專利名稱：一種用于化機漿制漿廢液濃縮的板式超濾膜分離裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于板式膜分離、濃縮裝置，特別涉及一種用于化機漿制漿廢液濃縮的板 式超濾膜分離裝置。
背景技術：
木材化機漿制漿有CTMP、BCTMP, APMP等多種工藝，目前，最具代表性的有CTMP、 APMP等，與硫酸鹽漿比較，CTMP及APMP質(zhì)量雖較差些，但能更有效地利用纖維原料，噸漿原 料消耗量只有硫酸鹽漿的1/2左右，噸漿耗水量僅1/10，生產(chǎn)過程無惡臭等大氣污染，相同 規(guī)模新建廠的費用約為硫酸鹽漿廠的一半，CTMP的質(zhì)量稍次于化學漿，BCTMP的白度可接 近于化學木漿，可以替代相當一部分化學木漿生產(chǎn)紙及紙板。其主要優(yōu)點是制漿時的漿料 得率達90%左右，約為化學木漿得率的2倍，每噸漿可節(jié)約纖維原料約50%左右，故價格低 廉，應用較廣。基于上述優(yōu)點，化學機械法制漿多年來一直保持較高的增長速度。目前其產(chǎn) 量已在我國紙漿總量中占較高比重。盡管化學機械法制漿的污染物發(fā)生量相對于化學法制漿污染物發(fā)生量有大幅度 降低，由于用水量相對較少，因此，其所排水的COD和BOD濃度很高，其中含有大量的碳水 化合物、木素、抽出物及無機物等，無機物包括以亞硫酸鹽或螯合劑(EDTA、DTPA)中存在的 硫。未經(jīng)處理的廢水對水體中的微生物具有很強的毒性，給廢水生物處理帶來一定的難度。為了進一步減少污染物排放，世界各國都在研究開發(fā)制漿造紙廠水封閉循環(huán)或零 排放的工藝技術。為了實現(xiàn)水封閉循環(huán)或零排放，除強化傳統(tǒng)的廢水處理技術外，近年又對 各種減量化技術進行了大量研究，科研工作者正在尋找在技術上和經(jīng)濟上都可行的實現(xiàn)零 排放的技術。他們先后對冷凍結(jié)晶、蒸發(fā)燃燒等工藝進行了實踐，目前蒸發(fā)燃燒工藝已經(jīng)工 業(yè)化運行。盡管蒸發(fā)燃燒技術是化學機械法制漿廢液零排放可選技術，但其投資較高，蒸發(fā) 濃縮后燃燒系統(tǒng)的投資占該廠總投資的15-18%，而采用兩段活性污泥法和第三級澄清處 理，其投資為全廠的5-6%。操作費用同樣也較高，目前還在完善的過程中。直接采用蒸發(fā)濃縮后進行燃燒的傳統(tǒng)堿回收工藝，化機漿制漿廢液要經(jīng)蒸發(fā)工段 將其中的水分蒸發(fā)，而使其固含量從1-2%提高到50%以上送燃燒爐進行燃燒，在該過程 中，每噸廢液蒸發(fā)掉的水量達0. 96噸以上，要消耗掉大量的蒸汽，在后期的燃燒過程中所 產(chǎn)生的蒸汽遠低于前期蒸發(fā)工段所消耗的蒸汽。超濾作為一種新型的分離濃縮技術，具有無相變、設備簡單、占地面積小、投資少 及能耗低等優(yōu)點，它能有效截留液體中的固形物，而使水和少量低分子物質(zhì)通過，其在制 藥、制糖等行業(yè)中有效物質(zhì)的分離與純化中得到廣泛應用，當前也有研究人員將其用于水 處理中，主要是用于廢水的脫色方面的研究，但在化機漿制漿廢液濃縮方面的相關應用研 究還未見報道，隨著對環(huán)境保護的重視及更嚴格排放標準的執(zhí)行，廢液的減量化是化機漿 制漿廢液污染治理的發(fā)展趨勢，廢液經(jīng)濃縮后進行燃燒回收熱能及化學藥品是一種主要的 途徑，而超濾則可能成為該種廢液濃縮過程中的一個重要的節(jié)能單元。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服傳統(tǒng)化機漿制漿廢液生化處理不徹底、排水量大、不能對廢液中藥品及 有機物進行有效利用、很難達到排放標準的現(xiàn)狀，及新型處理技術——蒸發(fā)燃燒工藝中巨 大的能耗問題，本發(fā)明的目的是提供一種適用于化機漿廢液濃縮的低能耗、抗污染的分離 濃縮方案，對低固含量的化機漿制漿廢液進行預濃縮，將其濃度從1-2%提高到5%以上， 使得廢液中60-80%的水分分離出來，從而大幅降低新型處理技術中蒸發(fā)濃縮過程蒸汽消
^^ ο為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是一種適用于化機漿制漿廢液濃縮的板式 超濾膜分離裝置，包括板式超濾膜組件6、原液貯槽1、循環(huán)液貯槽2、透過液貯槽7、溫度控 制系統(tǒng)3、液位傳感器控制系統(tǒng)4、液膜壓力泵P1、壓力表、流量計FE1、FE2、多個調(diào)節(jié)閥VI、 V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10及管線，其特征在于所述原液貯槽1通過管線依次與循 環(huán)液貯槽2、液膜壓力泵P1、流量計冊1、板式超濾膜組件6、調(diào)壓閥V6、透過液貯槽7及濃縮 液貯槽5相聯(lián)接，所述板式超濾膜組件6濃縮液出口與調(diào)壓閥V6串聯(lián)循環(huán)回到循環(huán)液貯槽 2，所述膜組件6的透過液出口與透過液流量計FE2及透過液貯槽7通過管線連接，所述循 環(huán)液貯槽2中設有液位傳感器控制系統(tǒng)4及溫度控制系統(tǒng)3。循環(huán)液貯槽2中設有液位傳感控制系統(tǒng)4，該液位傳感控制系統(tǒng)可以控制液體的 濃縮比(濃縮多少倍)，且通過控制系列電動閥V2、V3、V4的開關及液膜壓力泵Pl的開停 來實現(xiàn)周期性的濃縮。工藝穩(wěn)定、操作簡單。板式超濾膜組件6主要由不銹鋼折流通道框架(見圖2)、不銹鋼網(wǎng)燒結(jié)板支撐面、 帶滲透液通道的板式膜池支撐面板外殼(見圖3)、超濾膜片及四周密封材料組成；整個膜 組件結(jié)構(gòu)以折流通道框架(圖2)為中心對稱分布，折流通道框架兩側(cè)向外依次是超濾模 片、不銹鋼網(wǎng)燒結(jié)板支撐面及帶滲透液通道的板式膜池支撐面板外殼(圖3)。板式超濾膜組件中的超濾膜片可以選擇及更換，根據(jù)具體的使用要求，選擇范圍 涉及不同材質(zhì)，不同孔徑的膜，當膜片達到使用壽命后可以及時進行更換。板式超濾膜組件6內(nèi)部的折流通道結(jié)構(gòu)見圖2，能使板式超濾膜分離裝置的停機 清洗次數(shù)減少，所要做的僅是保持濃縮液的高速循環(huán)，在高速沖刷作用下實現(xiàn)膜面的自凈 化。膜分離單元可以在線清洗或拆開清洗，清洗可采用化學清洗，清洗時，原液貯槽1 作為化學清洗液貯槽，清洗過程與廢液分離操作一致，均為帶壓高速循環(huán)清洗，清洗后液體 通過濃縮液貯槽排液口的手動閥VlO及透過液排液口手動閥Vl控制排放。采用上述超濾膜分離裝置，在設定的溫度下進行濃縮分離，并且通過設定循環(huán)液 貯槽中原液初始液位及濃縮終點液位來控制濃縮比，操作方便簡捷，自動化控制水平高，調(diào) 節(jié)靈活，可以根據(jù)制漿廢液的性質(zhì)及用戶需求，來隨時進行調(diào)節(jié)設定；設備體積小、費用較 低，效率高，適用范圍廣，可用于分離、濃縮、澄清等工藝，可開拓膜分離技術在我國制漿造 紙工業(yè)中的應用。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明的實施示意圖，其中1.原液貯槽、2.循環(huán)液貯槽、3.溫度控制系統(tǒng)、4.液位傳感系統(tǒng)、5.濃縮液貯槽、6.板式超濾膜組件、7.透過液貯槽V2、V3、V4為電動閥；VI、V5、V6、V7、V8、V9、VlO為手動閥；Pl為液膜壓力泵。圖2是膜組件中不銹鋼折流通道框架結(jié)構(gòu)，框架周邊設有用于固定的16個螺絲 孔。中間通道框架突起，能很好的與帶滲透液通道的板式超濾膜池支撐面板外殼(圖3)緊 扣，板側(cè)設有進液口和出液口，原液從進液口進入，在擋板通道中曲折流動，最終到達出液圖3為帶滲透液通道的板式超濾膜池支撐面板外殼，膜組件兩側(cè)分別由兩個圖3 所示的外殼，周邊均設有用于固定的螺絲孔，與不銹鋼折流通道框架上的螺絲孔一致。中間 整體為凹面(見圖3)，與不銹鋼折流通道框架的凸面(見圖2)相扣，在中間的整塊凹面上 又設有若干個突出的支撐塊，用于支撐不銹鋼網(wǎng)燒結(jié)板支撐面，同時，為滲透液提供通道。 板框邊上設有一個滲透液出口(見圖3)。
具體實施例方式化機漿制漿廢液貯存在原液貯槽1中，開啟系統(tǒng)后，電動閥V4打開，原液貯槽中的 廢液經(jīng)過底部100目的安全過濾網(wǎng)進入循環(huán)液貯槽2中，當液位達到設定初始值后，電動 閥V4自動關閉，溫度控制系統(tǒng)3開啟，當廢液溫度達到設定溫度后，電動閥V3及液膜壓力 泵Pl開啟，濃縮開始，透過液流經(jīng)透過液流量計進入透過液貯槽7，濃縮液經(jīng)調(diào)壓閥V6循環(huán) 回到循環(huán)液貯槽2，隨著濃縮的不斷進行，直到循環(huán)液貯槽2中液位達到設定濃縮終點液位 時，電動閥V3關閉，電動閥V2開啟，將濃縮液排入濃縮液貯槽5，當循環(huán)液貯槽中液體排空 后，電動閥V2關閉，一個濃縮周期完成；電動閥V4打開，第二個周期開始，如此往復不斷循 環(huán)濃縮。該系統(tǒng)還可人為停止，以應對突發(fā)事件。循環(huán)液貯槽2中溫度控制系統(tǒng)3所設定的溫度是根據(jù)所選超濾膜的性質(zhì)及廢液特 性等相關參數(shù)來確定，能保證其具有較高的膜通量，且在最佳節(jié)能參數(shù)下運行；循環(huán)液貯槽2中控制濃縮終點的液位控制系統(tǒng)4所設定的濃縮比可根據(jù)膜的性質(zhì) 及制漿廢液的特性來確定，可進行能耗對比后確定的最終濃縮比，使其保證其具有更好的 節(jié)能優(yōu)勢。超濾膜的清洗采用化學清洗，清洗時，濃縮液貯槽作為化學清洗液貯槽，清洗過程 與廢液分離操作一致，均為帶壓高速循環(huán)清洗，清洗后液體通過濃縮液貯槽排液口及透過 液排液口手動閥控制排放。本發(fā)明的有益之處主要體現(xiàn)在節(jié)能方面，廢液通過超濾膜預濃縮分離出60%以上 的水分后，再經(jīng)蒸發(fā)站強化蒸發(fā)濃縮后送回收鍋爐燃燒，在該過程中能節(jié)約大量的熱能。同 時，還體現(xiàn)在操作上的靈活性和簡便性方面，在該系統(tǒng)中增設的溫度控制系統(tǒng)，可以改善超 濾膜的水通量；液位傳感控制系統(tǒng)可以設定濃縮比，操作靈活簡單，而且保證濃縮系統(tǒng)的穩(wěn) 定操作；膜池中不銹鋼折流通道框架的獨特設計也為操作帶來方便，在實驗過程中通過提 高濃縮液循環(huán)速度就可在一定程度上實現(xiàn)系統(tǒng)自凈化，減少系統(tǒng)停機清洗次數(shù)。
權利要求
一種適用于化機漿制漿廢液濃縮的板式超濾膜分離裝置，包括板式超濾膜組件(6)、原液貯槽(1)、循環(huán)液貯槽(2)、透過液貯槽(7)、溫度控制系統(tǒng)(3)、液位傳感器控制系統(tǒng)(4)、液膜泵(P1)、壓力表、流量計(FE1、FE2)、多個調(diào)節(jié)閥及管線，其特征在于所述原液貯槽(1)通過管線依次與循環(huán)液貯槽(2)、液膜泵(P1)、流量計(FE1)、板式超濾膜組件(6)、調(diào)壓閥(V6)、透過液貯槽(7)及濃縮液貯槽(5)相聯(lián)接，所述板式超濾膜組件(6)的濃縮液出口與調(diào)壓閥(V6)串聯(lián)循環(huán)回到循環(huán)液貯槽(2)，所述板式超濾膜組件(6)的透過液出口與用于透過液測定的流量計(FE2)及透過液貯槽(7)通過管線連接，所述循環(huán)液槽(2)中設有液位傳感器控制系統(tǒng)(4)及溫度控制系統(tǒng)(3)。
2.根據(jù)權利要求1所述的板式超濾膜分離裝置，其特征是板式超濾膜組件內(nèi)部為折流 通道結(jié)構(gòu)，該折流通道結(jié)構(gòu)可防止廢液的短流，且在循環(huán)液的高速沖刷作用下可實現(xiàn)膜面 的自凈化，使板式超濾膜分離裝置的停機清洗次數(shù)減少。
3.根據(jù)權利要求1所述的板式超濾膜裝置，其特征是循環(huán)液貯槽中設有液位傳感控制 系統(tǒng)，該液位傳感控制系統(tǒng)可以控制液體的濃縮比，且通過控制系列電動閥(V2、V3、V4)的 開關及液膜壓力泵(Pl)的開停來實現(xiàn)周期性的濃縮。
全文摘要
一種適用于化機漿制漿廢液濃縮的板式超濾膜分離裝置，包括板式超濾膜組件、原液貯槽、循環(huán)液貯槽、透過液貯槽、溫度控制系統(tǒng)、液位傳感器控制系統(tǒng)、液膜壓力泵、壓力表、流量計、多個調(diào)節(jié)閥及管線，其特征在于所述原液貯槽(1)通過管線依次與循環(huán)液貯槽(2)、液膜壓力泵(P1)、流量計(FE1)、板式超濾膜組件(6)、調(diào)壓閥(V6)、透過液貯槽(7)及濃縮液貯槽(5)相聯(lián)接，所述循環(huán)液槽(2)中設有液位傳感器控制系統(tǒng)(4)及溫度控制系統(tǒng)(3)。該裝置具有低能耗、抗污染、運行穩(wěn)定及操作簡單的優(yōu)點，可對低固含量的化機漿制漿廢液進行預濃縮，大幅降低蒸發(fā)濃縮過程蒸汽消耗。同時，可促進化機漿制漿過程節(jié)水及污染物消減。
文檔編號B01D61/18GK101934196SQ20091008824
公開日2011年1月5日 申請日期2009年7月14日 優(yōu)先權日2009年7月14日
發(fā)明者丁建平, 馮文英, 張勇, 張升友, 徐 明, 曹春昱, 林喬元, 蘇振華, 鄭燕生 申請人:中國制漿造紙研究院