制浆造纸工业环保基本概念精选PPT.ppt
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1、关于制浆造纸工业环保基本概念第1页,讲稿共105张,创作于星期一 造纸产业是与国民经济和社会发展关系密切的重造纸产业是与国民经济和社会发展关系密切的重要基础原材料产业,要基础原材料产业,同时也是文化载体和生活必需同时也是文化载体和生活必需品工业。纸及纸板的消费水平是一个国家现代化和品工业。纸及纸板的消费水平是一个国家现代化和文明程度的标志。产业关联度强,市场容量大,是文明程度的标志。产业关联度强,市场容量大,是拉动林业、农业、印刷、包装、机械制造等产业发拉动林业、农业、印刷、包装、机械制造等产业发展的重要力量。现代造纸工业具有资金、技术密集、展的重要力量。现代造纸工业具有资金、技术密集、低化石
2、能源,低二氧化碳排放、规模效益显著的特低化石能源,低二氧化碳排放、规模效益显著的特点。目前中国已成为世界造纸工业生产、消费和贸点。目前中国已成为世界造纸工业生产、消费和贸易大国。但面临着易大国。但面临着“资源、环境、结构资源、环境、结构”三大发展三大发展制约瓶颈,必须加大调整结构,发展中特色的现代制约瓶颈,必须加大调整结构,发展中特色的现代造纸产业造纸产业。第2页,讲稿共105张,创作于星期一概述概述(1 1)造纸工业污染物的来源造纸工业污染物的来源污染物发生量恒算的概念污染物发生量恒算的概念主要纸浆品种的原料、备料主要纸浆品种的原料、备料-成浆的工艺、对应的浆成浆的工艺、对应的浆纸品种、得率
3、、污染物来源成份及发生量、治理方法纸品种、得率、污染物来源成份及发生量、治理方法(机械浆、化学机械浆、化学浆、废纸浆)(机械浆、化学机械浆、化学浆、废纸浆)纸的品种、抄纸的工艺、添加剂、污染物来源成份及纸的品种、抄纸的工艺、添加剂、污染物来源成份及发生量、治理方法发生量、治理方法涂布及污染物来源成份及发生量、治理方法涂布及污染物来源成份及发生量、治理方法第3页,讲稿共105张,创作于星期一概述概述(2 2)上述的不同废水的概念、废水的浓度、治理方法上述的不同废水的概念、废水的浓度、治理方法回顾总结回顾总结计算实例计算实例国内行业的总体概念和排放现状国内行业的总体概念和排放现状现行的政策现行的政
4、策生产流程中的减排技术举例生产流程中的减排技术举例产排污系数的使用问题产排污系数的使用问题第4页,讲稿共105张,创作于星期一第一部分造纸行业污染物的来源第5页,讲稿共105张,创作于星期一制浆造纸工业生产中产生的主要污染物1、制浆过程:制浆过程中提取纤维细胞后剩余的木质素、蒸煮和漂白过程溶解的糖类等有机物、植物预处理和生物处理中产生废渣和污泥,洗涤筛选过程流失的植物残余物和纤维细胞等。2、废纸制浆:废纸回收处理过程中产生的废渣、脱除的油墨有机物和合成有机物、溶出的淀粉等糖类、流失的细小纤维细胞等。3、造纸过程:备浆和抄纸中自筛选、脱水、损纸回用过程流失的细小纤维、化学助剂等。制浆造纸工业生产
5、中产生的主要污染物表现为BOD、COD、氨氮、挥发酚、悬浮物、二恶英等。第6页,讲稿共105张,创作于星期一制浆造纸行业污染物的来源造纸的纤维原料是从植物中提炼游离出的具有纤维素细胞壁的细胞植物的细胞壁由被木素粘合在一起的纤维素和半纤维素组成第7页,讲稿共105张,创作于星期一植物植物原料的成分原料的成分 纤维素纤维素碳水化合物碳水化合物 半纤维素半纤维素主要组分主要组分淀粉、果胶和一些多糖淀粉、果胶和一些多糖木素:芳香族化合物木素:芳香族化合物造纸植物纤维原料造纸植物纤维原料 溶剂抽出物:芳香族化合物(酚类)溶剂抽出物:芳香族化合物(酚类)、萜烯类(松节油)、萜烯类(松节油)、少量组分少量组
6、分 脂肪酸、脂肪与蜡、醇类脂肪酸、脂肪与蜡、醇类 无机物:灰份无机物:灰份第8页,讲稿共105张,创作于星期一木素木素木素和其降解物是木素和其降解物是COD污染物发生量主要来源之一污染物发生量主要来源之一定义:由苯丙烷结构单元通过定义:由苯丙烷结构单元通过C CC C键和醚键连接而成的具有三键和醚键连接而成的具有三度空间结构的高分子聚合物,分子量未知。度空间结构的高分子聚合物,分子量未知。不同原料木素结构是不相同的,同一原料不同产地木素结构不同原料木素结构是不相同的,同一原料不同产地木素结构不同,同一原料不同部位木素的结构不同。不同,同一原料不同部位木素的结构不同。木素主要存在于纤维的胞间层和
7、细胞壁中,起到粘结纤维的木素主要存在于纤维的胞间层和细胞壁中,起到粘结纤维的作用。化学制浆的实质就是将部分木素暂时性溶解,过滤出不溶作用。化学制浆的实质就是将部分木素暂时性溶解,过滤出不溶于水的纤维细胞。所以,木素含量于水的纤维细胞。所以,木素含量,蒸煮难度,蒸煮难度化学药品消耗化学药品消耗量量,污染物发生量,污染物发生量 。不同品种纸张生产中纸浆中木素含量不同:不同品种纸张生产中纸浆中木素含量不同:高级复印纸水泥袋纸及瓦楞纸等新闻纸高级复印纸水泥袋纸及瓦楞纸等新闻纸第9页,讲稿共105张,创作于星期一半纤维素半纤维素半纤维素是半纤维素是CODCOD污染物的主要来源之一污染物的主要来源之一定义
8、:定义:由两种或两种以上单糖基组成的不均一聚糖;由两种或两种以上单糖基组成的不均一聚糖;大多数带有支链;大多数带有支链;主链糖基有:木糖,葡萄糖,甘露糖;主链糖基有:木糖,葡萄糖,甘露糖;侧链糖基有:木糖,葡萄糖,半乳糖,阿拉伯糖,葡萄糖侧链糖基有:木糖,葡萄糖,半乳糖,阿拉伯糖,葡萄糖醛酸等。醛酸等。半纤维素在水中易吸水润胀,有利于打浆。半纤维素在水中易吸水润胀,有利于打浆。在一般制浆过程中半纤维素应尽量保留以提高纸浆在一般制浆过程中半纤维素应尽量保留以提高纸浆得率。但是在制造人造纤维及纤维素衍生物(纤维素酯得率。但是在制造人造纤维及纤维素衍生物(纤维素酯和纤维素醚等)时半纤维素应尽量除去,
9、否则影响产品和纤维素醚等)时半纤维素应尽量除去,否则影响产品的质量和性能。的质量和性能。第10页,讲稿共105张,创作于星期一其他少量成分其他少量成分污染物污染物CODCOD的来源之一的来源之一1.1.树脂、脂肪和蜡(有机溶剂抽出物)树脂、脂肪和蜡(有机溶剂抽出物)针叶木:树脂酸、萜烯类化合物(松节油)、脂肪酸和不皂化针叶木:树脂酸、萜烯类化合物(松节油)、脂肪酸和不皂化物。含量为物。含量为4 4左右。左右。阔叶木:酯化的脂肪酸、中性物(萜、萜醇、萜醛等混合物)、阔叶木:酯化的脂肪酸、中性物(萜、萜醇、萜醛等混合物)、少量松香酸。含量为少量松香酸。含量为1 1以下。以下。草类:脂肪和蜡。含量在
10、草类:脂肪和蜡。含量在3 36 6。2.2.灰分灰分 灰分:植物纤维原料燃烧和灰化后的物质称为灰分。存在部位:胞间灰分:植物纤维原料燃烧和灰化后的物质称为灰分。存在部位:胞间层果胶质中的金属离子带来的,果胶质是灰分的载体。层果胶质中的金属离子带来的,果胶质是灰分的载体。木材灰分含量少,在木材灰分含量少,在1%1%以下,主要成分:钙、钾、镁。以下,主要成分:钙、钾、镁。草类灰分含量较高,草类灰分含量较高,2%2%以上。麦草以上。麦草6-9%6-9%,稻草高达,稻草高达15%15%,主要成分,主要成分是二氧化硅。主要存在于植物的叶、穗、节部位。是二氧化硅。主要存在于植物的叶、穗、节部位。第11页,
11、讲稿共105张,创作于星期一流失的细小纤维和辅料污染物COD的来源之一 在制浆、洗浆、漂白、造纸过程中大量使用过滤网,不可避免的会流失纤维素纤维细胞,并会以COD的数值体现。在造纸、纸加工过程中会大量使用淀粉、变性淀粉、胶乳、松香等多种辅料,并会有部分流失进入废水,或在废纸制浆中进入废水。第12页,讲稿共105张,创作于星期一水/无机物半纤维素降解物木素烧 碱水纸 浆黑 液纤维素降解物木素降解物抽出物降解物纤维素半纤维素制浆生产线高 温(160左右)高 压(6kg/cm2左右)本色麦草浆COD和BOD来源麦 草第13页,讲稿共105张,创作于星期一造纸用植物纤维原料 针叶木(软木):落叶松、马
12、尾松、云杉针叶木(软木):落叶松、马尾松、云杉木材纤维原料木材纤维原料冷杉、铁杉、柏木等冷杉、铁杉、柏木等阔叶木(硬木):杨木、桦木、桉木、相思木等阔叶木(硬木):杨木、桦木、桉木、相思木等竹类:毛竹、慈竹、白夹竹、楠竹等竹类:毛竹、慈竹、白夹竹、楠竹等 非木材非木材禾草类:稻麦草、龙须草、荻苇、蔗渣、玉米秆等禾草类:稻麦草、龙须草、荻苇、蔗渣、玉米秆等 造纸用造纸用 纤维原料纤维原料 韧皮类:亚麻、黄麻、桑皮、构皮等韧皮类:亚麻、黄麻、桑皮、构皮等 纤维原料纤维原料 籽毛类:棉花、棉短绒、破棉布籽毛类:棉花、棉短绒、破棉布 半木材纤维原料:棉秆半木材纤维原料:棉秆化学合成纤维:芳纶、氨纶、锦
13、纶化学合成纤维:芳纶、氨纶、锦纶非植物纤维非植物纤维矿物纤维:石棉、玻璃纤维、石英纤维矿物纤维:石棉、玻璃纤维、石英纤维动物纤维:羊毛、胶原纤维(皮革边角料动物纤维:羊毛、胶原纤维(皮革边角料)第14页,讲稿共105张,创作于星期一第二部分各类制浆方法的污染物发生量第15页,讲稿共105张,创作于星期一本部分内容介绍制浆主要品种的:原料备料-成浆的工艺对应的纸品种制浆得率污染物来源成份及发生量第16页,讲稿共105张,创作于星期一制浆方法的分类制浆方法的分类 石灰法石灰法高得率化学法高得率化学法碱法碱法烧碱法(烧碱法(pH13)(50%-65%)硫酸盐法(硫酸盐法(pH13)化学法化学法酸性亚
14、硫酸盐法(酸性亚硫酸盐法(pH12)(4050)亚硫酸盐法亚硫酸盐法亚硫酸氢盐法(亚硫酸氢盐法(pH26)中性亚硫酸盐法(中性亚硫酸盐法(pH69)制制 碱性亚硫酸盐法(碱性亚硫酸盐法(pH10)浆浆木片磨木法木片磨木法方方机械法机械法法法(9198)原木磨木法原木磨木法半化学法半化学法化学机械法化学机械法(6594)化学机械法化学机械法第17页,讲稿共105张,创作于星期一纸浆和制浆得率的概念纸浆和制浆得率的概念第18页,讲稿共105张,创作于星期一第19页,讲稿共105张,创作于星期一备料废水取决于水的回用程度,用水量2-50M3/原料COD发生量:木竹类5-25KG、稻麦草及蔗渣30-1
15、00KG,成份为水溶出的糖类果胶等第20页,讲稿共105张,创作于星期一机械法制浆 单纯利用机械磨解作用制单纯利用机械磨解作用制成纸浆的方法。其产品统称成纸浆的方法。其产品统称为机械浆。机械法制浆几乎为机械浆。机械法制浆几乎不溶出原料中的木素,故制不溶出原料中的木素,故制浆得率很高,一般在浆得率很高,一般在93-9893-98,废水中污染物的来源:洗涤废水中污染物的来源:洗涤水中溶解性有机物、流失的水中溶解性有机物、流失的细小纤维。细小纤维。漂白剂一般使用漂白剂一般使用价格较贵的过氧化氢(双氧价格较贵的过氧化氢(双氧水)和连二亚硫酸钠。产品水)和连二亚硫酸钠。产品用于生产新闻纸用于生产新闻纸
16、BODBODCODCOD得率得率%磨石机械浆磨石机械浆102210222250225093989398盘磨机械浆盘磨机械浆122512252355235595989598热磨机械浆热磨机械浆153015302570257091959195洗涤水洗涤水14142626漂白漂白1025102515401540第21页,讲稿共105张,创作于星期一化学机械法制浆 采用化学预处理和机械磨解后处理的制浆方法。化学机械法制浆的化采用化学预处理和机械磨解后处理的制浆方法。化学机械法制浆的化学预处理温和,对原料的脱木素作用较小,对纤维素的破坏也少,分子学预处理温和,对原料的脱木素作用较小,对纤维素的破坏也少,
17、分子量较低的半纤维素溶出较多,根据需要也可采用过氧化氢、连二亚硫酸量较低的半纤维素溶出较多,根据需要也可采用过氧化氢、连二亚硫酸钠和次氯酸盐等漂白剂对化机浆进行漂白。钠和次氯酸盐等漂白剂对化机浆进行漂白。因其废水化学组分中溶因其废水化学组分中溶解性有机物较多。用水解性有机物较多。用水量小浓度较高,比较适量小浓度较高,比较适宜生物法污水治理,但宜生物法污水治理,但存在一定难生物降解的存在一定难生物降解的有机物,有可能需有预有机物,有可能需有预酸化,在厌氧酸化,在厌氧-好氧联好氧联合处理后,有必要进行合处理后,有必要进行进一步深度处理。进一步深度处理。高得率浆漂白前污染物负荷高得率浆漂白前污染物负
18、荷第22页,讲稿共105张,创作于星期一化学机械法制浆 化学机械法制浆过程的废液排放量为2030m3/t浆,生化耗氧量和化学耗氧量分别为4090kg/t浆和65210kg/t浆,并且含有大量的悬浮物和较深的色度。生化耗氧量和化学耗氧量的主要成分是木素降解产物、多糖类和有机酸类。其中木素降解产物占30%40%,多糖类占10%15%,有机酸类占35%40%。废水采用厌氧好氧两级或三级处理 可以达到排放标准第23页,讲稿共105张,创作于星期一半化学机械法制浆 化学机械浆的一种,其中得率在6585之间的,常称为半化学浆,在我国提到半化学浆,主要是用于生产瓦楞原纸的半化学竹浆、苇浆、稻麦草浆,得率在6
19、5%-77%左右,由于大部分工厂规模较小,产品档次和售价较低,经济上难度较大,废液原液CODCr浓度在500010000mg/L之间。大型半化学非木材浆厂通过厌氧+好氧+化学的方法可以做到达标排放项目项目温度温度PHCODBODSSTNTP碱度碱度SO42-单位单位mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmmol/Lmg/L废水废水30407.88.5650075002000250015002000951208.510121480250第24页,讲稿共105张,创作于星期一化学法制浆 工业生产上常用的有碱法制浆及亚硫酸盐法制浆两大类。碱法制浆主要包括硫酸盐法和烧碱法。碱法制浆约占世界浆产量的9
20、0%。以纤维植物(主要是植物茎杆)为原料,利用某种能与原料中所含木素发生选择性化学反应的化学药剂,使大部分木素暂时溶解并洗出,并使原料中的单根纤维细胞充分分离的过程。第25页,讲稿共105张,创作于星期一废液的提取 洗选工序废液的提取是最终影响进入水处理厂COD量的关键第26页,讲稿共105张,创作于星期一碱法化学法制浆废液碱法化学法制浆废液 成 分原 料红松落叶松马尾松蔗渣苇稻草麦草W(固形物)/%W(有机物)/%木素 挥发酸 其他W(无机物)/%总碱 Na2SO4 SiO2 其他71.4941.007.8451.1689.603.640.756.0169.2243.9011.4844.62
21、90.601.891.897.5170.3337.0011.3551.6287.002.250.7510.0068.3634.1016.2049.7060.803.307.4428.4669.7242.4012.6845.0285.005.308.830.8768.7017.7015.0069.0031.6013.3052.7023.90黑液指用烧碱法和硫酸盐法直接蒸煮原料而产生的废水。黑液中含有有机物和无机物两大类物质。有机物主要是碱木素、半纤维素和纤维素的降解产物,如挥发酸、醇等;无机物中绝大部分是各种钠盐,如硫酸钠、碳酸钠、氢氧化钠以及硫化钠等。第27页,讲稿共105张,创作于星期一大型
22、硫酸盐木(竹浆厂)发生量产品产品废水量废水量SSSSBODBOD7 7CODCODCrCrm m3 3/t/tkg/tkg/tkg/tkg/tkg/tkg/t未漂硫酸盐浆未漂硫酸盐浆20206060121215155 5101020203030传统漂白传统漂白606010010012121818181825256060120120硫酸盐浆硫酸盐浆1 1ECFECF和和TCFTCF30305050101015151414181825254040漂白硫酸盐浆漂白硫酸盐浆2 2硫酸盐法制浆工艺,且规模较大,因此都配有碱回收系统。通过高效的洗浆系统提取98以上的黑夜送回碱回收,这不但可以回收碱和能源,
23、还可以极其有效地消减绝大部分污染物;中段废水再通过处理,废水可以达标排放,现有的漂白技术可使进入水处理厂的废水负荷大幅度减低。第28页,讲稿共105张,创作于星期一非木材制浆的特点第29页,讲稿共105张,创作于星期一非木材化学浆厂竹稻麦草、龙须草、荻苇、蔗渣、亚麻、黄麻、桑皮、构皮棉花、棉短绒、破棉布等。多戊糖含量高、木素含量低、含硅灰分高、草类纤维细小、滤水性差。制约碱法非木材化学浆厂污染物发生量的关键因素是废液的提取率,与高达95%-98%的木浆提取率而言,麦草浆的黑液提取率平均不到80%,大大提高了洗选工序进入水处理厂的污染负荷。草类、蔗渣废液量高、蒸发时黏度高,化学品浓度低、发热量低
24、。第30页,讲稿共105张,创作于星期一碱法化学法制浆的污染负荷(黑液)第31页,讲稿共105张,创作于星期一碱回收第32页,讲稿共105张,创作于星期一绿液和白液绿液成分为碳酸钠和硫化钠,烧碱法为碳酸钠。绿液成分为碳酸钠和硫化钠,烧碱法为碳酸钠。第一步:绿液澄清第一步:绿液澄清(绿泥)(绿泥)第二步:石灰消化第二步:石灰消化 2CaOH2O 2Ca(OH)2 第三步:苛化第三步:苛化 Na2CO3Ca(OH)2 2NaOHCaCO3 第四步:白液澄清第四步:白液澄清(白泥)(白泥)第33页,讲稿共105张,创作于星期一我国现有大、中型碱回收系统运行效果项 目单条碱回收生产线规模(t浆/d)黑
25、 液碱回收率碱自给率碱回收成本提取率()()(元/t碱)()木浆 1509598.5909896100500800竹浆 150959885969099.7500600荻苇浆 15088928590 907001200蔗渣浆 15088908387 878001300麦草浆 15080897080 799001500第34页,讲稿共105张,创作于星期一污冷凝水 污冷凝水有3个主要来源:连续蒸煮锅、间歇蒸煮可凝物的主要来源为蒸煮周期中的小放汽和浆料喷放仓的排出气体,通过热回收系统变成污热水;碱回收蒸发器是污冷凝水的又一来源;冷凝器的冷却水即成为冷凝水的第三个来源。第35页,讲稿共105张,创作于
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