造纸浓白水的回收利用装置及处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于造纸和环保技术领域，具体涉及一种造纸浓白水的回收利用装置，包括塔体、酶处理层和吸附层，所述酶处理层设置在塔体中部，为接种有混合菌的培养基，所述混合菌为活菌个数比为1:1.2～1.5的黑曲霉和酵母菌，黑曲霉和酵母菌均能够借助浓白水中的营养物质进行生长代谢，产生果胶酶、壳聚糖酶和纤维素酶等，用于分解胶体物质；所述吸附层设置在塔体下部，包括20～30wt%的凹凸棒石和70～80wt%的水滑石，用于吸附有色污染物和阴离子垃圾。本发明专利技术还公开了其处理方法，可杜绝阴离子垃圾富集的现象，改善抄制工艺中的化学环境，显著降低生产成本，有效降低环境污染。

Recovery and utilization device for paper-making concentrated white water and treatment method thereof

The invention belongs to the technical field of papermaking and environmental protection, in particular to a strong recovery of papermaking white water utilization device comprises a tower body, enzyme treatment layer and the absorption layer, the enzyme treatment layer is arranged on the tower body central, inoculated with culture medium of mixed bacteria, the mixed bacteria is the number of live bacteria ratio 1:1.2 ~ 1.5 Aspergillus and yeast, Aspergillus and yeast are capable of nutrients with thick white water for growth and metabolism, and produce pectinase and cellulase chitosanase, for the decomposition of colloidal substances; the absorption layer is arranged in the lower part of the tower body, including 20 attapulgite 30wt% and 70 ~ 80wt% hydrotalcite, used to adsorb colored pollutants and anionic trash. The invention also discloses a treatment method thereof, which can prevent the phenomenon of negative ion waste accumulation, improve the chemical environment in the preparation process, remarkably reduce the production cost and effectively reduce environmental pollution.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于造纸和环保
，具体涉及一种造纸浓白水的回收利用装置及处理方法。
技术介绍
特种纸是将不同的纤维利用抄纸机抄制而成的具有特殊机能的纸张，特种纸在生产制造过程（抄制）中，会产生大量浓白水，其中含有大量的细小纤维和化工填料，若任其排放，则会造成极大的物质浪费和环境污染。因此，浓白水的回收再利用，是集节能、降耗、减排于一体的重要措施。目前，造纸企业多对浓白水进行封闭循环，以降低纤维浪费和环境污染，然而，随着白水的不断循环使用，其中的阴离子垃圾不断富集，令抄制工艺中的化学环境恶化，不但会与昂贵的阳离子化学助剂反应，造成资源浪费和经济损失，还会干扰纤维-纤维之间的相互作用、降低纸品质量（如白度、强度等），并附着在纸张上引起黑点、空洞等纸病，沉积在网部管道上影响生产效率。这给造纸工作者造成了长期的技术困扰，亟待解决。
技术实现思路
针对特种纸制造过程中存在的问题，本专利技术提供一种浓白水的回收利用装置及其方法，可杜绝阴离子垃圾富集的现象，改善抄制工艺中的化学环境，显著降低生产成本，有效降低环境污染。为解决上述问题，本专利技术通过以下技术方案实现：一种造纸浓白水的回收利用装置，包括塔体、酶处理层和吸附层，所述酶处理层设置在塔体中部，为接种有混合菌的培养基，所述混合菌为活菌个数比为1:1.2～1.5的黑曲霉和酵母菌，黑曲霉和酵母菌均能够借助浓白水中的营养物质进行生长代谢，产生果胶酶、壳聚糖酶和纤维素酶等，用于分解胶体物质；所述吸附层设置在塔体下部，包括20～30wt%的凹凸棒石和70～80wt%的水滑石，用于吸附有色污染物和阴离子垃圾。对于上述的回收利用装置，所述酶处理层和吸附层外均有滤网包裹，且所述酶处理层下部设有酶处理架，以支撑酶处理层，所述吸附层下部设有吸附架，以支撑吸附层。对于上述的回收利用装置，位于所述酶处理层处的塔体内壁上设有温度控制单元。对于上述的回收利用装置，所述塔体顶部设有浓白水入口，其侧壁上部设有上层清水出口，其底部设有下层浓水出口；所述浓白水入口设有浓白水管道，该浓白水管道的出口位于上层清水出口下部，并位于吸附层上部。对于上述的回收利用装置，所述培养基为沙氏培养基，所述混合菌的活菌接种量为（1.5～1.6）×106个/g。对于上述的回收利用装置，所述凹凸棒石粒径为50～80μm，所述水滑石粒径为100～150μm。对于上述的回收利用装置，所述水滑石为人造水滑石，由以下步骤制成：（1）称取一定量的Al(NO3)3•9H2O和Mg(NO3)2•6H2O，分别加入蒸馏水中充分溶解，各配制成浓度为1.0mol•L-1的溶液；（2）将所得溶液按体积比1:2加入容器中混合，并进行超声分散5min后，得到混合溶液A；（3）将混合溶液A持续进行搅拌和超声分散30min，同时滴加碱溶液，调节混合溶液pH值至10～11，得到混合溶液B；所述碱溶液为KOH或K2CO3溶液；（4）将混合溶液B进行离心分离5min得到沉淀，在所得沉淀中加入蒸馏水并进行超声分散10min，然后再进行离心分离3min，照本步骤前述操作反复进行，直至洗涤液为中性，得到沉淀C；（5）在所得沉淀C中加入乙醇，并进行超声分散10min，然后再进行离心分离5min，照本步骤前述操作反复3次，得到沉淀D；（6）将沉淀D于100℃条件下烘干18h，然后，将烘干物打碎成颗粒状，即得水滑石前驱体E；（7）将前驱体E置于加热装置中，以10℃•min-1的升温速率加热至400℃保温2h，再以6℃•min-1的升温速率继续加热至900℃保温5h，然后，自然冷却至室温，即得人造水滑石；该方法生产周期短，效率高，成本低，所得人造水滑石纯度高，粒径平均。对于上述的回收利用装置，所述凹凸棒石为改性凹凸棒石，由以下步骤制成：将凹凸棒石用去离子水浸没，并加入适量的NaCl，混合均匀后，进行超声处理5分钟，超声波频率为65KHz，然后过滤、烘干，得到改性凹凸棒石；所述凹凸棒石、去离子水、NaCl之间的重量比为1：5：0.04。利用上述回收利用装置处理造纸浓白水的方法，包括以下步骤：（1）将造纸产生的浓白水缓慢注入塔体，调节塔内条件为40～43℃、pH值5～6，设定停留时间为15小时；（2）上层清水用来洗涤造纸毛毯和成形网；底部浓水送至制浆打浆；上层清水和底部浓水之间的流量比为1.5:1。对于上述的处理方法，所述混合菌活菌量为每mL浓白水（3.2～4.0）×104个；所述吸附层用量为塔体内浓白水重量的15%。本专利技术的积极有益效果：本专利技术采用吸附和分解两种途径，优势互补，连续进行；且其原材料均可持续使用，成本低廉，处理效果好。按照目前的废水处理价格5.5元/吨计算，采用本专利技术技术以后，上规模造纸企业每年可节约100万元以上，再加上浓白水中的纤维和化工原料的循环利用，使造纸生产成本降低，生产指标显著提高。自改造使用后，由原来吨纸耗水15立方米降到现在的吨纸不超过3立方米。（1）本专利技术所用改性凹凸棒石具有层状结构，其内部密布平行的链条及通道，部份粒子可直接被吸附进孔道中；本专利技术在凹凸棒石改性过程中通过高频超声波的空化作用，产生剧烈能量，不仅能将钠离子送入凹凸棒石的内部通道（钠离子化），还能除去凹凸棒石表面粘着成分，避免后序操作给白水中带入新的杂质；凹凸棒石经钠盐活化改性后，钠离子同时充当了平衡硅氧四面体上负电荷的作用，由于钠离子电价低、半径大，与结构单元之间的作用力较弱，从而使凹凸棒石层状结构间的阳离子具有可交换性，另外由于在层间容积的作用下易分散、剥离，又使凹凸棒石具有更大的表面积，这种带电性和巨大的比表面积使改性后的凹凸棒石具有较强的吸附能力和阳离子交换能力，可显著提高对浓白水中有色污染物（金属离子）吸附能力，提高回收纤维的白度。（2）本专利技术改性凹凸棒石作为一种分子筛，其对物质的吸附来源于物理吸附（范德华力），其晶体孔穴内部有很强的极性和库仑场，对极性分子（如水）和不饱和分子表现出强烈的吸附能力；另外，由于孔径分布非常均一，使其呈现筛分功能，只有分子直径小于其孔径的物质才可能进入其晶穴内部，只有分子直径略小于其孔径的物质才能较稳定地存留于其晶穴内部，作为分子直径较小的水不能稳定存留，而明显较大的有机污染物（如偶氮系、酞青系染料）分子体型匹配，形成了稳定吸附，即达到物质交换与晶穴孔径的高度匹配。（3）另外，封闭循环中浓白水的细小纤维会受到污染，质量会不断恶化，该过程被称为细小纤维的老化，循环的细小纤维颜色逐渐暗化，是成纸纸张白度降低，相对于新产生的细小纤维来说，多次循环后的细小纤维强度贡献小，这个过程主要是有色污染物的吸附造成的。而本专利技术改性凹凸棒石能增加与细小纤维的摩擦效果（由于凹凸棒石表面多孔穴，且凹凸不平），使有色粒子进一步脱离纤维表面，提高细小纤维白度及强度贡献度。（4）本专利技术所用凹凸棒石可重复回收利用，与人造水滑石一同定期清理回收并进行筛分后，超声分散清洗即可，通过改性，摒弃其粒径不一、表面易碎、易胶体化等不利因素，形成一种承载性良好的专用吸附材料，针对性匹配浓白水脱色、返白。（5）浓白水中的阴离子垃圾主要由带阴电荷的溶解物质（DS）和胶体物质（CS）组成，其中危害最大的包括半纤维素、果胶酸、氧化木素、粘性胶体，本专利技术采用黑曲霉培养方式，既消耗了浓白水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种造纸浓白水的回收利用装置，其特征在于：包括塔体、酶处理层和吸附层，所述酶处理层设置在塔体中部，为接种有混合菌的培养基，所述混合菌为活菌个数比为1:1.2～1.5的黑曲霉和酵母菌；所述吸附层设置在塔体下部，包括20～30wt%的凹凸棒石和70～80wt%的水滑石。

【技术特征摘要】
1.一种造纸浓白水的回收利用装置，其特征在于：包括塔体、酶处理层和吸附层，所述酶处理层设置在塔体中部，为接种有混合菌的培养基，所述混合菌为活菌个数比为1:1.2～1.5的黑曲霉和酵母菌；所述吸附层设置在塔体下部，包括20～30wt%的凹凸棒石和70～80wt%的水滑石。2.根据权利要求1所述的回收利用装置，其特征在于：所述酶处理层和吸附层外均有滤网包裹，且所述酶处理层下部设有酶处理架，以支撑酶处理层，所述吸附层下部设有吸附架，以支撑吸附层。3.根据权利要求1所述的回收利用装置，其特征在于：位于所述酶处理层处的塔体内壁上设有温度控制单元。4.根据权利要求1所述的回收利用装置，其特征在于：所述塔体顶部设有浓白水入口，其侧壁上部设有上层清水出口，其底部设有下层浓水出口；所述浓白水入口设有浓白水管道，该浓白水管道的出口位于上层清水出口下部，并位于吸附层上部。5.根据权利要求1所述的回收利用装置，其特征在于：所述培养基为沙氏培养基，所述混合菌的活菌接种量为（1.5～1.6）×106个/g。6.根据权利要求1所述的回收利用装置，其特征在于：所述凹凸棒石粒径为50～80μm，所述水滑石粒径为100～150μm。7.根据权利要求1所述的回收利用装置，其特征在于，所述水滑石为人造水滑石，由以下步骤制成：（1）称取一定量的Al(NO3)3•9H2O和Mg(NO3)2•6H2O，分别加入蒸馏水中充分溶解，各配制成浓度为1.0mol•L-1的溶液；（2）将所得溶液按体积比1:2加入容器中混合，并进行超声分散5min后，得到混合溶液A；（3）将混合溶液A持续进行搅拌和超声分散30min，同时滴加碱溶液，调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建玲，
申请(专利权)人：王建玲，
类型：发明
国别省市：河南;41