高效白水回收方法与设备

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：白水回收的方法有过滤法、气浮法和沉淀法。对应的设备分别为多圆盘真空过滤机、气浮白水回收机、沉淀塔、沉淀池等。目前广泛使用的设备是多圆盘真空过滤机，它在造纸工业中主要用于白水回收和各类纸浆的浓缩。传统的气浮回收装置只适宜于从水中分离回收易气浮的固形物，而新型白水回收设备Poseidon加压气浮机则可将上述三种类型的固形物有效除去。典型的气浮白水回收装置的流程如图3-39所示。

白水回收的方法有过滤法、气浮法和沉淀法。对应的设备分别为多圆盘真空过滤机、气浮白水回收机、沉淀塔、沉淀池等。

（一）过滤法

过滤法是采用各种形式的过滤介质处理白水和废水的一种方法。目前广泛使用的设备是多圆盘真空过滤机，它在造纸工业中主要用于白水回收和各类纸浆的浓缩。

1.多圆盘真空过滤机过滤白水的流程

多圆盘真空过滤机过滤白水的流程如图3-36所示。

图3-36 多圆盘真空过滤机过滤白水流程图

由纸机水封池送来的白水（浓度0.1%左右）与多圆盘真空过滤机过滤后的过滤液及预挂浆混合并调节到一定的浓度（0.3%～0.5%）后进入多圆盘真空过滤机。浊滤液和清滤液流过水腿后产生真空，在真空的作用下，纤维和填料在扇片上形成滤饼（浓度一般为10%～15%，最高可达到20%）而得到回收，浊滤液（浓度一般为0.01%～0.04%）返回流程重新过滤，清滤液（浓度一般为0.002%～0.009%）一部分用于制浆和洗网，多余部分可返回造纸系统使用或排放（真空排放或送废水处理系统处理），有的多圆盘真空过滤机还可将清滤液分为清滤液和超清滤液（20～50mg/kg），超清滤液可用于纸机网部喷水等用途。

2.多圆盘真空过滤机的结构

多圆盘真空过滤机结构如图3-37所示。多圆盘真空过滤机主要由机槽及气罩、中空轴、分配头及水腿接口、滤盘及扇片、剥浆喷水装置、摆动洗网装置、接浆斗、出浆螺旋、传动装置等部分组成。圆盘直径2.5～5.2m，盘间距一般为280～360mm，每个盘通常由不锈钢或工程塑料制成，外敷可快速卸装的滤网套。常用的多圆盘真空过滤机过滤面积85～300m²，处理白水能力100～650m³/h。

3.多圆盘真空过滤机的工作原理

多圆盘真空过滤机的工作原理如图3-38所示。

图3-37 多圆盘真空过滤机结构图

图3-38 多圆盘真空过滤机工作原理图

多圆盘真空过滤机大多利用滤液水腿管产生真空作为过滤推动力，水腿高一般5～7m。多圆盘真空过滤机运转时，机槽内的液位高于主轴中心线100～200mm。圆盘上各扇片在运转中处于不同的工作状态，多圆盘真空过滤机工作的四个区域有大气过滤区、真空过滤区、转出液面吸干区和剥浆区。当某扇片被带入液面，先进入大气过滤区，槽内液体在静压差作用下过滤，通过主轴和分配阀大气滤液出口排出浊滤液，此时扇片开始挂浆，随后转入真空过滤区，大量滤液穿过已挂浆的滤网经主轴和分配阀的真空区滤液出口排出清滤液并在扇片上形成滤饼。当扇片转出液面时，在真空抽吸下，滤饼进一步脱水，干度提高到10%～15%。当扇片离开真空区进入剥浆区，压力水将扇片上浆层剥落入接浆斗中，并继续冲水稀释后（浓度3%～4%），用螺旋输送机输送至或直接落入浆池。

（二）气浮法

造纸白水中的固形物，根据其在水中上浮的难易程度，可分为相对密度大的固形物，不适于上浮分离；微细浮游物质、微细絮聚物，浮力对其难以起作用；相对密度小的物质或易在浮起转台絮聚的浮游固形物，浮力大。传统的气浮回收装置只适宜于从水中分离回收易气浮的固形物，而新型白水回收设备Poseidon加压气浮机则可将上述三种类型的固形物有效除去。

1.射流气浮法

传统的气浮白水回收装置的原理是：在白水中通入空气使之饱和，附着在固体物上的空气泡，使固体物表观密度降低，从而飘浮聚集于液面而与水分离。典型的气浮白水回收装置的流程如图3-39所示。

图3-39 射流气浮法处理造纸白水流程

1—反应池 2—碱液槽 3—絮凝剂槽 4—除渣器 5—射流器 6—溶气罐 7—减压阀 8—气浮池 9—刮浆机 10—浮浆池 11—清水池 12—加压泵

白水首先进入反应池，加入碱液（如NaOH）调节pH为6.5～7.0，并与絮凝剂（如矾土）反应，发生凝聚，形成较大的纤维絮团，然后进入气浮池。而清水池中部分处理后的水被泵往溶气罐，在其经过射流器时，吸入空气，然后在溶气罐中于一定压力下溶解空气。当溶气水在气浮池中减压释放，并与来自反应池的白水混合时，减压析出的空气便形成气泡，吸附在固体物表面，使固体物上浮，并被刮板刮入回收浆池。澄清水通过下方溢流管进入清水池。

通常溶气罐内压力为0.25～0.30MPa，气浮池深1.5～2.5m，固体物上升速度为0.04～0.1m/min，为保证气浮效果，白水在气浮池内需停留15～30min。

2.Krofta Sandfloat溶气浮选法

传统的溶气浮选设备都是使用矩形的气浮池，新出现的Krofta Sandfloat溶气浮选装置使用的是圆形气浮槽，具有较高的回收效率，如图3-40所示。

图3-40 Krofta Sandfloat溶气浮选装置

其运行原理是建立在零速度原理的基础上，它给予白水以短暂的停留时间和浅层（400mm）的运行条件。白水通过一个转动的多管进料器进入净化池中，这个进料器是围绕中心而旋转的，其旋转方向与进料的方向相反，由于两者运动方向相反使白水运动的速度降到最小，从而在气浮槽中就实际存在一个相对不动的水柱，而气泡就按垂直的方向将固形物（纤维、填料等）上浮升至液体的表面，然后用污泥铲排除。回收的固形物浓度达12%，澄清水在重力作用下通过气浮槽底部的收集管排出，净化水的质量可达到喷水管用水的质量要求。

3.Poseidon加压气浮法

Poseidon加压气浮机是近年发展起来的一种新型白水回收设备，其工作原理如图3-41所示。Poseidon加压气浮机的特点是在统一设备内设有三个阶段的分离装置，以分离不同密度的固形物，因而不但可以除去密度小、浮力大的固形物，而且还能除去密度大、不易上浮分离的固形物，尤其能够除去一般气浮设备难以除去的浮力小的微细絮凝物。具有占地面积小、回收效率高（可除去95%以上的固体悬浮物）、运行成本低等优点。

图3-41 Poseidon加压气浮机工作原理图

Poseidon加压气浮机内设的3个分离段分别是：

第一段分离：相对密度大的固形物——沉降分离，浮力大的固形物——上浮分离；

第二段分离：易上浮的固形物——上浮分离；

第三段分离：浮力小的固形物——再凝聚上浮分离，残存的细砂等——沉降分离。

（三）沉淀法

沉淀法的特点是用沉降的方法分离白水中的细小纤维和填料，达到回收纤维和填料，并澄清白水的目的。沉淀法常用设备是白水塔（图3-42）和斜板沉淀池（图3-43）。

1.白水塔

白水塔是一种老式的白水回收设备，白水由顶部进入，先在倒锥体内下行，然后缓慢返上，而固体物絮聚下降，由锥底排出，澄清水则由塔顶溢流排出。

一般白水，要使其99%的固体物沉淀分离，需要1h左右；若白水中含胶体物质，时间必须更长。这种白水塔适用于含填料多的白水，体积一般为30～500m³，占据空间大。但结构简单、工作连续、易于管理、维持费用低，国内一些中小型纸厂常用这种设备。

图3-42 白水塔

1—白水 2—澄清水 3—回收纸料

图3-43 斜板沉淀池

1—白水入口 2—白水分布区 3—斜板区 4—清水积层 5—沉积斗 6—清水出口

2.斜板沉淀池

与白水塔相比，斜板沉淀池具有更高的效率。它是由一组平行板或一组方形管道互相平行重叠在一起。白水从平行板或管道的一端流到另一端。每两块斜板间相当于一个很浅的沉淀池，许多池累加，大大增加了沉淀面积。另一方面，由于板间截面积小而浸润周边大，即水力半径小，降低了雷诺数，有利于保持白水的滞留状态，所以具有较高的沉淀效能。形成的沉淀物，可借助重力自动滑落到下方的沉积斗中排出。

板的倾角（与水平面夹角）一般为45°～60°，板间距一般取50～100mm，斜板长度一般以1m左右为宜。与白水塔相比，斜板沉淀池占地小、投资省、效果好、能力大。

思考题

1.供浆系统包括哪些生产过程？各起什么作用？

2.试写出一个供浆系统的生产流程。

3.配浆的目的，连续配浆的流程有哪些装置？

4.调浆箱的作用，怎样进行调节？结构怎样？

5.冲浆的作用，冲浆的方法有哪些？各有什么特点？

6.精选的目的，有哪些精选设备？锥形除渣器的连接方式和作用。

7.纸料为什么要除气？除气的方式有哪些？

8.常用的造纸白水处理的方式有哪些？白水循环利用的基本原则是什么？

9.提高造纸白水封闭循环程度的主要途径有哪些？