陳 勝 陶勁松 李繼庚 梁 瑜 曹國平 林治作 趙光磊 劉煥彬

(華南理工大學(xué)制漿造紙工程國家重點(diǎn)試驗(yàn)室，廣東廣州，510640)

衛(wèi)生紙?jiān)旒埌姿幚砗蠡赜糜谂？堅(jiān)旒埖纳a(chǎn)試驗(yàn)

陳 勝 陶勁松 李繼庚 梁 瑜 曹國平 林治作 趙光磊 劉煥彬

(華南理工大學(xué)制漿造紙工程國家重點(diǎn)試驗(yàn)室，廣東廣州，510640)

對衛(wèi)生紙生產(chǎn)的多余白水經(jīng)適當(dāng)處理后作為?？埳a(chǎn)車間的用水進(jìn)行了小試和生產(chǎn)試驗(yàn)。結(jié)果表明，衛(wèi)生紙生產(chǎn)白水經(jīng)適當(dāng)處理后作為?？埳a(chǎn)車間的用水是可行的，既解決了衛(wèi)生紙生產(chǎn)中多余白水的排放問題，又節(jié)約了?？埖纳a(chǎn)用水，每年節(jié)水量約為87.5萬t，且不影響?？埖馁|(zhì)量。

衛(wèi)生紙;?？?白水回用

造紙產(chǎn)業(yè)是水資源消耗較大、廢水排放量較高的產(chǎn)業(yè)。當(dāng)前，解決上述問題的主要技術(shù)方案有兩個:①提高白水的回用率;②廢水的末端治理。但過高的白水回用率會影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行和產(chǎn)品的質(zhì)量，而且許多技術(shù)問題難以解決。廢水的末端治理能減少對環(huán)境的污染，但企業(yè)生產(chǎn)成本增加，而且清水資源的消耗量也很大。因此應(yīng)在集成優(yōu)化理論和生產(chǎn)過程共生代謝、循環(huán)優(yōu)化技術(shù)的理論基礎(chǔ)上，開發(fā)出共性技術(shù)，從源頭上減少新鮮水用量，提高生產(chǎn)過程中水的重復(fù)利用率，減少排污量，從而達(dá)到節(jié)水、節(jié)能和減排的目的。

目前，對于漿料的稀釋，通常使用循環(huán)白水，只有當(dāng)白水池缺水時，清水才會自動加入;對于化學(xué)品的制備和稀釋，一般使用清水。造紙車間節(jié)水最重要的清水使用區(qū)域是濕部高低壓噴淋水和類似的使用清水部位，他們很大部分直接進(jìn)入白水盤;另外，密封、沖洗、清洗和真空泵用水也使用一部分清水［1-7］。目前白水回用使用最多的是多圓盤過濾機(jī)，白水和漿料回收的3個基本形式是:過濾、浮選、沉淀;如福建南紙、上海泛亞潛力等紙業(yè)公司采用多圓盤過濾機(jī)、超效淺層氣浮凈水器來提高車間水循環(huán)利用率［8］。在水凈化方面，較先進(jìn)的技術(shù)為微浮選和精細(xì)過濾技術(shù)［1］。

本試驗(yàn)根據(jù)不同生產(chǎn)廠之間對水質(zhì)要求不同，對不同廠之間水梯級利用 (按其水質(zhì)品位逐級加以利用)進(jìn)行研究。與以往研究不同的是，在不對水進(jìn)行深度處理的情況下，保留廢水中的有益化學(xué)品和纖維，將衛(wèi)生紙廠 (A廠)生產(chǎn)排水代替牛卡紙廠 (B廠)清水進(jìn)行生產(chǎn)。A廠和B廠位于某紙業(yè)基地，而且距離很近，只需鋪設(shè)少量管道即可。為了考察將A廠排水代替B廠清水后對B廠生產(chǎn)過程的影響，進(jìn)行了水質(zhì)分析試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)。

圖1 取樣點(diǎn)示意圖

表1 A廠和B廠水質(zhì)參數(shù)檢測結(jié)果

1 材料與方法

1.1 材料及儀器設(shè)備

利用某紙業(yè)基地中A廠排出白水代替B廠生產(chǎn)用水。A廠年產(chǎn)15萬t衛(wèi)生紙，白水排放量2500～3000 t/d。B廠年產(chǎn)8萬t高強(qiáng)?？⊕烀嫦浼埌宓燃埛N，清水用量約為2500 t/d，B廠清水主要作為網(wǎng)部高、低壓噴淋水。

實(shí)驗(yàn)分析設(shè)備:HK-3C型精密酸度計(jì) (北京華科電力儀表研究所生產(chǎn))，Cond 330i型電導(dǎo)率儀(IKA公司生產(chǎn))，PHB-3便攜式pH計(jì) (上海三信儀表廠生產(chǎn))，2100P型濁度計(jì) (HACH公司生產(chǎn))，PCD儀 (BTG公司生產(chǎn))。

生產(chǎn)試驗(yàn)設(shè)備:車間原有白水循環(huán)處理設(shè)備、自制高效水凈化器、新設(shè)水循環(huán)系統(tǒng)及試驗(yàn)分析設(shè)備。

1.2 水質(zhì)分析實(shí)驗(yàn)方法

為了掌握兩工廠過程水質(zhì)狀況，對A廠和B廠的清水、白水、排水進(jìn)行水質(zhì)指標(biāo)檢測，檢測指標(biāo)為濁度、電導(dǎo)率、pH值、CODCr、陽離子表面電荷需求量等對紙機(jī)抄造性能有影響的指標(biāo)，檢測過程中每兩小時取1個樣，連續(xù)檢測1個月。取樣位置如圖1所示。

1.3 生產(chǎn)試驗(yàn)流程及方法

A廠車間白水經(jīng)兩道圓篩、4道砂濾后直接外排。現(xiàn)擬將A廠排水引入B廠清水池，代替B廠清水進(jìn)行生產(chǎn)，為了進(jìn)一步提高B廠進(jìn)水的水質(zhì)，在A廠排水進(jìn)入B廠之前又增加了1套高效水凈化處理設(shè)備，該設(shè)備包括1道斜篩和1個水凈化塔，塔中有仿生水草，水活化劑也加入塔中。B廠在清水進(jìn)入紙機(jī)清水池前有1道斜篩，具體水梯級利用的生產(chǎn)流程如圖2所示。

圖2 A廠與B廠間水梯級利用示意圖

生產(chǎn)試驗(yàn)持續(xù)進(jìn)行1個月，試驗(yàn)期間A廠每天向B廠送水量為2000 t/d。生產(chǎn)試驗(yàn)期間對A廠排水、B廠清水、B廠白水、B廠排水的質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行檢測，重點(diǎn)檢測B廠白水的電導(dǎo)率、陽離子表面電荷需求量、濁度、CODCr、pH等水質(zhì)指標(biāo)，同時對紙機(jī)運(yùn)行情況與成紙質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行了考察。

2 結(jié)果與討論

2.1 水質(zhì)分析

水質(zhì)分析結(jié)果如表1所示。由表1可見，A廠的排水在濁度、電導(dǎo)率方面比B廠清水好，分析主要原因是A廠使用的清水經(jīng)過了多重過濾，在漲潮時還直接加自來水，而且A廠使用的漿料較好，而B廠用的清水為直接從河里抽上來稍加過濾的水。在pH值方面，有可能是A廠加入的造紙助劑導(dǎo)致水呈弱酸性，和B廠白水系統(tǒng)的pH值一致，而且在化學(xué)品方面可形成互補(bǔ)。而從CODCr和陽離子表面電荷需求量來看，A廠排水遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于B廠白水，B廠白水陽離子表面電荷需求量大，說明B廠白水陰離子垃圾較嚴(yán)重，而A廠排水卻不存在這一問題。由分析結(jié)果初步斷定A廠排水代替B廠清水是可行的;而且A廠在生產(chǎn)過程中加入的化學(xué)品(如助留劑)對B廠的生產(chǎn)過程有正作用。

表2 A廠和B廠生產(chǎn)試驗(yàn)前后水質(zhì)參數(shù)檢測結(jié)果

2.2 生產(chǎn)試驗(yàn)分析

2.2.1 梯級利用對生產(chǎn)過程用水的影響

生產(chǎn)試驗(yàn)開始后對A廠排水、B廠清水、B廠白水的電導(dǎo)率、陽離子表面電荷需求量、濁度、CODCr、pH進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，重點(diǎn)檢測使用A廠排水后B廠白水水質(zhì)的變化，結(jié)果如表2所示。由表2可見，生產(chǎn)試驗(yàn)水質(zhì)檢測的結(jié)果與水質(zhì)分析所檢測的結(jié)果基本一致，生產(chǎn)試驗(yàn)過程B廠采用A廠排水后對過程水的指標(biāo)無明顯影響。由于水質(zhì)分析和生產(chǎn)試驗(yàn)相隔時間較長，個別指標(biāo) (如陽離子表面電荷需求量)和水質(zhì)分析實(shí)驗(yàn)有所變化，如圖3所示，但是生產(chǎn)試驗(yàn)前后陽離子表面電荷需求量變化不大。

圖3 芯層白水試驗(yàn)前后對比

2.2.2 梯級利用對成紙質(zhì)量的影響

在使用A廠排水后，B廠的成紙質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定，和使用前相差不大 (見表3)。從成紙質(zhì)量來看，試驗(yàn)前后無明顯變化?？梢娛褂肁廠排水代替B廠清水對紙張質(zhì)量指標(biāo)無影響，這和水質(zhì)分析的結(jié)果是一致的。

表3 生產(chǎn)試驗(yàn)前后成紙質(zhì)量指標(biāo)對比

2.2.3 梯級利用對過程水質(zhì)及末端排放的影響

為了進(jìn)一步考察使用A廠排水代替B廠清水后對B廠廢水處理的影響，試驗(yàn)期間同時也考察了B廠排水CODCr。B廠廢水處理流程如圖4所示，紙機(jī)排水經(jīng)調(diào)節(jié)池、凈化器、厭氧、好氧處理后CODCr可降至100 mg/L以下 (見圖5)。由圖4、圖5可知，使用A廠排水代替B廠清水后對B廠生產(chǎn)影響不大;B廠排水質(zhì)量指標(biāo)也與使用清水時一致。

圖4 B廠廢水處理流程圖

2.3 生產(chǎn)試驗(yàn)出現(xiàn)的問題及應(yīng)對方法

A廠排水用于B廠后，噴水管噴水孔未出現(xiàn)堵塞情況。但是在生產(chǎn)試驗(yàn)期間當(dāng)生產(chǎn)高強(qiáng)?？⊕烀嫦浼埌鍟r存在以下兩個問題:①漿池泡沫增加，泡沫直接從漿池溢出至地面，影響生產(chǎn);②成紙出現(xiàn)漿痕，導(dǎo)致成紙優(yōu)級品率降低，影響經(jīng)濟(jì)效益。

2.3.1 泡沫

泡沫問題是B廠一直存在的問題，只是使用A廠排水代替B廠清水后，泡沫問題較以前有加重的趨勢。漿料中的水溶性高分子物質(zhì)和膠料的含量、pH值、紙機(jī)所選用的化學(xué)品的種類及添加量等，均會對漿料系統(tǒng)空氣含量產(chǎn)生影響;根據(jù)實(shí)際情況加入適量的消泡劑可以抑制泡沫的產(chǎn)生［10-15］。

2.3.2 漿痕

通過現(xiàn)場查看，漿痕產(chǎn)生的主要原因是由于網(wǎng)部水霧較大，且網(wǎng)部水霧中含有纖維、淀粉、施膠劑、填料、染料等，這些原料在接水盤下快速累積，如長時間不停機(jī)清洗，隨著時間的延長，大的漿塊便會掉到紙上，形成漿痕 (見圖6)，嚴(yán)重時會影響生產(chǎn)操作，導(dǎo)致紙機(jī)斷紙［16-18］。

2.3.3 運(yùn)行情況及應(yīng)對措施

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查考證，泡沫和漿痕是B廠一直存在的問題，和使用A廠排水沒有直接關(guān)系;使用A廠排水后雖然使這兩個問題略有加重的趨勢，但是不影響正常生產(chǎn)。泡沫問題可以通過根據(jù)實(shí)際情況適量增加消泡劑用量加以解決;此外，可以利用斷紙期間對網(wǎng)部進(jìn)行清洗，另外加入適量的殺菌劑也可以減少漿塊的形成，減少漿痕。雖然存在泡沫和漿痕問題，但是這些問題未對連續(xù)性生產(chǎn)造成較大沖擊，且對B廠生產(chǎn)影響不大，而且可通過設(shè)備、工藝方面的適當(dāng)調(diào)整得到解決。若對A廠排水進(jìn)行深度處理，A廠排水中含有的有益化學(xué)品也會被除去，同時設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用會大大增加。所以，從目前運(yùn)行情況來看，現(xiàn)有的設(shè)備和工藝條件是比較合理的。

2.4 經(jīng)濟(jì)效益分析

A廠排污費(fèi)為0.03元/m3，B廠取水費(fèi)為0.12元/m3;B廠新鮮水凈化和運(yùn)行費(fèi)用約為0.30元/m3;新增的水處理設(shè)備加入的化學(xué)藥品和運(yùn)行費(fèi)用為0.15元/m3;以每天A廠向B廠輸送2500 m3水計(jì)，除去停機(jī)檢修時間，1年按350天計(jì)算，每年節(jié)水量為87.5萬t，每年的經(jīng)濟(jì)效益為26.25萬元。

3 結(jié)論

用衛(wèi)生紙廠白水代替?？垙S新鮮水后，?？垙S各個部分的水質(zhì)指標(biāo)及成紙質(zhì)量沒有大的波動，其廢水CODCr也沒有明顯提高。與傳統(tǒng)的提高單臺紙機(jī)封閉循環(huán)相比，不同紙種間按其水質(zhì)品位逐級加以利用，在降低清水用量的同時，可以使上游廠排水中的細(xì)小纖維和化學(xué)品得以回收利用，上游廠排水CODCr也可以通過下游廠消化吸收減少污染?？梢匀〉幂^好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

［1］林躍梅．制漿造紙現(xiàn)代節(jié)水與污水資源化技術(shù)［M］．北京:中國輕工業(yè)出版社，2009．

［2］Wilson R．Foam control on closed water loops and high temperature paper machines［C］//Paper Conference and Trade Show．2010．

［3］Pizzichini M．Purification of pulp and paper wastewater，with membrane technology， for water reuse in a closed loop［J］．Desalination，2005，178(1):351．

［4］文 飚．新聞紙廠白水封閉循環(huán)的研究［J］．中國造紙，2001，20(3):11．

［5］Wirth B．Importance of water loops in production of corrugated board raw paper［J］．WochenblattfuerPapierfabrikation， 2005，133(16):974．

［6］David McGowan．White water reuse in highpressure paper machine showers［C］//Annual Meeting of the Pulp and Paper Technical Association of Canada(PAPTAC)．2002．

［7］Panchapakesan B．Optimizing white water system design improves runnability．Lowers operating cost［J］．Process Control News(for the Pulp and PaperIndustries)， 2001， 21(6):5．

［8］耿曉寧，劉秉鉞．淺談紙機(jī)白水的封閉循環(huán)［J］．中國造紙，2005，24(8):52．

［9］Luo Q．Foam control using a foaming agent spray:A novel concept for flotation deinking of waste paper［J］．Industrial and Engineering Chemistry Research，2003，42(15):3578．

［10］何北海，盧謙和．紙漿流送與紙頁成形［M］．廣州:華南理工大學(xué)，2002．

［11］劉溫霞，邱化玉．造紙濕部化學(xué)［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005．

［12］胡惠仁，徐立新，董榮業(yè)．造紙化學(xué)品［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002．

［13］Guo H．Chemical characterization of a paper mill wastewater foam［J］．Tappi Journal，1988，71(11):167．

［14］Sheridan G P．Advanced water-based foam control chemicals［J］．Paper Technology，1994，35(3):24．

［15］徐永英．造紙工業(yè)用化學(xué)消泡劑及其消泡原理［J］．造紙化學(xué)品，2000(4):21．

［16］李宗全．二次纖維回用過程中膠粘物沉積機(jī)理及其控制的研究［D］．廣州:華南理工大學(xué)，2005

［17］Granhall U．Bacterial community diversity in paper mills processing recycled paper［J］．Journal of Industrial Microbiology ＆ Biotechnology，2010，37(10):1061．

［18］Blanco A．Overview of two deposit problems in recycling:slime and stickies，Part1:slime problems in recycling［J］．Progress in Paper Recycling，2002(1):14．

Study on the Feasibility of Water Cascade Using Between Two Papermaking Mills

CHEN Sheng TAO Jin-song*LI Ji-geng LIANG Yu CAO Guo-ping
LIN Zhi-zuo ZHAO Guang-leiLIU Huan-bin
(State Key Lab of Pulp and Paper Engineering，South China University of Technology，Guangzhou，Guangdong Province，510640)
(*E-mail:jstao@scut．edu．cn)

In order to improve the water using efficiency in a mill containing tissue paper plant and kraft paper plant．The effluent of tissue paper plant was used to take the place of fresh water in kraft paper plant．Experiments were carried out in the two paper plants．The problem of foams and spots were found and analyzed，the solution was proposed ．The results showed that these two paper plants can implement water recycling by using simple process and rebuilt equipments．

tissue paper;kraft paper;white water recycling

X793

A

0254-508X(2011)10-0038-04

陳 勝先生，在讀碩士研究生;主要研究方向:制漿造紙信息化技術(shù)。

2011-07-02(修改稿)

本課題得到2009廣東省節(jié)能專項(xiàng)資金項(xiàng)目;銀洲湖造紙基地企業(yè)項(xiàng)目支持。

(責(zé)任編輯:郭彩云)