實現木漿造紙黑液處理及回收的集成裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種實現木漿造紙黑液處理及回收的集成裝置，包括通過管道依次連接的木漿造紙黑液收集罐、熱交換器、砂濾器、自清洗過濾器、黑液中間罐、保安過濾器和耐堿納濾膜機組，所述耐堿納濾膜機組包括多級納濾膜組件，各級納濾膜組件的濾出液出口匯總并與回收堿液儲罐連接，上一級納濾膜組件的濃水出口與下一級納濾膜組件的進口連接，最下一級納濾膜組件的濃水出口與蒸發濃縮罐連接，最下一級納濾膜組件的進口還通過透析水泵與第一外部水源連接。本實用新型能較好地解決地木漿造紙黑液面臨的治理難題，能實現對黑液中木質素及堿等有用成分的回收與利用，可對木漿造紙黑液實現資源化利用。
【專利說明】實現木漿造紙黑液處理及回收的集成裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于廢水處理【技術領域】，具體涉及一種實現木漿造紙黑液處理及回收的集成裝置。

【背景技術】
[0002]在我國，造紙廢水總量僅次于冶金廢水與石化廢水居于第三位，造紙廢水的環境污染問題十分嚴重。其中，造紙黑液中的污染物約占造紙廢水中污染物總量的90%左右，黑液中含有難降解的木質素及其降解衍生物，木質素為帶芳香結構的立體網狀聚合物，具有綜合利用價值。而造紙黑液同時也是一種高堿性的復雜污染體系，易引起水體污染和生態環境的嚴重破壞。因此，如何合理有效地處理及利用好造紙黑液是解決造紙廢水污染物排放的最關鍵性問題。
[0003]雖然我國多年以來一直對造紙黑液的綜合治理及開發利用上進行了積極探索，并取得了一些實際成果，但目前在我國主要采用的造紙黑液處理方法仍比較傳統與落后，如堿回收法、酸析法、絮凝沉淀法、化學氧化法、生物處理法等，這些方法都有一定局限，往往投入較高、過程復雜、能耗高、綜合利用效率低等，并不能比較徹底解決造紙黑液的問題。
[0004]不同造紙廠的黑液性質有較大差別。通常可根據造紙廠生產用纖維素原料的區另O，分為木漿造紙與非木纖維類造紙(如非木纖維類造紙可根據生產原料采用麥草和稻草、棉花或竹子等，分為草漿造紙、棉漿造紙、竹漿造紙等)，不同生產原料所產生的造紙黑液于成分與特性上均存在一定差異，因而在處理方法上也將有所不同。
[0005]膜分離技術作為一門新興的多學科交叉的高科技分離技術，具有分離精度高、過程可控性強、節能降耗、環保高效及易于工程放大等優點。我們通過將膜分離技術用于不同原料類型的造紙黑液的處理利用上，經過試驗研究與對比分析后，提出了一種專門對木漿造紙黑液進行開發利用的新裝置，以作為一種解決實際問題的可行途徑來實現木漿造紙黑液的有效處理與資源化利用。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的在于提供一種可有效解決上述問題的實現木漿造紙黑液處理及回收的集成裝置，它能較好地解決地木漿造紙黑液面臨的治理難題，能實現對黑液中木質素及堿(苛性鈉)等有用成分的回收，可對木漿造紙黑液實現資源化利用。
[0007]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0008]提供一種實現木漿造紙黑液處理及回收的集成裝置，該裝置包括:通過管道依次連接的木漿造紙黑液收集罐、熱交換器、砂濾器、自清洗過濾器、黑液中間罐、保安過濾器和耐堿納濾膜機組，所述耐堿納濾膜機組包括多級納濾膜組件，將各級納濾膜組件的濾出液出口匯總后并與回收堿液儲罐連接，上一級納濾膜組件的濃水出口與下一級納濾膜組件的進口連接，最下一級納濾膜組件的濃水出口與蒸發濃縮罐連接，最下一級納濾膜組件的進口還通過透析水泵與第一外部水源連接。
[0009]按上述技術方案，所述納濾膜組件包括循環泵和納濾膜元件，所述納濾膜元件為卷式膜、管式膜、板式膜、中空纖維膜中的一種或多種的組合。
[0010]按上述技術方案，所述納濾膜元件的膜材質為無機膜或高分子有機膜。
[0011]按上述技術方案，所述木漿造紙黑液收集罐與熱交換器之間安裝有輸送泵，所述黑液中間罐與保安過濾器之間安裝有進料泵，所述回收堿液儲罐與回收堿液輸送泵連接。
[0012]按上述技術方案，所述砂濾器為外源反洗式砂濾器，所述外源反洗式砂濾器與第二外部水源連接，所述第二外部水源用于提供反洗水。
[0013]按上述技術方案，所述砂濾器內設的集水管上均勻分布有用于收集經過砂濾后出水的水帽。
[0014]本實用新型，具有以下有益效果:該裝置針對木漿造紙黑液中存在的有害成份及污染物類型，整合了多項水處理單元技術，實現了裝置系統的集成與優化，以我國木漿造紙黑液的處理現狀與真實需求為出發點，以實現污染物的節能減排與回收利用為根本目的，能較好地解決地木漿造紙黑液面臨的治理難題，能實現對黑液中木質素及堿(苛性鈉)等有用成分的回收，可對木漿造紙黑液實現資源化利用，本實用新型對木漿造紙黑液的適用范圍廣、技術先進、流程簡單、技術可靠，具有實際推廣應用價值，能產生比較明顯的社會、經濟及環境效益。
[0015]具體的，(I)將造紙生產中的木漿造紙黑液收集至木質造紙黑液收集罐內；(2)通過熱交換器將待處理的造紙黑液進行換熱，并將溫度控制在2(T50°C范圍；(3)用砂濾器對造紙黑液進行粗濾；(4)用自清洗過濾器對粗濾后的造紙黑液進行精密過濾；(5)精濾后的造紙黑液進入黑液中間罐，再通過耐堿納濾膜機組對精濾后的造紙黑液進行膜過濾處理，該耐堿納濾膜機組采用多級分段方式，可有效實現分級濃縮，使木漿黑液中的木質素濃度能被逐步提高，使最終排出濃縮液中的木質素能達到方便利用的所需高含量，另外，由于最下一級的木質素濃度高，該級膜的滲透通量很低，運行效率較低，因此特別對最下一級納濾膜組件采用加水滲析方式，這在不影響木質素截留的情況下，通過加水能提高運行膜通量，并可以將高濃度堿液盡量洗脫，這在相當程度上優化該膜機組的實際運行效果；(6)將呈堿性的納濾膜濾出液輸送至回收堿液儲罐，再通過回收堿液輸送泵將濾出液返至造紙生產中的蒸煮工段循環使用，來實現對造紙黑液中堿的回收利用；(7)將富含木質素等固形物的納濾膜濃縮液輸送至蒸發濃縮罐，進行蒸發濃縮后，可再開發利用加工制成其它工業產品(如混凝土添加劑、土壤改良劑等)，實現變廢為寶。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[0017]圖1是本實用新型實施例的結構示意圖；
[0018]圖2是耐堿納濾膜機組的結構示意圖；
[0019]圖3是砂濾器的結構示意圖；
[0020]圖4是砂濾器反洗狀態的結構示意圖。
[0021]圖中:1_木漿造紙黑液收集罐、2-輸送泵、3-熱交換器、4-砂濾器、401-集水管、402-水帽、5自清洗過濾器、6-黑液中間罐、7-進料泵、8-保安過濾器、9-耐堿納濾膜機組、901-循環泵、902-納濾膜兀件、903-透析水泵、10-蒸發濃縮罐、11-回收堿液儲罐、12-回收堿液輸送泵。

【具體實施方式】
[0022]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0023]在本實用新型的較佳實施例中，如圖1、圖2所示，一種實現木漿造紙黑液處理及回收的集成裝置，該裝置包括:通過管道依次連接的木漿造紙黑液收集罐1、熱交換器3、砂濾器4、自清洗過濾器5、黑液中間罐6、保安過濾器8和耐堿納濾膜機組9，耐堿納濾膜機組9包括多級納濾膜組件，將各級納濾膜組件的濾出液出口匯總并與回收堿液儲罐11連接，上一級納濾膜組件的濃水出口與下一級納濾膜組件的進口連接，最下一級納濾膜組件的濃水出口與蒸發濃縮罐10連接，最下一級納濾膜組件的進口還通過透析水泵903與第一外部水源連接。
[0024]在本實用新型的優選實施例中，如圖2所示，納濾膜組件包括循環泵901和納濾膜元件902，納濾膜元件902為卷式膜、管式膜、板式膜、中空纖維膜中的一種或多種的組合，優選的，納濾膜元件的膜材質為無機膜或高分子有機膜，選用的納濾膜截留分子量范圍為20(Γ1500之間。因膜過濾的工作原理，絕大部分木質素等固形物會被納濾膜所截留，在納濾膜的濃縮液中，而大部水與氫氧化鈉會透過膜，在納濾膜的濾出液側。
[0025]在本實用新型的優選實施例中，如圖1所示，木漿造紙黑液收集罐I與熱交換器3之間安裝有輸送泵2，黑液中間罐6與保安過濾器8之間安裝有進料泵7，回收堿液儲罐11與回收堿液輸送泵12連接。
[0026]在本實用新型的優選實施例中，如圖3、圖4所示，砂濾器4為外源反洗式砂濾器，外源反洗式砂濾器與第二外部水源連接，第二外部水源用于提供反洗水，砂濾器4內設的集水管401上均勻分布有用于收集經過砂濾后出水的水帽402。該砂濾器工作時分為運行狀態與反洗狀態，當進出水側的壓差達到一定程度需要反洗時，系統自動切入反洗狀態，由外部水源提供反洗水，將污染物反洗頂出。本裝置中對該砂濾器采用外源反洗方式有較好效果，能使原砂濾器較長時間處于穩定工作狀態。
[0027]本實用新型的工作流程是:
[0028](I)將60m3/h處理量的木漿造紙黑液(黑液pH為12.5?13.5，固形物濃度為1(Γ12%，懸浮物含量小于30mg/L)收集在木漿造紙黑液收集罐內；
[0029](2)由于木漿造紙黑液為制漿蒸煮工段中產生，其溫度較高，宜通過熱交換器將待處理的造紙黑液進行換熱，控制溫度在2(T50°C范圍，以滿足后續膜過濾過程的溫度要求，這主要是因為本優選實施例中后序采用的是高分子材質納濾膜，其對溫度有一定限制性要求，如果采用的是耐高溫型高分子膜和無機膜等比較特殊的膜品種，則可將進膜溫度范圍適當放寬以能滿足膜正常運行的溫度要求即可；
[0030](3)將換熱后的60m3/h木漿造紙黑液用I臺砂濾器進行粗濾，以去除水中的懸浮物及部分膠體雜質，該砂濾器采用碳鋼內襯硬質橡膠的防腐殼體，內部裝填有特種砂石濾料，該特種濾料為含稀有金屬的非金屬熔體經破碎后制成的細小顆粒(粒徑為0.6-0.7mm),該顆粒硬度高、耐磨，且表面帶電荷，能吸附水中的細小顆粒和大分子有機物，具有過濾效果好，出水澄清等優點，該砂濾器總過濾面積為4.52m2，特種砂石濾料的濾層高度為50cm，其運行設計參數可控制在如下范圍:進水壓力0.2^0.6MPa，反洗壓力0.2^0.6MPa，濾速l(T20m/h，反沖洗間隔時間約4?20h，反沖洗流速3(T50m/h，沖洗時間I?3min ；
[0031](4)用自清洗過濾器對粗濾后的造紙黑液進行精密過濾，所選用自清洗過濾器采用PP材質疊片，過濾精度為20μπΓ?00μπι，過濾器殼體為SS316材質，按60m3/h處理量計共需選用6個4寸過濾單元并聯組合，該疊片式過濾器分“過濾與反洗”兩種運行工況，在過濾狀態時，原液從外面通過疊片，雜質顆粒截留在疊片交叉點，當到達一定壓差時或時間，系統自動進入反洗狀態，控制器控制閥門改變水流方向，反沖水壓拉升彈簧使疊片松開，將截留在疊片上的雜質沖洗甩出，該過濾器的運行參數可控制在如下范圍:運行壓力
0.Γ1.0MPa，采用外源式反沖洗，反洗壓力0.5^1.0MPa，反洗流量50m3/h，反沖洗間隔時間約2-6h，對各個過濾單元按順次逐個反沖洗，每單元反沖洗時間約10-20秒，每單元反沖洗間隔約5?10秒；
[0032](5)精濾后的造紙黑液進入黑液中間罐，再通過耐堿納濾膜機組對“砂濾+自清洗過濾”預過濾之后的造紙黑液進行膜過濾集中處理，該耐堿納濾膜機組采用多級分段方式，由內部各級循環泵與各級納濾膜元件、管閥等組合而成，可有效實現分級濃縮，使木漿黑液中的木質素濃度能被逐步提高，使最終排出濃縮液中的木質素能達到方便利用的所需高含量，另外，由于最下一級的木質素濃度高，該級膜的滲透通量很低，運行效率較低，因此特別對最下一級納濾膜組件采用加水滲析方式，這在不影響木質素截留的情況下，通過加水能提高運行膜通量，并可以將高濃度堿液盡量洗脫，這在相當程度上優化該膜機組的實際運行效果，選用的納濾膜為高分子材質的卷式膜元件，其截留分子量范圍為20(Γ1500之間，由于納濾膜的分離原理，絕大部分木質素等固形物能被納濾膜所截留，而大部分水與氫氧化鈉會透過膜，這就實現了將木質素的富集與堿液的回收，本優選實施例中，對納濾過程的運行參數可控制在如下范圍:運行壓力1.5^3.0MPa，溫度2(T50°C，過程濃縮比約5倍，納濾過程平均膜通量約2(T40Lmh。經納濾膜分離后，膜濃縮液中的固形物濃度達到22?25%，對木質素的回收率大于96% ；
[0033](6)將呈堿性的納濾膜濾出液輸送至回收堿液儲罐，再通過回收堿液輸送泵將濾出液返至造紙生產中的蒸煮工段循環使用，來實現對造紙黑液中堿的回收利用；
[0034](7)將富含木質素等固形物的納濾膜濃縮液輸送至蒸發濃縮罐，進行蒸發濃縮后，再進行深加工處理后可制成其它工業產品(如混凝土添加劑、油田表面活性劑、土壤改良齊U、工業用分散劑和粘合劑等)，實現了對造紙黑液中主要污染物-木質素的資源化利用，實現了變廢為寶。
[0035]步驟(3)和(4)中，“砂濾+自清洗過濾器”的過濾組合為木漿造紙黑液的預過濾過程，其作用是保護后續分離孔徑更小、更為精密的膜分離過程，用來降低膜的污染負荷以保障膜系統能平穩正常運行。
[0036]本實用新型針對木漿造紙黑液中存在的有害成份及污染物類型，整合了多項水處理單元技術，實現了裝置系統的集成與優化，以我國木漿造紙黑液的處理現狀與真實需求為出發點，以實現污染物的節能減排與回收利用為根本目的，能較好地解決地木漿造紙黑液面臨的治理難題，能實現對黑液中木質素及堿(苛性鈉)等有用成分的回收與利用，可對木漿造紙黑液實現資源化利用，本實用新型對木漿造紙黑液的適用范圍廣、技術先進、流程簡單、技術可靠，具有實際推廣應用價值，能產生比較明顯的社會、經濟及環境效益。
[0037]應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本實用新型所附權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種實現木漿造紙黑液處理及回收的集成裝置，其特征在于，該裝置包括:通過管道依次連接的木漿造紙黑液收集罐、熱交換器、砂濾器、自清洗過濾器、黑液中間罐、保安過濾器和耐堿納濾膜機組，所述耐堿納濾膜機組包括多級納濾膜組件，將各級納濾膜組件的濾出液出口匯總后并與回收堿液儲罐連接，上一級納濾膜組件的濃水出口與下一級納濾膜組件的進口連接，最下一級納濾膜組件的濃水出口與蒸發濃縮罐連接，最下一級納濾膜組件的進口還通過透析水泵與第一外部水源連接。
2.根據權利要求1所述的集成裝置，其特征在于，所述納濾膜組件包括循環泵和納濾膜元件，所述納濾膜元件為卷式膜、管式膜、板式膜、中空纖維膜中的一種或多種的組合。
3.根據權利要求2所述的集成裝置，其特征在于，所述納濾膜元件的膜材質為無機膜或高分子有機膜。
4.根據權利要求1所述的集成裝置，其特征在于，所述木漿造紙黑液收集罐與熱交換器之間安裝有輸送泵，所述黑液中間罐與保安過濾器之間安裝有進料泵，所述回收堿液儲罐與回收堿液輸送泵連接。
5.根據權利要求1所述的集成裝置，其特征在于，所述砂濾器為外源反洗式砂濾器，所述外源反洗式砂濾器與第二外部水源連接，所述第二外部水源用于提供反洗水。
6.根據權利要求1所述的集成裝置，其特征在于，所述砂濾器內設的集水管上均勻分布有用于收集經過砂濾后出水的水帽。
【文檔編號】D21C11/04GK204080531SQ201420532499
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月17日 優先權日:2014年9月17日
【發明者】謝雄, 李念, 王洪, 楊鑒 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司