專利名稱：一種造紙廢水循環(huán)使用的技術和工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是處理造紙廢水并使之循環(huán)使用于造紙過程的技術 與工藝。
造紙工業(yè)是以纖維原料為基礎，以水為處理介質(zhì)，工藝流程極為復雜，資 金和能源密集，產(chǎn)品既是消費資料又是極為重要的生產(chǎn)資料，生產(chǎn)發(fā)展和國民 經(jīng)濟總體發(fā)展基本相適應的一種制造業(yè)。造紙T業(yè)是關系我國國民經(jīng)濟的重要 產(chǎn)業(yè)之一，但同時也帶來大量造紙廢水嚴重地污染著生態(tài)環(huán)境。由于造紙廢水 水量很大，且廢水中含有本質(zhì)素、纖維素等生物難降解組分，因此對造紙廢水 的處理一直是一個技術難點。但由于我國造紙廠眾多，由造紙造成的污染問題 日益引起人們的重視，國家除了采取對小型造紙廠進行取締的政策措施外，還 對造紙企業(yè)產(chǎn)生的廢水加大了治理力度， 一大批包括生物、物化等多種處理手 段在內(nèi)的造紙廢水處理技術應運而生。但由于造紙廢水水量很大，如果僅考慮 處理后排放是一種對資源的極大的浪費，閑此本發(fā)明就是在此基礎上研究出來 的造紙廢水經(jīng)處理后回用于生產(chǎn)過程的一種廢水綜合應用的方法。
背景技術：
造紙技術主要有傳統(tǒng)的濕法造紙和技術較為先進的干法造紙技術
一、現(xiàn)有造紙技術簡介
1傳統(tǒng)造紙工藝(濕法造紙)
濕法造紙是以水為處理介質(zhì)而進行生產(chǎn)的造紙工藝，是傳統(tǒng)的造紙方法， 被國內(nèi)外廣泛地采用。具有方法成熟，易于掌握等特點，但生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大 量的造紙廢水，嚴重地污染生態(tài)環(huán)境。
1. 1 化學制漿造紙工藝
傳統(tǒng)造紙主要采用植物纖維，如木材、麥草、竹子、荻草、龍須草等，一 些特殊用途的產(chǎn)品也有用馬尼拉麻、西班牙草、山棉皮、構(gòu)皮、桑皮、破布、 棉花等。利用特定的化學藥品或試劑在一定溫度和壓力下處理植物纖維原料， 將原料中的木質(zhì)素和和非纖維化合物以及油脂、樹脂等溶出，并盡可能地保留 纖維素質(zhì)量和不同程度地保留半纖維素，使原料纖維彼此分離成漿。 一般造紙 工藝如下-
制漿段原料選擇一蒸煮分離纖維一洗滌一漂白一洗滌篩選一濃縮或抄成漿片 —儲存?zhèn)溆谩?br> 抄紙段散漿一除雜質(zhì)一精槳一打漿一配制各種添加劑一紙料的混合一紙料的 流送一頭箱一網(wǎng)部一壓榨部一干燥部一表面施膠一干燥一壓光一巻取成紙。 涂布段復巻一裁切平板(或巻筒)一分選包裝一入庫結(jié)束。
該造紙工藝極具代表性，體現(xiàn)了我國濕法造紙行業(yè)化學制漿的現(xiàn)狀。由于 生產(chǎn)的紙種不同，工藝中的個別地方有所不同，但就整個工藝而言基本上是一 致的。該工藝方法成熟，但生產(chǎn)過程會產(chǎn)生大量造紙廢水，污染較嚴重，能耗 高，影響企業(yè)的發(fā)展速度和規(guī)模的進一步拓展。 1.2 機械制漿造紙工藝
機械制漿是利用機械方法對纖維原料進行處理，使纖維離解。造紙工業(yè)利 用的主要是機械木漿，也稱磨木漿。機械漿保留了原料中的大量木漿，得漿率 高于化學漿。幾乎沒有造紙黑液產(chǎn)生，整個工序中廢水量小且污染負荷較低，
是一種值得推廣的制漿方法。
2干法造紙工藝
2.1干法造紙名稱的由來及特點
干法造紙是前蘇聯(lián)造紙科技工作者在20世紀30年代中期發(fā)明的一種新穎 造紙方法。采用棉花作原料，借助棉紡行業(yè)梳棉設備，經(jīng)梳理成網(wǎng)的方法，成 功地研制了國防及電氣工業(yè)急需的特種紙。干法造紙的特點①生產(chǎn)過程不需 要水或只需少量水；②不產(chǎn)生污染物；③對大氣無污染；④能耗比傳統(tǒng)造紙低 2~3倍;⑤設備與生產(chǎn)過程較簡單，投資成本可低4~5倍;(D車速可達2000m/min。 由此可見，這種造紙技術對傳統(tǒng)造紙工藝而言是一個全新的概念，具有極大的 競爭力。該技術一旦產(chǎn)業(yè)化，將會給造紙工藝帶來革命性的變化。 2.2干法造紙的發(fā)展
自從我國發(fā)明造紙術以來，造紙成形工藝一直沒有質(zhì)的變化，仍然需要大 量的水，消耗大量的能源。這些不僅使造紙產(chǎn)品成本居高不下，也給生態(tài)環(huán)境 帶來極為嚴重的壓力，這類問題困擾著生態(tài)學家，也同樣激勵著造紙科技工作 者作出積極的探索，以使造紙工藝有根本性變革。自20世紀30年代，干法造 紙問世以來，干法造紙技術發(fā)展經(jīng)過了三個階段①梳理成網(wǎng)和氣流成網(wǎng)干法 造紙階段。②以木漿為主要原料并己工業(yè)化的干法造紙階段。③處于試驗階段 的干法造紙技術。但由于技術和成本等因素，目前干法造紙技術在我國鮮有使 用。
濕法造紙的歷史悠久，方法成熟，應用廣泛，歷來被廣泛采用。是我國目
前造紙行業(yè)主要采用的方法，95%以上的造紙企業(yè)采用的是傳統(tǒng)的濕法造紙技 術。隨之而產(chǎn)生的大量廢水對環(huán)境造成極嚴重的污染。隨著人類環(huán)保意識的不 斷提高，對這些廢水進行處理及對現(xiàn)有造紙工藝的技術革新迫在眉睫。 二、現(xiàn)有造紙廢水處理技術
現(xiàn)有造紙廢水的有代表性的處理技術有生物法和物化法
生物法主要處理流程為
廢水一預處理一好氧(厭氧)處理一沉淀一排放
物化法主要包括氧化、氣浮、沉淀等處理方法，由于單純的物化處理方法 一般不能達標排放，所以物化處理方法多與別的處理方法聯(lián)合使用。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是針對以下問題所產(chǎn)生的解決方案
1、 造紙廢水由于污染嚴重必須治理。
2、 造紙廢水由于水量大，治理后排放是一種資源的浪費，應該立足丁-對
廢水進行綜合利用。
在處理上采取以下原則
1、 由于造紙黑液的特殊情況，不包含在循環(huán)水之中，黑液采取單獨處理。
2、 循環(huán)水不外排，因此其COD等指標可以超過排放標準。
廢水經(jīng)循環(huán)使用后，由于污染物的積累，水質(zhì)變差，會直接導致對紙張質(zhì) 量的影響直至不能正常出紙，這也是過去很多嘗試廢水循環(huán)使用不能連續(xù)運行 的原因。我們的初步實驗表明，循環(huán)使用后水的粘度急劇上升，因此我們將研 究的重點放在如何使循環(huán)后的水質(zhì)能夠滿足出紙的要求。 實驗部分
由某造紙廠紙槳與造紙工藝終端水組成模擬水樣由所占比例為紙槳(56%) +終端水(24%) +自來水(10%)組成的混合水樣作為整個工藝循環(huán)的模擬水 樣，該水樣平均CODcr為1920,遠高于紙機水COD值，以此水樣代表廢水循環(huán) 使用后的水質(zhì)。資料表明在造紙過程中由于紙張夾帶和蒸發(fā)等原因損失的水量 約為總水量的20%，因此我們將實驗水樣蒸去20%再加20%的上述模擬水樣為一 個循環(huán)。
首先驗證了添加絮凝劑對廢水處理的效果，發(fā)現(xiàn)添加適量的絮凝劑后水樣 的C0D值和粘度值均有所下降，但經(jīng)過3-5個循環(huán)后COD和粘度值均有明顯上 升，與實際應用的要求還有一段距離。此時我們從另外一個角度思考，在廢水 中添加調(diào)節(jié)劑以保持廢水粘度的穩(wěn)定性，實驗中發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)劑JN-E的效果非常顯 著，在對廢水模擬造紙循環(huán)9個周期后廢水的粘度沒有明顯升高，具有非常高 的實用性。附圖l是實驗結(jié)果。


圖1是不同操作條件下對廢水粘度的影響，由圖1可以看出沒有 添加絮凝劑和調(diào)節(jié)劑直接進行循環(huán)的廢水，經(jīng)過2次循環(huán)后水的粘度急劇上升， 這是由于循環(huán)使水中的污染物積累造成的。添加絮凝劑后，粘度經(jīng)3個循環(huán)后 也顯著上升。而添加了調(diào)節(jié)劑JN-E的廢水，在經(jīng)過9個循環(huán)后水的粘度仍然沒 有顯著變化，具有很強的應用價值。需要指出的是，雖然粘度變化很小，但添 加調(diào)節(jié)劑循環(huán)后廢水的C0D的增加規(guī)律與未添加循環(huán)的效果差不多，因此經(jīng)過9 個循環(huán)后添加絮凝劑進行沉淀以去除積累的C0D還是必要的，經(jīng)過循環(huán)一絮凝
一循環(huán)的運行工藝后，廢水中污染物水平最終達到一個平衡狀態(tài)，此時廢水粘 度保持在可以回用的水平，由于不用排放，因此雖然COD超過排放標準，并不 影響廢水的循環(huán)使用。
圖2是廢水循環(huán)使用的操作流程圖，首先將各生產(chǎn)工序產(chǎn)生的廢水(除黑 液外)收集到調(diào)節(jié)池，加入調(diào)節(jié)劑后進入沉淀池和集水池備用，然后將集水池 中的水循環(huán)使用到各生產(chǎn)工序。由于蒸發(fā)等損失，每個循環(huán)過程需補充新鮮水 20%，正好用于必須用凈水的造紙工序的部分環(huán)節(jié)。經(jīng)過9個循環(huán)后，對調(diào)節(jié)池 中的廢水進行沉淀處理，并添加調(diào)節(jié)劑JN-E。
具體實施例方式
本發(fā)明實施時需對現(xiàn)有造紙工藝進行部分改造，需建調(diào)節(jié)池、沉淀池與集 水池各一座用于循環(huán)使用，沉淀池前端建一混合裝置用來混合絮凝劑和調(diào)節(jié)劑。 可以根據(jù)情況對每條生產(chǎn)線進行改造或?qū)讞l生產(chǎn)線的廢水集中收集處理，并 建造從集水池通往各生產(chǎn)工序的循環(huán)水管道。
權利要求
1、本專利所指廢水范圍包含1)制槳、造紙企業(yè)的除黑液以外的所有廢水2)沒有制槳過程的造紙企業(yè)的所有廢水。
2、 本專利所指工藝是將所有廢水處理后循環(huán)使用，沒有廢水排放的廢水回用丁藝。
3 、 所用試劑包括專用絮凝劑和使廢水粘度保持穩(wěn)定的調(diào)節(jié)劑。
全文摘要
造紙工業(yè)的產(chǎn)品既是消費資料又是極為重要的生產(chǎn)資料，其生產(chǎn)發(fā)展和國民經(jīng)濟總體發(fā)展基本相適應的一種制造業(yè)。造紙工業(yè)是關系我國國民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)之一，但同時也帶來大量造紙廢水嚴重地污染著生態(tài)環(huán)境。由于造紙廢水水量大、難生物降解的特點，一直是造成環(huán)境污染的重要因素。由于造紙廢水水量大，且有相當一部分廢水的COD并不是太高，因此將其處理后排放不但增加處理成本，更是一種資源的浪費。本發(fā)明立足于廢水回用這一目標，將造紙過程中除黑液外的廢水處理后循環(huán)使用于生產(chǎn)過程。實驗表明單獨對廢水進行沉淀處理，經(jīng)過三個循環(huán)后廢水指標已不適合回用的標準。添加調(diào)節(jié)劑JN-E后經(jīng)9次循環(huán)使用廢水的粘度沒有顯著變化，具有很強的實用性。對現(xiàn)有造紙工藝進行簡單改造后，可實現(xiàn)對現(xiàn)有造紙廢水中除黑液部分的循環(huán)使用，每循環(huán)使用9次僅需添加一次調(diào)節(jié)劑和絮凝劑，運行成本非常低且可節(jié)約大量的水資源。
文檔編號D21C11/00GK101113026SQ20061010795
公開日2008年1月30日 申請日期2006年7月26日 優(yōu)先權日2006年7月26日
發(fā)明者峰 潘, 皮運清, 石起增, 蘇現(xiàn)伐 申請人:河南師范大學