黑液的處理方法
2023-04-26 14:53:51
專利名稱：黑液的處理方法
技術領域：
現在，對於由造紙及紙漿製造業所排出的黑液處理，由於黑液的性狀含有很多有害物質，因而作為其對策是進行巨大的設備投資，進行鹼的回收和黑液的濃縮化，並進行包含利用能量的焚燒處理，但這些處理的成本很高且將大氣汙染物質、惡臭物質排放到大氣中，本發明涉及提供一種該黑液的處理方法。
背景技術：
黑液從木質的蒸煮(木質素的除去)工序排出。黑液的實質是蒸煮液，由於蒸煮液為將木質素溶解在水中而使用燒鹼，進而為了促進脫木質素而使用硫化鈉，所以黑液中除木質素外，還含有硫化鈉經水解生成的硫化氫、甲硫醇、二甲基硫、二甲基二硫，另含有碳水化合物、有機酸、樹脂類的有害的鹼性液態物質。
現有的黑液的處理方法是，為將其濃縮而提高固體成分濃度，使用規模大的多效能真空蒸發罐法來濃縮，進一步通過空氣的氧化來提高濃縮度，然後在將硫化鈉和硫酸鹽廢液加入到該黑液中後，使其燃燒，從得到的灰中回收無機化合物的碳酸鈉、硫化鈉，焚燒的能量用於鍋爐的供水加熱，但其大部分排放到大氣中。
而且，將碳酸鈉溶解到水中，將氫氧化鈣轉化為燒鹼，將燒鹼再次用於蒸煮液並實現其循環利用。
但是，現有技術中的措施的設備費巨大，且惡臭物質漏出到處理設施外，使用過多的水，木質素的大半被焚燒並作為排放氣體排放到大氣中，這些所需的處理成本都極大。
在日本的造紙及紙漿等工廠附近能夠感覺到獨特的臭味，這是由二甲基硫之類的硫化合物引起的，由於使用大量的水並在使用後進行排放，且排放氣體的排放量也極高，所以期望有對環境更有利的方法來進行黑液處理。
發明內容
本發明就是解決上述問題的方法，是下述構成的黑液處理方法。
(1)一種黑液的處理方法，其特徵是，在將從造紙及紙漿製造業排出的鹼性黑液用水稀釋後，在該液中加酸而將pH值調整至2.5～3.5，再添加少量的凝聚劑，使黑液中所含的木質素成為固形物而沉積，或者沉積及浮起，並分離為固形物的木質素和清水。
該情況下，所加酸的種類是鹽酸、硫酸、硝酸、蟻酸、氫氟酸等，利用該處理可使黑液中所含的大半木質素沉積，並很容易地分離木質素。
(2)一種黑液的處理方法，其特徵是，使臭氧氣體與上述(1)記載的清水接觸反應，用臭氧的氧化能力將從清水中所含的未沉積的木質素、木質中所含的有機酸及樹脂類、半纖維素中所含的可溶性碳水化合物或其它硫化合物中選擇的任一種或兩種以上成分氧化分解。
(3)一種黑液的處理方法，其特徵是，在對清水進行沙濾後，再進行上述(2)中記載的臭氧氣體的接觸反應。
(4)一種黑液的處理方法，其特徵是，向上述(1)～(3)中任一項記載的清水中供給臭氧氣體作為微氣泡(微小氣泡)，並進行接觸反應。
(5)一種黑液的處理方法，其特徵是，在使臭氧氣體與上述(2)～(4)中任一項記載的清水接觸反應的工序中，首先用高速攪拌機混合臭氧氣體和一部分清水，成為臭氧氣體的微氣泡混合液，將該微氣泡混合液輸送到清水中。
在固液分離等的清水中，含有木質素、半纖維素中所含的可溶性碳水化合物、木質中的有機酸及其中和物、木質中所含的樹脂類及其皂化物、妥爾油、二甲基硫、硫化氫、甲硫醇、二甲基二硫等，雖然這些有機物的分解需要強力的氧化物質，但本發明已將其解決。
作為強力氧化物質的臭氧氣體雖然現在用臭氧產生機製備，其所含的O2、N2、CO2等為90％左右，10％左右為O3。因此，為使該O3產生最大限度的氧化能力，需要有為使O3易於進行氧化分解的條件，這就是在用酸將黑液的pH值下降到3左右時，O3的氧化能力提高，而且由於O3的氣泡越小則反應面積越大，所以氧化能力大幅度地提高。
為了使O3氣泡粒子小至微米級，可以通過例如以高速攪拌清水和O3，使O3氣泡的大小成為極小的泡。該小泡直到到達清水的水面時才破裂並消失，在該破裂及消失的瞬間，雖可以說泡的內部溫度達到數千度的高溫，且達到數千個大氣壓的高壓，但理想的是進行處理，通過這樣添加酸來調整pH值後使O3氣體成為小的微米級的泡。此時，如果同時照射超聲波，則可促進破裂及消失作用，所以更理想。
(6)一種黑液的處理方法，其特徵是，上述(5)記載的高速攪拌機的構造是用不鏽鋼製造，且將清水到入到以3000～20000轉的高速轉動的葉片型攪拌機中，並通入臭氧。清水和臭氧在攪拌機中混合，此時，臭氧成為微氣泡，將該微小氣泡和上水的混合液從下放出到儲存在反應槽中的清水中並長時間滯留在清水中。
(7)一種黑液的處理方法，其特徵是，將由上述(1)得到的清水或用由上述(2)～(6)中任一項得到的臭氧進行氧化處理的清水液作為黑液的稀釋水或紙漿製造用的用水加以利用。
(8)一種黑液的處理方法，其特徵是，在將進行了上述(2)～(6)中任一項記載的臭氧氣體的接觸反應的清水進行中和處理後，進行接觸活性炭的吸附處理。
在清水中含有的有機物完全分解成為CO2和H2O，且最終可由活性炭吸附除去雜質而得到淨化水，所得到的這種淨化水(清水)既可作為稀釋用，也可作為紙漿製造用的用水利用。
這樣，根據本發明，黑液中的木質素的除去(分離)可通過調整溶解的木質素的pH值使其變成懸濁物而很容易地實現。
而且，這可在常溫常壓下進行，隨著O3的使用電費也因酸與微氣泡的效果而可更進一步大幅下降。
通常，臭氧(O3)的氧化分解能力雖基於臭氧所具有的氧原子的氧化能力，但通過酸的添加使黑液中的pH值下降到3左右，使酸所具有的氫原子和臭氧原子結合，生成具有超過氧原子的強氧化能力的活性氧。由於這種活性氧的氧化能力具有遠大於氧原子的氧化能力的分解能力，所以在處理對象物的清水中添加酸，使其pH值為3左右，並通過加臭氧而大幅提高分解能力。
圖1是本發明實施例的系統構成圖。
圖2是本發明實施例的流程圖。
圖3是本發明實施例的流程圖。
圖中1-黑液儲存罐，2-pH調整槽，3-脫水機，4-臭氧反應槽，5-中和槽，6-活性碳塔，7-處理後水儲存槽具體實施方式
下面，利用實施例說明本發明的實施方式。
實施例1圖1表示實施例的系統構成圖，圖2表示其流程圖。
首先，在圖1中，從左方起標號1為黑液儲存罐，黑液儲存在其中。
接著，標號2為pH調整槽，通過將黑液和稀釋水裝入其中，添加鹽酸、硫酸等酸，並添加凝聚劑而慢慢攪拌，使木質素及其它物質沉積。此時，作為酸，理想的是添加微量的氫氟酸。
隨後，標號3為脫水機3，在其中通過例如壓力過濾將木質素作為固形物取出。
標號4是臭氧反應槽，將用壓力過濾除去了木質素的液體導入其中，將臭氧作為微氣泡，使其進行接觸反應。
在該階段，由於作為強力氧化物質的臭氧氣體最大限度地提高了氧化能力，且O3的氣泡越小則反應面積越大，所以氧化能力大幅提高。
由於使O3氣泡的粒子小至微米級，所以通過高速攪拌清水和O3，可使O3氣泡的大小成為極小的泡，在該泡消失的瞬間，可以說泡的內部溫度達到數千度的高溫，且達到數千個大氣壓的高壓，反應強烈地進行。
標號5為中和槽，將鹼液添加在其中進行中和，然後導入活性炭塔6，將雜質全部吸附除去，而成為已淨化的處理後水。
處理後水儲存在處理後水儲存槽8中，然後(1)作為稀釋用水導入pH調整槽2，或者(2)作為其它工業用水等使用。
再有，在圖2的流程圖中，用附加文字進行更具體的說明。
實施例2根據圖3所示的流程圖進行黑液的處理。
首先，在10t黑液的原液(含有固體成分20％)中添加50t稀釋用水而得到共計60t的被處理液，在其中加入鹽酸900kg，再邊攪拌邊添加高分子凝聚劑1.8kg，而後放置，分離為液體部分和固體部分。
將所得到的液體部分48t進行沙濾，將微氣泡狀臭氧氣體導入到經沙濾得到的過濾水中進行氧化處理後，添加300kg燒鹼液進行中和處理。接著，將該中和處理後的水通入活性碳塔，進行雜質的吸附處理，得到了淨化水。
該淨化水用作上述稀釋水或紙漿製造用水。
另一方面，由上述固液分離工序得到的12t固體部分經壓力過濾過濾，分離為610kg脫離液11和390kg脫水塊(含水率78％)。再有，在過濾時使用了1t濾布清洗水和3kg凝聚劑。
上述脫離液和濾布清洗水添加到沙濾前的液體部分中。
此外，將生石灰39kg添加混合到上述脫水塊中，得到了幹松的粗粒狀的處理物429kg。該處理物含有很多木質素，所以處理容易且成為不溶於水的組成物。
再有，表1中表示了黑液的原液和各工序的處理液的分析值。
表1
接下頁表1，接上頁
單位BOD、COD為mg/L、SS為mg/kg如從該表所示的數值所觀察到的，最終得到的處理水(淨化水)的水質，其BOD、COD、SS等全部是優良的值，可知是水質優良的淨化水。
本發明的黑液處理方法可作為造紙領域、紙漿製造領域的含木質素的黑液的有效處理方法使用。
根據本發明，可從黑液有效地分別提取木質素和鹼，且處理後的水成為淨化水，可用於黑液的稀釋水、紙漿製造用的用水等各種用途。
權利要求
1.一種黑液的處理方法，其特徵在於，在將從造紙及紙漿製造業排出的鹼性黑液用水稀釋後，在該液中加酸將pH值調整至2.5～3.5，再添加少量凝聚劑，使黑液中所含的木質素成為固形物而沉積，或者沉積及浮起，並分離為固形物的木質素和清水。
2.根據權利要求1所述的黑液的處理方法，其特徵在於，使臭氧氣體與上述清水接觸反應，利用臭氧的氧化能力對從清水中所含的未沉積的木質素，木質中所含的有機酸及樹脂類，半纖維素中所含的可溶性碳水化合物或其它硫化合物中選擇的任一種或兩種以上的成分進行氧化分解。
3.根據權利要求2所述的黑液的處理方法，其特徵在於，在對清水進行沙濾後，再進行臭氧氣體的接觸反應。
4.根據權利要求1～3中任一項所述的黑液的處理方法，其特徵在於，將臭氧氣體作為微氣泡(微小氣泡)供給上述清水，使其進行接觸反應。
5.根據權利要求2～4中任一項所述的黑液的處理方法，其特徵在於，在使臭氧氣體與上述清水進行接觸反應的工序中，首先用高速攪拌機混合臭氧氣體和一部分清水，形成臭氧氣體的微氣泡混合液，再將該微氣泡混合液放入到清水中。
6.根據權利要求5所述的黑液的處理方法，其特徵在於，上述高速攪拌機的結構為，以不鏽鋼製造，且將清水導入以3000～20000轉的高速轉動的葉片型攪拌機中，並通入臭氧；清水和臭氧在攪拌機中混合，此時，臭氧成為微氣泡，將該微小氣泡和清水的混合液從下放出到儲存在反應槽中的清水中並長時間滯留在清水中。
7.一種黑液的處理方法，其特徵在於，將由上述權利要求1得到的清水或由權利要求2～6中任一項得到的以臭氧進行氧化處理後的清水液用作黑液的稀釋水或紙漿製造用的用水。
8.根據權利要求2～6中任一項所述的黑液的處理方法，其特徵在於，在將進行了上述臭氧氣體的接觸反應的清水進行中和處理後，進行接觸活性炭的吸附處理。
全文摘要
本發明涉及黑液的處理方法。本發明可從造紙及紙漿製造業排出的鹼性黑液有效地分別提取木質素和鹼，且使處理後的水成為淨化水。在黑液中加酸將pH值調整至2.5～3.5，添加凝聚劑，使黑液中所含的木質素沉積，並分離木質素和清水。理想的是將臭氧氣體作為微氣泡使其與清水接觸反應。
文檔編號D21C11/00GK1989292SQ200580025192
公開日2007年6月27日 申請日期2005年9月7日 優先權日2004年9月7日
發明者北川定夫, 赤穗章 申請人:株式會社K·I系統