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1、Chapter 3制浆造纸工业废水制浆造纸工业废水Paper Making paper pulp 工工 业业 废废 水水 污污 染染 防防 治治 Prevention & Treatment of Trade WastewaterAnhui University of Science and Technology13.1 概述概述o我国造纸企业特点为：数量多，规模小，经济效益差，污我国造纸企业特点为：数量多，规模小，经济效益差，污染控制困难，原材料消耗大。据统计数据，我国每生产一染控制困难，原材料消耗大。据统计数据，我国每生产一吨成品纸，耗水吨成品纸，耗水400-600T，最高可达，最高可达1
2、000T，1994年排放年排放的有害废液的有害废液50亿亿T，约占全国废水排放量的，约占全国废水排放量的1/6，其中有机，其中有机污染物约占污染物约占1/4。o由于技术设备落后，缺乏环保意识，耗水量大，污染严重，由于技术设备落后，缺乏环保意识，耗水量大，污染严重，造成一个造纸厂污染一条河的局面。我国造纸废水排放量造成一个造纸厂污染一条河的局面。我国造纸废水排放量大在现阶段由于违法成本低，守法、执法成本高，一些小大在现阶段由于违法成本低，守法、执法成本高，一些小造纸企业超标排污。而执法检查受技术、设备等的制约，造纸企业超标排污。而执法检查受技术、设备等的制约，难以起到关键作用。难以起到关键作用。
3、工工 业业 废废 水水 污污 染染 防防 治治 Prevention & Treatment of Trade Wastewater安徽工程科技学院生化系安徽工程科技学院生化系Anhui University of Science and Technology23.2 制浆造纸工业的生产工艺制浆造纸工业的生产工艺3.2.13.2.1制浆方法的分类制浆方法的分类 制浆工艺是将原料（木材或者草类）中的纤维素分离出来（其他成分制浆工艺是将原料（木材或者草类）中的纤维素分离出来（其他成分为木素、半纤维素、无机物、多糖等）制成纸浆，然后用纸浆做纸，称为木素、半纤维素、无机物、多糖等）制成纸浆，然后用纸浆
4、做纸，称之为抄纸。之为抄纸。见见p89 图图6-1 1.机械浆（机械浆（Mechanical pulp,groundwood）传统的是石磨浆，以木材为原）传统的是石磨浆，以木材为原料，用机械碾磨力获得木纤维。机械浆纤维短，分帚度高，易于形成致料，用机械碾磨力获得木纤维。机械浆纤维短，分帚度高，易于形成致密的表面，但破裂强度低，挺度差，由于含有大量的木质素，所以白度密的表面，但破裂强度低，挺度差，由于含有大量的木质素，所以白度较低。但得浆率高（较低。但得浆率高（9498）。主要是用制作新闻纸等短期印刷品。）。主要是用制作新闻纸等短期印刷品。污染较小（污染较小（1540KgBOD5/ T浆），目前
5、该浆种发展很快。浆），目前该浆种发展很快。见见p88 表表6-3 见见p89 图图6-2 6-4 2.化学浆（化学浆（Chemical pulp）化学浆是用化学法将纤维与木质素分开获得纤）化学浆是用化学法将纤维与木质素分开获得纤维（原料碎片与化学药剂一起进行蒸煮，木素和其他物质与化学药剂反维（原料碎片与化学药剂一起进行蒸煮，木素和其他物质与化学药剂反应，溶解到溶液中去，纤维成单根出来）。化学浆的纤维长，挺度好，应，溶解到溶液中去，纤维成单根出来）。化学浆的纤维长，挺度好，破裂强度高，耐久。得浆率低（木浆：破裂强度高，耐久。得浆率低（木浆：4050工工 业业 废废 水水 污污 染染 防防 治治
6、Prevention & Treatment of Trade Wastewater安徽工程科技学院生化系安徽工程科技学院生化系Anhui University of Science and Technology3 ，其他，其他3350）漂白化学浆主要用于高级印刷纸、）漂白化学浆主要用于高级印刷纸、复印纸、电脑纸、胶版纸、封皮纸、书写纸和纸袋纸等。复印纸、电脑纸、胶版纸、封皮纸、书写纸和纸袋纸等。未漂白化学浆用于高强工业用纸如牛皮纸、纸袋纸等。但未漂白化学浆用于高强工业用纸如牛皮纸、纸袋纸等。但是得浆率低，污染严重（是得浆率低，污染严重（250350KgBOD5/ T浆，碱回收浆，碱回收后，后
7、，3040KgBOD5/ T浆）。目前占总浆产量的浆）。目前占总浆产量的80左右。左右。见见p88 p88 表表6-3 6-3 见见p89 p89 图图6-56-5 3.半化学浆（半化学浆（Semichemical pulp）半化学浆是结合机械和）半化学浆是结合机械和化学法制浆。分中性半化学浆，冷苏打浆和化学机械浆。化学法制浆。分中性半化学浆，冷苏打浆和化学机械浆。半化学浆一般用于包装用纸，目前所占比例不大，但是发半化学浆一般用于包装用纸，目前所占比例不大，但是发展很快。展很快。见见p88 p88 表表6-36-3 工工 业业 废废 水水 污污 染染 防防 治治 Prevention & Tr
8、eatment of Trade Wastewater安徽工程科技学院生化系安徽工程科技学院生化系Anhui University of Science and Technology4 造纸用的原料主要是植物纤维，如木材、稻草、麦杆。而我国70%以上的造纸原料用非木材纤维原料，这是我国纸张产品质量低、效率低、污染较为严重的重要原因！见p90 表6-5工工 业业 废废 水水 污污 染染 防防 治治 Prevention & Treatment of Trade Wastewater安徽工程科技学院生化系安徽工程科技学院生化系Anhui University of Science and Tech
9、nology53.2.2 碱法和硫酸盐法制浆生产工艺碱法和硫酸盐法制浆生产工艺 碱法和硫酸盐法制浆都是碱性药剂蒸煮植物纤维原料，将原料中的木素溶出，尽可能的保留纤维素和半纤维素制成纸浆供造纸使用。碱法所用化学药剂为NaOH，硫酸盐法为NaOHNaS。工工 业业 废废 水水 污污 染染 防防 治治 Prevention & Treatment of Trade Wastewater安徽工程科技学院生化系安徽工程科技学院生化系Anhui University of Science and Technology63.3 碱法和硫酸盐法生产工艺的废水来源碱法和硫酸盐法生产工艺的废水来源及主要污染物及主
10、要污染物 3.3.1 生产废水的来源生产废水的来源1）蒸煮废液）蒸煮废液功能：分离纤维和木质素特点：1/3左右为无机物，为各种钠盐，其中草浆黑液中的SiO2含量很高，2/3左右为有机物，主要成分为碱木素、脂肪酸和树脂酸等。其中含有大量的烧碱。其BOD约为900030000mg/L，占全场BOD负荷的90。由于其色黑而称“黑液”。2）洗浆废水）洗浆废水功能：去除提取蒸煮液后余留于浆料中的蒸煮液。特点：洗浆工段需要大量的水，废水呈棕色，含有黑液成分和悬浮纤维物质。废水量与浓度取决于洗浆设备。3 3）筛选废水）筛选废水功能：去除浆料中比较大的非纤维固体杂质，同时洗出浆料中残余的黑液。特点：非纤维固体
11、和残余的黑液。工工 业业 废废 水水 污污 染染 防防 治治 Prevention & Treatment of Trade Wastewater安徽工程科技学院生化系安徽工程科技学院生化系Anhui University of Science and Technology74 4）漂白废水）漂白废水功能：采用次氯酸盐、二氧化氯、过氧化氢等漂白纸浆和溶解残留于纤维中的木素。特点：可循环使用或者用于洗浆。该工段的废水的主要成分为有机氯化物，多是剧毒。5 5）纸机废水）纸机废水功能：造纸机造纸特点：该工段的废水也称为白水，污染物主要为纤维、填料、原料、辅助化学品和化学助剂，其污染物含量不高，BOD
12、较低，经过适当处理后可以回用。 其中，通常把洗涤废水、筛洗费水和漂白废水，称为中段废水中段废水中段废水中段废水，为制浆造纸工艺的末端处理对象。中段废水的水质与制浆工艺、原材料、清洁生产的实施等多种因素有关，一般的水质如下：pH：8-9，COD：200-2000mg/L，BOD：100-600mg/L，SS：300-1800mg/L，酚：0.7-1.75mg/L，木质素：50-300mg/L，色度较高。工工 业业 废废 水水 污污 染染 防防 治治 Prevention & Treatment of Trade Wastewater安徽工程科技学院生化系安徽工程科技学院生化系Anhui Univ
13、ersity of Science and Technology83.3.2 制浆造纸工业废水特点制浆造纸工业废水特点含有较多的纤维、纤维细料；含有难生物降解的有机物，例如木素和大分子碳水化合物；有毒物质，来自黑液中的松香酸、不饱和脂肪酸、H2S等pH较高（碱法制浆）；残余木素使色度很高。工工 业业 废废 水水 污污 染染 防防 治治 Prevention & Treatment of Trade Wastewater安徽工程科技学院生化系安徽工程科技学院生化系Anhui University of Science and Technology93.4 碱法硫酸盐法工艺的清洁生产技术碱法硫酸盐
14、法工艺的清洁生产技术3.4.1 碱回收技术碱回收技术 制浆造纸行业的污染负荷制浆造纸行业的污染负荷80%以上来自制浆以上来自制浆黑液。根据国内外制浆造纸行业防治污染的经黑液。根据国内外制浆造纸行业防治污染的经验，要有效地治是制浆的污染，必须上碱回收验，要有效地治是制浆的污染，必须上碱回收装置。尽管碱回收工程一次性投资大，但是技装置。尽管碱回收工程一次性投资大，但是技术可行，治理污染有效。在清洁生产审计中，术可行，治理污染有效。在清洁生产审计中，将碱回收项目及配套设施列为高费方案。通过将碱回收项目及配套设施列为高费方案。通过碱回收车间的运转，全厂碱回收车间的运转，全厂COD的污染负荷可以的污染负
15、荷可以下降下降75，以年产，以年产3.4万吨浆计，每年减少万吨浆计，每年减少COD排放量排放量24276吨。吨。 工工 业业 废废 水水 污污 染染 防防 治治 Prevention & Treatment of Trade Wastewater安徽工程科技学院生化系安徽工程科技学院生化系Anhui University of Science and Technology10 碱回收可以在治理制浆黑液污染的同时回收蒸煮用碱、碱回收可以在治理制浆黑液污染的同时回收蒸煮用碱、制浆黑液通过碱回收烧去黑液中的木质素和其它有机物，制浆黑液通过碱回收烧去黑液中的木质素和其它有机物，回收热能生产蒸汽，供自身
16、使用，回收的无机物碳酸钠，回收热能生产蒸汽，供自身使用，回收的无机物碳酸钠，经加石灰苛化，生成蒸煮用碱，达到节能、降耗、减污的经加石灰苛化，生成蒸煮用碱，达到节能、降耗、减污的目的。目的。 由于麦草浆黑液的特点不同于木浆黑液，半纤维素由于麦草浆黑液的特点不同于木浆黑液，半纤维素降解物含量多，木素含量低，黑液固形物发热值低，含硅降解物含量多，木素含量低，黑液固形物发热值低，含硅量高，黑液粘度大，流动性差，因此充分考虑了草浆黑液量高，黑液粘度大，流动性差，因此充分考虑了草浆黑液的特点设计碱回收系统。的特点设计碱回收系统。 常规的碱回收装置包括常规的碱回收装置包括蒸发、蒸发、燃烧、苛化燃烧、苛化等工
17、艺过程，提取工艺应该在制浆车间进等工艺过程，提取工艺应该在制浆车间进行。为了保证黑液提取率和洗浆质量，这里将提取工段作行。为了保证黑液提取率和洗浆质量，这里将提取工段作为碱回收车间的一部分。为碱回收车间的一部分。工工 业业 废废 水水 污污 染染 防防 治治 Prevention & Treatment of Trade Wastewater安徽工程科技学院生化系安徽工程科技学院生化系Anhui University of Science and Technology113.4.2 木质素的分离提纯木质素的分离提纯o从技术和经济角度，碱回收工程一般只适用于大型的造纸企业。国外造纸厂一般规模较大
18、，而且多以木浆木浆做原料，有较高的碱回收律，黑液经碱回收处理后，基本解决了黑液的污染问题。我国的造纸企业生产规模较小，经1996年企业规模调整以后，仍然有6700家，而且大都以麦草、稻草麦草、稻草为原料草浆黑液粘度大、热值低、粘度大、热值低、硅含量高、不适合做碱回收处理硅含量高、不适合做碱回收处理o黑液中的主要成分为木素、聚糖等。天然木素是一类具有三维空间结构的芳香族高分子化合物，由苯乙烷基本结构组成，含酚羟基，甲氧基和酚醚，其通式为R-OH。在蒸煮的过程中，由于烧碱的作用，酚醚键断裂，木素分子降解为碱木素，即木素钠盐存在，完全溶于黑液中呈亲水胶体，利用酸（采用后段酸性废水混合蒸煮黑液，不但降
19、低了污染负荷，也为后续的生物处理创造了条件）中和黑液时发生等电取代反应，即氢分子取代碱木素中的纳离子，使碱木素胶体转化为溶于水的木素，从而达到分离的目的。o一般来说，每吨浓度为10%的黑液可提取碱木素25kg或者木素磺酸钠65Kg，还原糖270Kg，COD的去除率70%左右。分离出的木素可以用于水泥减水剂，合成树脂，粘合剂。土壤改良剂等。 工工 业业 废废 水水 污污 染染 防防 治治 Prevention & Treatment of Trade Wastewater安徽工程科技学院生化系安徽工程科技学院生化系Anhui University of Science and Technolog
20、y12工工 业业 废废 水水 污污 染染 防防 治治 Prevention & Treatment of Trade Wastewater安徽工程科技学院生化系安徽工程科技学院生化系Anhui University of Science and Technology133.4.3 废水再生废水再生1）洗浆筛浆系统封闭循环系统用水 p942）漂白工段的封闭用水3）造纸白水的回用 白水回收装置的主要作用是去除白水中的悬浮物。常用的回收装置有筛滤、沉淀池、气浮池、鼓式过滤机等。回用的方式有两种：（1）将处理（降低悬浮物）的纸机白水代替清水用于抄纸过程（2）白水封闭循环。P95工工 业业 废废 水水
21、污污 染染 防防 治治 Prevention & Treatment of Trade Wastewater安徽工程科技学院生化系安徽工程科技学院生化系Anhui University of Science and Technology143.5制浆造纸工业废水典型工艺流程制浆造纸工业废水典型工艺流程3.5.1 3.5.1 气浮水解好氧气浮水解好氧153.5.2 3.5.2 初沉活性污泥混凝初沉活性污泥混凝工工 业业 废废 水水 污污 染染 防防 治治 Prevention & Treatment of Trade Wastewater安徽工程科技学院生化系安徽工程科技学院生化系Anhui U
22、niversity of Science and Technology163.5.3 3.5.3 斜管沉淀斜管沉淀- -好氧好氧- -气浮气浮o某以稻草、芦竹和麻为原材料，生产本色浆、漂白浆和漂白麻浆。o设计进水水质：BOD5，360-400mg/L，CODcr，1200-1500mg/L；SS，800mg/L；pH，8o废水处理站处理量：20 000m3。o处理工艺流程如下：工工 业业 废废 水水 污污 染染 防防 治治 Prevention & Treatment of Trade Wastewater安徽工程科技学院生化系安徽工程科技学院生化系Anhui University of Sc
23、ience and Technology17o主要工艺参数o斜管沉淀池：上升流速，0.56mm/s；o曝气池：MLSS-3000-5000mg/L，HRT-7.4h，污泥负荷-.2-0.35(KgBOD5/KgMLSS.d)；o二沉池：表面负荷 20m3/m2.do气浮池：表面负荷 60 m3/m2.d ；硫酸铝投加量 1.0-1.4kg/KgBOD工工 业业 废废 水水 污污 染染 防防 治治 Prevention & Treatment of Trade Wastewater安徽工程科技学院生化系安徽工程科技学院生化系Anhui University of Science and Technology18
