造纸黑液的处理方法及其处理设备技术

一种造纸黑液的处理方法，是提取黑液至一处理槽，该处理槽内沉降有一无管壳的开放式圆型平板膜单元，以进行膜分离过滤，并同时透过曝气扰动、膜旋转时的刷洗剪力，以及定时刮膜的三种方式，来降低滤膜表面固形物的堆积与吸附，使得滤膜不容易产生堵塞，以延长滤膜的使用周期、降低成本，并且使后续的精滤处理能顺利地进行，并回收许多有利用价值的有机物，以符合环保回收效益。

【技术实现步骤摘要】
造纸黑液的处理方法及其处理设备
本专利技术是有关于一种造纸废水的处理方法及设备，且特别是有关于一种以膜分离技术来回收碱水及浓缩黑液再利用，且能够使膜孔不易堵塞，而能有效降低操作成本的造纸黑液的处理方法及其处理设备。
技术介绍
在造纸制浆过程中，原料在添加石灰或烧碱等药物进行蒸煮之后，只取其中有用的纤维以制成浆料，而剩余的木质素、半纤维素和烧碱，则形成色深且具恶臭的废液被抛弃，这种化学制浆所产生的蒸煮废液即“黑液”。黑液是造纸工业废水的主要污染源之一，所产生的COD、BOD占制浆总过程污染物总量的90%以上，而黑液中70%的固体物为有机物，包括木质素、聚糖类、腐殖酸和纤维素降解产物等，而30%的固体物为无机物，包括游离的钠盐（碱）和含硅的化合物等。以往对于造纸黑液的处理主要有碱回收法、酸析法、膜分离法、絮凝沉淀法以及生物处理法。碱回收法是将黑液透过蒸发器来脱水，以产生浓缩黑液，由于浓缩黑液中仍存在着高比例的木质素与半纤维素，所以，只能通过碱炉进行焚烧，以将木质素等可燃物烧除，这时产生的灰烬主要成份为含碱的碳酸纳（Na2CO3），然后加水溶融后，形成含少量铁离子的绿液，接着再加入消石灰进行苛化，以生成碱水（NaOH），最后再回到纸浆蒸煮的生产流程中利用。由于碱回收法须先以蒸发器来进行脱水，而蒸发器又是以燃烧煤碳为动力，目前平均一吨的黑液至少需要120公斤的煤碳进行脱水处理，所以运行的费用高，对于中小规模的制浆厂很难适用，而且，燃烧过程也烧掉了许多有利用价值的有机物（如木质素、松节油、皂化物），显然不是一种经济有效的处理方式。酸析法的原理是在黑液中加入酸进行产酸发酵，以使木质素沉淀析出。根据木质素在酸性条件下可以从黑液中析出的原理，在黑液中透过CO2或盐酸、硫酸中和，以调节黑液的PH值至5以下，使木质素析出，并使木质素脱去纳，再经过沉淀和机械脱水，即可分离得到木质素。采用酸析法来脱出造纸黑液中的木质素，虽然可以有效地去除黑液中的有机污染物，降低污染物负荷，但是这种方法需要消耗大量的酸，相对的就需要使用耐酸设备，也会产生二次污染问题，所以使用上仍然受到一定的限制。除了以酸析法来析出木质素之外，木质素的分离也可以通过添加各种药剂进行沉淀、絮凝，加上活性污泥曝气或厌氧发酵等生物处理技术等方式来达成，但这类技术投资也较大，且占地面积很大，处理时间长、运行费用高，对于污染治理效果也不是很理想。此外，尚有采用膜分离法（MembraneSeparation）来回收造纸黑液中的木质素，其方法是在一定的操作压力下，通过滤膜来截留黑液中的木质素及固形物，因此可以大幅降低放流液中的COD与BOD值，所以膜分离法具有高分离效能、相对低成本，以及占地面积小的优点，但是，因为黑液中固形物的含量高、黏度大，如果没有良好的前处理或操作条件，滤液流通量便会很快地衰减而产生浓度极化现象，造成滤膜表面严重结垢，甚至堵塞，严重时不得不停下来清洗，甚至只能换装新的滤膜，如此一来，既降低了木质素的回收效能，且增加成本又影响生产，目前虽已有学者针对膜容易堵塞的问题进行了相关的研究与改进，但都只是通过对膜的逆洗、改进操作压力、采用浓度不同的黑液或膜材料来实验，企图减少膜的结垢，但效果仍极为有限，所以，国内至今仍没有采用膜分离法来处理造纸黑液的实厂。因此，针对造纸黑液采用膜分离技术所衍生的膜易污堵问题，如何寻求有效的膜清洗手段，以延长膜使用寿命、降低生产成本，一直是目前相关产业所迫切努力的目标。
技术实现思路
因此本专利技术所提供的一种造纸黑液的处理方法，是在进行膜分离过滤时，透过曝气扰动、膜旋转时的刷洗剪力，以及定时刮膜三种方式，来降低滤膜表面固形物的堆积与吸附，使得滤膜不容易产生堵塞，以延长滤膜的使用周期、降低成本，并且使后续的精滤处理能顺利地进行，符合环保回收效益。本专利技术的另一目的，是在提供一种能够有效降低膜堵塞，以延长膜操作寿命，且能增加处理效率的造纸黑液的处理设备。为达上述目的，本专利技术的解决方案是：本专利技术所提出的一种造纸黑液的处理方法，包含以下步骤：步骤（A）：将经过化学蒸煮后所排放出的废弃黑液引取至一处理槽中，该处理槽中设有至少一旋转式的圆型平板膜单元。步骤（B）：对引入该处理槽内的黑液进行曝气浮除处理，以截除黑液中较大分子的短纤维与固形物。步骤（C）：以真空压力差为驱动力，使黑液通过该圆型平板膜单元的超滤膜来进行固液分离，让黑液中的有机质固形物被截留在处理槽中，而通过超滤膜的渗透液则成为处理水。步骤（D）：在该圆型平板膜旋转的同时，定时地对滤膜表面的黏着物层施以刮动，以降低滤膜表面固形物、胶体的堆积与吸附，进而防止滤膜表面产生结垢。步骤（E）：将通过超滤膜的处理水再经过一纳滤膜的浓缩处理，以获得可供蒸煮制浆再利用的碱水，及含有高浓度木质素的可回收浓缩黑液。依照上述本专利技术所述的造纸黑液的处理方法，其中，在步骤（B）中，是同步地对该处理槽内的圆型平板膜单元进行旋转动作，利用旋转剪切流，以提供对超滤膜的刷洗剪力。依照上述本专利技术所述的造纸黑液的处理方法，其中，在步骤（E）之后，对通过纳滤浓缩处理的过滤液进行一逆透膜处理，使透析过逆渗透膜的过滤液能成为符合排放标准的排放水。依照上述本专利技术所述的造纸黑液的处理方法，其中，在对过滤液进行逆透膜处理之前，更具有对过滤液进行热交换处理，以降低液温对逆透膜的影响。依照上述本专利技术所述的造纸黑液的处理方法，其中，在步骤（B）中，共具有两段超滤膜分离的处理程序，设置在前段的超滤膜是以真空压力差为驱动力，而设置在后段的超滤膜则是以正压驱动水体进行膜过滤流程。本专利技术所提出的一种造纸黑液的处理设备，包含有一处理槽、至少一旋转式圆型平板膜单元、一超滤产水槽、一刮膜单元及一纳滤膜单元。该处理槽，为一开放式的槽体，用以盛置制浆废弃黑液。该旋转式圆型平板膜单元，采卧式结构而浸入在该处理槽内，其上有多数个等间隔设置的圆形平板状的超滤膜，该等超滤膜中央水密地的轴接有一产水管，该产水管是受一动力单元的驱动而转动，并借由真空压力差为驱动力，促使黑液中的水体透过超滤膜，而形成处理水被泵送入该产水管。该超滤产水槽，接设在该圆型平板膜单元后方，且与该产水管连通，以汇集透析过超滤膜的处理水。该刮膜单元，包含多个枢设在前述超滤膜之间的转动盘、多个设在该转动盘上的刷体以及多个对应前述刷体的挡杆，且前述刷体是与超滤膜表面形成微接触，当超滤膜随着产水管转动时，刷体是受到挡杆的阻滞，而形成对超滤膜表面刮动的作用。该纳滤膜单元，接设在该超滤产水槽的后方，以将通过超滤膜的处理水进一步地分离为回收碱水及浓缩黑液。依照上述本专利技术所述的造纸黑液的处理设备，更包含有一正压式的后段超滤膜单元，该后段超滤膜单元是接设在该圆型平板膜单元与该超滤产水槽之间，用以提纯黑液中的木质素。依照上述本专利技术所述的造纸黑液的处理设备，更包含有一逆渗透膜单元，该逆渗透膜单元是接设在纳滤膜单元之后。依照上述本专利技术所述的造纸黑液的处理设备，更包含有一热交换器，该热交换器是接设在该逆渗透膜单元之前。依照上述本专利技术所述的造纸黑液的处理设备，其中，该处理槽底部更设有一曝气单元，该曝气单元可对黑液喷送出加压的微细气泡。本专利技术所运用的处理方法及设备，不仅适用于造纸工业中的黑液浓缩，并能自黑液中分离出碱水回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种造纸黑液的处理方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤（A）：将经过化学蒸煮后所排放出的废弃黑液引取至一处理槽中，该处理槽中设有至少一旋转式的圆型平板膜单元；步骤（B）：对引入该处理槽内的黑液进行曝气浮除处理，以截除黑液中较大分子的短纤维与固形物；步骤（C）：以真空压力差为驱动力，使黑液通过圆型平板膜单元的超滤膜来进行固液分离，让黑液中的有机质固形物被截留在处理槽中，而通过超滤膜的渗透液则成为处理水；步骤（D）：在该圆型平板膜旋转的同时，定时地对滤膜表面的黏着物层施以刮动，以降低滤膜表面固形物、胶体的堆积与吸附，进而防止滤膜表面产生结垢；步骤（E）：将通过超滤膜的处理水再经过一纳滤膜的浓缩处理，以获得可供蒸煮制浆再利用的碱水，及含有高浓度木质素的可回收浓缩黑液。

【技术特征摘要】
1.一种造纸黑液的处理方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤（A）：将经过化学蒸煮后所排放出的废弃黑液引取至一处理槽中，该处理槽中设有至少一旋转式的圆型平板膜单元；步骤（B）：对引入该处理槽内的黑液进行曝气浮除处理，以截除黑液中较大分子的短纤维与固形物，且同步地对处理槽内的圆型平板膜单元进行旋转动作，利用旋转剪切流，以提供对超滤膜的刷洗剪力；步骤（C）：以真空压力差为驱动力，使黑液通过圆型平板膜单元的超滤膜来进行固液分离，让黑液中的有机质固形物被截留在处理槽中，而通过超滤膜的渗透液则成为处理水；步骤（D）：在该圆型平板膜旋转的同时，定时地对滤膜表面的黏着物层施以刮动，以降低滤膜表面固形物、胶体的堆积与吸附，进而防止滤膜表面产生结垢；步骤（E）：将通过超滤膜的处理水再经过一纳滤膜的浓缩处理，以获得可供蒸煮制浆再利用的碱水，及含有高浓度木质素的可回收浓缩黑液。2.如权利要求1所述的造纸黑液的处理方法，其特征在于：在步骤（E）之后，对通过纳滤浓缩处理的过滤液进行一逆透膜处理，使透析过逆渗透膜的过滤液能成为符合排放标准的排放水。3.如权利要求2所述的造纸黑液的处理方法，其特征在于：在对过滤液进行逆透膜处理之前，更具有对过滤液进行热交换处理，以降低液温对逆透膜的影响。4.如权利要求1所述的造纸黑液的处理方法，其特征在于：在步骤（C）中，共具有两段超滤膜分离的处理程序，设置在前段的超滤膜是以真空压力差为驱动力，而设置在后段的超滤膜则是以正压驱动水体进行膜过滤流程...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭其昌，
申请(专利权)人：新世膜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71