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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herausfiltern von Feinstoffen aus Flüssigkeiten, z. B. Fasern,
Füllstoffe, Kolloidstoffe, Zuschlagstoffe u. dgl. aus einer Stoffsuspension, z. B. zum Klären von Abwässern aller Art oder der stoffverlustfreienBildung von Papier- oder Vliesbahnen mit Hilfe einer nach dem hydrau- lischen Prinzip arbeitenden Doppelsiebpapiermaschine (Former) mit zwei schräg nach unten keilförmig oder bogenförmig zusammenlaufenden Sieben oder durchlässigen Entwässerungsbändern, wobei zwischen den
Sieben ein gemeinsamer oben offener Stoffauflaufkasten für die Aufnahme der Stoffsuspension angeordnet ist und unter den Siebabschnitten sich an die Siebe anschmiegende Kästen befinden, die das Abwasser ab- führen.
Es ist bekannt, die Faserrückgewinnung in der Papier- und Zellstoffindustrie mittels kontinuierlich arbeitender Stoffänger, Siebtrommeln oder Sieben durchzuführen. Auf der Sieboberfläche entsteht dabei eine filtrierende Faserschicht, die das Wasser durchlässt und die Fasern, Füllstoffe und Zuschlagstoffe zurück- hält.
Es ist ebenso bekannt, bei Stoffängern die Filterwirkung zu erhöhen, indem man das Abwasser durch eine Faserschicht filtriert, die vorher auf einem sich bewegenden, endlosen Sieb in einem besonderen Be- hälter gebildet wird. Die Praxis zeigt, dass diese Methode der Filtrationsfaserrückgewinnung insbesondere in der Papier- und Zellstoffi1xlustrie mit ausreichender Leistung und mit Wirkungsgraden bis zu durch- schnittlich 85% und mehr arbeitet.
Diese bekannten Verfahren weisen jedoch den Nachteil auf, dass die Ausbildung eines höheren Vakuums bzw. eines höheren, einstellbaren Druckes in den Bereichen höchster Filterschichtdicken begrenzt bzw. technisch ausserordentlich kompliziert und aufwendig oder unmöglich ist. Durch die Bauart bedingt, sind die
Filterschichtdicke und der Durchsatz pro Quadratmeter Filterfläche sowie der damit gekoppelte Wirkungs- grad insbesondere für Abwasser mit Feststoffteilchen kleinster Teilchengrösse unter 5 bis 30 M, die durch dünne Filterschichten durchgesaugt werden, begrenzt und aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das die Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet und mit welchem die Reinigung von Abwässern mit Feststoffen oder geflockten Stoffen, ver- schmutztem Wasser aber auch die Blattbildung bei Doppelsieb-Papiermaschinen mit wesentlich besserem
Wirkungsgrad und Stoffretention erreichbar ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffsuspension einem kontrollier- ten hydraulischen Unterdruck von 0, 1 bis 9 mWS bei offenem Stoffauflaufkasten und/oder pneumatischen Überdruck von 0 bis 20 mWS + bei geschlossenem Druckstoffauflaufkasten bei einem einstellbaren Filtra- tionsdruck unter den Sieben von 0, 1 bis 9 mWS durch Einsatz von Saugpumpen oder Vakuum und/oder von
0, 1 bis 20 mWS + durch pneumatischen Druck oder Pumpendruck bei Einsatz eines geschlossenen Stoffauf- laufkastens über den Sieben unterworfen wird, und dass das in den oberen getrennten Filtrations- bzw.
Blatt- bildungszonen anfallende noch rohstoffhaltige Abwasser der ersten oberen Siebkastengruppe kontrolliert zur weiteren und vollständigen Klärung durch eigene Abwasserleitungen in den unteren Teil des gemeinsamen
Stoffauflaufkastens zurückgeführt wird, wo es zur vollständigen Filtrationsklärung durch die dickeren
Schichten der gebildeten Stoffbahn durch die untere Siebkastengruppe abgeführt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden die Abwässer erst nach Bildung einer Stofflage auf den Sieben vorzugsweise im gemeinsamen Stoffkasten mit ausreichender
Dicke und Filtrationswirkung zugeführt. Bei der Papier- und Vliesherstellung hat sich als vorteilhaft erwie- sen, 10 bis 40% der dem gemeinsamen Stoffkasten zugeführten Stoffsuspension mit den Siebkastengruppen der ersten oberen Siebabschnitte abzusaugen und das noch feinstoffhaltige Abwasser in den unteren Teil des gemeinsamen Stoffkastens im Kreislauf zuzuführen, um es durch Durchsaugen durch die gebildeten Papier- und Vlieslagen in den unteren Siebkastengruppen von den Feinstoffen zu befreien.
Bevorzugt werden die Ab- wässer durch die Stofflage abhängig von der Dicke oder dem Rückhaltevermögen der gebildeten Stofflage und dem Filtrationswiderstand mit einer geregelten Durchflussgeschwindigkeit zwischen 0, 1 bis 10 cm/sec ge- leitet.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist zur Rückhaltung von Fein- stoffen in Abwässern oder zur Stoffrückgewinnung bei einer Doppelsiebpapiermaschine zwei schräg nach unten keil- oder bogenförmig zusammenlaufende Siebe oder durchlässige Entwässerungsbänder auf, wobei die Siebe einen gemeinsamen Stoffauflaufkasten für das zu reinigende Abwasser bzw. die Papierstoffsuspen- sion besitzen, und unter den Siebabschnitten unter dem Stoffkasten Entwässerungskästen angeordnet sind.
Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Entwässerungskästen in mindestens zwei getrennte Gruppen eingeteilt sind, und dass für die Rückführung der Abwässer aus den Entwässerungskästen unter den Siebabschnitten im oberen Bereich der Kastengruppe eine direkt in den unteren Teil des gemeinsamen Stoffkastens führende
Leitung vorgesehen ist, die vorzugsweise über und nahe dem von den zusammenlaufenden Siebabschnitten gebildeten Spalt mündet.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird der Abwasserdurchsatz pro Quadratmeter Siebfläche auch bei hoher Filterschichtdicke um einen Faktor 5 bis 10 und mehr erhöht. Gleichzeitig wird die Stoffrückhal-
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tung auch für Stoffe kleinster Teilchengrösse um nahezu 100% gesteigert. Dieser Durchsatz und diese Stoff- rückhaltung wird erreicht, wenn auf der Stoffsuspension ein hydraulischer oder pneumatischer Druck von z. B. 12 mWS lastet und durch die Saugkästen zusätzlich ein Unterdruck von etwa 9 mWS, d. h. bis zur Kavitation erzeugt wird.
Bei einer Papiermaschine mit der erfindungsgemässen Vorrichtung, die ein Filter mit 4 m2 Filterfläche und einen Durchsatz von 1000 bis 10 0001/min aufweist, errechnet sich beispielsweise eine durch- schnittliche Filtrationsdurchgangsgeschwindigkeit durch die Filteranlage von etwa 0, 4 bis 4 cm/sec. Das Rückhaltevermögen des Filterkuchens ist daher sehr gut, da mit abnehmendem Flüssigkeitsdurchgang die Retention für Feinstoffe steigt, wobei der Filterkuchen, bedingt durch die Doppelsiebanordnung, sehr dünn gehalten werden kann.
Da ein Faserfilz von 5 bis 20 g/m2 Fasern nur eine unzureichende Filterwirkung insbesondere für Feinstoffe besitzt, verstärkt man die Filterwirkung und die Bildung der Filterschicht durch kontrolliertes Durchsaugen einer regulierten Menge des Abwassers mit definierter Durchsauggeschwindigkeit im Bereich des obersten Filtrationsraumes. Das noch stark feinstoffhaltige Filtrat läuft dabei durch die die Saugkasten mit dem Stoffsuspensionskasten verbindende Leitung zurück, wobei die Leitung nahe dem durch die zusammenlaufenden Siebabschnitte gebildeten Spalt mündet. Dieses stoffhaltige Abwasser wird dann nochmals durch die gebildete dicke Stoffschicht gesaugt und die Feinstoffe ausfiltriert.
Mit Zunahme der Filterwirkung der Filterschicht wird der Unterdruck unter den Sieben bzw. die Entwässerungsleistung der Saugzonen oder der Überdruck im Stoffkasten graduell gesteigert, bis die beiden Filterschichten aufeinandertreffen. Der Flüssigkeitsdurchgang wird hiebei kontrolliert durch Ventile gesteuert.
Die durch den rückgewonnenen Stoff von 300 bis 1500 g/m2 entstandene Filterschicht bei einem Stofffänger wird zwischen den zusammenlaufenden Sieben bis auf 7 bis 8% oder bis auf 20bis 25% Stoffdichte entwässert, wenn Saugkasten und Presswalzen od. dgl. in der Zone der zusammengeführten Siebe eingesetzt werden.
Das Doppelsiebfilter kann zweckmässigerweise auch etwa 6 bis 10 m über dem Erdboden aufgestellt werden, um einen natürlichen Unterdruck für den Abfluss von 6 bis 8 mWS zu erreichen. Zur Einstellung des Unterdruckes kann man beispielsweise positiv fördernde Mohnopumpen einsetzen. Für den Druck im Stoffkasten wird mit Druckpumpen oder Druckluft gearbeitet.
Der Feststoff von Stoffängern wird mit Hilfe von Pressluft oder Spritzrohren von den Sieben in einen Behälter befördert und nach eventueller Verdünnung direkt wieder dem Stoffkreislauf zugefuhrt.
Da sich die Siebe mit dem Faserfilz oder den Filterschichten durch den auf sie wirkenden Druck eng an die Saugkastenwände, die leicht gekrümmt sein können, anschmiegen, treten keine Anpressprobleme und dadurch auch keine kostspieligen Vakuumdichtungsprobleme auf, wodurch das Filtrat eventuell auch ohne Vakuumpumpeneinsatz, nur durch das Gefälle des abströmenden Wassers, mit einer Saugwirkung bis zu 9 mWS abfliessen kann.
Abhängig von der Dicke der abgelagerten Filterschicht und der Stoffart des Abwassers ändert sich die
EMI2.1
EMI2.2
<tb>
<tb> B.Stoff <SEP> A <SEP> Stoff <SEP> B
<tb> Filterschicht <SEP> auf <SEP> Filter, <SEP> Druck <SEP> Filter, <SEP> Druck
<tb> Sieb <SEP> in <SEP> g/m2 <SEP> m <SEP> WS <SEP> m <SEP> WS <SEP>
<tb> Im <SEP> 8m <SEP> Im <SEP> 8m <SEP>
<tb> 50 <SEP> g/m2 <SEP> 19% <SEP> 11% <SEP> 6, <SEP> 4% <SEP> 2, <SEP> 5% <SEP>
<tb> lOOg/mS <SEP> ! <SEP> 82% <SEP> 42% <SEP> 29 <SEP> %
<tb> 150 <SEP> g/m2 <SEP> 96%-41 <SEP> % <SEP>
<tb> 200 <SEP> g/m2 <SEP> 100% <SEP> 88% <SEP> 70 <SEP> % <SEP> 42 <SEP> %
<tb> 350 <SEP> g/m2 <SEP> 100% <SEP> 100% <SEP> 96 <SEP> % <SEP> 80 <SEP> %
<tb> 600 <SEP> g/m2 <SEP> 100% <SEP> 100% <SEP> 100 <SEP> % <SEP> 96 <SEP> %
<tb>
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Durch die Möglichkeit,
das Vakuum von 1 bis 9 mWS und den Filterdruck von 1 bis 20 mWS einzustellen, kann man mit steigender Filterschichtdicke die Saug- und Druckwirkung und den Liter-pro-MinuteDurchsatz pro Filterfläche erhöhen, ohne die 100%ige Retention zu beeinflussen.
Durch Flockung der Feststoffe im füllstoffhaltigen Abwasser kann man durch ZusatzvonFlockmittel die Retention von Stoff A und Stoff B wie folgt auch bei einem Vakuum oder Druck von 7 mWS schon bei kleiner Filterschichtdicke von 160 g/m2 auf 100% einstellen.
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<tb>
<tb>
Abwasser <SEP> ungeflockt <SEP> : <SEP> Retention <SEP> bei <SEP> 160 <SEP> g/m2.... <SEP> 25%
<tb> Abwasser <SEP> geflockt <SEP> : <SEP> Retention <SEP> bei <SEP> 80 <SEP> g/m <SEP> 2,... <SEP> 81% <SEP>
<tb> Retention <SEP> bei <SEP> 180 <SEP> g/m <SEP> 2..,. <SEP> 100% <SEP>
<tb>
Bei geflocktem Stoffwasser bei der Papierherstellung erreicht man bei 40 g/m2 eine Retention von 96 bis 99%.
Ausserordentlich wichtig ist auch dieWasserdurchgangsgeschwindigkeit durch das Faservlies. Bei einem Papierstoff aus 50% Zellstoff und 50% Holzschliff mit 30% Füllstoff (geflockt) erreicht man bei einer vorgegebenen Filterschicht von 25 bis 30 g/m2, durch welches das stoffhaltige Abwasser durchsaugt wird, folgende Stoffretentionen bei der Papierherstellung, u. zw. bei einer Durchgangsgeschwindigkeit des Stoffwassers durch die Filterschicht :
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<tb>
<tb> 0, <SEP> 5 <SEP> cm/sec <SEP> - <SEP> 100% <SEP>
<tb> 1 <SEP> cmf <SEP> sec <SEP> - <SEP> 100% <SEP>
<tb> 2 <SEP> cm/sec <SEP> - <SEP> 99% <SEP>
<tb> 4 <SEP> cm/sec <SEP> - <SEP> 90% <SEP>
<tb>
Die Retention wird auch erhöht, wenn durch Druck (4 bis 8 mWS) die gebildete Stoffbahn bei der Bildung z. B. auf 25 bis 20% Trockengehalt auf dem Sieb verdichtet wird.
Um nicht nur die Rückgewinnung, sondern auch den Durchsatz insbesondere von füllstoffhaltigen Abwässern zu steigern, kann nicht nur einem begrenzten Teil des Abwassers, sondern der gesamten Abwassermenge Flockungsmitteln zugesetzt werden.
Die Flockwirkung wird durch den Einsatz von synergistischen Flockmitteln optimal gestaltet. Synergismus wird erzielt durch den Einsatz von zwei, die Flockwirkung erhöhenden Chemikalien, z. B. 0, 001% Polyoxyäthylen und 0, 02% Polyäthylenimin bezogen auf den Stoffgehalt. Das Abwasser durchläuft hiebei vor Eintritt in die Entwässerungszone einen Vorfluter, wo die Flockung vor Einlauf in den Entwässerungskasten erfolgt.
Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung werden bei 12 m Sieblänge, d. h. mit zwei 6 m langen Sieben pro Meter Arbeitsbreite folgende Klärleistungen bei praktisch 99 bis 100% Stoffrückgewinnung erzielt :
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<tb>
<tb> Holzstoffabrik..... <SEP> 1500 <SEP> - <SEP> 60001/min/m <SEP>
<tb> Papierfabrik..... <SEP> 2000-7000 <SEP> l/min/m <SEP>
<tb> Zellstoffabrik..... <SEP> 10000 <SEP> - <SEP> 15000 <SEP> l/min/m <SEP>
<tb>
Da pro Zellstoffanlage mit 150001/min/100l Produktion etwa 3 t Feststoffe/Tag und pro Jahr 1000 t zusätzlich zurückzugewinnen sind, kann sich die erfindungsgemässe Vorrichtung im Vergleich zu einem Standardsystem innerhalb eines Jahres durch die zurückgewonnenen Stoffe amortiseren.
Der unerwartete Effekt des erfindungsgemässen Verfahrens bzw. der Vorrichtung durch optimalen Einsatz von Druck und Vakuum ist aus folgender Tabelle ersichtlich, die zeigt, dass der Abwasserdurchsatz durch eine Filterschicht abhängig vom Stoff ausserordentlich druckabhängig ist.
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<tb>
<tb> Filterdruck <SEP> Durchsatz <SEP> in <SEP> l/min/m2 <SEP> Filterfläche
<tb> in <SEP> Stoff <SEP> E <SEP> Stoff <SEP> F <SEP> Stoffs
<tb> 0-0, <SEP> 10- <SEP> (6) <SEP> 580
<tb> 1, <SEP> 0 <SEP> 60 <SEP> 250 <SEP> 3500
<tb> 8, <SEP> 0-10 <SEP> 600 <SEP> 3300 <SEP> (30000)
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