DE69729728T2

DE69729728T2 - Verfahren zur einrichtung des wasserkreislaufs in einer papierfabrik

Info

Publication number: DE69729728T2
Application number: DE69729728T
Authority: DE
Inventors: Rainer Gartz; Sakari Kaijaluoto; Antti Suonperä
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1996-05-23
Filing date: 1997-05-22
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2017-05-23
Also published as: US5968317A; EP0907793B1; WO1997044522A1; DE69729728D1; FI962177A; ATE270359T1; EP0907793A1; JP2000510917A; CA2255796A1; FI962177A0; BR9709035A; KR20000016029A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einrichtung der Wasserkreisläufe in einer Papierfabrik, die eine mit Wasserkreislaufsystemen versehene Halbstofffertigungsanlage, etwa eine TMP-Anlage, und eine mit Wasserkreislaufsystemen versehene Papiermaschine umfasst.
In Papierfabriken werden in einer Papiermaschine verschiedene Papier- und Kartonsorten hergestellt, indem aus dem in einer Halbstoffaufbereitungsanlage aufbereiteten Gemisch aus Wasser und Holzfasern Wasser herausgezogen wird. Wasser ist ein unerlässliches Rohmaterial bei der Herstellung von Papier. Neben seiner Funktion als Bindemittel und Trägerstoff für die faserförmigen Materialien wird Wasser unter anderem auch zum Waschen, Abdichten, Schmieren, Forttragen von störenden Materialien und zur Übertragung von Wärmeenergie benötigt. In verschiedenen Abschnitten einer Papiermaschine werden ständig in Bewegung befindliche Gewebe verwendet, wobei solche Gewebe in der Siebpartie, in der Pressenpartie und in der Trocknerpartie vorhanden sind. Die Gewebe in einer Papiermaschine sind durchlässige Elemente, die eine Endlosschlaufe bilden und aus Kunststoff und/oder einem Metallmaterial bestehen und/oder Filze aus natürlichen und/oder künstlichen Fasern darstellen. Die Gewebeschleifen werden ständig mit Hilfe von Antriebswalzen oder mit Hilfe anderweitiger Apparaturen gedreht. Während des Herausziehens von Wasser werden die Gewebe durch Materialien verschmutzt, die aus der Papierbahn oder aus den verschiedenen Prozesswässern stammen. Damit die Gewebe und die Elemente in der Papiermaschine wie die Walzen, Schaber, Formrippen, Saugkästen usw. gut funktionieren, müssen sie ständig mit Hilfe von Wasserstrahldüsen gewaschen werden und muss das Waschwasser entfernt werden. Das Waschwasser von den Geweben ist verschmutzt, doch kann es in der Papiermaschine als Kreislaufwasser verwendet werden.
In heutigen Papierfabriken wird zum Kühlen und daneben unter anderem auch für die obigen Waschaufgaben in der Siebpartie und Pressenpartie sowie zum Verdünnen in der Papierstoffaufbereitungsanlage eine Fülle von Frischwasser benötigt. Nach der Siebpartie und der Presse werden diese Wässer hauptsächlich in die faserhaltigen Kreislaufwässer eingeleitet. Jede überschüssige Menge an Kreislaufwasser wird als Abwasser beseitigt. Die Nettomenge Frischwasser, die in einer Papiermaschine für die Waschstrahldüsen benötigt wird, liegt in der Größenordnung von 10 Kubikmetern pro Tonne hergestelltem Papierprodukt. Demnach wird von einer Papierfabrik eine Fülle von warmem Abwasser abgegeben, das zum Beispiel biologisch gereinigt werden und vor dem Reinigen bei Bedarf gekühlt werden muss.
In den Prozess dringen hauptsächlich von der Halbstoffaufbereitung und von dem Ausschusskreislauf in der Papiermaschine Materialien ein, die den Prozessablauf stören. Solange der Prozess nicht mit separaten Reinigungsvorrichtungen verbunden wird, die die störenden Materialien entfernen, werden die störenden Materialien nur über zwei mögliche Routen entfernt: entweder über das Produkt oder über die Abwässer.
Da die Menge an störenden Materialien, die in dem Papierherstellungsprozess pro Tonne Produkt erzeugt wird, hauptsächlich von dem verwendeten Rohmaterial und von der Produktqualität abhängt, ist die Konzentration der störenden Materialien in den Wasserkreisläufen des Prozesses relativ linear von der verwendeten Menge an Frischwasser abhängig.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass die Waschstrahldüsenwässer in einer Papiermaschine mittels verschiedener Becken und Wannen gesammelt und in das Kreislaufwassersystem eingeleitet werden. Neben Frischwasser wird in der Siebpartie und der Pressenpartie auch das Kreislaufwasser der Papiermaschine als Strahldüsenwasser eingesetzt. Das Kreislaufwasser wird in der Regel mit Hilfe von Filtern gereinigt, deren Siebmaß etwa 150 μm (entspricht 100 Mesh) beträgt. Ein solches Siebmaß erlaubt jedoch den Durchgang feiner Teilchen und gelösten Materials. Ein klares Filtrat von einer solchen Filtervorrichtung enthält immer noch feine Teilchen und gelöstes Material. Diese Verunreinigungen führen dazu, dass die Strahldüsen und ihr Aufbau mit den störenden Materialien verstopfen und dass die Vorrichtungen und andere Apparaturen in dem Wassersystem der Papiermaschine verunreinigen, was negative Auswirkungen auf die Qualität und Papierherstellung hat. Die Verwendung solchen Wassers als zusätzlichen Ersatz für Frischwasser gefährdet den Betrieb der Apparaturen und die Produktion. Daher wird bei höheren Ansprüchen an das Waschen der Gewebe und der Papiermaschinenabschnitte meistens Frischwasser verwendet, das chemisch gereinigt ist.
Frischwasser ist kalt und muss bis zu der Betriebstemperatur, die bei der Papierherstellung erforderlich ist, recht stark erwärmt werden. Die Temperatur von neuem, kaltem Frischwasser muss beispielsweise von etwa 7°C auf etwa 50°C angehoben werden, wobei es unter Einhaltung der Qualitätsanforderungen chemisch behandelt werden muss, um Humusmaterialien und Farbe zu entfernen, und sein Gebrauch mit hohen Prozesskosten verbunden ist. Die hohen Kosten für die Reinigung von Frischwasser und Abwasser liegen also darin begründet, dass ständig eine Fülle von Frischwasser in den Prozess eingeleitet werden muss. Das Frischwasser, das in den Wasserstrahldüsen einer Papiermaschine verwendet wird und chemisch behandelt worden ist, erhöht außerdem die Konzentrationen an anorganischen Materialien in dem System.
Die Veröffentlichung mit dem Titel „Les circuits de la machine à papier – débits, concentrations, récupérations et pollutions; II – Le circuit primaire" von J. Vilars (Papier, Carton et Cellulose, Juli 1974, Seiten 36–39) beschreibt ein Verfahren zur Einrichtung von Wasserkreisläufen in einer Papierfabrik, bei dem ein Teil des von der Papiermaschine entfernten Rückwassers mit Hilfe einer Flotationsreinigungsstufe gereinigt wird und das Filtrat aus der Reinigungsstufe in der Papierfabrik als Ersatz für Frischwasser verwendet wird, während das Konzentrat aus der Reinigungsstufe in einen Halbstoffmischtank eingeleitet wird, von dem aus Halbstoff zum Stoffauflauf der Papiermaschine gespeist wird.
Die GB-A-1 482 002 offenbart ein Verfahren zur Papierherstellung mit einem im Großen und Ganzen vollständig geschlossenen Rückwasserumlauf, bei dem ein Teil des von der Papiermaschine entfernten Rückwassers durch Hinzugabe von Aluminiumsulfat und wasserlöslichem, kationenaktiven Polyamid, gefolgt von der Zugabe einer durch Reaktion eines Aluminiumsalzes und eines Alkalimetallhydroxids erzielbaren Verbindung regeneriert wird, wonach dieser Teil des Rückwassers mittels Flotation in Klärschlamm und Klarwasser getrennt wird, das Klarwasser im Papierherstellungsprozess als Ersatz für Frischwasser verwendet wird und der Klärschlamm ohne eine weitere Behandlung dem in den Stoffauflauf strömenden Halbstoff zugegeben wird.
Hauptaufgabe der Erfindung ist es, in einer Papierfabrik den Verbrauch an Frischwasser zu senken.
Genauer gesagt liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Papierherstellungsprozess im Hinblick auf die Umweltbelastung und den Frischwasserbedarf zu verbessern. Die Aufgabe besteht insbesondere in einer Reinigung der verschiedenen in einer Papierfabrik vorhandenen verunreinigten Wässer, indem verschiedene Reinigungsvorrichtungen auf neuartige Weise untereinander verbunden werden und indem die von den Reinigungsvorrichtungen kommenden gereinigten Wässer und die Konzentrate unter Berücksichtigung ihres jeweiligen Reinheitsgrads und ihres Waschpotenzials auf optimale Weise genutzt werden. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Technologiegesamtlösung für Papierfabriken zur Verfügung zu stellen, die nicht nur die Umweltbelastung in Form eines geringeren Frischwasserverbrauchs und geringerer Abwassermengen reduziert, sondern auch zu einer Energieeinsparung führt und den Chemikalienverbrauch in den verschiedenen Abschnitten in einer Papierfabrik senkt.
Um die obigen Ziele und jene, die sich später herausstellen werden, zu erfüllen, ist die Erfindung in erster Linie dadurch gekennzeichnet, dass mit Blick auf eine Reduzierung der der Papierfabrik zugeführten Frischwassermenge die folgenden Vorgänge in Kombination durchgeführt werden:

a) ein Teil der der Papierfabrik zugeführten Frischwassermenge wird durch Wasser oder Wässer ersetzt, das/die in der Papierfabrik verunreinigt und lokal in Reinigungsstufen gereinigt wurde/wurden, in denen aus dem Wasser suspendierte Feststoffe und Kolloide entfernt werden,
b) ein maßgeblicher Teil der aus den obigen Wasserreinigungsstufen gewonnenen Konzentrate Wiederverwendungen in der Halbstofffertigungsanlage zugeführt wird, während der Rest der Konzentrate dem Wasserkreislaufsystem entnommen wird oder einer weiteren Reinigung zugeführt wird.

Mit Hilfe dieser Vorgänge a) und b) lässt sich die Höhe der Mengen an in der Papierfabrik zirkulierenden störenden Substanzen steuern.
In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Begriff „in Bezug auf den Rohmaterialstrom stromaufwärtiger Strom" auf den stromaufwärtigen Strom zwischen den verschiedenen Wasserkreislaufsystemen. In der erfindungsgemäß eingerichteten Papierfabrik gehören zu den verschiedenen Wasserkreislaufsystemen beispielsweise

– der Stoffauflösungswasserkreislauf (in 1: 29, 24, 27)
– der Presswasserkreislauf vor dem Bleichen (in 1: 23, 28)
– der Schneidpressenwasserkreislauf nach dem Bleichen (in 1: 17, 21)
– der Kurzumlauf in der Papiermaschine (in 1: 30, 38)
– der Wasserkreislauf in der Papiermaschine (in 1: 30, 32, 35, 36, 6)
– der Gewebewaschwässerkreislauf (in 1: 30, 32, 8, 9, 6).

Bei der Erfindung kann die Reinigung der Filtrat- und Waschwässer entsprechend den im vorigen Absatz genannten kennzeichnenden Hauptmerkmalen nur für einen Punkt beziehungsweise wahl- und vorzugsweise für eine Reihe von Punkten erfolgen. Günstige Ausführungsformen für die Reinigung der verschiedenen Wässer und günstige Wiederverwendungen dieser Wässer sind Gegenstand der Unteransprüche.
Wenn gemäß der Erfindung die Reinigung und Verdampfung von Prozesswässern optimal in einer Anlage integriert werden, senkt dies nach Schätzungen die Umweltbelastung deutlich und ist dies verglichen mit der reichlichen Verwendung von Frischwasser mit dem sich daraus ergebenden hohen Reinigungsanforderungen von Vorteil.
In einer erfindungsgemäß eingerichteten Papierfabrik werden die Abwässer stärker konzentriert und wird weniger Abwasser in die Umwelt gelassen. Mit anderen Worten wird das Wasser besser als im Stand der Technik genutzt und ist weniger Frischwasser in das System eingeleitet worden, wodurch eine geringere Menge Abwasser erzeugt wird. In einer erfindungsgemäß eingerichteten Papierfabrik lässt sich der Umfang der störenden Materialien in den verschiedenen Wasserkreisläufen steuern, d. h. er kann bei Bedarf gesenkt werden oder es kann bei einem höheren Umfang bleiben, wenn kein Wasser sehr hoher Reinheit benötigt wird. Das Waschpotenzial der Wässer wird besser ausgenutzt.
Im Folgenden wird die Erfindung genauer anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
Die Wannenwässer von den Waschstrahldüsen in einer Papiermaschine sind im Durchschnitt sauberer als die Wässer des Kurzumlaufs in einer Papiermaschine. Im Stand der Technik werden sämtliche dieser Waschwässer nach ihrem Gebrauch mit faserhaltigen Kreislaufwässern gemischt, während in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung das von den Formern und der Presse kommende halbsaubere Gewebebehandlungswasser gereinigt und auf neuartige Weise genutzt wird. Die die Siebe und Filze reinigenden Wässer sind nicht im selben Maße verunreinigt wie das Siebwasser, sodass diese Wässer noch Waschpotenzial bzw. Gebrauchspotenzial haben, das bei der Erfindung genutzt wird. Bei der Erfindung wird also das Waschpotenzial ausgenutzt, das diese noch verhältnismäßig sauberen Wässer besitzen. Bei der Erfindung lassen sich die Wässer, die gezielt entsprechend ihrer Herkunft aufgesammelt werden, auch leichter reinigen.
Im Hinblick auf die Abwässer erfolgt bei der Erfindung etwas, das als Sortierung auf Grundlage der Herkunft bezeichnet werden kann. So kann zum Beispiel Wasser von der Behandlung der Gewebe einer Papiermaschine aufgesammelt und für eine nützliche Verwendung herangezogen werden. Auf diese Weise lässt sich der Gebrauch an chemisch reinem Wasser senken. Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass für das Strahldüsenwasser in einer Papiermaschine nicht so große Mengen an chemisch reinem Frischwasser benötigt werden wie im Stand der Technik. So können die Strahlwässer beispielsweise mit Hilfe von eigenen Reinigungssystemen gereinigt werden, sodass sich eine Papierfabrik ergibt, die eine geringere Menge Frischwasser erfordert. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Wässer, die durch gezieltes Aufsammeln von Waschwässern zurückgewonnen wurden, innerhalb ihrer durch das Waschpotenzial gesetzten Grenzen nach einer Reinigung oder ohne Reinigung genutzt werden.
Die störenden Materialien kommen zusammen mit dem Papierstoff an, wobei der Papierherstellungsprozess noch mehr solcher Materialien erzeugt. Diese störenden Materialien müssen mit dem Wasser aus dem Wasserkreislauf herausgewaschen werden. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das die Papiermaschine verlassende Wasser durch gezieltes Aufsammeln in mindestens zwei Teile getrennt, von denen ein Teil sauberer als der andere ist. In einem solchen Fall kann der Kurzumlauf in der Papiermaschine weniger sauber als beim Stand der Technik betrieben werden. Erfindungsgemäß eingerichtete Papierfabriken erlauben es, die Menge an Frischwasser zu wählen, die verwendet wird. Bei der Erfindung hängt der Umfang an störenden Materialien in der Papiermaschine davon ab, mit welchem Anteil die Wässer in den Frischwasserstrahldüsen ersetzt werden, und von der Art des eingesetzten Austauschwassers.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht eine neuartige Prozesseinrichtung für eine Papiermaschine vor, bei der Strahlwässer gezielt aufgesammelt und direkt nach dem Waschen mit Hilfe einer neuartigen Reinigungskombination gereinigt werden, in der Flotation und Mikrofiltration und danach bei Bedarf Membranfiltration und/oder Verdampfung zum Einsatz kommen. Die hier eingesetzte Membrantechnologie entspricht hauptsächlich einer Nanofiltration, auch wenn Ultrafiltration verwendet werden kann, wenn geringere Qualitätsanforderungen an das Strahldüsenwasser gestellt werden.
Bestimmte Störstoffe, die sich aus Holz, Pigmenten und Chemikalien ableiten, werden als besonders schädliche Verunreinigungen angesehen, wie etwa Pech, Kolloide und gelöste organische und anorganische Stoffe, insbesondere anionische Stoffe. Mittels Flotation lassen sich auch ohne Chemikalien wirksam Feststoffe und Kolloide abtrennen. Mittels Chemikalien, z. B. Absorptionsmittel und Polymere, lassen sich gezielt anionische Stoffe entfernen.
Das durch Flotation gewonnene geklärte Fluid wird weiter mittels Mikrofiltration gefiltert. Da die Flotation den Hauptteil der Feststoffe abtrennt, ist der Strömungswiderstand bei der Mikrofiltration soweit gesenkt, dass mit zufriedenstellendem Druckvolumen eine Porengröße von 10 μm verwendet werden kann. Nach einem 10 μm Filter kommt vorteilhaft eine Nanofiltration zum Einsatz. Das Filtrat aus dem Mikrofilter kann für Kreislaufwasserstrahldüsen verwendet werden und das Permeat aus dem Nanofilter für anspruchsvollere Strahldüsen.
Der Umfang an Verunreinigungen in den Kreislaufwässern in einer Papiermaschine wird mittels der Kombination aus Flotations- und Mikrofiltrationsreinigungssystemen gesenkt, wobei das erzielte gereinigte Wasser den Strahldüsen in der Papiermaschine und/oder als vorbehandeltes Wasser einer weiteren Reinigung mittels Membran- und/oder Verdampfungstechnologien zugeführt werden kann. Der andere Teil kann zur Faserreinigung bei der Herstellung von Halbstoff und Papier und/oder zur Verdünnung von Papierherstellungschemikalien verwendet werden.
Die gezielt aufgesammelten Becken- und Wannenwässer einer Papiermaschine, die eine geringere Menge gelöster Materialien als das Kreislaufwasser der Papiermaschine enthalten und die mittels der Kombination aus hintereinander geschalteter Flotations- und Mikrofiltrationstechnik von Feststoffen gereinigt worden sind, bilden eine gute Vorstufe für Membran- und Verdampfungstechnologien. Dies führt bei beiden Technologien zu einem besseren Durchsatz und zu einem besseren Wirkungsgrad bei der Trennung organischer und anorganischer Materialien. Die Nutzbarkeit der Membrantechnologie verbessert sich, da das Konzentrat aus der Membranfiltration der Verdampfungseinspeisung zugeführt werden kann.
Bei der Papierherstellung werden schädigende Verunreinigungen als Verdampfungskonzentrat getrennt und einer weiteren Behandlung zugeführt.
Bei der Erfindung kann der Flotation und danach möglicherweise auch der Membrantrennung auch Kreislaufwasser von der Halbstoffauflösung zugeführt werden, von wo aus das gereinigte Wasser einer Wiederverwendung zugeführt wird, beispielsweise der Sortierstufe der Halbstoffanlage. Die Klärschlämme aus allen Flotationen werden in eine Klärschlammpresse geleitet und gepresst. Das Filtrat gelangt durch mögliche zusätzliche Reinigungen zum Verdampfer.
Die Wässer der TMP-Anlage sind stromaufwärts vorzugsweise gemäß den folgenden Hauptprinzipien verbunden:
Das die Papiermaschine verlassende Rückwasser wird in erster Linie zur Vorausverdünnung für die Schneidpresse und ein möglicher Überschuss an Wasser, sofern vorhanden, zur Vorausverdünnung für die dem Bleichen vorausgehende Presse weitergeleitet.
Das Konzentrat aus der Membrantrennung in der Papiermaschine wird zur Vorausverdünnung für die dem Bleichen vorausgehenden Presse (oder abhängig von der Konzentration des Konzentrats zur Verdampfung) weitergeleitet.
Die Konzentrationen an störenden Materialien in der TMP-Anlage werden mittels des Durchsatzes und des Trennvermögens der Flotations- und/oder Membrantrennung des Filtrats der Schneidpresse und/oder des Stoffauflösungskreislaufwassers oder mittels der in die TMP-Anlage geleiteten Menge sauberen Wassers gesteuert.
Die erforderliche Gesamtmenge an Frischwasser hängt von dem zulässigen Umfang an störenden Materialien in der Papiermaschine und in der TMP-Anlage wie auch von dem Durchsatz des Verdampfungsprozesses ab, der die Kreislaufwässer aufbereitet.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der beigefügten Zeichnung beschrieben, auf deren Einzelheiten die Erfindung jedoch nicht beschränkt sein soll.
1 stellt eine Papierfabrik nach dem Stand der Technik dar.
2 stellt eine Papierfabrik gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
3 stellt eine Papierfabrik gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
Die in 1 gezeigte Papierfabrik nach dem Stand der Technik umfasst als erste Stufe eine Halbstoffaufbereitungsanlage, in der das Holzrohmaterial R einer mechanischen Stoffauflösung 1 zugeführt wird und später durch eine Bleichanlage 2 geht. Der Lauf des Rohmaterials ist in der gesamten Fabrik bis zum Ende mit dem Bezugszeichen R bezeichnet, auch wenn es aufgrund des Prozesses schließlich zu Papier umgewandelt wird. Der Lauf des Rohmaterials ist in der Figur durch die fette Linie R dargestellt. Nach der Bleichanlage 2 wird der gebleichte Halbstoff R der Papiermaschine zugeführt. In dem Prozess von 1 sind die Wasserkreisläufe der Halbstoffaufbereitung und der Papiermaschine voneinander durch die Schneidpresse 14 getrennt.
Bei der Lösung nach dem Stand der Technik wird das Wasser von der Schneidpresse 14 entlang der Leitung 17, 18 direkt zum Abwasser oder entlang der Leitung 19 in den Tank 20 und von dort entlang der Leitung 10 zum Abwasser geleitet. Ein Teil des Wassers von der Schneidpresse 14 wird entlang der Leitung 21 einer Wiederverwendung zugeführt, und zwar zur Vorausverdünnung für die Schneidpresse 14. In den Tank 20 wird entlang der Leitung 23 auch Wasser von der Schneidpresse 22 geleitet. Von dem Tank 20 werden Wässer entlang der Leitung 24 der Sortierstufe 26 der Halbstoffaufbereitungsanlage zugeführt. In den Tank 20 werden entlang der Leitung 29 auch die Filtrate aus dem Scheibeneindicker 25 eingeleitet. Außerdem wird aus dem Tank 20 entlang der Leitung 27 Kreislaufwasser zur Stoffauflösung 1 zurückgeführt. Ein Teil des aus der Schneidpresse 22 kommenden Wassers wird entlang der Leitung 28 erneut der ihr vorausgehenden Vorausverdünnung zugeführt.
In der Papiermaschine geht das Rohmaterial zunächst durch die Siebpartie 4 und danach zur Entwässerung in die Pressenpartie 5. In der Siebpartie 4 und der Pressenpartie 5 werden die Siebe und Maschinenteile mit Hilfe von Wasserstrahldüsen gereinigt, denen entlang der Leitungen 6, 7 Wasser zugeführt wird.
Bei dieser Papierfabrik nach dem Stand der Technik werden die Behandlungs- und Waschwässer entlang der Leitung 8 in eine gemeinsame Siebgrube und von dort ein kleinerer Teil zur Weiterbehandlung, beispielsweise durch eine biologische Reinigung B, zum Abwasserkanal geleitet. Diese Behandlungswässer werden jedoch in erster Linie mit Kreislaufwässern kombiniert, was entlang der Leitung 9 in 1 geschieht. Die Abwässer aus der Halbstoffaufbereitungsanlage werden entlang der Leitung 10 einer Aufbereitung, z. B. einer biologischen Behandlung B, und weiter entlang der Leitung 11 der Umwelt zugeführt, während der Klärschlamm durch die Leitung 12 geht.
Entlang der Leitung 13 und der Leitung 7 wird als Strahldüsenwasser für die Siebpartie bzw. die Pressenpartie Frischwasser eingeleitet, wobei ein kleiner Anteil entlang der Leitung 15 der Vorausverdünnung für die auf das Bleichen folgende Schneidpresse 14 zugeführt wird. Frischwasser wird auch anderswo, beispielsweise zur Verdünnung von Chemikalien usw. benötigt, wobei es in dieser Figur zu diesen Zwecken entlang der Leitung 16 geführt wird.
Die Kreislaufwässer in der Siebpartie laufen entlang der Leitung 30 in den Tank 31 und entlang der Leitung 32 zu dem Scheibenfilter 33, von wo die Filtrate entlang der Leitungen 35 und 36 in den Tank 34 laufen. Das sauberste Filtrat aus dem Scheibenfilter 33 wird in der Siebpartie 4, der es entlang der Leitung 6 zugeführt wird, als Strahldüsenwasser verwendet. Aus der Siebgrube 31 wird hinter dem Papierstoffmischtank 37 entlang der Leitung 38 Verdünnungswasser entnommen. Das Rohmaterial läuft durch die Aufbereitungsstufen 37, 39, 40, 41 (Papierstoffverdünnung, Siebung, Rotationsreinigung, Gasentfernung), bevor es in die Siebpartie 4 gelangt. Von dem Tank 34 wird ein Teil der Wässer entlang der Leitung 42 und entlang der Leitung 43 zur Vorausverdünnung für die Schneidpresse 22, entlang der Leitung 44 zur Vorausverdünnung für die Schneidpresse 14 bzw. entlang der Leitung 42 zur Verdünnung des Papierstoffs geleitet. Von dem Tank 34 werden entlang der Leitungen 10', 10 auch Abwässer zur Weiterbehandlung, beispielsweise zur biologischen Behandlung B, geleitet und weiter entlang der Leitung 11 abgeleitet, während der Klärschlamm entlang der Leitung 12 läuft.
Abhängig von der jeweiligen Papierfabrik werden die Gewebebehandlungswässer von der Papiermaschine allgemein gesprochen entweder in das Kreislaufwassersystem zurückgeführt oder in den Abwasserkanal eingeleitet. Wenn die Frischwasserstrahldüsen in der Papiermaschine nicht ausreichen, die Wasserkreisläufe in der Maschine sauber genug zu halten, kann in der Regel zusätzliches Frischwasser direkt in den Kurzumlauf in der Papiermaschine eingeleitet werden.
2 stellt den gleichen Prozess zusammen mit Reinigungsabschnitten dar, die gemäß der Erfindung störende Materialien entfernen.
Der Prozess enthält drei Reinigungsvorrichtungen, die störende Materialien abtrennen. Der Grundprozess beinhaltet bei allen eine Flotation, die Feststoffe und Kolloide entfernt, gefolgt von einer Mikrofiltration. In allen Fällen wird dies durch eine Membrantrennung ergänzt, die lösliche Substanzen entfernt. Die Klär schlämme aus allen Flotations- und Mikrofiltern werden in eine gemeinsame Klärschlammpresse L eingeleitet.
In 2 wird der gewünschte Anteil der Wässer aus dem Tank 20 entlang der Leitung 46 einer Flotationsfiltration 45 und weiter entlang der Leitung 47 einer Mikrofiltration 45' zugeführt. Der Überlauf des Tanks 20 läuft entlang der Leitung 10 zum Abwasser und wird zum Beispiel biologisch behandelt. Der Klärschlamm aus der Flotationsreinigung 45 und aus der Mikrofiltration 45' läuft entlang der Leitungen 48 und 48', die mit der Leitung 49 verbunden sind, in die Klärschlammpresse L. Ein Teil des Filtrats von der Reinigungsstufe 45' wird entlang der Leitung 51 dem Kreislaufwassertank 20 zugeführt, und ein anderer Teil entlang der Leitung 52 einer Membrantrennung 45''. Das Filtrat von der Membrantrennung 45'' wird entlang der Leitung 53 der Vorausverdünnung für die Schneidpresse 22 zugeführt. Das Filtrat aus der Schneidpresse 22 wird als Verdünnungswasser entlang der Leitung 54 zur Sortieranlage 26 und zur Vorausverdünnung für die Schneidpresse 22 verteilt. Das Konzentrat aus der Membrantrennung 45'' wird entlang der Leitung 55, die mit der Leitung 10 in Verbindung steht, in die Abwässer eingeleitet.
Die von den Strahldüsen in der Pressenpartie der Nasspartie der Papiermaschine kommenden Wässer werden entlang der Leitung 56 der Flotations-/Mikrofiltrationsreinigungsstufe 57, 57' zugeführt, in der suspendierte Feststoffe und Kolloide von diesen Wässern getrennt werden. Ein Teil der auf diese Weise gereinigten Wässer wird entlang der Leitung 58 als Strahldüsenwässer der Papiermaschine zugeführt, wobei die Leitung 58 mit den Kreislaufwässern verbunden ist, um mit diesen zusammen entlang der Leitung 6 den Strahldüsen in der Siebpartie zugeführt zu werden, und ein Teil der gereinigten Wässer entlang der Leitung 59 der Membranfiltration 57''. Das Filtrat aus der Membrantrennung 57'' wird beispielsweise dazu verwendet, entlang der Leitung 60 Frischwasser zu ersetzen, während ihr Konzentrat entlang der Leitung 61 der Vorausverdünnung für die Schneidpresse 22 in der Halbstoffaufbereitungsanlage zugeführt wird. Dieses Konzentrat kann auch entlang der Leitung 62 dem Abwasser zugeführt werden. In 2 geht die Leitung 62 in die Leitung 64 über, die wiederum in die Leitung 10 läuft. Die Klärschlämme von den Reinigungsstufen 57 und 57' werden entlang den Leitungen 49'' und 49''', die in die Leitung 49 übergehen, in die Klärschlammpresse L eingeleitet.
Die Konzentrationen an störenden Materialien in der Halbstoffaufbereitungsanlage werden mittels der nach der Schneidpresse 14 folgenden Flotations-/Mikrofiltrationsanlage 63, 63' und, wenn vorhanden, mit Hilfe einer möglichen nachfolgenden Membrantrennung 63'' gesteuert. Von der hinter der Bleichstufe in der Halbstoffaufbereitungsanlage liegenden Schneidpresse 14 aus werden die Wässer entlang der Leitung 65 der Reinigungsstufe zugeleitet, etwa der Flotations- und Mikrofiltrationsstufe 63, 63', wobei in der Flotationsstufe die in dem Wasser suspendierten Feststoffe und Kolloide getrennt werden, wonach das gereinigte Wasser möglicherweise der Membrantrennung 63'' zugeführt wird, die vorzugsweise mittels eines Ultrafilters/Nanofilters erfolgt. Das aus der Reinigungsstufe 63, 63' gewonnene Filtrat wird entlang der Leitung 66 der Einlassseite der der Papierstoffbleichstufe 2 vorausgehenden Schneidpresse 22 und entlang der Leitung 67 der Einlassseite der Schneidpresse 14 zugeführt. Das bei der Membrantrennung 63'' gewonnene Filtrat wird entlang der Leitung 68 zur Einlassseite der hinter der Halbstoffbleichstufe liegenden Schneidpresse 14 zurückgeführt. Die Klärschlämme von der Flotations-/Mikrofiltrationsstufe 63, 63' werden entlang der Leitung 49', die in die Leitung 49 übergeht, in die Klärschlammpresse L eingeleitet. Die Konzentrate aus der Ultrafiltrations-/Nanofiltrationsstufe 63'' werden entlang der Leitung 69 der Sortierstufe 26 in der Halbstoffaufbereitungsanlage zugeführt.
Die Konzentrate aus den Reinigungsstufen (45, 45'; 63, 63'; 57, 57') werden bei der Erfindung entlang der Leitung 49 in die Klärschlammpresse L eingeleitet. Auch Konzentrate aus dem Kurzumlauf werden entlang der Leitung 70, die in die Leitung 49 übergeht, in die Klärschlammpresse L eingeleitet, von der das Filtrat entlang der Leitung 71 in die Leitung 10 und die Abwässer läuft, während der Klärschlamm entlang der Leitung 72 abgeleitet wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Filtrat von der Klärschlammpresse L durch Flotation und Mikrofiltration behandelt werden, bevor es in den Verdampfer eingespeist wird. Das saubere Kondensat aus dem Verdampfer wird als Frischwasserersatz verwendet oder einem anderen Gebrauch zugeführt, während das verunreinigte Kondensat beispielsweise einer biologischen Reinigungsanlage zugeführt wird. Wenn der Durchsatz des Verdampfers ausreicht, können in ihn auch andere Prozesswässer eingeleitet werden, beispielsweise Filtrat aus der Reinigungseinrichtung des Wasserkreislaufes der TMP-Anlage.
3 stellt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dar, das dem obigen ähnelt und als eine Weiterentwicklung von 2 angesehen werden kann. Kreislaufwässer entlang der Leitung 70 und aus der Flotationsreinigung 63 und der Mikrofiltrationsstufe 63' kommende Klärschlämme werden entlang den Leitungen 49 und 49' in die Klärschlammpresse L geleitet. Die Klärschlämme von den Reinigungsstufen 57, 57' werden ebenfalls in die Klärschlammpresse L eingeleitet. Das Filtrat aus der Klärschlammpresse L wird entlang der Leitung 73 der Flotationsstufe 74 und von dort entlang der Leitung 75 der Mikrofiltration 74' zugeführt.
Das Konzentrat von der Mikrofiltrationsstufe 45'' wird entlang der Leitung 82, die in die Leitung 79 übergeht, in den Verdampfer 76 eingeleitet.
Nach der Reinigung 63, 63' wird das saubere Wasser auf Wunsch teilweise der Membranreinigung 63'' zugeführt, von der aus das Konzentrat entlang der Leitung 69 und weiter entlang der Leitung 75, die in die Leitung 79 übergeht, in den Verdampfer 76 eingeleitet wird. Das Konzentrat aus dem Verdampfer 76 wird entlang der Leitung 77 abgeführt, während das verunreinigte Kondensat entlang der Leitung 77' einer weiteren Reinigung zugeführt wird.
Der Klärschlamm aus der Mikrofiltration 74' wird entlang der Leitung 78 und weiter entlang der Leitung 49 in die Klärschlammpresse L und das Filtrat aus der Mikrofiltration 74' entlang der Leitung 79 zu dem Verdampfer 76 der Papierfabrik zurückgeführt, wobei das aus dem Verdampfer gewonnene gereinigte Wasser einen erheblichen Anteil des in die Papierfabrik eingeleiteten Frischwassers ersetzt und entlang der Leitung 80 in den Frischwassertank 81 geleitet wird. Das aus dem Verdampfer 76 gewonnene saubere Wasser wird entlang der Leitung 80 auch anderen Verwendungen zugeführt. Der verpresste Klärschlamm aus der Klärschlammpresse L wird entlang der Leitung 72 einer Weiterbehandlung zugeführt.

Claims

Verfahren zur Einrichtung von Wasserkreisläufen in einer Papierfabrik, die eine mit einem Wasserkreislaufsystem versehene Halbstofffertigungsanlage, etwa eine TMP-Anlage, und eine mit einem Wasserkreislaufsystem versehene Papiermaschine umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass mit Blick auf eine Reduzierung der der Papierfabrik zugeführten Frischwassermenge die folgenden Vorgänge als Kombination durchgeführt werden: a) ein Teil der der Papierfabrik zugeführten Frischwassermenge wird durch Wasser oder Wässer ersetzt, das/die in der Papierfabrik verunreinigt und lokal in Reinigungsstufen gereinigt wurde/wurden, in denen aus dem Wasser suspendierte Feststoffe und Kolloide entfernt werden, b) ein maßgeblicher Teil der aus den obigen Wasserreinigungsstufen gewonnenen Konzentrate wird Wiederverwendungen in der Halbstofffertigungsanlage zugeführt, während der Rest der Konzentrate dem Wasserkreislaufsystem entnommen wird oder einer weiteren Reinigung zugeführt wird, wobei mittels dieser Vorgänge das Niveau der Mengen an störenden Substanzen gesteuert wird, die in der Papierfabrik zirkulieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das als Frischwasserersatz zu verwendende Wasser lokal durch eine Reinigungseinrichtung gereinigt wird, die eine Flotations- und Mikrofiltrationseinrichtung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des aus der Papiermaschine entfernten Rückwassers der Halbstofffertigungsanlage zugeleitet wird, um zur Verdünnung des Halbstoffs vor einer auf eine Halbstoffbleichstufe folgenden Schneidpresse (14) und zur Verdünnung des die Halbstofffertigungsanlage verlassenden Halbstoffs verwendet zu werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wässer, die aus den Waschstrahldüsen und dergleichen in der Nasspartie der Papiermaschine stammen, in eine Flotations-/Mikrofiltrationsreinigungsstufe (57, 57') geleitet werden, in denen suspendierte Feststoffe und Kolloide von diesen Wässern getrennt werden, und dass ein Teil der auf diese Weise gereinigten Wässer zusammen mit den gefilterten Kreislaufwässern der Papiermaschine weitergeleitet wird, um so Waschstrahldüsenwässer für die Papiermaschine, vorzugsweise Strahldüsenwässer für den Former, zu bilden, und ein Teil dieser gereinigten Wässer durch, sofern vorhanden, eine mögliche Membranfiltrationsstufe (57'') hindurch einer Wiederverwendung zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Membranfiltrationsstufe (57'') gereinigte Wasser einen Teil des in die Papierfabrik eingeleiteten Frischwassers ersetzt und das Konzentrat aus der Membranfiltrationsstufe (57'') zur Halbstofffertigungsanlage geleitet wird, um als Verdünnungswasser für eine der Bleichstufe vorrausgehende Schneidpresse (22) verwendet zu werden, oder, abhängig von seiner Konzentration, in eine Verdampfungsanlage (76) geleitet wird und der Klärschlamm von den Flotations-/Mikrofiltrationsreinigungsstufen (57, 57') in eine Klärschlammpresse (L) geleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Wässer aus der der Bleichstufe (2) folgenden Schneidpresse (14) in der Halbstofffertigungsanlage in eine Reinigungsstufe, etwa in eine Flotations- und Mikrofiltrationsstufe (63, 63') geleitet werden, in der jegliche in dem Wasser suspendierte Feststoffe und kolloide Materialien abgetrennt werden, wonach das gereinigte Wasser nach einer möglichen Membrantrennstufe (63'') einer Wiederverwendung zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des aus der auf die Halbstofffertigungsanlage folgenden Flotations-/Mikrofiltrationsstufe (63, 63'') gewonnenen gereinigten Wassers der Einlassseite der der Halbstoffbleichstufe (2) vorausgehenden Schneidpresse (22) zugeführt wird, dass ein Teil des aus der Flotations-/Mikrofiltrationsstufe (63, 63') gewonnenen gereinigten Wassers und des aus der Membrantrennstufe (63'') gewonnenen gereinigten Wasser der Einlassseite der auf die Halbstoffbleichstufe folgenden Schneidpresse (14) zugeführt wird und dass das Konzentrat aus der Membrantrennstufe (63'') der Sortierstufe (26) in der Halbstofffertigungsanlage zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das aus einer Halbstoffzerfaserung gewonnene Waschwasser durch mindestens eine Reinigungsstufe (45, 45', 45'') hindurch einer Wiederverwendung zugeführt wird, wobei die Reinigungsstufen eine Flotations-/Mikrofiltrationsreinigungsstufe (45, 45'), aus der der erzeugte Klärschlamm in eine Klärschlammpresse (L) geleitet wird, und eine mögliche Membrantrennstufe (45'') enthalten, aus der das erzeugte Konzentrat in einen Verdampfer (76) geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das gereinigte Wasser, das aus der Flotations-/Mikrofiltrationsreinigungsstufe (45, 45') gewonnen wird, der das aus der Halbstoffzerfaserung gewonnene Waschwasser unterzogen wird, in der Sortierstufe (26) der Halbstofffertigungsanlage wiederverwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwässer aus der Halbstofffertigungsanlage in einen Verdampfer (76) der Papierfabrik geleitet werden und ein Teil der Frischwässer (13) für die Papierfabrik durch das aus dem Verdampfer gewonnene gereinigte Wasser (80) ersetzt wird, wobei die Frischwässer in erster Linie in die Frischwasserwaschstrahldüsen der Gewebe in der Papiermaschine und/oder als Schmierwässer eingeleitet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Klärschlämme aus der oder den Flotations-/Mikrofiltrationsreinigungsvorrichtung(en) (45, 45'; 63, 63'; 57, 57') in der Papierfabrik in eine gemeinsame Klärschlammpresse (L) geleitet werden, wonach das Filtrat aus der Klärschlammpresse (L) mittels einer Flotations-/Mikrofiltrationsvorrichtung (74, 74') gereinigt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat, das aus der Flotations-/Mikrofiltrationsreinigungsstufe (74, 74') gewonnen wird, der das Filtrat aus der Klärschlammpresse (L) unterzogen wird, in den Verdampfer (76) der Papierfabrik geleitet wird und das aus dem Verdampfer gewonnene gereinigte Wasser einen Teil der Frischwässer der Papierfabrik ersetzt und dass das gereinigte Wasser hauptsächlich in die Waschstrahldüsen der Gewebe in der Papiermaschine und/oder als Schmierwässer eingeleitet wird.