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造纸与制浆行业高盐废水的蒸发浓缩:木质素黏壁、树脂障碍与硅钙结垢
发布时间:2026-09-30 08:53:28   浏览:53次

造纸废水这个说法太笼统,得先分清楚是哪一股

造纸制浆废水处理系统现场

接到造纸厂的咨询,我们的第一个问题永远是:是制浆段的还是造纸段的?是化机浆、化学浆还是废纸脱墨?原料是木材还是草类?这几个问题的答案决定了后面所有的参数。

三股水的差别

制浆中段废水与漂白废水

化学浆中段水的COD通常在800–3000 mg/L,BOD与COD的比值只有0.2–0.4,属于可生化性偏差的一类。色度200–800倍,悬浮物200–1000 mg/L,TDS大概1500–4000 mg/L。漂白段如果是含氯漂序,还会带来可吸附有机卤化物(AOX)。

造纸白水

白水是抄纸网部脱下来的水,COD 300–1500 mg/L,悬浮物500–3000 mg/L,特点是纤维和填料多。TDS 1000–3000 mg/L,如果用了碳酸钙做填料,钙含量能到200–800 mg/L。

这里要说明一句:白水的常规处理路线是多盘回收加气浮,纤维回用,清液回用于生产。只有闭路循环到一定程度、盐分累积到影响成纸质量时,才需要考虑外排处理。

碱回收黑液不走这条路

稀黑液固形物含量15%–20%,常规做法是进碱回收炉燃烧回收碱和热能,不属于蒸发浓缩后排放的范畴。真正需要蒸发处理的是:膜系统的浓缩液、脱墨废水、化机浆废水,以及部分厂的中段水。把黑液和这些水混在一起谈,方案会做错。

COD高不等于难蒸发

这是个常见误解。蒸发处理对COD的容忍度其实比较高,真正麻烦的是挥发性COD——低分子有机酸、醇、醛这些会跟着二次蒸汽走,冷凝水COD就上去了。

造纸废水里的木质素、糖类、大分子有机物基本不挥发,蒸发时留在浓缩液里。所以冷凝水的COD通常在几十到两百mg/L,比很多煤化工废水好处理。

反过来说,如果进水里有甲醇、乙酸这类挥发分(部分化机浆和亚硫酸盐法制浆会出现),冷凝水COD可能到几百甚至上千mg/L,这个要在方案阶段就说清楚。

木质素与树脂:黏壁的两个来源

木质素在碱性条件下溶解得很好,这是碱法蒸煮的基础。但一旦pH降到5以下,木质素会析出,而且析出来的东西是黏的,挂在换热面上比无机垢更难处理。

所以浓缩过程中必须盯着pH,我们建议控制在7以上,必要时补碱。有些厂为了省钱不补,结果换热面半年就被糊死。

树脂障碍(业内叫pitch)是另一个麻烦。脂肪酸和树脂酸的软化点在50–80℃,蒸发温度正好落在这个区间,软化后黏在管壁上,再吸附纤维和细小颗粒,形成一层很脏的黏泥。对付它的办法主要是前端气浮除掉,到了蒸发器里再处理就被动了。

硅与钙:草类原料的特别问题

用木材原料的厂,硅一般不是主要矛盾。用稻草、麦草、芦苇做原料的厂,废水中的二氧化硅可以到200–800 mg/L,这个量级在蒸发过程中会形成硅垢,而且硅垢一旦形成很难用常规酸洗清除。

钙的问题来自填料。碳酸钙在酸性条件下溶解,在加热面上随温度升高又析出。如果前面用了盐酸或者二氧化碳调pH,进蒸发器的钙会偏高。

预处理这一段的常规配置是:混凝气浮除悬浮物和树脂,PAC投加50–200 mg/L、PAM投加1–5 mg/L,溶气压力0.3–0.5 MPa、回流比20%–30%;高硅水质再加一级镁剂除硅。这一步省不得。

型式与材质的选择

因为有纤维、树脂和钙垢的风险,我们倾向强制循环,换热管内流速保持1.8–2.5 m/s。降膜蒸发器对布膜均匀性要求高,造纸废水里的细小纤维容易堵分布器孔,除非预处理做得非常干净,否则不推荐。

材质方面,氯离子在浓缩后一般到几千mg/L,温度不超过100℃的话,316L基本够用;如果氯离子超过10000 mg/L,上2205双相钢更稳妥。含漂白废水的工况要特别留意氯离子和氧化性,材质要往上一档选。

浓缩终点一般定在TDS 15%–25%,这个区间沸点升高大约1–3℃,对传热影响不大。再往上浓缩,有机物黏度上升明显,循环泵的轴功率会涨得很快,经济性不划算。

常见问题

问:造纸白水能不能直接进蒸发器?

我们不推荐。白水里的纤维和填料会很快在换热管和分布器上挂料,清洗周期可能短到几周。正确的顺序是先多盘回收加气浮,把纤维拿掉,再考虑蒸发。跳过这一步的设备投资省不了多少,运行麻烦会成倍增加。

问:草浆废水高硅怎么办?

两条路:一是前端镁剂除硅,Mg与SiO2摩尔比1.5–3、pH提到10–10.5,可以把硅压到20–50 mg/L;二是控制浓缩倍数,让浓缩液的二氧化硅不超过150–250 mg/L。高硅水质通常意味着浓缩倍数要往下调,末端母液量会相应增加。

问:冷凝水能不能直接回用到造纸?

要看用途。回用到网部喷淋水水质要求高,冷凝水一般还要处理;回用到制浆洗涤或者补水环节通常可以直接用。COD是关键指标,建议实测后再定,不要按经验值拍。

问:木质素黏壁怎么清洗?

碱洗比酸洗有效。用1%–3%的氢氧化钠溶液,温度60–80℃,循环2–4小时,木质素在碱性条件下会重新溶解。如果已经和钙垢混在一起形成复合垢,就得先酸洗再碱洗,清洗时间会拉长。

问:造纸废水的蒸发处理成本大概什么水平?

差别很大,取决于浓缩倍数和蒸汽价格。用MVR的话,吨水电耗一般在25–45 kW·h;用多效,蒸汽单耗按效数从0.2到0.45 t不等。加上药剂和人工,具体数字还要看现场条件,建议拿水质报告做一轮测算。

结语

技术路线要落到数据上才可靠。把处理量、TDS、COD、pH、主要阴阳离子、进料温度、目标浓缩倍数,以及当地电价和蒸汽价格整理出来,工程师可以先做一轮测算再谈配置。联系电话:13631765076(微信同号)。

广东百惠浦环保节能长期做工业高盐废水MVR蒸发器与多效蒸发器系统的设计制造,化工、造纸、新能源、电镀、制药这些行业都做过项目,从工艺设计、设备制造到安装调试可以一条龙做下来。

设备配置与布置详见蒸发设备栏目,涉及末端结晶的系统可以结合ZLD零排放一起统筹,实际项目参数整理在成功案例里。

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