精制棉生产新工艺 实现零污水排放 污水处理技术可应用于多个化工行业

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(一) 氢键法生产改性纤维改性植物原纤维为在不破坏化学键，尽量保留天然植物纤维基本成分和生态属性的条件下，把纤维分离开，得到的就是植物原纤维。氢键法，就是在常温常压下将植物体的分子间氢键转换为分子内氢键的方法，来分离和利用纤维的。它基本保留了天然植物纤维的主要成分和生态属性，节省了能源和材料消耗，在源头上减少了污染物的产生。改性植物原纤维，是未被人们认识的一类全新的基础原材料。它可用作绿色建材、纺织纤维、各种纸张、纤维化工原料、一次性饭盒、无纺布、妇女卫生巾、绒布玩具等的基础原材料。 1. 原材料来源丰富 该项目工艺可采用的原料为农林植物废弃物，秸秆、棉、麻、竹、木等废弃枝叶、藤条，无需扩大占用粮田，充分利用现有农林废弃物，既能解决因秸秆燃烧等引起的大气污染等环境问题，又能解决部分替代钢材、铝材、水泥、石油、塑料等材料，而且生产工艺高效环保，符合生态文明的要求。 2. 产品多样性 终端产品涉及纺纱织布、作纸浆造纸、制无纺布、制一次性饭盒、制造绿色建材等多种产品，而且与现有纤维行业对接性强，可改善现有纤维缺陷。 3. 与区域结合性高 可根据不同地区农林分布特点，进行量身定做，优化产业链。 (二) 污水分散快速处理污水的分散快速化学处理法是以污水再生回用为重点的，克服上述问题的一种技术。它的核心是发明了一种有普适性的天然高分子提取剂的主体成分，再根据不同成分污水复配一定的其它化学品，形成适应不同行业、不同单位的天然高分子提取剂，采取与其适用的处理工艺和设施，在污水发生地就地迅速地（几分鈡）对污水进行处理（或预处理），提取污染物后，水和有用物质就地回收、循环重复利用。用此法对现行主流的污水处理方法进行补充和改进，有望用分散和集中相结合，以分散为主的治理办法，从根本上解决污水的控源，减排问题。也为那些分散的，离污水处理厂远的单位提供一个治污技术。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpg 1. 专利的技术内容和实现的指标 在分散快速化学处理法专利的技术内容是：①天然高分子提取剂的主体成分的制造。②针对不同污水其复配成分的选择和生产。③产业化生产和处理设备的标准化，定型化。④以天然高分子提取剂为主体药剂的各种污水处理的工艺、流程和设施。⑤在所有可能应用的领域，进行应用试验。研究主要行业和单位的应用条件。⑥将其用于现有污水处理厂，达到降低成本，提高治理能力的目的。 （1） 天然高分子提取剂主体成分的制造 从污水发生源头考察，大多数污水中是三类物质，一是人们为生产、生活需要加进去而未用完的有用物质，二是生产、生活中产生的以天然高分子为主的物质，三是原水中带有的物质。如果将污水在发生地就近处理，第一、三类物质只要不和其它工段和单位的污水混合，让其留在水中和处理后的再生水一起回用，在大多数工业生产单位是行得通的。关键的难点和重点是要研究制造出能对各种污水中含有的天然高分子有机物为主的二类物质起作用，并能将他们提取出来,达到能够让再生水回用要求的提取剂。这可能吗？答案是肯定的。因为天然高分子有共性，有共性就有可能针对这些共性制造出一些高聚物让它们迅速的，简单的作用于要处理的污水，在污水发生地就地就近分散地对污水进行处理。实现了就地就近分散处理，水和水中的有用物质就不会和其它成分的污水发生混合，回用就容易实现了。这种高聚物必须是产业化规模生产批量供应的。具体指标已经达到：有效成分不低于80%，天然高分子凝聚时间不大于10分钟，每处理千吨污水使用量不高于50-100公斤。 （2） 复配药剂的选择和制造 各种污水成分不一，想用天然高分子提取剂的主体成分，一种药剂解决所有问题是不现实的。还要根据不同污水，研究加入不同的复配药剂作为辅助成分。对这些药剂的品种要求是：对天然高分子提取剂的主体成分的功能有加强作用，使用方法同样简单、便捷，可以产业化大批量生产供应或在市场上采购。该专利已研究了造纸制浆、纺织印染、精制棉、制药、城乡生活5种主要污水处理使用的复配药剂及其配用方法。 3） 污水分散快速化学处理设备 污水分散快速就近就地处理，也就是在污水发生地处理。对工业污水而言，污水发生在池、罐、釜中，如能将原料，半成品、成品与水分离，将污水留在池、罐、釜中，就可就地把天然高分子提取剂水溶液加入池、罐、釜中搅拌几分钟，水中的污染物就会浮到水面上，将其捞出处理、使用，除污就结束了。如果原料或半成品不能在池、罐、釜中分离，要通过另外的机械设施分离，分离后的水可回到原处处理，也可在池、罐、釜的附近建辅助的池、罐、釜处理，处理后的水回原处使用。在课题研究期间已在造纸制浆、纺织印染、精制棉行业选择了几个单位的污水按上述工艺设计了处理系统，进行试验。 鉴于现在许多地方和单位都有了污水处理设施和污水处理厂，该专利可用现有污水处理设施，使用新技术降低处理成本，提高处理产量、质量和回用率。 （4） 天然高分子提取剂的使用方法 目前已试用的方法是把天然高分子提取剂按0.1%-o.2%的浓度溶入水中，再按总水量5%-10%的比例把这种水溶液加入处理设施中，搅拌几分钟，水中的污染物就会浮到水面上，将其捞出处理、使用，除污就结束了。在现有污水处理厂可在进水端采用这种方法对污水进行预处理，将其cod的60%—70%降下来，然后按原工艺处理，处理时间会大大缩短，人工、能耗和成本会大大下降。 （5） 减少污泥量的工艺和措施 现在污水厂的污泥很多，主要是在污水处理中多种成分污水混合反应生成的，是现行处理方式采取的处理措施让其生成的。改变污泥多的状况该专利采取的措施是：①完善现行的处理方式和措施，突出在源头原地处理，尽量减少不同成分污水混合。②污染物与水分离后，要从上层捞除，少采取下沉集聚方法。③要研究捞出的污染物的利用。已取得的一个成果是作为绿色建材的助剂，使用价值很高，可全部用完。④要研究符合上述要求的污水流动管道，处理设施。可使污泥发生量减少70%-80%。 2. 天然高分子提取剂的应用试验数据 天然高分子提取剂制造成功后，已在造纸制浆、印染、制药、精制棉、麻类脱胶、秸秆纤维制造、城市污水等多方面的污水处理中试用，总体效果很好。 某纸业有限公司的造纸废水用天然植物高分子提取剂经一次处理前后对比情况： （1）制浆和造纸混合废水：处理前COD值3602；处理后COD值442.去除率87%。 （2）“三造”废水：处理前COD值1140；处理后COD值313，去除率73%。 （3）排放水：处理前COD值111.4，由于COD值不高无需处理。 浙江某印染有限公司的混合污水，用天然植物高分子提取剂经一次处理前后对比情况：处理前COD值25600；处理后COD值4200色度浅，完全可以重复利用。去除率84%。 北京城市污水经一次处理前后对比情况：处理前COD值415.4；处理后COD值195.6。去除率55%。 重庆某医药雨水污水处理厂，合成制药污水，一次处理前cod152886，一次处理后46512，去除率69.5%。厂方认为，不改变现有设施和工艺，只要在进水口用此法，对污水预处理一下，处理厂的能源消耗、劳力使用，治理成本就会大幅度下降，污泥发生量大大下降，设施处理能力大大提高。 下表为以废弃棉为原料用改性法生产的改性植物原纤维指标与以短棉绒为原料用蒸煮法生产的精制棉的国家标准GB/T 9107—1999对比

表1-关键技术指标及创新点分析表

参照对象		国家人造板标准GB/T17657-2013的相关指标
参照对象分析		GB/T 17657-2013 人造板及饰面人造板理化性能试验方法
技术指标	技术指标目标值	参照对象技术指标	提升程度	说明
1、厚度偏差mm	0.11	+-0.20	45%	木粉为原料用改性法生产的聚合木标准板与人造板标准的性能指标对比
2、吸水厚度膨胀率	2.28%	不大于35%	93%
3、静曲强度MPA	38.1	不小于23	67.8%
4、弹性模量MPA	3000	无要求	3000
参照对象		马来麻蒸煮法制造的用于制造60万元/d的电解电容器绝缘纸的纸浆的成纸性能
参照对象分析		该参照物为世界先进水平，用同样的设备和国家标准进行检测。
技术指标	技术指标目标值	参照对象技术指标	提升程度	说明
1、定量g	59.4	64.6	8%	以马来麻为原料用改性法制造的改性植物原纤维的成纸性能与以马来麻为原料用蒸煮法制造的用于制造60万元/d的电解电容器绝缘纸的纸浆的成纸性能
2、厚度mm	121.8	217.3	43.9%
3、紧度	0.488	0.297	83.5%
4、抗张指数	73.66	16.52	345.8%
5、撕裂指数	15.20	13.61	11.6%
6、电导率	0.61	3.21	80.9%
参照对象		短棉绒为原料用蒸煮法生产的精制棉的国家标准GB/T 9107--1999中的纤维素醚用精制棉理化性能指标M200-为参照物
参照对象分析		GB/T 9107—1999《精制棉》1999-09-10发布，2000-04-01实施
技术指标	技术指标目标值	参照对象技术指标	提升程度	说明
1、粘度	150	121-300	合格	以废弃棉为原料用改性法生产的改性植物原纤维指标与以短棉绒为原料用蒸煮法生产的精制棉的国家标准GB/T 9107--1999中的纤维素醚用精制棉理化性能指标M200-的对比
2、纤维素含量	96.5	98.5	基本合格
3、吸湿度	160	不小于150	合格
4、灰分含量	0.102	不大于0.1	基本合格
5、白度	78.5	85	基本合格
6、铁含量	13ppm	不大于30ppm	合格
创新点	创新点内容
质量的提升(Q)	1.工艺创新：植物材料软化点过高，该工艺通过分子间氢键转化为分子内氢键，从而降低软化点，实现在常温常压下对植物体改性，植物体的化学键尽可能的不受破坏，尽可能地对植物体进行全成分利用。 该工艺过程是通过以下技术手段实现的： 1.1在材料预处理段的创新：独家制造了全新的多次开料，多次除尘的预处理系统； 1.2改性反应段的创新：在常温常压下（最佳温度是-4℃），活性氧·O-H，活性氮·N-H2与植物体产生分子间氢键的羟基基团O-H，大量发生氢键反应，减少了羟基，也就减少了植物体的分子间氢键，从而使原料像蒸煮过一样，发生软化。这一反应要在碱性条件下进行，但碱并不是氢键反应的一方 ，也不会变成废物。软化植物材料时不但不蒸煮，反而用冷气机降温到-2℃-4℃。 1.3热溶反应中的创新：植物材料中除了有用成分和冷水浸出物外，还有一部分热水溶出物，这些物质在漂白的高温下，会溶出来，消耗了大量漂白剂，也影响漂白度。该工艺流程中创造性的安排了热溶段，把原料中的热水溶出物溶入水中，随水排出，为漂白创造条件。 1.4漂白反应中的创新：采取无氯元素的双氧水无氯漂白。 2.工艺及设备创新：该工艺生产线14类设备中有8种为独立研发、独家创造。外协设备也有创新在内，如电动机、水泵都结合了节能措施，大大减少能源消耗，原纤维生产使用的高温高压蒸煮设备被完全减掉，污水处理设施也大为简化，节省了大量投资和运行费用。 3.产品创新：改性植物原纤维是原来世界上没有的，以各种植物为原料制成的一类新基础原料，它可以部分代替钢材、铝材、木材、塑料、棉麻、纸浆，制造出千百种生产、生活资料，而且这些制成品更环保，更接近于自然，使用价值更高，成本更低。 4.助剂创新：合成、组合、复配新的助剂，名称是聚合木助剂（低碳1-7号）从改性剂来看，它是用无毒、无害的常用物质，他们本不是活性氧、活性氮，在进入改性器后，可生成活性氧、活性氮，而且活性氧、活性氮生成后就与植物材料发生氢键反应，变成植物材料中的氧和氮。 5.污水处理方式的创新：分散快速化学处理法，是让污水停留在污水发生的原地加入创新的污水处理剂，在很短的几分钟内聚集出水中的无用污染物，将其去除，把水和水中的有用物质留在原地继续使用。各段产生的污水互不混合，也就不可能发生不应有的反应，产生不知名的污染物。处理后的水中有什么物质也十分清楚明白。这样就可按需要对其加以回用。该污水处理方式低耗能，少投资，低成本。
成本的降低(C)	成本降低
生产的周期(D)	缩短

一、传统精制棉生产工艺及主要缺陷（一）传统精制棉生产工艺主要工艺流程：备料→开棉→投料→蒸煮→热洗→冷洗→酸洗→漂白→酸处理→水洗→碾压驱水→气流烘干→打包 主要设备：锅炉、蒸球、漂白机、压榨机、打包机、捏合机、耙干机、烘干机、粉碎机及酒精回收塔。 （二）主要缺陷精制棉生产因其传统的高温高碱蒸煮和含氯漂白工艺存在的主要问题：一是污染非常严重，废水主要来自蒸煮黑液和漂白白液。黑液有机物浓度大CODcr可达5×104mg/L以上，蒸煮黑液中有机物含量占总有机物排放量的90%，是精制棉生产的主要污染源；漂白白液中含有三氯甲烷、氯代酚类化合物、二恶英和呋喃等有毒性、致畸、致突变和难降解的有机氯化物；二是制浆得率低，色泽深，降解严重，不易制得高白度高聚合度产品。这些问题严重制约了精制棉的发展。 1.废水现状 （1）废水数量 精制棉生产过程中要产生大量的废水，根据设计消耗定额可知：每生产一吨精制棉要消耗220吨水，按照每天设计生产量10吨计算，每日要产生2200吨废水。 （2）废水来源 废水来源大致分以下几部分： ①蒸煮废水 棉短绒经碱法蒸煮产生的蒸煮黑液和浆料洗涤产生的大量黑褐色废水。其水量为：约70吨/吨产品 ②漂白废水 漂白过程产生的含有残氯的碱性废漂白液、酸洗产生的含有残酸的废水和漂白、酸洗后的大量洗涤废水。其水量为：约90吨/吨产品 ③驱水废水 指连续驱水机下挤压出来的含少量棉纤维的中性废水，驱水废水中除了含少量棉纤维外，水的质量应该是很好的。其水量为：约50吨/吨产品 ④其它废水 设备清扫和其它辅助性生产用水。 （3）废水成分 废水中主要成分为NaOH以及少量的H2SO4、NaOCL等另外还有随废水流失的棉短绒。据分析： PH值：10-11 残碱：1200-1750mg/l SO4＝：380 mg/l左右 Cl＝：14 mg/l左右 此外有微量的氰化物、六价铬和铅化物检出。 传统精制棉制造是个用水量巨大，污染严重的行业。按现行工艺流程生产一吨精制棉一般要产生220吨污水，污水cod可达50000mg/L，污水成分复杂，90%以上为有机物。为了处理这种污水，典型的工艺是，先进行物化处理，将ph值调到3左右，加进絮凝剂，用压缩空气搅拌，经气浮沉淀。物化处理后进行生化处理，一般是采取厌氧加好氧工艺。还要在厌氧池前设水解酸化池，提高厌氧池的处理效能；好氧段采取活性污泥加生物接触氧化法。设施建设成本和处理成本较高。 2012年，西安北方惠安化学工业有限公司关停了作为公司军民两用的支柱产品、也是公司主要污染源的精制棉生产线。此前，惠安公司一直注重对其的治理，执行的是兵器行业COD＜300毫克/升的废水排放标准。2011年6月，陕西省发布了《黄河流域（陕西段）污水综合排放标准》，其中对直接排入渭河流域地表水体的污水中COD排放限值降低到了50毫/升。新标准对废水排放的要求大幅提高。 惠安公司也一直在寻求经济可行的解决方案，但终究还是因为高额的环境治理成本而一度停滞。果断关停了精制棉生产线后，精制棉采取外购的方式，公司污水中COD的平均排放值降到20～30毫克/升，而且企业用水量也大为降低。　　2014年惠安公司光荣地摘掉了污染企业的帽子，顺利从国家废水重点监控企业名单中除名，废水稳定达标排放。 二、本项目优势（一）环保优势2015年4月16日，国务院正式印发《水污染防治行动计划》（“水十条”），从全面控制污染物排放、推动经济结构转型升级、着力节约保护水资源等10个方面对我国现阶段和未来水污染防治工作做出了规划。 2014年4月24日，十二届全国人大常委会第八次会议表决通过了《环保法修订案》，新法将于2015年1月1日施行。新环保法正式实施，新增“按日计罚”的制度，罚款数额上不封顶，将倒逼 精制棉生产新工艺零污水排放.pdf (1.37 MB, 下载次数: 4)

2015-6-12 13:38 上传

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污水处理 违法企业迅速纠正污染行为。加上配套政策的落实，中国迎来了史上最严格的环保执法，执行力度大。2015年比较特殊，即是“十二五”环境污染治理考核收官之年，也是“十三五”规划布局之年，从历个五年规划最后一年的情况看，环保投资力度都较此前显著加大。 本项目工艺特点之一为可实现环境友好生产，实现方式为——污水分散快速化学处理法：让污水停留在污水发生的原地加入污水处理剂，在很短的几分钟内聚集出水中的无用污染物，将其去除，把水和水中的有用物质留在原地继续使用，且各段产生的污水互不混合。传统工艺每吨产品用水量200～300吨，高能耗、高污染状况难以改变。本项目采用工艺将高温蒸煮改为低温常压（最佳温度是-4℃）下的改性，并创新采用污水分散快速化学处理法，使每吨产品的用水量降到10吨以下。某精制棉项目实例中，实测数据Cod，改性原水41520，一次处理后1956，去除率95%。漂白原水24760，一次处理后1806，去除率93%，完全可以回用。污水处理后的有机废弃物晒干后作为新型建材的原料用完，真正实现循环利用、生态环保。另外，该污水处理方法还能有效适用于目前的污水处理中心、煤化工、造纸等行业，经过实际测试，均处理效果良好。 （二）工艺优势该项目工艺特点为氢键法，代替了传统工艺的高温蒸煮：植物材料软化点过高，该工艺通过分子间氢键转化为分子内氢键，从而降低软化点，实现在常温常压下对植物体改性，植物体的化学键尽可能的不受破坏，尽可能地对植物体进行全成分利用。 该工艺过程是通过以下技术手段实现的： 1.在材料预处理段的创新：独家制造了全新的多次开料，多次除尘的预处理系统； 2.改性反应段的创新：在常温常压下（最佳温度是-4℃），实现减少羟基的目的，从而减少植物体的分子间氢键，使原料像蒸煮过一样，发生软化。这一反应要在碱性条件下进行，但碱并不是氢键反应的一方，也不会变成废物。软化植物材料时不但无需蒸煮，反而用冷气机降温到-2℃-4℃。 3.热溶反应中的创新：植物材料中除了有用成分和冷水浸出物外，还有一部分热水溶出物，这些物质在漂白的高温下，会溶出来，消耗了大量漂白剂，也影响漂白度。该工艺流程中创造性的安排了热溶段，把原料中的热水溶出物溶入水中，随水排出，为漂白创造条件。 4.漂白反应中的创新：采取无氯元素的双氧水无氯漂白 （三）综合利用优势该项目可实现棉花植株的全部利用，棉短绒可做为精制棉的原材料，棉花可通过该生产工艺优化品质，棉花植株的其余部分，可生产出改性植物原纤维，形成以改性植物原纤维为基础原材料的新兴战略性产业群，为解决可持续发展的资源、环境约束贡献力量。 （四）产品灵活优势改性植物原纤维是原来世界上没有的，以各种农林植物废弃物为原料制成的一类新基础原料，它可以部分代替钢材、铝材、木材、塑料、棉麻、纸浆，制造出千百种生产、生活资料，而且这些制成品更环保，更接近于自然，使用价值更高，成本更低。 该项目终端产品既可以是精制棉纤维产品，也可以是改性植物原纤维浆。 改性植物原纤维是以各种植物为原料制成的一类新基础原料，它可以部分代替钢材、铝材、木材、塑料、棉麻、纸浆，制造出千百种生产、生活资料，而且这些制成品更环保，更接近于自然，使用价值更高，成本更低。 （五）行业兼容优势用棉花做原料的改性植物原纤维，就是精制棉、水洗棉。它的一个最大特点就是吸水性比普通原棉高几十倍。用这种棉花纺纱织布，做棉胎，会更透气，更加冬暖夏凉，更舒适、卫生。可大大提高人们穿着的舒适度。 （1）把改性植物原纤维用于纺纱织布的技术和设备。 （2）把改性植物原纤维用于填充，做成棉胎、坐垫等的技术和设备。 （3）把改性植物原纤维用于制造无纺布的技术和设备。 （4）用改性植物原纤维作浆粕，制造黏胶纤维的技术和设备。 精制棉产品下游行业涉及食品、医药、日化、塑料、电子、造纸、冶金、航空航天等众多领域。 改性纤维浆下游行业涉及废弃资源综合利用、纺织纤维、绿色建材、纸浆纤维、轻工日常用品。 （六）经济社会效益优势若每生产10万吨改性植物原纤维要直接使用秸秆等农林废弃物15万吨，可直接解决就业约2000人，带动相关行业、产业人数可在此基础上数十倍增长，直接减少二氧化碳排放有如下几项：减少排放腐烂植物15万吨；放弃高温蒸煮，减少能源消耗，年均减少污水排放2200万吨；替代砖瓦等材料，减少加工这些材料的能源消耗约20万吨。综合效益明显，在环保压力日益增大的今天，在新环保法实施元年，在产业转型实质阶段，可作为标杆项目，留住绿水青山，实现金山银山。 小康全面不全面，生态环境质量是关键。要创新发展思路，发挥后发优势。因地制宜选择好发展产业，让绿水青山充分发挥经济社会效益，切实做到经济效益、社会效益、生态效益同步提升，实现百姓富、生态美有机统一。 三、发展趋势精制棉纤维素是从废弃的棉籽壳上剥出的棉短绒中提取出来的，还是上世纪50年代前苏联的援建项目，主要用于军工上制造火药。直到二十一世纪初期，我国纤维素仍然徘徊在军工领域，然而，在欧美国家，纤维素早已用到食品、饮料、医药、日化、造纸、电子，甚至是航空航天，并一直被西方发达国家所垄断。自上个世纪50年代起，我国生产的精制棉品位可谓是高的高不上去，低的低不下来。 由于我国精制棉行业缺乏整体规划，各地精制棉企业各自为阵，经过多年，一个发展中的重要工业没有争到它应有的地位，至今全国有近百个厂家，但没有一个大企业。又因为精制棉生产因其传统的高温高碱蒸煮和含氯漂白工艺引起的环境污染等主要问题，制约精制棉的进一步发展。 在国内主要的精制棉生产企业有宁津龙德精制棉有限公司（山东）、惠安精制棉厂（西安）、盯庄精制棉厂、宁津通达精制棉厂（山东德州）、湖北省钟祥市精制棉厂、南通精制棉厂（江苏）等。 尚普咨询发布的《2014-2018年中国精制棉市场调查报告》显示，随着美欧等主要经济体进入复苏期，世界经济的基本面得到有效支撑，但受人民币升值等因素影响，出口效益下降。在国家扩内需、调结构、促转变等一系列政策措施的积极作用下，石油开采、建筑材料、航空航天等相关行业保持良性增长，下游市场的旺盛势必会带动精制棉的增长扩大。 综上所述：若该项目能成功实施，将改变传统纺织纤维行业高污染、高能耗、高排放的局面，在《水污染防治行动计划》(简称《水十条》)正式开启中国“铁腕治污”时代具有极强的生命力，顺应社会环保要求，同时该项目以氢键法生产改性纤维，提升纤维品质，带动纺织业向生态产业发展。更重要的是由于该项目的行业兼容性极高，能够形成以精制棉为基础辐射多个行业的集群产业，带动地方经济可持续发展，为产业转型升级提供了良好的契机。 [ 本帖最后由 haojun201287 于 2015-7-15 09:14 编辑 ]

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