FI113950B - Menetelmä kalvopinnan puhdistamiseksi - Google Patents

Description

1 113950

Menetelmä kalvopinnan puhdistamiseksi

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä kalvopinnan puhdistamiseksi. Erityisen hyvin keksinnön mukainen menetelmä soveltuu käytettäväksi paperi-s ja massateollisuudessa, ja etenkin paperikoneen prosessien suodosten ns. noliavesien puhdistamisessa.

Kalvosuodattimia on käytetty eri teollisuuden aloilla jo kymmeniä vuosia. Suodatuselimenä näissä laitteissa on ns. puoliläpäisevä kalvo, membraani, 10 joka päästää tiettyä partikkelikokoa pienemmät molekyylit lävitseen ja pidättää kyseistä partikkelikokoa suuremmat kappaleet ja molekyylit syöttövirran puolella. Membraanin tyypistä ja tarkemmin sanoen sen huokosten koosta riippuen membraanilla voidaan erotella partikkeleita nesteestä nollakuiduista, kolloideista, miselleistä ja orgaanisista suurikokoisista molekyyleistä aina mm.

15 kalsium-, magnesium ja rautakationeihin saakka. Pahimpana ongelmana kalvosuodattimilla, kuten myös karkeammassa käytössä olevilla suodattimilla, on suodatuspinnan likaantuminen, mitä tapahtuu kahta tietä. Pinnalle joko suorastaan tarttuu kiintoainepartikkeleita tai pinnalle pelkästään saostuu suodatettavan nesteen mukana kulkeutuvaa kiintoainesta. Kalvosuodattimille 20 likaantumisen aiheuttama ongelma on eräässä mielessä vaikeampi, kuin .: tavanomaisissa suodattimissa, joissa suodatinpintaa voidaan puhdistaa . *. mekaanisesti kaapimalla tai harjaamalla, koska kalvot ovat useimmiten hyvin : 'heikosti mekaanista rasitusta kestäviä, jolloin niiden rikkoutumista on erityisesti ; varottava.

; 25

Ennalta tunnetaan erilaisia tapoja kalvosuodattimien puhdistamiseksi. US v.: patenttijulkaisussa 4,198,293 käsitellään ansiokkaasti mainittuja tapoja.

I » * v : Ensimmäinen ao. julkaisussa käsitelty tapa on huuhdella etenkin putkityyppisiä •: ‘ ‘ ί kalvosuodattimia nopealla nestevirtauksella, jolloin nopeasti virtaava neste :: 30 huuhtelee putken sisäpinnan puhtaaksi. Töinen julkaisussa käsitelty tapa on • ’ ·.. käyttää puhdistukseen sopivaa kemikaalia, esimerkiksi lisäämällä jotakin k happoa pesunesteeseen niin, että kalvoja peittävä kiintoainekerros voidaan 2 113950 kemiallisesti liuottaa irti kalvosta. Kolmas julkaisussa käsitelty tapa juontaa juurensa siitä, että kumpaakaan edellä kuvattua tapaa ei pidetty riittävän hyvänä ja tehokkaana, jolloin oli kehitettävä uusi ja tehokkaampi tapa.

Kyseeseen tuli kalvon mekaaninen puhdistus kalvopintaa pehmeämmillä s kiintoainepartikkeleilla, joita syötettiin puhdistettavan nesteen joukkoon joko heti suodatustapahtuman alusta asti tai ainakin ennen kuin kalvopinta alkaa merkittävässä määrin tukkeutua. Mainitut pehmeämmät partikkelit ovat julkaisun mukaan valmistettu joko luonnon- tai synteettisestä kumista. Kyseiset partikkelit voivat, ainakin saman hakijan toisen US patentin 4,080,289 mukaan ίο olla kooltaan joko olennaisesti putkisuodattimen halkaisijan/poikkileikkauksen kokoisia (Fig. 7) tai sitä pienempiä (Fig. 8). Kyseisen tyyppisiä elastisia puhdistuselimiä on käsitelty myös US patenteissa 3,883,431 ja 4,255,255.

Kalvosuodattimia on useita eri tyyppejä, joista kuitenkin päätyyppeinä 15 kannattaa mainita putkisuodattimet ja levysuodattimet. Edellämainituissa patenteissa käsitellään pääasiassa putkisuodattimia. Levysuodattimet muodostuvat useimmiten joukosta kiekkomaisia membraanilevyjä, jotka levyt on asetettu pienen (muutaman millimetrin) välimatkan päähän toisistaan.

Käsiteltävä neste syötetään joka toiseen kiekkojen väliseen ns. syöttötilaan ja a. 20 suodos poistetaan membraanien vastakkaisille puolille jäävistä suodostiloista.

,,; Rejektoitunut osa virtauksesta poistetaan syöttötilasta. Ongelmana tällaisessa *·. levysuodattimessa on sen puhtaanapito.

. V: Eräässä tunnetussa ratkaisussa membraanikiekot on kiinnitetty tukevasti : : ’: 25 runkorakenteeseen ja keskeisesti kiekkojen läpi on johdettu akseli, jolle on kiinnitetty kaavinlevyjä siten, että ne sijoittuvat kiekkojen välisiin ns.

» · ;:syöttötiloihin. Kuitenkin kyseiset kaavinlevyt ovat osoittautuneet ongelmallisiksi, I · · : : : koska kalvojen pinta ei huokoisena materiaalina kestä kaapimien aiheuttamaa mekaanista rasitusta.

30 I « i •' ·.. Esimerkiksi edellämainituissa US patenteissa kuvattua ratkaisua, jossa :' * ‘: käytetään joustavaa halkaisijaltaan putkisuodattimen halkaisijaa vastaavaa 3 113950 kaapimispalloa, ei rakenteen erilaisuuden johdosta voida käyttää.

Luonnollisesti edellä mainituissa US patenteissa mainitaan mahdollisuutena myös käyttää putken halkaisijaa pienempää kaapimispalloa, jolloin ao. pallo virtauksessa kulkiessaan kaapisi suodattimen kalvopinnan puhtaaksi. Kuitenkin s ao. julkaisussa esitetään käytettäväksi ainoastaan luonnonkumista tai synteettisestä kumista valmistettuja puhdistuselimiä, jotka paperiteollisuuteen tullessaan aiheuttavat riskejä. Mikäli kyseinen puhdistuselin joutuu paperikoneen viiralle, vaikkakin partikkelin tulisi pysyä rejektin eli saosteen, konsentraatin, puolella, on selvää, että se heikentäisi paperin laatua 10 oleellisesti. Todennäköisimmin paperiin tulee reikä kyseisen “kumipallon” kohdalle. Mikäli kalvosuodattimella puhdistettua vettä käytetään esimerkiksi viiranpesusuihkuissa tai vastaavissa, voi puhdistuselin tukkia esimerkiksi suihkuputkia tai vastaavia.Toisin sanoen puhdistettavan nesteen joukkoon lisätyt täysin ulkopuoliset kemikaalit tai partikkelit olisi pystyttävä poistamaan 15 täydellisesti ennen puhdistetun nesteen uudelleen käyttöä. Vastaavasti myös rejektoituneeseen osaan virtauksesta jääneet partikkelit aiheuttavat ylimääräisiä kustannuksia joko partikkelien kulumisen/hävikin myötä silloin, kun ne esimerkiksi poltetaan rejektinä tai lisälaitteistona silloin, kun partikkelit pyritään lajittelun kautta keräämään talteen uudelleen käyttöä varten.

20 ,.: Eräässä tunnetussa tekniikan tason mukaisessa laitteessa kalvopintoihin kohdistetaan värähtelyä, jolla pyritään ensisijaisesti estämään ": kiintoainepartikkelien kiinnittyminen kalvopintaan ja toissijaisesti irroittamaan jo , V: kalvopintaan kiinnittyneet kiintoainepartikkelit. Kuitenkaan kyseinen i * f» : j': 25 puhdistustapa ei ole saavuttanut suurempaa suosiota, koska sitä soveltavaa laitetta ei voida suhteellisen heikon puhdistuvuutensa johdosta pitää sopivana kuin vain muutamien “helppojen” nesteiden suodatukseen.

• • · ;'': Jo kertaalleen edellä mainittu kemiallinen membraanin pesutapa on ehkäpä :..,: 30 tähän saakka suosituin tapa pitää kalvoja puhtaana. Kalvoon kiinni tarttunut I' *,. kiintoaine tai ainakin valtaosa siitä voidaan poistaa erillisellä pesuvaiheella, : jossa kalvosuodatinta käytetään pesuaineliuoksella, jolloin esim. veteen I i » 4 113950 laimennettu kemikaali vaikuttaa aggressiivisesti kalvoon kiinnittyneeseen kiintoaineeseen ja irrottaa sen. Pesujaksojen tiheys, pesuaika, menetelmä ja käytetyt pesuaineet vaihtelevat riippuen sovellutuksesta. Vaikeissa kalvosuodatuskohteissa pesulla ei aina saavuteta hyvää tulosta tai tulos 5 heikkenee kalvon käyttöiän myötä. Ennen pitkää kalvo on vaihdettava uuteen sen huokosten tukkeutuessa lopulta kokonaan.

Esillä oleva keksintö on tähdätty ratkaisemaan mm. edellä mainittuja ongelmia. Mainittujen ongelmien ratkaisuun käytetään lähinnä kahta tapaa; joko 10 tukkeutuneen kalvopinnan pesemistä/puhdistamista pesujakson aikana tai kalvopinnan tukkeutumisen estämistä tai hidastamista normaalin suodatusvaiheen aikana.

Esillä olevalle keksinnölle on ominaista, että suodatinkalvojen puhdistuksessa 15 käytetään mekaanista hankausta hyväksi siten, että hankaavana aineksena käytetään jotakin massa- ja paperiteollisuuden prosessissa jo olevaa ainesta, jota ohjataan käsiteltävän nesteen joukkoon sopiva määrä haluttujen tarkoitus -perien aikaansaamiseksi. Kyseisenä hankaavana aineksena voidaan käyttää esimerkiksi joko nollakuituja, täyteaineita, pidempiä kuituja tai lajitteluvaiheen 20 rejektiä tai jotakin muuta prosessista saatavaa sopivaa kiintoainetta.

* Muut keksinnön mukaiselle menetelmälle tunnusmerkilliset piirteet käyvät ilmi ‘ oheisista patenttivaatimuksista.

25 Keksinnön mukaisella menetelmällä ja sen käytöllä saavutettavia etuja ovat : mm. se, että • prosessiin ei tarvitse välttämättä lisätä mitään sinne luonnostaan <kuulumattomia aineita tai kemikaaleja (silloin, kun puhdistus tapahtuu !'···. pelkästään prosessin omaa kiintoainejaetta käyttäen, “harjaamalla”), jolloin • · 30 pesusta syntyvä ja laitteesta poistettava rejekti voidaan johtaa normaaliin I I t prosessin effluenttien käsittelyyn tai vaikka väkevöinnin jälkeen polttoon, • · • · 'Γ · konsentraatti voidaan ottaa myös uudelleen käyttöön, koska se ei sisällä • · * • · · : prosessiin kuulumattomia aineita, • · · » «» • · 113950 o • laitteistoon ei tarvitse järjestää mitään kaavinjärjestelyä, jolloin kaapimen laite- ja käyttökustannukset jäävät pois, • parempi pesutulos kuin yhdelläkään aiemmalla yksittäisellä pesumenetelmällä, 5 · vähemmän kemikaalia (silloin, kun niitä käytetään), koska merkittävä osa kiintoaineesta saadaan “harjattua” irti kalvon pinnasta, • kaapimien jäädessä pois mekaaninen rasitus kalvoihin pienenee olennaisesti.

10 Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista tapaa kokeiltaessa huomattiin, että kalvojen pesu tehostuu merkittävästi, jos pesuvaiheessa lisätään pesuaineliuokseen prosessin omasta materiaalivirrasta sopivan kokoista kiintoainetta, joka pesuvaiheen aikana pyyhkiessään pesuainevirran mukana kalvopintaa harjaamalla irrottaa siinä kiinni olevaa kiintoainetta. Eräänä 15 lisäetuna huomattiin, että sopivaa kiintoainetta käytettäessä se sopivassa tilanteessa absorboi hienojaksoista irronnutta kiintoainetta omaan pintaansa ja kuljettaa sitä tehokkaasti pois kalvopinnoilta. Pesuaineen joukkoon lisättävä kiintoaine voi olla esim. paperin ja massan valmistusprosesseissa • kuitua: puumassakuitu (sellu, TMP, GWD, DIP ym.). Sellu on paras koska 20 se on olemukseltaan hyvin puhdasta puumassaa ja kuljettaa mukanaan vain ! vähän häiritseviä lisäaineita.

: · kuitua: paperikoneen hylkymassaa.

: · kuitua erilaisista paperi- tai massateollisuuden sameista suodoksista.

: · edellämainittua puumassaa, josta kuitenkin käytetään vain puumassan : 25 tehokkainta osaa, joka erotetaan kuituvirrasta esimerkiksi fraktioimalla.

•' ‘ Tällainen edullinen kuituosa on esimerkiksi massan pitkäkuituinen osuus.

• massan lajitteluvaiheen rejektiä, joka sisältää puun karkeaa pienikokoista *;;; tikkumaista jaetta.

*';* · lajiteltua sahajauhoa massatehtaalta.

t I I · 30 · paperimassan täyteaineen karkeata jaetta, josta on erotettu hienojakoinen

< · I

*>;·' ja ylisuuri osuus (esimerkiksi kaoliini, talkki, karbonaatti).

I t ·

• » I

» » » · · • » 6 113950 • sekoitus edellämainittuja komponentteja, kuten esimerkiksi paperikoneen lyhyenkierron pyörrepuhdistinlaitoksen jälkiportaiden jaetta, joka sisältää karkeaa täyteainejaetta sekä massan pitkäkuituista ja karkeaa osaa.

5 Keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaisessa tapauksessa kalvopinnan tukkeutuminen pyritään estämään normaalin suodatusvaiheen aikana. Tällöin edellämainittu valikoitu kiintoaine lisätään sopivassa suhteessa jatkuvana virtana suodatettavaan nestevirtaan ennen kalvosuodattimeen syöttöä. Suodatusvaiheessa lisäaine harjaa kalvopintaa ja estää tai hidastaa ίο kalvon pinnan tukkeutumista. Kiintoaine poistuu laitteesta konsentraattivirran mukana. Koska lisäaine on normaalia valmistusprosessissa olevaa kiintoainetta, sen käsittelyjä hävitys (jäteveden käsittelylaitos, poltto ym) tai poiskuljetus yhdessä konsentraatin kanssa onnistuu ongelmitta.

is Mitä tulee käytettävän lisäaineen eli puhdistusaineen määrään on sitä annosteltava sopivassa vahvuudessa huomioon ottaen sekä lopputulos että laitteen toiminta niin, että lisäaine ei aiheuta tukkeentumista virtauskanavissa.

Eräs tapa on kokemusperäisesti määrittää kussakin käyttökohteessa (kullekin käsiteltävälle nesteelle soveltuvan) tarvittavan lisäaineen laatu ja määrä ennen 20 laitteen varsinaista käyttöönottoa.

' Kuten edellä esitetystä huomataan, on pystytty kehittämään ennalta tunnettuja ;* membraanien puhdistustapoja huomattavasti luotettavampi, helppokäyttöisempi ja ympäristöystävällisempi tapa puhdistaa kalvosuodattimien kalvoja. Vaikka 25 edellä onkin annettu näennäisen laaja luettelo puhdistukseen soveltuvista ja käyttökelpoisista kiintoaineista, on selvää, että monet muutkin prosessissa (nimenomaan prosessista riippuen) kulkevat kiintoaineet soveltuvat ‘ . membraanien puhdistukseen. Edellä esitetystä on siten syytä muistaa, että ] ' > siinä on esitetty vain kaksi keksinnön tällä hetkellä edullisinta suoritusmuotoa, 30 joilla ei millään muotoa pyritä rajaamaan varsinaista keksintöä siitä, mikä on määritelty oheisissa patenttivaatimuksissa, jotka yksin määrittelevät keksinnön v,: laajuuden ja suojapiirin.

* ·

Claims (12)

113950 Patenttivaatimukset --

1. Menetelmä kalvosuodattimen kalvon puhdistamiseksi, jossa menetelmässä kalvosuodattimeen menevän nestevirran joukkoon lisätään 5 puhdistukseen käytettäviä kiintoainepartikkeleita, tunnettu siitä, että mainitut partikkelit ovat massa- ja paperiteollisuuden prosessille luonteenomaisia kiinteitä aineita, jotka on erotettu samasta massa- ja paperiteollisuuden prosessista, jonka nestettä kalvosuodattimella puhdistetaan. ίο

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittuja partikkeleita lisätään suodattimelle menevän käsiteltävän nestevirran mukana.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 15 mainittuja partikkeleita lisätään suodattimelle menevän pesunestevirran mukana.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kyseistä kalvosuodatinta käytetään paperitehtaan suodosvesien 20 puhdistamiseen.

: 5. Patenttivaatimuksen 2, 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut partikkelit ovat massa- ja paperiteollisuuden kuituja.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut kuidut ovat joko puumassakuituja (sellu, TMP, GWD, DIP ym.) tai paperikoneen hylkymassaa. t t

‘ ‘ 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut ,. 1: 1 30 kuidut erotetaan fraktioimalla kuitumassavirrasta edullisesti sen pitkäkuituinen I t » osuus. • · · • · · • · I 1 » • · · * 1 I • ♦ 8 113950

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut partikkelit ovat massan lajitteluvaiheen rejektiä, joka sisältää puun karkeaa pienikokoista tikkumaista jaetta.

9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut partikkelit ovat lajiteltua sahajauhoa.

10. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut partikkelit ovat paperimassan täyteaineen karkeata jaetta, josta on erotettu ίο hienojakoinen ja ylisuuri osuus.

11. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut partikkelit ovat sekoitus edellämainittuja komponentteja, kuten esimerkiksi paperikoneen lyhyenkierron pyörrepuhdistinlaitoksen jälkiportaiden jaetta, joka is sisältää karkeaa täyteainejaetta sekä massan pitkäkuituista ja karkeaa osaa.

12. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittuja kiintoainepartikkeleita käytetään absorboimaan hienojakoista irronnutta kiintoainetta omaan pintaansa ja kuljettamaan sitä tehokkaasti pois 20 kalvopinnoilta. 113950