[发明专利]造纸黑液的处理系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种造纸黑液的处理系统和方法，更具体地说是利用超临界水作为反应介质对造纸黑液进行资源化利用的超临界水处理系统和方法。

背景技术

造纸厂产生的废水是一种相当难处理的高浓度工业废水。非木纤维(秸杆)造纸过程中产生的废水有：蒸煮后的纸浆原液经压滤后残留的废液(即黑液)；分离浓液产生的漂洗水；造纸机产生的白水。有的造纸工艺过程中还会产生脱墨废水。

造纸机产生的白水，经处理后可以回用，但黑液和漂洗水则无法循环使用。造纸原料用的秸秆，均含有纤维素、木质素和半纤维素(聚糖类)三部分，造纸仅取用其中的纤维素(约占40％)，而其中约占25％的木质素与约占28％的半纤维素以及木糖、钾、氮、磷等物，则随黑液废弃。而黑液中所含的木质素、半纤维素以及木糖、钾、氮、磷等物质，在工、农业生产中都是有很高利用价值的。木质素是带有芳香结构的立体网状聚合物，具有在自然条件下不易降解和降低水的透明度两大特点。这些废水的特点是废水量大、色度大、碱性强，有机污染物浓度高，不同来源的黑液其COD浓度在15.0~160g/L之间。若黑液不能得到有效的处理而直接排放，不仅严重污染了环境，而且造成了大量资源的浪费。因此，解决造纸工业污染排放的关键在于对黑液彻底有效的治理。造纸工业废水污染治理形势在总体上仍十分严峻。一个造纸厂污染一条河的局面还没有得到根本改观，特别是为数不少的以草纤维为原料、规模不大的中小造纸企业，急需适宜的造纸制浆废液治理技术解决废液污染排放问题。

目前，国内对造纸黑液的处理多采用物化法、生物法、电解法、水解酸化法、光催化氧化法、絮凝脱色等方法。物化法是首先采用絮凝法使污泥中的大部分有机污染物发生絮凝沉降，然后采用曝气法进行处理。此法占地面积大，处理时间长，而且还会产生大量的污泥而造成二次污染。生物法是处理有机废水最为经济有效的方法。好氧生物法是低浓度有机废水最通用的处理技术，但用于处理难降解有机废水时，则需先进行化学的、物理化学的或生物法预处理，以改变难生物降解有机物的分子结构或降低其中某些污染物的浓度，降低其毒性，提高废水的BOD₅/COD值，使能被微生物分解、利用和稳定，为后续生物处理的运行稳定和高处理效率创造条件。厌氧生物法常被用于高浓度难降解有机废水处理，但造纸黑液中存在的高碱、无机盐类和氨氮的存在会抑制厌氧菌的生长。超临界水氧化法(SCWO)主要利用超临界水(T＝374℃，P＝22.1MPa)为介质来氧化分解有机物，这是一种能彻底破坏有机物结构的深度氧化法。其对废水中一般有机物去除率可达99.9％以上。为使反应过程达到超临界状态，必须将混合液加热至380～700℃，对于处理量较大的情况，这将需要功率非常大的加热器，实际上几乎无法实现。

发明内容

本发明的目的是针对高浓度难降解造纸黑液处理难的问题，提供一种采用超临界水氧化技术，对大量高浓度难降解造纸黑液进行处理的系统和方法。

实现上述发明目的的技术方案是：

一种造纸黑液的处理系统，包括高压贮罐3、反应器4、高压旋液分离器5和第一气液分离器7；高压贮罐3、反应器4、高压旋液分离器5和第一气液分离器7通过输送管道14依次连接，高压贮罐3设有加热器31；高压贮罐3通过输送管道14连接于输送造纸黑液的高压柱塞泵1和反应器4之间，在高压贮罐3和反应器4之间的管道上设有阀门15，输送氧化剂的高压柱塞泵10或压缩机11连接于高压贮罐3和阀门15之间；高压旋液分离器5的输入口51接反应器4的输出口，高压旋液分离器5的输出口52接所述第一气液分离器7的输入口。

本发明中，通过在高压柱塞泵1与管式反应器4之间设置一高压贮罐3，将现有技术中对废水混合液的动态加热转换成静态加热，用延长加热时间的办法减小所需的加热功率，使废水混合液达到超临界状态。高压旋液分离器5可以将反应器中产生的无机盐分离出来，避免对设备的损坏。

高压旋液分离器5的输出口和所述第一气液分离器7的输入口之间还设有第一换热器6；高压旋液分离器5的输出品52接第一换热器6的第一输入口61，第一换热器6的第一输出口62接第一气液分离器7的输入口。