Nazih K夏玛
内容
21.1介绍858
858年21.1.1背景
21.1.2描述纸浆和造纸工业的859年
859年21.1.3产业规模和地理分布
861年21.1.4经济趋势
21.2过程描述862年
21.2.1流程862年纸浆和造纸工业
21.2.2原料输入和污染输出在873年生产线
在876年Wastestreams 21.2.3化学品的管理
876年21.3防污染的机会
879年21.3.1延长脱木素
21.3.2 880氧脱木素
880年21.3.3臭氧脱木素
880年21.3.4蒽醌催化
21.3.5黑液泄漏控制和预防881
881年纸浆21.3.6酶治疗
21.3.7改善Brownstock和漂白阶段洗881
21.3.8改善882年凿和筛选
21.3.9 Oxygen-Reinforced /过氧化氢提取882年
21.3.10改进化学控制和混合882
21.4 882年适用的联邦法规和条例
21.4.2资源保护和恢复法案》(《)884
21.4.3应急计划和社区知情权法案》(EPCRA) 884
21.4.4清洁水法案(884年公告
887年21.4.5国家法规
888年国家监管要求21.4.6总结
21.4.7总结889年世界银行液废水指南
21.5 890年从纸浆和造纸废水处理设施
891年21.5.1预处理
21.5.2初级处理892
893年21.5.3二级处理
21.5.4三级处理895年
895年21.5.5有机管理流程
896年21.5.6有机固体处理流程
从896年处理厂21.5.7空气污染物的排放
从896年处理厂21.5.8水污染物排放
21.5.9从898年处理厂有机固体残/危险废物排放
898年纤维和二氧化钛21.5.10复苏
21.6案例研究899
21.6.1案例我:国际纸业公司,周杰伦,缅因州899
21.6.2案例二:升级处理厂在Lufkin一家造纸厂,德克萨斯州,使用901年DAF)细胞
21.6.3案例三:深轴植物在Ohtsu Ohtsu造纸公司,日本902
21.6.4案例四:棉纤维复苏的浮选池
Krofta工程公司、雷诺克斯904年马萨诸塞州
21.6.5案例V:纤维和二氧化钛恢复设施在米德公司,南李,905年马萨诸塞州
21.6.6案例六:雷诺克斯理工的水的资源化设施(LIWT),雷诺克斯,905年马萨诸塞州
906年命名法
附录907
引用908年
21.1介绍21.1.1背景
纸和盟军产品行业包括三种类型的设施:纸浆这一过程原始木质纤维或纤维处理纸浆;米尔斯,纸和纸板制造纸或板;和转换设施使用这些原材料制造更多的专业产品,如信纸,餐巾纸,和其他组织的产品。将纸的过程不是一个水或空气污染的来源,是前两个设施。本章主要集中在环境问题最大的区域在纸浆和造纸行业:那些从制浆流程。
纸浆和造纸工业中的特定组件包括following1, 2:
1。纸浆。这些单独的木纤维或其它材料,如破布、短绒,废纸,和稻草,为了创建纸浆。semichemical,工厂可以使用化学或机械过程,并可能创造副产物如松节油和高油。大多数他们生产纸浆漂白纸浆,,当废纸转化成二次纤维,它是脱墨。一些纸浆的输出不是用来造纸,但生产醋酸纤维素或溶解和再生的粘胶纤维或玻璃纸。
2。造纸厂。这些是主要从事生产木浆和其他纤维纸浆,也可以制造加工纸产品。机构主要从事集成操作生产纸浆和制造纸张都包含在这个行业如果主要航运纸或纸产品。
3所示。纸板。这些是主要从事生产纸板,包括纸板涂布纸板的机器,从木浆和其他纤维浆;他们也可能制造纸板产品转换。
4所示。纸板容器和盒子。这些机构是从事制造瓦楞和固体纤维从购买的纸板盒和容器。这个行业的主要商品是盒子,垫,分区,显示物品、托盘、波纹床单,食品包装,非食品(如肥皂、化妆品和医药产品)包装。
5。杂项加工纸产品。这些机构产生一系列的纸、纸板、塑料制品和购买材料。常见的产品包括纸和塑料薄膜包装、特种纸、纸和塑料袋,马尼拉文件夹,组织产品、信封、文具等产品。
纸浆和造纸工业的一个重要特征是纸浆和下游之间的互连的操作处理浆成纸,纸板,防潮纸。纸浆和造纸工业的另一个重要特点是一系列过程,化学输入和输出用于纸浆生产使用。总的来说,纸浆厂过程是化学强化和已经过去的和持续的污染防治立法的重点。也有许多制造商的纸和纸板成品纸和纸板的股票。一些公司参与初级产品的生产和转换,尤其是在组织的生产产品,波纹app雷竞技 折叠纸盒,灵活的包装和信封。
21.1.2表征的纸浆和造纸工业
纸浆和造纸工业生产主要products-commodity等级的木浆,印刷和写论文,卫生组织,产业型态论文,硬纸板,硬纸板,用纤维素纤维。这两个步骤是制浆和纸或纸板制造。
21.1.2.1制浆
制浆是木屑分离成单个的过程由化学纤维,semichemical或机械方法。特定制浆过程影响强度、外观、和预期用途特征的合成纸产品。制浆的主要来源是纸浆和造纸行业的环境影响。有十多个不同制浆过程使用在美国;每个进程都有自己的一套过程输入、输出和合成环境问题。3表21.1概述的主要制浆过程和生产的主要产品。牛皮纸浆漂白和原色,是用于生产纸制品的大部分。在一起,化学制浆过程占84%的纸浆生产在美国1图21.1给出了相对的输出主要制浆过程。
漂白硫酸盐纸浆厂需要15140 - 45420 L(4000至12000加仑)的水和8.56 1222万楚(14到2000万英热单位)的能量每吨纸浆,ca。556万到4.44楚(8到1000万英热单位)通常来源于biomass-derived燃料从制浆过程本身。4所有设施、纸浆、纸张和盟军产品行业工艺用水的最大消费国和第三大能源消费国(在化工和金属产业)。5、6水和能源的大量使用,以及化学投入,导致各种各样的环境问题。
21.1.2.2纸和纸板的生产
纸或纸板为所有类型的纸浆生产过程是相似的。纸浆是分散极稀浆过滤织物的一个移动的环形带。水是通过重力和真空,以及由此导致的纤维通过网络按删除更多的水和巩固网络。纸和纸板制造商使用几乎相同的过程,但是纸板厚(超过0.3毫米)。
21.1.3产业规模和地理分布
纸浆和造纸工业的特点是非常大的设施;514年纸浆和造纸厂的人口统计局公布的1998年,343名(67%)有100或更多的员工。在所有的
表21.1
制浆过程的描述
描述/主要产品
卡夫高度漂白和纯化过程木浆适合转化成产品,如人造丝,粘胶,醋酸,玻璃纸
漂白或原色卡夫过程木浆通常转化为纸板,粗论文,组织论文,论文和细如业务、写作和打印
高度漂白木浆亚硫酸和纯化过程适用于转换成产品,如人造丝、粘胶、醋酯纤维、透明和亚硫酸盐处理木浆有或没有漂白等用于产品组织论文,论文,和新闻纸浆是由化学、压力,和偶尔的机械部队有或没有漂白用于瓦楞芯(纸板)、纸、纸板和纸浆由石头磨木浆制造,机械炼油商形变场,chemi-mechanical,或者chemi-thermomechanical手段对新闻纸,粗论文,组织型纤维产品,和细论文纸浆回收纸或纸板使用化学或溶剂过程去除污染物如油墨、涂料、颜料用于生产好,组织,新闻纸的论文
二次纤维nondeink纸浆生产从回收纸或纸板没有脱墨工艺生产组织、纸板、模制产品,施工文件Nonwood化学浆生产的纸浆从纺织品(如破布)、棉短绒、亚麻、大麻、烟草、和马尼拉麻香烟包装文件和其他特种纸产品
来源:美国环保署的纸浆和造纸工业,第二版,报告EPA / 310 - r - 02 - 002,美国环保署,华盛顿,2002年11月。
这些设施,有172000员工产生590亿美元的出口(1998美元)。2000年,该行业雇佣了182000人和790亿美元的出口生产。相比之下,下游设施(集装箱和特种产品制造商)往往会很多,但小。75%以上的这些设施有少于100名员工。表21.2给出了就业分布对纸浆和造纸设备和下游制造商
Semichemical
Semichemical
-
- 图21.1美国纸浆产量1000吨(2000年)。(来自美国环保署,纸浆和造纸工业的概况,第二版,报告EPA / 310 - r - 02 - 002,美国环保署,华盛顿,2002年11月)。
制浆过程
溶解卡夫
原色卡夫溶解亚硫酸盐漂白papergrade卡夫和苏打水
Papergrade亚硫酸盐Semichemical
机械浆
二次纤维使脱墨
表21.2
纸的大小和盟军的产品设施
每个员工总数(%)
行业
纸浆造纸厂纸板纸板容器和盒子混杂。加工纸产品
研究-
14 (34%)o3 (24%) 77 (3 o %) 1311 (4 o 雷竞技csgo%) 111 o (3 o %)
20 - 99
100 - 499
> 499
来源:美国环保署的纸浆和造纸工业,第二版,报告EPA / 310 - r - 02 - 002,美国环保署,华盛顿,2002年11月。
1997年(最新数据)公布的美国人口普查Bureau.7因为近年来一些设施关闭,目前数量的设施可能有点低。
集成的纸浆和造纸行业前十名的美国制造业出口的价值。该行业出货量达1460亿美元的就业609480人。个人纸浆和造纸厂雇用只有28%的工人,但生产shipments.8的40%以上
纸浆和造纸厂的地理分布变化根据轧机的类型。有巨大的变化在各个设施的规模,计算设施的数量可能不代表经济活动水平(也不可能的环境后果)。纸浆主要位于在地区的树木在哪里收获从树自然站或农场、东南、西北、东北、中部和北部地区。9纸浆过程回收纤维通常是附近的废纸的来源。然而,造纸厂更广泛分布。他们正在附近的制浆操作或转换市场附近。纸板工厂的分布反映了制造业的位置,这样操作是纸板的一级市场的产品。图21.2介绍了纸浆和造纸厂的地点在美国
21.1.4经济趋势
美国生产世界上大约30%的纸和纸板。纸浆和造纸工业是最重要的一个行业贸易平衡的在美国通过1990年代的大部分贸易平衡增长。1999年,出口85亿美元。然而,近年来出口下降,进口增加。在1997年至2000年之间,出口下降5.5%,进口增加了20%以上。出口减少、进口增加的部分原因是在这段时间里,强势美元最近美国economy.1慢下来
美国产业对世界其它地区市场有几个优点:现代工厂,一个高度熟练的劳动力,一个巨大的国内市场,一个有效的交通基础设施。纸浆的主要出口市场是日本、意大利、德国、墨西哥和法国。美国商务部预计出口增长快于生产国内市场到2004年。世界贸易组织(WTO)的努力减少关税包括纸浆和纸制品;如果这些都是成功的,美国工业预计纸浆和纸张出口率进一步提高。
然而,纸浆和纸张是大宗商品,因此价格易受全球竞争。雷竞技手机版app国家如巴西、智利和印度尼西亚建立了现代的、先进的制浆设备。这些国家快速雷竞技手机版app增长的树木和较低的劳动力成本。拉丁美洲和欧洲国家也增加造纸产能。雷竞技手机版app因为这个外国竞争,增加进口纸向美国市场预计将以每年3%的速度增长2004.10
-
- 图21.2的地理分布纸浆、纸张和纸板。(来自美国环保署,纸浆和造纸工业的概况,第二版,报告EPA / 310 - r - 02 - 002,美国环保署,华盛顿,2002年11月)。
为了弥补这个竞争日益激烈的市场,纸浆和造纸企业进行相当数量的合并和收购在1997年和2002年之间。
在历史上,美国纸浆和造纸企业在资本投入巨资改善他们的设施。资本投资近年来,然而,远低于历史水平由于艰难的市场条件。第一次产业能力实际上减少了2001.1,因为一些新工厂正在建设中,大多数资本支出对植物扩张,升级,在现有设施和环境保护措施。整个时期1985 - 1999年,资本改进相关环境保护声称从总投资的4%至22%,与1990年早期和晚期s.1明显增加
一个主要运动在纸浆和造纸行业一直专注于增加使用回收纸。近50%的纸现在是恢复和使用再生纸或产品,如绝缘。此外,回收纸张有利于美国的出口;约一千万吨的回收纸张出口2000.1
21.2过程描述
21.2.1过程在纸浆和造纸工业
简单地说,纸是由纤维素纤维的应用水悬浮屏幕允许水排水和树叶在web背后的纤维粒子。大多数现代纸产品含有nonfibrous添加剂,但除此之外他们属于这个一般定义。只有少数纸制品专门用途创建不使用水,使用干燥成型技术。纸浆的生产是环境影响的主要来源来自纸浆和造纸行业。
在纸和纸板的生产流程可以概括地说,分为三个步骤:
1。纸浆制造
2。浆处理
3所示。纸/纸板生产
烹饪
木场和航运
漂白jao
烹饪
检查1
完成部门
检查1
筛选2
造纸机
完成部门
图21.3简化综合工厂的流程图。(来自美国环保署,纸浆和造纸工业的概况,第二版,报告EPA / 310 - r - 02 - 002,美国环保署,华盛顿,2002年11月)。
纸和纸板生产过程是相似的。纤维和杂质分离后被移除,纸浆漂白可能提高亮度和加工形式适合造纸。在造纸阶段,纸浆可以结合染料,strength-building树脂、或texture-adding填充材料,根据其预期的最终产品。之后,混合是脱水,留下无尽的织物的纤维成分和纸浆添加剂带。纤维结合在一起随着网络经过一系列的印刷机和加热滚筒烘干机。额外的添加剂可能被应用到移动网络。期末报告的产品通常是后台打印在大卷存储(见图21.3)。如果需要关于造纸过程的更多信息,建议参考3。
21.2.1.1纸浆制造
表21.3概述木材制浆方法类型的纤维分离、合成纤维质量,1998年美国纸浆生产的百分比。11、12许多工厂执行多个制浆过程在同一网站,最频繁nondeink二次纤维制浆和paper-grade卡夫
表21.3
木材制浆过程的一般分类
流程类别
机械
Semichemical化学
纤维分离方法
机械能
组合化学和机械化学治疗和热
纤维质量
短,弱,不稳定,不洁净的纤维
“中间”纸浆特性(一些独特的属性)
长,强劲、稳定的纤维卡夫,亚硫酸盐,苏打水
例子
石头磨木浆,炼油企业机械浆高收益卡夫,高收益亚硫酸盐
1998年美国木浆生产总量的%
制浆。3以下三个基本类型的纸浆过程是详细的下面,然后讨论了二次纤维制浆技术:
1。化学制浆
2。Semichemical制浆
3所示。机械制浆
各种技术和化学物质用于生产纸浆,但大多数纸浆制造系统包含流程序列如表21.4所示。总的来说,大部分的污染物释放与纸浆和造纸厂制浆和漂白阶段发生的大多数化学输入发生。
提供的作文
根据国家人口普查,13木材使用某种形式的大约95%的纸浆和纸张制造商。木材可以以各种各样的形式和类型。木原木,芯片,用于制造纸浆和锯末。然而,由于不同的物理和化学性质,某些制浆过程用于特定的木材类型时更有效。使用的木材种类对纸浆的特点有一个深远的影响。一般来说,比从硬木和软木纤维长细胞壁变薄了。软木生产文件的长纤维更大的力量,尤其是撕裂强度。
二次纤维组成下一个最常见的装饰组成。二次纤维由preconsumer纤维(如轧机浪费纤维内部总是回收)和postconsumer纤维,这是通常被称为再生纸。Postconsumer纤维来源是多样的,但最常见的是新闻纸和瓦楞盒。尽管二次纤维并不用于木材提供巨大的比例,ca。70%的纸浆和纸张制造商使用一些二次纤维纸浆生产和ca。200工厂(工厂总数的40%)完全依赖二次纤维纸浆提供。11、14个二级纤维必须加工去除污染物如胶水、涂料、或绑定,根据最终产品,可能会或可能不会被处理去除墨水或照亮纸浆。
二次纤维的使用是提高纸浆和造纸行业由于增加的价格处女纸浆和脱墨技术的持续改进。环境问题导致消费者接受低亮度的产品由再生纸,和政府规范设定一个最低水平的产品质量。恢复纤维占行业75%的增加纤维消费在1990和2000.15二次利用
表21.4
纸浆生产过程序列
工艺步骤
纤维提供准备和处理制浆
纸浆漂白处理
纸浆干燥和包装(非整合mills)备料
描述
剥皮,削减,凿木原木,然后筛选木屑/
二次纤维(一些纸浆购买芯片和跳过这一步)化学、semichemical,制浆材料或机械地分解成纤维纸浆杂质,清洗和增厚的纸浆纤维的混合物添加一个渐进过程的化学反应和洗涤提高纸浆的白度和亮度,必要时在非整合纸浆、纸浆干,然后把他塞进包运输造纸厂
混合、提炼和添加湿添加剂添加强度、光泽,纹理纸产品,如果需要纤维,表示为回收纸张消耗量比纸及纸板的总产量,ca。39%,慢慢爬。1在resource-deficient国家如日本,二次纤维利用率。50%,而欧洲的平均利用率ca。40%。16因纤维物质和力量的损失回收过程中,50%的利用率是目前最大的纤维recycling.12总体利用率
直到最近,二次纤维不是用于更高质量的纸产品。污染物(如油墨、纸张颜色)都在场,所以生产低纯度的产品往往是最具成本效益的二次纤维的使用。在美国大约68%的二次纤维目前用于多层的纸板或波纹纸用于制造瓦楞纸板。15日最近,需求持续改善脱墨过程一起由环境问题导致了越来越用新闻纸的脱墨纤维或更高质量的用途,如办公室复印机纸。
其它来源的纤维包括棉抹布和短绒、亚麻、大麻、甘蔗渣、烟草、和聚丙烯等合成纤维。这些物质不是广泛应用,然而,因为他们通常容量专业等级的纸。
提供的类型使用的纸浆和造纸厂取决于类型的产品生产和什么是现成的。城市钢厂使用更大比例的二次纤维由于postconsumer原料近在咫尺。更乡下地坐落钢厂通常接近木材来源,因此可以使用原始纤维比例更大。
提供准备
木材纸浆生产准备过程旨在提供一个齐次制浆原料。在圆木的情况下提供(日志),日志是减少到可控的大小,然后剥去皮。在纸浆与笨重的设备集成,可接受的木材木材被删除在这个阶段。在这些设施,任何剩余或废木材木材加工返回给凿过程;内部笨拙的拒绝可能是一个木材的重要来源提供设施。树皮的原木不适合木材通常是剥夺了机械或液压高压水射流为了防止制浆的污染操作。根据含水率的树皮,能源生产可能会被烧毁。如果没有了能源生产,树皮可用于覆盖物,地面覆盖,或使木炭。
液压剥皮方法可能需要干燥燃烧前一步。通常,液压树皮被收集在一个水的水槽,脱水,压在燃烧。处理废水从这个过程是困难和昂贵的,然而,而干剥皮方法可以直接进炉频道删除树皮。12因为这些挑战,液压登岸industry.1意义减少
剥了皮的日志被凿切成相等大小的芯片的机器。削片机通常产生统一的木头块20毫米长纹理方向和4毫米厚。芯片是一组振动屏幕上然后把删除那些太大或小。大芯片保持顶部屏幕和发送再切,而最小的芯片通常与树皮燃烧。某些机械制浆过程,如石头磨木浆制浆,用圆木;然而,大多数的制浆操作需要木屑。Nonwood纤维处理具体方式组成。总是采取措施保持纤维成分,因此纸浆产量。
化学制浆
化学纸浆通常加工成的产品有很高的质量标准或需要特殊属性。木材的化学制浆分离纤维溶解木质素债券持有木头在一起。一般来说,这个过程涉及到烹饪/消化木屑在水化学溶液温度和压力升高。主要有两种类型的化学制浆在美国使用不同化学物质的使用和产生的浪费:
1。卡夫/苏打水制浆
2。亚硫酸盐制浆
卡夫制浆过程产生大约83%的美国纸浆吨位在2000年根据美国森林和纸Association.1过程及其广泛采用的成功是由于几个因素。首先,因为卡夫烹饪化学物质有选择性的攻击木头组成,纸浆生产明显比那些从其他进程(卡夫是德国人“力量”)。卡夫的过程也是灵活的,只要它可以应用到许多不同类型的原料(即。,硬或软森林),经常可以容忍污染物中发现木材(如树脂)。木质素去除率很高的卡夫进程发挥高水平的90%没有纸浆漂白退化。最后,卡夫制浆中使用的化学物质很容易恢复的过程,使它非常经济和减少潜在环境版本。
卡夫过程使用钠基碱性制浆方案(酒)组成的硫化钠(钠)和10%氢氧化钠(氢氧化钠)的解决方案。这酒(白酒)与木屑混合在一个反应容器(蒸煮器)。输出产品分离木纤维(浆)和一个包含溶解木质素液体固体在溶液中反应和未反应的化学制浆黑液。黑液的经历化学回收过程再生白液制浆的第一步。总的来说,卡夫的过程将ca。50%的输入提供转换成纸浆。
卡夫的演变的过程苏打水的过程。苏打水过程使用一个仅有的氢氧化钠碱液(氢氧化钠)。卡夫的过程实际上已经取代了苏打水过程由于化学复苏的经济效益和提高反应速率(苏打水过程有一个较低的收益率每磅纸浆的木比卡夫过程提供)。
亚硫酸盐制浆是用于美国大约2%的纸浆生产2000.1软木主要提供用于亚硫酸盐制浆过程。然而,只有nonresinous物种通常被制成纸浆,尤其是当一个浅色纸浆是必需的。这个过程被使用,例如,几乎只制造粘胶。17个生产亚硫酸盐纸浆,木屑煮与亚硫酸钙大消化器的压力下,亚硫酸铵,镁亚硫酸盐或亚硫酸钠。亚硫酸盐制浆过程依赖于酸解亚硫酸(H2SO3)和亚硫酸氢离子(HSO3)降解木质素债券之间的木材纤维。在亚硫酸盐制浆最水污染来自废液,冷凝,漂白工厂废水,意外排放。
亚硫酸盐纸浆颜色比卡夫可以漂白纸浆和少更容易;然而,他们并不强大。亚硫酸盐过程的效率和有效性也依赖于类型的木材提供和树皮的缺失。由于这些原因,使用亚硫酸盐制浆拒绝卡夫制浆相比。
Semichemical制浆
Semichemical制浆占美国6%的纸浆生产1993.1半化学纸浆通常非常僵硬,使这个过程中常见的波纹容器制造。这个过程主要使用硬木作为装饰。
主要的化学制浆过程区别和semichemical制浆是semichemical制浆用较低的温度,稀释蒸煮液或烹饪时间短,对纤维分离和机械解体。最多的消化一步加热纸浆的半化学制浆过程由亚硫酸钠(泥)和碳酸钠(Na2CO3)。其他semichemical过程包括Permachem过程和两级蒸汽的过程。semichemical制浆的产量范围从55至90%,取决于所使用的过程,但纸浆残余木质素含量也很高所以漂白是更加困难。
机械制浆
机械制浆占美国9%的纸浆生产2000.1机械纸浆生产的低强度和质量。这种纸浆主要用于新闻纸和其他永久性的纸制品。机械制浆使用物理压力代替化学分离提供纤维。流程包括以下:
1。石头磨木浆
2。炼油企业机械
3所示。形变场
4所示。Chemi-mechanical
5。Chemi-thermo-mechanical
石头磨木浆过程只涉及在几个高能机械研磨的木材精制系统。炼油企业机械过程包括炼油木屑在大气压力。形变场过程使用蒸汽和压力软化芯片之前机械精炼。在chemi-mechanical过程中,可以在整个过程中添加化学物质来帮助机械精炼。chemi-thermo-mechanical过程包括芯片的治疗与化学软化之后,热量和压力下机械制浆。机械制浆通常导致纸浆产量高,45化学制浆相比收益率高达95% - 50%,但是能源使用也很高。来抵消其结构性弱点,木浆往往是与化学浆混合。
二次纤维制浆
二次纤维制浆占国内纸浆生产的39%在2000.1近200工厂完全依赖回收纸张纸浆提供,和ca。80%的美国造纸厂使用回收纸。14此外,食用纤维回收纸增长两倍多纤维的总消耗。二次纤维通常是预分类之前卖给一家纸浆和造纸厂。如果不是,二次纤维制浆发生之前处理去除污染物。常见的污染物包括粘合剂、涂料、聚苯乙烯泡沫,密集的塑料芯片,聚乙烯电影、湿强度树脂和合成纤维。在某些情况下,污染物的密度大于所需的二次纤维被离心力而被光污染浮选系统。Centri清洁工也被用来去除材料密度小于纤维(蜡和塑料颗粒)
油墨,二次纤维的另一个污染物,可能被加热二次纤维与表面活性剂的混合物。然后删除油墨分散在水介质,防止再沉积在纤维上。连续溶剂萃取也被用于恢复纤维与塑料或蜡涂布纸和纸板。
二次纤维制浆是一个相对简单的过程。最常见的碎浆机设计由一个大的容器装满水,有时热,回收纸浆。制浆化学物质(如氢氧化钠、氢氧化钠)经常被添加到纸张或纸板促进解散矩阵。源纤维(瓦楞纸箱,工厂浪费,等等)下降到碎浆机由转子和混合。碎片和杂质被两个机制:一个恶作剧者和一个破车。恶作剧者退出字符串、电线和破布从股票二次纤维混合物。典型的恶作剧者由几个“底漆线”中旋转的二次纤维浆。碎片积累底漆线,最终形成一个“碎片绳子,然后删除。重的碎片被离心力分离混合物,落入口袋碎浆机的一边。破车由一个抓钩或电梯桶。 Heat, dissolution of chemical bonds,剪切力由搅拌和混合,研磨机械设备可以分离纤维和生产的纸浆期望的一致性。
污染物去除过程取决于类型和来源的二次纤维制成纸浆。机纸浪费可以很容易地重新制浆用最小的污染物去除。回收postconsumer报纸,另一方面,可能需要大量的污染物去除,包括脱墨、重用之前。二次纤维通常是低质量的应用程序中使用如用纸板或波纹纸。
21.2.1.2浆处理
纸浆生产后,纸浆加工去除impurities12如未煮过的芯片,通过清洗和回收任何残余蒸煮液过程(图21.4)。纸浆以各种各样的方式处理,根据生成它们的方法(例如,化学、semichemical)。一些纸浆处理步骤去除纸浆杂质包括筛选、分离纤维,deknotting。纸浆也可能被删除部分水增厚。在额外成本,纸浆
-
- 图21.4卡夫制浆过程(化学恢复)。(来自美国环保署,纸浆和造纸工业的概况,第二版,报告EPA / 310 - r - 02 - 002,美国环保署,华盛顿,2002年11月)。
混合,以确保产品的一致性。如果浆储存很长一段时间,干燥步骤是必要的,以防止真菌或细菌每年
残余化学制浆的蒸煮废液使用布朗从纸浆清洗洗衣机。高效洗煮酒的回报最大化至关重要化学恢复和减少蒸煮液的结转(称为布朗股票洗损失)漂白工厂,因为过量食用煮酒增加漂白化学品。具体来说,溶解有机化合物(木质素和半纤维素)酒中包含将绑定到漂白化学物质,从而提高漂白化学消费。此外,这些有机化合物的前体氯化有机化合物(如二恶英、呋喃)。最常见的清洗技术旋转真空顺序进行清洗,洗两个或四个单元。其他清洗技术包括扩散垫圈,垫圈旋转压力,水平带过滤器、洗按稀释/提取垫圈。
纸浆筛选去除剩余的超大号的粒子如树皮片段,超大的芯片,未煮过的芯片。在屏幕打开房间,之前从筛选过程接收废水处理废水排放。在闭环屏幕房间,重用在其他制浆废水的过程操作,最终进入轧机的化学回收系统。离心清洗(也称为液体气旋,水力旋流器,或centricleaning)使用后筛选除去相对密集的沙子和灰尘等污染物。拒绝重新制浆或筛选过程的处理固体废物。
化学回收系统
化学回收系统是一个复杂的化学纸浆和造纸厂的一部分,各种各样的环境法规。化学回收是一个至关重要的组件的化学制浆过程;它复苏过程化学蒸煮废液的重用。化学恢复过程具有重要的经济和环境效益纸浆和造纸厂。经济效益包括节省化学购买成本由于过程中化学物质的再生率接近98%,和能源生产纸浆残渣燃烧炉在复苏。12环境效益包括回收过程的化学物质和缺乏合成对环境排放。
卡夫化学回收系统
尽管新技术总是处于开发阶段,基本的卡夫化学恢复过程的问题尚未从根本上改变自1884年专利。化学反应已被提炼的逐步发展;例如,黑液气化过程是现在使用的实验阶段。化学过程的具体细节在工作在化学恢复过程中可以找到Smook Handbook.12卡夫化学复苏过程由以下的一般步骤:
1。黑液浓度。残弱制浆黑液的蒸发过程集中,形成“强烈的黑液。”After brown stock washing in the pulping process the concentration of solids in the weak black liquor is approximately 15%; after the蒸发过程、固体浓度的范围可以从60到80%。在一些老的设施,减少酒然后经历氧化气味。氧化步骤是必要减少气味时创建的硫化氢是剥夺了酒在随后回收锅炉的燃烧过程。自1968年以来几乎所有恢复炉安装无触点蒸发过程,避免这些问题,所以氧化过程通常不出现在新的工厂。常见的现代蒸发器的类型包括多效蒸发器以及各种补充蒸发器。卡夫气味问题过程的控制措施。
2。回收锅炉。强的黑液蒸发器回收锅炉燃烧。卡夫在这关键的一步在整个化学恢复过程,有机固体燃烧过程对能源和化学物质在熔化的形式从混合物中删除。熔融无机过程化学品(冶炼)流过的多孔层锅炉水冷滔滔不绝的和溶解坦克recausticizing复苏的一步。能源的回收锅炉通常是植物总需求不足,所以设施增加回收锅炉fossil-fuel-fired wood-waste-fired锅炉产生蒸汽,常常电力。行业广泛,纸浆废物利用、树皮、和其他造纸残渣供应58%的纸浆和纸张companies.11的能源需求
3所示。Recausticizating。闻起来是recausticized去除杂质遗留炉和碳酸钠(Na2CO3)转换成积极的氢氧化钠(氢氧化钠)和硫化钠(钠)。recausticization过程始于胡瓜鱼的混合与“软弱”酒形成绿液,其特点命名的颜色。固体污染物,称为糟粕,从绿液,混合着石灰(曹)。石灰混合步骤后,混合物,现在叫白液由于其新的色素,经加工去除一层石灰泥(碳酸钙沉淀。主要化学品回收碱(氢氧化钠)和硫化钠(钠)。剩下的白液然后在纸浆蒸煮过程中使用。石灰泥再生治疗石灰在煅烧过程。
4所示。煅烧。在煅烧过程中,石灰泥从白液燃烧再生中删除石灰的在石灰混合使用步骤。绝大多数钢厂使用石灰窑炉进行这个过程,尽管一些钢厂现在使用新的流化床系统的反应物由upward-blowing空气悬挂。
亚硫酸盐化学回收系统
众多亚硫酸盐化学制浆回收系统在今天使用。热量和硫可以恢复所有洋酒生成;然而,基础化学只能从镁和钠基过程中恢复过来。看到Smook Handbook12获得更多信息。
21.2.1.3漂白
漂白的定义是任何过程,化学改变纸浆,以增加其亮度。漂白纸浆创建文件,更白,更亮,柔软,比原纸浆吸收剂。漂白纸浆用于白色或浅色。未漂白的纸浆通常用于生产硬纸板,挂面纸板和购物袋。约6550万吨(7200万吨)的纸浆(包括回收纸浆)用于造纸生产在美国在2000年,大约50%是漂白pulp.1
任何类型的纸浆漂白,但纤维的类型(s)提供和制浆过程,以及所需的素质和最终产品的最终用途,大大影响纸浆漂白的类型和程度。印刷和写论文包含ca。漂白纸产量的60%。木质素含量的纸浆漂白的主要决定因素是潜在的。纸浆与木质素含量高(例如,机械或semichemical)很难漂白剂完全,需要重化学输入。漂白纸浆与木质素含量高颜色降级,亮度损失暴露在光。机械和semichemical过度漂白纸浆导致纸浆产量损失由于纤维破坏。化学纸浆漂白可以更大程度上由于他们的低(10%)木质素含量。更多的信息,美国环保署建议参考19。典型的为每个纸浆漂白过程类型详细如下。
化学浆漂白自1990年左右发生了显著的过程变化。直到那个时候,几乎每一个化学纸浆厂用漂白合并元素氯(Cy为它的一些流程。二恶英的环境和健康担忧,因为美国现在纸浆使用元素氯免费(ECF)和总氯免费(TCF)漂白技术。最常见的类型的ECF和TCF如表21.5所示。的区别
表21.5
常用化学元素氯自由自由(TCF) (ECF)和总氯漂白过程
漂白化学
氢氧化钠二氧化氯次氯酸盐氧臭氧
过氧化氢二氧化硫硫酸
化学公式
氢氧化钠二氧化氯
硫酸
ECF / TCF
ECF和TCF
ECF和TCF ECF和TCF ECF和TCF ECF和TCF ECF和TCF
氢氧化钠
氢氧化钠
污水下水道
图21.5典型漂白剂植物来源。(来自美国环保署,纸浆和造纸工业的概况,第二版,报告EPA / 310 - r - 02 - 002,美国环保署,华盛顿,2002年11月)。
污水下水道
图21.5典型漂白剂植物来源。(来自美国环保署,纸浆和造纸工业的概况,第二版,报告EPA / 310 - r - 02 - 002,美国环保署,华盛顿,2002年11月)。
ECF和TCF之间,ECF可能包括二氧化氯(二氧化氯)和次氯酸盐(HClO NaOCl, Ca (OCl) 2]基础技术。2001年,ECF技术被用于漂白纸浆生产的95%左右,TCF技术被用于漂白纸浆生产的1%左右,和元素氯用于production.20的4%左右
传统漂白化学浆漂白植物(见图21.5),在纸浆处理通过三到五阶段的化学漂白和水清洗。理想的白度,最初的股票浆的亮度,和工厂设计确定所需的周期数。
漂白阶段通常交替酸和碱性条件。化学反应与木质素酸阶段的漂白过程中提高纸浆的白度。碱性萃取阶段溶解木质素/酸反应产物。在洗阶段,解决方案和反应产物都删除。化学物质用于执行漂白过程必须有较高的木质素高效的反应活性和选择性。通常,4 - 8%的纸浆丢失是由于漂白剂与木材成分纤维素和半纤维素的反应,但这些损失可高达18%。12 Semichemical纸浆通常与过氧化氢(H2O2)漂白漂白塔。机械纸浆漂白和过氧化氢(H2O2)或连二硫酸钠(NaHSO3)。漂白化学物质是没有单独的设备应用在纸浆加工阶段(即。内联漂白),或在漂白塔。完整的机械纸浆漂白通常是不实际的,由于对纸浆漂白化学成本和负面影响产量。
脱墨二次纤维通常是在漂白剂漂白塔,但可能是在重新制浆漂白的过程。直接可以添加到碎浆机漂白化学物质。下面是例子用于漂白脱墨二次纤维的化学物质:次氯酸盐[HClO NaOCl, Ca (OCl) 2)、过氧化氢(H2O2),亚硫酸氢盐(NaHSO3)。
21.2.1.4备料
在这最后的阶段,纸浆加工成股票用于造纸生产。市场纸浆,厂外纸或纸板工厂发货,处理,如果在这个阶段。处理包括纸浆混合特定于所需的纸张产品,分散在水中,殴打和精炼添加密度和强度,添加任何必要的湿添加剂。湿添加剂用于创建纸制品与特殊性质或促进造纸过程。湿添加剂包括为疏水性树脂和蜡、粘土等填料,二氧化硅,滑石,无机/有机染料着色,确定无机化学(硫酸钙、硫化锌和二氧化钛)改善质地,打印质量,不透明度和亮度。
21.2.1.5流程纸制造
纸和纸板制作过程包含下面的一般步骤:
1。湿部操作:从湿纸浆纸张的形成
2。干端操作:干燥的纸产品,表面处理的应用,和假脱机存储
湿部操作
处理纸浆转换为造纸产品通过纸生产机器,最常见的是长网纸板机(见图21.6)。长网造纸机系统3纸浆泥浆沉积在一个移动皮带(由聚酯形成面料),它通过第一阶段的过程。水是通过重力、真空室、真空滚。这种废水回收过程的泥浆沉积步骤由于其纤维含量高。连续单然后一系列辊之间的压去除更多的水和压缩纤维。
干燥结束操作
压后,进入干燥部分表,表传递一系列蒸汽加热鼓。然后它可能经过。日历过程中按重卷之间减少纸的厚度和产生表面光滑。涂料可以应用于此时提高光泽,颜色,印刷细节,和才华。轻涂料应用在机器,沉重的涂料off-machine执行。本文然后后台打印存储产品。
21.2.1.6能源发电
纸浆和造纸厂提供能源发电部分从燃烧的酒固体废物回收锅炉,但还需要其他能源来弥补轧机的其余部分能源需求。在过去的25年,纸浆和造纸工业已经改变了能源发电方法bet雷竞技 利用流程或更大处理废物。增加使用木材的木材废料处理和凿过程(表21.6)是这方面的一个例子全行业的运动。期间1972年到1999年,工业发电总量的比例从woodroom废物、废液固体,和其他自己生殖方法从ca。41%提高到ca。58%,而煤炭、燃油bet雷竞技 使用ca。减少54%。36%点,21岁
流
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- 图21.6长网纸板机。(来自美国环保署,纸浆和造纸工业的概况,第二版,报告EPA / 310 - r - 02 - 002,美国环保署,华盛顿,2002年11月)。
表21.6
估计美国纸浆和造纸工业的能源
能源1972 1979 1990 1999
购买蒸汽5.4% 6.7% 7.3% 1.5%
天然气21.5% 17.8% 16.4% 17.6%
其他购买能源——6.7%
废木材和木屑6.6% 9.2% 15.4% 13.5%(细碎燃料)和树皮
废液固体33.7% 37.3% 39.4% 40.3%
其他自有电力0.6% 0.8% 1.2% 1.6%
来源:美国环保署的纸浆和造纸工业,第二版,报告EPA / 310 - r - 02 - 002,美国环保署,华盛顿,2002年11月。
电力锅炉在纸浆和造纸厂的微粒排放来源,二氧化硫和氮氧化物。碱回收锅炉污染物排放包括二氧化硫和总减少硫化合物(TRS)。
21.2.2原料输入和污染输出生产线的纸浆和造纸厂使用和生成的材料可能有害的空气,水和土地:
1。纸浆和造纸过程产生大量的废水,可能影响淡水或海洋生态系统。
2。残余废物废水处理过程可能导致现有的地方和区域处理问题。
3所示。空气排放制浆过程和发电设施可能释放的气味,颗粒或其他污染物。
污染物释放的主要来源在纸浆和纸张生产发生在制浆和漂白阶段,分别。因此,非整合米尔斯(即。,这些工厂没有制浆设备的现场)不重要环境问题相比,集成工厂或纸浆。
21.2.2.1水污染物
纸浆和造纸工业是最大的工业过程水用户在美国5在2000年,一个典型的纸浆和造纸厂使用15140年和45420年之间L(4000至12000加仑)的水每吨纸浆生产。4一般水污染对纸浆和造纸厂废水固体,生化需氧量(BOD),和颜色。毒性问题历史上发生潜在存在的氯代有机化合物如二恶英、呋喃等(统称为能吸附的有机卤化物,或AOX)在加氯处理后废水/提取序列。二氧化氯代替氯,氯代化合物的排放大幅减少。
由于大量的水用于纸浆和造纸过程,几乎所有的美国磨坊主和二级污水处理系统去除微粒和BOD。这些系统还提供重要的删除(例如,30 - 70%)如AOX和其他重要参数化学需氧量(COD)。
表21.7
常见的水污染物从纸浆和造纸过程
源
废水的特点
洗水用于木材处理/卸货和芯片
芯片蒸煮器和酒蒸发器冷凝水
“白水域”从纸浆筛选、增厚和清洁
漂白剂植物垫圈滤液纸机水流动纤维和液泄漏
固体、BOD、颜色
集中BOD;可以包含减少硫大量水和悬浮物;可以有显著的生化需氧量BOD、颜色、氯代有机化合物固体,通常为重用固体沉淀,BOD,颜色
来源:美国环保署的纸浆和造纸工业,第二版,报告EPA / 310 - r - 02 - 002,美国环保署,华盛顿,
2002年11月。生化需氧量BOD。
污染物的主要来源从纸浆和纸张mills12展示在表21.7。
在纸浆用木材加工业务水用于各种各样的目的。产生的废水含有BOD、悬浮物和一些颜色。芯片消化器的冷凝物和化学恢复蒸发器BOD和减少硫化合物的来源。废水含有BOD、颜色和悬浮物可能来自纸浆筛选操作在钢厂使用“大气”系统,尽管大多数钢厂现代压力屏幕,几乎消除这样的废水。卡夫漂白产生大量的废水含有BOD、悬浮物、颜色和氯化有机化合物。从纸的机器,多余的白色水(其特点命名的颜色)含有悬浮物和BOD。纤维和酒泄漏也可以磨废水的来源。通常,捕获泄漏和注入等候区,以减少使用化学通过泄漏重用,避免设备污水处理系统上的载荷。
污水处理系统可以跨媒体污染物转移的一个重要来源。例如,水性微粒和一些氯代化合物解决或吸收到处理污泥和其他化合物可能在废水处理过程中挥发。
21.2.2.2空气污染物
表21.8概述的主要类型和来源的空气污染物释放从各种纸浆和纸张processes.12
水蒸汽是最明显的空气从纸浆和造纸厂排放,但通常不受监管的,除非他们形成一个重要obscurement或气候修饰符。raybet雷竞技最新
纸浆和造纸厂电力锅炉和芯片消化器是通用的纸浆和造纸厂空气污染物的来源,如微粒和氮氧化物。芯片消化器和化学回收蒸发器是最集中的挥发性有机化合物的来源。化学回收炉是一种细颗粒物排放和硫氧化物。在卡夫的过程中,硫氧化物相比,是一个小问题造成的气味问题四个减少硫气体,统称为总减少硫(TRS):硫化氢、甲硫醇、二甲基硫醚、二甲基二硫。TRS排放主要是释放木屑消化、黑液蒸发、化学回收锅炉过程。TRS化合物产生气味公害问题比硫氧化物浓度较低;气味阈值对TRS化合物低于约1000倍,二氧化硫。人类可以检测一些TRS化合物在空气中“臭鸡蛋”味水平低至1 ^ g / L。
表21.8
常见的空气污染物从纸浆和造纸过程
源
卡夫复苏炉
粉煤灰的猪的燃料和燃煤燃烧器
亚硫酸盐机操作
卡夫制浆和恢复过程
芯片消化器和液蒸发
所有燃烧过程
精细颗粒的粗颗粒硫氧化物减少硫氮氧化物气体挥发性有机化合物
来源:美国环保署的纸浆和造纸工业,第二版,报告EPA / 310 - r - 02 - 002,美国环保署,华盛顿,2002年11月。
纸浆和造纸厂污染控制技术取得了重大投资和过程。根据
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