FI122237B - Menetelmä nestevirtojen käsittelemiseksi sellutehtaalla - Google Patents

Description

Menetelmä nestevirtojen käsittelemiseksi sellutehtaalla

Sellutehtaiden koko on viimeisten vuosien aikana kasvanut voimakkaasti, sillä nykyisin 1 miljoona t/a tuottava sellutehdas on normaali tehtaan koko eikä ole näkyvissä että 5 tehtaiden koon kasvu olisi pysähtymässä. Samalla kun sellutehtaiden koko kasvaa, niitä rakennetaan alueille ja ympäristöihin, joissa ympäristömääräykset ovat erittäin tiukat. Esimerkiksi tehtaan käyttämän veden määrää rajoitetaan voimakkaasti. Koska tehtaan koko kasvaa pienet vähennykset tehtaan käyttämissä vesimäärissä sellutonnia kohden ei absoluuttisesti vähennä tehtaan käyttämää vesimäärää, vaan kompensoituu takaisin 10 samalle tasolle tehtaan tuotantokoon kasvun mukana. Tämä kehitys on hankalaa varsinkin maissa, joissa tehtaalle ei yksinkertaisesti ole saatavilla riittävästi vettä tai vesivarat olisi säästettävä ihmisten ja viljelyn tarpeisiin. Tällaisessa tilanteessa on yksinkertaisesti mahdotonta rakentaa tehdasta paikkaan, jossa tuotannon muita vaatimuksia on helposti tyydytettävissä, mutta vesivarojen vuoksi tehtaan rakentaminen ei käy päinsä. 15 Lisäksi monilla alueilla halutaan puhtaampaa ympäristöä siten että tehdaslaitokset tuottavat vähemmän ympäristölle haitallisia aineita. Siksi on oleellista että etsitään ratkaisuja yhä suljetumman prosessin löytämiseksi.

Klooripitoisia kemikaaleja on käytetty kautta sellun valmistuksen useissa eri muodois-20 sa, joista elementaarikloori Cl2, klooridioksidi CI02 ja hypokloriitti NaOCI tai CaOCI ovat tunnetuimmat. Klooripitoisia kemikaaleja on käytetty myös mm. alikloorihapokkeen muodossa valkaisussa, mutta pysyviä sovelluksia ei ole jäänyt käyttöön. Toisaalta selluteollisuus on halunnut tiukasti pitää kiinni tekniikasta, jossa massaa valkaistaan kloo-ripitoisilla kemikaaleilla siten että klooridioksidi on tehtaan valkaisuprosessin pääkemi-25 kaali. Jo vuosia jatkunut paine vähentää orgaanisten klooriyhdisteiden määrää valkaisun jätevesissä on johtanut siihen että ensin luovuttiin kloorin ja hypokloriitin käytöstä ja lisäksi massan kappalukua keiton jälkeen alennettiin tasolta 30 tasolle 10-15 havu-o puulla ja tasoltal 6-20 tasolle 10-13 lehtipuulla käyttäen happivaihetta. 1990-luvulla clj myös klooridioksidin käytöstä pyrittiin eroon ja useissa tehtaissa siirryttiin käyttämään ^ 30 total chlorine free (TCF) valkaisutekniikkaa, jossa myös klooridioksidin käyttö korvattiin o täysin kloorittomilla valkaisukemikaaleilla, kuten otsonilla sekä peroksidilla. Tällä teknii-

CC

kalla päästiin eroon kaikista klooripitoisista kemikaaleista, mutta toisaalta monet pape-oj rin valmistajat olivat tyytymättömiä ilman kloorikemikaaleja valmistetun massan ominai-

LO

suuksiin. Siksi kaikki tehtaan sulkemiseen liittyvien ratkaisujen reunaehtona on että o ^ 35 valkaisukemikaalina säilyy edelleen klooridioksidi.

2

Siten klooridioksidin valta-asema valkaisukemikaalina on jopa voimistunut viime vuosina, ja uusimmatkaan tutkimukset tai teolliset kokemukset eivät ole kyenneet horjuttamaan sen asemaa, vaan pääsääntöisesti koko selluteollisuus muutamia poikkeuksia lukuun ottamatta on hyväksynyt klooridioksidin käytön valkaisun avainkemikaalina. Si-5 ten mikäli tehtaan tulee edelleen vähentää orgaanisten klooriyhdisteiden määrää, tehtaiden tavoitteena tulee olemaan ennen kaikkea niiden eliminoiminen ja käsittely tehtaan sisällä eikä niinkään klooridioksidin käytön vähentäminen.

Klooridioksidi on kemiallinen yhdiste, jossa on yksi klooriatomi ja kaksi happimolekyyli) liä. Siten yhdisteen atomipaino on noin 67,5 g/l, josta kloorin osuus on 52,5 %. Koska yksi klooridioksidi vastaa hapetuspotentiaalina 2.63 kertaisesti kloorin hapetuspotenti-aalia, voidaan laskea että yhden klooridioksidikilon käyttäminen valkaisussa vastaa 2.63 kg klooriannostelua, ja koska klooridioksidista on klooriatomimuodossa 52,5 % tulee valkaisuvaiheeseen vain 19,9 % siitä kloorin määrästä mitä esimerkiksi klooraus-15 vaiheessa massaan annosteltaisiin. Tästä syystä klooridioksidi on valkaisutehon ja ympäristövaikutusten suhteen kompromissi, jossa yhdistyvät sekä hyvä valkaisuteho että kohtuulliset päästöt ympäristöön.

Nykyaikainen ECF-valkaisu, jolla massa valkaistaan, muodostuu tyypillisesti vähintään 20 kolmesta valkaisuvaiheesta ja kolmesta pesu laitteesta. Erikoistapauksessa pesulaittei-ta voi olla vain kaksi, mutta sellaiset applikaatiot ovat harvinaisia. ECF-valkaisuksi lasketaan kaikki sellaiset valkaisusekvenssit, joissa on vähintään yksi klooridioksidivaihe ja joissa ei käytetä elementaariklooria missään valkaisuvaiheessa. Koska hypokloriitin käyttö massan laatusyiden vuoksi on rajoittunut pelkästään eräiden erikoissellujen, ku-25 ten liukosellujen, valmistukseen, ei myöskään hypokloriittia lasketa käytettävän ECF-massan valmistuksessa, mutta ei myöskään ehdottomasti rajata pois määritelmästä. Lisäksi valkaisusekvenssiin kuuluu yksi alkalinen vaihe, jossa nykyisin käytetään tyypiltä lisesti apukemikaaleina joko happea, peroksidia tai molempia. Lisäksi nykyaikaisissa dj valkaisuissa saatetaan käyttää otsonia, erityyppisiä happamia vaiheita sekä kelaatti- ^ 30 vaihetta raskasmetallien poistamiseksi. Kirjallisuudessa valkaisuvaiheita kuvataan kir- o jaimilla: tr

CL

oj D= klooridioksidivaihe m ° H=hypokloriittivaihe o ^ 35 C=kloorausvaihe E=alkaliuuttovaihe EO=alkaliuuttovaihe jossa käytetään happea apukemikaalina 3 EP=alkaliuuttovaihe jossa käytetään peroksidia apukemikaalina EOP(PO)= alkaliuuttovaihe jossa käytetään happea ja peroksidia apukemikaalina P=alkalinen peroksidivaihe A=hapan hydrolyysivaihe, heksenuronihappojen poistovaihe 5 a=massan hapotusvaihe Z=otsonivaihe PAA=peroksietikkahappovaihe, hapan peroksidivaihe

Kun valkaisu nimetään ECF-valkaisuksi, silloin valkaisusekvenssissä käytettävän kloo-10 ridioksidin määrä on yli 5 kg act.CI /adt. Jos klooridioksidia käytetään yhdessä val-kaisuvaiheessa, annokset ovat tyypillisimmin välillä 5-15 kg act. Cl/ adt. Annokset tarkoittavat aktiiviklooria, jolloin eli klooridioksidiksi muutettuna annos on jaettava suhdeluvulla 2,63.

15 Jos peroksidin käyttö valkaisussa rajoittuu alle 6 kg annoksiin ja jos klooridioksidi on pääasiallinen valkaisukemikaali, niin silloin klooridioksidiannos valkaisussa kasvaa 25 kg/adt tasosta aina sen mukaan, mitkä ovat massan valkaisuominaisuudet ja kuinka paljon massan kappalukua on alennettu ennen klooripitoisilla kemikaaleilla tehtävän valkaisun aloitusta. Siten valkaisutekniikkaa voidaan prosessimielessä säätää melko 20 vapaasti eri klooridioksidin kulutustasoille niin että valkaisusta tuleva klooripitoisten kemikaalien määrä vastaa kemikaalikierron kykyä ottaa vastaan klorideja.

Esillä olevan keksinnön yhteydessä on käytännön kannalta edullista ottaa referens- sisekvenssiksi lehtipuulle valkaisusekvenssi A/D-EOP-D-P neljällä valkaisuvaiheella 25 toteutettuna ja jättää otsoni pois vaihtoehdoista. Havupuulla vastaava sekvenssi on D- EOP-D-P. Silloin voidaan katsoa massan laadun vastaavan ECF-massalle asetettavan massan ominaisuuksia ja massan saanto pysyy kohtuullisena. Silloin klooridioksidian- δ nokset ovat havupuulla tyypillisesti välillä 25-35 kg/adt ja lehtipuulla 20-30 kg/adt. Näitä clj arvoja voidaan pitää mitoitusarvoina, eikä valkaisuun tarvitse keksiä mitään erityisiä 30 uusia tekniikoita. Valkaisun teoria ja erilaiset kytkentävaihtoehdot antavat mahdollisuu-o den lukemattomiin erilaisiin valkaisusekvensseihin alkaen kahden pesulaitteen kytkenet nöistä aina kuusivaiheisiin valkaisusekvensseihin. Samalla klooridioksidivaiheiden oj määrä saattaa vaihdella yhdestä jopa neljään ja niiden väleissä soveltuvin osin on aika in ^ lisiä vaiheita, o o 35 cm

Kun aktiivikloorimäärä lasketaan edellä kuvatulla tavalla kloridien määräksi, todetaan että havupuullakin hyvän valkaisutuloksen aikaansaamiseksi valkaisulinja tuottaa noin 4 10 kg klorideja yhtä sellutonnia kohden ja lehtipuuvalkaisulinja vielä vähemmän. Jos laitos suljetaan siten että valkaisuun tuodaan vähemmän ja vähemmän tuorevettä, silloin toki saattaa joutua varautumaan jopa 50 % suurempiin klooridioksidiannoksiin ja toisaalta kloridien määrä valkaisun jätevesissä kasvaa aina noin 15 kg tasolle asti tar-5 koittaen että käytännössä suurimmat aktiiviklooriannokset ovat 60-70 kg/adt. Tätä korkeampia arvoja ei voida pitää taloudellisesti mielekkäinä, vaan valkaisun perusratkaisu noudattaa näitä lähtökohtia.

Eräänä tekniikkana klooripitoisten kemikaalien ympäristövaikutusten vähentämiseksi 10 on esitetty valkaisulaitosten nestekiertojen sulkemista, ja nykyaikaisissa valkaisimoissa on päästykin tasolle 10-15 m3/adt ilman että massan laatu on kärsinyt. Kuitenkin jo vähennettäessä valkaisun jätevettä tasolta15 m3/adt tasollelO m3/adt nähdään kemikaalien kulutuksen kasvua, joka siten johtaa yhä suurempaan orgaanisten klooriyhdisteiden määrään ulos valkaisusta. Siten voidaan vetää johtopäätös että pelkästään valkaisun 15 vesikiertojen sulkemisella ei vaikuteta suoranaisesti orgaanisten klooriyhdisteiden määrään, mutta toisaalta pienempi jätevesimäärä ja suurempi konsentraatio tekevät ne helpommin ja taloudellisemmin puhdistettavaksi.

Kloridipitoisia kemikaaleja käytetään valkaisussa siten että kokonaiskloridilisäys kemi-20 kaalikiertoon on 5-10 kg klorideja sellutonnia kohden. Koska tämä määrä pitää saada kulkeutumaan siten että haihdutettava nestemäärä prosessissa pysyy kohtuullisena on haasteena löytää sellainen prosessikytkentä, jossa kloridipitoinen neste korvaa jonkin muun käytettävän nesteen tehtaan prosessissa. Siten ei tarvita erillisiä käsittelyvaiheita, tehtaaseen uusia tuottamattomia sivuprosesseja, vaan käsittely voidaan tehdä ole-25 massa olevilla prosessivaiheilla.

Jotta kloridipitoisen nesteen ja käytännössä valkaisun jäteveden käsittely saataisiin op- o timoitua, on ensin tunnettava niitä ominaisuuksia, mitä jätevedellä on. Valkaisussa pro- c\i sessiin jää klooridioksidin tai kloorin reaktioista kloridipitoisia yhdisteitä sekä orgaanisia ^ 30 klooriyhdisteitä. Valkaisu erottaa kuiduista ligniinin eri yhdisteitä, jotka jäävät jäteveteen o orgaanisina molekyyleinä. Lisäksi valkaisussa käytetään rikkihappoa pH:n säätöön ja

CC

pääkemikaalina heksenuronihappojen hydrolyysissä. Natriumhydroksidia käytetään c3 myös pH:n säätöön ja ligniinin uuttamiseen aikalisissä vaiheissa. Näiden lisäksi val in ° kaisussa käytetään valkaisusekvenssistä riippuen happea ja peroksidia, jotka kuitenkin o ^ 35 alkuaineanalyysissä ovat sellaisia aineita ettei niiden osuutta esimerkiksi puhdistuspro sesseissa huomata. Joissain erikoistapauksissa saatetaan käyttää myös suolahappoa 5 pH:n säädössä ja rikkidioksidia tai muita pelkistimiä valkaisuvaiheen kemikaalijäännös-ten eli reagoimattomien valkaisukemikaalien eliminoinnissa.

Valkaisun sulkeminen perustuu siihen että myöhemmistä valkaisuvaiheista kierrätetään 5 pesulaitteiden suodoksia edeltäviin vaiheisiin. Valkaisu on suunniteltu vain kierrättämään suodoksia valkaisuvaiheiden välillä ja massaa vaiheesta toiseen reagoimaan eri valkaisukemikaalien kanssa. Siten koko valkaisun sulkeminen ideana perustuu siihen että kaikki valkaisussa erotetut ainesosat päätyvät suodoksiin. Valkaisun sulkemisen optimointi perustuu suurelta osalta siihen miten valkaisun reaktiotuotteet häiritsevät 10 valkaisun prosessia. Vaikka monessa erilaisessa yhteydessä todetaan eri sulkemisas-teen olevan mahdollista, käytännön kokemukset ovat osoittaneet että sellaiset valkaisun pesuvesikytkennät joissa suodokset ovat kytketty niin että jätevesimäärä on alle 12-13 m3/adt lisää valkaisukemikaalien kulutusta. Riippuu toki massan laadusta ja valkaisulaitoksen rakenteesta kuinka paljon valkaisu kuluttaa lisäkemikaaleja laitoksen 15 jätevesimäärän vähentyessä alle edellä esitetyn tason.

Usein valkaisun sulkemista käsittelevä tutkimus päätyy johtopäätökseen että valkaisun sulkeminen onnistuu, mutta valkaisussa pitäisi olla nielu tai munuainen, jossa hankalia epäorgaanisia aineita voidaan erottaa prosessista. Tällainen munuainen on usein ku-20 vattu esimerkiksi joko membraanitekniikalla tai ultrasuodatuksella toimivaksi prosessiksi, joka olisi taas eräänlainen uusi ja erillinen sivuprosessi tehtaalla. Lisäksi prosessit ovat hyvin uusia ja niiden jatkuvaa teknistä toimivuutta on epäilty. Kun tähän liittyy vielä huomattavat käyttökustannukset, ei teknologian kehitys ole edennyt.

25 Siten valkaisun jätevesien ns. parhaana teknologiana on nähty valkaisun osittainen sulkeminen ja syntyvien suodosten (tilavuudeltaan 10-15 m3/adt) ulkoinen puhdistami- nen käyttäen mm. suodatusta, biologisen puhdistuksen eri tunnettuja muotoja, kemialli- o sen puhdistuksen erilaisia tekniikoita ja selkeytystä. Tämän jälkeen käsitelty vesi johde- c\j taan takaisin vesistöön samaan tai eri uomaan, josta neste on otettu tehtaan proses- ,1 30 siin. Tämä on käytössä sekä TCF- että ECF-tehtaissa. Biologinen puhdistus on teho- o kasta nimenomaan, kun vähennetään haitallisten orgaanisten aineiden osuutta, joihin

CC

ensisijaisesti kuuluvat valkaisussa erotetut ligniiniyhdisteet, hemiselluloosat ja uuteai- c3 neista peräisin olevat komponentit, jotka ovat merkittävä osuus valkaisuosastolta tule- m ° vasta jätevedestä. Erilaisia puusta peräisin olevia yhdisteitä on runsaasti, ja osa yhdis- o ^ 35 teitä on kloorautuneita ja osa on pienimolekyylisiä hiilen ja vedyn yhdisteitä. Koska mik robit toimivat siten että ne käyttävät ravinnokseen vain jäteveden orgaanista osaa, kaikki epäorgaaniset aineet, ainakin epäorgaaniset alkuaineet säilyvät jätevedessä.

6

Siten biologisesti puhdistettu vesi on orgaaniselta kuormaltaan selvästi puhtaampaa kuin tyypillisesti muilla tavoin käsitelty jätevesi, mutta epäorgaanisten ainesosien vuoksi se on voitu ainoastaan johtaa ulos prosessista.

5 Esillä oleva keksintö poistaa em. ongelmia ja tarjoaa klooridioksidia käyttävän sellun valmistusprosessin, jossa jätevesien päästö on minimoitu siten ettei kloridi keräänny prosessiin. Siten kun yhdistetään soodakattilalla tapahtuva tehokas kloridin poisto prosessista, eivät kemikaalikiertoon johdettavat kloridiyhdisteet muodostu ongelmaksi, vaan sellutehtaassa kierrätettävän veden kriteeriksi nousee ainoastaan orgaanisten 10 yhdisteiden määrä ja niiden haitallisuus prosessissa. Siten uusi soodakattilatekniikka on avain suljettuun sellutehtaaseen ja nyt esitetty keksintö määrittelee periaatteet kuinka koko sellutehtaan koko kemikaalikierto on lopulta järjestettävä niin että se hyödyntää maksimaalisesti uuden tekniikan tarjoamat mahdollisuudet.

15 Oulun yliopistossa tehtiin julkista tutkimusta massan valkaisun pesuprosessista ja pe-suprosessien väliin jäävien prosessivaiheiden toiminnan tehokkuudesta verrattuna edeltävän pesuvaiheen tehokkuuteen (Viirimaa, M., Dahl, O., Niinimäki, J., Ala-Kaila, K. and Perämäki, P. Identification of the wash loss compounds affecting the EOF bleaching of softwood kraft pulp. Appita Journal 55(2002)6, 484-488). Valkaisuvaiheen 20 tehokkuuden aleneminen havaitaan joko huonompana vaaleuden kehittymisenä tai korkeampana kappalukuna valkaisuvaiheen tai -vaiheiden jälkeen. Tutkimuksen erään oleellisen tuloksen mukaan tärkein yksittäinen valkaisua haittaava komponentti suo-doksessa on ligniini. Mainitun tutkimuksen perusteella voidaan tehdä kaksi johtopäätöstä: Epäorgaanisten aineiden määrä valkaisuvaiheessa ei ole merkittävää valkaisutu-25 loksen kannalta ja poistamalla spesifisesti ligniini tai vähentämällä ligniinin määrää merkittävästi voitaisiin valkaisutulosta selvästi parantaa ja lopulta valkaisutulos saada samalle tasolle kuin valkaisulaitoksessa, jota ei ole suodoskierroiltaan suljettu. Tämä o tulos antaa mahdollisuuden merkittävään valkaisuprosessin optimointiin. Koska lähtööni kohtaisesti epäorgaanisten komponenttien vaikutus kemikaalien kulutukseen ei ole ^ 30 merkittävän oleellista, voidaan massan pesuvedeksi hyväksyä sellainen pesuvesi, jos- o sa on merkittäviä määriä epäorgaanisia yhdisteitä. Esillä olevan keksinnön mukaisessa

CC

prosessissa hyväksikäytetään näitä seikkoja.

CO

(M

tn ° Sellutehtaan kaustisointilaitos sisältää tyypillisesti viherlipeän suodatuksen, sammut- o ^ 35 tamattoman kalkin ja viherlipeän sekoituksen, kaustisointiastiat kaustisointireaktion suorittamiseksi. Reaktiossa natriumkarbonaatti reagoi kalsiumoksidin kanssa siten että saadaan natriumhydroksidia ja kalsiumkarbonaattia. Syntynyt valkolipeä suodatetaan 7 siihen tarkoitetuilla suotimilla ja kalsiumkarbonaatti eli meesa pestään meesasuotimella siten että se voidaan siirtää meesauuniin. Meesauunissa kalsiumkarbonaatti lämmön vaikutuksesta reagoi kalsiumoksidiksi. Lisäksi kaustisoinnissa syntyy erilaisia saosteita mm metallista sekä orgaanisista aineista, jotka kerätään kaustisoinnin sammuttimesta 5 ja kaustisointiastioista sekä niiden jälkeisiltä suotimilta, ja nämä poistetaan sak- kasuotimelta. Myös kaustisointilaitoksella on täten nestekiertoja, jotka pitää sulkea ja kytkeä sellutehtaan muihin prosesseihin edullisella tavalla.

Fl-patentissa 63794 on esitetty että osa happamasta valkaisusuodoksesta neutralointi) nin jälkeen käytetään valkolipeän valmistuksessa.

Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään nestevirtojen käsittelemiseksi alkalisella keittoprosessilla ja suljetulla lipeään perustuvalla kemikaalikierrolla varustetulla sellutehtaalla, joka käsittää ainakin keittolipeää hyväksikäyttävän alkalisen keittoprosessin 15 massan tuottamiseksi, nestekierroiltaan oleellisesti suljetun ruskean massan käsittelyn, ECF-valkaisua käyttävän massan valkaisimon, jossa muodostuu kloridipitoisia jätevesiä, kemikaalien talteenottolaitoksen, joka sisältää kaustistamon ja kemikaalien tal-teenottokattilalaitoksen, ja jätevesienpuhdistuksen. Olennaista keksinnölle on että valkaisimon kloridipitoisia jätevesiä johdetaan jätevesienpuhdistukseen, jossa niitä kä-20 sitellään niiden orgaanisen ainespitoisuuden alentamiseksi, vähintään 20 % puhdistetusta jätevedestä johdetaan takaisin sellutehtaan prosessiin, puhdistettua jätevettä käytetään kaustisoinnin ainakin yhdessä prosessivaiheessa raakavesilähteenä siten että prosessivaiheessa muodostunut klorideja sisältävä neste on yksi laihavalkolipeän jae, joka johdetaan talteenottokattilalaitokselle sulan liuotusnestekomponentiksi ja siitä 25 edelleen keittolipeän regeneroinnin, massan keiton ja massan pesun kautta jätelipeän komponenttina haihdutukseen, josta väkevöity jätelipeä johdetaan käsiteltäväksi tal-teenottokattilaprosessiin, jossa klorideille on järjestetty erotusprosessi lipeäkierron klo-δ riditason hallitsemiseksi.

(M

i

(M

^ 30 Puhdistettua jätevettä käytetään kaustistamossa tyypillisesti laimennus- ja/tai pesunes- o teenä. Edullisesti puhdistettua jätevettä käytetään kaustisoinnin jollain prosessisuoti-

CC

mella laimennusnesteenä, jossa muodostunut laihalipeä viedään soodakattilan liuotta-oj jaan. Edullisesti puhdistettua jätevettä käytetään meesan pesuun, jossa muodostunut

LO

laihalipeä viedään soodakattilan liuottajaan, o ° 35 C\l

Edullisesti haihduttamon lauhteita ja kuumaa vettä käytetään lisäksi laimennus- ja/tai pesunesteenä kaustisoinnin jollain prosessisuotimella.

5 8

Erään suoritusmuodon mukaan puhdistamatonta jätevettä käytetään lisäksi meesan laimennuksessa ja/tai pesussa sen pesulaitteessa, jossa muodostunut laihalipeä viedään soodakattilan liuottajaan

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan puhdistettua jätevettä käytetään myös ruskean massan käsittelyyn kuuluvassa viimeisessä pesuvaiheessa, ja ruskean massan käsittelyssä nestevirta kulkeutuu vastavirtaan haihdutukseen, josta se johdetaan käsiteltäväksi soodakattilaprosessiin, jossa klorideille on järjestetty erotusprosessi 10 lipeäkierron kloriditason hallitsemiseksi.

Keittoprosessi perustuu eräkeittoon tai jatkuvatoimiseen keittoon, johon kuuluu keitin tai useita keittimiä. Ruskean massan käsittely sisältää pesuprosessin, happidelignifi-oinnin, tyypillisesti lajitteluprosessin ja happidelignifioinnin jälkeen tapahtuvan pesun, 15 joka voi olla yksi tai useampi pesulaite. Lajittelu voi sijaita keiton puskun jälkeen, pesu-prosessin keskellä tai jälkeen tai happidelignifioinnin jälkeen. Näitä prosessivaiheita seuraa valkaisuprosessi perustuen ECF-tekniikkaan, joka käsittää massan valkaisimon jossa on yksi tai useampi klooridioksidin käyttöön perustuva valkaisuvaihe muita tunnettuja valkaisukemikaaleja käyttävien vaiheiden lisäksi. Laitoksen kytkentään kuuluu 20 myös kemikaalien talteenottolaitos, johon kuuluvat haihdutusprosessi tyypillisesti sarjaan kytketyllä haihduttamolla, kemikaalien talteenottokattila, kloridien poisto prosessista, kemikaalien valmistuslaitos keittokemikaalien tuottamiseksi.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan palautettava jätevesi lämmitetään puh-25 distukseen johdettavasta jätevedestä saatavalla lämmöllä ja lämmitettyä jätevettä käytetään sellutehtaalla. Edullisesti kytkentään kuuluu lämmönvaihdinjärjestely, jossa puh-distuksesta palautettava jätevesi lämmitetään puhdistukseen johdettavasta jätevedestä o saatavalla lämmöllä. Lämmitettyä, puhdistettua jätevettä käytetään esimerkiksi ruskean c\i massan käsittelyyn kuuluvassa viimeisessä pesuvaiheessa.

Z 30 o

Keksinnön mukaan ainakin 20 % puhdistetusta jätevedestä palautetaan sellutehtaalle,

CC

edullisesti ainakin 40 %, edullisimmin ainakin 60 %. Palautetusta puhdistetusta jäteve-oj destä ainakin 40 %, edullisesti yli 60 %, edullisimmin 80-100 % käytetään ruskean

LO

° massan pesuun lisäten sen edullisimmin happivaiheen jälkeisen pesun viimeiselle pe- o ^ 35 sulaitteelle.

9

Koska nyt esitetty teknologia pohjautuu ratkaisuihin, joilla on vaikutuksia koko tehtaan kytkentöihin sekä koko tehtaan taseeseen, ei tässä voida erityisen yksityiskohtaisesti määritellä kaikkia niitä prosesseja, joihin uudella kytkennällä on vaikutusta. Kuitenkin esimerkiksi kirjallisuudesta löytyy tunnettuja prosessikuvauksia koko tehtaasta, ja tässä 5 patenttihakemuksessa esiintyvät laitteet sekä massanvalmistusmenetelmät ovat olennaisesti sinänsä tunnettuja. Lisäksi esillä olevan keksinnön soveltaminen perustuu sinänsä tunnettuihin laitteisiin. Näin ollen hienostuneemman tekniikan kehittäminen joskus tulevaisuudessa on tarpeetonta esillä olevan keksinnön toteuttamiseksi. Esillä olevaa keksintöä voidaan soveltaa sellutehtaalla, jonka massan keittoprosessi, valkaisu, 10 muu massan käsittely, kemikaalien talteenotto ja kemikaalien valmistus käsittää sinänsä tunnetusti erilaisia reaktoreita, astioita, pumppuja, sekoittimia, suotimia jne. Esimerkiksi keksintöä ei ole rajoitettu tiettyihin pesulaitteisiin, vaan puhdistettua jätevettä käyttävä massan pesulaite voi olla Drum Displacer™(DD)-pesuri, pesupuristin, rumpupesuri, imusuodin, painesuodin, kiekkosuodin jne.

15

Kun valkaisulaitokselta tuleva jätevesi on puhdistettu uusimpia teknologioita edustavassa biologisessa jäteveden puhdistuslaitoksessa, sen kemiallinen hapenkulutus (chemical oxygen demand, COD) on alentunut yli 70 % ja sen orgaanisten klooriyhdisteiden määrä AOX-mittausmenetelmällä mitattuna on alentunut yli 50 %. Jos vielä lisä-20 tään anaerobinen puhdistusvaihe systeemiin, niin silloin myös käsiteltävän veden väri on alentunut merkittävästi. Siten tämä biologisesti käsitelty vesi on selvästi puhtaampaa kuin tavanomaisesti kierrätettävät suodokset valkaisulaitoksen D0-vaiheessa ja ensimmäisessä alkalivaiheessa. Lisäksi voidaan jätevedelle käyttää kemiallisia puhdistusmenetelmiä, mitkä perustuvat saostukseen tai hapettuvien yhdisteiden hapettami-25 seen. Tämän käsitellyn suodoksen käytettävyys happivaiheen viimeisellä pesurilla, josta se kulkeutuu merkittävissä määrin massan mukana valkaisun ensimmäiseen vai-heeseen, on orgaanisen aineen osalta paljon parempi kuin mainituista valkaisuvaiheis-o ta, esim. D0-vaiheesta, peräisin olevien suodosten käyttö valkaisussa tai jopa ruskean dj massa pesussa. Esimerkiksi Euroopan unionin metsäteollisuuden tekniikkaa käsittele- ^ 30 vä teknologiamääritelmä Bat eli Best Available Technology määrittelee ensimmäisen o alkalivaiheen suodoksen käyttökohteeksi happivaiheen jälkeisen pesun. Toisaalta pu-

CC

ristinteknologiaa hyväksikäyttävät sellunvalmistajat ovat jo vuosia laimentaneet pelkällä oj Do-vaiheesta peräisin olevalla suodoksella massaa ennen D0-vaihetta. Tämän kytken-

LO

nän vaikutuksesta kemikaalien kulutus koko valkaisussa on noussut, mutta silti se on o ^ 35 pysynyt tasolla joka on vielä useissa tapauksissa on tapauksissa ollut hyväksyttävissä.

10

Jos ennen valkaisua viimeinen laite on puristin tai pesupuristin, silloin sen vedenkäyttö jakautuu siten että pesuun käytetään 3-6 m3/adt nestettä ja massa poistetaan laitteesta yli 20 %, tyypillisesti 25-35 % sakeudessa. Koska tämän jälkeen ollaan tilanteessa jossa massaa täytyy laimentaa valkaisun edellä pumppaussakeuteen 8-16 %, mihin käy-5 tetään laimennusnestettä 3-6 m3/adt. Nyt jos molemmat nesteet ovat puhdistamolta peräisin olevaa puhdistettua jätevettä, saadaan klorideja kulkeutumaan kemikaalikiertoon. Jos pelkkä laimennusneste vaihdetaan puhdistamolta peräisin olevaksi puhdistetuksi jätevedeksi, saadaan ligniinin poistumisen kautta merkittäviä etuja kemikaalien kulutuksessa verrattuna valkaisun puhdistamattomiin suodoksiin, mutta silloin kemikaa-10 likierto jää ennalleen eikä klorideja kulkeudu soodakattilalle. Tämä saattaa olla suositeltava kytkentä silloin, kun soodakattilaa ei ole varustettu sellaisilla laitteilla, joilla kloridi-tasoja voidaan hallita. Jos kuitenkin käytetään puristintyyppistä pesulaitetta, silloin voidaan pesuun käyttää puhdistamolta peräisin olevaa puhdistettua jätevettä ja laimennukseen puhdasta vettä, valkaisusta peräisin olevaa suodosta tai näiden sekoitusta.

15 Käytettäessä käsiteltyä jätevettä ruskean massan pesussa, osa jäteveden yhdisteistä kulkeutuu valkaisuun erikoisesti ensimmäiseen valkaisuvaiheeseen. Kuten näiden lyhyiden määrittelyiden osalta on havaittavissa, käsitellyn jäteveden ominaisuudet ovat erittäin edulliset valkaisussa nimenomaan orgaanisten aineiden osalta. Kuitenkin epä-20 orgaaniset aineet ja erityisesti kloorimolekyylin erilaiset esiintymismuodot orgaanisissa ja epäorgaanisissa muodoissa ovat estäneet tämän jäteveden hyötykäytön valkaisulaitoksessa ja erityisesti ruskean massan pesussa. ECF- valkaisu kuitenkin tuottaa klori-diyhdisteitä aina, koska klooridioksidi sellaisenaan on kloorimolekyylejä sisältävä yhdiste.

25

Edellä on kuvattu ns. konventionaalinen valkaisun ja ruskean massan käsittelyn yhdis- telmä. Keksintö on kuitenkin sovelias myös sellaisille ratkaisuille, joissa happivaiheen o pesulaitteelle tuodaan valkaisulle edullisia jakeita, kuten otsonivaiheen, edullisesti Z/D- c\j vaiheen, pesusuodosta tai happovaiheesta peräisin olevaa suodosta. Jos kytkentä on ^ 30 tehty siten että näihin virtoihin sekoittuu klorideja ilman vedenkatkaisua ja erotusta, o voidaan myös sellaisten virtojen katsoa oleellisesti olevan kloridilähteitä, kun nämä vir-

CC

rat johdetaan ruskean massan pesuun ja sitä kautta kemikaalikiertoon, ja korvaavana oj nesteenä käytetään keksinnön mukaisesti puhdistettua jätevettä.

LO

o o ^ 35 Valkaisuteknologia on massan kemiallisten ominaisuuksien vuoksi tilanteessa, jossa tehtaan valkaisujätevesipäästöt ovat 7-17 m3/adt jätevettä siten että AOX päästö val-kaisulinjalta on 0,15-0,5 kg/adt ja COD 20-40 kg/adt ja puhdistuksen jälkeen AOX on 11 0,06-0,3 kg/adt ja COD 4-15 kg/adt. Täten voidaan todeta että mikäli tästä tasosta halutaan päästä alhaisempaan päästötasoon taloudellisesti kestävällä tavalla, niin se ei tapahdu perinteisellä sulkemiseen tähtäävällä prosessien kehittämisellä. On tarpeen määritellä teknologia, jossa koko systeemi käsitetään uudella tavalla, esimerkiksi kuten 5 nyt esillä olevassa keksinnössä on esitetty.

US-patenttihakemuksessa 60/913322 kuvataan niitä mahdollisia tekniikoita, jolla valkaisun jätevesiä voidaan käsitellä siten että ne lopulta toimitetaan soodakattilaan poltettavaksi ja erotettavaksi. Hakemuksen oleellisena osana on ettei kloridipitoisten nes-10 teiden käsittely soodakattilaprosessissa johda normaalia voimakkaampaan korroosioon ja soodakattilaprosessi sopii erinomaisesti kloridipitoisten yhdisteiden erottamiseen prosessista kloorin akkumuloitumisen estämiseksi. Siinä kloorin pitoisuus savukaasuissa maksimoidaan lisäämällä polttovyöhykkeen lämpötilaa, jossa kloridipitoinen lipeä poltetaan. Siinä määritellään soodakattilassa edulliset poltto-olosuhteet, jossa kloridit 15 lähtevät haihtumaan savukaasuihin sekä prosessipaikka, jossa kloridi on poistettavissa prosessista. Siten uudessa prosessissa soodakattilasta voidaan tehdä tehtaan klori-dinielu ja koko kloridin aiheuttama ongelma hoidetaan siellä, missä aikaisemmin siitä on odotettu olevan eniten haittaa. Mikäli klooripitoisuus kasvaisi tässä keksinnössä liian korkeaksi silmälläpitäen haluttua höyryn lämpötilaa tai höyryjen lämpötiloja, voidaan 20 lopputulistus tai lopputulistukset tehdä hakemuksissa US2005/0252458 ja US

2006/0236696 kuvatuilla tavoilla, käyttäen etukammiossa hyväksi korroosiota aiheuttamattomia polttoaineita.

Tästä prosessin kytkennästä on seurauksena tekniikka, joka mahdollistaa ECF-25 valkaisua käyttävän tehtaan valkaisusta peräisin olevien suodosten tai puhdistetun jäteveden johtamisen kemikaalikiertoon siten että kloridipitoisen nesteen lisäyspaikan ja soodakattilan polttoprosessin välillä ei ole prosessivaiheita, joilla alennetaan kloridipi-o toisuutta ennen soodakattilaprosessia. Siten nyt esiteltävät uudet tekniikat perustuvat c\i tehdaskokonaisuuteen, jossa soodakattilaprosessi kykenee ilman erillistä erotustek- ^ 30 nilkkaa käsittelemään normaalin tunnetun ECF-prosessin sisältämän kloridin. Tällaisia o tunnettuja soodakattilaprosessiin kytkeytyviä osaprosesseja ovat mm. soodakattilan

CC

lentotuhkan liuottamiseen, tai liuottamiseen ja uudelleen kiteyttämiseen perustuvat me-oj netelmät. Rikittömissä keitoissa kloorin poisto voidaan tehdä myös liuottajasta tai tn ° yleensä viherlipeästä. Esillä olevan keksinnön erityispiirteenä on luoda entisiä selluteh- o ^ 35 dasratkaisuja selvästi suljetumpi prosessi ja esittää, kuinka käytetään hyödyksi sooda- kattilatekniikan tarjoamia mahdollisuuksia. Kaikilla esitetyillä ratkaisuilla on päämääränä: 12 1. Sellutehtaan ympäristökuorman alentaminen 2. Sellutehtaan kemikaalien ja käyttöhyödykkeiden käytön pitäminen vähintään nykyisellä tasolla 5 3. Sellutehtaan massan laadun säilyttäminen oleellisesti samalla tasolla kuin olemassa olevissa prosesseissa 4. Sellutehtaan käyttämän veden määrän alentaminen.

Näistä tavoitteista kohdat 1 ja 4 voitaisiin tehdä samoilla tekniikoilla, mutta silloin tavoitit) teet 2 ja 3 ovat erittäin hankalia ja vaikeita saavuttaa samoilla keinoilla. Siksi nyt esitetty tekniikka mahdollistaa kaikkien neljän tavoitteen olevan mahdollisia samanaikaisesti.

ECF-valkaisussa on sekä happamia että aikalisiä vaiheita. Tyypillisessä ECF-valkaisun kytkennässä jätevetenä otetaan ulos suodosta ensimmäisestä D-vaiheesta ja ensim-15 mäisestä alkalisesta vaiheesta. Valkaisun sulkemista on tutkittu eri lähtökohdista useissa julkaisuissa, ja on päädytty yleisesti tasoon, jossa valkaisun kytkentä on aseteltu niin että valkaisun jätevettä syntyy modernissa ECF-sellutehtaassa 6-20 m3/ adt, tyypillisimmin 7-16 m3/adt. Kun jätevettä syntyy alle 10 m3/adt, on osoitettu että alhaisen jätevesimäärän vaikutuksesta myös tehtaan valkaisukemikaalien käyttö alkaa kas-20 vaa. Siten on oleellista että valkaisulaitokseen tuodaan riittävä määrä sellaisia puhtaita tai puhdistettuja vesijakeita, jotka eivät lisää valkaisukemikaalien kulutusta.

Koska nyt valkaisu tulee olemaan osa suljettua vesiprosessia, on edullista käyttää hapetettua valkolipeää alkalisten vaiheiden alkalin lähteenä tai jäteveden neutraloinnissa 25 puhtaan teknisen natriumhydroksidin sijaan. Lisäksi jäteveden neutraloinnissa käytettävä kalkki voidaan korvata hapetetulla valkolipeällä. Tämä siksi että esillä olevassa keksinnössä alkalilipeä palautuu puhdistetun jäteveden mukana ruskean massan pe-δ suun ja sitä kautta kemikaalikiertoon.

(M J

CNJ

,1 30 Valkaisusekvenssin, joita alan oppikirjallisuus määrittelee useita alkaen joko kaksivai- o heisistä sekvensseistä aina historiallisiin seitsenvaiheisiin sekvensseihin siten että en-

CC

simmäisen tai ensimmäisten happamien yhdistelmävaiheiden jälkeen tulee alkalinen oj vaihe ja sen jälkeen nykyisin hapan ja hapan tai hapan ja alkalinen vaihe. Happamat

LO

vaiheet ovat klooridioksidivaiheita, otsonivaiheita, heksenuronihappojen poistovaihe tai o ^ 35 jokin happamaan peroksidikäsittelyyn perustuva vaihe. Alkalinen vaihe on tyypillisesti käsittely, jossa pH nostetaan yli 7:n jollakin hydroksidiyhdisteellä, tyypillisimmin natri-umhydroksidilla, ja jossa lisäkemikaalina on vetyperoksidi, happi, hypokloriitti tai muu 13 hapettava kemikaali. Tällaisessa kytkennässä valkaisimon jälkeisestä massan kuiva-usprosessista peräisin olevaa kiertovettä johdetaan kaikkien valkaisuvaiheiden jälkeen sijaitsevalle viimeiselle pesulaitteelle, mutta sitä saatetaan käyttää myös aikaisemmissa vaiheissa. Koska tämä vesi on peräisin kuivauskoneen vedenpoistoprosessista, se 5 on sellutehtaan sisäistä kiertoa eikä siten lisää käytettävän veden määrää.

Ruskean massan käsittely keittoprosessin jälkeen sisältää tyypillisesti pesuprosessin, happivaiheen, lajittelun sekä happivaiheen ja sen jälkeisen pesun. On tunnettua että tämä prosessikokonaisuus on järjestetty siten että happivaiheen viimeiselle pesulait-10 teelle tuodaan puhtain pesuneste, jotta massa olisi helposti valkaistavissa, ja tältä viimeiseltä pesulaitteelta saatava suodos käytetään vastavirtapesun periaatteiden mukaisesti pesunesteeksi ja laimennuksiin. Kun suodos otetaan talteen ensimmäiseltä ruskean massan pesulaitteelta, kuten myös esillä olevassa keksinnössä tehdään, se toimitetaan joko suoraan mustalipeähaihduttamolle tai sitä käytetään keittämön prosesseis-15 sa laimennukseen ja syrjäytykseen, minkä jälkeen se päätyy mustalipeävirtaan. Vaikka esillä olevan keksinnön mukaisessa systeemissä tämän suodoksen kloridipitoisuus nousee, sen korkea alkalipitoisuus muuttaa kuitenkin klorideja sisältävät yhdisteet suolaksi eikä aiheuta merkittävää korroosio- tai prosessiriskiä ruskean massan käsittelyssä.

20

Uudessa ratkaisussa koko tehtaan veden käyttö on uudistettu. Perinteisessä kytkennässä jouduttiin ilmakuivaa sellutonnia kohden käyttämään: 3-5 m3 lauhdetta tai kuumaa vettä valkolipeän valmistuksessa.

25 4-10 m3 lauhdetta tai kuumaa vettä ruskean massan pesussa. Kuuma vesi peräisin keittämöltä.

1 -3 m3 valkaisukemikaaleista pääasiassa klooridioksidista peräisin olevaa nestettä, o 1-5 m3 kuumaa vettä valkaisun pesuihin joko rummun tai telojen pesuun ja mm. EOP- cm pesurille pesuvedeksi.

^ 30 2-4 m3 puhdasta vettä kuivakoneelle huopien pesuun o 1-3 m3 puhdistettua tai raakavettä tiivistevedeksi sekä jäähdytyksiin. Tästä vedestä

CC

voidaan kierrättää tehtaan sisällä noin 60-80 %.

c3 Lisäksi keittämöllä käytetään 0-6 m3 puhdasta vettä jäähdytykseen, ja tämä vesi on tn ° pääasiallinen kuuman veden lähde. Koska keittämöä on pidetty perinteisesti kuuman o ^ 35 veden lähteenä, on tavoitteena pidetty että kuumaa vettä valmistetaan tietty määrä, esimerkiksi 2-5 m3.

14 Tällaisen vedenkäytön seurauksena voidaan määritellä tehtaasta ulostulevat virrat: 8-11 m3 mustalipeän mukana haihdutukseen. Siten lauhde muodostaa sisäisen kierron. Mustalipeän kuiva-aine muodostuu monenlaisista yhdisteistä, jotka ovat peräisin erilaisista orgaanisista, pääasiassa ligniini- ja hiilihydraattipohjaisista yhdisteistä.

5 Haihduttamon eri vaiheista syntyy lauhteita 7-10 m3.

8-10 m3 jätevettä ulos valkaisusta puhdistamolle sisältäen valkaisun kemikaalit, 1-5 m3 jätevettä kuivausosastolta huopien pesusta ja tiivistevesistä sekä jäähdytyksistä.

Tiiviste- ja jäähdytysvesien virroista syntyy 1-3 m3, mutta nämä jakeet voidaan tietyin 10 edellytyksin kierrättää sadevesien mukana kanaaleihin. Siten kokonaisuudessaan jätevesiä syntyy 15-25 m3 kuutiota massatonnille ja lisäksi tulee puunkäsittelystä peräisin oleva jätevesi. Myös puunkäsittelyssä voidaan käyttää joko valkaisun suodosta tai puhdistettua valkaisun suodosta ilman prosessiongelmia, mutta koska perinteisesti puunkäsittelyn laitteet 15 on tehty hiiliteräksestä, vaatisi kloridipitoisen nesteen käyttö materiaalispesifikaatioiden tarkistuksen.

Uudessa kytkennässä pääosin vedenkäyttö ilmakuivaa sellutonnia kohden jakautuu seuraavasti: 20 3- 5 m3 Valkaisun suodosta ja/tai puhdistettua jätevettä ja/tai kuumaa vettä valkolipeän valmistuksessa.

4- 10 m3 puhdistamolta peräisin olevaa jätevettä ruskean massan pesussa.

1-3 m3 valkaisukemikaaleista, pääasiassa klooridioksidista, peräisin olevaa nestettä.

25 Nyt tämä voidaan vaihtaa mm. haihduttamon lauhteeseen tai puhdistamolta peräisin olevaan suodokseen.

1-5 m3 haihduttamon lauhdetta valkaisun pesuihin joko rummun tai telojen pesuun ja o EOP-pesurille pesuvedeksi.

c\i 2-4 m3 lauhdevettä kuivakoneelle huopien pesuun.

^ 30 1 -3 m3 haihduttamon lauhdetta tai raakavettä tiivistevedeksi sekä jäähdytyksiin. Tästä 0 vedestä voidaan kierrättää tehtaan sisällä noin 60-80 %.

CC

Lisäksi keittämöllä käytetään 0-6 m3 puhdasta vettä jäähdytykseen, ja tämä vesi on c3 pääasiallinen kuuman veden lähde. Koska keittämöä on pidetty perinteisesti kuuman tn ° veden lähteenä, on tavoitteena ollut että kuumaa vettä valmistetaan tietty määrä, esi- o ^ 35 merkiksi 2-5 m3. Kuitenkin uudessa kytkennässä keittämöllä voidaan lämmittää puhdis tamon jätevettä tai kuuma vesi joudutaan jäähdyttämään ilman lämmön hyväksikäyttöä.

15 Tällaisen vedenkäytön seurauksena voidaan määritellä tehtaasta ulostulevat virrat: 9-11 m3 mustalipeän mukana haihdutukseen. Siten lauhde muodostaa sisäisen kierron. Haihduttamon eri vaiheista syntyy lauhteita 6-9 m3. Nämä lauhteet käytetään prosessissa eri kohteissa siten kun edellä on esitetty.

5 10-15 m3 jätevettä ulos valkaisusta puhdistamolle puhdistamon kautta ruskean massan pesuun sisältäen valkaisun kemikaalit.

2-5 m3 jätevettä kuivausosastolta huopien pesusta ja tiivistevesistä sekä jäähdytyksistä Tiiviste ja jäähdytysvesien virroista syntyy 1-3 m3, mutta nämäjakeet voidaan tietyin edellytyksin kierrättää sadevesien mukana kanaaleihin.

10 Siten kokonaisuudessaan jätevesiä syntyy 0-10 m3 kuutiota massatonnille, edullisemmin 0-7 m3, edullisimmin 0-4 m3. Lisäksi tulee puunkäsittelystä peräisin oleva jätevesi. Näistäkin virroista merkittävä osa muodostuu tiivistevesistä, kanaalien keräily vesistä tai muista prosessin kannalta sekundäärisistä lähteistä.

15 Näin nähdään että on saavutettavissa todellinen tekniikan parannus, jossa tavoitteeksi voidaan asettaa jopa taso 0 m3 /adt jätevettä ulos prosessista tasaisessa ajotilantees-sa.

Jäteveden määrä riippuu nyt siitä, kuinka tehokkaasti lauhdetta käytetään hyväksi teh-20 taan prosesseissa. Lisäksi keittämöllä valmistuu aina tietty määrä kuumaa vettä, joka joko kierrätetään prosessiin tai jos prosessissa ei ole mahdollisuuksia kuuman veden käyttöön, vesi on jäähdytettävä.

Myös puunkäsittelyssä voidaan käyttää joko valkaisun suodosta tai puhdistettua valkai- 25 sun suodosta ilman prosessiongelmia, mutta koska perinteisesti puunkäsittelyn laitteet on tehty hiiliteräksestä, vaatisi kloridipitoisen nesteen käyttö materiaalispesifikaatioiden tarkistuksen. Normaalissa tehdasprosessissa puunkäsittelyn jätevedet johdetaan yh- o teiseen puhdistusprosessiin ja sieltä ne palautuvat puhdistettuna vetenä tehtaan pro- c\j sesseihin.

Z 30 o

Sellutehtaassa on mainittujen päävirtojen lisäksi ns. sekundäärisiä virtoja riippuen teh-

CC

taan paikasta, valituista prosesseista ja vaadituista tehtaan lopullisista puhtaustasoista, c3 joille virroille tehdasprosessia suljettaessa joudutaan tekemään erillisiä käsittelyvaihei- m ° ta. Tällaisia virtoja ovat erilaiset pääasiassa vesihöyryä sisältävät höngät, kuten sulan o ^ 35 liuottajan hönkä, valkaisun kaasupesurin hönkä, savukaasuista peräisin oleva vesi höyry, massan kuivauksesta tai integraatin kyseessä ollessa jopa paperikoneen kuiva-usosan hönkä, jatkuvan ulospuhalluksen hönkä, valkolipeän hapetuksen kaasaukset, 16 keittämöltä peräisin olevat kaasaukset, happivaiheen kaasumaiset päästöt ja vesihöyry, HCLV- ja LCHV-kaasuista konsentroitava vesihöyry ja muut vastaavat sekundääriset virrat. Myös vetypitoisten orgaanisten aineiden poltosta syntyy vettä, joka muuttuu tehtaan kokonaistaseessa yhdeksi tehtaan nestevirraksi. Kaikilla näillä on 5 omat kemialliset erikoispiirteensä, ja jos on tavoitteena yhä suljetumpi sellutehdas, silloin saatetaan nykyisten ns. perinteisten puhdistuskeinojen lisäksi tarvita mm. mik-rosuodatusta, membraaniteknologiaa, ioninvaihtotekniikkaa, kehittyneitä haihdutustek-niikoita ja tai muita kehittyneitä puhdistustekniikoita. Myös nämä virrat voidaan joko suoraan tai soveltuvien puhdistusvaiheiden jälkeen käyttää hyväksi sellutehtaan pro-10 sessivesinä. Siten nämä sekundäärivirrat ovat verrattavissa haihduttamon lauhteisiin tai puhdistettuun valkaisujäteveteen.

Nyt esitetyt virrat ovat vain esimerkkejä eräistä mahdollisista ratkaisuista. Koska on olemassa satoja sellutehtaita, joissa prosesseissa on erilaisia kytkentöjä sekä teknolo-15 gioita, on mahdotonta määrittää sellaisia vedenkäytön alueita, jotka pätisivät kaikille tehtaille. Siten nyt esitetyt alueet ja määrät ovat suuntaa antavia ja raamittavat modernien sellutehtaiden veden käyttöä ja kuvaavat niitä mahdollisuuksia, joita nyt esitettävä tekniikka parantaa.

20 Nyt esimerkkinä olevassa sulfaattimassan keittoprosessista syntyvä jätelipeä toimitetaan haihduttamolle, jossa sen kuiva-ainetaso nostetaan sarjaan kytketyssä haihdutus-prosessissa tasolta 10-20 % tavallisimmin yli 75 %:iin, jotta lipeän poltto-olosuhteet ovat sellaiset että riittävät polttolämpötilat saavutetaan, kuten myös US-patenttihakemuksessa 60/913322 kuvataan. Jäte- eli mustalipeässä on sekä aikalisiä 25 yhdisteitä, jotka ovat muodostuneet keiton valkolipeän reaktioissa, että keitossa irronneita selluloosa-, hemiselluloosa-, ligniini- ja uuteaineperäisiä aineita.

o o Haihduttamolta ovat peräisin lauhteet, jotka ovat pääsääntöisesti kuin tislattua vettä ja c\j sisältävät haihdutuksen kirjallisuudesta tunnettuja useita orgaanisia pienimolekyylisiä ^ 30 aineita, joista tunnetuin on metanoli, ja epäorgaanisia natriumin ja rikin yhdisteitä. Kos- o ka haihduttamon lauhteita on jo vuosia käytetty ruskean massan pesuprosessissa

CC

säästämään tuorevettä, on lauhteiden puhdistamiseksi itse haihduttimien sisälle kehi- c3 tetty puhdistusmenetelmiä, kuten lauhteiden segregointisysteemejä sekä ulkoisia pubi in ° distusmenetelmiä, esimerkkinä lauhteiden strippaus. Riippuu oikeastaan lauhteen käyt- o ^ 35 tötarkoituksesta, kuinka paljon tehtaan kannattaa investoida lauhteiden puhdistukseen.

Lisäksi on tutkittu lauhteiden orgaanisten osien hapettamista esimerkiksi otsonilla. Lauhteista saadaan erittäin puhtaita ja soveltuvia useisiin käyttökohteisiin valkaisulai 17 toksella ja kuitulinjalla. Nyt uudessa kytkennässä on välttämätöntä käyttää lauhdetta kuitulinjalla sekä muilla osastoilla uusiin kohteisiin, koska todellista säästöä ja etua kemikaalien ja massan laadun kannalta ei saavuteta samanaikaisesti jos lauhdetta ei täysipainoisesti käytetä hyväksi.

5

Nyt esitetyssä systeemissä lauhdetta ei enää käytetä pelkästään ja pääsääntöisesti ruskean massan pesussa, vaan lauhteen käyttökohteet ovat massan valkaisussa ja kuivauskoneen prosessissa. Siten uusi kytkentä tulee edellyttämään lauhteiden riittävää puhdistusta, jotta näitä voidaan käyttää uusissa käyttökohteissa jotka lopullisesti 10 tuovat uudesta kytkennästä saavutettavan edun. Koska ruskean massan pesu keksinnön mukaisesti tehdään puhdistetulla jätevedellä, valkaisulaitokseen pitää tuoda riittävästi nestettä, jotta puhdistusprosessin kautta saadaan riittävä määrä pesunestettä ruskean massan pesuun sekä mahdollisesti meesan pesuprosessia varten. Siten on edullista tehdä sellainen vesikytkentä valkaisulle, jossa valkaisun pesureille tuodaan 15 riittävä määrä lauhdetta, jolloin valkaisun jäteveden puhdistusprosessiin voidaan toimittaa 11-15 m3 jätevettä.

Lisäksi laitoksen toiminnan kannalta saatetaan todeta olevan edullista, jos puhdistuksen jälkeen aivan kaikkea jätevettä ei palauteta prosessiin, vaan 0,5-5 m3/adt jätevettä 20 johdetaan puhdistettuna takaisin vesistöön. Tehtaan toiminnan kannalta se voi alentaa käyttöhäiriöiden määrää, vaikkakaan ei ole estettä käyttää kaikkea puhdistettua jätevettä tehtaalla.

Valkaisun lisäksi puhdasta vettä tarvitaan massan kuivausosastolla huopien ja kuiva- 25 uskoneen tekstiilien puhdistukseen. Kun lauhde puhdistetaan riittävästi, esimerkiksi erittäin alhaiseen COD ja hajuyhdistepitoisuuteen, voidaan lauhdetta käyttää myös kui- vauskoneen prosesseissa, kuten huopien puhdistusvetenä. Lisäksi lauhde sopii kuiva- o usprosessissa rainauksessa käytettyjen viirojen korkeapainepesuun, mutta tämä tyypil- c\i lisesti vaatii että lauhteesta on puhdistettu merkittävä määrä hajuyhdisteitä pois. Koska ,1 30 näin lauhteen käyttökohteet kasvavat huomattavasti, voidaan lauhteiden perinteisen o puhdistuksen lisäksi joutua käyttämään uusia puhdistusmenetelmiä, kuten mm. ot-

CC

sonointia lauhteen hajuyhdisteiden määrän vähentämiseksi.

CO

CM

LO

° Haihdutuksesta muodostunut konsentraatti eli vahvamustalipeä poltetaan soodakatti- o ^ 35 laprosessissa, edullisimmin siten kuten US-patenttihakemuksessa 60/913322 kuva taan. Siinä prosessissa lipeä poltetaan energiaksi, mutta myös kloridi poistetaan. Siten keksinnön mukaisessa järjestelyssä soodakattilaosastosta muodostuu ns. nielu, johon 18 kloridiyhdisteet pitää toimittaa poistettavaksi. Valkaisun jätevesille on monissa keskusteluissa etsitty nielua tai munuaista ennen soodakattilaprosessia ja tyypillisesti kuitulin-jalla, nyt tämä nielu on sijoitettu itse soodakattilaan.

5 Soodakattilasta regeneroitavat kemikaalit poistuvat sulana. Sula on pääsiassa keitto-kemikaalien muodossa olevaa natriumkarbonaattia, natriumsulfidia sekä kirjallisuudesta tunnettuja pääasiassa rikin, natriumin, hiilen ja hapen yhdisteitä. Sula liuotetaan soodakattilan alapuolella ns. sulan liuottajassa, johon tuodaan liuotusvedeksi suodosta mm. meesan pesusta.

10

Kaustisointiprosessissa muodostetaan kemikaalisulan natriumkarbonaatista natrium-hydroksidia. Koska sellutehtaan kokonaisprosessin kannalta tärkeä natriumsulfidi syntyy jo soodakattilan pelkistävässä polttoprosessissa, on kaustisointiprosessin päätehtävä muuttaa soodakattilan liuotetun sulan natriumkarbonaatti natriumhydroksidiksi. Tä-15 mä tapahtuu sekoittamalla kalsiumoksidia ja natriumkarbonaattia, jolloin reaktion tuloksena syntyy natriumhydroksidia ja kalsiumkarbonaattia. Näistä natriumhydroksidi on neste, mutta kalsiumkarbonaatista muodostuu kiinteä sakka, joka voidaan selkeyttää tai suodattaa erilleen.

20 Ennen kaustisointiprosessia natriumkarbonaatti on sulana soodakattilassa, josta se johdetaan kattilaprosessista sulan liuottajaan. Liuottajassa sula sekoitetaan veteen jolloin natriumkarbonaatti ja natriumsulfidi liukenevat liuottavaan nesteeseen. Samalla soodakattilasta kulkeutuu liuottajaan nokea ja muita epäpuhtauksia, joiden vuoksi liuottajasta poistetun nesteen eli viherlipeän väri on samea ja siinä on runsaasti kiinteitä 25 epäpuhtauspartikkeleita. Tämä viherlipeä suodatetaan viherlipeäsuotimella ja suotimesta erotettava sakka johdetaan sakkasuotimeen. Koska viherlipeäsuotimen sakka sisältää runsaasti viherlipeän epäorgaanisia komponentteja, sakka erotuksen jälkeen o liuotetaan, laimennetaan, lopuksi saostetaan sakkasuotimella viherlipeän natriumkom- c\i ponenttien talteenottoa varten. Sakkasuotimelta erotettu neste johdetaan laihavalkoli- ^ 30 peän joukkoon käytettäväksi sulan liuottajalla.

0

CC

Suodatettu viherlipeä johdetaan kalkin sammuttajaan, jossa siihen sekoitetaan kal- c3 siumoksidia kiinteässä muodossa. Sekoitusreaktiossa kalsiumoksidi muuttuu kalsium in ° hydroksidiksi ja reagoi sen jälkeen natriumkarbonaatin kanssa muodostaen kalsium- o ^ 35 karbonaattia ja natriumhydroksidia. Kalkin sammuttajan pohjalle kerääntyy kemikaali- kierrosta edelleen nestemäisessä muodossa olleita epäpuhtauksia, jotka aikalisissä 19 oloissa muuttuvat kiinteään muotoon ja laskeutuvat sammuttajan pohjalle. Sieltä ne kerätään ulos tyypillisesti vinoruuvilla.

Sammuttajan jälkeen viherlipeän ja kalsiumhydroksidin seos johdetaan kaustisointiasti-5 oihin, joissa jo sammuttajassa alkaneen reaktion annetaan jatkua riittävän pitkään hyvän kaustisointiasteen saavuttamiseksi. Kaustisointiastiat ovat sarjaan kytkettyjä säiliöitä, joihin on asennettu välipohjia siten että säiliöihin saadaan aikaiseksi useita osastoja viiveen maksimoimiseksi ja jokaiseen osastoon on asennettu sekoitus mahdollisimman tehokkaan reaktion varmistamiseksi.

10

Kaustisointiastioiden jälkeen viherlipeä on muuttunut valkolipeäksi ja seuraavassa prosessivaiheessa valkolipeästä erotetaan kalsiumkarbonaatti eli meesa joko selkeyttämällä tai suodattamalla. Suodatettu valkolipeä on valmis käytettäväksi keitossa keitto-kemikaalina ja syntynyt meesa pestään ja kuivataan meesasuotimella. Tässä proses-15 sissa tarvitaan siten puhdasta nestettä, joka voi olla lauhdetta, kuumaa vettä mutta keksinnön mukaisesti neste voi olla peräisin myös valkaisimolta tai jäteveden puhdistuksesta peräisin olevaa puhdistettua jätevettä. Näistä meesan pesuista ja suotimen laimennuksista peräisin olevat suodokset ovat aikalisiä ja muodostavat osan laihaval-kolipeästä, jota voidaan käyttää sulan liuottajalla.

20

Puhdistettu ja kuivattu meesa on tyypillisesti yli 75 % kuiva-aineessa. Se johdetaan meesauuniin poltettavaksi, jolloin lämpöenergian vaikutuksesta kalsiumkarbonaatti reagoi ja muodostuu uudelleen kalsiumoksidia käytettäväksi kaustisoinnissa.

25 Tästä kaustisointiprosessin pääpiirteet sisältävästä prosessista voidaan havaita että kaustisointi sisältää useita suodatus- ja pesuvaiheita, ja niissä syntyy runsaasti nestei- tä, jotka suljetun kierron kyseessä ollessa päätyvät sulan liuottajalle valkolipeän valmis- o tusprosessin alkuun. Siten kun ainakin osa näistä nesteistä korvataan puhdistetulla jä- cm tevedellä ja mahdollisesti lisäksi valkaisimon puhdistamattomalla suodoksella, on mah- ^ 30 dollista syöttää runsaasti klorideja kemikaalikiertoon ja sitä kautta saada niitä siirty- o mään runsaasti koko kemikaalikierron kautta soodakattilaprosessiin.

tr

CL

oj Vesikierto kaustisoinnissa on kytketty siten että ns. puhtaat jakeet, kuten lauhde, kuu-

LO

ma vesi tai tässä tapauksessa puhdistamon puhdistettu jätevesi tai valkaisun suodos o ^ 35 tuodaan ensin mainituille pesulaitteille laimennusvedeksi tai pesuvedeksi tai johonkin muuhun kaustisoinnin prosessipaikkaan siten että se kulkeutuu päävirtoihin ja lopulta laihalipeän joukkoon.

20

Laihalipeä johdetaan soodakattilalle siten että soodakattilasta tuleva sula liuotetaan siihen, jonka jälkeen sen kuiva-ainepitoisuus nousee ja se viedään mainitulle viherli-peäsuotimelle. Sulan liuotuksen yhteydessä liuottajasta haihtuu nestettä liuottajan hön-5 gän mukana. Siten osa laihalipeästä käsitellään soodakattilan hönkäsysteemin kautta.

Sulan liuottajan jälkeen laihalipeä on muuttunut viherlipeäksi, josta valmistetaan kaus-tisointiprosessissa lopullinen keittolipeä. Tähän prosessiin liittyvät suodatus, kalkin sammuttajan prosessi, kaustisointiastiat ja valkolipeän suodatus meesan erottamiseksi. 10 Kuitenkin oleellista on että pienet määrät vierasaineita ei tavallisesti vaikuta keittolipeän ominaisuuksiin, joten esimerkiksi kloridit jotka syötetään keittolipeään ovat inerttejä itse keitossa, joka on valkolipeän pääkäyttökohde.

Koska nyt käytettävien kaustisoinnin nesteiden kloridipitoisuudet muuttuvat, on kaus-15 tisoinnissakin tarkistettava materiaalispesifikaatiot uutta tilannetta vastaavaksi.

Kaustisointiosastolla käytetään tunnetusti puulajista ja alkalitarpeesta johtuen noin 2,5-5 m3/adt tuorevettä, tyypillisemmin 3-4m3/adt. Tämä jakaantuu siten että noin 1-2 m3 on puhdasta pesunestettä TRS-päästöjen minimoimiseksi ja loput 2-4 m3 on haihduttamol-20 ta peräisin olevaa lauhdetta. Nämä pesuihin ja laimennuksiin käytetyt nesteet ovat peräisin mm. meesasuotimelta, jossa meesa pestään ennen meesauunia ja johon on siten siirtynyt osa alkalista. Koska valkaisun jätevesille joko puhdistettuna tai puhdista-mattomana halutaan löytää uusia käyttökohteita ja koska keksinnön mukaisesti halutaan saada mahdollisimman paljon kloridipitoisia nesteitä kemikaalikierron kautta soo-25 dakattilalle, niin esillä olevan keksinnön mukaisesti meesan pesuun käytetään suoraan valkaisun puhdistamatonta jätevettä. Koska jätevesi saattaa sisältää yhdisteitä, jotka eivät sovellu meesan pesuun, voidaan vaihtoehtoisesti käyttää tässä prosessissa myös o puhdistusprosessin läpikäynyttä nestettä samaan tarkoitukseen. Siten saadaan sys- c\i teemiin toimitettua kloridipitoista nestettä, jota voidaan riittävässä määrin poistaa soo- ^ 30 dakattilan prosessissa.

0

CC

Lisäksi puhdistamoprosessin läpikäyneestä jätevedestä on poistettu kuituja sekä kiin- c3 toainetta selkeytyksessä, jolloin niistä aineista ei tule harmia kaustisoinnin suodattimis- m ° sa.

o ° 35 c\i

Kuitenkin kemikaalien valmistusosastoa on kehitetty siten että sen käyttämä vesi on mahdollisimman puhdasta ja ennen kaikkea haihtuvien rikkiyhdisteiden määrä pitää 21 olla alhainen. Kemikaalilaitoksella nesteitä tarvitaan kaikissa laitoksen suotimissa kuten viherlipeä-, sakka- tai meesasuotimessa laimennuksiin ja joissain tapauksissa pesuun. Koska puhdistamaton valkaisun suodos sisältää pääasiassa ligniinin ja selluloosan haihtumattomia ainesosia sekä klorideja, natriumia sekä rikkiä sulfaattina, ei sen aihe-5 uttamat päästöt, mm. TRS-päästöt, ole suuri riski. TRS-päästöjä syntyy, kun meesan pesussa käytettävät aineet pääsevät meesauuniin ja vapautuvat haju- tai muina haitallisina yhdisteinä. Esitetyssä ratkaisussa tuodaan merkittävä osa valkolipeälaitoksen vedestä joko suoraan valkaisusta valkaisun suodoksena tai sitten biologisen puhdistuksen jälkeen, jolloin orgaaninen kuorma on merkittävästi alentunut. Toki kaikissa ta-10 pauksissa on mahdollista että meesa pestään edelleen puhtaalla vedellä vaikka suotimen laimennuksessa käytetäänkin esitettyä ratkaisua, jossa osa nesteestä on korvattu valkaisusta peräisin olevilla nestejakeilla.

Koska valkaisusta peräisin olevien nestejakeiden käyttö on ratkaistu uudella tavalla ja 15 tuottaa selviä säästöjä joko vedenkäytössä tai jäteveden määrässä, voidaan siten harkita myös lisälaitteiden tai puhdistussysteemien asentamista meesauuniin. Meesauu-nissa vapautuu eri muodossansa paljon sellaisia ympäristöluvan varaisia aineita, joiden määrä on viranomaisten päätöksellä määrätty tehtaalle. Siten jos tehdas pystyy vähentämään uudella kytkennällä tehtaalta ulostulevan jäteveden määrää dramaattisesti, tul-20 laan lopulta tilanteeseen että kokonaisuuden kannalta meesauuniin asennettavien suodatin- ja puhdistuslaitteiden hinta koko tehdasta ajatellen on kohtuullinen.

Koska uudessa kytkennässä puhdistettua jätevettä toimitetaan prosessissa eri käyttökohteisiin, saattaa jäteveden eri jakeille tulla erityyppisiä laadullisia vaatimuksia. Siten 25 jäteveden puhdistusprosessi voidaan tehdä siten että esimerkiksi enemmän ligniiniä sisältävät jakeet jaetaan toiseen puhdistuslinjaan ja vähemmän ligniiniä mutta enem-män väriyhdisteitä sisältävät jakeet puhdistetaan toisessa linjassa. Myös eri jätevesija-o keitä kuten happaman suodoksen likaista suodosta, happaman suodoksen puhdasta c\i jaetta sekä alkalista suodosta voidaan puhdistaa valkaisun jälkeisessä prosessissa eril- ^ 30 lisinä jakeina siten että niiden ominaisuudet uudelleenkäyttökohteessa ovat optimaali- 0 set.

CC

CL

c3 Jäteveden puhdistusprosesseihin kuuluu tyypillisesti esipuhdistus, neutralointi, biologi in ° nen käsittely aerobisella tai anaerobisella menetelmällä sekä mahdollinen kemiallinen o ^ 35 käsittely. On mahdollista että jäteveden käsittely on ratkaisultaan myös ns. ilmastoitu lammikko, jolloin puhdistusteho on vaatimattomampi kuin biologisen jäteveden puhdistusprosessin. Lopuksi tehdään vielä selkeytys, jossa poistetaan bakteerien toiminnasta 22 syntynyt liete. Tämä liete voidaan viedä edelleen soodakattilaan poltettavaksi mustali-peän mukana, ja tämä on jo tänä päivänä käytössä usealla tehtaalla. Kemiallisissa menetelmissä voidaan jätevedestä saostaa haitallisia ainesosia pois siten että jäteveden laatu paranee. Lisäksi jätevettä voidaan hapettaa esimerkiksi otsonilla tai hapella. Näil-5 lä menetelmillä on löydettävissä sellainen puhdistuslaitoksen ratkaisu, jolla jätevesi saadaan riittävän puhtaaksi esitettyihin käyttökohteisiin.

On myös tutkittu erilaisia mikrosuodatukseen ja membraanitekniikkaan perustuvia menetelmiä, joista ei vielä ole kaupallisia sovellutuksia. Niiden käyttö ei kuitenkaan ole sullo jettu pois tämän keksinnön suojapiiristä.

Maailmalla on useita puhdistamoiden valmistajia, joilla on omia kytkentöjä puhdistus-prosesseille. Siten prosesseja ei voida yleispätevästi määritellä, mutta tunnusomaista niille on edellä mainitut asiat. Lisäksi viiveet yms. ominaisuudet vaihtelevat tavalla, jo-15 ten keksintöä ei ole rajoitettu yhteen tiettyyn tunnettuun puhdistuslaitoksen spesifikaatioon.

Kaikissa puhdistusmenetelmissä on todettu että kloridipitoiset epäorgaaniset aineet kulkeutuvat nesteen mukana laitoksesta ulos, mutta orgaanisista aineista merkittäviä 20 määriä joko muuttuu tai hajoaa puhdistuksen seurauksena. Koska tavoitteena on poistaa merkittäviä määriä niitä yhdisteitä, jotka haittaavat valkaisua, voidaan todeta että erityisesti biologinen jäteveden puhdistus täyttää tämän tavoitteen erittäin hyvin. Koska biologinen jäteveden puhdistus poistaa merkittäviä määriä ligniiniä, niin siten käsitelty vesi on tarkoituksensa puolesta mitä sopivinta käytettäväksi ruskean massan pesupro-25 sessissa.

0 Jäteveden käsittelyä varten jätevesi pitää jäähdyttää siten että bakteerit pystyvät toi- o mimaan kunnolla. Koska käsitelty vesi otetaan takaisin prosessiin mieluiten prosessien lämpötilassa, järjestetään systeemi tavallisilla lämmönvaihtimilla siten että jäteveden ^ 30 jäähdyttimen toinen puoli on varattu jäähdytettävälle jätevedelle ja käsitelty jätevesi o x toimii jäähdyttävänä nesteenä. Tällöin käsittelemätön jätevesi saavuttaa jäteveden kä-

CC

sittelyltä vaadittavan tyypillisesti alle 40 °C lämpötilan ja palaava neste lämmitetään 65- oj 80 °C lämpötilaan niin että kun neste palaa kuitulinjalle sen lämmittämiseen kuluu koh- tuullisia määriä höyryä. Kun systeemiin lisätään riittävästi lämmönvaihtimia, voidaan o 35 edullisimmillaan päästä eroon esimerkiksi jäähdytystorneista, joita on runsaasti käytetty sellutehtaan jätevesien jäähdytykseen.

23

Toinen mahdollisuus lämmittää käsitelty jätevesi on keittämön kierrot. Keittämöllä tarvitaan jäähdytyksiä varten noin 20-60 Oista nestettä jäähdytykseen ja siihen käytetään yleisesti lämmintä vettä tai tehtaan jotain lämmittämätöntä vesijaetta. Jos lämmönvaih-tajan materiaali valitaan oikein, voidaan siinä tapauksessa jäähdytys hoitaa käsitellyllä 5 jätevedellä. Toki käsitelty jätevesi sisältää klorideja, mutta koska pH on neutraali tai se voidaan säätää jopa hieman alkaliseksi, ei materiaali aiheuta kohtuutonta kustannusta.

Palaavassa käsitellyssä jätevedessä voidaan bakteerien läsnäolon vuoksi olettaa olevan merkittäviä määriä pieneliötoimintaa, mikä voi aiheuttaa lika- tai hajuhaittoja. Jos 10 kuitenkin analysoidaan tarkemmin ECF-valkaisun olosuhteita, voidaan todeta että kloo-ridioksidi on voimakas hapetin ja klooridioksidivalkaisun olosuhteissa bakteeritoiminta on hyvin vähäistä. Lisäksi lämpötilat yli 80 °C sekä pH:n muutos valkaisuvaiheiden välissä happamasta alkaliseksi siten että myös peroksidia tyypillisesti on vaiheessa läsnä johtaa siihen, että kaikki merkittävä eliötoiminta käsitellyn jäteveden joutuessa val-15 kaisuvaiheeseen on lähes tulkoon mahdotonta.

Jätevesiä voidaan yhteen puhdistuslaitokseen tuoda useista lähteistä. Jos samalla tehdasalueella tai sen läheisyydessä on muuta puunjalostusteollisuutta, tyypillisesti paperikoneita, mekaanisen massan tehtaita tai sahoja, voidaan nämä jätevedet edelleenkin 20 käsitellä samassa puhdistuslaitoksessa. Lisäksi puhdistamo saattaa käsitellä läheisten kaupunkien yhdyskuntajätevesiä sekä joissain tapauksissa myös muiden tuotantolaitosten vesiä. Siinä tapauksessa että puhdistuslaitos käsittelee myös muiden kuin sellutehtaan jätevesiä, on tutkittava jätevesien mukana tulevien ei-sellutehtaasta peräisin olevien alkuaineiden laatu, ennen kun tällaisen puhdistuslaitoksen vettä käytetään sel-25 lutehtaalla. Saattaa esimerkiksi olla vaikeaa käyttää kalsiumpitoista puhdistettua jätevettä kuitulinjalla saostumien vuoksi, mutta sen käyttö saattaa olla kaustisoinnissa aivan mahdollista, o δ

(M

c\i Koska nyt esitetty keksintö vaikuttaa koko tehtaan tasolla kaikkiin nestevirtoihin, pitää ^ 30 kokonaisuutta hahmottaessa nähdä ne perusasiat, johon keksintö antaa vastauksen.

o

Ensinnäkin teknisesti esim. US-patenttihakemuksessa 60/913322 kuvataan miten edul-

CC

lisesti saadaan ECF-valkaisun klooripitoisille nesteille tarvittava nielu, josta saadaan oj merkittävä määrä klorideja ulos prosessista.

tn o h-· o ^ 35 Nyt puhdistettu jätevesi, jossa on jäljellä tietty kemiallinen h apen kulutustaso sekä or gaanisten halogeenien taso (AOX), on saatu kemikaalikiertoon, jossa se käytännössä konsentroidaan haihdutuksessa siihen muotoon, että se poltetaan soodakattilassa. Jos 24 90 % jätevedestä palautetaan kemikaalikiertoon puhdistuksen jälkeen, silloin vesistön joutuvasta AOX-tasosta vähennystä saadaan myös noin 90 %. Siten jos puhdistuksen jälkeen vesistöön joutuva AOX-määrä olisi 0,2 kg/adt, niin uudella kytkennällä, jossa 90 % puhdistetusta jätevedestä palautetaan tehtaalle, päästään tasolle 0,02 kg/adt. Sama 5 reduktio voidaan todeta olevan myös kemiallisella hapenkulutuksella. Näistä syistä johtuen puhdistetun jäteveden käyttö muodostaa todellisen askeleen suljettua selluteh-dasprosessia kohden ja mahdollistaa lähes saasteettoman prosessin. On kuitenkin hyväksyttävä että on joitain poikkeustilanteita, jolloin jätevettä ei voida puhdistuksesta palauttaa, vaan se on hetkellisesti toimitettava vesistöön.

10

Kun klorideille on saatu aikaiseksi nielu, on prosessi järjestettävä siten että nieluun saadaan syötettyä merkittäviä määriä kloridipitoisia nestevirtoja siten että nielu poistaa klorideja riittävästi eivätkä he akkumuloidu mihinkään tehtaan kiertoon. Esillä olevan keksinnön mukaisesti on löydettävissä kaksi nestevirtaa, joiden kautta merkittäviä mää-15 riä klorideja saadaan syötettyä soodakattilaan joutuvaan nestekiertoon: 1. Ruskean massan pesu ja sieltä kemikaalikiertoon joutuva kloridi; ja 2. Valkolipeän valmistus ja meesan pesu.

Näistä meesan pesu saattaa onnistua osittain tai kokonaan ilman valkaisujäteveden puhdistusta, mutta jotta valkaisu voidaan suorittaa taloudellisesti ilman suuria kemikaa-20 lien lisäyksiä, on edullista että valkaisuun joutuva neste on puhdistettu niistä aineista, jotka aiheuttavat valkaisussa laatu- ja vaaleusmenetyksiä. Siten valkaisun jätevesi johon ligniinit ovat liuenneet puhdistetaan ulkoisessa puhdistuksessa joko mekaanisilla, kemiallisilla, biologisilla tai hapettavilla menetelmillä tai jollain sellaisella menetelmien yhdistelmällä, jossa jäteveden COD alenee ilman laimennusta ainakin 30 %, edullisesti 25 yli 40 %, edullisimmin yli 60%, ja/tai jäteveden ligniinipitoisuus alenee ilman laimennusta ainakin 30 %, edullisesti yli 40 %, edullisimmin yli 60%.

o δ Tästä seurannaisvaikutuksena on että haihduttamolta tulevaa lauhdetta kannattaa

(M

c\i käyttää kuitulinjalla merkittäviä määriä eli 1 -5 m3/adt, jotta massa saadaan pidettyä riit- ^ 30 tävän puhtaana ja tehtaan nestekiertoon saadaan riittävä määrä nestettä epäorgaanis en ten aineiden akkumuloitumisen estämiseksi. Uudessa kytkennässä tähän on todellista

CC

tarvetta koska perinteistä lauhteen käyttökohdetta ei enää ole. Siten uusia tehtaan c3 lauhteiden käyttökohteita tulevat olemaan kuivauskoneen puhtaan veden nestevirrat, tn ° esimerkiksi siten että huopien ja viirojen pesu tehdään jatkossa haihduttamon lauhteil- o ^ 35 la. Siinä tapauksessa lauhteet pitää puhdistaa niin ettei haitallisia tai haisevia yhdisteitä pääse kuivauskoneen tai kuivaussalin kautta ilmaan.

25

Lisäksi lauhteita voidaan käyttää myös tiivistevetenä. Koska eräs selvästi puhdasta vettä tarvitseva kohde sellutehtaissa on pyörivissä laitteissa ja pumpuissa tiivistevesi, eräs kohde haihduttamon lauhteille on käyttö tiivistevetenä. Tällä hetkellä tiivistevetenä käytetään pääasiassa puhdistettua tehtaan raakavettä. Monissa tehtaissa tiivistevesi on 5 huomattava veden käyttökohde ja aiheuttaa siten merkittävän kustannuksen. Koska haihduttamon lauhde ei sisällä mineraaleja, humusta eikä siihen ole sekoittunut kiinteitä partikkeleita, lauhde sellaisenaan sopii erinomaisesti käytettäväksi mekaanisissa laitteissa.

10 Pyörivissä laitteissa tiivisteet ovat tyypillisesti nykyisin mekaanisia tiivisteitä, jolloin tiiviste on joko yksitoiminen tai kaksitoiminen. Yksitoimisessa tiivisteessä tiivistevesi johdetaan prosessiin ja siten vettä ei saada talteen. Kaksitoimisissa tiivisteissä vesi tulee ulos ja voidaan ottaa talteen käytettäväksi uudestaan tai johdetaan jäteveden puhdistukseen. Mekaanisia tiivisteitä käytetään pumpuissa, purkainlaitteissa, sekoittajissa, 15 lajittimissa sekä kaavainlaitteissa. Lisäksi käytetään pakattuja tiivisteratkaisuja sellaisissa käyttökohteissa, jossa akselien halkaisija on suuri.

Eräissä muissakin laitteissa, kuten pesu laitteissa, tarvitaan tiivistevettä. Niissäkin veden laadun kannalta on oleellista että tiivisteveden mukana tiivisteeseen ei tule humus-20 ta tai partikkeleita, mutta pienet määrät orgaanisia yhdisteitä ei estä lauhteen käyttöä tiivistevetenä. Tunnetuista pesulaitteista tiivistevettä jossain muodossa käytetään mm. DrumDisplacer™ (DD)-pesurissa, imurumpusuotimissa, kiekkosuotimissa, painedif-fusööreissä ja diffusööreissä. Lisäksi tiivistevettä käytetään tietyissä puristimissa ja pe-supuristimissa. Keittämöllä, haihduttamolla, kuivausosastolla, soodakattilalla sekä kai-25 kiila muilla tehtaaseen liittyvillä osastoilla on pyöriviä tai muita laitteita, joihin tarvitaan tiivistevettä, joksi soveltuu lauhde.

o δ Jos tiivisteet ovat ns. kaksitoimisia, silloin tiivistevesi tulee laitteesta ulos suunnilleen

(M

c\j yhtä puhtaana kuin se oli sinne mennessään. Siksi tiivistevesi voidaan edelleen ottaa ^ 30 talteen ja kierrättää joko uudestaan tiivistevedeksi ilman puhdistuskäsittelyä tai siten o että ennen uudelleen käyttöä tiivisteessä vesi puhdistetaan jollain suodatusmenetel-

CC

mällä tai muulla tavalla.

CO

(M

tn ° On varmistettava ettei lauhteissa olevat orgaaniset aineet aiheuta tiivisteiden ennenai- o ^ 35 kaista kulumista, syöpymistä, liukenemista tai muunlaista vaurioitumista. Tämä erityi sesti silloin jos materiaaleina on esimerkiksi muovia, kumia tai muita vulkaanisia tai polymeereistä rakentuneita yhdisteitä.

26

Kun tiivistevesi on lauhdetta, se voidaan käyttää myös muualla prosessissa puhtaan veden sijasta, kuten pesuvetenä, laimennuksina, laitteiden puhdistusvetenä sekä kaikissa sellaisissa kohteissa, joihin yleensä sellutehtaan oloissa halutaan käyttää puh-5 dasta vettä.

Nyt esitetyt ratkaisut mahdollistavat myös lauhteiden tai jäteveden käytön esimerkiksi klooridioksidiveden valmistukseen. Kun klooridioksidivesi on tyypillisesti tehty tehtaan raakaveteen, saatetaan raakavesi korvata jossain vaiheessa jopa puhdistetulla jäteve-10 dellä tai lauhteella. Näissä virroissa oleellista on että neste on tarpeeksi kylmää. Lauh-teen jäähdyttäminen lämpötilaan alle 20 °C vie runsaasti energiaa, mutta toisaalta kylmissä olosuhteissa se on mahdollista. Taloudelliset seikat sekä energian tarve jäähdytyksessä ratkaisevat onko tällainen veden käyttö suositeltava vai ei.

15 Koska jo näistä järjestelyistä syntyy erinäinen määrä uudelleen määriteltäviä prosessi-olosuhteita, voidaan niistä katsoa ratkaistuiksi ainakin:

Lipeän käyttö siten että hapetettu valkolipeä toimii neutraloinnissa koko valkaisun alueella sekä jäteveden neutraloinnissa. Tälle hapetetulle valkolipeälle voidaan asettaa 20 erittäin tiukat laatuvaatimukset. Koska on tunnettua että tiosulfaatti aiheuttaa hapettavien kemikaalien pelkistymistä, on hapetetun valkolipeän laatuvaatimuksiksi asetettava: jäännössulfidi on alle 2g/l, edullisesti alle 1 g/l, ja tiosulfaatista vähintään 50 %, edullisesti yli 80 %, on hapetettu lähtötasoonsa nähden. Tämä pätee yhtä lailla jäteveden neutraloinnissa, koska sitä kautta merkittävä osa jätevedestä palautuu ruskean massan 25 pesuun ja sieltä valkaisuun.

Lämmönvaihdinjärjestelyt, joiden avulla jätevesi jäähdytetään ja käsitelty jätevesi läm- o mitetään ristiinkytketyillä lämmönvaihtajilla tai käsitelty jätevesi lämmitetään keittämön c\i kierroissa.

Z 30 o Jäteveden puhdistusprosessin tulee jatkossa tuottaa sellaista nestettä, että se soveltuu

CC

hyvin käytettäväksi pääsääntöisesti kahdessa kohteessa, ruskean massan pesu ja valeli kolipeän valmistus. Niiden laatuvaatimukset saattavat olla siinä määrin erilaiset että on tn ° edullista käsitellä niitä puhdistamolla jopa erillisinä jakeina.

o ° 35 c\i 27

Kun sellutehdas järjestetään edellä kuvatulla tavalla, voidaan todeta keksityn jätevesiltään lähes suljettu sellutehtaan prosessi ilman että laitokseen lisätään yhtään uutta osastoa jo käytössä olevien lisäksi.

5 Sellutehdas voi jatkaa klooridioksidin käyttöä massan laadun takaamiseksi myös suljetussa prosessissa.

Valkaisukemikaalien kulutus pysyy oleellisesti samalla tasolla kuin parhaissa nykyisissä tehdasratkaisuissa ja massalle saavutetaan kaikki tavoitteeksi aseteltavat vaaleus-10 tasot.

Esillä olevan keksinnön ensisijainen tarkoitus on mahdollistaa kemiallisen massan valmistus oleellisesti ilman nestemäisiä ympäristölle haitallisia päästöjä ja erittäin pienin kaasumaisin ja kiintein päästöin. Keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin viittaamalla 15 oheisiin kuvioihin, joissa

Kuvio 1 on kaavamainen esitys tunnetun tekniikan mukaisen sellutehtaan osaprosessien kytkennöistä, ja

Kuvio 2 on kaavamainen esitys esillä olevan keksinnön edullisesta suoritusmuodosta 20 keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi.

Kuviossa 1 esitetyssä tunnetussa järjestelmässä kuvataan viitenumerolla 10 tavanomaista keitintä, esimerkiksi vuokeitintä, johon syötetään lehti- tai havupuuhaketta 11 tai muuta hienonnettua selluloosapitoista materiaalia. Keittimessä 10 puuhaketta 25 käsitellään keittokemikaaleilla tavanomaisissa lämpötila- ja paineolosuhteissa kemiallisen massan, esim. kraft-massan, tuottamiseksi, jonka jälkeen näin syntynyt ruskeamassa 13 on edullista delignifioida hapella vaiheessa 12. Happivaiheen jälkeen massa pestään o kuumalla vedellä 14, esim. lauhteella. Happivaiheeseen kuuluu tyypillisesti myös lajittelu.

c\j Pesuliuos 9 johdetaan vastavirtaan massaan nähden.

Z 30 o

Happidelignifioinnin jälkeen pesty ja happikäsitelty massa 15 johdetaan ECF-

CC

valkaisimolle 16, jossa se käsitellään erilaisissa valkaisuvaiheissa, mutta ainakin oj yhdessä käytetään klooridioksidia. Muut käytettävät valkaisuvaiheet voivat vaihdella, ja

LO

° ne riippuvat myös käsiteltävänä olevan massan laadusta. Valkaisuvaiheiden jälkeen o ^ 35 massa 17 voidaan kuivata massan kuvauslaitteessa 18 ja kuljettaa edelleen paperitehtaalle. Kuivaukseen tuodaan kuumaa tai lämmintä vettä 19 ja kuivauskoneen kiertovesi 20 viedään valkaisuun 16 käytettäväksi puhtaana pesuvetenä.

28

Valkaisusekvenssi on esimerkiksi A/D-EOP-D-P tai D-EOP-D-P. Valkaisuun tuodaan yhtenä valkaisukemikaalina dioksidia 21 mm. klooridioksidilaitokselta 22. Vaiheiden välillä massa pestään, jolloin pesuvetenä voi käyttää kuivauskoneen kiertovettä ja/tai 5 tuorevettä 23. Pesusuodoksia kierrätetään vastavirtaan, mutta lopulta syntyy sekä hapanta 24 että alkalista 25 valkaisusuodosta, joka poistetaan prosessista jätevesien käsittelyyn 26. Puhdistettu jätevesi 27 on poistettu tyypillisesti tehtaan läheiseen vesistöön.

10 Tavanomaisen käytännön mukaisesti heikkomustalipeä 28 poistetaan keittimestä 10 (tai siihen yhteydessä olevasta ruskean massan pesurista), ja se johdetaan haihduttimille 29. Haihduttamossa syntynyttä lauhdetta 30 käytetään ruskean massan käsittelyssä 12 pesunesteenä.

15 Haihduttamosta vahvamustalipeä 31 johdetaan lopulta talteenottokattilaan 32, jossa syntynyt savukaasu 33 johdetaan jatkokäsittelyyn puhdistettavaksi.

Talteenottokattilasta 32 saatava sula 34 viedään liuottajaan 35 viherlipeän muodostamiseksi. Viherlipeää 36 käytetään edelleen kaustistamossa valkolipeän valmistukseen, jo-20 hon kuviossa 1 viitataan numerolla 37. Viherlipeästä poistetaan liukenematon sakka-aines esimerkiksi suodattamalla, ja erotettu sakka käsitellään edelleen ns. sakkasuoti-mella (ei esitetty). Näin selkeytetty viherlipeä käsitellään kalkilla kaustisointireaktion suorittamiseksi ja valkolipeän ja meesan tuottamiseksi. Meesa erotetaan valkolipeästä suodattamalla ja pestään. Sakeutettu meesa poltetaan meesauunissa.

25

Valkolipeää johdetaan yhdettä 38 pitkin keittimeen 10. Valkolipeästä erotetun meesan pesuun tuodaan tyypillisesti kuumaa vettä 39, jolloin muodostuu laihavalkolipeää, joka o käytetään liuottajassa 35.

dj ,1 30 Kuviossa 2 on esitetty esillä olevan keksinnön mukainen edullinen suoritusmuoto. Tässä o käytetään soveltuvin osin samoja viitenumerolta kuin kuviossa 1.

CC

CL

oj Keksinnön mukaisessa prosessissa ECF-valkaisusta saatavat jätevedet, tyypillisesti ha in ° pan jätevesi 24 ja alkalinen jätevesi 25 viedään jätevesipuhdistamolle niiden orgaanisen o ^ 35 aineksen vähentämiseksi. Kun valkaisulaitokselta tuleva jätevesi on puhdistettu biologi sessa jäteveden puhdistuslaitoksessa, sen kemiallinen hapenkulutus (chemical oxygen demand, COD) on alentunut yli 70 % ja sen orgaanisten klooriyhdisteiden määrä AOX- 29 mittausmenetelmällä mitattuna on alentunut yli 50 %. Jos vielä lisätään anaerobinen puhdistusvaihe systeemiin, niin silloin myös käsiteltävän veden väri on alentunut merkittävästi. Lisäksi voidaan jätevedelle käyttää kemiallisia puhdistusmenetelmiä, mitkä perustuvat joko saostukseen tai hapettuvien yhdisteiden hapettamiseen. Kloridipitoinen 5 orgaanisesta aineksesta puhdistettu jätevesi 43 johdetaan keksinnön mukaisesti hap-pivaiheen jälkeiseen pesuun. Jos pesulaitteita on kaksi tai useampi, niin puhdistettu jätevesi 43 viedään niistä massan virtaussuunnassa viimeiselle. Tältä pesu laitteelta suodos johdetaan sinänsä tunnetulla tavalla ruskean massan käsittelyssä vastavirtaan, jolloin suodos otetaan talteen ensimmäiseltä ruskean massan pesulaitteelta. Kloridipi-10 toinen suodos toimitetaan joko suoraan haihduttamolle 29 tai sitä käytetään keittämön prosesseissa laimennukseen ja syrjäytykseen, minkä jälkeen se päätyy mustalipeävir-taan 28. Vaikka esillä olevan keksinnön mukaisessa systeemissä tämän suodoksen kloridipitoisuus nousee, sen sulfaatti- tai soodaprosessissa korkea alkalipitoisuus muuttaa kuitenkin klorideja sisältävät yhdisteet suolaksi eikä aiheuta merkittävää korroosio-15 tai prosessiriskiä ruskean massan käsittelyssä. Koska klorideja lisätään systeemissä nyt eri paikkoihin kuin missä sitä aikaisemmin on esiintynyt, koko tehtaan materiaalis-pesifikaatio on tarkastettava sekä laitteiden, putkistojen, venttiilien sekä muiden pro-sessiaineita koskettavien pintojen osalta. Tämä pätee kaikkia kemikaalikierron osastoja, kuitulinjan osastoja sekä niitä apuosastoja, joissa puhdas vesi muuttuu nyt keksin-20 nön mukaisesti kloridipitoiseksi nesteeksi.

Haihduttamon lauhteita 30 käytetään keksinnön mukaisessa prosessissa kuviossa 2 pesuvetenä valkaisimolla 16, jonne lauhdetta viedään linjan 41 kautta. Lauhdetta voidaan käyttää tuoreveden sijasta myös massan kuivauksessa, jonne lauhdetta viedään linjan 25 42 kautta.

Keksinnön mukainen prosessi sallii myös sen että valkaisimon puhdistettua kloridipitoista o jätevettä käytetään myös keittokemikaalien valmistukseen. Puhdistettu jätevesi käyte- eli tään kaustistamon suotimilla, kuten viherlipeä-, sakka- ja/tai meesasuotimilla, pesunes- ^ 30 teenä. Suotimilla erotetut suodokset tai osa niistä viedään sitten sulaliuottajaan 35. Siten o saadaan myös tätä kautta systeemiin toimitettua kloridipitoista nestettä, jota voidaan ^ riittävässä määrin poistaa soodakattilan prosessissa.

CO

C\l

LO

^ Jos prosessin nestetase vaatii, voidaan puhdistettua jätevettä tarvittaessa poistaa ulos o ^ 35 prosessista.

30

Haihduttamolla syntynyt vahvamustalipeä poltetaan soodakattilassa tai (tarvittaessa ruskean massan pesusta saatu suodos haihdutetaan erikseen ja viedään yksinään tai yhdessä mustalipeän kanssa soodakattilaan). US-patenttihakemuksessa 60/913322 kuvataan eräs edullinen tapa kloridipitoisen lipeän käsittelemiseksi soodakattilassa. Siten 5 kloridipitoisten nesteiden käsittely ei soodakattilaprosessissa johda normaalia voimakkaampaan korroosioon ja soodakattilaprosessi sopii erinomaisesti kloridipitoisten yhdisteiden erottamiseen prosessista kloorin akkumuloitumisen estämiseksi. Siinä kloorin pitoisuus savukaasuissa maksimoidaan lisäämällä polttovyöhykkeen lämpötilaa, jossa kloridipitoinen lipeä poltetaan. Siinä määritellään soodakattilassa edulliset poltto-10 olosuhteet, jossa kloridit lähtevät haihtumaan savukaasuihin sekä prosessipaikka, jossa kloridi on poistettavissa prosessista. Kloorin menoa savukaasuun voidaan tehostaa edullisesti käyttämällä happea tai happirikastettua ilmaa. Siten uudessa prosessissa soodakattilasta voidaan tehdä tehtaan kloridinielu. Klooriyhdisteet rikastuvat savukaasun tuhkaan pääasiassa natriumkloridina ja kaliumkloridina mistä klooria voidaan erot-15 taa ja poistaa prosessista, kuten on esitetty esim. em. US-hakemuksessa, tai muulla vastaavalla tavalla. Siten soodakattilaprosessi joka sisältää mm. pelkistävän polton, sulan liuotuksen, höyryn tuoton energian ja lämmön tuottamiseksi sekä savukaasujen käsittelyn sekä useita apuprosesseja, katsotaan kloridin poiston olevan soodakattila-prosessiin kuuluva osaprosessi.

20

Kuten edellä esitetystä voidaan havaita, esillä oleva keksinnön mukaiset menetelmä ja laite mahdollistavat sellutehtaan päästöjen supistamisen ehdottomaan minimiin. Vaikka edellä onkin kuvattu tämänhetkisten tietojen valossa edullisinta suoritusmuotoa, on alan ammattimiehelle selvää, että keksintöä voidaan monin eri tavoin muunnella sen 25 laajimman mahdollisen suojapiirin rajoissa, jota oheiset patenttivaatimukset yksin raj aavat.

o δ

(M

CNJ

δ

X

cc

CL

CO

(M

UO

O

I'-- o o

(M

Claims (23)

1. Menetelmä nestevirtojen käsittelemiseksi sellutehtaalla, joka käsittää ainakin 5 keittolipeää hyväksikäyttävän alkalisen keittoprosessin massan tuottamiseksi, nestekierroiltaan oleellisesti suljetun ruskean massan käsittelyn, ECF-valkaisua käyttävän massan valkaisimon, jossa muodostuu kloridipitoisia jätevesiä, kemikaalien talteenottolaitoksen, joka sisältää kaustistamon ja kemikaalien talteenotto-10 kattilalaitoksen, ja jätevesienpuhdistuksen, tunnettu siitä että valkaisimon kloridipitoisia jätevesiä johdetaan jätevesienpuhdistukseen, jossa niitä käsitellään niiden orgaanisen ainespitoisuuden alentamiseksi, vähintään 20 % puhdistetusta jätevedestä johdetaan takaisin sellutehtaan prosessiin, puhdistettua jätevettä käytetään kaustisoinnin ainakin yhdessä prosessivaiheessa raa-15 kavesilähteenä siten että prosessivaiheessa muodostunut klorideja sisältävä neste on yksi laihavalkolipeän jae, joka johdetaan talteenottokattilalaitokselle sulan liuotusneste-komponentiksi ja siitä edelleen keittolipeän regeneroinnin, massan keiton ja massan pesun kautta jätelipeän komponenttina haihdutukseen, josta väkevöity jätelipeä johdetaan käsiteltäväksi talteenottokattilaprosessiin, jossa klorideille on järjestetty erotuspro-20 sessi lipeäkierron kloriditason hallitsemiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että puhdistettua jätevettä käytetään kaustisoinnin jollain prosessisuotimella laimennusnesteenä, jossa muodostunut laihalipeä viedään soodakattilan liuottajaan. 25

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että jätevesi puhdis-tetaan sen ligniinipitoisuuden alentamiseksi. δ (M c\j

4. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että jätevesi puh- ^ 30 distetaan biologisesti, δ X cc

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että jäteveden puh- oj distukseen kuuluu lisäksi kemiallinen käsittely. m o I'-- o ° 35

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että puhdistettua jätevettä käytetään meesan pesuun, jossa muodostunut laihalipeä viedään soodakattilan liuottajaan.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että lauhdetta lisäksi käytetään laimennus- ja/tai pesunesteenä kaustisoinnin jollain proses-sisuotimella, jossa muodostunut laihalipeä viedään soodakattilan liuottajaan. 5

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että haihduttamon lauhteita ja kuumaa vettä lisäksi käytetään laimennus- ja/tai pesunesteenä kaustisoinnin jollain prosessisuotimella, jossa muodostunut laihalipeä viedään soodakattilan liuottajaan. 10

9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että puhdistamatonta jätevettä käytetään lisäksi meesan laimennuksessa sen pesulaittees-sa, jossa muodostunut laihalipeä viedään soodakattilan liuottajaan

10. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että puhdistamatonta jätevettä käytetään lisäksi meesan pesussa, jossa muodostunut laiha-lipeä viedään soodakattilan liuottajaan.

11. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä osa 20 puhdistetusta jätevedestä käytetään ruskean massan käsittelyyn kuuluvassa viimeisessä pesuvaiheessa, ja ruskean massan käsittelyssä nestevirta kulkeutuu vastavirtaan haihdutukseen, josta se johdetaan käsiteltäväksi soodakattilaprosessiin, jossa klorideille on järjestetty erotusprosessi lipeäkierron kloriditason hallitsemiseksi.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että ruskean massan käsittelyyn kuuluva viimeinen pesuvaihe on happidelignifioidun massan pesu. o

13. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että c\i haihduttamolta peräisin olevaa lauhdetta käytetään valkaisussa pääasiallisena tuore- ^ 30 veden lähteenä. 0 CC

14. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että c3 haihduttamon puhdistettua lauhdetta käytetään lisäksi massan kuivauskoneella. tn o h-· o ^ 35

15. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että haihduttamon lauhdetta käytetään lisäksi tiivistevetenä tehtaan pyörivissä laitteissa.

16. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että jätevesi puhdistetaan erillisinä niin että syntyy erilaisia jakeita siten että niiden ominaisuudet uudelleenkäyttökohteessa ovat optimaaliset.

17. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että hapetettua valkolipeää käytetään pääasiallisena alkalin lähteenä valkaisussa ja jäteveden neutraloinnissa.

18. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että 10 jätevedestä palautetaan sellutehtaalle edullisesti ainakin 40 %, edullisimmin ainakin 60 O/ /0.

19. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että palautetusta puhdistetusta jätevedestä ainakin 40 %, edullisesti yli 60 %, edullisimmin 15 80-100 % käytetään ruskean massan pesuun.

20. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että haihduttamolta peräisin olevaa lauhdetta käytetään kuivausosastolla huopien pesuun.

21. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että palautettava jätevesi lämmitetään puhdistukseen johdettavasta jätevedestä saatavalla lämmöllä ja lämmitettyä jätevettä käytetään sellutehtaalla.

22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että puhdistukseen 25 johdettavan ja sieltä palautettavan jäteveden lämpötilaa säädetään ristivirtalämmönsiir-timessä. o

23. Jonkin patenttivaatimuksen 1- 20 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että puhdis- c\i tettu jätevesi lämmitetään keittämön nestekierroista saatavalla lämmöllä. Z 30 o X en CL CO (M m o i^· o o (M