DE19914779A1 - Wasserkreislaufaufbereitung für Papiermaschinen - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zur Aufbereitung des Wasserkreislaufes von Papiermaschinen, bei dem von dem aus der Papiermaschine austretenden Abwasser die Feststoffe abgetrennt und das gereinigte Wasser und ein Teil der Feststtoffe dem Prozeß erneut zugeführt wird, zeichnet sich dadurch aus, daß das Abwasser in einem ersten Abtrennverfahrensschritt in eine Faserstoff-Fraktion und eine Feinstoff-Fraktion getrennt wird, wobei die Faserstoff-Fraktion wieder dem Produktionsprozeß zugeführt wird; die Feinstoff-Fraktion einem zweiten getrennten Abtrennverfahrensschritt unterzogen wird, in dem die Feinstoffe aus dem Wasser abgetrennt werden, wobei ein einstellbarer Anteil wieder dem Produktionsprozeß zugeführt wird; und wahlweise vor dem zweiten Abtrennverfahrensschritt Hilfsmittel zudosiert werden, die in dem zweiten Abtrennverfahrensschritt die Abtrennung und Entfernung von gelösten, kollodialen oder anderen Störstoffen erlauben, die dann ganz oder teilweise aus dem Produktionsprozeß geführt werden. DOLLAR A Die Erfindung ermöglicht einen sehr flexiblen Betrieb des Wasserkreislaufsystems einer Papiermaschine und damit eine erhebliche Produktionsoptimierung durch die Möglichkeit des einstellbaren Feinstoffanteils im Papierproduktionsprozeß sowie die zeitweise Ausschläusung von Störstoffen, was eine Reduzierung der Störstoff-Ablagerungen in der Papiermaschine erlaubt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung des Wasserkreislaufes von Papiermaschinen, wobei von dem aus der Papiermaschine austretenden Abwasser die Feststoffe abge­ trennt und das gereinigte Wasser und ein Teil der Feststoffe dem Prozeß erneut zugeführt wird.

Bei papierverarbeitenden Betrieben, die hauptsächlich Altpa­ pier als Rohstoff einsetzen, spielt die schwankende Altpa­ pierqualität bzw. der unterschiedliche Fein- und Füllstoffge­ halt des eingesetzten Altpapiers bei der Produktion eine nicht unerhebliche Rolle. Bei konventionellen Verfahren wird versucht die Schwankungen, insbesondere der Fein- und Füll­ stoffe, durch entsprechende Wasch- und Korrekturprozesse bzw. Fraktionierungsprozesse in den Stoffaufbereitungsanlagen bei der Produktion in den Griff zu bekommen.

Bedingt durch verschiedene verfahrenstechnische Kombinatio­ nen, sowie die Tatsache, daß Stoffaufbereitungen meistens am Produktionsanschlag gefahren werden, bleibt hier jedoch wenig Spielraum für die Feinkorrektur des Feinstoffanteils in Fa­ sersuspensionen. Zudem ergeben sich insbesondere bei Betrie­ ben, die braune Papiere produzieren, die folgenden Umstände.

Die Umweltforderungen zwingen die Papierproduktion zu einer immer weitergehenderen Schließung ihrer Wasserkreisläufe, d. h. zu geringerem Frischwasserverbrauch und damit auch ge­ ringerem Abwasseranfall. In allen Papierproduktionsprozessen wird als Transportmedium zwischen den einzelnen Prozeßstufen, von der Auflösung bis hin zur Blattherstellung, Wasser als Transportmedium für die Fasersuspension, bestehend aus Was­ serfasern, Feinstoffen und Füllstoffen verwendet.

Je nachdem, wie stark nun der Kreislauf geschlossen, also der Frischwasserverbrauch reduziert ist, kommt ein weiterer Fak­ tor hinzu. Mit dem Altpapier werden jede Menge Schmutzanteile eingetragen, die sich durch die normalen Sortiermechanismen der einzelnen Stoffaufbereitungsmaschinen nicht entfernen lassen. Insbesondere handelt es sich hierbei um kleinste Feststoffteile, Kleberablagerungen etc. sowie kolloidale und kolloidal-gelöste Stoffe. Bei der Konzentration dieser Stoffe führt dies dazu, daß sich an den Papiermaschinen Ablagerungen bilden, die eine ähnliche Konsistenz wie Kaugummi haben. Dies kann zu erheblichen Funktionsstörungen und Problemen, bedingt durch Ablagerungen dieser Stör- und Klebstoffe führen.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, mit dem die geschilderten Probleme gelöst werden können. Ins­ besondere soll ein Verfahren sowie eine Vorrichtung angegeben werden, das/die auch bei weitgehend geschlossenen Wasser­ kreisläufen von Papiermaschinen eine Anhäufung von Stör­ stoffen im Kreislauf verhindert, wobei eine wirksame und fle­ xible Anpassung an unterschiedliche Anforderungen und Bedin­ gungen, wie sie durch eine plötzliche Zuführung von ver­ schmutzten Rohmaterialien (Altpapier) unerwartet auftreten kann, schnell erfolgen kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentan­ spruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbil­ dungen des Erfindungsgedankens ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Die Erfindung ermöglicht einen sehr flexiblen Betrieb des Wasserkreislaufsystems einer Papiermaschine und damit eine erhebliche Produktionsoptimierung durch die Möglichkeit des einstellbaren Feinstoffanteils im Papierproduktionsprozeß sowie die zeitweise Ausschleusung von Störstoffen, was eine Reduzierung der Störstoff-Ablagerungen in der Papiermaschine erlaubt. Mit anderen Worten ermöglicht die Erfindung eine voll flexible Betriebsweise zur Feinstoff- und Störstof­ felimination an der Papiermaschine.

Der Abwasserkreislauf einer Papiermaschine kann bei der Er­ findung hinsichtlich der Störstoffe fortlaufend oder peri­ odisch hinsichtlich der Inhaltsstoffe überprüft werden und, wenn ein zu hoher Anteil unerwünschter Störstoffe festge­ stellt wird, wird der rückgeführte Feinstoffanteil auf null eingestellt. Dabei werden gemäß einer vorteilhaften Ausbil­ dung der Erfindung geeignete chemisch, biologisch und/oder physikalisch wirkende Hilfsstoffe eingeleitet, die geeignete Reaktionen mit den unerwünschten Störstoffen eingehen, so daß diese zusammen mit den Feinstoffen im zweiten Abtrennverfah­ rensschritt aus dem Wasserkreislauf entfernt werden. Sobald die Wasserqualität im Prozeßkreislauf wieder ausreichend ist, kann die Zufuhr der entsprechenden Hilfsstoffe eingestellt werden. Ferner kann gleichzeitig oder anschließend der Anteil der wieder dem Kreislauf zugeführten Feinstoffe wieder von null auf einen höheren Anteil, je nach Anforderung bis hin zu 100%, zurückgestellt werden.

Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, den zurückgeführten Feinstoffanteil unabhängig vom Faserstoffanteil einzustellen und damit sehr flexibel auf unterschiedliche Rohstoffzusam­ mensetzungen reagieren zu können. Ein besonderer Vorteil ist dabei die Möglichkeit schnell und wirksam gegenüber unter­ schiedlichen Störstoffquellen reagieren zu können, wobei gleichzeitig der Wasserkreislauf so geschlossen wie möglich gehalten wird, also sehr geringe Mengen an Wasser dem Kreis­ lauf verloren gehen und ersetzt werden müssen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeich­ nung weiter erläutert, die schematisch den Prozeß zeigt.

Die Anlage umfaßt im wesentlichen eine mit 10 bezeichnete Pa­ piermaschine, die u. a. eine Faser-Wasser-Gemischzuführein­ richtung 12 und eine Anzahl allgemein mit 14 bezeichneter Laufbänder, Rollen und Walzen umfaßt. Mit 16 ist das Endpro­ dukt der Produktion in Form einer Papierrolle angedeutet. Die Papiermaschine 10 umfaßt ferner Sammelbecken 18a, 18b, die über eine erste Verbindungsleitung 20 eine erste Abtrennvor­ richtung 22 beaufschlagen. Diese erste Abtrennvorrichtung 22 ist in der dargestellten Ausführungsform als kinetische Sprühfiltervorrichtung ausgebildet.

Die erste Abtrennvorrichtung 22 umfaßt einen Faserstoff-Frak­ tionsausgang 24, der über eine Verbindungsleitung mit einem ersten Sammelbehälter 26 kommuniziert, dessen Ausgang wie­ derum über eine einstellbare Förderpumpe 28 mit der Gemisch­ zuführeinrichtung 12 kommuniziert. Die erste Abtrennvorrich­ tung 22 umfaßt ferner einen Feinstoff-Fraktionsausgang 30, der über eine Verbindungsleitung 32 mit einer Dosierein­ richtung 34 verbunden ist, die wiederum zu einer zweiten Ab­ trennvorrichtung 36 führt.

Die Dosiereinrichtung 34 ist mit mindestens einem Hilfs­ stoffreservoir 35a, 35b, 35c verbunden, in dem/den chemisch und/oder biologisch und/oder physikalisch wirksame Substanzen bevorratet werden, die jeweils je nach Einstellung der Do­ siereinrichtung 34 dem über die Verbindungsleitung 32 zuströ­ menden Feinstoff-Wassergemisch zugemengt werden können. Die in den Hilfsstoffreservoirs 35a, 35b, 35c gelagerten Substan­ zen sind insbesondere Flockungshilfsmittel oder Fällungs­ hilfsmittel, die eine Flockungs- oder Fällungsreaktion be­ stimmter kolloidal im Feinstoff-Wassergemisch befindlicher Substanzen bewirken, so daß diese nachfolgend abgetrennt wer­ den können.

Die zweite Abtrennvorrichtung 36 ist vorzugsweise als Druc­ kentspannungsflotationsanlage ausgebildet, wie diese bei­ spielsweise in der WO 95/23027 beschrieben ist.

Diese zweite Abtrennvorrichtung 36 umfaßt mindestens einen Klarwasseraustritt 38 für das von Feinstoffen befreite Klar­ wasser, das über nicht dargestellte Leitungen dem Prozeß, insbesondere der Gemischzuführeinrichtung oder an anderen Stellen wieder auf herkömmliche Weise dem Prozeß zugeführt wird. Ferner umfaßt die Abtrennvorrichtung 36 einen Flo­ tatausgang 40, der mit einer Zweiwege-Ventileinrichtung 42 verbunden ist.

Die Zweiwege-Ventileinrichtung 42 umfaßt einen Rezirkulati­ onsausgang 44, der mit einem zweiten Sammelbehälter 46 ver­ bunden ist, der analog dem ersten Sammelbehälter 26 über eine zweite Förderpumpe 48 die Gemischzuführeinrichtung 12 be­ schickt. Ferner umfaßt die Zweiwege-Ventileinrichtung 42 ei­ nen Entsorgungsausgang 50, der mit einer Schlammpresse 52 verbunden ist.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens ist folgendermaßen.

Der Gemischzuführeinrichtung 12 der Papiermaschine 10 wird über nicht dargestellt Leitungen ein Faserstoff-Feinstoff- Wassergemisch zugeführt, das auf bekannte Weise über die Laufbänder, Rollen und Walzen 14 zu Papier verarbeitet wird. Dabei fließt das Wasser mit einem Teil der Fasern und Fein­ stoffe in die Sammelbecken 18a und 18b ab und wird über die Verbindungsleitung 20 der vorzugsweise als kinetische Sprüh­ filtrationsanlage ausgebildeten ersten Abtrennvorrichtung 22 zugeführt. In der Sprühfiltrationsanlage 22 wird das Faser­ stoff-Feinstoff-Wassergemisch unter Druck auf ein Sieb ge­ spritzt, durch das die Feinstoff-Fraktion zusammen mit dem Wasser hindurchtreten kann, während die Faserstoff-Fraktion mit einer Mindestgröße von - je nach Maschenweite - hängen­ bleibt und dem Faserstoff-Fraktionsausgang 24 zugeführt wird.

Vorzugsweise erfolgt passieren Feinstoffe von kleiner 50 µm, besonders bevorzugt von kleiner 150 µm das Sieb.

Die Faserstoff-Fraktion wird anschließend in den ersten Sam­ melbehälter 26 geleitet und je nach Anforderung mittels der Pumpe 28 wieder der Gemischzuführeinrichtung 12 zugeleitet.

An dieser Stelle sei angemerkt, daß die Pumpen 28, 48, die Dosiereinrichtung 34, die Zweiwege-Ventileinrichtung 42 und die beiden Trennvorrichtungen 22 und 36 mittels geeigneter Prozeßregelsystemen geregelt werden.

Die über den Feinstoff-Fraktionsausgang 30 die Sprühfiltrati­ onsanlage 22 verlassende Feinstoff-Fraktion gelangt in die Dosiereinrichtung 34 (es können genausogut auch mehrere sepa­ rate Dosiereinrichtungen hintereinander oder parallel zuein­ ander vorgesehen werden), wo je nach Anforderung Hilfsstoffe aus den Hilfstoffreservoirs 35a, 35b, 35c zudosiert werden können, um bestimmte Störstoffe chemisch oder biologisch oder physikalisch zu behandeln, so daß diese in der nachfolgenden zweiten Abtrennvorrichtung 36 vorzugsweise mittels Mikroflo­ tation vom Wasser abgetrennt werden können. Das auf diese Weise von Feinstoffen und Störstoffen befreite Wasser verläßt die zweiten Abtrennvorrichtung 36 über den Klarwasseraus­ tritt.

Die Feinstoffe und behandelten Störstoffe verlassen die zweite Abtrennvorrichtung 36 über den Flotatausgang 40 und gelangen in die Zweiwege-Ventileinrichtung 42, von wo ein be­ liebiger Anteil zwischen 0% und 100% dem Rezirkulationsaus­ gang 44 oder alternativ dem Entsorgungsausgang 50 zugeführt werden können.

Der über den Rezirkulationsausgang 44 austretende Anteil der Feinstoffe gelangt über den zweiten Sammelbehälter 46 und die Förderpumpe 48 wieder in die Gemischzuführeinrichtung 12. So­ fern in dem die zweite Abtrennvorrichtung 36 verlassenden Ge­ misch Störstoffe in nennenswertem Umfang vorhanden sind, wird die Zweiwege-Ventileinrichtung 42 in die Stellung geschaltet, bei der 100% der eintretenden Stoffe dem Entsorgungsausgang 50 zugeführt werden, von wo diese vorzugsweise in die Schlammpresse 52 gelangen.

Durch geeignete Regelung der Dosiereinrichtung 34 in Verbin­ dung mit der Zweiwege-Ventileinrichtung 42 läßt sich der Ge­ halt an Störstoffen im Prozeßkreislauf auf sehr wirksame Weise regeln, wobei gleichzeitig der gerätetechnische Aufwand sehr gering gehalten werden kann.

Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren für die Herstellung von kartonartigen oder Tissue-Papieren.

Claims (13)

1. Verfahren zur Aufbereitung des Wasserkreislaufes von Pa­ piermaschinen, wobei von dem aus der Papiermaschine aus­ tretenden Abwasser die Feststoffe abgetrennt und das gereinigte Wasser und ein Teil der Feststoffe dem Prozeß erneut zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser in einem ersten Abtrennverfahrensschritt in eine Faserstoff-Fraktion und eine Feinstoff-Fraktion getrennt wird, wobei die Faserstoff-Fraktion wieder dem Produkti­ onsprozeß zugeführt wird; die Feinstoff-Fraktion einem zweiten getrennten Abtrennverfahrensschritt unterzogen wird, in dem die Feinstoffe aus dem Wasser abgetrennt werden, wobei ein einstellbarer Anteil wieder dem Produktionsprozeß zugeführt wird; und wahlweise vor dem zweiten Abtrennverfahrensschritt Hilfsmittel zudosiert werden, die in dem zweiten Abtrennverfahrensschritt die Abtrennung und Entfernung von gelösten, kollodialen oder anderen Störstoffen erlauben, die dann ganz oder teilweise aus dem Produktionsprozeß geführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abtrennverfahrensschritt mittels Sprühfiltra­ tion, insbesondere mittels kinetischer Sprühfiltration durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Abtrennverfahrensschritt Faserstoffe von mindestens 50 µm, vorzugsweise mehr als 150 µm Größe zur Bildung der Faserstoff-Fraktion abgetrennt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abtrennverfahrensschritt mittels eines Flota­ tionsverfahrens, insbesondere mittels Druckentspannungs­ flotation durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Anteil rückgeführter Feinstoffe zwischen 0 und 100% liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß während der Zuführung der chemischen Hilfsmittel der An­ teil rückgeführter Feinstoffe bei 0% liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführten Hilfsstoffe chemisch und/oder biologisch wirksame Substanzen, vorzugsweise Fällungsmittel und/oder Flockungsmittel sind.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Sprühfiltrationsverfahren das zugeführte Wasser- Feststoffgemisch unter Druck auf ein Sieb mit vorgegebe­ ner Maschenweite gesprüht wird, so daß die Faserstoff- Fraktion nicht hindurchtreten kann und vor dem Sieb ge­ sammelt wird, während die Feinstoff-Fraktion durch das Sieb hindurchtritt und hinter dem Sieb gesammelt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil rückgeführter Feinstoffe bzw. die Zumengung von Hilfsstoffen in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Abwassers, vorzugsweise über einen automatischen Re­ gelkreis, eingestellt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Produktionsprozeß entfernten Fein- und Stör­ stoffe über eine Schlammpresse entwässert werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Faserstoff-Fraktion, als auch die Feinstoff- Fraktion unmittelbar nach dem ersten Abtrennverfahrens­ schritt wieder dem Prozeß zugeführt werden, insbesondere dem Faserstoffzuführsystem der Papiermaschine.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dies für Papiermaschinen eingesetzt wird, die braune Kar­ tonage, Papiere oder Tissue-Papiere produzieren.

13. Vorrichtung zur Aufbereitung des Wasserkreislaufes von Papiermaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abwas­ seraustritt der Papiermaschine mit einer Sprühfiltra­ tionseinrichtung verbunden ist, die Faserstoffe mit einer Mindestlänge abtrennt, und ein Faserstoffauslaß der Sprühfiltrationseinrichtung über eine Dosiereinrichtung mit der Papiermaschine zur erneuten Zuführung der Faser­ stoff-Fraktion verbunden ist, der Restauslaß der Sprüh­ filtrationseinrichtung über eine Verbindungsleitung mit einer Druckentspannungsflotationseinrichtung verbunden ist, deren Flotatausgang mit einer einstellbaren Zwei­ wege-Verteilungseinrichtung mit zwei Ausgängen kommuni­ ziert, deren erster Ausgang mit der Papiermaschine kommu­ niziert und deren zweiter Ausgang mit einer Entsorgungs­ leitung kommuniziert, und Hilfstoffzuführeinrichtungen in die Verbindungsleitung münden.