DE19827967A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wertstoffen und Flüssigkeiten aus einer Suspension oder Mischung derselben - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zur Rückgewinnung von Wertstoffen und Flüssigkeiten aus einer Suspension oder Mischung derselben sieht vor, daß ein kontinuierlich umlaufendes Filterband (20) eingesetzt wird, auf das die Suspension oder Mischung aufgegeben wird, und daß dieses Filterband in den Prozeß der Faserverarbeitung integriert wird. Insbesondere ist hierbei gedacht an die Papierherstellung, bei der eine entsprechende, ein solches umlaufende Filterband enthaltende Vorrichtung (TD) in den Rücklauf integriert wird. Die Übertragung dieses aus der Behandlung von Schlämmen grundsätzlich bekannten Verfahrens bei der Faserherstellung hat den Effekt, daß in dem eingedickten Filterkuchen sich die Wertstoffe ansammeln, die größtenteils wiederverwendet werden können, und daß andererseits das verbleibende Wasser eine Qualität aufweist, die eine nahezu vollständige Wiederverwendung im Prozeßkreislauf bei der Faserherstellung ermöglicht, ohne interne oder externe Klär- oder Reinigungsanlagen zu belasten. Eine besonders bevorzugte Vorrichtung weist außer dem genannten Filterband noch weitere Einrichtungen auf, die zusammen einen äußerst kompakten Aufbau und universelle Anpassungsfähigkeit an die jeweiligen Prozeßabläufe ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der Zellstoff- und Papierindustrie strebt man grundsätzlich an, alle verwendeten Roh- und Hilfsstoffe ohne große Verluste einzu­ setzen bzw. auf sehr engen inneren Kreisläufen in der Produktion wiederzuverwenden. Das bezieht sich sowohl auf die Papierrohstoffe selbst als auch auf das Transportmittel all dieser Roh- und Hilfs­ stoffe innerhalb des Produktionsprozesses, nämlich auf das Wasser.

Umweltschutz wird immer größer geschrieben. Eine höchstmögliche Ausnutzung aller Ressourcen ist langfristig gesehen auch im wirt­ schaftlichen Interesse. Bei Behandlungsschritten außerhalb der di­ rekten Produktion sollen Aufwendungen somit so gering als möglich sein, um die Ressourcen zu schonen und um zu einem wettbewerbsfähi­ gen, wirtschaftlich erzeugten Endprodukt zu kommen. Eine besondere Rolle hierbei spielt der Wasserverbrauch, d. h. der 'Einsatz' an Wasser für eine definierte Menge des Endprodukts.

Im Bereich der technischen Spezialpapiere, die nicht in großen Men­ gen wie Zeitungsdruck und Illustrationsdruckpapier erzeugt werden, und die nicht tagelang und wochenlang das gleiche Produkt erzeugen, kommt es zu sehr häufigen Sortenwechseln oder auch nur Farbwechseln in der Produktpalette an einem einzigen Erzeugungstag. Wenn auch die Anstrengungen der letzten Jahrzehnte zu einer erheblichen Reduzie­ rung der pro kg erzeugtem Produkt benötigten Wassermenge geführt haben, so sind die verbleibenden Wassermengen, die nicht in der Pro­ duktion gebraucht werden, deshalb ausgeschleust werden müssen und in einer Kläranlage zu behandeln sind, noch immer eine erhebliche Be­ lastung für eine wirtschaftliche Erzeugung des Produktes, da sie in sehr aufwendigen Kläranlagen nachbehandelt werden müssen, um die Einleiterqualifikation in die Vorfluter kommunaler Kläranlagen sicherzustellen.

Bei diesen häufigen Farb- und Sortenwechseln in der Erzeugung von technischen Spezialpapieren müssen alle am gesamten Kreislauf betei­ ligten Bauteile und Aggregate von der Stoffaufbereitung über die Produktion mit den inneren Kreisläufen immer wieder gereinigt werden, damit wenig Ausschuß und wenig Übergang produziert wird. Die Bauteile müssen komplett gereinigt, d. h. die gesamten im System be­ findlichen Wassermengen müssen aufgefangen werden und belasten im äußersten Falle die Leistungsfähigkeit der angeschlossenen Kläran­ lage und können hier zur erheblichen Beeinflussung der Wirksamkeit führen.

Es kann vorkommen, daß an einem Produktionstag der gesamte Kreislauf gereinigt werden muß, so daß alle oben erwähnten Schwierigkeiten unter Umständen mehrfach an einem Tag auftreten, was zu erheblichen Aufwendungen an Arbeitszeit, Arbeitskraft und somit Kosten führt.

Bekanntermaßen werden für die Rückgewinnung von Wertstoffen, die sich im Kreislauf befinden - als solche kann man wie oben erwähnt Roh- und Hilfsstoffe sowie den Träger der Roh- und Hilfsstoffe, nämlich das Wasser selbst, bezeichnen - Verfahren eingesetzt, die z. B. nach Art der Flotation enorme Volumina für die Aufnahme der Wassermengen bedeuten und ebenfalls enorme Volumina wegen der Zeitdauer der Behandlung. Für die Verwirklichung dieser Verfahren sind erhebliche Bauvolumina notwendig, einerseits für die Aggregate selber, andererseits für den umgebenden Raum, daneben aufwendige Verfahrensschritte bezüglich Flotationshilfsstoffen und Eintrag von Energien. Dennoch gibt es keine zufriedenstellende Lösung dieses Problems, da sich die in dieser Behandlungsschleife befindlichen Wertstoffe nicht hundertprozentig zurückgewinnen lassen oder auch das wiedergewonnene Wasser in seiner Qualität nur eingeschränkt den Bedürfnissen der Papiererzeugung entsprechen.

Vielfach können diese Wässer somit nicht direkt in den Produktions­ prozeß zurückgeführt werden, sondern müssen in die Kläranlage abge­ leitet werden, wo sie im Stoßbetrieb bei Sortenwechsel erheblichen Aufwand verursachen bzw. in Zwischentanks gelagert werden müssen, um dann von dort aus für einen gleichmäßigen Zulauf zur Kläranlage und für eine gleichmäßige Wirkungsweise dort zu sorgen.

Bei Sortenwechsel wird ein besonderer Reinigungsaufwand notwendig, der erfahrungsgemäß zwei Mann während 3 Stunden binden kann.

Aufgabe der Erfindung ist daher eine entscheidende Verbesserung der Rückgewinnung der im Wasser befindlichen Wertstoffe als auch des Wassers selbst und damit insbesondere die Einsparung von Wasser, Wertstoffen und Energie und damit eine Verbesserung der Umweltbilanz sowohl in der Produktionsanlage selbst als auch bei der nachgeschal­ teten Entsorgung.

Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Ein bisher bevorzugter Anwendungsbereich solcher Verfahren ist die Eindickung von Dünnschlämmen, d. h. der Flüssigkeitsentzug aus solchen Dünnschlämmen, so daß am Ausgang der entsprechenden Vor­ richtung dann ein Dickschlammabwurf erfolgen kann, wobei das beim Ablauf des Verfahrens anfallende Schmutzwasser/Filtrat abgeführt wird. Wegen der Verwendung eines Transportbandes als kontinuierlich umlaufendes Filterband wird eine solche Vorrichtung auch in der Regel als "Bandeindicker" bezeichnet.

Die Grundidee der Erfindung besteht also darin, dieses aus dem kommunalen oder industriellen Bereich der Schlammeindickung seit Jahrzehnten eingeführte Verfahren nunmehr erstmalig auf den Produk­ tionsprozeß der Papier- und Zellstoffherstellung anzuwenden:

Die anfallenden und zwischenzubehandelnden Wässer mit der Rückgewin­ nung der Wertstoffe werden nach einer konditionierenden Behandlung mit Flockungs- und Flockungshilfsmitteln dem umlaufenden Filterband übergeben, das die aufgenommenen Wertstoffe auf eine wesentlich höhere Konzentration eindickt als sie im Zulauf vorhanden sind, und das durch die geeignete Auswahl an Flockungs- und Flockungshilfs­ mitteln eine nahezu hundertprozentige Abtrennung vom Transportmittel Wasser ermöglicht, so daß diese Wässer zu höherwertigen Zwecken ein­ gesetzt werden können als bisher. Als Flockungs- und Flockungshilfs­ mittel können anionische, kationische sowie nicht ionogene Produkte zum Einsatz gelangen. Mehrstufige Flockungs- bzw. Flockungshilfs­ mittelzugabe ist möglich bzw. erforderlich.

Die Reaktionen nach dieser Behandlung laufen in wenigen Sekunden ab und brauchen keine Räumlichkeiten, die die gesamten Wässer für meh­ rere Stunden ihrer bisherigen Behandlung unterziehen, woraus sich weitere Vorteile ergeben, die die gesamte Wirtschaftlichkeit der Produktion insbesondere von technischen Spezialpapieren unter diesem Aspekt verbessern.

Es sind wegen der sofortigen Behandlung der inneren Kreisläufe zum Beispiel sofortige Farbwechsel und schnellere Produktwechsel mög­ lich. Damit gibt es praktisch keine Totzeiten mehr, die Energie wird auf etwa 20-25% der bisherigen Verfahrensweise reduziert, der not­ wendige Platzbedarf wird auf etwa 20-25% reduziert. Eine örtliche Beweglichkeit der Maschine nach dem neuen Verfahren ist leichter zu realisieren, es sind keine teueren Umbaumaßnahmen nötig. Man kann wesentlich flexibler reagieren auf Betriebszustände.

Bisher ist es beim Anwendungsbereich der Klärtechnik üblich, die einzelnen Verfahrensstufen (Zugabe des Polyelektrolyten zur Flockung, Durchwandern einer Reifestrecke zur Wirkung des Poly­ elektrolyten, Aufgabe auf den Bandeindicker usw.) in separaten Baueinheiten durchführen zu lassen, die mehr oder weniger umständ­ lich miteinander über Rohrleitungen und Verbindungsteile gekoppelt werden müssen, um einen einwandfreien Ablauf dieser Verfahrens­ schritte zu gewährleisten.

Diese konventionellen Lösungen sind auch sehr platzraubend und infolgedessen auch umständlich bei der Realisierung beim Endab­ nehmer, Änderungen im Verfahrensablauf (z. B. bei erforderlichen Änderungen der Reifezeiten bei unterschiedlichen Flüssigkeitskon­ sistenzen) können nur entsprechend aufwendig vorgenommen werden, entsprechendes gilt natürlich für Inspektionen, Wartung und Reparaturen.

Es ist daher eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine solche Vor­ richtung konstruktiv einfach, wartungs- und bedienungsfreundlich und platzsparend auszubilden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist diese Neuerung somit in der gemeinsamen Wanne zu sehen, die sowohl statisch-mechanisch als auch funktionell die einzelnen Baueinheiten integriert und in ihrem Verfahrensablauf zusammenfaßt.

Die grundlegende Wannenkonstruktion für alle wesentlichen funktio­ nellen Bestandteile, insbesondere die Reifezeitkammer und das Filterband erlaubt es auch, sämtliche Anschlüsse unmittelbar an der Wanne vorzusehen, z. B. durch geeignete Stutzen oder Flansche, ins­ besondere im unteren Wannenbereich oder unmittelbar auf der Wannen­ unterseite wo diese Anschlüsse ohne zusätzliche Platzbeanspruchung und geschützt gegen äußere Einwirkungen sicher untergebracht werden können.

Das Wannenkonzept ermöglicht insbesondere auch im Bereich der Reifezeitkammer neue Lösungen, sei es, daß die gesamte Reifezeit­ kammer als modulartige Baueinheit einfach in die Wanne eingesetzt und fixiert wird, sei es, daß die Reifezeitkammer ihrerseits aus einfachen Bauteilen wie z. B. Führungs- oder Leitblechen gebildet wird, die dann beispielsweise in verschiedenen Positionen einfach in ihrem zugeordneten Wannenabschnitt montiert und gehaltert und gegebenenfalls auch wieder leicht ausgetauscht werden können. Durch dieses Konzept ist eine extreme Wartungs- und Reparaturfreundlich­ keit erreicht, insbesondere ist es aber auch möglich, den funktio­ nellen Ablauf des Verfahrens durch eine Anpassung der Streckenlänge der Reifezeitkammer einfach durch Umorientierung und/oder Austausch geeigneter Führungs- und Leitbleche zu erreichen und somit eine Umrüstung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf verschiedenartige Polyelektrolyten-Dünnschlammgemische mit unterschiedlichen optimalen Reifezeiten zu ermöglichen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durch­ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1A, B eine schematische Darstellung der Betriebsweise der be­ vorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung innerhalb eines Papiererzeugungsprozesses,

Fig. 2 eine Seitenansicht/Schnittdarstellung der Vorrichtung,

Fig. 3 eine Unteransicht der Vorrichtung und

Fig. 4 eine Frontalansicht der Vorrichtung auf die in Fig. 2 linke Stirnseite/Reifezeitkammer der Vorrichtung.

Die in Fig. 1 blockartig dargestellte Vorrichtung TD wird so in den Prozeßablauf der Papierherstellung eingebunden, daß die flußdia­ grammartig dargestellten Verfahrensschritte aufeinanderfolgen.

Der wesentliche Bestandteil der Vorrichtung TD ist ein kontinuier­ lich umlaufendes Filterband, das die Wertstoffrückgewinnung aus dem Wasser als "Preßgut" bewirkt; die Wertstoffe nehmen hier also die Rolle des eingedickten Schlammes bei der Schlammentwässerung ein, deren Konzentration und damit Recyclingverwertbarkeit mit dem abge­ schiedenen Wasser steigt, wobei letzteres selbst als Wertstoff er­ kannt wird und je nach seiner Qualität (d. h. z. B. nach verbliebenen Wertstoffen) wieder unmittelbar in den Produktionsprozeß einfließen kann oder auch zu Reinigungszwecken verwendet werden kann.

Zur Umsetzung dieses Prinzips gibt es verschiedene bautechnische Möglichkeiten in Anpassung an den jeweiligen Produktionsprozeß; die in den Fig. 2-4 beschriebene Ausführungsform einer Vorrichtung zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist jedoch besonders zweckmäßig:

Die in den Fig. 2-4 dargestellte Vorrichtung besteht im wesent­ lichen aus einer Wanne 10, in der ein Filterband 20 gehalten ist, dem eine Reifezeitkammer 30 funktionell und räumlich vorgeschaltet ist. Sowohl das Filterband bzw. die beiden Walzen, als auch die Einrichtungen der Reifezeitkammer, die weiter unten noch erläutert werden, sind an der Innenseite dieser Wanne 10 befestigt, wobei bevorzugt eine schraubbare oder steckbare Befestigung vorgesehen ist, die einen leichten Austausch oder Zugang für Reparatur- und/­ oder Wartungszwecke und auch eine leichte Umrüstung ermöglichen.

Die Wanne wird auf dem Boden abgestützt über Ständer 10A . . . 10D. Die Unterseite 11 der Wanne 10 weist einen vertikalen Abschnitt 11C auf, der sich bis kurz oberhalb des Bodens erstreckt, so daß hier ein geschützter unterer Bereich unterhalb der Wanne 10 entsteht, der erfindungsgemäß bevorzugt als Anschlußbereich zur Zuführung und Abführung der funktionstypischen Flüssigkeiten oder Flüssigkeits­ gemische eingesetzt wird:

Über eine Rohrleitung 60 wird das zu bearbeitende Siebwasser dem tiefsten Bereich des abgesenkten Abschnittes der Wanne 10 zugeführt, der die Reifezeitkammer 30 bildet. Über einen Impfflansch 61 mit Mischring 62 wird dem Siebwasser eine spezifische Menge eines Flockungs­ mittels, in der Regel eines Polyelektrolyten in regelbarer Menge zugemischt und diese Mischung dann über einen Anschlußflansch 52 der Reifezeitkammer eingangsseitig zugegeben.

Die Reifezeitkammer selbst erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Breite der Wanne 10 und ist beim dargestellten Ausführungs­ beispiel mit Führungs- und Leitblechen 31, 32, 33 so unterteilt, daß sich die für die jeweilige Siebwasserkonsistenz und das jeweilig eingesetzte Flockungsmittel optimale Länge der Reifestrecke und damit der Reifezeit ergibt, wobei auch die Strömungsverhältnisse beeinflußt werden (Turbulenzerzeuger, Strömungstrichter). Diese Bauteile können entweder als Modul vorgefertigt sein (durch Aus­ tausch von Modulen kann die Länge der Reifestrecke verschieden vor­ gegeben werden), oder die einzelnen Führungs- und Leitbleche können separat in verschiedenen Positionen in der Wanne 10 fixiert werden. Die Reifezeitkammer 30 endet im Aufgabenbereich des Filterbandes 20, wo eine Auslauflippe 34 gebildet ist. Danach erfolgt die weitere Trennung von Wertstoffen und Wasser über die Strecke des Filterban­ des, wobei das anfallende Wasser beispielsweise zur Siebreinigung oder Produktionsrückführung an geeigneten Anschlüssen 51 abgenommen wird. Die Anschlüsse 51 sind hierbei am Scheitel eines trichterför­ mig ausgebildeten Abschnitts 11B der Wanne 10 vorgesehen. Nach Durchführung des Wertstoffentzuges wird beispielsweise ein Wertstoffkuchen dann am Ende der Vorrichtung abgeworfen, beispielsweise auf ein Förderband oder auch fahrbare Behälter, und kann dann an geeigneter Stelle des Produktionsprozesses wieder zugeführt werden.

Die Wannenkonzeption ermöglicht es auch insbesondere, das Siebwasch­ wasser wieder in die Wanne zurückzufördern und den Abscheidegrad zu erhöhen, dadurch ist auch bei geringen Durchsätzen ein Fahren der Anlage ohne fremdes Zusatzwasser möglich.

Mit einer solchen Anlage lassen sich beispielsweise folgende Werte erzielen:

Claims (12)

1. Verfahren zur Rückgewinnung von Wertstoffen und Flüssigkeiten aus einer Suspension oder Mischung derselben, gekennzeichnet durch die Verwendung eines kontinuierlich umlaufenden Filterbandes (20), auf das die Suspension oder Mischung aufgegeben wird, und dessen Integration in den Prozeß der Faserverarbeitung, insbesondere der Zellstoff- und Papierher­ stellung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels des Filterbandes (20) wiedergewonnenen Wertstoffe wieder dem Produktionsprozeß zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zumin­ dest weitgehend wertstoffbefreite Wasser wieder an geeigneter Stelle dem Produktionsprozeß zugeführt wird oder für Reinigungs­ zwecke verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Einsatz von Flockungsmitteln oder Flockungshilfsmitteln zur Vorbehandlung des wertstoffbelasteten Wasser.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-4, gekennzeichnet durch ein Filterband, eine Reifezeitkammer und Einrichtungen zur Zufuhr der Flüssigkeit mit den Wertstoffen und Zumischung eines Polyelektrolyten zur Flockung in der Reife­ zeitkammer, wobei zumindest das Filterband (20) und die Reife­ zeitkammer (30) in einer gemeinsamen Wanne (10) untergebracht sind, die als Rahmen und seitliche Begrenzung dieser Bauteile dient.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Anschlüsse (50, . . .) zum Betrieb auf der über Ständer (10A . . . 10D) vom Boden beabstandeten Unterseite der Wanne (10) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterband (20) und die Einrichtungen der Reifezeitkammer (30) als jeweils modulartige Baueinheit an der Innenseite der Wanne (10) gehalten sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wannenunterseite (11) in mindestens zwei trichterähnliche Bereiche (11A, B) aufgeteilt ist, in deren Scheitel Anschluß­ stutzen (50, 51) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (10) im Bereich der Reifezeitkammer (30) einen tieferlie­ genden Abschnitt (12) mit einer vertikalen Wandung (11C) auf­ weist, an der sich ein Anschluß (52) für das mit Polyelektrolyt versehene Siebwasser befindet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reifezeitkammer (30) Einrichtungen zur Beeinflussung der Flockungs­ zeit vorgesehen sind, die eine variable Streckenlänge für das Siebwasser und damit eine einstellbare Reifezeit ermöglichen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen aus Führungs- und Leitblechen (31 . . .) gebildet sind, die einen Strömungskanal in der Reifezeitkammer (30) vorgeben und die Strömungsverhältnisse abschnittweise definieren, z. B. zur Turbulenzerzeugung.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterband (20) und die Einrichtungen der Reifezeitkammer (30) lösbar, insbesondere steckbar oder schraubbar auf der Wannen­ innenseite gehalten sind.