制浆造纸节水技术

制浆造纸节水技术我国的淡水资源缺乏，人均水资源占有量居世界第88位，仅为世界人均占有量的1/4，并且我国的水资源分布不均匀（南方占81%，北方占14%），降水多集中于6、7、8月份。随着社会的进步，工业用水、城市生活用水急剧增加，致使世界上许多地区出现缺水问题。浙江省委十三届四次全会提出，要以治污水、防洪水、排涝水、保供水、抓节水为突破口倒逼转型升级。“五水共治”，吹响了浙江大规模治水行动的新号角。“五水共治”将把握轻重缓急，分步实施，时间表将分三年、五年、七年等三步。其中，2014-2016年要解决突出问题，明显见效；2014-2018年要基本解决问题，全面改观；2014-2020年要基本不出问题，实现质变。用水量：108.9亿吨，新鲜水用量48.84亿吨，相当于工业用水总量的8.89%；万元工业总产值用水量：94吨，全国平均大概为20吨；造纸废水排放量：40.77亿吨，占全国总排放量的18.76%；2008年度造纸工业污染状况中浓技术封闭筛选白水循环滤液逆流洗涤废水回用及零排放高效脱墨技术制浆造纸节水技术中浓技术随着中浓纸浆流态化技术向浆料输送、除节、精选、混合、漂白等工艺操作领域发展，已有可能在全部制浆系统中实现中浓化。实现中浓技术可大幅度节水、节能。造纸专家把中浓技术作为制浆造纸节水节能的第一技术，并认为：“中浓技术的巨大节水、节能效益是值得造纸工业进一步发展的”。因此研究中浓技术与装备是目前的重大任务。1.中浓技术a.中浓输送4%15%低浓纸浆与中浓纸浆的流动性能1.中浓技术低浓纸浆与中浓纸浆的比较1.中浓技术b.中浓混合中浓技术必须解决中浓纸浆与漂白剂等的纤维级混合问题。影响混合效果的关键因素是纸浆浓度和混合方式。1.中浓技术实现中浓输送及中浓混合后，就可实现中浓氧脱木素、中浓漂白、中浓洗涤、中浓打浆等工艺操作。中浓操作的经济效益相当显著，特别是节水、节能。据报道，生产同一吨纸浆，采用中浓技术可比采用低浓制浆过程节约一半左右电能，降低30%以上的热能消耗，用水量也降低为原来的一半，并使漂白段排出液的污染程度降低40%以上。（1）中浓纸浆氧脱木素技术中浓纸浆氧脱木素单升流塔流程洗涤浓缩机蒸汽混合器升流漂白管降流漂白塔洗涤浓缩机（2）中浓纸浆无元素氯漂白技术（ECF漂白）以二氧化氯漂白为主的技术（2）中浓纸浆无元素氯漂白技术（称ECF漂白）芦苇浆的无元素氯漂白生产系统（3）中浓纸浆全无氯漂白技术（称TCF漂白）以过氧化氢漂白为主的技术2封闭筛选技术封闭筛选技术优点：纸浆的质量不受影响节水节电（吨浆水耗30~40m3，节水节电50%）流程紧凑减少纤维流失废水量少（降低60%，废水回用率高）2封闭筛选技术2封闭筛选技术鼓式机---封闭筛选流程3造纸机白水循环回用技术a.优点：节约用水（吨纸水排放量10~30m3）减少纤维和化学品流失（吨纸纤维流失量5~15kg)节约热能减少污染封闭循环和能源回收排水引起能源的损失。例如，通常每立方可损失大约104MJ。封闭循环后，温度可以上升为35-55oC。温度每升高10oC，车速可提高4%，因为水的粘度降低、脱水速率增加。3造纸机白水循环回用技术b.应用回用白水的操作单元：稀释纸浆处理废纸或损纸制浆过程单元操作用水贮浆池用水辅料用水调浆喷水管用水等3造纸机白水循环回用技术清水砂滤贮水池废水纸浆制备纸机一级循环二级循环贮水池分离器贮水池清水砂滤贮水池废水纸浆制备纸机一级循环二级循环贮水池分离器贮水池三级循环3造纸机白水循环回用技术3造纸机白水循环回用技术c.三级循环回收利用：一级循环主要用于稀释纸浆二级循环直接用于稀释纸浆，部分经处理后成为低浓白水，送往打浆等单元操作用水三级循环经处理后作为生产用水，代替部分清水利用3造纸机白水循环回用技术造纸白水封闭循环可能带来的问题：（a）微生物在循环水中大量生长：足够的营养物、合适的温度、中性的或偏酸性pH条件-----由此引起：腐浆（纸断头、压花、纸质量问题）气味（产品和环境）-厌氧环境产生硫化氢、挥发酸3造纸机白水循环回用技术（b）盐的积累和腐蚀问题碳酸钙-来自废纸原料和造纸过程的填料。硫酸铝-来自造纸的施胶过程。盐积累引起：----泡沫。碳酸钙和挥发酸反应产生CO2,造纸过程匀度问题、断头、孔洞----设备结垢（网和毛布）。与松香酸、树脂及硫酸盐反应；----H2S产生；----腐蚀3造纸机白水循环回用技术（c）二次胶粘物（SecondaryStickies）影响造纸过程中的胶粘性物质，它们是分散在液体中的憎水性胶体，造纸中沉积。来自于：印刷油墨造纸中添加的胶料纸表面的涂料3造纸机白水循环回用技术二次胶粘物是废纸制浆造纸的典型问题。在系统中有时会形成较稳定的分散状态，影响造纸操作。目前二次胶粘物问题已经引起广泛关注，是废纸再生过程中一个比较典型的问题。3造纸机白水循环回用技术胶粘物的危害：树脂（胶粘物）沉积问题：胶粘物中树脂类物质在过程水中以稳定的胶体或溶解的形式存在，但本身又表现出很强的凝聚和沉积趋势，常会因各种因素沉积并粘附于纸机的网、毛毯、压辊、吸水箱、烘缸表面，以及管道中，造成糊网、毛毯孔眼堵塞、粘烘缸等，形成胶粘物“障碍”。导致脱水能力下降，脱水不均匀，并引发多种纸病，严重时造成纸机断头，而被迫停机清洗。3造纸机白水循环回用技术胶粘物的危害：对纸张物理及光学性能的影响：胶粘物积累到一定程度，会部分被纸浆纤维带走，影响纸张物理性能和光学性能，胶体物质（树脂类）可降低纸张强度。溶解物质可以降低纸页表面性能和光学性能。因此对纸张性能也会有较大影响。3造纸机白水循环回用技术胶粘物的危害：过程添加剂的影响：胶粘物各具特性，但在纸浆中均呈阴电性，具有较高的阳离子需求量，消耗系统中阳性添加剂的电荷，过程水中积累的DCS还可以使阳离子助剂优先吸附在DCS上而不是纤维上，从而降低过程添加剂的使用效率。3造纸机白水循环回用技术胶粘物的危害：3造纸机白水循环回用技术(d)阴离子垃圾（Anionictrash）亲水的溶解性的阴离子或阴离子胶体的积累来自于：--造纸添加剂，例如CMC(羧甲基纤维素)、淀粉等--油墨中的某些组分。问题：--增加造纸过程中助剂用量的增加（例如施胶矾土、助滤剂等）--造纸过程滤水速率下降，车速降低3造纸机白水循环回用技术d.回收处理方式：过滤式——浓缩机、脱水机、多圆盘过滤机（目前先进的白水回收设备）沉降式——沉淀池、沉淀塔、沉降器气浮式——气浮白水回收机磁化方法——根据白水的特征对白水进行磁化，机械振动产生涡流絮凝，然后进行脉冲震动产生二次絮凝，使白水分离成清水。物化生化模式：气浮＋生物净化3造纸机白水循环回用技术早期的经验证明：物理的、化学的方法不能够实现真正的封闭循环。因为：前述的各种问题大多由溶解或悬浮状态的污染物造成。因此生物处理是实现封闭循环回用的关键：厌氧和好氧是去除有机污染物的最为经济的方法。厌氧和好氧生物软化除盐是当前唯一经济地软化废水的方法。4滤液逆流洗涤技术a.漂白过程逆流洗涤跳跃段逆流：酸性滤液用于酸性段，碱性滤液用于碱性段。分流逆流：来自于前一段的滤液被分开，一部分用于这一段洗浆机的喷淋水，一部分用于这一段漂白塔底部稀释纸浆。完全逆流：任何一段洗浆机的喷淋水均来自随后的洗涤段。4滤液逆流洗涤技术随着漂白车间滤液循环回用，漂白系统中水和热的消耗量降低，有资料报道，一个三级漂白系统利用完全逆流洗涤，其用水量能够减少60%~70%。4滤液逆流洗涤技术b.黑液提取过程逆流洗涤高浓黑液提取洗浆设备：螺旋挤浆机、双辊挤浆机、双鼓挤浆机、双锥盘挤浆机、双网挤浆机、长网夹网浓缩机中浓黑液提取洗浆设备：鼓式真空洗浆机、鼓式压力洗浆机、水平带式洗浆机、连续置换洗浆塔、DD型置换洗浆机等组成的洗浆4滤液逆流洗涤技术5废水回用技术“零排放”经严格处理后的废水全部回收用于生产，就实现了生产废水的全封闭也就是“零排放”。要做到真正“零排放”，实现废水的全部回用而不影响纸页的质量，应必须具备二个条件：必须具有对废水进行严格处理的能力必须具有严格的管理系统对实现“零排放”的认识“零排放”不是一点水不用分离出来的杂质、填料、纤维束等废弃物，水分含量在50%以上生产条件的波动，使废水品质发生变动，将使生产系统的某些操行单元受影响，必须引进部分清水加以解决所有“零排放”水耗在1~3m3/t纸的范围5废水回用技术“零排放”实现“零排放”的纸厂，常见一些问题出现，必须提前设想解决方法，如产品出现异味，设备和管道腐蚀加快，纸浆悬浮液温度升高等等实现“零排放”的纸厂，目前都是以废纸为原料，生产瓦楞纸、涂布纸板、未涂布纸板、箱板纸及牛皮纸等的企业。5废水回用技术“零排放”5废水回用技术，“零排放”pulpingpaper180TPDFreshwater出水气浮池RecycledwaterFiberreused0.18t污泥/d260TPDvaporWastepaper210TPDUASB好氧反应器5废水回用技术，“零排放”零排放的经济性零排放带来的问题：纸张盐度高、容易吸水等6高效废纸脱墨技术高效废纸脱墨技术，提高废纸制浆中脱墨效率及精化度，减少后续工艺技术装备，降低洗涤水用量，从而节水节能。高效废纸脱墨技术整个系统清水耗用量为10~15m3/t纸（连同抄纸生产在内）（6）高效的废纸脱墨技术用于废新闻纸的脱墨系统废纸碎浆粗筛预浮选除渣精筛圆盘过滤器压榨洗浆热分散过氧化氢漂白储存塔澄清尾渣处理淤泥处理废水废水用于办公废纸脱墨系统立式碎浆转鼓式碎浆机（vamelt）转鼓式碎浆机转鼓式碎浆机广州造纸集团引进的日产250tONP生产线上海新伦纸业引进的日产250tONP生产线福建南纸引进的日产500tONP生产线山东华泰纸业引进的日产600tONP生产线青岛海王引进的日产350t瓦楞纸生产线山东华众纸业引进的日产600t纸板生产线宁波亚洲浆纸业日产2500吨纸板生产线转鼓式碎浆机应用浮选槽（vameltMixingcell）天津科技大学材料科学与化学工程学院浮选槽（vameltMixingcell）天津科技大学材料科学与化学工程学院废纸制浆工艺