1.背景
由于受耕地的，棉花供应紧缺和 化纤织物比例提高是一个普通现象。粘胶纤维性能 与天然纤维最为接近，在化纤中占有重要地位。我 国年产粘胶纤维24万吨，约需化纤浆粕25万吨。国内 化纤浆粕以棉绒浆粕为主，占全部浆粕的87.5%。所以 本项目主要涉及棉绒浆粕的清洁生产。
在化纤浆粕行业逐步实施清洁生产， 对于节约资源、减轻污染，推动工业可持续发展具 有重要意义。椐国内主要浆粕生产厂如上海、南京 、新乡等地工厂的资料，生产每吨浆粕其废水约排 出COD300—400公斤，BOD100公斤严重污染环境，这主要是 由于生产工艺落后，没有回收黑液，使大量碱和有机 物排出造成的。如上海的三个化纤浆粕厂每天排出 的浓黑液，其污染程相当于一个中等城市一天的污 水污染。其中的二个浆粕厂还靠近水厂取水口，影 响市民饮用水质。国内其它化纤浆粕厂也都存在类 似问题。
目前国内化纤棉浆生产技术落后、设 备陈旧，造成黑液提取率低，国内常用的平板式洗 浆机效果较差，一般黑液提取率只有60%。黑液与其 它废水混合后浓度降低，但COD总量不变。而采用国 外长网洗浆机黑液提取率可高达90%，有利于黑液回 收和减轻中段废水的污染，类似的还有连续打浆技 术等等。引进国外先进的技术与设备进行技术改造 ，可以更好地治理污染。
2.目标与产出
(1) 总体目标:
实现化纤浆粕行业的清洁生产，从根 本上消除浆粕黑液对我国水环境的污染，同时提
高 浆粕生产的技术水平，促进我国粘胶纤维生产的可 持续发展。
(2) 近期目标：
上海市决定将原上海市区的三个 化纤浆粕厂迁址郊外重建，建立上海化纤浆粕总厂 清洁生产的示范工厂。
引送关键设备(详见后)进行技术改造 ，大幅度降低浆粕废水污染并进行资源综合利用回 收碱，实现清洁生产新工艺。上海化纤浆粕总厂作 为浆粕行业清洁生产的示范工厂建成后，在维持浆 粕产量3万吨的同时，将达到：
COD排放量从44吨／天下降到1.6吨／天 ；
BOD排放量从25吨／天下降到0.7吨／天；
黑液提取率从60%上升到90%以上。
废水达到上海市排放标准，为改善黄浦江水质作出重大贡献。
由于上海的化纤浆粕厂目前生产工艺 与污染情况有典型性，南京、保定等大化纤厂目前 与上海情况相似，所以上海的改造措施和技术、经 验也可推广应用于国内其它工厂。计划到2000年，使 我国化纤浆粕生产的70%达到上海浆粕生产示范工厂 水平。
3.行动
3.1 根据《中国21世纪议程》中清洁生 产的原则和，提出化纤浆粕行业清洁生
产的行 业标准、规范、定额、建立与之适应的管理制度。
为培训人员，建立标准与规范等中国 纺织总会与上海化纤公司共同建立培训中心。
3.2 在上海建立化纤浆粕清洁生产示范 厂：
化纤浆粕在生产过程中，棉短绒上的 腊质、木质素、杲胶等有机物经碱煮后溶出，使蒸 煮的碱带上深黑色，通称为黑液。黑液含大量碱和 有机物，COD高达几万毫克／升。老工艺洗浆效果差 ，大量黑液进入中段废水，最后排入黄浦江造成严 重污染。
现拟采用引进的长网洗浆机提取黑液 ，黑液提取率可大于90%，稀释因子小于3。黑液回收 后再浓缩、燃烧，可以利用黑液的热值同时回收后 的碱可再用生产。浆粕生产最主要的污染就是黑液 ，现黑液中有机物已被燃烧完全去除，碱又回收， 这样就实现了清洁生产。
除引进长网洗浆机，国内棉浆生产目 前采用间歇式打浆机，其能耗高，由于碱外溅等原 因不利于带黑液打浆，为了提高黑液提取率拟改用 引进的连续打浆机。另外为了改变国内漂白浆落后 的间歇式手工操作，降低化工原料用量要引进漂白 自控系统等装置。
4.投入
(1) 上海化纤浆粕总厂总投资为14000万元 人民币(折合美元1609万元)，其中环境保护投资(包括 黑液回收，废水生化处理、废气处理等)为4437万人民 币(折合510万美元)，黑液回收部分设备投资252.4万美 元，申请国际金融组织贷款252万美元。
(2) 能力建设(包括培训、外国专家讲学 指导、标准、规范)和推广费用共9万美元，
自筹5万 美元，申请援助4万美元。
(3) 该项目需引进设备11台套，投资252.4 万美金(直接用汇203.6万美金、国内配套48.8万美金)。
5.效益
本项目计划的完成，对化纤浆粕行业 完成清洁生产改造和持续发展将产生巨大的影响， 使浆粕废水的污染减少80%以上。上海化纤浆粕总厂 的建成将会大大改善黄浦江的水质，具有良好的示 范效应(如“目标”一节所述对黄浦江的有机污染COD 从44吨／天下降到1.6吨／天)。由于用水量大，国内 大的化纤浆粕厂均建在江边或湖边，如南京化纤厂( 长江边)、九江化纤厂(鄱阳湖边)、保定化纤厂(白 洋淀边)，行业部门计划在1995年后再对南京等化纤厂 进行改造，它将有力地削减对长江及其它水系的污 染，并使我国的浆粕生产达到新的技术水平。
造纸黑液处理技术
发布时间：2010-7-14 11:28:19 中国污水处理工程网
据统计，我国县级以上造纸及纸制品工业废水排放量占全国工业总排放量的18.6%，排放废水中COD约占全国工业COD总排放量的44.0%。近年来，经多方不懈努力，虽然造纸工业水污染防治已经取得了一定的成绩，但目前造纸行业约占排放总量50%的废水尚未实现达标处理。
造纸厂按工序排出三股废水：一是制浆蒸煮废液，即造纸黑液；二是分离黑液后纸浆的洗、选、漂水，也称中段水；三是抄纸机上的白水，白水是可以处理后回用的。实际上中段水是黑液提取不完全所剩下的部分，一般占总量的10%以内，而黑液中所含的污染物占全厂污染排放总量的90%以上，因此，造纸黑液是造纸厂污染的主要部分。
“污染即是错置的资源”。造纸用的秸秆等原料中均含有纤维素、木质素、和半纤维素等物质，造纸仅取用其中的纤维素（约占40%），而其中约占25%的木质素与约占28%的半纤维素以及木糖、氮、磷、钾等则随黑液废弃。以传统的硫酸盐纸浆生产为例，一般每生产1t硫酸盐浆就有1t有机物和400 kg碱类、硫化物溶解于黑液中，这也是构成造纸污染的主要成分，大量COD排放到水体中将消耗水中大部分溶解氧，导致水质因溶解氧浓度严重不足而恶化。对造纸黑液的处理是造纸业废水处理的关键，目前，常用的造纸黑液处理技术有碱回收法、絮凝沉淀法、膜分离法、酸析法、好氧活性污泥法及生物技术法等。其中碱回收法是目前技术最成熟、工业中应用最广泛的造纸黑液处理方法。
碱回收技术是造纸黑液处理较为成熟的技术，在各地取得了广泛的应用。根据不同的工作原理，又可分为燃烧法、电渗析法及黑液气化法等。
燃烧法碱回收技术的完整流程分为提取、蒸发、燃烧、苛化-石灰回收四道工序。基本原理是将黑液浓缩后在燃烧炉中进行燃烧将有机钠盐转化为无机钠盐，然后加入石灰将其苛化为氢氧化钠，以达到回收碱和热能的目的。
黑液与浆料分离后，提取出来的木（草）浆稀黑液浓度较低，必须将其通过蒸发系统去掉大部分水分，浓缩至45-80%的浓度，再将浓缩后的黑液喷入碱回收锅炉炉膛燃烧，黑液燃烧产生的热量可用于工艺或发电。黑液中的有机钠盐在炉内发生化学反应转变为熔融的碳酸钠，同时把补充的芒硝还原成硫化钠，熔融物从碱炉底部排出，溶解后形成含少
量铁离子的绿液。所得绿液与石灰进行反应，其中的碳酸钠被苛化为氢氧化钠。苛化后澄清的液体称为白液，即可重新用于制浆蒸煮。将苛化产生的白泥进行高温煅烧，可以回收石灰用于苛化过程。
燃烧法碱回收工艺技术成熟，运行稳定，但工程投资较大，适用于规模较大的造纸企业，当前各国对黑液处理主要采用燃烧法回收碱的技术路线。但燃烧法碱回收容易受到黑液中硅成分的干扰：黑液中的二氧化硅与碱作用生成硅酸钠，在燃烧过程中易形成结垢，影响了碱回收过程的顺利进行。木浆中硅含量较低，因此碱回收进行较顺利，碱回收率可达95~98%。但我国森林资源紧张，草类资源相对丰富，因此形成了以草浆造纸为主的造纸产业结构，草浆黑液中较高的硅含量影响了碱回收的效果。近年来，草浆黑液碱回收同步除硅技术已成功进行了生产性试验，该技术的推广必将大幅提高我国造纸黑液碱回收整体效率。我省泰格林纸集团永州湘江纸业股份有限公司以马尾松为原料生产本色硫酸盐木浆，其造纸黑液处理即采用传统的燃烧法碱回收工艺。2006年，该厂进行扩建并形成木浆为主辅以少量竹浆，年产10万吨的纸浆生产规模。新的碱回收系统同时投产，设计日处理黑液4000m3，碱回收蒸发站采用8体6效全板式降膜蒸发器（I效蒸发为3体，II~VI效蒸发为单体），碱炉为日处理固形物量530－630吨的次高压低臭式碱炉，苛化工段采用压力过滤器工艺；产生的白泥采用抛弃填埋处理，未进行综合利用处理。配套热电车间选用90T/H循环硫化床锅炉，配备2.5/3.0MW汽轮发电机组。总体上实现了黑液处理排放合格，为造纸行业污染治理提供了成功的范例。
2.电渗析法
电渗析法工艺一般采用循环式流程，黑液通过阳极室循环，稀碱液通过阴极室循环。在直流电场作用下，Na+通过阳膜进入阴极室，与电解产生的OH–结合生成NaOH而得以回收碱；阳极室黑液由于电解产生H+而不断被酸化，到一定程度时，将大部分木质素
沉淀析出。电渗析法碱回收具有工艺过程简单，操作方便、设备投资少，易于自动化等特点。为了进一步提高碱回收率并降低耗电量，尚需对电极和膜片进行改进。
3.黑液气化法
黑液碱回收除了常采用上述两种方法外，在国外还普遍使用的一种方法是黑液气化法。其原理是将黑液在高温快速反应器中气化，使其中的有机物转化为清洁的可供燃气轮机使用的燃料气体。黑液气化法比传统的燃烧回收更有效，且环境友好性强，是制浆造纸工业能源生产与回收的一种有前景的技术。
对比以上三种工艺，总体上讲，燃烧法碱回收能够比较充分、全面地回收利用资源，对于规模在年产量在1.7万吨以上的造纸企业，该技术在经济上可收回成本或有一定收益。但我国由于木材短缺，采用非木纤维原料生产的纸浆占纸浆总量的70%以上，这样的原料结构了工厂的生产规模，80%以上是年产2万吨以下的中小型造纸厂，这些企业基本上不具备碱回收系统。
造纸黑液的治理是解决整个造纸工业污染的关键，由于黑液中含有难以生物降解的木质素以及其它一些有毒物质，使得黑液的治理成为世界性的难题。目前，国内外对中小型草浆厂黑液的治理，酸析法仍是主要手段，但其不足之处非常明显。近年来，虽然省领导高度重视环境保护，尤其是湘江水污染的治理工作，湘江沿岸各城市也不断加大对湘江水质的监管和治理投入力度，但湘江水质恶化的趋势并没有得到明显改观。造纸企业的污染即是湘江及其主要支流污染的重要来源之一，加大对造纸废水污染的治理力度，逐步实现造纸企业达标排放，对彻底改善湘江水质有着重要的意义。偏小的造纸企业规模和以非木纤维为主的原料构成则是造成我省造纸企业污染治理未能取得根本性进展的原因。因此，对造纸企业进行整合，扩大生产规模，逐步淘汰年产量不足5万吨的小型造纸
企业；改善造纸原料构成，改进造纸黑液硅干扰处理技术；引进先进的造纸污水处理技术及设施；加大造纸污水处理技术科研攻关是促进我省造纸企业污染治理的主要出路。
波纹滤板式平面阀鼓式真空洗浆机是汶瑞公司在消化吸收国外先进技术的基础上，自行研制独家开发的新五代鼓式真空洗浆机，已获得了国家专利(ZL98221027.2)，被广大用户认为是替代孔式滤板鼓式真空洗浆机的理想设备。该设备在非木材纤维上的应用，达到国际先进水平。
优势：
1.单位面积生产能力大。
2.分配阀采用平面液膜密封,提高真空度。
3.阀芯角度可调节,适应不同浆种需要。
4.平面式分配阀占地面积小,结构紧凑,维修方便。
5.波纹滤板增大有效过滤面积,防倒灌,不易“糊网”。
6.主传动变频调速，降低电能消耗。
7.两端滚动轴承支持，运转平稳。
主要技术参数：
适用于蒸煮纸浆黑液提取及漂后浆料浓缩
串联洗浆机生产能力（提取黑液）：
风干麦草浆1.8-2.5t/m2.d 风干苇浆2.5-3.5/m2.d 风干木浆5-7t/m2.d
共二十种尺寸规格，过滤面积为25-120㎡
真空度0.01-0.03MPa
进浆浓度1.5%-2.5%,出浆浓度8%-12%
转鼓转速0.8-3r/min
SPD的基本元器件及其工作原理：
1．放电间隙(又称保护间隙)：
它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成，其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线L1或零线（N）相连，另一根金属棒与接地线(PE)相连接，当瞬时过电压袭来时，间隙被击穿，把一部分过电压的电荷引入大地，避免了被保护设备上的电压升高。这种放电间隙的两金属棒之间的距离可按需要调整，结构较简单，其缺点时灭弧性能差。改进型的放电间隙为角型间隙，它的灭弧功能较前者为好，它是靠回路的电动力F作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。
2．气体放电管：
它是由相互离开的一对冷阴板封装在充有一定的惰性气体(Ar)的玻璃管或陶瓷管内组成的。为了提高放电管的触发概率，在放电管内还有助触发剂。这种充气放电管有二极型的，也有三极型的，
气体放电管的技术参数主要有：直流放电电压Udc;冲击放电电压Up(一般情况下Up≈(2～3)Udc;工频而授电流In;冲击而授电流Ip；绝缘电阻R(>109Ω)；极间电容(1-5PF)
气体放电管可在直流和交流条件下使用，其所选用的直流放电电压Udc分别如下：在直流条件下使用：Udc≥1.8U0（U0为线路正常工作的直流电压）
在交流条件下使用：U dc≥1.44Un(Un为线路正常工作的交流电压有效值)
3．压敏电阻：
它是以ZnO为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻，当作用在其两端的电压达到一定数值后，电阻对电压十分敏感。它的工作原理相当于多个半导体P-N的串并联。压敏电阻的特点是非线性特性好（I=CUα中的非线性系数α），通流容量大（～2KA/cm2），常态泄漏电流小（10-7～10-6A），残压低（取决于压敏电阻的工作电压和通流容量），对瞬时过电压响应时间快（～10-8s），无续流。
压敏电阻的技术参数主要有：压敏电压（即开关电压）UN，参考电压Ulma；残压Ures；残压比K(K=Ures/UN)；最大通流容量Imax；泄漏电流；响应时间。
压敏电阻的使用条件有：压敏电压：UN≥[（√2×1.2）/0.7]U0（U0为工频电源额定电压）
最电压：Ulma≥（1.8～2）Uac (直流条件下使用)
Ulma≥（2.2～2.5）Uac（在交流条件下使用，Uac为交流工作电压）
压敏电阻的最电压应由被保护电子设备的耐受电压来确定，应使压敏电阻的残压低于被保护电子设备的而损电压水平，即(Ulma)max≤Ub/K，上式中K为残压比，Ub为被保护设备的而损电压。
4．抑制二极管：
抑制二极管具有箝位限压功能，它是工作在反向击穿区，由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点，特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α为非线性系数，对于齐纳二极管α=7～9，在雪崩二极管α=5～7。
抑制二极管的技术参数主要有
（1）额定击穿电压，它是指在指定反向击穿电流（常为lma）下的击穿电压，这于齐纳二极管额定击穿电压一般在2.9V～4.7V范围内，而雪崩二极管的额定击穿电压常在5.6V～200V范围内。
（2）最大箝位电压：它是指管子在通过规定波形的大电流时，其两端出现的最高电压。
（3）脉冲功率：它是指在规定的电流波形（如10/1000μs）下，管子两端的最大箝位电压与管子中电流等值之积。
（4）反向变位电压：它是指管子在反向泄漏区，其两端所能施加的最大电压，在此电压下管子不应击穿。此反向变位电压应明显高于被保护电子系统的最高运行电压峰值，也即不能在系统正常运行时处于弱导通状态。
（5）最大泄漏电流：它是指在反向变位电压作用下，管子中流过的最大反向电流。
（6）响应时间：10～11s
5．扼流线圈：扼流线圈是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件，它由两个尺寸相同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件，要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。扼流线圈使用在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号（如雷电干扰），而对线路正常传输的差模信号无影响。
这种扼流线圈在制作时应满足以下要求：
（1）绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘，以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。
（2）当线圈流过瞬时大电流时，磁芯不要出现饱和。
（3）线圈中的磁芯应与线圈绝缘，以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。
（4）线圈应尽可能绕制单层，这样做可减小线圈的寄生电容，增强线圈对瞬时过电压的而授能力。
6． 1/4波长短路器
1/4波长短路器是根据雷电波的频谱分析和天馈线的驻波理论所制作的微波信号电涌保护器，这种保护器中的金属短路棒长度是根据工作信号频率（如900MHZ或1800MHZ）的1/4波长的大小来确定的。此并联的短路棒长度对于该工作信号频率来说，其阻抗无穷大，相当于开路，不影响该信号的传输，但对于雷电波来说，由于雷电能量主要分布在n+KHZ以下，此短路棒对于雷电波阻抗很小，相当于短路，雷电能量级被泄放入地。
由于1/4波长短路棒的直径一般为几毫米，因此耐冲击电流性能好，可达到30KA（8/20μs）以上，而且残压很小，此残压主要是由短路棒的自身电感所引起的，其不足之处是工频带较窄，带宽约为2％～20％左右，另一个缺点是不能对天馈设施加直流偏置，使某些应用受到限
