制浆造纸节水技术.ppt

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（