DE2752413B1

DE2752413B1 - Verfahren zur Aufhaertung des Wassers bei der Altpapieraufbereitung und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2752413B1
Application number: DE2752413A
Authority: DE
Inventors: Siegbert Dipl-Holzwirt Fischer; Lothar Dr-Ing Pfalzer
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1977-11-24
Filing date: 1977-11-24
Publication date: 1978-07-13
Also published as: FR2410080A1; GB2008562A; BR5801656U; DE2752413C2; JPS5488304A; SE7811992L; US4243478A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Aufhärtung des Wassers bei der Aufbereitung von Altpapier.

Bei der Aufbereitung von Altpapier wird in zunehmendem Maße das hierfür erforderliche Wasser weitgehend im Kreislauf gefahren, um den Wasserverbrauch so gering wie möglich zu halten und auch Umweltverschmutzungen zu vermeiden.

Bei dem geschlossenen Wasserkreislauf tritt jedoch, insbesondere beim Vorhandensein von Flotationsanlagen, das Problem auf, daß durch die in der Flotationsanlage verwendete Seife oder auch durch andere Chemikalien die Wasserhärte allmählich abgebaut wird. Die bei der Flotation eingesetzte Seife (oder Fettsäure und Chemikalien) muß in die unlösliche Kalziumseife durch im normalen Wasser vorhandene Wasserhärtebildner umgewandelt werden. Ist die Wasserhärte zu gering, so wird weniger Druckfarbe durch zu wenige Kalziumseifen entfernt Der Stoff ist dann dunkel und verursacht auf der Papiermaschine Schwierigkeiten. Insbesondere kann es zu Klebewirkungen der durch Absäuern freigewordenen Fettsäure aus der löslichen Natriumseife kommen.

Bisher löste man das Problem dadurch, daß man Kalziumchlorid in den Wasserkreislauf eingebracht hat. Kalziumchlorid ist in Wasser leicht löslich und hebt die Wasserhärte durch Bildung von Kalziumionen entsprechend an. Nachteilig ist dabei jedoch, daß nicht nur das Kalziumion als Härtebildner entsteht, sondern auch das Chlorion, das dann mit dem Natriumion der Seife reagiert, wodurch beträchtliche Mengen von Kochsalz entstehen. Natriumchlorid wird dabei in leicht höherem Gewichtsverhältnis gebildet als Kalziumchlorid eingesetzt wird. Dies bedeutet, daß ζ. Β. bei einer Altpapieraufbereitungsanlage mit 100 ta to täglich etwa 300 kg Natriumchlorid entstehen kann. Diese Menge führt oft zu äußerst unangenehmen Korrosionserscheinungen in der gesamten Anlage.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Mittel bzw. ein Verfahren zum Aufhärten des Wassers zu finden, das sich neutral gegenüber den Einrichtungen und Chemikalien verhält, insbesondere das keine Korrosionserscheinungen hervorruft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung von Kalziumcarbonat, das in kohlensäurehaltigem Wasser in Kalziumhydrogencarbonat aufgelöst wird, zur Aufhärtung des bei der Altpapieraufbereitung im wesentlichen im Kreislauf verwendeten Wassers.

Kalziumcarbonat, CaCO₃, selbst löst sich in Wasser schlecht auf. In kohlensäurehaltigem Wasser entsteht jedoch Kalziumhydrogencarbonat, CA(HCO₃^. Es wurde festgestellt, daß ζ. B. in einem Liter reinem Wasser bei 20⁰C nur etwa 14 mg CaCO₃ löslich, in Anwesenheit von Kohlendioxid aber 1086 mg löslich ist Diese Erkenntnis wird nun erfindungsgemäß für die Aufhärtung des bei der Altpapieraufbereitung benötigten Wassers verwendet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbereiten von Altpapier, wobei das für die Auflösung, Reinigung, Wäsche u. dgl. erforderliche Wasser nach entsprechender Klärung und Reinigung weitgehend im Kreislauf geführt wird, besteht darin, daß in den Kreislauf zur Erhaltung und Erhöhung der Wasserhärte Kalziumcarbonat zugegeben wird, das in mit Kohlendioxid versetztem Wasser aufgelöst wird und dabei Kalziumhydrogencarbonat bildet.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß die Wasseraufhärteeinrichtung mit einem Mischbehälter, mit einer Abwasserzuleitung, mit einer Einblasleitung für Kohlendioxid, mit einer Einlaßleitung für Kalziumcarbonat mit einem Schaumabzug, mit einer Abzugsleitung für das aufgehärtete Wasser und mit einem Austrag im unteren Bereich für unaufgelöstes Kalziumcarbonat versehen ist

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Mischbehälter mit einer Einlaufkammer, in der ein Rührorgan angeordnet ist und in die die Einblasleitung für das Kohlendioxid mündet und mit einer Beruhigungskammer, in der die Abzugsleitung für das aufgehärtete Wasser angeordnet ist, versehen ist

Eine andere Ausführungsform besteht darin, daß der Mischbehälter eine zylindrische oder rechteckige Form aufweist und nach dem Gegenstromprinzip ausgebildet ist Dadurch wird eine sehr intensive Durchmischung

erreicht.

Eine andere Ausführungsform, die den Vorteil hat, ohne bewegliche Teile auszukommen, besteht darin, daß der Mischbehälter mit einer Vorkammer versehen ist, an die sich ein Begasungsraum anschließt, in dem mehrere Düsen zum Einblasen von Kohlendioxid angeordnet sind.

Eine einfache Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Mischbehälter aus einem säulenartig aufrechtstehenden Behälter besteht, in den von unten in den zentralen Bereich die Einblasleitung für Kohlendioxid und eine Einlaßleitung von Kalziumcarbonat münden, wobei das aufgehärtete Wasser über eine Abzugsleitung aus einem Ringraum abgezogen wird.

Von Vorteil ist es, wenn der Mischbehälter gasdicht und die Auslässe für Schaum und aufgehärtetes Wasser syphonartig ausgebildet sind. Durch diese Maßnahmen kann das Kohlendioxid im Kreislauf rückgeführt werden, was kostensparend ist.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, aus denen weitere erfindungsgemäße Merkmale hervorgehen.

Es zeigt

Fig. 1 Verfahrensschema mit Stoffaufbereitung und Abwasseraufbereitung, F i g. 2 einen erfindungsgemäßen Mischbehälter,

F i g. 3 eine andere Ausführungsform eines Mischbehälters,

Fig.4 einen Mischbehälter nach Art einer Wirbelkammer, F i g. 5 einen Mischbehälter als Blasensäule.

In der F i g. 1 ist das Schema eines Verfahrens zur Einstellung einer gewünschten Wasserhärte am Beispiel einer Stoffbereitungsanlage mit Flotation gezeigt. In der oberen mit I bezeichneten Hälfte ist der Stofffluß und in der unteren mit II bezeichneten Hälfte ist der Wasserkreislauf dargestellt. Dabei ist im wesentlichen nur jener Wasserstrom erfaßt, der zum Stofflöser zurückgeführt werden soll, wogegen eine Klärung und Aufhärtung des Verdünnungswassers vor der Flotation und der Dünnstoffreinigung, die in gleicher Weise möglich ist, nicht dargestellt ist.

In einen Stofflöser 1 werden Chemikalien, aufgehärtetes Rückwasser und Frischwasser eingegeben. Über eine Zwischenbütte 2 gelangt das aufzulösende Papier nach einer Dickstoffreinigung 3, Entstippung 4 und Sandentfernung 5 in eine Flotationsanlage 6. Anschließend erfolgt in 7 eine Dünnstoffreinigung des Stoffes sowie eine Eindickung bei 8. Anschließend wird die Stoffsuspension in eine Bütte 9 zur üblichen Weiterbehandlung gebracht.

Die Stellen, an denen Rücklauf wasser zugeführt werden muß, sind durch die Leitungen 10,11,12,13 und 14 angegeben. Der in der Flotationsanlage 6 anfallende Schaum wird über eine Leitung 15 einer Zentrifuge 16 zugeleitet. In dieser Zentrifuge wird Rückwasser gewonnen, das über eine Leitung 17 erneut der Flotationsanlage 6 zugeführt wird, und eingedickter Schlamm, der in einem Behälter 18 aufgefangen wird.

Die Aufhärtung des Wassers erfolgt in einem Mischbehälter 19, der das aufzuhärtende Wasser über eine Leitung 20 erhält. In dem Mischbehälter 19 reagiert das Wasser mit Kalziumcarbonat und Kohlendioxid. Das Kalziumcarbonat gelangt aus einem Silo 21 in den Mischbehälter 19. Das Kohlendioxid gelangt aus einem Tank 22 über eine Aufbereitungseinrichtung 23 und ein Gebläse 24 ebenfalls durch die Leitung 36 in den Mischbehälter 19. Der in dem Mischbehälter 19 entstehende Schaum wird zu einem Zyklon 25 geführt, in dem das Kohlendioxid aus der Flüssigkeit entgast und zu der Aufbereitungseinrichtung 23 zurückgeführt wird. Die flüssige Phase gelangt in einen Flotationsapparat 26 zur Abtrennung von Schmutz und Schwebeteilchen. Der im Schaum konzentrierte Schmutz verläßt über eine weitere Zentrifuge 27 den Prozeß als Schlamm, während das Zentrifugenfiltrat wieder in die Zuleitung 20 zu dem Mischbehälter 19 zurückgeführt wird. Das in dem Flotationsapparat 26 gereinigte Wasser ist wiederverwendbar für die Stoffaufbereitung. Außerdem verläßt den Mischbehälter 19 das aufgehärtete, aber noch trübe Wasser über die Leitung 28. Dieses Wasser wird in einem Flockungsapparat 29 gereinigt und danach ebenfalls in eine Rückleitung wieder der Stoffaufbereitung zugeführt. Der Schlamm aus dem Flockungsapparat 29 verläßt, analog zu dem Schaum in dem Flotationsapparat 26, den Prozeß über eine Zentrifuge 31, aus der das Klarwasser wiederum über eine Leitung 32 der Zuleitung 20 zugeführt wird.

Der in dem Mischbehälter 19 anfallende Kalziumcarbonatschlamm wird in einer Wiederaufbereitungsvorrichtung 33 aufbereitet und zu dem Silo 21 zurückgeführt.

Von wirtschaftlicher Bedeutung ist vor allem die Schließung des Kohlendioxidkreislaufes.

In der F i g. 2 ist eine Ausführungsform des Mischbehälters 19 in prinzipmäßiger Darstellung näher beschrieben. Das aufzuhärtende Wasser gelangt aus der Zuleitung 20 über ein Tauchrohr 34 in eine Rührkammer 35, wo es sehr intensiv mit Kohlendioxid aus der Leitung

36 und Kalziumcarbonat aus der Leitung 37 durchmischt wird. Als Mischorgan dient ein Propeller oder Rührer 38. Aus der Rührkammer 35 gelangt das Wasser in einen Beruhigungsraum 39, in dem das überschüssige Kalziumcarbonat sedimentieren kann. Über die Leitung 28 wird das aufgehärtete Wasser abgezogen. Der entstandene Schaum wird über eine Flüssigkeitsschleuse 40 (oder auch einen Zyklon) zusammen mit Kohlendioxidgas abgesaugt und entweder nachflotiert oder direkt in eine Zentrifuge eingeleitet. Auch eine Rückführung in die Abwasserzulaufleitung 20 ist — wie gestrichelt angedeutet — möglich. Für den Austrag des sedimentierten Kalziumcarbonates sorgt eine Schnecke 41 und eine Schmutzschleuse 42. Bei geringer Verschmutzung kann das Kalziumcarbonat direkt wieder in die Leitung

37 gegeben werden. Anderenfalls wird eine Aufbereitung dazwischengeschaltet.

In F i g. 3 ist ein Mischbehälter dargestellt, der in seiner Funktionsweise dem in der F i g. 2 beschriebenen Mischbehälter ähnlich ist, aber einfacher in der Ausführung ist. Das aufzuhärtende Abwasser wn-d über die Zuleitung 20 in einen zylindrischen Behälter 43 eingegeben, wo es durch Rührorgane 44 intensiv mit Kalziumcarbonat und Kohlendioxid durchmischt wird. Am Behälterboden befindet sich wiederum eine Schwerschmutzauslaßschleuse 42. Das aufgehärtete Wasser gelangt in einen ringförmigen Beruhigungsraum 45, von wo es auch über die Leitung 28 abgezogen wird. Sedimentiertes Kalziumcarbonat verläßt diesen Ringraum durch Schlitze 46. Überschüssiges Kohlendioxid wird über die Leitung 47 abgezogen. Da Kohlendioxid über die Leitung 36 in den Zylinderbehälter 45 von unten zugeführt wird, erfolgt die Aufhärtung des Wassers im Gegenstromprinzip.

In der Fig.4 ist ein Mischbehälter dargestellt, der keine bewegten Teile enthält und somit energiesparend ist. Das aufzuhärtende Abwasser gelangt wiederum

über eine Zuleitung 20 in eine Zulaufkammer 48 und kommt danach in einen Begasungsraum 49, von wo mittels Düsen 50 Kohlendioxid eingeblasen wird. Durch diese turbulente Strömung wird eine innige Vermischung von CaCO₃ und CO2 mit dem Abwasser erreicht. Sedimentiertes CaCO₃ gelangt entweder durch die Schwerkraft oder eventuell durch eine Kratzeranlage zu der Schwerschmutzschleuse 42. Der Überlauf 51 ist syphonartig ausgebildet, weil im Behälterinneren ein vom Atmosphärendruck abweichender Druck herrschen kann. Außerdem kann dann das CO2 im Kreislauf geführt werden. Aus einem Beruhigungsraum 52 wird das aufgehärtete Wasser abgezogen. Eine Klappe 53 erlaubt den Abzug sedimentierten CaCO₃ aus diesem Raum. Der Schaum verläßt den Mischbehälter durch eine Leitung 54 und wird dem Zyklon 25 zugeführt, wo er entgast wird. In der F i g. 5 ist eine vereinfachte Ausführung des Mischbehälters dargestellt. Er stellt im wesentlichen eine Blasensäule dar. Die Rückführung des CO₂ kann dabei ebenfalls über ein Zyklon erfolgen oder der Schaum wird mit Spritzrohren 55 niedergeschlagen und der Überlauf an der Leitung 56 abgezogen. Das aufgehärtete Wasser wird aus einem Ringraum 57 über die Leitung 28 abgezogen. Der Ringraum wird dabei durch einen gelochten Zylinderring 58 gebildet. Das CO2 wird von unten über die Leitung 36 eingeblasen und sorgt für Turbulenz.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung von Kaliumcarbonat, das in kohlensäurehaltigem Wasser zu Kalziumhydrogencarbonat aufgelöst wird, zur Aufhärtung des bei der Altpapieraufbereitung im wesentlichen im Kreislauf verwendeten Wassers.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasseraufhärteeinrichtung mit einem Mischbehälter (19), mit einer Abwasserzuleitung (20), mit einer Einblasleitung (36) für Kohlendioxid, mit einer Einlaßleitung (37) für Kalziumcarbonat, mit einem Schaumabzug, mit einer Abzugsleitung (28) für das aufgehärtete Wasser und mit einem Austrag (42) im unteren Bereich für unaufgelöstes Kalziumcarbonat versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter mit einer Einlaufkammer (35), in der ein Rührorgan (38) angeordnet ist und in die die Einblasleitung (36) für Kohlendioxid mündet, und mit einer Beruhigungskammer (39), in der die Abzugsleitung (28) für das aufgehärtete Wasser angeordnet ist, versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter eine zylindrische oder rechteckige Form aufweist und nach dem Gegenstromprinzip ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter mit einer Vorkam- mer (48) versehen ist, an die sich ein Begasungsraum (49) anschließt, in den mehrere Düsen (50) zum Einblasen von Kohlendioxid angeordnet sind

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter aus einem säulenar- tigen, aufrechtstehenden Behälter besteht, in den von unten in den zentralen Bereich die Einblasleitung (36) für Kohlendioxid (36) und die Abwasserzuleitung (20) münden, wobei das aufgehärtete Wasser über eine Abzugsleitung (28) aus einem Ringraum (57) abgezogen wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2—6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter gasdicht und die Ausläße für Schaum und aufgehärtetes Wasser syphonartig ausgebildet sind.