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文档简介

1、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。,2008年度造纸工业污染状况 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%;,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 作为辅助工艺技术的制浆漂白

2、生物技术,制浆造纸节水技术,1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仍是目前的重大任务。,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。下图表示了低浓(

3、3%)、中浓(12%)、高浓(30%)三种浓度下纸浆湿纤维与其外围水的相对体积的比较。,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。下表为中浓漂白与低浓漂白经济指标的比较。,(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(称ECF

4、漂白),以二氧化氯漂白为主的技术,(3)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,(4)中高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3040m3,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1030m3 ) 减少纤维和化学品流失(吨纸纤维流失量515kg) 节约热能 减少污染,封闭循环和能源回收,排水引起能的损失。例如,

5、通常每立方可损失大约104MJ。 封闭循环后,温度可以上升为35-550C. 温度每升高10度,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,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

6、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,天津科技大学材料科学与化学工程学院,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,天津科技大学材料科学与化学工程学院,(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

7、脂及硫酸盐反应; -H2S产生; -腐蚀,3造纸机白水循环回用技术,天津科技大学材料科学与化学工程学院,(c)二次胶粘物(Secondary Stickies) 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,天津科技大学材料科学与化学工程学院,二次胶粘物是废纸制浆造纸的典型问题,主要是系统中积累的具有胶粘性的疏水性物质,来源于印刷油墨、胶粘剂、涂布物质以及在纸张使用过程中引入的各类胶体性物质。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

8、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,天津科技大学材料科学与化学工程学院,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,天津科技大学材料科学与化学工程学院,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

9、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,天津科技大学材料科学与化学工程学院,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,天津科技大学材料科学与化学工程学院,胶粘物的危害:,3造纸机白水循环回用技术,天津科技大学材料科学与化学工程学院,(d) 阴离子垃圾( Anionic t

10、rash) 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,天津科技大学材料科学与化学工程学院,早期的

11、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

12、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,5废水回用

13、技术,“零排放”,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13m3/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”,paper 180 TP

14、D,Waste paper 210TPD,UASB,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1015m3/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,天津科技大学材料科学与化学工程学院,

15、天津科技大学材料科学与化学工程学院,天津科技大学材料科学与化学工程学院,转鼓式碎浆机(vamelt),天津科技大学材料科学与化学工程学院,转鼓式碎浆机,天津科技大学材料科学与化学工程学院,转鼓式碎浆机,天津科技大学材料科学与化学工程学院,转鼓式碎浆机,天津科技大学材料科学与化学工程学院,转鼓式碎浆机应用 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,浮选槽(

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