造紙黑液的處理方法及其處理設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種造紙廢水的處理方法及設(shè)備，且特別是有關(guān)于一種以膜分離技術(shù)來(lái)回收堿水及濃縮黑液再利用，且能夠使膜孔不易堵塞，而能有效降低操作成本的造紙黑液的處理方法及其處理設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在造紙制漿過(guò)程中，原料在添加石灰或燒堿等藥物進(jìn)行蒸煮之后，只取其中有用的纖維以制成漿料，而剩余的木質(zhì)素、半纖維素和燒堿，則形成色深且具惡臭的廢液被拋棄，這種化學(xué)制漿所產(chǎn)生的蒸煮廢液即“黑液”。
[0003]黑液是造紙工業(yè)廢水的主要污染源之一，所產(chǎn)生的COD、BOD占制漿總過(guò)程污染物總量的90%以上，而黑液中70%的固體物為有機(jī)物，包括木質(zhì)素、聚糖類(lèi)、腐殖酸和纖維素降解產(chǎn)物等，而30%的固體物為無(wú)機(jī)物，包括游離的鈉鹽(堿)和含硅的化合物等。
[0004]以往對(duì)于造紙黑液的處理主要有堿回收法、酸析法、膜分離法、絮凝沉淀法以及生物處理法。
[0005]堿回收法是將黑液透過(guò)蒸發(fā)器來(lái)脫水，以產(chǎn)生濃縮黑液，由于濃縮黑液中仍存在著高比例的木質(zhì)素與半纖維素，所以，只能通過(guò)堿爐進(jìn)行焚燒，以將木質(zhì)素等可燃物燒除，這時(shí)產(chǎn)生的灰燼主要成份為含堿的碳酸納(Na2CO3),然后加水溶融后，形成含少量鐵離子的綠液，接著再加入消石灰進(jìn)行苛化，以生成堿水(NaOH)，最后再回到紙漿蒸煮的生產(chǎn)流程中利用。
[0006]由于堿回收法須先以蒸發(fā)器來(lái)進(jìn)行脫水，而蒸發(fā)器又是以燃燒煤碳為動(dòng)力，目前平均一噸的黑液至少需要120公斤的煤碳進(jìn)行脫水處理，所以運(yùn)行的費(fèi)用高，對(duì)于中小規(guī)模的制漿廠很難適用，而且，燃燒過(guò)程也燒掉了許多有利用價(jià)值的有機(jī)物(如木質(zhì)素、松節(jié)油、皂化物)，顯然不是一種經(jīng)濟(jì)有效的處理方式。
[0007]酸析法的原理是在黑液中加入酸進(jìn)行產(chǎn)酸發(fā)酵，以使木質(zhì)素沉淀析出。根據(jù)木質(zhì)素在酸性條件下可以從黑液中析出的原理，在黑液中透過(guò)CO2或鹽酸、硫酸中和，以調(diào)節(jié)黑液的PH值至5以下，使木質(zhì)素析出，并使木質(zhì)素脫去納，再經(jīng)過(guò)沉淀和機(jī)械脫水，即可分離得到木質(zhì)素。采用酸析法來(lái)脫出造紙黑液中的木質(zhì)素，雖然可以有效地去除黑液中的有機(jī)污染物，降低污染物負(fù)荷，但是這種方法需要消耗大量的酸，相對(duì)的就需要使用耐酸設(shè)備，也會(huì)產(chǎn)生二次污染問(wèn)題，所以使用上仍然受到一定的限制。
[0008]除了以酸析法來(lái)析出木質(zhì)素之外，木質(zhì)素的分離也可以通過(guò)添加各種藥劑進(jìn)行沉淀、絮凝，加上活性污泥曝氣或厭氧發(fā)酵等生物處理技術(shù)等方式來(lái)達(dá)成，但這類(lèi)技術(shù)投資也較大，且占地面積很大，處理時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)行費(fèi)用高，對(duì)于污染治理效果也不是很理想。
[0009]此外，尚有采用膜分離法(Membrane Separat1n)來(lái)回收造紙黑液中的木質(zhì)素,其方法是在一定的操作壓力下，通過(guò)濾膜來(lái)截留黑液中的木質(zhì)素及固形物，因此可以大幅降低放流液中的COD與BOD值，所以膜分離法具有高分離效能、相對(duì)低成本，以及占地面積小的優(yōu)點(diǎn)，但是，因?yàn)楹谝褐泄绦挝锏暮扛?、黏度大，如果沒(méi)有良好的前處理或操作條件，濾液流通量便會(huì)很快地衰減而產(chǎn)生濃度極化現(xiàn)象，造成濾膜表面嚴(yán)重結(jié)垢，甚至堵塞，嚴(yán)重時(shí)不得不停下來(lái)清洗，甚至只能換裝新的濾膜，如此一來(lái)，既降低了木質(zhì)素的回收效能，且增加成本又影響生產(chǎn)，目前雖已有學(xué)者針對(duì)膜容易堵塞的問(wèn)題進(jìn)行了相關(guān)的研究與改進(jìn)，但都只是通過(guò)對(duì)膜的逆洗、改進(jìn)操作壓力、采用濃度不同的黑液或膜材料來(lái)實(shí)驗(yàn)，企圖減少膜的結(jié)垢，但效果仍極為有限，所以，國(guó)內(nèi)至今仍沒(méi)有采用膜分離法來(lái)處理造紙黑液的實(shí)廠。
[0010]因此，針對(duì)造紙黑液采用膜分離技術(shù)所衍生的膜易污堵問(wèn)題，如何尋求有效的膜清洗手段，以延長(zhǎng)膜使用壽命、降低生產(chǎn)成本，一直是目前相關(guān)產(chǎn)業(yè)所迫切努力的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此本發(fā)明所提供的一種造紙黑液的處理方法，是在進(jìn)行膜分離過(guò)濾時(shí)，透過(guò)曝氣擾動(dòng)、膜旋轉(zhuǎn)時(shí)的刷洗剪力，以及定時(shí)刮膜三種方式，來(lái)降低濾膜表面固形物的堆積與吸附，使得濾膜不容易產(chǎn)生堵塞，以延長(zhǎng)濾膜的使用周期、降低成本，并且使后續(xù)的精濾處理能順利地進(jìn)行，符合環(huán)?；厥招б?。
[0012]本發(fā)明的另一目的，是在提供一種能夠有效降低膜堵塞，以延長(zhǎng)膜操作壽命，且能增加處理效率的造紙黑液的處理設(shè)備。
[0013]為達(dá)上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
本發(fā)明所提出的一種造紙黑液的處理方法，包含以下步驟:步驟(A):將經(jīng)過(guò)化學(xué)蒸煮后所排放出的廢棄黑液引取至一處理槽中，該處理槽中設(shè)有至少一旋轉(zhuǎn)式的圓型平板膜單元。步驟(B):對(duì)引入該處理槽內(nèi)的黑液進(jìn)行曝氣浮除處理，以截除黑液中較大分子的短纖維與固形物。步驟(C):以真空壓力差為驅(qū)動(dòng)力，使黑液通過(guò)該圓型平板膜單元的超濾膜來(lái)進(jìn)行固液分離，讓黑液中的有機(jī)質(zhì)固形物被截留在處理槽中，而通過(guò)超濾膜的滲透液則成為處理水。步驟(D):在該圓型平板膜旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，定時(shí)地對(duì)濾膜表面的黏著物層施以刮動(dòng)，以降低濾膜表面固形物、膠體的堆積與吸附，進(jìn)而防止濾膜表面產(chǎn)生結(jié)垢。步驟(E):將通過(guò)超濾膜的處理水再經(jīng)過(guò)一納濾膜的濃縮處理，以獲得可供蒸煮制漿再利用的堿水，及含有高濃度木質(zhì)素的可回收濃縮黑液。
[0014]依照上述本發(fā)明所述的造紙黑液的處理方法，其中，在步驟(B)中，是同步地對(duì)該處理槽內(nèi)的圓型平板膜單元進(jìn)行旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，利用旋轉(zhuǎn)剪切流，以提供對(duì)超濾膜的刷洗剪力。
[0015]依照上述本發(fā)明所述的造紙黑液的處理方法，其中，在步驟(E)之后，對(duì)通過(guò)納濾濃縮處理的過(guò)濾液進(jìn)行一逆透膜處理，使透析過(guò)逆滲透膜的過(guò)濾液能成為符合排放標(biāo)準(zhǔn)的排放水。
[0016]依照上述本發(fā)明所述的造紙黑液的處理方法，其中，在對(duì)過(guò)濾液進(jìn)行逆透膜處理之前，更具有對(duì)過(guò)濾液進(jìn)行熱交換處理，以降低液溫對(duì)逆透膜的影響。
[0017]依照上述本發(fā)明所述的造紙黑液的處理方法，其中，在步驟(B)中，共具有兩段超濾膜分離的處理程序，設(shè)置在前段的超濾膜是以真空壓力差為驅(qū)動(dòng)力，而設(shè)置在后段的超濾膜則是以正壓驅(qū)動(dòng)水體進(jìn)行膜過(guò)濾流程。
[0018]本發(fā)明所提出的一種造紙黑液的處理設(shè)備，包含有一處理槽、至少一旋轉(zhuǎn)式圓型平板膜單元、一超濾產(chǎn)水槽、一刮膜單元及一納濾膜單元。該處理槽，為一開(kāi)放式的槽體，用以盛置制漿廢棄黑液。該旋轉(zhuǎn)式圓型平板膜單元，采臥式結(jié)構(gòu)而浸入在該處理槽內(nèi)，其上有多數(shù)個(gè)等間隔設(shè)置的圓形平板狀的超濾膜，該等超濾膜中央水密地的軸接有一產(chǎn)水管，該產(chǎn)水管是受一動(dòng)力單元的驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，并借由真空壓力差為驅(qū)動(dòng)力，促使黑液中的水體透過(guò)超濾膜，而形成處理水被泵送入該產(chǎn)水管。該超濾產(chǎn)水槽，接設(shè)在該圓型平板膜單元后方，且與該產(chǎn)水管連通，以匯集透析過(guò)超濾膜的處理水。該刮膜單元，包含多個(gè)樞設(shè)在前述超濾膜之間的轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)、多個(gè)設(shè)在該轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上的刷體以及多個(gè)對(duì)應(yīng)前述刷體的擋桿，且前述刷體是與超濾膜表面形成微接觸，當(dāng)超濾膜隨著產(chǎn)水管轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，刷體是受到擋桿的阻滯，而形成對(duì)超濾膜表面刮動(dòng)的作用。該納濾膜單元，接設(shè)在該超濾產(chǎn)水槽的后方，以將通過(guò)超濾膜的處理水進(jìn)一步地分離為回收堿水及濃縮黑液。
[0019]依照上述本發(fā)明所述的造紙黑液的處理設(shè)備，更包含有一正壓式的后段超濾膜單元，該后段超濾膜單元是接設(shè)在該圓型平板膜單元與該超濾產(chǎn)水槽之間，用以提純黑液中的木質(zhì)素。
[0020]依照上述本發(fā)明所述的造紙黑液的處理設(shè)備，更包含有一逆滲透膜單元，該逆滲透膜單元是接設(shè)在納濾膜單元之后。
[0021]依照上述本發(fā)明所述的造紙黑液的處理設(shè)備，更包含有一熱交換器，該熱交換器是接設(shè)在該逆滲透膜單元之前。
[0022]依照上述本發(fā)明所述的造紙黑液的處理設(shè)備，其中，該處理槽底部更設(shè)有一曝氣單元，該曝氣單元可對(duì)黑液噴送出加壓的微細(xì)氣泡。
[0023]本發(fā)明所運(yùn)用的處理方法及設(shè)備，不僅適用于造紙工業(yè)中的黑液濃縮，并能自黑液中分離出堿水回到煮漿制程再利用，又可取得木質(zhì)素等副產(chǎn)物，以利后續(xù)的提純與分解，更重要的是，黑液在進(jìn)行超濾濃縮處理時(shí)，利用了曝氣擾動(dòng)、旋轉(zhuǎn)膜的膜面剪切力，再加上定時(shí)掃動(dòng)刮膜的三種特殊方式，來(lái)降低濾膜表面固形物的堆積與吸附，以達(dá)到防止濾膜結(jié)垢的生成，也因?yàn)槟げ灰捉Y(jié)垢，所以濾膜對(duì)于黑液的耐濁度能力大幅增加，為后續(xù)的二次精濾與納濾濃縮處理流程提供了良好的前處理作用，能保持濾液的流通量，有別于以往濾膜只能以逆洗方式來(lái)處理，膜也容易堵塞的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明的造紙黑液的處理方法及其處理設(shè)備的方塊流程；
圖2為本發(fā)明該實(shí)施例的設(shè)備流程圖；
圖3為該刮膜單元對(duì)超濾膜進(jìn)行刮垢處理的設(shè)備結(jié)構(gòu)圖；
圖4為該后段超濾膜內(nèi)部設(shè)有噴洗單元的剖視圖；
圖5本發(fā)明的另一實(shí)施樣態(tài)的設(shè)備流程圖。
[0025]【主要組件符號(hào)說(shuō)明】
10 處理槽20 圓型平板膜單元
21 超濾膜22 產(chǎn)水管
23 動(dòng)力單元30 曝氣單元
40 負(fù)壓抽水泵 50 后段超濾膜單元 51 后段超濾膜 52 膜管 60 超濾產(chǎn)水槽 70 刮膜單元 71 轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)72 刷體
73 擋桿80 架體 90 納濾膜單元 91 納濾產(chǎn)水槽 100 逆滲透膜單元110熱交換器。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了進(jìn)一步解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0027]參照?qǐng)D1與圖2，本發(fā)明的造紙黑液的處理方法及其處理設(shè)備，包含有以下步驟: 步驟(A):將經(jīng)過(guò)化學(xué)蒸煮后所排放出的廢棄黑液引取至一處理槽10中，該處理槽10
為一頂面開(kāi)放的槽體，其內(nèi)設(shè)有至少一旋轉(zhuǎn)式的圓型平板膜單元20，及一位于該