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造紙黑液處理及資源化利用現(xiàn)狀分析

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造紙黑液處理及資源化利用現(xiàn)狀分析

摘要:目前造紙工業(yè)主要工藝流程為備料、制漿、漂白、抄紙等。制漿工藝廢水中的黑液成分復(fù)雜,污染物濃度較高,若直接排放到水體中,會造成嚴(yán)重污染。而且其中含有大量可回收利用的物質(zhì),若不加以處理,也會造成資源浪費(fèi)。為此,本文主要分析造紙黑液和次黑液的處理及資源化利用現(xiàn)狀,創(chuàng)造性地提出了有效的處理方法。

關(guān)鍵詞:造紙黑液;次黑液;資源化利用;環(huán)境保護(hù)

1黑液危害及處理

1.1黑液的危害及成分

1.1.1危害我國絕大多數(shù)造紙都是采用硫酸鹽法或者燒堿法制作紙漿,在制造過程中會產(chǎn)生大量廢液。廢液中含有多種成分,如大量纖維、色素和無機(jī)鹽,分為懸浮性固體、溶解性有機(jī)污染物和有毒物質(zhì),呈黑褐色,故稱黑液。黑液會使水體變黑,并伴有惡臭味,所含高濃度有機(jī)污染物(生化耗氧量可高達(dá)100000mg/L),會大量消耗水中溶解氧,黑液中大量的堿性物質(zhì)會使水體pH值急劇升高,毒性物質(zhì)會影響生物體活性,破壞水體生態(tài)平衡。長久以來,黑液的處理一直是困擾著我國造紙業(yè)發(fā)展的環(huán)保難題。目前我國造紙行業(yè)排放總量占工業(yè)總排放量的一成左右,其還原性物污染物質(zhì)則占據(jù)全國工業(yè)廢水中還原性物質(zhì)的44%左右,造紙行業(yè)的污染物九成以上來自于黑液中所含污染物。多年來,我國已經(jīng)在控制造紙行業(yè)廢水排放量方面取得了巨大進(jìn)步,但仍有大約30%左右的包含黑液的廢水不能得到妥善處理。

1.1.2成分在造紙工業(yè)中,無論是使用草本材料還是木本材料,所產(chǎn)生的黑液中纖維含量一般都在50%以下,但二者都會產(chǎn)生較多懸浮物質(zhì)、難降解物質(zhì)、有毒有害物質(zhì)和有色物質(zhì)等。其中,約1/3為無機(jī)物質(zhì),主要是來自制漿蒸煮藥劑殘余和反應(yīng)產(chǎn)物。還有一部分包含氮、磷、鉀的物質(zhì),具有很高的回收價(jià)值,能夠在分離和處理后用于制作廢料,或轉(zhuǎn)化為其他工業(yè)原料。

1.2黑液的處理

1.2.1傳統(tǒng)方法傳統(tǒng)污水處理中處理黑液一般采用先酸析后生化的處理方法。直接用酸性物質(zhì)對黑液木質(zhì)素成分進(jìn)行處理,將其轉(zhuǎn)化為難溶于水或者不溶于水的酸析木質(zhì)素,將其進(jìn)行分離,然后對分離后的黑液pH值進(jìn)行調(diào)節(jié),調(diào)到中性或偏堿性。調(diào)節(jié)后的黑液再利用厭氧生化系統(tǒng)進(jìn)行厭氧處理,處理后在和制漿的白水一同后續(xù)處理。該酸析處理需要pH值小于或等于3,由于黑液的殘堿量較大,會消耗大量酸,處理后的黑液還需再一次調(diào)節(jié)pH值,以適應(yīng)生化處理的環(huán)境要求。此方法運(yùn)行成本較高,而且木質(zhì)素的析出只能達(dá)到90%,不能完全去除,厭氧生化周期長,好氧效果較差。處理中添加大量化學(xué)藥劑絮凝,產(chǎn)生大量污泥,外排水中含有大量色素,處理不徹底造成二次污染。

1.2.2資源化利用法資源化利用方法采用多效蒸發(fā)器、反應(yīng)器、噴霧干燥器等設(shè)備進(jìn)行處理。其中:多效蒸發(fā)器采用逆流熱交換法,使物料經(jīng)過加熱,在負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行蒸發(fā)水分,提高物料濃度;反應(yīng)器采用反應(yīng)釜,根據(jù)客戶需要,采用相應(yīng)的藥劑和反應(yīng)條件;噴霧干燥器采用塔式干燥器,設(shè)有熱風(fēng)進(jìn)口、物料進(jìn)口、霧化裝置和干燥室、收料斗等,物料經(jīng)過霧化器霧化,在干燥室中與熱風(fēng)充分換熱,并呈螺旋狀下降,多余的水分以蒸汽態(tài)排出,固體物質(zhì)經(jīng)過收料系統(tǒng)收集裝袋。產(chǎn)品主要成分為無機(jī)鹽、水和改性木質(zhì)素,可廣泛用于混凝土減水劑、水煤漿分散劑、瀝青乳化劑、陶瓷、油井開采助劑等方面。該方法不需要使用大量的化學(xué)藥劑絮凝處理,沒有生化污泥,避免產(chǎn)生二次污染。

1.2.3堿回收法目前采用最廣的是燃燒法堿回收工藝。流程大致為提取、蒸發(fā)、燃燒、苛化回收等主要工藝。首先將黑液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮,使其成為粘稠狀物質(zhì),并將其與主要成分為氧化鐵的赤鐵礦進(jìn)行高溫煅燒,使其發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),生成以鐵酸鈉為主要成分,能夠溶于水,發(fā)生水解反應(yīng),生成氫氧化鈉堿液和氧化鐵的固體。其中氫氧化鈉可以用于工業(yè)制堿等,也可以用于造紙中的蒸煮階段,氧化鐵固體則可以循環(huán)使用。采用該方法能夠達(dá)到90%以上的堿回收率,并有效回收利用產(chǎn)物,煅燒過程中可以回收熱能,運(yùn)行成本較低,操作簡便,對設(shè)備要求不高,是一種比較成熟黑液治理方法。但該方法前期投資較大,適用于規(guī)模較大的造紙企業(yè)。

1.2.4電滲析法電滲析法指分別在陽極室和陰極室進(jìn)行黑液和稀氫氧化鈉溶液循環(huán),并施加直流電源,其中鈉離子能夠自由通過陽膜,由于其帶有正電,因此會在電流作用下聚集在陰極,與電解黑液時(shí)產(chǎn)生的氫氧根重新結(jié)合成氫氧化鈉,達(dá)到回收堿性物質(zhì)目的。陽極室的氫氧根被消耗,電解產(chǎn)生的氫離子成為游離態(tài),且濃度不斷提升,使得pH值不斷下降,環(huán)境酸性加強(qiáng),降低木質(zhì)素的溶解度,從而使其沉淀析出,可直接過濾除去。

1.2.5膜處理法膜處理法是采用外界能量,使黑液經(jīng)過不同孔徑薄膜,實(shí)現(xiàn)黑液中不同分子量的物質(zhì)相互分離的新技術(shù)。首先提高黑液壓力,通過一定孔徑的過濾設(shè)備,得到的濾渣進(jìn)行濃縮,而濾液進(jìn)入以壓力為驅(qū)動的微濾膜分離設(shè)備,將大分子顆粒分離出,再將微濾過程后的濃縮液進(jìn)行濃縮,而濾液進(jìn)入納濾膜處理設(shè)備進(jìn)行分離與濃縮,獲得含堿濾液和木質(zhì)素及半纖維素濃縮液,木素及半纖維素被膜分離,再進(jìn)行濃縮,潔凈的含堿濾液可以用于蒸煮或原料制備。該方法適合中小型造紙企業(yè),不受造紙產(chǎn)能的限制,運(yùn)行成本低。

2次黑液及處理方法

2.1次黑液的概念

在造紙工業(yè)中,除了會產(chǎn)生黑液外還會產(chǎn)生次黑液,以宣紙生產(chǎn)為例介紹次黑液。宣紙紙生產(chǎn)過程分為蒸煮、打漿、撈制、曬紙、剪紙等主要工序,其中蒸煮工序產(chǎn)生黑液和次黑液共兩種廢水。黑液為蒸煮廢液,次黑液為蒸煮后原料洗滌廢水。蒸煮后原料洗滌廢水因顏色較黑液淺,故稱次黑液。其組成與濃度與黑液相比都存在一定差異,尤其是濃度方面存在顯著差別,且次黑液總量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于黑液,不可直接采用濃黑液的處理裝置和工藝對次黑液進(jìn)行處理,否則浪費(fèi)大量資源,增加能耗,降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。

2.2處理方法

2.2.1傳統(tǒng)處理法采用酸性物質(zhì)調(diào)節(jié)次黑液pH為3~4,降低木質(zhì)素的溶解度,使其從中析出進(jìn)行分離,得到酸化次黑液。然后再次調(diào)節(jié)pH值為7~8,適應(yīng)厭氧反應(yīng)中厭氧菌的pH環(huán)境。將酸化次黑液泵入?yún)捬醴磻?yīng)器,利用厭氧菌生化降解,與厭氧出水和中段白水混合均勻后,添加混凝劑攪拌均勻形成穩(wěn)定片狀絮花,在初沉池中進(jìn)行沉淀。初沉池出水進(jìn)入二段好氧生化池,一段采取不間斷曝氣方式,二段采取間歇曝氣方式。處理后經(jīng)二沉池沉淀后達(dá)標(biāo)排放。此工藝成熟穩(wěn)定,采用較多。但運(yùn)行場地較大,處理效果受季節(jié)影響大,出水色度高,水質(zhì)波動大。且加入大量化學(xué)藥劑,生化系統(tǒng)產(chǎn)生大量污泥,造成二次污染問題。

2.2.2綜合利用法次黑液中含有大量殘堿,可以采用綜合利用法處理。如采取低濃度廢水洗滌置換高濃度廢水的思路,處理后的廢水可用于蒸煮和洗滌使用。部分低濃度次黑液可用于原料的浸泡處理;低濃度殘堿,有利于原料纖維的溶脹和部分水溶性有機(jī)物的溶出,經(jīng)過處理的原料,蒸煮均勻,質(zhì)量穩(wěn)定。部分低濃度次黑液可以用于鍋爐煙氣處理,降低煙氣二氧化硫排放等。未能充分使用和高濃度不能再用的次黑液采取相應(yīng)方式處理。

3結(jié)語

黑液和次黑液中都含有許多寶貴的有機(jī)物質(zhì),能夠制作肥料或者工業(yè)產(chǎn)品,也是資源的一種,造紙企業(yè)需要采取正確的方法來對其進(jìn)行處理,將其轉(zhuǎn)化為資源,從而減少廢棄物質(zhì)的排放,做到清潔生產(chǎn),同時(shí)降低造紙廠的生產(chǎn)成本,為其增加經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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作者:劉蒙 單位:中國宣紙股份有限公司

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