申请日2015.02.16
公开(公告)日2016.10.05
IPC分类号D21C3/02; D21C11/00; D21C11/04
摘要
一种含钠或钾的碱性制浆废水零排放的工艺方法，是用含钠或钾的碱性化学药剂处理造纸原料至少一次，对处理后的造纸原料进行洗涤，所产生的洗浆废水经过至少一次的能使其中的钠或钾的有机化合物或无机化合物转换成其碳酸氢盐或碳酸盐或硫酸盐的废水处理过程。其特征是处理后的废水至少一部分用于浆料洗涤。至少对另一部分处理后的废水或对含有该废水成份的其它过程废水或对含有该废水成份的纸浆加入CaO或Ca(OH)2进行处理，CaO或Ca(OH)2的用量根据水中HCO3-离子的含量确定，处理的条件以使HCO3-离子和Ca++离子发生化学反应为标准，将以上处理后的含碱废水用于制浆工艺过程。
权利要求书
1.一种含钠或钾的碱性制浆废水零排放的工艺方法，是用含钠或钾的碱性化学药剂处理造纸原料至少一次，对处理后的造纸原料进行洗涤，所产生的洗浆废水经过至少一次的能使其中的钠或钾的有机化台物或无机化合物转换成其碳酸氢盐或碳酸盐或硫酸盐的废水处理过程。其特征是处理后的废水至少一部分用于浆料洗涤。至少对另一部分处理后的废水或对含有该废水成份的其它过程废水或对含有该废水成份的纸浆加入CaO或Ca(OH)2进行处理，CaO或Ca(OH)2的用量根据水中HCO3-离子的含量确定，处理的条件以使HCO3-离子和Ca++离子发生化学反应为标准，将以上处理后的含碱废水用于制浆工艺过程。
2.根据权利要求1所述的一种含钠或钾的碱性制浆废水零排放的工艺方法，其特征在于至少对另一部分处理后的废水或对含有该废水成份的其它过程废水或对含有该废水成份的纸浆加入CaO或Ca(OH)2和Ba(OH)2进行处理，CaO或Ca(OH)2的用量根据水中HCO3-的含量确定，氢氧化钡的用量根据水中SO4=离子的含量确定，处理的条件以使HCO3-离子和Ca++离子及Ba++离子和SO4=离子发生化学反应为标准，将以上处理后的含碱废水用于制浆工艺过程。
3.根据权利要求1和2所述的一种含钠或钾的碱性制浆废水零排放的工艺方法，其特征在于CaC或Ca(OH)2和Ba(OH)2的用量至少Ba(OH)2的用量相对于SO4=离子的量相对不足，以防止在系统中产生留存Ba(OH)2和Ca(OH)2。
4.根据权利要求1和2所述的一种含钠或钾的碱性制浆废水零排放的工艺方法，其特征在于当在废水中加入所述水处理药剂时，要对化学反应过程中产生的沉淀物进行分离，分离沉淀物后的含碱清水用于制浆工艺过程。
说明书
一种含钠或钾的碱性制浆废水零排放的工艺方法
技术领域
本发明涉及制浆废水零排放的技术领域，特别是指一种含钠或钾的碱性制浆废水零排放的工艺方法。
现有技术
含钠或钾的碱性制浆的定义：是指制浆过程中的至少一个化学处理过程所配置的化学药剂系采用仅含钠或钾的碱或钠或钾的弱酸盐。如NaOH、KOH或亚硫酸钠、亚硫酸钾或硫化钠、硫化钾等。
能使废水中的钠或钾的有机化合物或无机化合物转换成其碳酸氢盐或碳酸盐或硫酸盐的废水处理过程是指：(1)废水的好氧生化处理过程：在废水的好氧生化处理过程中钠或钾的有机化合物中的有机阴离子会转换成二氧化碳和水，二氧化碳和水会同钠离子或钾离子或直接同氢氧化钠或氢氧化钾反应生成碳酸氢钠或碳酸氢钾;(2)废水的厌氧生化处理过程：在厌氧生化处理过程中有机阴离子会成生甲烷和少量的二氧化碳，产生碳酸氢盐的机理同上;(3)用硫酸处理废水的酸析木素过程：硫酸酸析木素过程中，硫酸根会同钠离子或钾离子生成硫酸钠或硫酸钾;(4)用二氧化碳处理废水的酸析木素过程：二氧化碳会同水溶液中的钠钾反应生成碳酸氢钠或碳酸氢钾。
现有浆种有化学浆、半化学浆、化机浆、机械浆、再生浆等五个浆种。以上浆种又可分为未漂浆(本色浆)和漂白浆二种，即共有十个浆种。在以上十个浆种中，除未漂机械浆和未漂再生浆二种浆不涉及化学处理外，其余的八个浆种均涉及到浆料程度不同的化学处理过程(含化学预处理过程)。蒸煮工段对化学浆和半化学浆而言一般是指蒸煮过程，对化机浆而言一般是指造纸原料的化学预处理过程。
蒸煮过程所用的化学药剂的种类繁多，主要有碱法、酸法及中性和碱性亚硫酸盐法。本技术所涉及到的含钠或钾的碱性制浆在蒸煮工段是指各种含钠或钾的碱法蒸煮和碱性及中性亚硫酸盐法蒸煮。
漂白过程所用的化学药剂也是种类繁多，本技术涉及到的漂白方法是指含钠或钾的各种碱性无氯漂白方法，当然，添加少量ClO2漂剂的漂白方法亦在本技术保护范围之内。
现有蒸煮过程和漂白过程所产生的废水经传统方法处理后无法做到完全回用，而必须向环境排放一定量的废水。因为传统水处理方法无法解决有害无机阴离子的积累问题。中国发明专利“一种废水零排放的制浆方法”，专利号为“200910216872.0”，只是解决了以氢氧化镁代替氢氧化钠来进行双氧水漂白所产生的废水的处理和完全回用问题，并没有解决应用最为广泛的含钠或含钾制浆废水处理和回用问题。另传统的水处理方法的水处理过程基本上是一个不产生经济效益的过程。解决碱法制浆黑液污染问题的最有效解决方案——碱回收，也仅仅是解决了黑液的污染问题并产生碱回收的经济效益，但碱回收系统一是投资额巨大，二是无法解决中段水(漂白废水)的污染问题。
发明目的
解决含钠或钾的碱性制浆废水不能全部回用的难题且可回收部分碱液的制浆工艺方法。
本技术方案所涉及到的是一种含钠或钾的碱性制浆废水零排放的方法。
当然，制浆过程和漂白过程的各种生物酶或生物菌的预处理过程亦在本技术保护范围内。
同理，在制浆和漂白过程中凡引入各种不能在系统中积累有害离子的改良剂，亦在本技术的保护范围之内。
同理，在制浆和漂白过程中凡引入能在系统中积累而且有害但可用化学方法去掉的含无机有害离子的改良剂，亦在本技术保护范围之内。
同理，在制浆和漂白过程中凡引入可生物分解的各种有机物时，亦在本技术的保护范围之内。
同理，各种能在系统中产生积累且有害亦不能去除的用量较少的助剂的加入亦在本技术的保护范围之内，如在水处理过程中加入少量的聚合氯化铝等，漂白过程中少量含氯制剂的使用等。
本技术的技术方案是这样实现的：一种含钠或钾的碱性制浆废水零排放的工艺方法，是用含钠或钾的碱性化学药剂处理造纸原料至少一次，对处理后的造纸原料进行洗涤，所产生的洗浆废水经过至少一次的能使其中的钠或钾的有机化合物或无机化合物转换成其碳酸氢盐或碳酸盐或硫酸盐的废水处理过程。其特征是处理后的废水至少一部分用于浆料洗涤。至少对另一部分处理后的废水或对含有该废水成份的其它过程废水或对含有该废水成份的纸浆加入CaO或Ca(OH)2进行处理，CaO或Ca(OH)2的用量根据水中HCO3-离子的含量确定，处理的条件以使HCO3-离子和Ca++离子发生化学反应为标准，将以上处理后的含碱废水用于制浆工艺过程。
作为一种改进，在于至少对另一部分处理后的废水或对含有该废水成份的其它过程废水或对含有该废水成份的纸浆加入CaO或Ca(OH)2和Ba(OH)2进行处理，CaO或Ca(OH)2的用量根据水中HCO3-的含量确定，氢氧化钡的用量根据水中SO4=离子的含量确定，处理的条件以使HCO3-离子和Ca++离子及Ba++离子和SO4=离子发生化学反应为标准，将以上处理后的含碱废水用于制浆工艺过程。
作为一种改进，在于CaO或Ca(OH)2和Ba(OH)2的用量至少Ba(OH)2的用量相对于SO4=离子的量相对不足，以防止在系统中产生留存Ba(OH)2和Ca(OH)2。
作为一种改进，在于当在废水中加入所述水处理药剂时，要对化学反应过程中产生的沉淀物进行分离，分离沉淀物后的含碱清水用于制浆工艺过程。
以上技术方案中CaO或Ca(OH)2的用量根据生化处理过程中产生在废水中NaHCO3的含量确定，反应方程式如下：
CaO+H2O=Ca(OH)2
Ca(OH)2+NaHCO3=CaCO3↓+NaOH+H2O
Ba(OH)2的用量根据废水中SO4=离子的含量确定，反应方程式如下：
Ba(OH)2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaOH
实施例：
1、植物纤维原料备料→含钠或钾的碱法蒸煮→提取黑液→含钠或钾的碱性漂白→漂后洗。
漂后洗产生的中段水去提取黑液，提取的黑液按以下方法处理后回用。
厌氧处理→好氧生化处理→加FeSO4和H2O2进行氧化脱色处理。处理后的废水方案一是全部回用于制浆漂后洗浆。漂后洗浆产生的中段白水大部分去提取黑液，少部分根据水中的碱酸氢根离子的含量首先加入CaO，使其中的NaHCO3变成CaCO3沉淀和NaOH，再根据水中的硫酸根离子的含量加入Ba(OH)2，使其中的SO4=离子变成BaSO4沉淀和NaOH。这样处理后的白水可以分离沉淀物，亦可以不分离沉淀物，因为无论BaSO4还是CaCO3均无害。用二次苛化后的白水加上补充的外购碱进行制浆。方案二是大部分回用于制浆漂白洗浆，少部分按以上方法进行二次苛化后加上补充的外购碱进行制浆。
2、造纸原料备料→含钾或含钠的碱性漂白处理→漂白洗涤。漂后洗涤产生的中段白水→好氧生化处理→加FeSO4和H2O2进行氧化脱色处理。处理后的废水方案一是全部回用于制浆漂后洗浆。漂后洗浆产生的中段白水大部分去提取黑液，少部分根据水中的碳酸氢根离子的含量首先加入CaO，使其中的NaHCO3变成CaCO3沉淀和NaOH，再根据水中的硫酸根离子的含量加入Ba(OH)2，使其中的SO4=离子变成BaSO4沉淀和NaOH。这样处理后的白水可以分离沉淀物，亦可以不分离沉淀物，因为无论BaSO4还是CaCO3均无害。用二次苛化后的白水加上补充的外购碱进行制浆。方案二是大部分回用于制浆漂白洗浆，少部分按以上方法进行二次苛化后加上补充的外购碱进行制浆。
3、植物纤维原料备料→含钠或钾的碱法蒸煮→提取黑液→含钠或钾的碱性漂白→漂后洗。
提取的黑液用CO2酸析木质素，后进入厌氧→好氧→芬顿处理(即加FeSO4和H2O2氧化脱色)。处理后的废水方案一是全部回用于制浆漂后洗浆。漂后洗浆产生的中段白水大部分去提取黑液，少部分根据水中的碳酸氢根离子的含量首先加入CaO，使其中的NaHCO3变成CaCO3沉淀和NaOH，再根据水中的硫酸根离子的含量加入Ba(OH)2，使其中的SO4=离子变成BaSO4沉淀和NaOH。这样处理后的白水可以分离沉淀物，亦可以不分离沉淀物，因为无论BaSO4还是CaCO3均无害。用二次苛化后的白水加上补充的外购碱进行制浆。方案二是大部分回用于制浆漂白洗浆，少部分按以上方法进行二次苛化后加上补充的外购碱进行制浆。
4、植物纤维原料备料→含钠或钾的碱法蒸煮→提取黑液。
提取的黑液→厌氧处理→好氧生化。处理后的一部分废水用于提取黑液，一部分加CaO或Ca(OH)2进行处理，处理后的水全部用于配碱。
5、植物纤维原料备料→含钠或钾的碱法蒸煮→提取黑液。
提取的黑液→厌氧处理→好氧生化。处理后的全部废水用于提取黑液，在蒸煮器内根据酶预处理后造纸原料中的废水中的碳酸氢根离子的含量直接加入氧化钙或氢氧化钙并补充火碱进行蒸煮。
以上实施例中涉及到的废水的造纸原料的含钠或钾的碱性处理条件、含钠或钾的碱性漂白条件、生物处理条件、酸析木素条件及废水的厌氧处理和好氧处理及其FeSO4加H2O2的氧化脱色处理(亦称为芬顿法)工艺条件均属现有技术，在此无须赘述。
以上实施例中涉及到的CaO或Ca(OH)2和Ba(OH)2的用量计算方法亦是具有初等化学知识的人便可轻易计算出来，在此也无须赘述。