全 文 ：⒇№ . 2　　　　　　　　　　　　　　　西北轻工业学院学报　　　　　　　　　　　　　　　 Jun. 1999
Vo l. 17　　　　 JO URNAL OF NORTHWEST INS T ITU TE O F LIGHT INDUST RY　　　　 · 67·
Soda- AQ法麦草化学浆黑液治理的研究
张素风　刘全校　安郁琴
(西北轻工业学院轻化工系　咸阳　 712081)
摘　要　采用化学混凝 - 过滤吸附 -臭氧处理流程对麦草 Soda- AQ制浆黑液
治理进行了初步探讨 ,黑液 CODCr和 BOD5总去除率分别达到 83. 3%和 85. 9% ,
A280 (木素浓度 )去除率为 82. 1% ,色度去除率为 100% ,处理所得废液 70%可回用
于洗浆及配碱蒸煮 .
关键词　麦草浆黑液 ,化学混凝 ,过滤吸附 ,臭氧处理
分类号　 T S743. 11; X793　　　文献标识码　 A
1　前言
制浆造纸工业是污染的重点行业之一 ,而化学浆的蒸煮废液又是造纸污染物的主体 ,治
理并回用草浆厂蒸煮废液是解决污染的一条途径 . Soda- AQ麦草浆黑液经过化学混凝 -
过滤吸附 -臭氧处理 ,可以有效去除木素 ,脱色明显 , CODCr和 BOD5总去除率分别达 83.
3%和 85. 9% ,出液虽不能达到排放标准 ,但基本无色 , 可回用于蒸煮或洗浆 ,减少污染 ,有
一定的环境效益 .
2　试验原料与方法
2. 1　原料
( 1) Soda- AQ法麦草浆黑液取自咸阳造纸厂 ,其性质见表 1.
表 1　黑液组成及性质
CODCr
g /l
BOD5
g /l
T S
g /l
浓度
°Bé ( 15℃ )
SS
g /l
p H值
色度
稀释倍数
木素浓度
( UV280 )
A值
范围值 19. 3～ 26. 7 6. 4～ 9. 2 19. 2～ 20. 5 2. 0～ 2. 1 0. 42～ 0. 47 9. 50～ 10. 20
6000
～ 7000
118. 8
～ 125. 4
　　 ( 2)洗浆用纸浆: 取自咸阳造纸厂 , KM nO4值 12～ 16, 得率 45% .
( 3)蒸煮用麦草: 取自咸阳造纸厂 ,长度为 25～ 30mm , 水份 7. 3% .
2. 2　实验方法
( 1)化学混凝方法: 用烧杯试验法 . 搅拌下分别加入适量混凝剂和助凝剂进行混凝 ,形
⒇ 收稿日期: 1998- 10- 29　张素风:女 , 1972年生 ,硕士生
成褐色絮凝体后 ,采用热凝聚分离法分离出木素凝聚物 .
( 2)过滤吸附方法: 以煤粉为过滤介质 ,炉渣灰为吸附剂 .
( 3)臭氧 ( O3 )处理方法: 利用 XY- 78型臭氧发生器进行 .
3　实验结果及讨论
3. 1　 Soda- AQ法麦草浆黑液的化学混凝处理
3. 1. 1　混凝剂、助凝剂用量的确定
本文对混凝剂、助凝剂用量分别作了探索和对比 ,结果列于表 2、表 3.
表 2　混凝剂用量对 CODCr去除率的影响
用量 (% )
1 1. 5 2 3 4 5
CODC r出 ( mg /l) 8200 7550 5920 5520 5000 6390
CODCr去除 ( mg /l) 11100 11750 13400 13800 14300 12900
CODCr去除率 (% ) 57. 5 60. 9 69. 3 71. 4 74 67
　　备注: 进液 CODCr= 19300 mg /l,混凝剂浓度为 10%
由表 2可见 ,随着混凝剂用量由 1%增加到 4% , CODCr去除率由 57. 5%增加到 74% ;
但混凝剂用量继续从 4%增加到 5% , CODCr去除率反而由 74%降为 67% ,这是由于混凝剂
加入污水中后能很快形成多核心多分支的水解产物 ,这些分支可以分别吸附在几个污染物
胶粒的表面活性空位上 ,使胶粒脱稳凝集成矾花而沉淀出来 ,导致 CODCr去除率增加 .但随
混凝剂的过多投入 , 胶粒表面活性空位被占满 , 水解产物的分支自相作用又使胶粒复稳 ,
从而使出水 CODCr又提高 ,故 CODCr去除率降低 . 考虑到成本及出水水质问题 , 混凝剂用量
以 3%较适宜 .
表 3　助凝剂用量对 CODCr去除率的影响
助凝剂用量 (% )
0. 01 0. 02 0. 03 0. 04 0. 05
CODC r出 ( mg /l) 5420 5370 5170 4550 4200
CODCr去除 ( mg /l) 13900 13930 14100 14800 15100
CODC r去除率 ( mg /l) 71. 9 72. 2 73. 2 76. 4 78
　　注: 进液 CODCr= 19300mg /l,混凝剂用量: 3% ,混凝剂浓度: 10% , 助凝剂浓度: 0. 1% .
由表 3可知 , 混凝剂用量为 3%时 ,随助凝剂用量的增加 , CO DCr去除率逐渐上升 ,由
71. 8%升至 73. 2% ,在 0. 04%处发生突跃 , 达 76. 4% ,之后继续提高 ,但上升仅为 1. 6个百
分点 .考虑到经济效益 ,选助凝剂用量为 0. 04%较宜 .
3. 1. 2　 pH值的确定
用 98%的浓 H2 SO4溶液和 30%的 NaOH溶液调节黑液 pH值 ,在相同条件下处理
500ml黑液 ,进液 CODCr= 19300mg /l , 混凝剂用量为 3% ,助凝剂用量为 0. 04% , 结果见
表 4.
·68· 西北轻工业学院学报　　　　　　　　　　　　　　第 17卷
表 4　 pH值对 CODCr去除率的影响
进液 pH值
3. 96 4. 80 6. 10 7. 40 9. 30 10. 20
CODCr出 ( mg /l) 6040 5400 5480 5210 5410 5650
CODC r去除 ( mg /l) 13200 13900 13800 14100 13900 13600
CODCr去除率 ( mg /l) 68 72 72. 3 73 72 70. 7
出水 p H值 3. 80 4. 20 4. 85 5. 33 5. 78 6. 20
　　由表 4可看出 ,进水 pH值由 3. 96～ 10. 20之间变化时 , CO DCr去除率基本上在 72%左
右徘徊 ,即用化学混凝法处理黑液几乎可不考虑 pH值的影响 ,结合后续进一步处理手段
——吸附过滤 ,选用 pH值范围为 7. 40～ 10. 20.
3. 1. 3　热凝聚分离
各种水化胶团脱水所需的温度不同 , 如蛋白质为 80℃ ,戊糖酸为 100℃ ,有机硅为 104
～ 105℃ ,木素及大部分酸不溶碳水化合物为 80～ 85℃ .
经化学混凝后将黑液放入 1000ml烧杯中 ,在 CS501恒温水浴锅中加热 ,实验结果见表
5.
表 5　温度对热凝聚分离的影响
温度 (℃ ) 出液率 (% ) 观察现象
52 39 絮凝体进一步凝结
62 49 絮凝体凝结、缩小、上升明显
70 58 絮凝体体积进一步缩小、上升
80 70 絮凝体体积停止缩小
　　由表 5可知 ,温度在 52℃热凝聚作用已很明显 ,到 80℃时凝聚基本完成 .絮凝体由于
颗粒间氢键的形成而发生聚结 ,形成大的有机整体 ,通过过滤进行浓缩脱水 ,所得絮体为木
素凝聚物 ,可以综合利用或燃烧回收热能 .
3. 2　化学混凝热凝聚分离后出液的过滤吸附处理
3. 2. 1　过滤介质—— 粉煤的制备及过滤特性
将通过 80目筛的粉煤置于大口瓶中 ,盖上盖 ,放置 30天 ,各部分特性均一后即可使用 .
室温条件下 , 30g粉煤 /100ml废液即可达到其利用率 .
3. 2. 2　吸附介质—— 炉渣灰的制备及其特性
炉渣灰的制备同粉煤的制备法 .
炉渣灰具有活性碳的特性 ,含有大量的 Al2O3、 Fe2O3 ,当其与废水接触时 ,其中的
Al2O3、 Fe2O3与水反应 ,生成 Al( O H) 3、 Fe ( OH) 3 ,它们都是良好的絮凝剂 ,可以中和废水中
的某些胶体 ,使其絮凝 .其用量一般为每 100ml CODCr= 6960mg /l , BOD5= 3300mg /l的废
液用 30g炉灰吸附 .
3. 2. 3　过滤吸附效果
原黑液的 BOD5 = 6700mg /l , CO DCr = 24200mg / l,经化学混凝后 BOD5= 3300mg /l,
CODCr= 6960mg /l.
　　　　　　　 pH值= 5. 89　　　　色度: 150倍 (稀释倍数 )
用 30g炉灰+ 30g煤粉作吸附层 ,将其放在自制过滤吸附柱中以一定速度注入废液
·69·第 2期　 　　　　　　张素风等: Soda- AQ法麦草化学浆黑液治理的研究
510ml ,结果其 CODCr降为 4810mg /l , BO D5降为 1260mg /l, A280降为 3. 775 , pH= 10. 67 ,
CODCr和 BOD5去除率分别为 31%及 61. 8% .
图 1　臭氧发生器装置图
1.空气压缩机 , 2.臭氧发生器 ,
3.洗气瓶 (装废液 ) , 4.臭氧吸收瓶 (装白液 )
3. 3　臭氧处理
3. 3. 1　臭氧处理装置见图 1
3. 3. 2　臭氧处理影响因素的确定
臭氧作为一种强氧化剂很不稳定 ,极易分解 ,在
试验和生产中是边生产边使用 .影响其氧化效果的因
素有臭氧氧化时间、温度、 pH值、处理液的浓度等 .本
实验采用三因素三水平的正交试验确定臭氧处理影
响因素的主次 .
化学混凝法处理结果是 CODCr= 6950mg /l , pH
= 5. 8,处理废液 100ml , pH值用 30% NaOH调节 ,结果见表 6.
表 6　臭氧处理正交试验结果
试验号 温度 (℃ ) 臭氧处理时间
( min)
p H值 CODCr ( mg /l) A280
1 2 10 9. 54 5380 11
2 2 20 11. 24 4980 10
3 2 35 13. 67 5510 9. 825
4 25 20 9. 54 5260 8. 175
5 25 35 11. 24 5260 7. 4
6 25 10 13. 67 5340 9. 975
7 50 35 9. 54 6030 8. 40
8 50 10 11. 24 5450 11. 125
9 50 20 13. 67 5220 10. 575
极差 R CODCr 390 450 330
A280 1. 758 2. 158 0. 933
　　 由表 6可知 ,在臭氧处理中 ,对 A280、 CODCr影响因素依显著性顺序排列为时间、温度、
pH值 .最佳工艺条件:常温 , pH值在碱性条件下 ( pH> 10) ,时间应根据有机物浓度而定 ,一
般处理时间长 ,效果较好 .
3. 3. 3　臭氧处理效果
黑液经化学混凝- 过滤吸附流程后 ,出液在常温、碱性条件下用臭氧处理 .结合最佳工
艺条件 ,其结果见表 7.
表 7　臭氧处理效果
时间 ( min) CODCr ( mg /l) 体系 pH值 A280 A280去除率 (% ) CODCr去除率 (% )
0 4810 10. 67 3. 775 0 0
3 4620 8. 17 2. 450 35% 4%
5 4430 8. 04 2. 025 46. 4% 7. 9%
10 4210 7. 61 1. 450 61. 6% 12%
15 4130 7. 45 1. 325 64. 9% 14%
20 4050 6. 32 0. 675 82. 1% 15. 8%
　　由表 7知 ,随臭氧处理时间的延长 , p H值下降 , A280、 CODCr去除率均有所增加 . A280
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去除率高达 82. 1% ,由 3. 775降为 0. 675(视觉观察为无色 ) , 但 CODCr去除率仅 15. 8% .由
此可见 ,臭氧对去除 CODCr效果不太显著 ,而对木素去除效果明显 ,间接反映出脱色明显 ,因
为废液中色度主要来自木素 . 臭氧处理结果 BOD5= 948mg /l .
3. 4　洗浆
经上述三步处理后 , 黑液 CODCr、 BOD5及色度均有所降低 ,尤其是色度表现为无色 ,出
液虽不能达到排放标准 ,但将其洗浆效果与自来水对比可知 ,本实验思路所得废液用于洗浆
有一定可行性 .
3. 4. 1　洗浆流程
为三段逆流洗浆流程 .
3. 4. 2　洗浆工艺条件及洗浆效果对比
原纸浆残碱: 2. 88g /l (以 NaOH计 ) , 进浆浓度: 2% ,出浆浓度: 11% ,洗浆温度: 40℃ .
洗浆效果见表 8.
　　　　　　　　　表 8　废液治理出液与自来水洗浆效果对比 ( g /l)
自来水洗浆残碱量 ( g /l) 处理水洗浆残碱量 ( g /l)
一段洗后 0. 267 0. 224
二段洗后 0. 0672 0. 0448
三段洗后 0. 024 0. 0192
　　由表 8可知 ,用治理后废液洗浆后残碱含量偏低 ,这是因为废液的 pH值降低 ,与纸浆
中的碱发生中和所致 ,可见废液洗浆可以增加洗涤液浓度 ,减少清水用量 , 减少排出污水
量 .
3. 5　经治理后出水的循环蒸煮回用
3. 5. 1　制浆效果
以自来水配碱蒸煮作为 0代 ,其蒸煮黑液经治理后出水再配碱回用蒸煮作为 1代 ,依次
进行回用 .本实验仅进行了二次循环蒸煮 ,但从理论上推测还可继续回用 . 蒸煮实验结果见
表 9.
表 9　循环蒸煮实验结果
代称 硬度 ( KMnO4 ) 粗浆得率 (% ) 细浆得率 (% ) CODCr ( mg /l)
0 12. 02 49. 70 43. 74 169
1 14. 21 52. 67 45. 87 145
2 14. 89 53. 91 46. 92 128
　　注: CODCr指麦草经 Soda- AQ蒸煮挤出浓黑液的 CODCr .
由表 9可知 ,随着循环回用 ,浆的硬度呈上升趋势 ,纸浆得率明显提高 , CODCr呈现下降
趋势 ,利于降低污染 .
3. 5. 2　循环回用蒸煮对纸页性能的影响
用 PFI磨进行打浆 , 打浆度为 34～ 35. 4°SR的各种浆料在 ZQJ- BQ200mm的纸样抄
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取器中抄成 60g /m2的纸页 ,其性能检测结果见表 10.
表 10　循环回用对纸页性能的影响
物理性能 循环代数
0 1 2
打浆度 (°SR) 34 34. 7 35
耐折度 (次数 ) 510 616 627
耐破指数 ( k Pa· m2 /g ) 4. 92 4. 81 4. 78
撕裂指数 ( mN· m2 /g ) 4. 73 4. 52 4. 50
裂断长 ( m ) 8772 9282 9330
　　纸页的物理性能实际上是纤维平均长度、纤维交织力、纤维结合能力的综合反映 .
观察表 10,耐折度、裂断长随循环回用而增加 ,但耐破指数、撕裂指数有所下降 .即循环
回用蒸煮对纸页物理性能既有有利的影响 ,也有不利的影响 , 但总的来说其对中小纸厂生
产中低档文化用纸及工业用纸还是适用的 ,有可行性 .
4　结论
( 1)化学混凝- 过滤吸附是麦草 Soda- AQ制浆黑液治理的一种方法 , CODCr和 BOD5
去除率分别可达 81%和 80% .
( 2) 臭氧氧化是一种深度废水处理方法 ,经 O3进一步处理 , CODCr、 BOD5总去除率分
别可提高到 83. 3%和 85. 9% , A280 (木素浓度 )去除率为 82. 1% ,色度去除率为 100% .
( 3)麦草 Soda- AQ制浆黑液经化学混凝 - 过滤吸附 -臭氧氧化处理 , 70%可回用于
洗浆及配碱蒸煮 ,残渣 (木素凝聚物 )可以进行木素的综合利用或燃烧回收热能 .
参 考 文 献
1　 Environmenta l protection and consumer demands. Pulp & paper Canada , APR,
1994; 95( 40)
2　张珂 ,周思毅等 .造纸工业蒸煮废液的综合利用与污染防治技术 .北京: 中国轻工业
出版社 , 1992
3　 Dstenger Ma rke. Nonw ood plant fiber pulping prog ress repor t, 1995; ( 15): 49～ 56
4　 Le Hersf . Envi ronmental Technol. 1984; ( 1): 39～ 48
5　国家环保局 . 造纸工业污染物排放标准 , 1992
TREATMENTS OF Soda- AQ CHEMICAL WHEAT
STRAW PULP BLACK LIQUOR
Zhang Suf eng　Liu Quanx iao　An Yuqin
ABSTRACT
The treatment o f the black liquo r of w heat st raw Soda- AQ process pulp w as pre-
limetari ly studied by adopting to the chemical flocculation- filt ration adso rption - o zone
t reatment sequence. The to tal removal rate of CODCr and BOD5 were 83. 3% and 85. 9% .
A280 ( concentration of lignin) w as 82. 1% colo r removal rate w as 100% . And 70% o f the
t reated liquo r could be used fo r cooking and washing.
Keywords: black liquor, chemical flocculation, fi lt ration adso rption, o zone t rea tment
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