩個出液口5、6均分別位于微孔膜3的兩側(cè)。
以下將對本發(fā)明的一個具體實施例進行詳細敘述。
首先將紙漿黑液放入存貯槽存貯，存貯的目的是為了使水質(zhì)均勻穩(wěn)定，并經(jīng)前濾過濾，濾去大顆粒懸浮雜質(zhì)以及粗纖維體，然后再采用本發(fā)明所述的工藝進行處理。其處理過程為①將紙漿黑液注入如附圖所示的電離槽，并向電離槽上的兩個電極極板2、4通入電壓30～40伏、電流15～20安的直流電，注入時使紙漿黑液從微孔膜3兩側(cè)的兩個進液口7、8同時均勻注入，每小時注入30～40Kg；②注入的同時使紙漿黑液沿電離槽在微孔膜3兩側(cè)流動，在電離槽內(nèi)兩電極極板的電場作用下Na+離子將聚集到靠近負極極板4一側(cè)形成濃堿液區(qū)，Ro-木素離子與酸根離子則聚集到靠近正極極板2一側(cè)形成中性液區(qū)或偏酸性液區(qū)；③使在電離槽中形成的濃堿液和中性液或偏酸性液從電離槽另一端的兩個出液口5、6分別流出，其流出速度與紙漿黑液的注入速度相同，流出時濃堿液PH＝12～14，中性或偏酸性液PH＝6～7，將濃堿液流入堿回收槽以備再用，④使中性液或偏酸性液流入一個槽體內(nèi)，向其中曝氣(鼓空氣氣泡)4～6小時，曝氣之后向其中加入AICl3混凝劑，用量為液體總量的1/500～1/1000，攪拌30秒鐘，再進行沉淀、過濾，使木素從液體中分離，回收木素存入回收木素槽；⑤將回收木素之后的淡黃色液體進行曝氣、沉淀再處理后，回收作為洗漿用水或達標排放。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點1、避免采用燒干法處理紙漿黑液，使投資減少，若以每小時處理25噸計算，其投資約320萬元左右，約為燒干法的1/4，且其處理運行費很低；2、本發(fā)明采用了紙漿黑液從微孔膜兩側(cè)同時注入，濃堿液與中性或偏酸性液從微孔膜兩側(cè)同時排出的方法，并采用了不易出現(xiàn)堵膜現(xiàn)象的微孔膜，即使在微孔膜被纖維堵塞的情況下，仍然可以使離子通過，進行酸堿分離，因而從根本上解決了此種工藝最為嚴重的堵膜問題，不僅使該工藝在生產(chǎn)實踐中應用成為可能，而且還可直接處理濃度100％的紙漿黑液，可節(jié)約大量用于稀釋的凈水資源；3、由于處理量不受微孔膜通過水量的限制，因而可大大提高處理黑液的能力，另外，通過調(diào)整黑液注入量使其與電離電流相匹配，使電能的利用率達到最佳狀態(tài)，這樣還可使耗電量下降、槽中溫度降低、處理能力提高；4、由于本發(fā)明解決了堵膜問題，可采用先回收殘堿、后回收木素的方法進行處理，這樣不僅使本發(fā)明在理論上與實踐上可行，而且還使其處理與回收工藝比較簡單；5、本發(fā)明中使用了微孔膜，可避免使用離子膜時需要紙漿黑液溫度低于45℃的條件限制；6、本發(fā)明可有效地處理紙漿黑液，回收殘堿、回收木素、回收用水，作到堿與污水的兩個零排放，這不僅可產(chǎn)生良好的社會效益，防止紙漿黑液所造成的環(huán)境污染，而且還可產(chǎn)生很大的經(jīng)濟效益，以年造紙1萬噸計算，每天可回收殘堿3噸、節(jié)約用水400噸，除去處理費用外，每年還可獲收益約100萬元。
權(quán)利要求
1.一種造紙廠紙漿黑液處理與回收工藝，其特征在于①將紙漿黑液注入中部設(shè)有一個微孔膜的電離槽，注入時使紙漿黑液從微孔膜的兩側(cè)同時注入；②使紙漿黑液沿電離槽在微孔膜兩側(cè)流動，在電離槽電場作用下使Na+鈉離子聚集到靠近負極極板一側(cè)形成濃堿液區(qū)，使Ro-木素離子聚集到靠近正極極板一側(cè)形成中性液區(qū)或偏酸性液區(qū)；③使?jié)鈮A液和中性液或偏酸性液從電離槽的另一端分別流出，收濃堿液；④向中性液或偏酸性液中加入混凝劑并攪拌，使其中的木素分離，回收木素；⑤將回收木素之后所得的液體回收，直接作為洗漿用水或進行再處理后作為洗漿用水或予以排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙廠紙漿黑液處理與回收工藝，其特征在于在所述向中性液或偏酸性液中加入混凝劑之前首先向該中性液或偏酸性液中曝氣4～6小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的造紙廠紙漿黑液處理與回收工藝，其特征在于所述加入混凝劑是指加入三氯化鋁或/和聚合氯化鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的造紙廠紙漿黑液處理與回收工藝，其特征在于所述將回收木素后所得液體進行再處理是指進行曝氣、沉淀再處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用電化學分離法處理廢水的工藝。主要解決已有技術(shù)投資過大、處理費用過高或處理能力較低、易出現(xiàn)堵膜現(xiàn)象、工藝比較復雜等缺點。該工藝是將紙漿黑液從電離槽一端同時注入微孔膜兩側(cè),使其形成濃堿液和中性液后再從另一端分別流出,將濃堿液回收,向中性液中加入混凝劑使木素分離并予以回收,再將回收木素后的液體直接回收作洗漿用水或進行再處理。該工藝可廣泛適用于以草漿造紙的造紙廠紙漿黑液的回收與處理。
文檔編號D21C11/00GK1174268SQ96118749
公開日1998年2月25日 申請日期1996年8月20日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月20日
發(fā)明者武秉哲 申請人:武秉哲