DE3043518A1

DE3043518A1 - Verfahren zur rueckgewinnung von abwaesserniederschlaegen bzw. -rueckstaenden

Info

Publication number: DE3043518A1
Application number: DE19803043518
Authority: DE
Inventors: Boris Markovi&ccaron; Buchteev; Tatjana Vladimirovna Leningrad Dergunova; Vladimir Pavlovi&ccaron; Amursk Grudinin
Original assignee: AMURSK TSELLYULOZ KARTONNYJ K; V N PROIZV OB CELLJULOZNOBUMAZ
Current assignee: AMURSK TSELLYULOZ KARTONNYJ K; V N PROIZV OB CELLJULOZNOBUMAZ
Priority date: 1979-11-20
Filing date: 1980-11-18
Publication date: 1981-09-03
Also published as: SE8008115L; FI73253C; FI73253B; SE444013B; FI803603L; GB2066304B; GB2066304A; DE3043518C2

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf die Zellstoff- und Papierindustrie und genauer auf die Verfahren zur Rückgewinnung von Abwässerniederschlägen. Die Erfindung betrifft auch die Rückgewinnung von Abwässerniederschlägen, die in ihrer Zusammensetzung Biomasse des überschüssigen Belebtschlammes, Faserstoff und Rinde enthalten.

Die Erfindung kann in den Papierfabriken angewendet werden, die Sulfatzelistoff produzieren und mit Anlagen zur biologischen Abwässerreinigung ausgerüstet sind.

Die Zellstoff- und Papierindustrie ist eine der grössten Industrien, die riesige Mengen an pflanzlichen Rohstoff (Holzgut) und an Wasser für dessen Verarbeitung verbrauchen. Etwa 50 Prozent des Rohstoffes treten nach der Verarbeitung in Form von verschiedenartigen - flüssigen und festen - Abfällen und Rückständen auf. Die Abwässermengen und der Grad ihrer Verschmutzung hängen vom Stand der Technologie ab. Die Abwässer der Zellstoff- und Papierproduktion werden je nach der Art der betreffenden Verschmutzungen in laugenhaltige, saure, stinkende, rinde-, faserstoff- und schlammhaltige unterteilt. Die Beseitigung von dispergieren Stoffen wie z.B. Faserstoff, Rinde u.a aus den Abwässern erfolgt mechanisch, z.B. in den primären Absetzanlagen. Die wirksamste Methode der Entfernung von gelösten organischen Verschmutzungen aus den Abwässern ist die biologische Reinigung. Das Wesen der biologischen Reinigung von Abwässern besteht darin, dass die gelösten organischen Stoffe von den Mikroorganismen verarbeitet werden, indem

130036/0526

ein Teil der organischen Stoffen oxydiert wird, und ein anderer in die Biomasse übergeht.

Das Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern gewährleistet einen hohen Reinigungsgrad, wobei sich aber beträchtliche Mengen an überschüssigen Belebtschlamm bilden. Die Menge an überschüssigen Belebtschlamm beträgt 160 bis 210 g pro 1 nr gereinigten Wassers. Der Belebtschlamm stellt eine amorphe flockenartige Masse dar, die dicht von den aeroben Bakterien und anderen Mikroorganismen belebt ist. Dem mechanischen Zustand nach gehört Belebtschlamm zu den feinen Suspensionen, die zu 98 Massenprozent aus Teilchen mit einer Grosse unter 1 mm bestehen. Der Belebtschlamm ist auch durch einen hohen Wassergehalt gekennzeichnet. Die Schwierigkeiten bei der Aufbereitung von Biomasse des Belebtschlammes werden gerade durch diese Faktoren bedingt, weil die Entfernung festgebundener Feuchtigkeit einen grossen Energieaufwand erfordert. Ausserdem gewährleistet die Filtration keine vollständige Entwässerung und führt zur Verstopfung der Filtrationssiebe, was seinerseits die Notwendigkeit wiederholter Regenerierung der Filtrationsfähigkeit der Siebe erfordert. Die Abführung des Belebtschlammes in das natürliche Wassersystem in einer solchen Form, in der er sich in den Reinigungsanlagen befindet, ist unmöglich, da dieses eine Verschlammung der Gewässer und Störung der dort ablaufenden Naturvorgänge zur Folge hat. Deshalb werden Verfahren zur Aufbereitung des Überschüssigen Belebtschlammes gesucht, die seine Rückgewinnung fördern.

Andere Quellen für Niederschläge in Abwässern der Zellstoff- und Papierindustrie sind die faserstoff- und rindehal-

130036/0526

tigen Abwässer. FaserstoffhaItige Abwässer entstehen bei der Herstellung von Halbprodukten, Papier, Pappe und Holzfaserplatten. Die Abführung; der faserstoffhaltigen Abwässer ohne Reinigung ist unzulässig, da der Faserstoff zerfall zur Verschmutzung der Gewässer führt. Eindehaltige Abwässer entstehen bei nasser Entrindung des Hölzgutes. In den Gewässern fällt die Rinde auf dem Boden und führt zur Änderungen des Stromungscharakters. Die faserstoff- und rindehaltige Abwässer sollen des halb einer Reinigung unterzogen werden und die aus Faserstoff und Rinde bestehenden Niederschläge - einer Vernichtung.

Es sind mehrere Verfahren zur Rückgewinnung von Abwässerniederschlägen durch ihrer Benutzung im Produktionsverfahren der Zellstoff- und Papierbetrieben bekannt. Zu diesen Verfahren gehört die Verwendung von Schlamm—Lignin, das bei biologischer Abwässerreinigung entsteht, als Füllstoff in einer Menge von 0,6 bis 15 Massenprozent bezogen auf absolut trockenes Produkt bei der Herstellung von Verpackungen (SU-ES 503967).

Gemäss SU-ES 440468 wird in die Papiermasse zur Herstellung von Verpackungspappe unaufbereiteter Belebtschlamm in einer Menge bis 20 Prozent bezogen auf absolut trockenes Produkt eingetragen.

' Die Anwendung des unaufbereiteten Belebtschlammes in den Faserstoffmischungen führt zur Steigerung des DampfVerbrauches im Pressenteil der Paniermaschine für die Entfernung der im Belebtschlamm enthaltenden festgebundenen Feuchtigkeit; darum überschreitet der Verbrauch an Biomasse des Belebtschlammes unter Produktionsbedingungen keine 3 Prozent und beträgt 13 kg pro 1 t Produkt.

130036/0526

Gemäss SU-ES 536268 werden Hackspäne vor der Kochung in einer Suspension des Belebtschlammes gehalten. Diese Behandlung führt zur Steigerung der Ausbeute des Zellstoffes und Verbesserung seiner mechanischen Kennwerte. Ähnliche Ergebnisse werden bei der Verwendung von Biomasse des Belebtschlammes direkt beim Kochen des Zellstoffes statt eines Teils oder der gesammten Schwarzlauge erzielt (Buchteev B.M., Ishkhanov V.A., Grudinin V.P., Dergunova T.V. "Verwendung von überschüssigem Belebtschlamm in der Technologie der Herstellung von Sulfatzellstoff", Referativnaja Informatsija "Tselluloza, bumaga i karton", 1979, N 15, S. 3-4).

Das Kochen des SuIfatzelistoffes erfolgt in einer starken Weisslauge gemischt mit verbrauchter Schwarzlauge. Die starke Weisslauge wird wie folgt zubereitet. Die beim Kochen des Zellstoffes verbrauchte Schwarzlauge wird verbrannt. Beim Verbrennen wird der organische Teil der Schwarzlauge abgebrannt und der mineralische - Natriumsalze — bildet eine Schmelze. Die Hauptbestandteile dieser Schmelze sind Natriumkarbonat (Na₀CO₀) und Natriumsulfid (Na₀S). Die Schmelze wird in einer beim Waschen von Weissschlamm entstandenen dünnen Weisslauge gelöst. Die Lösung der Schmelze in dünner Weisslauge bezeichnet man als Grünlauge. Der Hauptbestandteil der Grünlauge - Natriumkarbonat - ist bei der Sulfatkochung des Holzrohstoffes inaktiv. Natriumkarbonat wird deshalb in einen aktiven Kochungsreaktant - Ätznatron - überführt, d.h. es erfolgt eine Kaust if izierungsreakt ion. Die Kaustifizierung erfolgt durch die Einführung der erforderlichen Menge an Kalk in die Grünlauge. Bei der Kaustifizierung bilden sich starke Weisslauge und

130036/0526

Weissschlamm (CaCOO . Die starke Weisslauge, die ein Gemisch aus NaOH und Na₂S darstellt, wird beim Kochen des Zellstoffes eingesetzt.

Das Ersetzen eines Teils bzw. der gesammten Schwarzlauge durch den überschüssigen Belebtschlamm bei der Sulfatkochung des Zellstoffs ergibt keine Möglichkeit, auf diese Weise den gesammten in den Reinigungsanlagen entstehenden überschüssigen Schlamm rückzugewinnen.

Es gibt ein Verfahren zur Vernichtung von Abwässernieder-· schlagen, das ein Abtransport des zuerst entwässerten und getrockneten Niederschlags zu Abfalldeponien vorsieht. Dieses Verfahren zur Vernichtung von Abwässerniederschläge erfordert aber die Errichtung von neuen Niederschlagssammlern je nach dem Befüllen der schon vorhandenen. Dieses führt seinerseits zu einem Bedarf an neuen Bodenflächen. Ausserdem entstehen um die Niederschläge herum keine umweltfreundliche Bedingungen. Deshalb bevorzugt man Verfahren zur Vernichtung von Abwässerniederschlägen, die ihre Entwässerung, Trocknung und Verbrennung einschliessen.

Es ist ein Verfahren zur Vernichtung von Abwässerniederschlägen, insbesondere von überschüssigen Belebtschlamm bekannt, das in der Koagulierung des Schlammes mit Eisen TIT- -chloridlösung und Kalkmilch mit darauffolgender Entwässerung auf Vakuumfiltern, Trocknung und Verbrennung besteht (Yakovleva O.I., Tkachenko N.I. "Abwässerreinigung", Verlag "Lesnaya promyschlennost», Moskau, 1975f S. 40-42). Das Verfahren wird wie folgt durchgeführt. Die Biomasse des überschüssigen Belebtschlammes wird in einem Belebtschlammverdichter mit dem aus

130036/0526

·"■ ^j ■*·

Faserstoff und Rinde bestehenden Niederschlag aus den primären Absetzanlagen im Verhältnis von 1:1 bzw. 1:2 vermischt. Zur Verbesserung der Wasserabgabe des Niederschlages wird der letztere mit Eisen(III)-Chlorid und Kalkmilch bearbeitet. Danach erfolgt eine Entwässerung des Niederschlages auf Vakuumfiltern, vor allem auf solchen mit einem schrägen Filtertuch. Der entwässerte Niederschlag wird vom Vakuumfjltermaterial mit Hilfe eines speziellen Messers bzw. mit Druckluft abgenommen. Der entwässerte Niederschlag mit einer Feuchtigkeit von 83 bis 85 Prozent wird einer thermischen Trocknung in Trocknungstrommeln bei einer Temperatur von 500 bis 800⁰C unterzogen. Der getrocknete Niederschlag mit einer Feuchtigkeit von 2 bis 40 Prozent wird verbrannt. Die Vernichtung von Abwässerniederschlägen nach dem bekannten Verfahren erfordert eine Errichtung von Thermotrocknuffigs- und Verbrennungsanlagen, die grosse Energiemengen verbrauchen. Ausserdem enthält des bei der Entwässerung des vor gängig koagulierten Niederschlages abgenommene und zu den Reinigungsanlagen abgeführte Filtrat giftige Eisen- und Calciumverbindungen, was das Verfahren der biologischen Reinigung der Abwasser ungünstig beeinflußt, der Vorgang der Niederschlagsentwässerung auf den Vakuumfiltern wird durch die Verstopfung des Filtenaaterials begleitet, was eine Verschlechterung seiner Filtrierfähigkeit zur Folge hat. Zwecks Regenerierung des Filtermaterials des Vakuumfilters wird es ständig durch ein Einspritzsystem mit Wasser und ab und zu mit inhibierter Salzsäure gewaschen.

T)er Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine abfallarme Technologie der Zellstoff- und Papierproduktion durch die

130036/0526

Anwendung einer alkalischen Belebtschlammlösung bei der Zelist offherst ellung und einer nach der Laugenbehandlung von Abwässerniederschlägen entstehenden alkalischen Masse bei der Pappe- und Holzfaserplattenherstellung zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass man im Verfahren zur Rückgewinnung von Abwässerniederschlägen, die die Biomasse des Belebtschlammes, den Faserstoff und die Rinde enthalten, durch chemische Behandlung von Abwässerniederschlägen, Entwässerung sowie durch darauffolgende Wärmebehandlung der gebildeten Produkte erfindungsgemäss als Chemikalie zur Abwässerniederschlägebehandlung eine alkalische Losung mit einer Konzentration von 5 bis 80 g pro 1 Liter berechnet als Na₂O bei einer Temperatur von 20 bis 70⁰C anwendet, das erhaltene Reaktionsgemisch entwässert, wobei das gesammelte alkalische Filtrat, das die Produkte der alkalischen Hydrolyse von Belebtschlamm enthält, zur Auflösung einer Schmelze bei der Zubereitung von Alkalikochlauge eingesetzt und die entwässerte alkalische Masse in einer Menge bis 40 Massenprozent der Paserstoffmischung zur Pappe- und Holzfaserplattenherstellung zugegeben wird.

Im System der biologischen Abwässerreinigung tritt als Biooxydationsmittel eine Mikroorganismengemenge (Biozoenose) auf, die Bakterien, Protozoen sowie Algen und Pilze einschliesst d.h. einen Belebtschlamm darstellt; Es gibt praktisch keinen Stoff organischer Herkunft, der nicht durch die Mikroorganismen oxydiert werden kann. Die Abflüsse der Zellstoff- und Papierproduktion sind durch eine grosse Verschiedenheit der Verschmutzungen gekennzeichnet, deshalb ist die Zusammensetzung

130036/0526

der Mikroflora des in der Reinigungsanlagen der Betriebe verwendeten Belebtschlammes so verschiedenartig. Eine führende Rolle in der Biozoenose spielen die Bakterien, deren Menge

14

bis zu 10 Zellen je 1 kg trockener Biomasse beträgt. Während ihrer Lebenstätigkeit verbrauchen die Mikroorganismen den organischen Anteil der Abwässer, vermehren sich und bilden einen überschüssigen Belebtschlamm. Die Biomasse des Belebtschlammes wird durch einen hohen Gehalt - von 30 bis 50 Massenprozent - an Eiweiss gekennzeichnet, der unter Einfluss von Laugen unter Bildung von positiv auf die Kochungsvorgänge der Zellstoff- und Papierproduktion einwirkenden Aminderivaten hydrolysiert. Das ermöglicht die Anwendung von den Alkalilösungen der Biomasse des Belebtschlammes in einer Stufe der Zubereitung von starker Weisslauge bei der Sulfatzellstoffherstellung, indem diese Losungen zur Schmelzeauf lösung; zugeführt werden.

Erfindungsgemäss kann zur Bearbeitung von Abwässerniederschlägen, die die Biomasse des überschüssigen Belebtschlammes enthalten, eine dünne Weisslauge verwendet werden. Nach dieser Bearbeitung wird die durch die Produkte der Hydrolyse der Belebtschlammbiomasse angereicherte dünne Lauge zur Auflösung der Schmelze mit nachfolgender Behandlung der Grünlauge nach bekannter Methode eingesetzt. Die auf diese Weise hergestellte Alkalikochlauge wird durch die Produkte der alkalischen Hydrolyse angereichert, was die Herstellung eines Zellstoffes verbesserter Qualität ermöglicht. Die Behandlung der Abwässerniederschläge mit Alkalilösungen mit einer Konzentration unter 5 g pro 1 Liter berechnet als Ka₃O ist unzweckmässig, weil eine solche Behandlung Erhöhung der Temperatur und Verlängerung der Dau-

130Q36/Q526

er, die für den Ablauf der Hydrolyse der Biomasse des Belebtschlammes benotigt sind, erfordert. Die Verwendung von Alkalilösungen mit einer Konzentration über 80 g pro 1 Liter berechnet als NapO ist auch unzweckmässig, weil sich dabei der Hydrolysengrad der Biomasse des Belebtschlammes nicht erhöht.

Die alkalische Masse (nach Entwässerung) in einer Menge von 40 Massenprozent wird in eine Mischung zur Pappe- und Holzfaserplattenherstellung zugegeben. Die alkalische Masse besteht aus Paser und Rinde gemischt mit unhydrolysiertem Belebtschlamm und Produkten seiner alkalischen Hydrolyse. Die Zugabe der alkalischen Masse in einer Menge über 40 Massenprozent in die Mischung zur Pappeherstellung ist infolge einer Verschlechterung der physikalisch-mechanischen Eigenschaften des Endproduktes unzweckmässig.

Bei der Herstellung von Papier, verschiedenartigen Pappen und Holzfaserplatten wird faserförmiger Rohstoff pflanzlicher Herkunft angewendet. Der Faserrohstoff wird seinerseits durch die Kochung eines zellstoffhaltigen Pflanzenrohstoffes hergestellt. Die Kochung, besteht in einer Absonderung von Lignin aus dem Faserstoff. Je nach der Art der in der Fabrik herzustellenden Produktion wird ein Zellstoff mit unterschiedlicher Delignifizierungstiefe hergestellt, was seine physikalisch-mechanischen Eigenschaften beeinflusst. Eine Möglichkeit des teilweisen Ersetzens des Faserstoffes durch einen Faserstoff, der aus den Abwässern abgesondert ist, unter Beibehaltung bzw. Verbesserung der 'Eigenschaften des Endproduktes ermöglicht eine Reduzierung des Verbrauches an zellstoffhaltigen Pflanzenrohstoff pflanzlicher Herkunft. Ausserdem bietet die

130036/0526

"Verwendung eines aus den Abwässern abgesonderten !Faserstoffes in den Mischungen für Pappen und Holzfaserplatten eine Möglichkeit, das Problem der Rückgewinnung dieses Faserstoffes durch deren Rückführung in den Hauptproduktionszyklus zu lösen.

Es ist zweckmässig, als chemischen Reaktant zur Behandlung von Abwässerniederschlägen eine Sulfatweisslauge zu benutzen..Es gibt zwei Arten von Sulfatweisslaugen. Die starke Weisslauge wird bei der Sulfatkochung eines Pflanzenrohstoffes eingesetzt. Die beim Waschen eines Weissschlammes entstehende dünne Weisslauge wird zur Auflösung der Schmelze bei der Zubereitung von der starken Weisslauge zugeführt. Das Waschen des WeisSchlammes erfolgt bei einer Temperatur von 60 bis 80°C. Demgemäss ist in den Sulfatzellstoff herstellenden und über ein Chemikalienrückgewinnungssystem verfügenden Betrieben immer eine alkalische Lösung mit der Temperatur von 60 bis 80°C, d.h. dünne Weisslauge vorhanden. Mittels dünner Sulfatweisslauge vor derer Zuführung zur Schmelzeauflösung werden enfindungsgemäss Abwässerniederschläge behandelt, die in ihrer Zusammensetzung Biomasse des Belebtschlammes, Faserstoff und Rinde enthalten. So gelangt zur Schmelzeauflösung eine dünne Weisslauge, die die Produkte der alkalischen Hydrolyse der Biomasse des Belebtschlammes enthält. Die Behandlung der Abwässerniederschläge mit dünner Weisslauge, die in der Produktion vorliegt und eine Temperatur von 60 bis 80⁰C hat, schliesst eine Notwendigkeit ihrer Aufheizung aus.

Das Wesen der Erfindung wird nachfolgend erläutert. Die Abflüsse, die eine Biomasse des überschüssigen Belebtschlam-

130030/0626

mes enthalten,werden mit Faserstoff und Rinde enthaltenden Abflüssen im Verhältnis von 1:1 bzw. 1:2 vermischt. Das Gemisch wird,z.B. in einem Vakuumfilter,entwässert. Die entwässerte Masse wird mit Alkalilösung mit einer Konzentration von 5 bis 80 g pro 1 Liter berechnet als Na₂O bei einer Temperatur von 20 bis 80°C behandelt. Die Behandlung erfolgt in einem Rührkessel, dem die entwässerte Masse und Alkalilösung zugerührt werden. Je nach der Temperatur und Konzentration der Alkalilösung beträgt die Behandlungsdauer 5 bis 60 Minuten. Die unter Einfluss der Lauge ablaufende Hydrolyse der Biomasse des Belebtschlammes führt zum Übergang der Produkte der alkalischen Belebtschlammhydrolyse in die Lösung. Der Hydrolysengrad der Biomasse des Belebtschlammes beträgt je nach der Temperatur und Konzentration der Alkalilösung 50 bis 95»6 Prozent. Beim nachfolgenden Vakuumfiltrieren des Reaktionsgemisches erfolgt seine Trennung in die flüssige und feste Phasen. Die flüssige Phase in Form eines alkalischen Filtrates, des die Produkte der alkalischen Hydrolyse des Belebtschlammes enthält, wird zur Auflösung der Schmelze bei der Zubereitung der Alkalikochlauge der Sulfatzellstoffproduktion eingesetzt. Die feste Phase in Form einer aus Faserstoff, Rinde und unhydrolysiertem Belebtschlamm bestehenden alkalischen Masse wird mit den Produkten der alkalischen Hydrolyse des Belebtschlammes gemischt und in einer Menge bis 40 Prozent der Mischung der Faserstoffmasse zur Herstellung von Pappe und Holzfaserplatten zugegeben.

Auf der Abb. I ist eine der Ausführungsform des technologischen Schema des erfindungsgemäßen Verfahren zur Rückgewinnung von Abwässerniederschlagen gezeigt.

130036/0526

Aus einer Absetzanlage (I) wird der überschüssige Belebtschlamm in einen Mischer (2) geleitet, dem auch Faserstoff und Rinde enthaltenden Abflüsse zugeführt werden. Das Verhältnis der Abflüsse beträgt 1:1.. Das Gemisch wird weiter in einem Vakuumfilter (3) bevorzugt mit einem schrägen Filtertuch entwässert. Das von dem Vakuumfilter (3) abgenommene Filtrat wird zur Zelistoffwäsche geleitet bzw. in die Reinigungsanlagen abgeführt. Die entwässerte Niederschlagsschicht wird in einen Rührkessel (4) eingetragen, dem eine alkalische Lösung mit einer Konzentration von 5 "bis 80 g je Liter berechnet als Na₂O zugegeben wird. Der Rührkessel (4) stellt einen Behälter dar und ist mit einem Rührwerk und öffnungen zur Beschickung mit entwässerten Niederschlag und alkalischen Losung im oberen Teil und zur Abführung der alkalischen Reaktionssuspension im unteren Teil versehen. Im Rührkessel (4) erfolgt eine alkalische Hydrolyse der Biomasse des Belebtschlammes. Die auf diese Weise hergestellte Suspension, die aus einer alkalischen Losung (flüssige Phase), die die Produkte der alkalischen Hydrolyse des Belebtschlammes enthält und einer festen Phase besteht, die den Faserstoff, die Rinde und einen Teil des unhydrolysierten Belebtschlammes darstellt, wird auf einem Vakuumfilter (5) getrennt. Das von dem Vakuumfilter (5) abgenommene alkalische Filtrat wird zur Auflösung der Schmelze bei der Zubereitung einer Alkalikochlauge der SuIfatzelistoffproduktion eingesetzt und die entwässerte alkalische Masse wird der Fasermasse bei der Herstellung von Pappe und Holzfaserplatten zugegeben.

Bei der Aufbereitung der Faserstoffmasse zur Herstellung von Pappe wird dieser ein Leimstoff und zu dessen Festhalten auf der Fasermatrix - ein Fällungsmittel zugegeben, wo-

130036/0526

nach eine Pappebahn gegossen und anschliessend entwässert und getrocknet wird.

Bei der Herstellung von Holzfaserplatten wird in die fertige Fasermasse eine Paraffinemulsion eingeführt. Aus der auf solche Weise aufbereiteten Masse wird eine Bahn geformt, die nachfolgend gepresst und aufgeheizt wird.

Die erfindungsgemässe Erfindung ermöglicht also die Realisierung einer abfallarmen Technologie in den Zellstoff- und Papierbetrieben durch Anwendung von Abwässerniederschlägen in den Hauptproduktionsstufen mit gleichzeitiger Reduzierung des Verbrauches an frischem Wasser pro 1 Tonne des Endproduktes. In der Technologie der Herstellung von Pappe und Holzfaserplatten erlaubt die Erfindung den Verbrauch an pflanzlichen Faserstoff mit gleichzeitiger Steigerung des Produktionsausstosses zu reduzieren. Der Ausschluss der Thermotrocknungs- und Verbrennungsstufen des Niederschlags führt zur Reduzierung des Energieaufwandes. Diese Erfindung ermöglicht es, die Ausnutzung der früher für die Koagulierung der Niederschläge verwendenden unregenerierbaren und giftigen Reaktanten auszuschliessen.

Beispiel 1

Der von der Absetzanlage (1) abgenommene überschüssige Belebtschlamm wird in einem Mischer (2) mit dem aus Faserstoff und Rinde bestehenden Niederschlag aus primären Absetzanlagen im Verhältnis 1:1 vermischt. Gleich nach dem Mischen gelangt das Gemisch auf einen Vakuumfilter (3). Auf dem Vakuumfilter (3) wird das Gemisch bis zum Feuchtigkeitsgehalt von 85 Prozent entwässert. Der entwässerte Niederschlag, der 43 Massenprozent

130036/0526

Belebtschlamm und 57 Massenprozent Faserstoff und Rinde enthält, wird in einem Rührkessel (4) mit alkalischer Lösung mit einem Gehalt an Gesamtlauge von 20 g pro 1 Liter berechnet als Na„O behandelt. Die Behandlung wird bei einer Temperatur von 70⁰C innerhalb von 20 Minuten durchgeführt. Der Hydrolysengrad der Biomasse des Belebtschlammes beträgt unter diesen Bedingungen 95»6 Prozent (siehe Tab. 1). Das auf diese Weise behandelte Gemisch wird in einem Vakuumfilter (5) bis zum Feuchtigkeitsgehalt von 80 Prozent entwässert. Das abgenommene Filtrat mit einem Gehalt an Gesammtlauge von 19»5 g P^o 1 Liter berechnet als Na^O wird zur Schmelzeauflösung geleitet. Die von dem Filtermaterial des Vakuumfilters (5) abgenommene alkalische Masse wird bei der Herstellung von Pappe und Holzfaserplatten eingesetzt.

Beis-piel 2

Die Abwässerniederschläge werden zur Behandlung mit alkalischer Losung nach Beispiel 1 vorbereitet. Die Behandlung mit alkalischer Losung wird unter folgenden Bedingungen durchge führt:

Gehalt an Gesamt lauge in Weisslauge 10 g/Liter

berechnet als NapO

Temperatur 70°C

Dauer 40 Minuten

Unter diesen Behandlungsbedingungen beträgt der Hydrolysengrad des Belebtschlammes 76,4 Prozent. Die nach der Entwässerung des alkalischen Reaktionsgemisches entstehenden Produkte werden wie im Beispiel 1 eingesetzt.

Die Analyseergebnisse der Beispiele 1 und 2 sind in der Tabelle 1 angeführt.

13 0036/0526

Beispiel 3

Die Abwässerniederschläge werden zur Behandlung mit alkalischer Lösung nach Beispiel 1 vorbereitet. Die Behandlung mit alkalischer Lösung wird unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

Ätznatron (NaOH)-konzentration 5 g/Liter

berechnet als Na_nO

Temperatur 20°C

Dauer 60 Minuten

Unter diesen Behandlungsbedingungen beträgt der Hydrolysengrad des Belebtschlammes 50 Prozent. Die nach der Entwässerung des alkalischen Reaktionsgemisches entstehenden Produkte werden wie im Beispiel 1 eingesetzt. Beispiel 4

Ätznatronkonzentration 20 g/Liter

berechnet als Na₂O

Temperatur 20⁰C

Dauer , 20 Minuten

Unter diesen Behandlungsbedingungen beträgt der Hydrolysengrad des Belebtschlammes 62,3 Prozent. Die nach der alkalischen Behandlung hergestellten Produkte werden wie im Beispiel 1 eingesetzt.
Beispiel 5

Die Abwässerniederschläge werden zur Behandlund mit alkalischer Lösung nach Beispiel 1 vorbereitet. Die alkalische Behandlung wird unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

130036/0526

Ätznatronkonzentration 20 g/Liter

berechnet als Na₂O

Temperatur 60 C

Dauer . 5 Minuten

Der Hydrolysengrad des Belebtschlammes beträgt 84,4 Prozent. Die nach der Entwässerung des alkalischen Reaktionsgemisches hergestellten Produkte werden wie im Beispiel 1 eingesetzt.

Beispiel 6

Die Abwässerniederschläge werden zur Behandlung mit alkalischer Losung nach Beispiel 1 vorbereitet. Die alkalische Behandlung wird unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

Ätznatronkonzentration 20 g/Liter

berechnet als Na₂O

Temperatur 60°C

Dauer 20 Minuten

Unter diesen Behandlungsbedingungen beträgt der Hydrolysengrad des Belebtschlammes 87,6 Prozent. Die bei der Entwässerung des alkalischen Reaktionsgemisches hergestellten Produkte werden wie im Beispiel 1 eingesetzt. Beispiel 7

Die Abwässerniederschläge werden zur Behandlung mit alkalischer Lösung nach Beispiel 1 vorbereitet. Die alkalische Behandlung wird unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

Ätznatronkonzentration 20 g/Liter

berechnet als Na^O

Temperatur 70⁰C

20 Minuten

130036/0526

Unter diesen Behandlungsbedingungen beträgt der Hydrolysengrad des Belebtschlammes 93,4 Prozent. Die bei der Entwässerung des alkalischen Reaktionsgemisches hergestellten Produkte werden wie im Beispiel 1 eingesetzt.

Beispiel 8

Die Abwässerniederschläge werden zur Behandlung mit alkalischer Lösung nach Beispiel 1 vorbereitet. Die Bedingungen der alkalischen Behandlung sind wie folgt:

Ätznatronkonzentration 40 g/Liter

berechnet als NapO

Temperatur 20 C

Dauer 20 Minuten

Unter diesen Bedingungen beträgt der Hydrolysengrad des Belebtschlammes 74,6 Prozent. Die bei der Entwässerung des alkalischen Reaktionsgemisches hergestellten Produkte werden wie im Beispiel 1 eingesetzt.
Beispiel 9

Die Abwässerniederschläge werden zur Behandlung mit alkalischer Lösung nach Beispiel 1 vorbereitet. Die alkalische Behandlung erfolgt unter folgenden Bedingungen:

Ätznatronkonzentration 80 g/Liter

berechnet als Na₂O

Temperatur . 70°C

Dauer 5 Minuten

Unter diesen Behandlungsbedingungen beträgt der Hydrolysengrad des Belebtschlammes 80,2 Prozent. Die bei der Entwässerung des alkalischen Reaktionsgemisches hergestellten Produkte werden wie im Beispiel 1 eingesetzt.

130 0 3 6/0526

	- 20 -	Die Analysenergebnisse	20	5	Tempe ratur ⁰C	Behandlungs dauer, Minuten	3043518
		10	20	70	20	der Beismele
3 bis	3 9 sind in der Tabelle 2 angeführt.		20	70	40
		Beispiels- Gehalt an Ge- NN° samtlauge in Weisslauge g/l berechnet als Na₂O	20			Tabelle 1
	Beispiels- Gehalt an Ge- NN⁰ samtlauge in Weisslauge g/l berechnet als Na₂O	3	20	Tempe ratur °C	Behandlungs dauer, Minuten	Hydrolysengrad Biomasse des Belebtschlam- mes %
1	4	40	70	60	95,6
2	5	80	20	20	76,4
	6	Beispiel Io	60	5	Tabelle 2
7		60'	20	Hydrolysengrad Biomasse des Belebtschlam- me s %
8	70	20	50,0
9	20	20	62,3
	70	5	84,4
		87,6
	93,4
74,6.
80,2

Das alkalische Filtrat, das die Hydrolyseprodukte des Belebtschlammes enthält und das- man bei der Zubereitung der starken Weisslaugen einsetzt, wird wie folgt hergestellt.

130036/0526

Der überschüssige Belebtschlamm wird aus einer Absetzanlage (1) in einen Mischer (2) geleitet. Demselben wird auch der Niederschlag aus den primären Absetzanlagen zugeführt, der aus Faserstoff und Binde besteht. Das Verhältnis von überschüssigen Belebtschlamm zu Niederschlag aus den primären Absetzanlagen beträgt 1:1.Gleich nach dem Mischen gelangt das Gemisch auf einen Vakuumfilter (3) zur Entwässerung. Der bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 85 Prozent entwässerte Niederschlag, der 43 Massenprozent Belebtschlamm und 57 Massenprozent Faserstoff und Rinde enthält, wird in einem Eührkessel (4) mit Weisslauge behandelt. Der Gehalt an Gesamtlauge in der Weisslauge beträgt 20 g pro 1 Liter berechnet als Na^O· Die Behandlungstemperatur beträgt 7O°C, die Behandlung dauert 20 Minuten. Unter diesen Bedingungen beträgt der Hydrolysengrad der Biomasse des Belebtschlammes 95»6 Prozent. Das nach der Behandlung gewonnene Eeaktionsgemisch wird auf einem Vakuumfilter (5) bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 80 Prozent entwässert. Das bei der Entwässerung abgenommene alkalische Filtrat enthält Produkte der alkalischen Hydrolyse des Belebtschlammes. Der Gehalt an Gesamtlauge gleicht 19,5 g pro 1 Liter berechnet als Na₂O. Im alkalischen Filtrat wird die Schmelze aufgelöst. Die hergestellte Grünlauge mit einem Gehalt an Gesamtlauge von 125,2 g pro 1 Liter berechnet als Na₃O, an aktive Lauge von 42,9 g pro 1 Liter und mit einer Sulfidität von 28,2 Prozent wird kaustifiziert. Die Kaustifizierungsbedingungen sind:

Temperatur 95°C

^Dauer 2 Stunden

130036/0526

Der Kaustifizierungsgrad beträgt dabei 80,6 Prozent. Die bei der Kaustifizierung hergestellte starke Weisslauge ist durch folgende Kennwerte gekennzeichnet:

Gehalt an Gesamtlauge 102,2 g/Liter

berechnet als Na^O

Gehalt an aktive Lauge 98,7 g/T iter

berechnet als Na^O

Sulfidität 27,9 Prozent

Beispiel 11

Das alkalische Filtrat, das die Produkte der alkalischen Hydrolyse der Belebtschlammbiomasse enthält, wird wie im Beispiel 10 hergestellt.

Das alkalische Filtrat und die Weisslauge mit einem Gehalt an Gesamtlauge von 19»5 g pro 1 Liter werden im Verhältnis von 1:1 zur Schmelzeauflösung zugeführt. Die Grünlauge mit einem Gehalt an Gesamtlauge von 125,2 g pro 1 Liter berechnet als Na₂O» an aktive Lauge von 43,4 g pro 1 Liter berechnet als Na₂O und mit einer Sulfidität von 27»7 Prozent wird kaustifiziert. Die Kaustifizierungsbedingungen sind wie im Beispiel 10. Der Kaustifizierungsgrad beträgt 80,3 Prozent und die starke Weisslauge hat folgende Kennwerte:

Gehalt an Gesamtlauge 101,8 g/Liter

berechnet als Na-O

Gehalt an aktive Lauge 98,5 g/Liter

berechnet als Na_?0

Sulfidität 27,4 Prozent.

Beispiel 12 (Vergleichsbeispiel·)

Zur Auflösung der Schmelze wird dünne Weisslauge mit einem Gehalt an Gesamtlauge von 19,5 g pro 1 Liter berechnet als

130036/0526

Na_?0 eingesetzt, die hergestellte Grünlauge mit einem Gehalt an aktive Lauge von 41,2 g pro 1 Liter berechnet als Na₂O und mit einer Sulfidität von 28,0 Prozent wird kaustifiziert. Die Kaustifizierungsbedingungen sind wie im Beispiel 10. Der Kaustifizierungsgrad beträgt dabei 81,2 Prozent und die starke Weisslauge enthält 102,1 g/l Gesamtlauge (berechnet als Na₂O), 98,8 g/l aktive Lauge (berechnet als Na₂O) mit einer Sulfidität von 27,8 Prozent.

Die Kennwerte der in den Versuchen der Beispiele 10 bis 12 hergestellten Grün- und Weisslaugen sind in der Tabelle 3 angeführt.

Die in der Tabelle 3 angeführten Angaben zeugen davon, dass die Verwendung des durch die Produkte der Belebtschlammhydrolyse aufbereiteten alkalischen Filtrats bei der Zubereitung von starken Weisslaugen eine Herstellung von Laugen ermöglicht, deren Qualität nicht unter dieser der nach dem bekannten Verfahren erhaltenen steht.

Tabelle 3

	Kennwerte	der Grünlauge	Lauge, g/l	Sulfidi	Kausti-	Kennwerte der	_Ge_ Salfi
Bsp. WTJO	Gehalt an	Gehält an	als berech	tät, %	fikati-	Weisslauge	halt ^dl~
JWrI "		Gesamtlau-aktive	net Na_?0		onsgrad	Gehalt	an ak- ^a
		.ge g/l '			%	an Ge	tive *
	als be-				samt	Lauge
	rechhet				lauge	g/l
	NagO				g/l	als
		42,9			als be	berech
		43,4			rechnet	net
		41,2	28,2	80,6	Na₂O	98,7 27,9
	125,2	27,7	80,3		98,5 27,4
10	125,2	28,0	81,2	102,2	98,8 27,8
11	125,2		101,8
12		102,1

130036/0526

Beispiel 13

In die Faserstoffmischung zur Pappeherstellung wird eine nach dem folgenden Verfahren hergestellte alkalische Masse zugegeben. Der überschüssige Belebtschlamm wird aus einer Absetzanlage (1) in einen Mischer (2) geleitet, wo er mit dem aus Paserstoff und Rinde bestehenden Niederschlag aus den primären Absetzanlagen im Verhältnis von 1:1 gemischt wird. Gleich nach dem Mischen gelangt das Gemisch auf einen Vakuumfilter (3) zur Entwässerung. Der bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 85 Prozent entwässerte Niederschlag, der aus 43 Massenprozent Belebtschlamm und 57 Massenprozent Faserstoff und Rinde besteht, wird in einem Rührkessel (4) mit Weisslauge behandelt. Der Gehalt an Gesamtlauge in der Weisslaup;e beträgt 20 g pro 1 Liter berechnet als ÜTapO. Die Behandlung wird innerhalb von 20 Minuten bei einer Temperatur von 70⁰C durchgeführt. Nach der alkalischen Behandlung wird das Reaktionsgemisch auf einem Vakuumfilter (5) bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 80 Prozent entwässert. Aus der auf diese Weise hergestellten alkalischen Masse und dem ungebleichten Sulfatzellstoff wird eine Faserstoffmasse zur Pappeherstellung gefertigt. Die Bestandteile dieser Faserstoffmasse (in Massenprozent) sind:

ungebleichter Sulfatzellstoff 75

alkalische Masse 25

Die Faserstoffmasse wird bis 76° SR (Schopper-Riegler-Skala) gemahlen, anschliessend wird dieser ein Leimstoff, z.B. Harzleim ausgehend von 6 kg je 1 t und Fällungsmittel, z.B. Tonerde in einer Menge von 70 kg je 1 t zugegeben. Aus der auf die-

130036/0526

se Weise hergestellten Faserstoffmasse wird Pappe mit einer

Masse von 200 g/m gefertigt, deren Eigenschaften wie Saugfähigkeit, Bruch, abs. Durchdrückungswiderstand und Rinpdruckfestigkeit nachfolgend geprüft werden. Die hergestellte Pappe wird durch folgende Eigenschaften gekennzeichnet:

2 Saugfähigkeit 18 g/m

Bruch (Doppelfalzzahl) 167

2 abs. Durchdrückungswiderstand 5>3 kp/cm

Ringdruckfestigkeit 31 kp

Beispiel 14

Die alkalische Masse wird nach Beispiel 13 hergestellt. Aus der hergestellten alkalischen Masse und dem ungebleichten Sulfatzellstoff wird eine Faserstoffmasse folgender Zusammensetzung (in Massenprozent) gefertigt:

ungebleichter Sulfatzellstoff 70

alkalische Masse 30

Die Faserstoffmasse wird wie im Beispiel 13 behandelt und anschliessend daraus wird eine Pappe mit einer Masse von

200 g/m gefertigt. Die mechanischen Kennwerte der hergestellten Pappe werden geprüft. Die Pappe hat folgende Kennwerte: Saugfähigkeit 15 g/m²

Bruch (Doppelfalzzahl) 143

abs. Durchdrückungswiderstand 5,0 kp/cm

Ringdruckfestigkeit 31 kp

Beispiel 15

Die alkalische Masse wird nach Beispiel 13 hergestellt. Aus der alkalischen Masse und dem ungebleichten Sulfat zellstoff wird eine Faserstoffmasse folgender Zusammensetzung (in Massenprozent) gefertigt:

130036/0526

ungebleichter SulfatzeIlstoff 60

alkalische Masse 40

Die !Faserstoffmasse wird dann wie im Beispiel 13 behandelt

und die Pappe mit einer Masse von 200 g/m wird hergestellt.

Die mechanischen Kennwerte der hergestellten Pappe sind wie folgt:

2 Saugfähigkeit 16 g/m

Bruch (Doppelfalzzahl 161

2 abs. Durchdrückungswiderstand 4,7 kp/cm

Ringdruckfestigkeit 32 kp

Die Qualitätskennwerte der Pappen, die nach der in Beispielen 13 bis 15 beschriebenen Technologie hergestellt sind, sind in der Tabelle 4 angeführt.

Die in der Tabelle 4 angeführten Prüfergebnisse zeugen davon, dass die aus den Abwässerniederschlägen abgetrennte alkalische Masse in den Faserstoffmischungen zur Herstellung von Verpackungs- Bau- und Schupappen angewendet werden kann.

Beispiel 16

Die alkalische Masse wird nach Beispiel 13 hergestellt. Aus alkalischen Masse und einer Holzmasse wird Faserstoffmischung folgender Zusammensetzung (in Massenprozent) gefertigt:

Holzmasse 90

alkalische Masse 10

Die gefertigte Masse wird mit Schwefelsäure neutralisiert, anschliessend wird der letzteren eine Paraffinemulsion in einer Menge von 0,3 Massenprozent eingeführt und eine Faserstoffbahn geformt, die nachfolgend innerhalb von 7 Minuten unter einem

Druck von 30 kp/cm und bei einer Temperatur von 180°C gepresst wird. Die hergestellten Holzfaserplatten haben folgende Kennwerte:

130036/0526

	3043518
870	kp/m³
8	Prozent
16	Prozent
12	Prozent
530	ρ kp/cm

Dichte

feuchtigkeitsgehalt Wasseraufnahme (in 24 Stunden)

Quellen (nach der Stärke, in 24 Stunden)

Biegefestigkeit

Beispiel 17

Die alkalische Masse wird nach Beispiel 13 gefertigt. Die Holzfaserplattenbahn wird wie folgt hergestellt. In eine Holzmasse (90 Massenprozent) wird eine Paraffinemulsion in einer Menge von 0,8 Massenprozent eingeführt, eine Plattengrundschicht wird gepresst und die vorgängig mit Schwefelsäure neutralisierte alkalische Masse (in einer Menge von 10 Massenprozent) wird als Innenschicht aufgetragen. Die Pressbedingungen: Druck 30 kp/cm , Temperatur 180⁰C, Dauer 7 Minuten.

Die hergestellten Holzfaserplatten haben folgende Kennwerte:

Dichte

Feuchtigkeitsgehalt Wasseraufnahme (in 24 Stunden)

Quellen (nach der Stärke, in 24 Stunden)

Biegefestigkeit

Beispiel 18 (Vergleichsbeispiel)

Tie Faserstoffmasse zur Herstellung von Holzfaserplatten wird nur aus der Holzmasse gefertigt. Die Platten werden nach Beispiel 16 hergestellt. Die Platten weisen folgende Kennwerte auf:

130036/0526

870	kg/m³
8	Prozent
16	Prozent
12	Prozent
500	ρ kp/cm

870

8 Prozent 22 Prozent

15 Prozent 2

Dichte

Feuchtigkeitsgehalt

Wasseraufnahme (in 24 Stunden)

Quellen (in 24 Stunden)

Biegefestigkeit 350 kp/cnf

Die Eigenschaften der nach Beispielen 16 bis 18 hergestellten Holzfaserplatten sind in der Tabelle 5 zusammengefasst.

Tabelle 4

Z us ammens e t ζ ung der Faserstoffmischung

Mechanische Kennwerte

Ungeblei- Alkali- Lichte, Saugfä-Bruch,Abs.Durch- Ringchter SuI- sehe g/m higkeit, Dop- drückungs- druck-

fatzell- Masse g/m pel- widerstand festigst off (in Mas- falz Vr>/_cm ² kerb,

(in Masseri-senpro- zahl ^p/ kp

prozent) zent)

13	75	25	It, 5	200	18	167	5	,3	31	5
14	70	30	200	15	143	5	,0	31
15	60	40	200	16	161	4	,7	32

	Kennwerte			Beispiele
	1		16	17
	kg/m³		2	3		Tabelle
Dichte,	F e uc ht igke it sge ha		870	870
	8	8




18
4
870
8

130036/0526

1	2	3	4
Wasseraufnahme, in 24 Stunden,
%	16	18	22
Quellen (nach der Stärke, in
24 Stunden)	12	13	15
2 Biegefestigkeit, kp/cm	530	500	350

Die Prüfergebnisse zeugen davon, dass die Rückgewinnungvon Abwässerniederschlägen durch ihre Anwendung in den Hauptproduktionsstufen ermöglicht es, Produkte mit hohen Qualität skennwerten herzustellen.

130036/0526

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE '

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2 4 3, MÖNCHEN SO POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-8OOO MÜNCHEN S5

ALSO PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

Vseso juznoe nautschno-proizvodatvennoe objedinenie celljulozno-bumasch-

nO j prOmySChlennOSti . DIPL-CHEM₁DR₁URSULASCHuBEl-HOPF

Amurskij celloulozno-kartonnyj kombinat

DIPL. INS. DIETER EBBINQHAUS

^DR·^{1Ne D1ETER F1NOK}

TELEFON (OBB) 4B2O64

TELEX 6-23 666 AURO D

TELEORAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN

DEA-21559

18. November 1980

VERFAHREN ZUR RÜCKGEWINNUNG VON ABWÄSSERNIEDERSCHLAGEN

BZW. -RÜCKSTÄNDEN

Patentansprüche

1* Verfahren zur Rückgewinmmg von Abwässerniederschlägen bzw. -rückständen, die Biomasse des Belebtschlammes, Faserstoffe und Rinde enthalten, durch chemische Behandlung der Abwässerniederschläge, Entwässerung sowie durch darauffolgende Wärmebehandlung der gebildeten Produkte, dadurch gekennzeichnet , daß man als Chemikalie eine alkalische Lösung mit einer Konzentration von 5 bis 80 g pro 1 Liter, berechnet als Na₂O₇ bei einer Temperatur von 2O bis 70⁰C verwendet, das erhaltene Reaktionsgemisch entwässert, wobei das gesammelte alkalische Filtrat zur Auflösung einer Schmelze bei der Zubereitung einer Alkalikochlauge eingesetzt und die entwässerte alkalische Masse in einer Menge bis 40 Massenprozent der Faserstoffmischung zur Herstellung von Pappe und

130036/0526

ORiGiNAL INSPECTED

Holzfaserplatten zugegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man als chemischen Reaktant eine SuI-fatweisslauge einsetzt.

130036/0526