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造纸和水处理

纸浆臭氧漂白技术在我国的应用前景和需要解决的主要问题

时间:2019-04-20 10:21:22   作者:免费技术网   来源:最全技术网   阅读:144  
内容摘要:由于传统的纸浆含氯漂白工艺产生的漂白废水中含有二噁英等强烈致癌物以及有机卤化物AOX等难以降解的成分,严重污染环境,造纸行业一直致力于推广无氯漂白和少氯漂白工艺技术。但随着环保要求越来越严格,以及对降低生产成本的要求,目前采用的ECF和TCF漂白工艺难以同时达到纸浆高白度、低污染排放和低漂白成本的要求。随着环保要求越来...
 由于传统的纸浆含氯漂白工艺产生的漂白废水中含有二噁英等强烈致癌物以及有机卤化物AOX等难以降解的成分,严重污染环境,造纸行业一直致力于推广无氯漂白和少氯漂白工艺技术。但随着环保要求越来越严格,以及对降低生产成本的要求,目前采用的ECF和TCF漂白工艺难以同时达到纸浆高白度、低污染排放和低漂白成本的要求。随着环保要求越来越严格和纸浆厂降低纸浆生产成本的要求,采用臭氧漂白将会成为纸浆漂白的首选方案。
      1  臭氧漂白的优点
      随着环境方面的压力和全无氯(TCF)漂白工艺的兴起,臭氧漂白越来越受到造纸工业的欢迎。应用臭氧漂白有以下优点:
      (1)臭氧漂白属于全无氯(TCF)漂白工艺,漂白废水中无AOX。
      (2)臭氧属于强氧化剂,其反应性最高。国外浆厂的实践证明,采用臭氧漂白后,纸浆白度很容易达到93%ISO。
      (3)可以降低漂白成本。研究表明,1kg臭氧漂白能力相当于2~3kg ClO2,但1kg臭氧和1kg二氧化氯生产成本基本相同,因此可以降低纸浆漂白成本。
      (4)降低漂白过程中蒸汽的使用量。由于臭氧漂白的反应温度低,一般不需要使用蒸汽加热纸浆,所以可以节约蒸汽用量。
      (5)可以减少漂白废水排放。臭氧漂白工段的滤液不含有氯离子,没有腐蚀性,废液含氯量低,经药品回收工段处理后可循环使用。无论采用高浓或中浓工艺,Z段后纸浆不需设置洗涤装置,可直接进入D段或E段。一些纸浆厂采用美卓公司的臭氧漂白技术,特别是高浓臭氧漂白工艺后,吨浆废水排放量轻易就达到10m3以下,甚至5m3。
      (6)漂白废水的AOX 和CODCr显著下降。某些地方致力于更严格的废水污染物排放标准。在这种情况下,采用臭氧漂白则可轻易达到要求。
      (7)可以显著降低纸浆白度返黄。
      (8)省去螯和Q段或酸化A段。
      (9)反应快速,反应器投资省。在所有纸浆漂白剂中,臭氧的反应性最强,反应时间最短,因此漂白反应器的体积最小,可以大大减少漂白反应器的投资。
      (10)纸机的运行性能更好。
      2  臭氧漂白的缺点和解决方法
      臭氧漂白技术长期未能应用,主要源于臭氧的选择性不强,容易降解碳水化合物,造成纸浆黏度下降。经过长期的工艺研究,目前此问题通过控制臭氧用量、控制反应时间、添加保护剂等方法已经完全解决。国际上臭氧漂白工艺在20世纪90年代初期开始进入工业化使用阶段。 
      3  国外臭氧漂白技术和应用臭氧漂白的情况
      造纸发达国家最先研究臭氧漂白技术,全球首家推出并成功应用的臭氧漂白技术是维美德公司的C-Free技术,后改进为第二代ZeTracTM技术。1992年,全球首家使用臭氧漂白的纸浆厂在美国的富兰克林纸浆厂投产,其中臭氧段采用高浓漂白工艺,产量1000t/d。第一条中浓臭氧漂白生产线是1993 年投产的UPM-Kymmene 的Wisaforest 工厂生产TCF纸浆,产量1300t/d。据统计,截至2011年9月,全球有23家纸浆厂共26条生产线使用臭氧漂白。其中13条生产线采用高浓臭氧漂白工艺,13条生产线使用中浓臭氧漂白工艺。
      以预见,由于已经证实臭氧漂白在产品质量、废水排放和漂白成本方面有诸多优势,未来将是纸浆清洁漂白的主要工艺而被广泛应用。
      4 国内臭氧漂白技术研究状况和应用情况
      国内在上世纪80年代开始进行臭氧漂白理论研究,所有的研究都注重于工艺条件等,理论基础已经比较完善。但实际应用方面的研究包括工程化、装备研制却至今从来无人涉及,无法形成自己的工艺技术。导致至今为止,尚未能出现一个中试系统或工业化应用的实例。日本王子制纸公司在南通的70 万吨纸浆生产线采用引进的臭氧漂白技术,这是国内首家运行的实例。如果要推广应用臭氧漂白技术,需要在工程化、装备研制方面加强攻关。具体来说,以下几个方面是在国内推广应用臭氧漂白的关键。
      (1)臭氧发生器。
      (2)高浓浓缩设备。臭氧高浓漂白要求浓缩机的出浆浓度35%以上,但国产的双辊挤浆机通常在35%以下。
      (3)中浓混合器。
      (4)保护剂。
      (5)带除气功能的卸料器、绒毛化等设备。
      5  结束语
      造纸发达国家的实践已经证实,臭氧漂白在产品质量、废水排放和漂白成本方面比目前常用的清洁漂白技术有诸多优势,且是成熟技术,未来将是纸浆清洁漂白的主要工艺而被广泛应用。在国内,纸浆臭氧漂白虽然理论研究甚多,但工程化和装备方面的研究几乎空白,导致至今没有任何应用实例。国内造纸行业的许多专家一直在呼吁国内纸浆厂采用臭氧漂白,但以上问题不解决,依旧是空想。如果依旧采用引进消化吸收再国产化的路子,代价巨大且时间会很长。只要解决了以上所列的问题,就能形成具有自我知识产权的臭氧漂白技术,对中国造纸提高技术水平、保护环境将产生重大影响。
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