带有升流式厌氧污泥反应床的纸浆厂废水零排放模型_农光再

技术进步TEchnology82010带有升流式厌氧污泥反应床的纸浆厂废水零排放模型⊙农光再王双飞（广西大学轻工与食品工程学院，南宁530004）摘要：建立包括蒸煮车间、蒸发站、碱回收炉、升流式厌氧污泥反应床（UASB）和苛化车间的制浆厂废水零排放模型。通过模型分析和模拟运算，得到以下结论：(1）蒸煮能耗、木片固形物含量、纸浆固形物含量对排水量的影响较大，当浆蒸煮能耗小于或者等于4100MJ，木片固形物含量大于或者等于61.8%，纸浆固形物含量小于或者等于56.8%时，系统排水量小于或者等于0；(2）蒸煮能耗、纸浆得率、洗涤水量是影响系统热能剩余的主要因素，在蒸煮能耗1900～4400MJ，纸浆得率45%～60%，洗涤水量4000～9000kg范围内，系统热能剩余。关键词：纸浆；废水；零排放；升流式厌氧污泥反应床（UASB）；模型中图分类号:X793文献标志码:A文章编号:1007-9211(2010)05-0058-05农光再，在读博士研究生；主要研究造纸黑液的处理和应用。□通讯作者：王双飞，教授，博士生导师；E-mail:wangsf@gxu.edu.cn。据报道，造纸行业的吨纸浆消耗水量及废水排放量为1.5～60t[1，2]，大量造纸废水排放，对环境造成一定负面影响，同时浪费大量水资源，为此，减少制浆造纸废水排放成为研究热点[3,4]。制浆造纸废水循环利用，是减少废水排放的有效办法，将从根本上解决制浆造纸企业耗水量和污水排放量大的问题。目前国内已经有少部分废纸再生造纸厂采用全封闭式废水循环利用工艺，实现造纸废水零排放[5]。本文建立废水封闭循环利用的纸浆厂模型，拟通过物料平衡分析和计算机模拟运算，揭示实现废水零排放的前提条件及系统物料和热能流通情况。1的模型描述制浆厂废水零排放模型如图1，包括蒸煮车间、蒸发站、碱回收炉、升流式厌氧污泥反应床（UASB）和苛化车间。制浆厂废水零排放的工艺流程：(1）木片和蒸煮消耗的化学品进入蒸煮车间，利用碱回收炉产生的蒸汽为蒸煮热源，用10%的回收碱液、回用水和必须补充的化学品来蒸煮木片；蒸煮得到的浆料用回用水洗涤；经过洗涤和分离，得到本色浆（产品，含水50%～70%）和稀黑液。(2）稀黑液进入蒸发站，以碱回收炉产生的蒸汽为蒸发热源，利用多效蒸发器进行蒸发，得到60%～75%的浓黑液[6]和蒸发冷凝水（COD9000～21000mg/L[7]）；第1效蒸发器产生的蒸汽冷凝水，经过离子交换和除氧处理后，作为蒸发用水进入碱回收炉[9]。(3）在高温碱回收炉内，通过2次鼓风使浓黑液燃烧，消除浓黑液中的有机质，同时产生碱熔物、烟气和热量。热量经过锅炉体吸收，将回收的蒸汽冷凝水和部第31卷第5期2010年3月5技术进步7TEchnology2010分补充水转化为中压蒸汽，该蒸汽用作木片蒸煮和稀黑液蒸发的热能[8]。(4）蒸发稀黑液得到的蒸发冷凝水，进入升流式厌氧污泥反应床[9，10]，经过污泥反应床处理后，得到处理水（COD600～1100mg/L）；该处理水部分直接进入蒸煮车间，用作浆料洗涤水和木片蒸煮水，另一部分进入苛化车间，用于碱熔物溶解和生石灰消化。(5）在苛化车间，碱熔物经过水溶解和过滤得到绿液和绿泥；生石灰经过消化，得到消石灰；消石灰与绿液混合反应，经过过滤，得到碱液和白泥；碱液送回蒸煮车间，绿泥和白泥回收或综合利用。2的模拟方程建立2.1的排水量计算方程建立2.1.1的系统水平衡方程根据模型总图，进入系统的水量等于排出系统的水量，水平衡方程为:mw,wood+mw,add+mw,reaction=mw,pulp+mw,smoke+mw,l,mud+mw,dregs+mw,discharge(1)其中，mw,wood—木片中水分；mw,add—补充水量；mw,reaction—反应生成的水分；mw,pulp—纸浆带走的水量；mw,smoke—烟气中水分（排出）；mw,l,mud—湿白泥中水分；mw,dregs—绿泥中水分；mw,discharge—排水量。2.1.2的浓黑液燃烧过程水平衡方程浓黑液燃烧过程中，炉膛燃烧体系的水分平衡为：mw,SBL+mw,reaction=mw,smoke(2)其中，mw,SBL—浓黑液中水分。2.1.3的排水量计算方程将方程（2）代入（1），得排水量计算方程：mw,discharge=(mw,pulp+mw,SBL+mw,l,mud+mw,dregs)-(mw,wood+mw,add)(3)其中，添加的水量等于蒸煮消耗的蒸汽，等于蒸煮能耗（Ecook）除以蒸汽汽化热（Hvoporization），表示为：mw,add=Ecook/Hvoporization(4)2.2的能量相关计算方程建立2.2.1的系统能量消耗不考虑电能消耗，纸浆厂系统能量消耗（Ec