用混凝法处理造纸黑液

2022-12-29

在造纸工业中, 碱法制浆工序排出的黑色废液通常称作造纸黑液, 其成分复杂、水分大、色度高, 主要含有树皮、草屑、泥灰、炉灰、矿渣、木质素、纸浆短纤维等固溶物, 以及微量的可溶性有机物以及碱等, 呈黑色, 是主要的工业污染源之一, 污染程度主要由PH、需氧量 (简称COD) 以及硫化物的含量来表示。

对造纸黑液的处理, 可采用生化法、电渗析法、燃烧回收碱法、浓缩氧化法等。但这些方法工艺流程长, 所需设备多, 投资费用大, 技术要求高, 不利于中小型造纸厂使用。因此, 对造纸黑液治理技术的研究目前仍是国内外研究工作者面临的重点课题之一。

针对上述问题, 我们采用物理过滤和化学混凝联合处理造纸黑液取得了较好的效果, 可使原黑液的COD由25000mg/mL降低到500mg/mL左右, 且原料价廉易得, 工艺流程简单, 所需设备少, 投资费用低, 有利于生产中的推广。

1 实验部分

仪器:烧杯、量筒、磨口锥型瓶、球型磨口冷凝管、布氏漏斗等。

试剂:聚合氯化铝 (简称PAC) 、聚丙烯酰胺 (简称PMA) 、生石灰、重铬酸钾、硫酸、硫酸亚铁胺、硫酸汞、邻苯二钾、酸氢钾、1, 10-邻菲罗啉、聚合硫、酸铁 (简称PFS) 、绿矾、PH计;造纸黑液:取自焦作市造纸厂实验步骤如下:原造纸黑液经物理过滤后, 加水稀释20倍, 量取500mL至800mL烧杯中;加入2.5g生石灰, 搅拌, PH值约为13.5;滴加20%的PAC1.5mL和0.1%的PMA0.15mL, 搅拌1min, 静置混凝5h;二次处理:倾注上层清液 (淡黄色) , 取100mL滴加PAC 0.05mL, 搅拌静置10min;取此水样过滤, 按标准方法测其COD。

2 结果与讨论

2.1 絮凝剂的选择

按实验方法 (1) ~ (3) 取其上层清液进行实验, 结果见表1, 可看出用PAC絮凝效果较好。

2.2 生石灰的用量及PH值

改变生石灰的用量, 则上层清液的PH值见表2, 生石灰用量为2.5g, PH值即可调至13~14, 效果最好。

2.3 PMA的用量

改变PMA用量后对上层清液的实验结果PMA用量的选择可知, PMA用量为0.15mL~0.2mL时效果基本相同, 但加入量为0.2mL时絮凝时间长且PMA用量较多, 故PMA用量宜为0.15mL。

2.4 PAC的用量

改变PAC用量后对上层清液的测试结果, PAC用量的选择可知, 4号、5号加入量效果相差不大, 但5号PAC用量稍多, 故PAC的用量以1.5mL为好。

需要说明的是, 按4号加入量混凝后倾注上层清液, 滴加1滴PAC, 则继续絮凝若再滴加, 则有乳状沉淀生成, 加盐酸, 沉淀溶解。用自来水做对照实验, 调PH值至13.3, 加PAC也有白色乳状沉淀生成, 说明对上层清液二次处理时, 加PAC过量, 将产生氢氧化铝沉淀。

2.5 絮凝时间

改变混凝时间后对最终水样的测试结果。絮凝时间的选择, 未经二次处理的水样COD值比相同条件下要高;PH值随混凝时间的增大而减小, 但不能到达中性;COD值也随时间的增大而降低, 但5h后COD值基本不再降低。综合分析后认为, 在生产中在生产中, 混凝时间以5h为好。

3 结语

经概算可知, 用此法处理造纸黑液, 每吨费用仅45元, 按生产1吨纸需处理7吨黑液计算, 则每吨纸仅增加成本315元。若想进一步节约处理费用, 笔者认为还可采取以下措施。

改善物理过滤方法:若能减小滤孔孔径, 采用压滤, 使黑液中木质素、纸浆短纤维等去除50%以上, 再用本方法处理黑液, 则有可能使COD降低到400mg/mL以下, 而且可以节约絮凝剂的用量。

改善PAC的絮凝效应:不同类型、不同厂家生产的PAC吸附容量有差别, 甚至差别较大, 所以若根据造纸黑液的组成和性质特点, 制造出相应的PAC, 使之絮凝沉淀速度快, 吸附容量大, 降低COD的效果好则可进一步减少本方法中的试剂用量。

充分利用处理黑液后的混凝物, 生产特殊的粘结剂、植物营养剂、保温材料等则还能创造经济效益。

摘要：本文介绍了用物理过滤和化学混凝处理造纸黑液的方法, 即对经稀释和物理过滤后的黑液, 用生石灰调整其PH值, 然后用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺混凝。本文通过试验确定了最佳工艺条件:每吨黑液的生石灰用量0.1t, 聚合氯化铝用量12kg, 聚丙烯酰胺用量6克, 通过对处理后水样的COD测量和经济概算表明, 此方法经济可行, 有很好应用前景。

关键词：造纸黑液,聚合氯化铝,聚丙烯酰胺,混凝,需氧量