FI107780B - Menetelmä suodattimen pesemiseksi - Google Patents

Description

1 107780

Menetelmä suodattimen pesemiseksi

Keksintö kohdistuu menetelmään suodattimen pesussa, jossa paperikoneen kiertoveden suodattimen suodatinkalvosta irrotetaan pesu-5 nesteen avulla siihen suodatuksessa jääneitä aineita.

Paperinvalmistuksessa käytettävistä raaka-aineista kasaantuu paperitehtaan kiertovesiin aineita, jotka saostuvat jossakin vaiheessa koneen osien pinnoille aiheuttaen pahemmassa tapauksessa toimintahäiriöitä, 10 kuten ratakatkoja ja näin tuotannon menetyksiä. Toisaalta kiertovesiä haluttaisiin käyttää paperikoneessa kohteissa, jotka vaativat mahdollisimman vähän vieraita aineita sisältävä vettä, kuten suihkuvesinä. Yleensäkin paperitehtaassa on pyrkimys mahdollisimman paljon suljettuun kiertoon paperinvalmistuksessa tuoreveden tarpeen minimoimi-15 seksi. Mitä vähemmän tuorevettä tarvitaan prosessissa, sitä pienempi on myös prosessista jätevetenä poistettavan veden määrä.

Jotta kasaantuvat haitta-aineet voitaisiin eliminoida täysin kiertovesistä ne täytyy erottaa niistä tehokkaasti ennen kiertovesien käyttöä paperi- 20 massan valmistukseen. Esimerkiksi lyhyen kierron kiertovesiä voidaan puhdistaa esimerkiksi laskeuttamalla, vaahdottamalla eli notaatiolla, tai suodattamalla. Karkeiden suodatusvaiheiden jälkeen veteen jää vielä liuenneita ja kolloidisia aineita, nk. LK-aineita. Mahdollisimman puhtaan, moneen käyttökohteeseen sopivan kiertoveden käyttämiseksi tarvitaan :j”: 25 tällöin hienompia suodatusmenetelmiä, kuten mikrosuodatusta (MF) tai : ultrasuodatusta (UF). Mikrosuodattimen ja ultrasuodattimen käyttöä pa- ··· * : penkoneen kierto vesijärjestelmässä, kuten sen lyhyessä kierrossa, !·! : onkin tutkittu paljon. Kyseisillä hienosuodatusmenetelmillä on mahdol- lista päästä hyvin puhtaaseen kiertoveteen, mikä vähentäisi huomattani.:] 30 vasti paperitehtaan tuoreveden tarvetta ja vastaavasti vähentäisi jäte-’·* * vesimääriä. Hienosuodatusmenetelmien käytön yleistymistä on estänyt suodattimen vaatima huolto. Suodattimien rakenteesta johtuen ne tuk- . keutuvat vähitellen käytön aikana, mikä näkyy suodattimen vuon • · · : (veden läpimenon) voimakkaana laskuna. Määräajoin suoritettavin pe- 35 sutoimenpitein, joilla pesuvettä johdetaan kosketuksiin suodattimen kalvon tulopuolen tukkeutuneen pinnan kanssa, voidaan vuota jälleen • · nostaa, mutta käytettäessä kemiallisia pesuaineita on havaittu, että : pesun jälkeinen vuo jää kauas alkuperäisestä arvosta.

• · • · ♦ • · ♦ « ♦ 2 107780

Keksinnön tarkoitus on esittää pesumenetelmä paperikoneen kiertovesien hienosuodattimien (mikrosuodattimet, ultrasuodattimet ja mahdollisesti vielä hienommat suodattimet) pesuun, joka menetelmä mahdollis-5 taisi näiden suodatusmenetelmien yleisemmän käytön ja auttaisi osaltaan täysin suljetun kiertovesijärjestelmän aikaansaamisessa tai ainakin vähentäisi tuoreveden tarvetta huomattavasti. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, että pesuneste sisältää ainakin yhtä entsyymiä, joka 10 vaikuttaa suodatinkalvoon tarttuneeseen aineeseen entsymaattisesti.

Entsyymi · voidaan valita paperinvalmistuksen massaraaka-aineen koostumuksesta riippuvan kiertoveden laadun mukaan niin, että haitallinen, suodatinkalvoa tukkimaan pyrkivä aine voidaan irrottaa kalvosta 15 juuri tätä ainetta kohtaan spesifisen entsyymin vaikutuksella. Koska kiertovedessä voi olla useita erilaisia aineita, jotka myötävaikuttavat suodatinkalvon tukkeutumiseen, on edullista valita juuri sellainen entsyymien seos, jolla voidaan vaikuttaa kaikkiin haitallisiin aineisiin. Entsyymi valitaan luonnollisesti myös siten, että se on inertti itse suodatin-20 kalvon materiaalia kohtaan, t.s. se ei vaikuta itse kalvon rakenteeseen.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 25 kuva 1 esittää kaavamaisesti suodattimen sijaintia paperikoneen : kiertovesijärjestelmässä, • · • · · • · · • « · · kuva 2 esittää kaavamaisesti suodattimen toimintaperiaatetta, pe-sukiertoa, • · · 30 • · · kuva 3 esittää suodatinta avattuna perspektiivissä, ja kuvat 4—6 esittävät keksinnöllä suoritettuja kokeita.

• · · • · · • · « ·:··· 35 Kuvassa 1 on esitetty paperikoneen kiertovesijärjestelmä. Viiraosalta tuleva, muodostuvasta paperirainasta poistunut kiertovesi C johdetaan karkean erotuksen F kautta ultrasuodattimeen UF, jonka tuottama suo-·:·: j dos, permeaatti, johdetaan takaisin prosessiin sopivaan kohteeseen, ® 107780 kuten suihkuihin. Kaavio on hyvin yksinkertaistettu esitys paperikoneen lyhyestä kierrosta, ja käytännössä kierrosta haarautuu takaisin prosessiin puhtaudeltaan erilaisia ainevirtoja esimerkiksi ennen karkeaa erotusta ja ennen ultrasuodatusta, ja näitä voidaan johtaa esimerkiksi 5 perälaatikkoon syötettävään massaan. Toisin sanoen vain pieni, käyttökohteen vaatima osa kiertovedestä kulkee hienosuodatusvaiheen läpi.

Kuvassa 2 on esitetty suodattimen toimintaperiaate ja pesukierto kaa-10 vamaisesti. Tuleva kiertovesivirtaus C tulee syöttölinjaa 1 pitkin ja kulkee ultrasuodattimessa UF olevan ultrasuodatuskalvon M läpi. Suodattimen tulopuolelle on yhdistetty vielä erillinen pesulinja P yhdistämällä kanava pesunesteen säiliöstä T kiertovesivirtauksen syöttölinjaan 1, jonka kautta pesusekvenssin aikana johdettavan pesunesteen kierrä-15 tyksen tarkoitus on irrottaa suodatinkalvon M pinnasta ja pintaan yhteydessä olevista suodatinkalvon huokosista tukkeutumista aiheuttavat aineet. Pesunestettä kierrätetään suodattimen tulopuolen kautta, ja se johdetaan poistolinjaan 3, josta haaraantuu linja 4 takaisin pesunesteen säiliöön T. Kierrätettävän pesunesteen olosuhteet (pH, lämpötila, pe-20 suaika, entsyymien pitoisuus) säädetään pesutuloksen kannalta edulli-simmiksi.

Kalvoon pyrkii tarttumaan kiertovedestä eri aineita, jotka aiheuttavat sen huokosten tukkeutumista (fouling). Tärkkelys, hartsiyhdisteet ja 25 pektiini, jotka ovat peräisin paperimassan kuituraaka-aineesta, mas-saan lisättävistä lisäaineista ja myöhemmässä vaiheessa mahdollisesti : lisätyistä paperinvalmistusprosessin lisäaineista, ovat tällaisia aineita.

• · · t

Ominaista näille aineille on myös se, että juuri ne toimivat itse paperi-koneessa eri osiin tarttumaan pyrkivinä haitta-aineina, joita suodatuk-30 sessa on tarkoitus poistaa. On kuitenkin mahdollista, että suodatinta • · ♦ tukkimaan pyrkivä aine on joku muu kiertovesissä esiintyvä, paperimassan raaka-aineesta tai prosessin muista lisäaineista peräisin oleva • · » aine, josta ei ole haittaa itse paperikoneessa mutta joka on haittana v : suodatuksessa.

·:»: 35

Pesunesteenä käytetään kuvan 2 tapauksessa vettä, johon on lisätty kalvossa kiinni olevaan aineeseen entsymaattisesti vaikuttavaa ent- : syymiä. Aineen laadusta riippuen kysymykseen voivat tulla esimerkiksi • · · • · · • · 4 107780 amylaasi, resinaasi ja pektinaasi, jotka vaikuttavat vastaavasti tärkkelykseen, hartsiyhdisteisiin ja pektiineihin. Em. entsyymejä voi olla myös sopivana seoksena, ja entsyymien mukanaolo kuten myös niiden keskinäiset suhteet määräytyvät kiertoveden vastaavien aineiden kvalita-5 tiivisesta ja kvantitatiivisesta esiintymisestä. Entsyymit vaikuttavat em. aineisiin pilkkomalla niiden molekyylejä pienemmiksi, jolloin aine irtoaa suodatinkalvon M pinnasta hajoamisen ja veteen liukenemisen kautta. Entsyymit kykenevät vaikuttamaan tällä tavalla kalvon pinnassa olevaan kerrokseen, joka on suurin ongelma. Entsyymi voidaan valita tar-10 vittaessa niin, että se pääsee vaikuttamaan kalvon huokosissa oleviin aineisiin, mikäli ongelmia aiheuttaa kalvon huokosiin tunkeutuva aine. Pesutehoon voidaan pesun yhteydessä vaikuttaa esimerkiksi säätämällä entsyymivalmisteiden väkevyyttä pesunesteessä ja/tai pesunesteen viipymäaikaa suodattimessa.

15

Pesunesteen yksi toimintaedellytys on, että se on suodatinkalvoon M nähden inertti. Sellulaasientsyymien lisääminen nesteeseen on esimerkiksi mahdollista, jos kalvomateriaali ei ole selluloosapohjainen.

20 Kuvassa 3 on esitetty suodatin UF avattuna perspektiivissä. Suodatin-tyyppi on ns. tärysuodatin, jossa suodatinkalvon tason suuntaisella täri-näliikkeellä pyritään saamaan aikaan kalvon pintaa puhtaana pitäviä leikkausvoimia. Suodattimen syöttölinja 1 tulee kiekkomaisen suodattimen tulopuolelle, josta neste virtaa suodatinkalvon M läpi toiselle puo- ««* 25 lelle ja poistuu suodoslinjaa 2 pitkin. Suodattumaton konsentroitu neste poistuu tulopuolelta poistolinjan 3 kautta.

• · • · · • · « • · · ·

Kuvissa 4—6 on esitetty keksinnöllä suoritettuja pesukokeita. Kuvan 3 • · :Y: tyyppiä olevassa suodattimessa käytettiin ultrasuodatuskalvona M hyd- 30 rofiilistä selluloosakalvoa Nadir UF-C-30, jonka molekyylipainon cut-off • · · -luku oli 30 kDa, ja sillä oli puhdistettu puupitoista painopaperia valmis-. . tavan paperikoneen kiekkosuotimen kirkasta ja superkirkasta vesijaetta.

Pesuvetenä on käytetty kemiallisesti puhdistettua vettä, jonka olo- • * · \* * suhteet on säädetty entsyymikäsittelyyn sopivaksi.

·:··: 35

Kuvassa 4 on esitetty entsyymivalmisteen Genencor AA-20 (oc-amy- . ·. laasi) vaikutus, kun sitä on lisätty pesusekvenssin aikana niin, että • · · | valmisteen väkevyys pesuvedessä oli 0,02 % (lisäysajankohta merkitty • · · • · · • · 5 ° 107780 nuolella A1). Läpimenevän nesteen vuo on tämän jälkeen noussut selvästi. Myöhemmällä lisäyksellä arvoon 0,03% (nuoli A2) ei ole enää vaikutusta. Nesteen lämpötila (ylempi kuva) pesun aikana oli n. 70... 75°C. Laskettaessa nesteen lämpötila pesun jälkeen jäi vuo edelleenkin 5 korkeammaksi kuin ennen pesua.

Kuvassa 5 on esitetty α-amylaasivalmisteen lisäyksen pitoisuuteen 0,02 % (nuoli A3) vaikutus suodattimen läpi menevään vuohon syöttö-paineen (ylempi kuva) ollessa vakio. Nuolilla B1, B2, B3 ja B4 on ku-10 vattu vastaavasti kaupallisten ei-entsymaattisten pesunaineiden Micro (B1, B2) ja Ultrasil 10 (B3, B4) lisäyksiä. Nesteen lämpötila on esitetty ylimmässä kuvassa. Vuo lisääntyy vain entsyymin lisäyksen jälkeen.

Kuva 6 esittää suurennettuna kuvan 5 entsyymin vaikutusta esittävää 15 kohtaa.

Kuvista voidaan tehdä se johtopäätös, että vuo parantuu vain entsyy-mikäsittelyllä, ja parannus on luokkaa 30—40 %. Samoin päästään jo lyhyilläkin pesuilla lähelle puhtaan kalvon vuoarvoja. Oikealla ent-20 syymipitoisuuden ja entsyymikoostumuksen valinnalla on luonnollisesti mahdollisuus päästä vielä parempaan lopputulokseen.

Keksintö on tarkoitettu juuri hienosuodattimissa käytettyjen suodatin-kalvojen pesuun. Hienosuodattimilla tarkoitetaan tässä tapauksessa • · · 25 mikrosuodatusta, ultrasuodatusta ja vieläkin hienompia suodatusmene-telmiä, nanosuodatusta. Haluamatta tiukasti rajata em. menetelmien : rajoja voidaan esimerkkinä mainita, että mikrosuodatuksella erotetaan yleensä kooltaan 40 nm — 2 pm olevia suspendoituneita hiukkasia, kun .·.·! taas ultrasuodatuksessa vastaava väli on yleensä 2—100 nm.

30 • 1 » ’ Keksintö ei ole rajoitettu edellisissä kuvioissa esitettyihin järjestelyihin ja . . laitteisiin. Esimerkiksi suodatin voi olla muutakin tyyppiä kuin kuvassa 3 • · · \i on esitetty.

• · · • · · • · • · • · • · · • · • · · · · • · · « · · • ·

Claims (5)

1. Menetelmä suodattimen pesussa, jossa paperikoneen kiertoveden (C) suodattimen (UF) suodatinkalvosta (M) irrotetaan pesunesteen 5 avulla siihen suodatuksessa jääneitä aineita, tunnettu siitä, että pesuneste sisältää ainakin yhtä entsyymiä, joka vaikuttaa suodatinkalvoon (M) tarttuneeseen aineeseen entsymaattisesti.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 10 pesuneste on kahden tai useamman entsyymin seos.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että entsyymi on amylaasi, resinaasi, pektinaasi tai sellulaasi.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pesunesteellä pestään mikrosuodatuksessa, ultrasuodatuksessa tai sitä hienommassa suodatusmenetelmässä käytetty suodatinkalvo (M).

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että pesun aikana pesunestettä kierrätetään suodattimen (UF) tulopuolen kautta. •«· · • · t • · · • · • · · • · i • · · · • · • « · • · 1 .....— ♦ · · · • 1 » · · • · · • · • · I t I « · · • · • · · • 4 · * • 1 • · « « · · • « • m · • · • · · » • t « • · « · • « · • · · ♦ · · · · • « » • ·1 • · 107780