化學(xué)機械漿濃廢水零排放技術(shù)的研究

喬 軍 安慶臣 應(yīng)廣東

（山東太陽紙業(yè)股份有限公司, 山東 兗州 272100）

化學(xué)機械漿濃廢水零排放技術(shù)的研究

喬 軍 安慶臣 應(yīng)廣東

（山東太陽紙業(yè)股份有限公司, 山東 兗州 272100）

研究通過對國內(nèi)外高效新型設(shè)備選型的創(chuàng)新組合，采用車間加強廢水循環(huán)利用程度，提高廢水濃度，再蒸發(fā)濃縮的方式，把廢液濃縮后送進堿爐中燒掉，從而實現(xiàn)了化學(xué)機械漿濃廢水零排放的目標(biāo)。該技術(shù)既解決了化學(xué)機械漿制漿廢水的污染問題，又回收了大量的堿，并充分利用了制漿廢水中有機物產(chǎn)生的熱能。該技術(shù)具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景，為我國制漿造紙工業(yè)的清潔生產(chǎn)和節(jié)能減排提供了新的思路。

化學(xué)機械漿 濃廢水 零排放

采用化學(xué)預(yù)處理和機械磨解后處理的制漿方法制得的紙漿[1]被稱為化學(xué)機械漿。目前，化學(xué)機械漿主要有磺化化學(xué)機械漿（BCTMP）、堿性過氧化氫機械漿（APMP） 和預(yù)處理堿性過氧化氫漂白機械漿（PRC-APMP） 三種?；瘜W(xué)機械法制漿屬于兩步制漿法，即纖維原料在進入機械磨漿之前，先用化學(xué)藥品做溫和預(yù)處理。由于采用保留木素及破壞其發(fā)色基團的方法以保持得率高、不透明度高等特點?；瘜W(xué)機械漿具有紙漿得率高、強度好、磨漿能耗低、廢水污染少的特點，20 世紀(jì)70 年代以來化學(xué)機械漿技術(shù)發(fā)展迅速，是當(dāng)今制漿造紙工業(yè)發(fā)展的重要趨勢之一。

與傳統(tǒng)的化學(xué)漿廢水相比，化學(xué)機械漿廢水的排放量和污染負(fù)荷已大大降低，但由于其污染成分復(fù)雜，既有殘余化學(xué)藥劑，又有木材溶出物，廢水的CODcr和BOD5濃度依然較高。其廢水中的污染物質(zhì)[2-5]主要來源于生產(chǎn)過程中溶出的有機化合物、殘余的化學(xué)藥品和流失的細(xì)小纖維，成分為木質(zhì)素、半纖維素、糖類及其他溶出物（殘堿、無機鹽、揮發(fā)酸、氨氮等），還有多種有機氯化物如氯化木素、氯酚等難生物降解有機物，廢水的可生化性較差。目前漿廠普遍采用的化學(xué)機械漿廢水處理方法主要有好氧、厭氧生物處理法等。其中經(jīng)厭氧處理后CODcr含量只能達(dá)到1 000～1 300 mg/L，即使再附加好氧和深度處理，CODcr的含量也只能達(dá)到400～500 mg/L，仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于山東省的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，因此各企業(yè)不得不普遍采用廠區(qū)綜合廢水稀釋的方法來達(dá)標(biāo)排放，此時急需尋求一種新的廢水處理方法以滿足各企業(yè)對化學(xué)機械漿廢水的處理?，F(xiàn)以PRC-APMP為例，通過對廢水成分的分析和處理工藝條件的研究，初步確定了實現(xiàn)化學(xué)機械漿濃廢水零排放的技術(shù)路線 。

1 材料與方法

1.1 PRC-APMP廢水來源和性質(zhì)

化學(xué)機械漿廢水取自PRC-APMP生產(chǎn)線，化學(xué)需氧量（CODcr）、生物耗氧量（BOD5）、懸浮物含量（SS）的測定均采用國家標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 材料

水泵5臺；壓縮熱風(fēng)機2臺；MVR蒸發(fā)器1套，含2組降膜蒸發(fā)器；熱交換器2套；閃蒸罐2套。

2 結(jié)果與討論

2.1 PRC-APMP廢水來源及廢水性質(zhì)

化學(xué)機械漿生產(chǎn)過程用水盡量分層次循環(huán)利用來減少用水量，減少纖維流失，提高廢水濃度，以利于后續(xù)蒸發(fā)器的蒸發(fā)?；瘷C漿廢水的種類一共分為木片洗滌廢水、化學(xué)預(yù)處理廢水、漂白廢水和漂白后洗漿廢水四種。其廢水性質(zhì)列于表1。

表1 PRC-APMP廢水性質(zhì)

由表1可知，在化學(xué)機械漿制漿過程中，其廢水的pH值是逐漸增加的。開始階段的木片洗滌廢水的pH值最低為5.48，呈酸性。這是因為在木片洗滌過程中，原料中的部分抽提物及有機酸的會逐漸溶出，從而導(dǎo)致其洗滌廢水呈酸性。同時還可以看出，木片洗滌廢水的CODcr和BOD5濃度也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他工段，因此該工段廢水其經(jīng)簡單處理后可循環(huán)使用。在四種廢水中漂白廢水的懸浮物（SS）的含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他工段，是其他工段的2～6倍。這可能是在漂白過程中由于木素、纖維素在漂白劑的作用下發(fā)生降解產(chǎn)生了大量的細(xì)小纖維，從而增加了廢水的懸浮物含量。此外，在漂白過程產(chǎn)生的木素及其衍生、半纖維素、糖類、有機酸等要高于其他工段，從而使得該工段廢水的CODcr最高。除木片洗滌廢水，其他三種廢水經(jīng)過濾或離心分離后，分別回收木片和纖維，最終均進入廢液儲存塔，此時混合廢水濃度約為1.5%。

2.2 化學(xué)機械漿廢水零排放技術(shù)路線的確定

（1）國際先進水平的高效一段蒸發(fā)設(shè)備選型研究?；瘜W(xué)機械漿實現(xiàn)濃廢水零排放的關(guān)鍵技術(shù)之一是采用高效的蒸發(fā)設(shè)備組合技術(shù)，在做到經(jīng)濟可行性的同時，把來自化學(xué)機械漿系統(tǒng)濃度為1.65%的固形物含量濃縮到45%，從而達(dá)到進入堿回收爐燃燒的濃度要求。常規(guī)的多效式蒸發(fā)器處理低濃廢液時，運行成本高、操作不方便、工人勞動強度大。研究采用的新型機械蒸汽再壓縮式蒸發(fā)器（MVR），主要是由蒸發(fā)器、空氣壓縮風(fēng)機、熱交換器、廢水循環(huán)泵組成，其主要工作原理是以電作為能源，把電能轉(zhuǎn)化為機械能，再由機械能轉(zhuǎn)化為熱能。化學(xué)機械漿系統(tǒng)濃度1.65%的廢水，經(jīng)濃縮后分為兩個區(qū)域：在第一個區(qū)域污水的濃度達(dá)到7%；在第二個區(qū)域時濃度達(dá)到15%。并且采用機械蒸汽再壓縮蒸發(fā)器系統(tǒng)還具有以下優(yōu)點：能量消耗成本低；幾乎不需要蒸汽和冷卻水；其他輔助設(shè)備很少，占地面積小；冷凝水分離技術(shù)先進，能把干凈的二次冷凝水和污冷凝水分離，使得前者完全回到化學(xué)機械漿車間做為清水使用，后者則全部應(yīng)用于化學(xué)機械漿車間的木片洗滌工段。

（2）化學(xué)機械漿濃縮廢水與化學(xué)漿黑液混合處理的可行性研究。為了選擇經(jīng)濟可行的廢水處理方法，研究將化學(xué)機械漿濃縮廢水與化學(xué)漿黑液化學(xué)成分進行了比較，其結(jié)果如表2所示。兩者的元素組成相近，但化學(xué)機械漿濃縮廢水濃度較低。兩者若混合一起進行處理，既簡單可行，又節(jié)省運行成本。因此下段采用化學(xué)機械漿和化學(xué)漿黑液混合處理，混合液濃度在15%左右。

表2 化學(xué)漿廢水與APMP化學(xué)機械漿廢水元素分析

（3）國內(nèi)先進水平的二段高效蒸發(fā)設(shè)備選型研究。化學(xué)機械漿一段濃縮廢液和從化學(xué)漿洗滌過程提取的黑液混合后，干固物含量在15%左右，需再進一步經(jīng)過蒸發(fā)水分、提高黑液濃度至干固物含量45%以上，才能燃燒。研究選用國產(chǎn)的六效板式降膜蒸發(fā)器和當(dāng)前國內(nèi)先進的結(jié)晶蒸發(fā)技術(shù)，蒸發(fā)效率約為5.2 kg水/kg汽，較之傳統(tǒng)工藝（蒸發(fā)效率為3.5 kg水/kg汽）節(jié)省用汽量，稀黑液的蒸發(fā)采用逆流流程。

（4） 堿回收。此段采用國內(nèi)先進的低臭型次高壓堿回收爐來燃燒黑液，堿回收率在98.0%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)堿回收率85%～93%的指標(biāo)，同時回收熱量，減少惡臭氣體排放。之后采用國內(nèi)先進的連續(xù)苛化工藝，白泥干度可達(dá)70%，用來生產(chǎn)碳酸鈣。

其詳細(xì)處理工藝流程見圖1。

圖1 化學(xué)機械漿濃廢水零排放工藝流程圖

3 結(jié)束語

現(xiàn)研究通過對國內(nèi)外高效新型設(shè)備的選型創(chuàng)新組合，采用車間加強廢水循環(huán)利用，提高廢水濃度，再蒸發(fā)濃縮的方式，把廢液濃縮后送進燃燒爐中燒掉，來實現(xiàn)濃廢水零排放的目標(biāo)。對速生材化學(xué)機械法制漿廢液的有效處理，不僅減少廢水處理運行成本，而且真正做到化學(xué)機械漿濃廢水的零排放，節(jié)約了能源和資源，真正實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟，對加速推進我國林紙一體化進程具有重要意義和良好的經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益。該技術(shù)特別適合已有堿回收設(shè)備，同時準(zhǔn)備上化學(xué)機械漿項目的制漿造紙企業(yè)。國內(nèi)外高效設(shè)備的組合，既提高了高污染負(fù)荷的處理能力，又降低了投資費用。

[1] 張志城，余貽驥． 化學(xué)機械法制漿[M/OL]． 北京: 中國輕工業(yè)出版社,2008．

[2] 張瑞霞,陳夫山，劉廷志． 制漿造紙廠廢水處理綜述[J]．國際造紙,2005 ,24 (6) :48-54．

[3] 勞嘉葆． 造紙工業(yè)污染控制與環(huán)境保護[M]．北京: 中國輕工業(yè)出版社,2000．

[4] 黃娟,伍健東,周興求． 化學(xué)機械漿廢水處理技術(shù)探討[J] ． 四川環(huán)境,2003 ,22 (6) : 5-8．

[5] 鐘樹明，多金環(huán),戴永立．化機漿發(fā)展現(xiàn)狀及黑液零排放可行性分析[J]．環(huán)境保護科學(xué),2008,34(6): 19-22．

[6] 郭海泉,劉鋼彪． 漂白化學(xué)機械漿廢水處理技術(shù)及運行成本分析[J]． 中華紙業(yè)，2008,19(29): 54-57．

Study on Zero Discharge Technology of Chemi-mechanical Thick Wastewater

QIAO Jun, AN Qingchen, YING Guangdong

(Shan Dong Sun Paper Industry Joint Stock Co.LTD, Yanzhou, Shandong Province, 272100)

New efficiency equipments in treatment of paper mill sludge were tentatively combined in this research. Number of wastewater recycle was also increased to get higher concentration of wastewater, then the concentrated black liquor was burned up in alkali recovery furnace after concentrated by evaporation. The final goal is to achieve zero discharge of thick wastewater. The problem of chemi-mechanical wastewater pollution was efficiently resloved using the technology, a mass of alkali were retrieved, and the heat energy from organic matter of pulping wastewater was sufficiently utilized. It was considered the zero discharge technology is really a good idea of clean production and energy conservation and emission reduction in pulp and paper industry ,which has a good prospect of industrialization.

chemi-mechanical pulping； thick wastewater； zero discharge