[发明专利]一种碱性过氧化氢机械制浆废液低能耗浓缩方法

说明书

技术领域

本发明属于制浆废液浓缩及处理方法，特别涉及一种碱性过氧化氢机械制浆废液的低能耗浓缩及处理方法。

背景技术

近年来，随着林纸一体化战略的实施，以碱性过氧化氢机械制浆(APMP)为主的化机浆得到快速的发展，其纤维原料利用率高的特点充分发挥，直接减少了纤维原料的消耗量，并且由于该方法具有制浆得率高，过程排出的废水污染物负荷相对较低的特点，成为近年来国内新增制浆能力的主要方式之一，目前我国碱性过氧化氢机械浆的总产能已超过300万t，其将是我国制浆的发展方向并将在未来几年得到更广泛的推广应用。但由于APMP制浆废水含有多种脂肪酸、树脂酸等对水生生物有抑制性的物质，且该类废水的COD和BOD负荷都很高，虽然经科技攻关采用高效的厌氧、好氧等生物技术及化学絮凝和高级氧化技术等使COD和BOD得到了有效的消减，但是仍然存在制浆废液的处理成本高、达标排放难等问题。而且生化剩余污泥及三级化学污泥二次污染问题也越发突出，同时，生物处理过程中仍存在由于处理系统冲击等引发的处理效率不稳定，甚至系统失效的风险。

浓缩燃烧是消减制浆高浓有机废液的有效手段之一，但由于碱性过氧化氢机械制浆化机浆废液浓度低，固含量仅为1％～2％，要提高到50％以上送燃烧炉燃烧，在该过程中，每吨废液蒸发掉的水量达0.96吨以上，需要消耗大量的热能，其中的有机物含量还难以达到碱回收法所需的有效能量自给的程度，因此，必须采取更为节能的浓缩方法对其进行有效的处理。

APMP化机浆制浆产生的废液主要包括以下几部分：木片洗涤水，COD大约2500mg/L，浓度低于1％，属于低浓废液，一般用常规水处理的方法处理，处理后可以循环使用；化机浆挤压撕裂机的废液，因为其中含有大量的碎木屑，故采用圆筒细格筛处理，碎木屑可以回用，COD大约13000mg/L，浓度为1％左右，筛后废液流到废液中间池，再经过0.10mm筛孔的压力过滤筛进行精细过滤，过滤后的滤液进入到废液贮存塔；螺旋压榨机的废液为漂白后废液，COD大约14000mg/L，浓度在2％左右，因其中含有大量的纤维，所以采用多圆盘过滤机，纤维可以回用到消潜浆池中再利用，废液到废液中间池；锥形除渣器和压力筛处理前渣浆废液，COD大约7000mg/L，浓度在2％左右，由于浓度较高，则进入到卧式离心机内进行再分离，分离后的渣浆可以送板纸机做芯浆，废液回到废液中间池；后3种废水均经中间池进入废液贮存塔，此时废水浓度约为1.5％～1.65％。因其固形物含量和污染程度介于化学浆和机械浆之间，现有废液处理技术应用于该废液都存在一定的运行经济性问题。若将其并入传统的碱回收系统实现废液封闭循环，必然存在蒸发能耗过高的问题，而采用普通的中段水三级处理方法，则可能损失大量的可以回收的热能和化学品。为此，本发明采用化机浆制浆废液非热预浓缩技术，即通过膜分离技术对含木片洗涤水化机浆废液进行预浓缩，在废液处于低浓状态时充分发挥膜分离技术分离效率高、无相变及能耗低的优势，将废液浓度提高2～3倍，并将其中50％以上的水分分离出来，部分替代热交换蒸发过程，以达到节能的效果，然后再利用热泵进一步将废液浓缩为半浓废液，充分利用二次蒸汽的热能，实现节能，最后以板式降膜蒸发器浓缩达到入炉浓度。

之前，中国制浆造纸研究院曹春昱等公开了“一种化机浆制浆废液浓缩的板式超滤膜装置”(专利申请号：200910088247.2)，张勇等公开了“一种碱性过氧化氢化学机械制浆废水的膜浓缩与回用方法”(专利申请号：200910236506.1)，其所用的膜材料均为聚醚砜有机材料，但随着制浆技术的提升，高浓磨浆技术的采用，使得制浆用水量及废液量进一步降低，相应的废液温度及浓度均得到提升，其中废液温度可达到85～90℃，之前只能耐50℃的聚醚砜材料难以满足实际生产的需求。另外，用超滤膜浓缩碱性过氧化氢机械制浆废液时，当浓度达到5％以上后膜面会形成一定厚度的凝胶层而引起浓差极化现象，影响膜的截留效率及透过液的质量，同时也会对膜分离系统的运行及使用寿命带来不良的影响，故采用超滤膜浓缩碱性过氧化氢机械制浆废液时，控制浓缩液的浓度为5％左右即可，但是制浆废液的浓度从5％提高到50％以上，采用传统的蒸发工艺还需大量的蒸汽，最终废液燃烧所得的热能仍然难以抵消废液蒸发增浓过程中所消耗的热能，为此，本发明还采用机械重复压缩热泵对预浓缩后的废液进行进一步增浓处理。

发明内容