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1、24国际造纸 2011年 第30卷 第2期节能减排Economize on Energy摘 要：介绍了加拿大Millar Western浆厂通过采用蒸发器而大幅度减少废水排放的情况。该厂是世界上第一个成功实现废水零排放系统的工厂，其废水回收系统使浆厂用水量比相同规模浆厂少，且不会向当地河流排放污水。该厂通过采用3个降模式蒸汽压缩蒸发器，使热磨机械浆废水的固含量从2%浓缩35%，再由2个靠蒸汽带动的浓缩器进一步将废水固含量浓缩至70%左右。利用该系统6.7 m3/min的废水中有6.5 m3/min的废水可以回收，并用于制浆过程。固体在锅炉中燃烧，熔融物铸成块状贮存，以便进一步回收。加拿大Mil
2、lar Western浆厂（以下简称Millar）当初宣布要在Saskatchewan省的西部建厂计划时，周围居民都很担心新厂的污染问题，尤其是担心会有污染物排放到Beaver河。虽然经过生物处理的废水比河水更干净，但Millar还是决定要做得更好，即不排放任何废水。Millar公司位于Meadow湖的废水零排放系统是世界首例，它由Millar公司和NLK咨询公司技术顾问共同设计。水处理过程中的关键设备是蒸发系统，由RCC（现为GE）公司设计并提供。水处理车间处理浆厂的所有废水，浆厂仅需约1.1 m3/min的补给水来弥补蒸发到空气中的水。而没有废水处理车间的同类浆厂需补给水9.5 m3/mi
3、n。废水处理系统在1992年1月浆厂开始运行时就已投入使用。1 Millar浆厂简介Millar浆厂总投资3.5亿美元，总占地面积100 hm2，位于Sakatoon市（Saskatchewan省）的西北部345 km处。该厂采用白杨木片生产漂白化学热磨机械浆，年产量24万t。BCTMP制浆比硫酸盐法制浆效率更高，生产相同产量的浆仅需一半的木材，每吨绝干木材几乎可以生产1 t浆。Millar浆厂的BCTMP生产中不会产生含氯化合物及由化学浸渍产生的含硫的难闻气味。这种环境友好型的浆厂使用过氧化氢来提高浆的白度，生产的文化用纸适合于打印和书写，同时也可以生产卫生纸和纸巾。图1是BCTMP制浆流程
4、及其回收水的利用情况。2 废水回收系统BCTMP生产中的废水排出量约为6.8 m3/min，温度150（66），pH值约为8，约含2%的可溶性固体。图2显示了包括补充清水在内的全部水处理过程。图3更加详细地显示了水回收部分，其中包括5个阶段：净化、蒸发、浓缩、解吸和燃烧。BCTMP浆厂使用蒸发器实现废水零排放Using Evaporators to Achieve Zero Effluent at a BCTMP Pulp Mill胡伟婷（Hu Weiting）编译25World Pulp and Paper Vol. 30, No. 2节能减排Economize on Energy2.1 澄
5、清浆厂废水处理的第一个单元是浮选澄清。蒸发器的主要性能之一是去除纤维，因此，浆厂决定安装2台澄清器，使流程具有最大的去除率和灵活性。添加化学物质是为了帮助固体絮凝和浮选。采用在线仪表检测澄清器良浆流中的悬浮物，以避免浆料搅拌对蒸发器的影响。当悬浮物固含量为0.09%时，澄清器中的良浆可直接送到沉淀池中。由于热平衡会随季节而变化，在冬季，澄清器良浆一般都会直接送到蒸发器中以保存热量；而夏季会优先送到沉淀池中散发热量。2.2 蒸发废水零排放系统的核心是3个立管降模式蒸汽压缩蒸发器，高30 m，热转换表面积非常大，是世界上最大的机械蒸汽压缩蒸发器。通过高效节能的机械蒸汽压缩过程回收废水中的蒸馏水，蒸
6、发器可将废水的浓度由2%浓缩到35%。蒸发器主要包括加热元件、蒸发主体、循环泵和蒸汽压缩机（见图4）。废水从蒸汽池中泵送到加热管束的顶部。每根管的顶部都有1个分配机，使废水以薄膜状流到每根管内。分配机可以使热转换管道保持均匀，不论处理的废水量是多少，加热表面积都会持续地保持湿润，防止管道结垢。蒸发器的处理流量为设计流量的1.2倍，大大提高了浆厂的生产能力。废水达到管道底部时，循环泵将其送回顶部再次蒸发。流过加热管道的废水有小部分会被蒸发，蒸汽和液体一起向下流动。到达管道底部时，蒸汽经除雾器从气体主体中流出，并到达压缩器被压缩。被压缩的气流通过管道输送到管束的外壁，在管外冷凝。这样就将热量传递给
7、管道，使管内的液体进一步蒸发。大的传热面积可以减小蒸发过程中的能量损失。对蒸汽压缩蒸发系统而言，每输入3.8 m3的蒸汽仅需要65 kWh能量。蒸汽将热量传给管道后便冷凝成蒸馏水。沿管道流下。先冷凝的水比后冷凝的水更洁净，因此在加热元件中用挡板将冷凝水分为2个区域，蒸汽先26国际造纸 2011年 第30卷 第2期节能减排Economize on Energy流到清洁的冷凝水区域，大部分被冷凝。在剩余的蒸汽中含有大量易挥发有机物（如甲醇），会在污冷凝水区冷凝。将大部分洁净的冷凝水（70%）直接输送到制浆工段，用于制浆工段的热水洗涤。其他净冷凝水会流到均衡蒸馏池中，与来自Meadow湖的湖水混合，
8、为浆厂供应冷水。污冷凝水含有易挥发的有机物，在汽提塔中汽提后可再次使用。在蒸发器投入使用的过程中，除电动蒸发器有略微的振动外，几乎没有遇到其他问题，可以保证浆厂持续运转，不会因发生意外停机而影响生产。2.3 浓缩浓缩机（2个）与蒸发器结构相似，是立管降模式结构。浓缩机采用回收炉（而不是蒸汽机压缩）产生的蒸汽来带动整个系统。浓缩机中的蒸发过程本质上与蒸发机相同，但其废水可进一步浓缩至67%。第一个浓缩机将液体固含量从35%浓缩到50%，另一浓缩机则进一步将其浓缩到67%。浓缩废水在回收炉中燃烧。浓缩机启动时，有人担心是否会因最终浓度太高而无法采用泵送。但运行实践表明，在正常的操作温度下，液体处理
9、还是比较容易的。工厂运行的8个月中，浓缩机中并没有发生严重的填塞，结垢现象也很少。若将液体贮存槽向下移，浓缩机就会转换为水洗模式；再将液体贮存槽放回原处，浓缩机仍可正常运行。在填料气体吸收塔中汽提污冷凝水，可使约总浓缩物10%的挥发性有机物汽提出来。挥发性有机物有选择性地浓缩在污冷凝水中，因为蒸发器加热器中装有冷凝水分离设备。浓缩机产生的蒸汽被送到再沸炉，后者可以把一部分汽提浓缩物转化为汽提蒸汽。汽提后的浓缩物与净冷凝水混合后可以再回用于浆厂。汽提出来的易挥发有机物可作为浓缩蒸汽在回收炉中燃烧。2.4 燃烧在回收炉中燃烧废水中的有机组分，这个过程同时也会产生蒸汽供浓缩机使用。从锅炉中的熔融物里
10、回收废水中的无机物质，将其锻造成块状并就地贮存。浆厂正在考虑是否回收碳酸钠，因为它可转化为氢氧化钠，这是生产BCTMP所用的主要化学品。2.5 水的贮存浆厂中有许多水槽和水箱用来贮存白水、滤液和废水。同样，水处理车间为工厂用水和各种浓缩液体准备了很多贮存箱。水贮存系统的核心是5个主要的水池，总体积约为18万m3。水池分为2个沉淀池和1个可以容纳所有废水的回收池。每个沉淀池的体积为4900 m3，内衬为混凝土。水回收池可以容纳2.4万m3。所有净水都在蒸馏稳定池和蓄水池中。蒸馏稳定池是一个光洁的生物整理池，在此池中通过生物作用可消耗掉同蒸馏物一起产生的微量易挥发物质。蒸馏稳定池的体积为3.2万m
11、3，蓄水池的体积为11万m3。即使水处理车间停工2天，如此大的废水贮存量也可以使浆厂继续运行2天。如果湖水补给量减少，蓄水池中的干净水可以使浆厂运行20天。同样，如果回收炉停止运行，浆厂蒸发器仍可以不受影响地继续运行30天。Millar浆厂的蓄水池系统作用十分突出，如果没有该系统，浆厂的运行就完全取决于水处理车间。蒸发器或回收炉中断运行都会造成浆厂产量降低。水处理车间的任何差错都会使得浆厂紧急关闭。贮水系统由于设计灵活，蒸发器发生故障也不会影响浆厂的生产。3 结 论水处理车间最大的成功之处在于不排放任何废水，能得到浆厂需要的一切水资源，并且这些处理水的质量优于湖水及河水。除了一些正常的设备维修，水处理车间对产量没有任何影响。好的水质使得浆的质量也很好。洗涤效率很高，而浆的洁净度在碎纤维和有机物含量方面都比预期的要好。总而言之，浆厂废水零排放取得了成功。（责任编辑：王 岩）
