造纸废水(白水)的封闭循环和零排放（经典）.doc

罗斌华 张辉文 甘进远 吴明嘉 佛山威力清水处理，广东佛山 518000 摘要 ：本文通过对造纸废水的来源及主要污染成分的分析，提出如何实现造纸废水，特别是白水的封闭循环和零排放 关键词： 零排放 封闭循环 白水 三级循环 Close Circulation And Zero Discharge of wastewater in papermaking Luo Binhua Jiangtao (Foshan City Weiliqing Water Treament Enviroment Engineering Co.,LTD,Guangong 528000 ,China) Abstract: This text proposes how to realize close circulation and zero discharge of wastewater in papermaking ,especially Baishui's close circulation and zero discharge through the analysis of the source of the wastewater of papermaking and analysis of the pollution composition. Keywords: Zero discharge close circulation Baishui Tertiary circulation 1. 前言 目前，国外以废纸为原料的制浆造纸厂，不少已实现零排放。实现零排放的关键是废水处理和循环回用，零排放概念是：进入系统的清水和原料中水分应等于蒸发汽化水、成品纸中水分、筛渣及污泥中水分的总和而并非是零用水。与制浆过程相比，造纸过程节水潜力较大，较易实现封闭循环。因为造纸过程排放掉的剩余白水中真正的无用废弃物很少；无论是细小纤维，还是填料、助剂和水都是有用的，可以循环使用。纸机白水中含有细小纤维，少量果胶、醋、糖，造纸填料和某些添加剂，主要反响在废水中SS 和COD 比拟高。目前国内一些中小型企业，特别是一些老企业排水量较大，通常到达100200m3 /t 纸，SS 和COD负荷大约在5070kg/t 和7090kg/t 。 我国目前的再生纸和纸板厂大局部是非脱墨性的，即生产瓦楞纸、粗纸板和挂面纸板；纸张无白度要求，对水质要求不高，从技术上讲完全可以做到封闭循环，用水量到达 15m 3 每吨成品纸理论上是没有问题的。目前非脱墨再生造纸厂废水的COD cr 为8001500mg/L ，BOD 5 为150350mg/L ，SS 为9001200mg/L 。 2. 造纸废水的封闭循环 2.1 造纸用水的种类及封闭循环： 由于造纸过程各局部对用水水质的要求不同，故要实现造纸废水的封闭循环，就要实行局部用水的单独循环和白水的可循环利用。 1碎浆机用水。对产品外观要求不高的产品如瓦楞纸，可直接回用纸机网下白水，圆网浓缩机浓缩的白水也可以一局部回用到碎浆机上，无须经任何处理即可循环回用。对于生产挂面纸的企业，如果是采用多圆网纸机生产的，面层和底层网笼排出的白水直接回用于面层和底层的碎浆机，芯层或衬层网笼排出的白水经单独的白水澄清系统后回用于芯层或衬层碎浆机。碎浆机用水一般要求不高除非是碎白浆板，水要用清水或处理后较好的水，SS 小于50mg/L ，PH 67 ，对SS 没什么要求，PH 57 。 2真空泵密封用水。 在清水使用中，真空泵用水量很大，需实行单独水循环，由于循环水温往往较高5060 0 c ，影响真空泵效率，增加了能耗，因此要增加一个小型的空气冷却塔把密封排水冷却后再循环回用。其他冷却用水如液压系统和润滑油系统经冷却塔单独封闭回用。3浆料稀释用水。浆料稀释用水包括冲浆系统和低浓除渣器及湿干损纸池的稀释用水，均可采用纸机网下白水及圆网浓缩机浓缩出来的水来稀释。因为随着循环利用率的提高，水中积累了大量的阴、阳离子杂质，还有填料的参加使水中 PH 的出现偏差，因此需要定期更换循环白水，排放到水处理设备处理过后再回用。稀释水要求：COD1200mg/L以下，PH 57，zeta 电位要控制好，不能偏差太大。 4剩余纸机白水。由于剩余纸机白水含某些溶解性有机物，易滋生微生物，造成腐浆，影响尾浆的回用；另外随着循环率增加，因为某些污染物质的积累如阴离子杂质和PH 值的不稳定影响施胶效果，因此进行比拟完整的水处理如气浮池后再循环回用到纸机上是必要的。处理后的水质：COD 300mg/L 以下，SS100mg/L 以下，PH 67，zeta 电位最好为零。 5有些系统的喷淋水可以用处理过的水来代替清水，如跳筛或圆筒筛或一部分的清洁用水，毛布冲洗水和网笼高压水也可以用SS 含量小于20mg/L 处理水来代替清水，但要注意喷嘴的堵塞问题，水管口最好有过滤器。某些关键的部位如真空泵需添加少量清水以补充蒸发，流浆箱消泡水、水针水要用清水；以免造成定量的波动、水针堵塞造成断头。 2.2 白水回收及白水封闭循环 一般认为，实行白水封闭循环会损失企业的经济效益和产品竞争力，但事实上，封闭循环后减少的纤维，填料和热能的损失会弥补白水封闭循环的投资。特别是实行封闭循环后所得到的环保形象会使企业得益斐浅。 美国环境保护局对25 家非脱墨再生纸厂调查显示：其中10 家已经到达了环保局的零排放要求，其他15 家接近到达这个要求。零排放厂使用的清水主要用于纸板机喷淋水和碎浆用水，其他全部用于循环白水。 为了充分利用纸机上的白水，应尽量根据废水浓度的不同分级回收，因为从纸机不同部位脱出的白水的浓度和组成是不同的。例如：纸机网下真空箱之前的网下白水浓度是最浓，简称浓白水；而真空箱和压榨部脱出的白水浓度较低简称稀白水，另外还有洗毛毯水中含有毛毯毛，应该与网下白水分开回收。纸机系统还有许多地方须用清水作为冷却水来进行间接冷却，如真空泵、液压系统和磨浆机等，间接冷却水未被污染，因此必须与纸机白水分开单独回收循环利用。 充分利用白水，可以减少清水用量，减少原料及药品的流失，减少废水处理设备的负荷，减少污染等，有着重要的经济和社会效益。纸机白水循环利用的基本原那么是在不影响纸机操作和成纸质量的前提下，尽量对白水加以处理和利用，尤其是优先利用浓白水，以减少清水用量。 一般造纸机的白水可采用三级循环的方式来处理。其第一级循环是采取网部的白水，用于冲浆稀释系统。第二级循环是网部剩余的白水和喷水管的水等经白水回收设备处理，回收其中物料，并将处理后的水分配使用的系统。第三级循环是纸机及其它工段的排水和第二级循环多余水，集合起来经水处理设备处理，并将局部处理水分配使用的系统。 1第一级循环 真空箱之前的浓白水，其水量及内含的物料量，都占网部排水的 6090%, 这局部白水应全部用于纸料的稀释。一般来说，真空箱之前的纸层干度低于调浆箱处纸料的浓度，因此该局部白水往往可全部被用于稀释，缺乏的局部用真空箱白水补充。但如果流浆箱中消泡水、网上定边板的拦浆水，以及洗网的清水大量混入，浓白水将用不完，造成二级循环浓度升高，白水回收设备负荷增高，因此在设计和实践中，应尽量减少清水在浓白水中的混入。 第一级循环系统中还包括低浓除渣器各段渣槽的稀释。这局部水也应采用第一级循环的白水，最好用其中的稀白水。因为浓白水携带的物料量多，稀释到同一浓度所需的白水多，使总液量加大，从而增加净化设备的负荷，增大动力消耗。 2第二级循环 第二级循环的白水，要经过白水回收设备回收其中纤维，再回用处理后的水，所以网部剩余的白水将全部投入第二级循环，其它白水，那么要根据其纤维含量及水的洁净程度，根据制浆造纸的各个系统的需要来加以选择，具体可参见下表 造纸车间各种白水应投入的循环系统 应投入的循环系统 备 注 一级循环 二级循环 三级循环 网部剩余白水 投入 投入 纤维含量多，就投入二级循环 损纸池浓缩机排水 投入 低浓除渣器排渣 投入 可用跳筛除去其中的粗渣 案辊、案板白水 投入 真空箱白水 投入 投入 作为第一级的补充，多余者进入第二级循环 洗网喷淋水 投入 投入 真空伏辊白水 投入 投入 浓度很低有时也不进入二级循环 压榨排水 投入 投入 注意有毛毯毛及微细组分形成的污染物，有时不能导入二级循环 毛布洗涤水 投入 投入 注意有毛毯毛 冷却水、泵的密封水 投入 假设无油污可返回清水系统循环使用 处理后的白水，因处理设备的性能不同、水质不同，可根据具体情况，选择用水部位。对于处理效果好的白水，可作为喷水管用水，一般那么可送往打浆调料局部作为稀释用水。 三第三级循环 该系统的水，含有许多树脂、油污、粗重杂质等，也含有可回用的填料、纤维，所以应该进一步的处理，以便回用其中的填料、纤维、水等资源，也利于环保。 常用白水处理技术有：多圆盘过滤机、气浮技术和单纯沉淀塔技术，气浮技术中又有近来开发的浅层气浮和涡凹气浮，及较经典的压力溶气气浮和射流气浮，还有 A/O 法生化处理技术。一般气浮池不能获得高质量的水，要到达白水回用在纸机上，建议采用高效浅沉气浮池 , 配合本公司的“纸宝系列净水剂，真正到达清洁生产和“零排放。 2.3 白水封闭程度的选择和经济效益比拟 进行白水封闭并不是盲目的追求全封闭和“零排放，而是在保证纸机正常操作和纸叶性能的前提下尽可能地提高白水封闭程度，使经济性和环保性有机的结合起来。下列图为不同纸厂的白水封闭程度 工厂类型 白水封闭程度以每吨纸耗清水量计 硫酸盐法浆厂 38m 3 /t 机械浆脱墨浆新闻纸厂 20m 3 /t 回用纤维纸厂 5m 3 /t 下表为某新闻纸厂的白水封闭的技术和经济指标。据该表可知，随着封闭程度的提高，系统中的无机和有机溶解物含量上升很快，B 封闭程度下总无机和有机溶解物含量分别比A 封闭程度下增加了6 倍和3 倍，而在C 封闭程度下那么分别增加了38 和10 倍，这说明在越高的封闭程度下，系统中的溶解物积累越快。研究说明，在A 和B 封闭程度下，纸机运行和纸页性能并没有受到严重的影响，而C 封闭程度下，水系统的循环使用使纸机操作困难，同时使纸页性能指标下降较大。从表中的数据得知B 封闭程度下最适宜，经济性和环保性有机结合起来 封闭程度 以日耗水水量 总无机溶解物 g/L 总有机溶解物 g/L 设备费用 10 6 ￥ 运行费用 10 6 ￥ 总费用 10 6 ￥ A 10t/d 1.11 6.46 53.4 3.02 56.42 B 5t/d ? 6.78 18.95 43.2 1.42 44.62 C 2t/d 38.02 69.53 44.4 1.20 45.60 3. 封闭循环后的主要污染物及处理方法 1 可溶性有机物。水封闭循环后，可溶性有机物在水中积累，同时水温上升，为微生物生长创造了条件。那些能形成粘液和丝状的微生物，因为能够附着在容器壁而易于生长，成团的带粘液的微生物与纤维一起形成腐浆，容易造成纸页的空洞、透明点等纸病，甚至造成抄造断头；所以说可溶性有机物是封闭循环水处理中首先要解决的污染物。腐浆所造成的 H 2 S 和挥发性脂肪酸 (VAF) 会进一步影响产品质量 . 2 盐积累和腐蚀问题。阳离子除了钠以外，还有钙盐，如碳酸钙和硫酸钙。碳酸钙来自废纸中的填料和涂布层，碳酸钙和 VAF 反响生成醋酸钙并放出二氧化碳，二氧化碳易引起气泡和泡沫，产生纸病和断头，严重影响抄造。来自废纸的硫酸根如原纸抄造中施胶用的硫酸铝与废水中的钙离子会形成硫酸钙，在纸机网部形成垢层，造成糊网、粘辊等毛病，难于抄造。而且硫酸根和 VAF 还有腐蚀性，水温升高更加剧腐蚀速度。 3 二次胶粘物。二次胶粘物来自于印刷油墨、胶粘剂、涂布组分及某些添加剂，是具有胶粘性的憎水性物质，能稳定于水中，引起的抄造问题相当于树脂障碍，从而使纸浆粘度升高，网部滤水困难。 4 阴离子废物。阴离子废物是指亲水性的、分子量大的一类有机物，主要来自于半纤维素和木素的降解组分，以及淀粉、油墨等其他物质。 总结以上污染物主要可分为：粗、细悬浮性颗粒污染物：可采用物理、化学沉淀、过滤等方法去除；可溶性污染物分可溶性有机物和可溶性无机物：可溶性有机物最好的方法是采用厌氧、好氧生化处理，而可溶性无机物即盐类那么需要高级膜别离技术。 4. 结论： 1. 封闭循环目前在我国根本上是可以实现的，并将大大减少造纸的用水量和废水的产生量，利于环保，也利于企业。 2. 封闭循环后主要污染物长期积累，故要定期对白水进行处理或更换循环白水。 3. 白水封闭循环不能一味的追求全封闭和“零排放，而是在保证纸机正常操作和纸叶性能的前提下尽可能地提高白水封闭程度，使经济性和环保性有机的结合起来。 所以，各级水系统循环回用而到达零排放具有深远的意义 , 节水降污已经成为当今造纸刻不容缓的事情，制浆造纸废水的封闭循环和零排放可以给造纸企业带来巨大的经济效益，减少各种原材料的消耗，降低生产本钱。另外，废水零排放防止环境污染，真正做到清洁生产，将会是造纸业可持续开展的一个新里程碑.