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Verfahren und Einrichtung zur Verwertung der Papiermaschinenabwässer
Die Erfindung bezieht sich auf ein - Verfahren sowie auf die entsprechenden Einrichtungen
zur Verwertung der Papiermaschinenabwässer durch Wiedergewinnung der bei der Herstellung
von Papier, Pappe, Cellulose u. dgl. im Abwasser dieser Stoffe enthaltenen Schwimmstoffe,
wobei der Verbrauch an Speisewasser bei der Ausübung des Verfahrens auf das Mindestmaß
herabgesetzt werden soll.
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Das bei Herstellung des Papiers wiedergewonnene Abwasser enthält verschiedene
Schwimmstoffe, einerseits die Pflanzenfasern, andererseits die von den bei der Herstellung
des Papiers in Anwendung kommenden Zusatzstoffen herrührenden Rückstände u. dgl.
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Die Fasern bilden den wertvollsten Teil der beiden Schwimmstoffarten,
insbesondere die von beträchtlicher Länge. Letztere werden aus den Abwässern unmittelbar
wiedergewonnen; während die Wiedergewinnung anderer Schwimmstoffe nur mittelbar
durch Klärung des Abwassers bewirkt wird.
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Um eine wirtschaftliche Wiedergewinnung der in den Abwässern enthaltenen
Schwimmstoffe zu erzielen, muß gemäß der vorliegenden Erfindung das bei der Herstellung
des Papiers angewandte Wasser einen geschlossenen Kreislauf haben.. Man setzt auf
der einen Seite Wasser zu, um d;.sselbe auf der anderen Seite wieder zu entziehen;
es soll also die Menge des Betriebswassers konstant bleiben.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung hat also den Zweck: a) die Wassermenge
während des ganzen Wiedergewinnungsprozesses beizubehalten, b} das spezifische Gewicht
des im Umlauf begriffenen Wassers konstant zu erhalten, c) die während der Herstellung
des Papiers wiedergewonnenen Stoffe in geeigneter Weise von neuem zu verwenden.
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Es ist bekannt, die brauchbaren Bestandteile aus den Abwässern von
Papiermaschinen aus den einzelnen hintereinanderfolgenden Arbeitsvorgängen besonders
aufzufangen und nach Entfernung der mitgeführten brauchbaren Bestandteile dem -Papiergewinnungsprozeß
zuzuführen. Es ist ferner vorgeschlagen worden, das Abwasser der Siebpartie von
Papiermaschinen in einem Behälter zu sammeln und durch Pumpen zur Weiterverwendung-
zu führen. Auch hat man dabei die Abwässer durch verschiedene Einrichtungen im Kreislauf
hindurchgeführt. Alle diese Einrichtungen beschränken sich nur auf bestimmte Einzelvorgänge
und sind nur wirksam, wenn die Papierherstellung im Gange ist. Dagegen können sich
die Einrichtungen einer Unterbrechung oder Umstellung des Betriebes nicht anpassen.
Bei Wiederaufnahme der Papierherstellung treten dann Störungen, wie Schwankungen
im Gewicht des Papiers, auf.
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Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren beseitigt diese
Nachteile, indem es für die Verwertung der Abwässer sämtliche Vorgänge der Papierherstellung
zu einer einheitlichen Zusammenwirkung bringt, die sich dem jeweiligen Gang des
Betriebes
leicht anzupassen vermag und die auch Unterbrechungen
des Betriebes ohne schädliche Folgen zuläßt.
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Erreicht wird dies dadurch, daß die Verwertung der Abwässer dem Inhalt
und der Dichtigkeit entsprechend in drei nebeneinandergeführten Kreisläufen unter
Zwischenschaltung von Einrichtungen zum Ausscheiden der mitgeschwemmten Stoffe erfolgt,
nämlich dem Kreislauf der von der Gautsche herrührenden Abwässer mit langen Fasern,
dem Kreislauf der mit kurzen Fasern angefüllten Abtropf- und Absaugwässer des Metallsiebes
txnd dem Kreislauf der von den Naßpressen sowie den Brausen herrührenden Abwässer
mit spezifisch leichteren Schwimmstoffen.
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Das Faserwiedergewinnungsverfahren gemäß der Erfindung gliedert sich
dabei in die Wiedergewinnung während des Kreislaufes des Wassers und in die unmittelbare
Wiedergewinnung.
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Gemäß der Erfindung läßt sich die sofortige Wiederverwendung des von
der Papiermaschine herrührenden Abwassers ohne Änderung des Konzentrationsgrades
desselben bewirken.
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Dieses ist möglich, weil hier dem Zeug kein Wasser zugesetzt wird,
das nicht dem vorderen Teil- der Maschine zur wiederholten Verwendung zurückgeleitet
werden kann.
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Auch die den Mischbehältern, Reinigern usw. zugesetzten Wassermengen
und das zugesetzte Verdünnungswasser werden nach dem obigen Prinzip dem Zeug wieder
entzogen.
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Infolgedessen können diese in der Maschine vom Zeug getrennten Wassermengen,
nachdem sie durch eine Pumpe auf das höhere Stockwerk heraufgedrückt worden sind,
zu demselben Zweck wieder gebraucht werden, zu welchem sie in der vorherigen Arbeitsstufe
in den Holländern und anderen Vorrichtungen verwendet worden waren.
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Bei dem neuen Verfahren erübrigt sich ferner, Wasser zum Besprengen
und Reinigen des Metalltuches der Papiermaschine sowie Waschwasser für die Zeugabstreicher,
Trommeln u. dgl. besonders zuzuführen.
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Wie im nachfolgenden beschrieben ist, werden in der neuen Anlage-
bei Kreislauf des Wassers wiedergewonnen: i. a) Alle Leimwässer vom Augenblick an,
wo das Zeug auf das Metalltuch der Maschine gelangt, bis zu den Saugkästen, b) sämtliche
Wässer der Saugkästen.
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2. Es werden alle während des Betriebes sich bildenden Abfälle der
Gautsche und des sich beim Stillstehen der Maschine in dem Knotenfänger und Überlaufbecken
.befind= .liehen Zeuges vereinigt. 3. Es -werden dagegen in einer unter der
Maschine angebrachten Grube vereinigt: a) die Waschwässer der Brustwalze und der
anderen Spann- und Führungswalzen des Metalltuches der Maschine, b) die von den
ersten, zweiten und dritten angeordneten Preßwalzen herrührenden Waschwässer.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, ünd
zwar zeigt Abb. i einen senkrechten Schnitt durch die Holländerkammer und deren
Vorrichtungen, durch die Ausflußbütte des Stoffes, die Stoffsamineltrommel und den
Kasten zur Speisung der Papiermaschine sowie im Anschluß die Kläranlage in Draufsicht,
Abb. 2 eine teilweise Draufsicht der Papiermaschine, bei der zwecks Übersichtlichkeit
sämtliche Leitungen an die der Abb. i angeschlossen sind, Abb.3 einen Längsschnitt
durch eine Langsiebpapiermaschine, Abb. q. einen Schnitt des Klärbeckens nach der
Linie A-13 der Abb. i in größerem Maßstab, o Abb. 5 bis 9 Einzelheiten.
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In Abb. i ist R der Leimwasserbehälter mit Überlauf TP, 6 ein zweiter
Überlauf, P zwei Holländer, CD ein Ablaßkasten für den Stoff, 7 eine
Trommel oder Stoffsammler und CA der Kasten zum Zuführen des Zeuges in die Maschine.
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Die Abb. 2 zeigt die Zuführungsleitung T für den verdünnten Stoff,
in welcher ein Sandfang S und ein Knotenfänger 25 'eingeschaltet ist.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Die Cellulosefasern
werden in den Holländern P (Abb. i) unter Zusatz von Wasser aufgeweicht. Hierauf
erhält das mit Wasser verdünnte Zeug Leim aus dem Leimwasserbehälter R durch das
Rohr R' und wird in den Ablaßkasten oder die Zeugbütte CD geleitet, in der
auf einer Welle a, dein Schaufell ad RE mit zwei Armen b, . a zum Heben bzw.
Durchwühlen des Zeuges angeordnet ist (Abb. 6). Von der Bütte CD wird das
geleimte Zeug mittels des Schaufelrades RE in den Speisekasten CA umgefüllt.
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Hierzu ist am oberen Teil der Zeugbütte CD ein Auffangbehälter
a (Abb. 5 und 6) angeordnet, der das durch das Rad RE gehobene Zeug aufnimmt. Ein
anschließender Kanal b überführt dann das Zeug in den Speisekasten CA. Letzterer
ist ähnlich wie die Zeugbütte CD mit einem weiteren Schaufelrad RE' mit Armen
b, d versehen (Abb. 7). Das Rad RE' hebt das Zeug in ein innerhalb des Speisekastens
CA angeordnetes Gefäß c, von wo es durch eine Leitung c' in
einen
außen am Kasten CA vorgesehenen' Behälter d gelangt. Aus diesem fließt das
Zeug durch ein Rohr e und dessen Durchlaßhahn f hindurch in den Verteilungskasten
BD (Abb. 5). Ein überlaufrohr m führt dabei das überschüssige Zeug in den
Kasten -CA
zurück.
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Neben dem Außenbehälter d ist ein zweiter Außenbehälter i vorgesehen
(Abb. 5, 6), in den Verdünnungswasser durch eine Leitung PCi geführt wird, welches
sich durch ein Rohr j und Absperrhahn k in den Verteilungskasten BD ergießt. In
den Behälter i mündet noch ein Überlaufrohr T,. Das so in dem Verteilungskasten
bis zu einem bestimmten - spezifischen Gewicht verdünnte Zeug wird dann in die Papiermaschine
eingeführt.
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Die Zuleitung des verdünnten Zeuges auf das Metalltuch & der Maschine
geschieht durch eine Leitung T, in welcher der Sandfang S und der Knotenfänger 25
eingeschaltet sind (Abb. i bis 3).
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Das gereinigte Zeug fließt in ein Überlaufbecken 30 und gelangt
über eine Gummiplatte 36 (Abb. 3) auf das Metalltuch 8, woselbst das in der Papierschicht
enthaltene Leimwasser allmählich von der ersten Brustwalze 31 an bis zu den Saugkästen
33 durch das Metalltuch hindurch abtröpfelt und in den Behältern 32 aufgefangen
wird. Dieses Wasser enthält außer Pflanzenfasern, Leim und Kaolin. Diese Stoffe
sollen gemäß der Erfindung wiedergewonnen und nochmals verwertet werden.
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Die aus den Behältern 32 aufgefangenen Leimwässer werden hierzu gesammelt
und einem gemeinsamen mittleren Behälter BC durch die Leitung T, (Abb. i und 2)
zugeführt. Während der Bewegung des Metalltuches 8 über die Saugkästen 33 wird dem
Zeug eine weitere Menge Leimwasser vermittels der Saugpumpe PA entnommen, welches
durch die entsprechende Leitung PA' in den mittleren Behälter BC gefördert wird
(Abb. 2).
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Der erste Kreislauf zum Auffangen der langen Fasern und der Zusätze
spielt sich wie folgt ab: Die aus der Gautsche 34 herrührenden Abfälle (Abb. 3)
und das in dem Knotenfänger 25 sowie im überlaufbecken 3o bei jeweiligem Stillstehen
der Maschine verbleibende Zeug werden in einem Becken C 26 gesammelt, das unter
der Gautsche angebracht ist; das Zeug aus dem Knotenfänger und dem Überlaufbecken
wird dem Becken C:26 durch eine Leitung-35 bei geöffneten Schiebern 29 und 29a zugeführt.
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Die Kreiselpumpe PR (Abb. 2) fördert das im Becken C26 gesammelte
Abwasser mit sämtlichen Schwimmstoffen durch die Druckleitung R" hindurch zu der
Trommel 7 (Abb. i und 8), deren Umfang aus Drahtgeflecht hergestellt ist, das die
Fasern vom Leimwasser abscheidet. Das Wasser drängt durch das Drahtgeflecht ins
Innere der Trommel, fließt durch einen auf der Welle 7v -gelagerten ringartigen
Abfluß 7a in die Leitung ii, die in eine Leitung io einmündet, welch letztere ihrerseits
mit der Leitung g in Verbindung steht, die in das Klärbecken einmündet. Das durch
Rolle 7c von der Trommel ? abgenommene Zeug wird vermittels Schabers 7d von der
Rolle 7c abgestreift.
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In dem zweiten Kreislauf werden die kurzen Fasern und die Zusätze
aufgefangen. Die im mittleren Behälter BC (Abb. 2) vereinigten Leimwässer werden
zur Verdünnung des Zeuges im Verteilungskasten BD nutzbar gemacht, die die Kreiselpumpe
PC, (Abb. i) durch die Leitung PC,' das zur Verdünnung des Zeuges
notwendige Wasser zuführt. Das überflüssige Wasser fließt durch die Leitung T, in
das Rohr 24. (Abb. i) und kehrt in den mittleren Behälter BC zurück. Die Kreiselpumpe
PC, (Abb. 2) und ihre entsprechende Leitung PC,' speisen den Behälter R mit dem
im Behälter BC vorhandenen Wasser. Dieses Wasser wird in den Holländern P verwendet,
wohin es durch das Rohr R' eingeführt wird. Ist die Wassermenge im Behälter R zu
hoch, so fließt sie durch den Überlauf TP (Abb. i) durch die Leitung 24 in den Behälter
BC zurück.
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Ist der Wasserverbrauch der Maschine gering, so kann man den Überlauf
TP durch einen Hahn abschließen. Das überflüssige Wasser fließt dann durch den Überlauf
6 (Abb. i) und die Leitungen io und 9 nach dem Klärbecken ab.
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Der dritte Kreislauf bezweckt die Wiederverwendung des Abtropfwassers.
Die von den Preßwalzen 27, 27a und 28 und von den Brausen 37, 38, 39, 40 (Abb. 3)
herrührenden Wässer laufen unter die Maschine in die Grube 8a (Abb. 9) ab und werden
von letzterer durch die Leitung 9 hindurch nach dem Klärbecken (Abb. i und 4) geleitet,
woselbst die Fasern und Zusätze wiedergewonnen und der Maschine durch die Pumpe
23 und Leitungen 2,1 und 22 wieder zugeführt werden. Die Bezugszeichen 8U in der
Abb. 9 bezeichnen zwei Fangrinnen, die es verhindern, daß Schmutzwasser in die Grube
8a gelangt -und darin das Klärwasser verunreinigt.
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Die Klärvorrichtung selbst besteht aus einem besonderen Klärbecken,
das durch zwei trapezförmige, an ihrer kleinen Basis miteinander in Verbindung stehende
Behälter i, 2 gebildet wird. Das zu klärende Wasser tritt an der großen Basis 3
ein, während geklärtes
Wasser an der großen Basis 4 austritt. Die
Verjüngung des Klärbeckens im Grundriß ist vorgenommen, um eine Verlangsamung in
der Wasserbewegung zu erzielen, die ein besseres Absetzen der mitgeschwemmten festen
Teile zur Folge hat.
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Jeder Behälter ist in Abteile 5, 5a, 5b ...
511 59 (Abb.
4.) eingeteilt, deren Boden trichterförmig ausgebildet ist und deren Tiefe von der
Basis 3 zur Basis 4 allmählich abnimmt.
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Das Becken ist derart eingerichtet, daß das zu klärende Wasser mit
möglichst geringer Wirbelbewegung in dasselbe- eintritt, wie weiter unten beschrieben.
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Das Becken läßt möglichst wenig Wasser durchfließen, das dann mit
sehr geringer Geschwindigkeit aus dem Becken austritt. Dies %vird durch die allmähliche
Verjüngung der Breite des Beckens und durch die Anordnung der Schlammwände in den
verschiedenen Abteilungen erreicht. Die Flüssigkeitsadern haben infolgedessen nicht
die gleiche Geschwindigkeit. Diejenigen, die sich an den Seitenwänden des Beckens
befinden, werden wegen ihrer Reibung an den Wänden verlangsamt, sie halten infolgedessen
die benachbarten Adern zurück. Letztere hemmen ihrerseits wieder die nächstfolgenden
Adern usw., so daß dadurch eine allgemeine Verlangsamung im Durchfluß erreicht wird:
Dieses Becken ist dazu bestimmt, alle zu klärenden Wässer aufzunehmen, d. h. diejenigen,
die von der unmittelbaren Kreiswiedergewinnung ausgeschlossen sind, nämlich die
@ beim Rückgang des Metalltuches 8 in die Grube 8a aufgefangenen Wässer, dann das
vom zweiten Überlauf 6 des Leimbehälters R herrührende Wasser und schließlich aus
der Siebtrommel 7 kommende Wasser. Unter Kreiswiedergewinnung wird hierbei die unmittelbare
Wiedergewinnung der Schwimmstoffe ohne Konzentrationsveränderung (Klärung oder Verdünnung)
des unmittelbar von der Papiermaschine kommenden Leimwassers verstanden.
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Die Zuleitung zum Klärbecken wird durch eine-ununterbrochene Kreisleitung
bewirkt, die mit dem Becken zusammen das Hauptmerkmal der Erfindung bildet. _ Diese.
Kreisleitung besteht aus: i. der Leitung 9, die das in die Grube 8a unter der Naßpartie
herabtröpfelnde Leimwasser dem Klärbecken zuführt; dieses Leimwasser ist frei von
Schmutz, 2. der Leitung io, welche die Leimwässer des Überlaufs 6 des Leimwasserbehälters
R aufnimmt und in die Leitung 9 einmündet, 3. der Leitung i i, die das von der Siebtrommel
7 kommende Wasser aufnimmt und mit der Leitung io verbunden ist. Die Leitung 9 bringt
das zu klärende Wasser in den unteren Teil eines kleinen Trichterbehälters 14, der
vor dem Klärbecken angeordnet ist. Gemäß Abb. 4 kann die Verbindung zwischen der
Leitung 9 und dem Behälter 14 durch ein Ventil 15 abgeschlossen werden, während
ein weiteres Ventil 16 zum Abschließen der Leitung 9 hinter dem Behälter 14 dient.
Jedes Abteil 5, 5a, 5b des Klärbeckens steht unten, hinter dem Ventil 16, mit der
Leitung 9 in Verbindung, wobei diese Verbindung mittels Ventils 17 abgeschlossen
werden kann.
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Zum Betrieb des Beckens wird das Ventil 15 geöffnet, das Ventil 16
jedoch abgeschlossen.
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Der Klärungsvorgang stützt sich auf eine gewisse Verlangsamung des
Wassers, indem dasselbe zwischen den Wänden 18 des Behälters 14 (Abb. 4) hindurchfließen
und an den Wänden i9 entlang emporsteigen und sich ausbreiten muß, ohne daß schädliche
Wirbelungen auftreten, wodurch das gleichmäßige Ausscheiden der Schwimmstoffe begünstigt
wird.
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Die wiederzugewinnenden Stoffe werden unmittelbar nach ihrem Eintritt
in das erste Trichterabteil des Klärbeckens und dann von Abteil zu Abteil durch
zwei verschiedene Kräfte beeinflußt, die wie folgt wirken: a) eine waagerecht gerichtete
Kraft, die durch die Strömung des zu klärenden Wassers nach dem Abfluß hin verursacht
wird, b) eine senkrecht von oben nach unten gerichtete Kraft, die von dem spezifischen
Gewichtsunterschied der Stoffe herrührt und die ein rasches Niederschlagen der Stoffe
dadurch ermöglicht, daß das zu klärende Wasser sich in dem Klärbecken ausbreitet.
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Da derselbe Vorgang sich in jedem Abteil 5, 5a, 5b, 5c ... 59
wiederholt, wird eine sehr langsame Klärung der Flüssigkeit erzielt.
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Bei gewissen Fabrikationszweigen kann der Boden- jedes Trichters 5,
5a, 5b, 5c ... gg mittels einer Filtrierplatte 2ö mit kegelförmigen Löchern
abgeschlossen werden.
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Hinter- dem Ventil 16 ist die als Sammelrohr dienende Leitung 9 in
Richtung des Pfeiles f 3 in Abb. 4 schwach abwärts geneigt und mündet in eine Pumpe
23, die die abgesetzten Stoffe absaugt und durch die Leitungen 21, 22 nach den einzelnen
Verbrauchsstellen drückt.
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Hierzu werden die einzelnen Trichter 5, 5a, 5b, 5`
... 59 nach dem Bedarf des Betriebes und nach dem Füllen und Entleeren der
Holländer P entsprechend durch die Leitung 22 hindurch nacheinander geleert, wobei
das Ventil 17 des jeweils zu leerenden Abteils allein geöffnet wird.
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Nachdem die Wässer den Wänden i9 des
Trichters 14
entlang emporgestiegen sind, fließen sie in das Abteil 5 in der Richtung des Pfeiles
f1 über und werden hier einer weiteren Klärung unterworfen, bis sie die Kante i9
des Abteils 5a erreicht haben, welche Kante etwas tiefer liegt als diejenige des
Trichters 14. Die in dem Abteil 5a sich befindlichen Wässer werden wiederum einer
Klärung unterworfen und fließen alsdann infolge des Höhenunterschiedes der Wände
i9 der Abteile 5a und 5b in die Abteilung 5b hinein usw. Die Pfeile f'- zeigen den
Abflußlauf in jedem Trichter, während die Pfeile f2 den Durchgang für die zurückbleibenden
Schwimmstoffe in das Sammelrohr 9 andeuten. Der Pfeil f2 zeigt die Abflußrichtung
der wiedergewonnenen Stoffe nach der Pumpe 23, die die Stoffe durch die Leitung
21 wieder nach den Arbeitsstätten drückt. Die so völlig geklärten, in dem Abteil
4 zurückgebliebenen Wässer werden abgelassen, um wieder der Stoffbereitung oder
als Spritzwasser zum Reinigen des Metalltuches der Maschine zu dienen. Das abgeklärte
Wasser wird hierzu durch eine Pumpe in die über der Papiermaschine angebrachten
Behälter befördert.