CN1108328A

CN1108328A - 造纸黑液碱回收常温苛化法

Info

Publication number: CN1108328A
Application number: CN 94111250
Authority: CN
Inventors: 陈鸣钊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-02-18
Filing date: 1994-02-18
Publication date: 1995-09-13

Abstract

本发明提出的是一种造纸黑液碱回收常温苛化法。它的具体工艺流程是浆液→闭路循环→净化→ 常温氧化塔→苛化槽，在槽内投放3％的石灰并搅拌 →沉淀池，其中的沉淀物(苛化白泥)排放，其中的上清液→浓缩配比(4％NaOH)→蒸球回收→造纸。本发明是现有技术的燃烧苛化法中最耗能、耗资的浓缩、蒸发、燃烧工艺环节，在常温条件下完成对造纸黑液碱回收的方法。成本低，对黑液处理无特殊要求，将黑液全部转化NaOH，无黑液排放、无二次污染。

Description

本发明提出的是一种造纸黑液碱回收常温苛化法。属于处理造纸污水处理工艺技术领域。

现有技术，如燃烧苛化法，其工艺流程是：平板真空挤浆机→黑液提取→浓缩蒸发→加重油燃烧→加水溶解→苛化槽（其中一部分苛化残渣排放）→蒸球回用。上述工艺流程主要缺陷：需高温、高压、耗能、耗资，黑液不满足浓度则排放，仍有污染，碱的回收率仅在50-77%，且不适用于中、小造纸厂。

本发明的目的改进燃烧苛化法中最耗能、耗资的浓缩、蒸发、燃烧工艺环节，从而达到降低成本，对黑液提取无特殊要求，可全部将黑液转化为NaOH，无黑液排放，无二次污染的目的。

本发明的技术解决方案：采用生物酶氧化苛化的技术，其具体工艺流程是，浆液→闭路循环→净化→常温氧化塔→苛化槽，槽内投放3%的石灰并搅拌→沉淀池，其中的沉淀物（苛化白泥）排放，其中的上清液→浓缩配比（4%NaOH）→蒸球回收→造纸。闭路循环工艺采用自动控制双线逆循环，其流程是在工作状态1时，第四级洗浆则应用清洁自来水冲洗纸浆，达到排放标准，另由管路1排入池W（4、1）内，用水泵P（4、1）抽取并打入洗浆三车间的池W（3、2）的水打入洗浆二车间的池W（2、2）蓄存，同样由水泵P（3、1）抽取池W（3、2）的水打入洗浆二车间的池W（2、2）蓄存，再由水泵P（2、1）泵入洗浆一车间的池W（1、2）蓄存，洗浆机01、02、03分别应用池W（1、1）、池W（2、1）、池W（3、1）的黑液通过泵P（1、2）、泵P（2、2）、泵P（3、2）泵入洗泵机冲洗管路分别冲洗洗浆机01、02、03，洗浆机01、02、03排放的黑液又分别进入池W（1、1）、池W（2、1）、池W（3、1），形成状态1的纸浆洗浆及黑液排放的闭路循环，经过N次循环后，达到规定的黑液浓度，池W（1、1）的黑液排放进入净化池;转换工作状态为2，转换开关K1至K2，循环路线为池W（4、1），用泵P（4、1）将池W（4、1）的水抽入到池W（3、1），用泵P（3、1）将池W（3、1）的水到池W（2、1），用泵P（2、1）抽池W（2、1）的水到池W（1、1），各级洗浆机的循环则分别为池W（1、2）、泵P（1、2），洗浆，排黑液进入池（1、2）形成循环，[洗浆2为池W（2、2），泵P（2、2），池W（2、2）;洗浆3为池W（3、2），泵P（3、2），池W（3、2）分别循环]。常温氧化塔工艺采用投放生物酶，使在氧化塔内大量的垂向排列的塑料管壁上附着繁殖，起催化、氧化作用，加速黑液中有机钠NaOR变为NaO及NaCO₃的过程。氧化塔的工艺流程是由自动控制泵抽取循环调节水池中的黑液入第一层塑料水箱中，然后由虹吸管吸入下一层塑料水箱，水箱中的塑料管的管壁不断的处于出露大气及淹没于黑液之中，从而使塑料水箱中的黑液得到大量的溶解氧而被氧化。常温氧化塔工艺中采用的氧化塔结构是垂向排列的塑料管2和有序排列的虹吸管3是有规则的安装于多层塑料水箱1中的，多层塑料水箱是安放于承重铁盒4中的，承重桁架5设在每层塑料水箱的底部，氧化塔的***是外护圆形铁壳6，循环调节水池8设在塔底部，它的右上侧是自控水泵7。垂向排列塑料管2的外形是圆形或六角形蜂状结构，虹吸管3的管径≤50mm。

在碱法造低的蒸煮的黑液中，含有35%左右的无机物和有机物结合的其它钠盐。回收碱的目的在于把这些钠盐转化为NaOH。

常温苛化法设闭路循环一级是为了提高所提取的黑液浓度，以达到提高回收NaOH浓度的目的;净化一级是为了去除粗纤维及无机杂质;常温氧化一级是本工艺流程关键一级。它不同于燃烧法之处是在常温之下使黑液中所含有机钠盐氧化生成碳酸钠。反应方程式为：

（有机钠盐）

为了提高在常温情况下氧化有机钠盐的速度，本工艺投放一种生物酶，可在氧化塔内大量的垂向排列的塑料管2管壁上附着繁殖，起催化氧化作用。并且设计了一种高效率的氧化塔（见附图1），能使有机钠盐在一段时间内完成上述反应过程。

氧化塔的氧化原理是由于设计了多层水箱1，安置了垂向排列的塑料管2和有序排列的虹吸管3相配合。当自动控制水泵7向最上一层水箱1供水时，水箱1的水位上升，超过虹吸管3的顶点后，则自动虹吸将第一层水排入第二层，同时自动控制水泵7停止供水。第二层水箱又发出虹吸后，则水泵7又开始供水。如此周而复始。对于每一层水箱来说，水箱中的垂直排列塑料管2，不断的处于淹没于水中和暴露于空气之中。

当塑料管2暴露于空气之中时，由于管壁附有大量的水薄膜即刻与大气中的氧分子进行交换产生复氧作用。使水膜中溶解氧快速增加。由于大气复氧的双膜理论认为，复氧过程是一种气一液之间的对流扩散过程。由此引起水中溶解氧浓度的变化率可以表达为do/dt＝k₁[A/V]（O_s-O）。其中：O_s，O-分别为水中溶解氧饱和浓度与实际浓度，K₁-为氧的质量传输系数，A、V-分别为水的表面积和体积。由公式可知，其它变量不变时，O与A成比例增加。水箱中密排的塑料管管壁水膜的面积要比水箱水面表面积大40倍，复氧速度很快。另一方面，由于垂直密排塑料管不断地淹没于水中和暴露于空气之中，当它暴露于空气中时，则复氧，淹没于水中时，管壁水膜中大量溶解氧又与黑液之间交换、扩散，使黑液溶解氧增加，使水膜中溶解氧减少。当管壁水膜再次暴露于空气中时，其饱和差（O_s-O）必加大。由此可见上面公式右边的两项，A及（O_s-O）都在增加，故而产生极高的复氧效率，使黑液中溶解氧增加很快。创造了极好的氧化条件。

常温苛化法设立闭路循环一级是本法提高黑液浓度，浓缩黑液排放量的重要一环。本法采用的自动控制双线逆循环（见附图2），并新增一台套洗浆机，用以保证黑液提取浓度及最后一级洗浆机排放的水的浓度达到排放标准。（〈150mg/L）

双线闭路循环对黑液进行浓缩，可使黑液排出量为原来23L/S降低为2.875L/S，每一蒸球排放黑液为2小时（即大约每生产一吨纸浆），约为165.6m³降低为20.7m³。

本工艺经过双线闭路循环，常温氧化，苛化槽沉淀后，对于上清液和沉淀过滤后的NaOH溶液进行浓度配比（亦称常温加速自然蒸发塔）。这时上清液浓度可由NaOH浓度为0.017394增加为0.0400，即4%浓度，水量为2.875L/S浓缩为1.25L/S正好全部进入蒸球回用，配比闭合（没有计算运转过程中损失量）。

浓缩配比环节采用常温加速自然蒸发塔，其结构与氧化塔相同。

常温苛化法的特色：

（1）对黑液提取无特殊要求，可以全部处理达到零排放。

（2）总投资仅为“燃烧苛化法”的1/3，占地少，建筑面积小，能耗很小（总装机93.3），运转费用低，操作简便。所用药品及回收碱不会影响造纸质量及造成二次污染。回收碱的效益除能抵偿全部运转费用外，尚有净效益，十年可还本。（若把节约不徼排污费亦计入效益则4年可还本）。

（3）实用于中、小造低厂及改造“燃烧苛化法”提高碱回收率。

“常温苛化法”中试结果，对比如下：（90年价格）

项目燃烧苛化法常温苛化法

处理黑液量(规模)(吨纸浆/年) 11000 11000

总投资造价(90年价格)(万元)* 1500 500

总占地面积(m²) 1800 1200

建筑面积(m²) 4000 3000

运转费用(包括折旧、人员电耗等) 1400-1600 1200-1400

(元/吨)

造低厂净效益(按固体碱1600元/吨) 200-0 400-200

环境效益(除白泥之外的废物) 黑液(不满足浓度不排黑液,

则排放) 无污染

碱回收效率(按黑液中含碱量) 约50-77% 约60-90%

(按净黑液所

含钠离子量计)

总投资造价不包括冬季保温

附图1是氧化塔结构示意图。

附图2是双线逆循环流程图。

Claims

1、造纸黑液碱回收常温苛化法，其特征是采用生物酶氧化苛化的技术，其具体工艺流程是，浆液→闭路循环→净化→常温氧化塔→苛化槽，槽内投放3%的石灰并搅拌→沉淀池，其中的沉淀物(苛化白泥)排放，其中的上清液→浓缩配比(4%NaOH)→蒸球回收→造低。

2、根据权利要求1所述的造低黑液碱回收常温苛化法，其特征是闭路循环工艺采用自动控制双线逆循环，其流程是在工作状态1时，第四级洗浆则应用清洁自来水冲洗纸浆，达到排放标准，另由管路1排入池W（4、1）内，用水泵P（4、1）抽取并打入洗浆三车间的池W（3、2）蓄存，同样由水泵P（3、1）抽取池W（3、2）的水打入洗浆二车间的池W（2、2）蓄存，再由水泵P（2、1）泵入洗浆一车间的池W（1、2）蓄存，洗浆机01、02、03分别应用池W（1、1）、池W（2、1）、池W（3、1）的黑液通过泵P（1、2）、泵P（2、2）、泵P（3、2）泵入洗浆机冲洗管路分别冲洗洗浆机01、02、03，洗浆机01、02、03排放的黑液又分别进入池W（1、1）、池W（2、1）、池W（3、1），形成状态1的纸浆洗浆及黑液排放的闭路循环，经过N次循环后，达到规定的黑液浓度，池W（1、1）的黑液排放进入净化池;转换工作状态为2，转换开关K1至K2，循环路线为池W（4、1），用泵P（4、1）将池W（4、1）的水抽入到池W（3、1），用泵P（3、1）将池W（3、1）的水到池W（2、1），用泵P（2、1）抽池W（2、1）的水到池W（1、1），各级洗浆机的循环则分别为池W（1、2）、泵P（1、2）洗浆，排黑液进入池（1、2）形成循环，[洗浆2为池W（2、2），泵P（2、2），池W（2、2）;洗浆3为池W（3、2），泵P（3、2），池W（3、2）分别循环]。

3、根据权利要求1所述的造纸黑液碱回收常温苛化法，其特征是常温氧化塔工艺采用投放生物酶，使在氧化塔内大量的垂向排列的塑料管壁上附着繁殖，起催化、氧化作用，加速黑液中有机钠NaOR变为NaO及NaCO₃的过程。

4、根据权利要求1、3所述的造纸黑液碱回收常温苛化法，其特征是氧化塔的工作流程是由自动控制泵抽取循环调节水池中的黑液入第一层塑料水箱中，然后由虹吸管吸入下一层塑料水箱，水箱中的塑料管的管壁不断的处于出露大气及淹没于黑液之中，从而使塑料水箱中的黑液得到大量的溶解氧而被氧化。

5、根据权利要求1、3所述的造纸黑液碱回收常温苛化法，其特征是常温氧化塔工艺中采用的氧化塔结构是垂向排列的塑料管2和有序排列的虹吸管3是有规则的安装于多层塑料水箱1中的，多层塑料水箱是安放于承重铁盒4中的，承重桁架5设在每层塑料水箱的底部，氧化塔的***是外护圆形铁壳6，循环调节水池设在管底部，它的右上侧是自控水泵7。

6、根据权利要求5所述的氧化塔，其特征是垂向排列塑料管2的外形是圆形或六角形蜂状结构，虹吸管3的管径≤50mm。

7、根据权利要求1的造纸黑液碱回收常温苛化法其特征浓缩配比环节是专采用常温加速自然蒸发塔，其结构与氧化塔相同。