FI122246B - Menetelmä massan käsittelemiseksi sellutehtaalla - Google Patents

Description

MENETELMÄ MASSAN KÄSITTELEMISEKSI SELLUTEHTAALLA

Sellutehtaiden koko on viimeisten vuosien aikana kasvanut voimakkaasti, sillä ny-5 kyisin 1 miljoona t/a tuottava sellutehdas on normaali tehtaan koko eikä ole näkyvissä että 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 vesimääris-10 sä sellutonnia kohden ei absoluuttisesti vähennä tehtaan käyttämää vesimäärää, vaan kompensoituu takaisin 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, 15 jossa tuotannon muita vaatimuksia on helposti tyydytettävissä, mutta vesivarojen vuoksi tehtaan rakentaminen ei käy päinsä. Lisäksi monilla alueilla halutaan puhtaampaa ympäristöä siten että tehdaslaitokset tuottavat vähemmän ympäristölle haitallisia aineita. Siksi on oleellista että etsitään ratkaisuja yhä suljetumman prosessin löytämiseksi.

20

Klooripitoisia kemikaaleja on käytetty kautta sellun valmistuksen useissa eri muodoissa, joista elementaarikloori Cl2, klooridioksidi CI02 ja hypokloriitti NaOCI tai CaOCI ovat tunnetuimmat. Klooripitoisia kemikaaleja on käytetty myös mm. alikloo-rihapokkeen muodossa valkaisussa, mutta pysyviä sovelluksia ei ole jäänyt käyt-25 töön. Toisaalta selluteollisuus on halunnut tiukasti pitää kiinni tekniikasta, jossa massaa valkaistaan klooripitoisilla kemikaaleilla siten että klooridioksidi on tehtaan valkaisuprosessin pääkemikaali. 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 30 alennettiin tasolta 30 tasolle 10-15 havupuulla ja tasoltal 6-20 tasolle 10-13 lehtipuulla käyttäen happivaihetta. 1990-luvulla myös klooridioksidin käytöstä pyrittiin eroon ja useissa tehtaissa siirryttiin käyttämään total chlorine free (TCF) val-kaisutekniikkaa, jossa myös klooridioksidin käyttö korvattiin täysin kloorittomilla val-kaisukemikaaleilla, kuten otsonilla sekä peroksidilla. Tällä tekniikalla päästiin eroon 35 kaikista klooripitoisista kemikaaleista, mutta toisaalta monet paperin valmistajat olivat tyytymättömiä ilman kloorikemikaaleja valmistetun massan ominaisuuksiin. Siksi 2 kaikki tehtaan sulkemiseen liittyvien ratkaisujen reunaehtona on että valkaisukemi-kaalina säilyy edelleen klooridioksidi.

Siten klooridioksidin valta-asema valkaisukemikaalina on jopa voimistunut viime 5 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 avain-kemikaalina. Siten mikäli tehtaan tulee edelleen vähentää orgaanisten klooriyhdisteiden määrää, tehtaiden tavoitteena tulee olemaan ennen kaikkea niiden eliminoi-10 minen ja käsittely tehtaan sisällä eikä niinkään klooridioksidin käytön vähentäminen.

Nykyaikainen ECF-valkaisu, jolla massa valkaistaan, muodostuu tyypillisesti vähintään kolmesta valkaisuvaiheesta ja kolmesta pesulaitteesta. Erikoistapauksessa pe-sulaitteita voi olla vain kaksi, mutta sellaiset applikaatiot ovat harvinaisia. ECF-15 valkaisuksi lasketaan kaikki sellaiset valkaisusekvenssit, joissa on vähintään yksi klooridioksidivaihe ja joissa ei käytetä elementaariklooria missään valkaisuvaihees-sa. Koska hypokloriitin käyttö massan laatusyiden vuoksi on rajoittunut pelkästään eräiden erikoissellujen, kuten iiukosellujen, valmistukseen, ei myöskään hypokloriittia lasketa käytettävän ECF-massan valmistuksessa, mutta ei myöskään ehdotto-20 masti rajata pois määritelmästä. Lisäksi valkaisusekvenssiin kuuluu yksi alkalinen vaihe, jossa nykyisin käytetään tyypillisesti apukemikaaleina joko happea, peroksi-dia tai molempia. Lisäksi nykyaikaisissa valkaisuissa saatetaan käyttää otsonia, erityyppisiä happamia vaiheita sekä kelaattivaihetta raskasmetallien poistamiseksi. Kirjallisuudessa valkaisuvaiheita kuvataan kirjaimilla: 25 D= klooridioksidivaihe H=hypokloriittivaihe C=kloorausvaihe E=alkaliuuttovaihe 30 EO=alkaliuuttovaihe jossa käytetään happea apukemikaalina EP=alkaliuuttovaihe jossa käytetään peroksidia apukemikaalina EOP(PO)= alkaliuuttovaihe jossa käytetään happea ja peroksidia apukemikaalina P=alkalinen peroksidivaihe A=hapan hydrolyysivaihe, heksenuronihappojen poistovaihe 35 a=massan hapotusvaihe Z=otsonivaihe 3 PAA=peroksietikkahappovaihe, hapan peroksidivaihe

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

Jos peroksidin käyttö valkaisussa rajoittuu alle 6 kg annoksiin ja jos klooridioksidi on 10 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 vapaasti eri klooridioksidin kulutustasoille niin että valkaisusta tuleva 15 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 20 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 klooridi-oksidiannokset ovat havupuulla tyypillisesti välillä 25-35 kg/adt massaa ja lehtipuulla 20-30 kg/adt. Näitä arvoja voidaan pitää mitoitusarvoina, eikä valkaisuun tarvitse 25 keksiä mitään erityisiä uusia tekniikoita. Valkaisun teoria ja erilaiset kytkentävaih-toehdot antavat mahdollisuuden lukemattomiin erilaisiin valkaisusekvensseihin alkaen kahden pesulaitteen kytkennöistä aina kuusivaiheisiin valkaisusekvensseihin. Samalla klooridioksidivaiheiden määrä saattaa vaihdella yhdestä jopa neljään ja niiden väleissä soveltuvin osin on aikalisiä vaiheita.

30

Kun aktiivikloorimäärä lasketaan edellä kuvatulla tavalla kloridien määräksi, todetaan että havupuullakin hyvän valkaisutuloksen aikaansaamiseksi valkaisulinja tuottaa noin 10 kg klorideja yhtä sellutonnia kohden ja lehtipuuvalkaisulinja vielä vähemmän. Jos laitos suljetaan siten että valkaisuun tuodaan vähemmän ja vähem-35 män tuorevettä, silloin toki saattaa joutua varautumaan jopa 50 % suurempiin kloori-dioksidiannoksiin ja toisaalta kloridien määrä valkaisun jätevesissä kasvaa aina noin 4 15 kg tasolle asti tarkoittaen että käytännössä suurimmat aktiiviklooriannokset ovat 60-70 kg/adt. Tätä korkeampia arvoja ei voida pitää taloudellisesti mielekkäinä, vaan valkaisun perusratkaisu noudattaa näitä lähtökohtia.

5 Eräänä tekniikkana klooripitoisten kemikaalien ympäristövaikutusten vähentämiseksi on esitetty valkaisulaitosten nestekiertojen sulkemista, ja nykyaikaisissa val-kaisimoissa on päästykin tasolle 10-15 m3 jätevettä/adt massaa 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 suu-10 rempaan orgaanisten klooriyhdisteiden määrään ulos valkaisusta. Siten voidaan vetää johtopäätös että pelkästään valkaisun vesikiertojen sulkemisella ei vaikuteta suoranaisesti orgaanisten klooriyhdisteiden määrään, mutta toisaalta pienempi jäte-vesimäärä ja suurempi konsentraatio tekevät ne helpommin ja taloudellisemmin puhdistettavaksi.

15

Kloridipitoisia kemikaaleja käytetään valkaisussa siten että kokonaiskloridilisäys kemikaalikiertoon 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 nes-20 te korvaa jonkin muun käytettävän nesteen tehtaan prosessissa. Siten ei tarvita erillisiä käsittelyvaiheita, tehtaaseen uusia tuottamattomia sivuprosesseja, vaan käsittely voidaan tehdä olemassa olevilla prosessivaiheilla.

Jotta kloridipitoisen nesteen ja käytännössä valkaisun jäteveden käsittely saataisiin 25 optimoitua, on ensin tunnettava niitä ominaisuuksia, mitä jätevedellä on. Valkaisussa prosessiin jää klooridioksidin tai kloorin reaktioista kloridipitoisia yhdisteitä sekä orgaanisia klooriyhdisteitä. Valkaisu erottaa kuiduista ligniinin eri yhdisteitä, jotka jäävät jäteveteen orgaanisina molekyyleinä. Lisäksi valkaisussa käytetään rikkihappoa pH:n säätöön ja pääkemikaalina heksenuronihappojen hydrolyysissä. Natrium-30 hydroksidia käytetään myös pH:n säätöön ja ligniinin uuttamiseen aikalisissä vaiheissa. Näiden lisäksi valkaisussa käytetään valkaisusekvenssistä riippuen happea ja peroksidia, jotka kuitenkin alkuaineanalyysissä ovat sellaisia aineita ettei niiden osuutta esimerkiksi puhdistusprosesseissa huomata. Joissain erikoistapauksissa saatetaan käyttää myös suolahappoa pH:n säädössä ja rikkidioksidia tai muita pel-35 kistimiä valkaisuvaiheen kemikaalijäännösten eli reagoimattomien valkaisukemikaa-lien eliminoinnissa.

5

Valkaisun sulkeminen perustuu siihen että myöhemmistä valkaisuvaiheista kierrätetään pesulaitteiden suodoksia edeltäviin vaiheisiin. Valkaisu on suunniteltu vain kierrättämään suodoksia valkaisuvaiheiden välillä ja massaa vaiheesta toiseen reagoi-5 maan 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 valkaisun prosessia. Vaikka monessa erilaisessa yhteydessä todetaan eri sulkemisasteen olevan mahdollista, käytännön kokemukset ovat osoitit) taneet 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 jätevesimäärän vähentyessä alle edellä esitetyn tason.

15 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 kuvattu esimerkiksi joko membraanitekniikalla tai ultrasuodatuksella toimivaksi prosessiksi, joka olisi taas eräänlainen uusi ja erillinen sivuprosessi tehtaalla. Lisäksi 20 prosessit ovat hyvin uusia ja niiden jatkuvaa teknistä toimivuutta on epäilty. Kun tähän liittyy vielä huomattavat käyttökustannukset, ei teknologian kehitys ole edennyt.

Siten valkaisun jätevesien ns. parhaana teknologiana on nähty valkaisun osittainen sulkeminen ja syntyvien suodosten (tilavuudeltaan 10-15 m3/adt) ulkoinen puhdis-25 taminen käyttäen mm. suodatusta, biologisen puhdistuksen eri tunnettuja muotoja, kemiallisen puhdistuksen erilaisia tekniikoita ja selkeytystä. Tämän jälkeen käsitelty vesi johdetaan takaisin vesistöön samaan tai eri uomaan, josta neste on otettu tehtaan prosessiin. Tämä on käytössä sekä TCF- että ECF-massatehtaissa. Biologinen puhdistus on tehokasta nimenomaan, kun vähennetään haitallisten orgaanisten ai-30 neiden osuutta, joihin ensisijaisesti kuuluvat valkaisussa erotetut ligniiniyhdisteet, hemiselluloosat ja uuteaineista peräisin olevat komponentit, jotka ovat merkittävä osuus valkaisuosastolta tulevasta jätevedestä. Erilaisia puusta peräisin olevia yhdisteitä on runsaasti, ja osa yhdisteitä on kloorautuneita ja osa on pienimolekyylisiä hiilen ja vedyn yhdisteitä. Koska mikrobit toimivat siten että ne käyttävät ravinnokseen 35 vain jäteveden orgaanista osaa, kaikki epäorgaaniset aineet, ainakin epäorgaaniset alkuaineet säilyvät jätevedessä. Siten biologisesti puhdistettu vesi on orgaaniselta 6 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 eikä kloridi keräänny prosessiin. Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tarjota menetelmä sellutehtaalla syntyvien nestevirtojen käyttämiseksi edullisessa käyttökohteessa ja kierrättämiseksi tehokkaasti pääprosessia häiritsemättä ja tehtaan päästöt minimoiden.

10

Oulun yliopistossa tehtiin julkista tutkimusta massan valkaisun pesuprosessista ja pesuprosessien 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 15 EOF bleaching of softwood kraft pulp. Appita Journal 55(2002)6, 484-488). Val-kaisuvaiheen tehokkuuden aleneminen havaitaan joko huonompana vaaleuden kehittymisenä tai korkeampana kappalukuna valkaisuvaiheen tai -vaiheiden jälkeen. Tutkimuksen erään oleellisen tuloksen mukaan tärkein yksittäinen valkaisua haittaa-va komponentti suodoksessa on ligniini. Mainitun tutkimuksen perusteella voidaan 20 tehdä kaksi johtopäätöstä: Epäorgaanisten aineiden määrä valkaisuvaiheessa ei ole merkittävää valkaisutuloksen 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 suo-doskierroiltaan suljettu. Tämä tulos antaa mahdollisuuden merkittävään valkaisupro-25 sessin optimointiin. Koska lähtökohtaisesti epäorgaanisten komponenttien vaikutus kemikaalien kulutukseen ei ole merkittävän oleellista, voidaan massan pesuvedeksi hyväksyä sellainen pesuvesi, jossa on merkittäviä määriä epäorgaanisia yhdisteitä. Esillä olevan keksinnön mukaisessa □ prosessissa hyväksikäytetään mm. näitä seikkoja.

30

Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään massan käsittelemiseksi sellutehtaalla, joka käsittää ainakin keittolipeää hyväksikäyttävän alkalisen keittoprosessin massan tuottamiseksi, nestekierroiltaan oleellisesti suljetun ruskean massan käsittelyn, alkuainekloorivapaata valkaisua käyttävän massan valkaisimon, jossa on ainakin 35 yksi klooridioksidivaihe ja jossa muodostuu kloridipitoisia jätevesiä, kemikaalien tal-teenottolaitoksen, johon kuuluu mustalipeän haihduttamo ja kemikaalien talteenotto- 7 kattilalaitos, ja jätevesienpuhdistuksen. Olennaista keksinnölle on että valkaisimon kloridipitoisia jätevesiä johdetaan jätevesienpuhdistukseen, jossa niitä käsitellään niiden orgaanisen ainespitoisuuden alentamiseksi, että puhdistettua jätevettä johdetaan takaisin sellutehtaan prosessiin, siten että vähintään 20 % ruskean massan 5 pesuun käytetystä nestemäärästä on puhdistettua jätevettä ja että haihduttamolta peräisin olevia lauhteita käytetään vähintään 1 m3/adt massa valkaisun pesuvaihei-den pesu- tai laimennusvetenä kokonaisjätevesimäärän vähentämiseksi, ja että kemikaalien talteenottokattilalaitokselle on järjestetty kloridien erotusprosessi kemikaalikierron kloriditason pienentämiseksi.

10

Erään edullisen suoritusmuodon mukaan lauhdetta käytetään D0 -, Dr, D2- tai jonkin muun D- vaiheen pesurilla. Toisen edullisen suoritusmuodon mukaan lauhdetta käytetään alkalisen valkaisuvaiheen pesurilla, edullisesti EO, EP tai EOP. Lauhdetta voidaan käyttää myös peroksidi(P)vaiheen pesurilla tai perhappovaiheen pesurilla 15 tai otsonivaiheen pesurilla.

Lauhteita käytetään valkaisun pesuvaiheiden pesu- ja/tai laimennusvetenä edullisesti 1-7 m3/adt massa, tyypillisesti 2-4 m3/adt.

20 Keittoprosessi perustuu eräkeittoon tai jatkuvatoimiseen keittoon, johon kuuluu keitin tai useita keittimiä. Ruskean massan käsittely sisältää pesuprosessin, happideligni-fioinnin, tyypillisesti lajitteluprosessin ja happidelignifioinnin jälkeen tapahtuvan pesun, joka voidaan tehdä yhdessä tai useammassa pesulaitteessa. Lajittelu voi sijaita keiton puskun jälkeen, pesuprosessin keskellä tai jälkeen tai happidelignifioinnin jäl-25 keen. 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 myös kemikaalien talteenottolaitos, johon kuuluvat mustalipeän haihdutusprosessi tyypillisesti sarjaan kytketyllä haihduttamolla, 30 kemikaalien talteenottokattila, kloridien poisto prosessista, kemikaalien valmistuslaitos keittokemikaalien tuottamiseksi.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan puhdistettua jätevettä käytetään myös ruskean massan käsittelyyn kuuluvassa viimeisessä pesuvaiheessa. Ruskean mas-35 san käsittelyssä nestevirta kulkeutuu vastavirtaan haihdutukseen, josta se johdetaan 8 käsiteltäväksi soodakattilaprosessiin, jossa klorideille on järjestetty erotusprosessi lipeäkierron kloriditason hallitsemiseksi.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan palautettava jätevesi lämmitetään 5 puhdistukseen johdettavasta jätevedestä saatavalla lämmöllä ja lämmitettyä jätevettä käytetään sellutehtaalla. Edullisesti kytkentään kuuluu lämmönvaihdinjärjestely, jossa puhdistuksesta palautettava jätevesi lämmitetään puhdistukseen johdettavasta jätevedestä saatavalla lämmöllä. Lämmitettyä, puhdistettua jätevettä käytetään esimerkiksi ruskean massan käsittelyyn kuuluvassa viimeisessä pesuvaiheessa.

10

Keksinnön mukaan tyypillisesti ainakin 20 % puhdistetusta jätevedestä palautetaan sellutehtaalle, edullisesti ainakin 40 %, edullisimmin ainakin 60 %. Palautetusta puhdistetusta jätevedestä ainakin 20 %, edullisesti yli 40 %, käytetään ruskean massan pesuun lisäten sen edullisimmin happivaiheen jälkeisen pesun viimeiselle 15 pesulaitteelle.

Puhdistettua jätevettä voidaan lisäksi käyttää kaustistamossa tyypillisesti laimennus-ja/tai pesunesteenä. Edullisesti puhdistettua jätevettä käytetään kaustisoinnin jollain prosessisuotimella laimennusnesteenä, jossa muodostunut laihalipeä viedään soo-20 dakattilan liuottajaan. Edullisesti puhdistettua jätevettä käytetään meesan pesuun, jossa muodostunut laihalipeä viedään soodakattilan liuottajaan.

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

25

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 30 koko tehtaasta, ja tässä 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 35 sellutehtaalla, jonka massan keittoprosessi, valkaisu, muu massan käsittely, kemikaalien talteenotto ja kemikaalien valmistus käsittää sinänsä tunnetusti erilaisia 9 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.

5

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 vie-10 lä lisätään 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 yh-15 disteiden hapettamiseen. Tämän käsitellyn suodoksen käytettävyys happivaiheen viimeisellä pesurilla, josta se kulkeutuu merkittävissä määrin massan mukana valkaisun ensimmäiseen vaiheeseen, on orgaanisen aineen osalta paljon parempi kuin mainituista valkaisuvaiheista, esim. D0-vaiheesta, peräisin olevien suodosten käyttö valkaisussa tai jopa ruskean massa pesussa. Esimerkiksi Euroopan unionin metsä-20 teollisuuden tekniikkaa käsittelevä teknologiamääritelmä Bat eli Best Available Technology määrittelee ensimmäisen alkalivaiheen suodoksen käyttökohteeksi happivaiheen jälkeisen pesun. Toisaalta puristinteknologiaa hyväksikäyttävät sellun-valmistajat ovat jo vuosia laimentaneet pelkällä D0-vaiheesta peräisin olevalla suo-doksella massaa ennen D0-vaihetta. Tämän kytkennän vaikutuksesta kemikaalien 25 kulutus koko valkaisussa on noussut, mutta silti se on pysynyt tasolla, joka on vielä useissa tapauksissa on tapauksissa ollut hyväksyttävissä.

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 30 laitteesta yli 20 %, tyypillisesti 25-35 % sakeudessa. Koska tämän jälkeen ollaan tilanteessa jossa massaa täytyy laimentaa valkaisun edellä pumppaussakeuteen 8-16 %, mihin käytetään laimennusnestettä 3-6 m3/adt. Nyt jos molemmat nesteet ovat puhdistamolta peräisin olevaa puhdistettua jätevettä, saadaan klorideja kulkeutumaan kemikaalikiertoon. Jos pelkkä laimennusneste vaihdetaan puhdistamolta pe-35 räisin olevaksi puhdistetuksi jätevedeksi, saadaan ligniinin poistumisen kautta merkittäviä etuja kemikaalien kulutuksessa verrattuna valkaisun puhdistamattomiin suo- 10 doksiin, mutta silloin kemikaalikierto jää ennalleen eikä klorideja kulkeudu soodakattilalle. Tämä saattaa olla suositeltava kytkentä silloin, kun soodakattilaa ei ole varustettu sellaisilla laitteilla, joilla kloriditasoja voidaan hallita. Jos kuitenkin käytetään puristintyyppistä pesulaitetta, silloin voidaan pesuun käyttää puhdistamolta peräisin 5 olevaa puhdistettua jätevettä ja laimennukseen puhdasta vettä, valkaisusta peräisin olevaa suodosta tai näiden sekoitusta.

Käytettäessä käsiteltyä jätevettä ruskean massan pesussa, osa jäteveden yhdisteistä kulkeutuu valkaisuun erikoisesti ensimmäiseen valkaisuvaiheeseen. Kuten näiden 10 lyhyiden määrittelyiden osalta on havaittavissa, käsitellyn jäteveden ominaisuudet ovat erittäin edulliset valkaisussa nimenomaan orgaanisten aineiden osalta. Kuitenkin epäorgaaniset aineet ja erityisesti kloorimolekyylin erilaiset esiintymismuodot orgaanisissa ja epäorgaanisissa muodoissa ovat estäneet tämän jäteveden hyötykäytön valkaisulaitoksessa ja erityisesti ruskean massan pesussa. ECF- valkaisu kui-15 tenkin tuottaa kloridiyhdisteitä aina, koska klooridioksidi sellaisenaan on kloorimole-kyylejä sisältävä yhdiste.

Edellä on kuvattu ns. konventionaalinen valkaisun ja ruskean massan käsittelyn yhdistelmä. Keksintö on kuitenkin sovelias myös sellaisille ratkaisuille, joissa happivai-20 heen pesulaitteelle tuodaan valkaisulle edullisia jakeita, kuten otsonivaiheen, edullisesti Z/D-vaiheen, pesusuodosta tai happovaiheesta peräisin olevaa suodosta. Jos kytkentä on tehty siten että näihin virtoihin sekoittuu klorideja ilman vedenkatkaisua ja erotusta, voidaan myös sellaisten virtojen katsoa oleellisesti olevan kloridilähteitä, kun nämä virrat johdetaan ruskean massan pesuun ja sitä kautta kemikaalikiertoon, 25 ja korvaavana nesteenä käytetään keksinnön mukaisesti puhdistettua jätevettä.

Valkaisuteknologia on massan kemiallisten ominaisuuksien vuoksi tilanteessa, jossa tehtaan valkaisujätevesipäästöt ovat 7-17 m3/adt jätevettä siten että AOX päästö valkaisulinjalta on 0,15-0,5 kg/adt ja COD 20-40 kg/adt ja puhdistuksen jälkeen AOX 30 on 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 nyt esillä olevassa keksinnössä on esitetty.

35 11 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 nesteiden käsittely soodakattilaprosessissa johda normaalia voimakkaampaan kor-5 roosioon ja soodakattilaprosessi sopii erinomaisesti kloridipitoisten yhdisteiden erottamiseen prosessista kloorin akkumuloitumisen estämiseksi. Siinä kloorin pitoisuus savukaasuissa maksimoidaan lisäämällä polttovyöhykkeen lämpötilaa, jossa kloridi-pitoinen lipeä poltetaan. Siinä määritellään soodakattilassa edulliset poltto-olosuhteet, jossa kloridit lähtevät haihtumaan savukaasuihin sekä prosessipaikka, 10 jossa kloridi on poistettavissa prosessista. Siten uudessa prosessissa soodakattilasta voidaan tehdä tehtaan kloridinielu ja koko kloridin aiheuttama ongelma hoidetaan siellä, missä aikaisemmin siitä on odotettu olevan eniten haittaa. Mikäli klooripitoi-suus kasvaisi tässä keksinnössä liian korkeaksi silmälläpitäen haluttua höyryn lämpötilaa tai höyryjen lämpötiloja, voidaan lopputulistus tai lopputulistukset tehdä ha-15 kemuksissa US2005/0252458 ja US 2006/0236696 kuvatuilla tavoilla, käyttäen etu-kammiossa hyväksi korroosiota aiheuttamattomia polttoaineita.

Tästä prosessin kytkennästä on seurauksena tekniikka, joka mahdollistaa ECF-valkaisua käyttävän tehtaan valkaisusta peräisin olevien suodosten tai puhdistetun 20 jäteveden johtamisen kemikaalikiertoon siten että kloridipitoisen nesteen lisäyspai-kan ja soodakattilan polttoprosessin välillä ei ole prosessivaiheita, joilla alennetaan kloridipitoisuutta ennen soodakattilaprosessia. Siten nyt esiteltävät uudet tekniikat perustuvat tehdaskokonaisuuteen, jossa soodakattilaprosessi kykenee ilman erillistä erotustekniikkaa käsittelemään normaalin tunnetun ECF-prosessin sisältämän klori-25 din. Tällaisia tunnettuja soodakattilaprosessiin kytkeytyviä osaprosesseja ovat mm. soodakattilan lentotuhkan liuottamiseen, tai liuottamiseen ja uudelleen kiteyttämi-seen perustuvat menetelmät. Rikittömissä keitoissa kloorin poisto voidaan tehdä myös liuottajasta tai yleensä viherlipeästä. Esillä olevan keksinnön erityispiirteenä on luoda entisiä sellutehdasratkaisuja selvästi suljetumpi prosessi ja esittää, kuinka 30 käytetään hyödyksi soodakattilatekniikan tarjoamia mahdollisuuksia. Kaikilla esitetyillä ratkaisuilla on päämääränä: 1. Sellutehtaan ympäristökuorman alentaminen 2. Sellutehtaan kemikaalien ja käyttöhyödykkeiden käytön pitäminen vähintään ny-35 kyisellä tasolla 12 3. Sellutehtaan massan laadun säilyttäminen oleellisesti samalla tasolla kuin □olemassa olevissa prosesseissa 4. Sellutehtaan käyttämän veden määrän alentaminen.

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

10 ECF-valkaisussa on sekä happamia että aikalisiä vaiheita. Tyypillisessä ECF-valkaisun kytkennässä jätevetenä otetaan ulos suodosta ensimmäisestä D-vaiheesta ja ensimmäisestä 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-15 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 val-kaisukemikaalien käyttö alkaa kasvaa. Siten on oleellista että valkaisulaitokseen tuodaan riittävä määrä sellaisia puhtaita tai puhdistettuja vesijakeita, jotka eivät lisää valkaisukemikaalien kulutusta.

20

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

Valkaisusekvenssin, joita alan oppikirjallisuus määrittelee useita alkaen joko kaksivaiheisista sekvensseistä aina historiallisiin seitsenvaiheisiin sekvensseihin siten 30 että ensimmäisen tai ensimmäisten happamien yhdistelmävaiheiden jälkeen tulee alkalinen vaihe ja sen jälkeen nykyisin hapan ja hapan tai hapan ja alkalinen vaihe. Happamat vaiheet ovat klooridioksidivaiheita, otsonivaiheita, heksenuronihappojen poistovaihe tai jokin happamaan peroksidikäsittelyyn perustuva vaihe. Alkalinen vaihe on tyypillisesti käsittely, jossa pH nostetaan yli 7:n jollakin hydroksidiyhdisteellä, 35 tyypillisimmin natriumhydroksidilla, ja jossa lisäkemikaalina on vetyperoksidi, happi, hypokloriitti tai muu hapettava kemikaali. Tällaisessa kytkennässä valkaisimon jäi- 13 keisestä massan kuivausprosessista 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 on sellutehtaan sisäistä kiertoa eikä siten lisää 5 käytettävän veden määrää.

Ruskean massan käsittely keittoprosessin jälkeen sisältää tyypillisesti pesuproses-sin, happivaiheen, lajittelun sekä happivaiheen ja sen jälkeisen pesun. On tunnettua että tämä prosessikokonaisuus on järjestetty siten että happivaiheen viimeiselle pe-10 sulaitteelle 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 15 keittämän prosesseissa 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 prosessi-riskiä 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. 1-5 m3 kuumaa vettä valkaisun pesuihin joko rummun tai telojen pesuun ja mm. EOP-pesurille pesuvedeksi.

30 2-4 m3 puhdasta vettä kuivakoneelle huopien pesuun 1-3 m3 puhdistettua tai raakavettä tiivistevedeksi sekä jäähdytyksiin. Tästä vedestä voidaan kierrättää tehtaan sisällä noin 60-80 %.

Lisäksi keittämöllä käytetään 0-6 m3 puhdasta vettä jäähdytykseen, ja tämä vesi on pääasiallinen kuuman veden lähde. Koska keittämöä on pidetty perinteisesti kuu-35 man 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.

5 Mustalipeän kuiva-aine muodostuu monenlaisista yhdisteistä, jotka ovat peräisin erilaisista orgaanisista, pääasiassa ligniini- ja hiilihydraattipohjaisista yhdisteistä. 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 jäähdytyk-10 sistä.

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

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

25 4-10 m3 puhdistamolta peräisin olevaa jätevettä ruskean massan pesussa.

1-3 m3 valkaisukemikaaleista, pääasiassa klooridioksidista, peräisin olevaa nestettä. Nyt tämä voidaan vaihtaa mm. haihduttamon lauhteeseen tai puhdistamolta peräisin olevaan suodokseen.

1- 5 m3 haihduttamon lauhdetta valkaisun pesuprosesseihin. Sitä käytetään joko 30 rummun tai telojen pesuun ja valkaisun pesureille massan pesuvedeksi.

2- 4 m3 lauhdevettä kuivakoneelle huopien pesuun.

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

Lisäksi keittämöllä käytetään 0-6 m3 puhdasta vettä jäähdytykseen, ja tämä vesi on 35 pääasiallinen kuuman veden lähde. Koska keittämöä on pidetty perinteisesti kuuman veden lähteenä, on tavoitteena ollut että kuumaa vettä valmistetaan tietty mää- 15 rä, esimerkiksi 2-5 m3. Kuitenkin uudessa kytkennässä keittämöllä voidaan lämmittää puhdistamon jätevettä tai kuuma vesi joudutaan jäähdyttämään ilman lämmön hyväksikäyttöä.

5 Haihduttamon lauhteita laihamustalipeän määrästä riippuen syntyy sellutehtaalla maksimissaan 6-8 m3/adt. Suurempia määriä esiintyy vain erikoistapauksissa.

Tällaisen vedenkäytön seurauksena voidaan määritellä tehtaasta ulostulevat virrat: 9- 11 m3 mustalipeän mukana haihdutukseen. Siten lauhde muodostaa sisäisen kier-10 ron.

Haihduttamon eri vaiheista syntyy lauhteita 6-9 m3. Nämä lauhteet käytetään prosessissa eri kohteissa siten kun edellä on esitetty.

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

15 2-5 m3 jätevettä kuivausosastolta huopien pesusta ja tiivistevesistä sekä jäähdytyk sistä

Tiiviste ja jäähdytysvesien virroista syntyy 1-3 m3, mutta nämä jakeet voidaan tietyin edellytyksin kierrättää sadevesien mukana kanaaleihin.

Siten kokonaisuudessaan jätevesiä syntyy 0-10 m3 kuutiota massatonnille, edulli-20 semmin 0-7 m3, edullisimmin 0-4 m3. Lisäksi tulee puunkäsittelystä peräisin oleva jätevesi. Näistäkin virroista merkittävä osa muodostuu tiivistevesistä, kanaalien ke-räilyvesistä tai muista prosessin kannalta sekundäärisistä lähteistä.

Näin nähdään että on saavutettavissa todellinen tekniikan parannus, jossa tavoit-25 teeksi voidaan asettaa jopa taso 0 m3 jätevettä/adt massa ulos prosessista tasaisessa ajotilanteessa.

Koska massan pesuun ja valkolipeän valmistukseen tarvitaan tyypillisesti noin 10-16 m3 nestettä /adt massaa, voidaan katsoa että sellaisen jätevesimäärän käsittelemi-30 nen ja tuottaminen näihin tarpeisiin on edullista. Koko tehtaan kannalta oleellisimmat ympäristövaatimukset kohdistuvat valkaisun jäteveteen, joka on sekä merkittävä biologisen että kemiallisen hapenkulutuksen lähde ja ennen kaikkea huolta aiheuttavat ECF-valkaisussa syntyvät orgaaniset klooriyhdisteet. Muita sellutehtaan jätevirtoja ovat jäähdytysvedet, tiivistevedet, rejektivirrat, kanaalivedet; laitoksen pesuvedet ja 35 sadevedet sekä puunkäsittelyn vesi. Puunkäsittelyn vettä lukuun ottamatta mainitut vedet eivät ole olleet kosketuksissa klooriyhdisteitä sisältävän prosessin kanssa.

16

Niihin kerääntyneet päästöt ovat luonteeltaan pääsääntöisesti vuotoja ja ylikaatoja, laiterikoista johtuvia satunnaispäästöjä, jatkuvista tai jaksottaisista pesuista peräisin olevia laitteiden, tekstiilien tai säiliöiden pesuvesiä sekä rejektisysteemistä peräisin vuotoja. Tehtaan jäteveden tällaisten jakeiden haitallisuus ympäristön kannalta pe-5 rustuu pääasiassa happea kuluttaviin yhdisteisiin. Voidaan siten todeta että ainoastaan valkaisun jätevesi sisältää mm. kloorautuneita orgaanisia yhdisteitä, joita yleisesti pidetään ympäristön kannalta haitallisimpana.

Esillä olevan keksinnön edut saadaan esille parhaiten siten että jäteveden puhdis-10 tuslaitoksella erilaiset jätevesivirrat käsitellään eri osastoissa. Siten valkaisun jätevesi käsiteltäisiin eri altaissa, erillään esimerkiksi kuorimon jätevesistä. Toisaalta tällöin jätevesi ei myöskään laimene jäähdytysvesien tai sadevesien seurauksena. Lisäksi mikäli tehtaalla on useita eri valkaisulinjoja ja mahdollisesti useita kemikaalien talteenottolinjoja, voidaan siinäkin tapauksessa johtaa eniten kloorikemikaaleja 15 sisältävät virrat siihen puhdistusyksikköön, josta puhdistettu jätevesi palautetaan tehdasprosesseihin, kuten ensisijaisesti ruskean massan pesuun tai kemikaalien valmistukseen. Siten orgaaniset klooriyhdisteet saataisiin konsentroitua tehtaalle palautettavaan virtaan, ja vähemmän haitalliset virrat puhdistettaisiin ja johdettaisiin jokeen.

20

Erillisten puhdistuslinjojen hyötynä on myös vierasaineiden (NPE, non-process elements) hallinta. Kun mm. puukentältä tulevassa vedessä on paljon kuoresta ja puun pinnasta peräisin olevia aineita sekä korjuun ja kuljetuksen aikana siihen kiinnittynyttä hiekkaa ja pölyä, näistä epäpuhtauksista saattaa tulla haitallisia aineita sellun 25 kemikaalikiertoon, jos tällainen jätevesi vietäisiin sinne. Kun yhdessä jäteveden puhdistuslinjassa käsitellään vain valkaisun jätevesiä, täältä palautettava jätevesi sisältää epäpuhtauksina vain valkaisussa irtoavia aineita, puhdistusprosessissa tarvittavia kemikaaleja ja pH:n säätöön käytettyjä kemikaaleja.

30 Erillisen puhdistuksen kautta voidaan hallita erityisesti myös orgaanisten klooriyhdisteiden kulkeutumista valkaisussa ja valkaisusta ulos puhdistuksen kautta vesistöön. Koska monet muut tehtaalta ulostulevat virrat, kuten tiivistevedet tai sadevedet, ovat jopa jäteveden keräilyjärjestelmään joutuessaan edelleen hyvin puhtaita, on tarpeetonta sekoittaa näitä virtoja esimerkiksi valkaisun tai kuorimon jätevesien kanssa.

35 Siten esimerkiksi tiivistevedet voidaan kerätä talteen ja käyttää uudestaan, jäähdytysvedet voidaan kierrättää tehtaan prosesseissa jne. Vasta kun laiterikkojen yms.

17 seurauksena nämä vedet likaantuvat, ne pitää kerätä ja johtaa puhdistukseen. Koska nyt on edullista että valkaisusta tulevan jäteveden ja prosessissa uudelleen käytettävän veden määrä on tasapainossa, myös tämä tavoite edellyttää sekä yhä tehokkaampaa puhtaiden vesijakeiden kierrätystä että eri jätevesijakeiden käsittele-5 mistä eri puhdistuslinjoilla.

Tästä esimerkkinä on sadevedet. Tehtaan alueella saattaa sataa useita päiviä ja tehtaan jätevesien valuma-alueella saattaa sateen vaikutuksesta tulla vettä useita kuutiometrejä tunnissa. Vaikka vesi on pääsääntöisesti puhdasta, se silti laimentaa 10 tarpeettomasti puhdistukseen joutuvaa vettä. Lisäksi sade saattaa huuhtoa tehtaan alueelta esimerkiksi purua ja kuituja tai tehtaasta häiriötilanteessa lattialle joutunutta mustalipeää. Siten sadevesi saattaa aiheuttaa myös yllättäviä kuormituspiikkejä puhdistusprosessille. Koska tehdasprosessi kykenee ottamaan vain tietyn määrän puhdistettua jätevettä takaisin prosessiin, mm. sateen aiheuttama kuormitusvaihtelu 15 saattaisi merkittävästi vaikuttaa tehtaalta ulos lähtevien päästöjen määrään ja laatuun. Jos valkaisun jätevesi käsitellään erikseen, silloin valkaisun jäteveden volyymiin vaikuttaa pääosin vain valkaisurakennuksesta tuleva sadevesi sekä selkeytti-miin, ilmastusaltaisiin ja muihin avoimiin rakenteisiin pääsevä sadevesi. Siten valuma-alue saadaan minimoitua ja myös volyymi ja kuormitusvaihtelu ovat pieniä.

20

Koska eräänä vaihtoehtona on käyttää hapetettua valkolipeää tai valkolipeää jäte-vesilaitoksen neutraloinnissa, myös silloin on edullista puhdistaa valkaisun jätevedet omassa käsittelylinjassa tai altaassa. Kun käsitelty jätevesi on neutraloitu ja palautetaan takaiseen prosessiin, samalla saadaan myös käytetty valkolipeä talteen ja pa-25 lautettua kemikaalikiertoon. Samalla varmistetaan ettei kemikaalikiertoon pääse neutralointiaineiden kautta sellaisia yhdisteitä, jotka voisivat haitata prosessia. Siten useimmissa laitoksissa käytetty sammuttamaton kalkki (CaO) olisi prosessin kannalta selvästi hankalampi ja aiheuttaisi selvästi enemmän hankaluuksia kuin valkolipe-än yhdisteet. Kuten jo mainittiin kun käytetään erillistä puhdistuslinjaa nimenomaan 30 valkaisun jätevesille, silloin valkolipeän komponentit saadaan takaisin kemikaalikiertoon ja vierasaineiden kulkeutuminen prosessiin saadaan minimoitua.

Jäteveden määrä riippuu nyt siitä, kuinka tehokkaasti lauhdetta käytetään hyväksi tehtaan prosesseissa. Lisäksi keittämöllä valmistuu aina tietty määrä kuumaa vettä, 35 joka joko kierrätetään prosessiin tai jos prosessissa ei ole mahdollisuuksia kuuman veden käyttöön, vesi on jäähdytettävä.

18

Myös puunkäsittelyssä voidaan käyttää joko valkaisun suodosta tai puhdistettua valkaisun suodosta ilman prosessiongelmia, mutta koska perinteisesti puunkäsittelyn laitteet on tehty hiiliteräksestä, vaatisi kloridipitoisen nesteen käyttö materiaalis-5 pesifikaatioiden tarkistuksen. Normaalissa tehdasprosessissa puunkäsittelyn jätevedet johdetaan yhteiseen puhdistusprosessiin ja sieltä ne palautuvat puhdistettuna vetenä tehtaan prosesseihin.

Sellutehtaassa on mainittujen päävirtojen lisäksi ns. sekundäärisiä virtoja riippuen 10 tehtaan paikasta, valituista prosesseista ja vaadituista tehtaan lopullisista puhtaus-tasoista, joille virroille tehdasprosessia suljettaessa joudutaan tekemään erillisiä käsittelyvaiheita. Tällaisia virtoja ovat erilaiset pääasiassa vesihöyryä sisältävät hön-gät, kuten sulan liuottajan hönkä, valkaisun kaasupesurin hönkä, savukaasuista peräisin oleva vesihöyry, massan kuivauksesta tai integraatin kyseessä ollessa jopa 15 paperikoneen kuivausosan hönkä, jatkuvan ulospuhalluksen hönkä, valkolipeän hapetuksen kaasaukset, 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 nestevir-20 raksi. Kaikilla näillä on omat kemialliset erikoispiirteensä, ja jos on tavoitteena yhä suljetumpi sellutehdas, silloin saatetaan nykyisten ns. perinteisten puhdistuskeinojen lisäksi tarvita mm. mikrosuodatusta, membraaniteknologiaa, ioninvaihtotekniikkaa, kehittyneitä haihdutustekniikoita ja tai muita kehittyneitä puhdistustekniikoita. Myös nämä virrat voidaan joko suoraan tai soveltuvien puhdistusvaiheiden jälkeen käyttää 25 hyväksi sellutehtaan prosessivesinä. 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 tekno-30 logioita, 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.

35 Nyt esimerkkinä olevassa sulfaattimassan keittoprosessista syntyvä jätelipeä toimitetaan haihduttamolle, jossa sen kuiva-ainetaso nostetaan sarjaan kytketyssä haih- 19 dutusprosessissa 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 yhdisteitä, jotka ovat muodostuneet keiton valkolipeän reaktioissa, että keitossa 5 irronneita selluloosa-, hemiselluloosa-, ligniini-ja uuteaineperäisiä aineita.

Haihduttamolta ovat peräisin lauhteet, jotka ovat pääsääntöisesti kuin tislattua vettä ja sisältävät haihdutuksen kirjallisuudesta tunnettuja useita orgaanisia pienimolekyylisiä aineita, joista tunnetuin on metanoli, ja epäorgaanisia natriumin ja rikin yhdistei-10 tä. Koska haihduttamon lauhteita on jo vuosia käytetty ruskean massan pesupro-sessissa säästämään tuorevettä, on lauhteiden puhdistamiseksi itse haihduttimien sisälle kehitetty puhdistusmenetelmiä, kuten lauhteiden segregointisysteemejä sekä ulkoisia puhdistusmenetelmiä, esimerkkinä lauhteiden strippaus. Riippuu oikeastaan lauhteen käyttötarkoituksesta, kuinka paljon tehtaan kannattaa investoida lauhteiden 15 puhdistukseen. Lisäksi on tutkittu lauhteiden orgaanisten osien hapettamista esimerkiksi otsonilla. Lauhteista saadaan erittäin puhtaita ja soveltuvia useisiin käyttökohteisiin valkaisulaitoksella 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 sa-20 manaikaisesti jos lauhdetta ei täysipainoisesti käytetä hyväksi.

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 riit-25 tävää puhdistusta, jotta näitä voidaan käyttää uusissa käyttökohteissa, jotka lopullisesti 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 var-30 ten. Siten on edullista tehdä sellainen vesikytkentä valkaisulle, jossa valkaisun pesu-reille tuodaan riittävä määrä lauhdetta, jolloin valkaisun jäteveden puhdistusprosessiin voidaan toimittaa 11-15 m3 jätevettä.

Lisäksi laitoksen toiminnan kannalta saatetaan todeta olevan edullista, jos puhdis-35 tuksen jälkeen aivan kaikkea jätevettä ei palauteta prosessiin, vaan 0,5-5 m3/adt jätevettä johdetaan puhdistettuna takaisin vesistöön. Tehtaan toiminnan kannalta se 20 voi alentaa käyttöhäiriöiden määrää, vaikkakaan ei ole estettä käyttää kaikkea puhdistettua jätevettä tehtaalla.

Valkaisun lisäksi puhdasta vettä tarvitaan massan kuivausosastolla huopien ja kui-5 vauskoneen tekstiilien puhdistukseen. Kun lauhde puhdistetaan riittävästi, esimerkiksi erittäin alhaiseen COD ja hajuyhdistepitoisuuteen, voidaan lauhdetta käyttää myös kuivauskoneen prosesseissa, kuten huopien puhdistusvetenä. Lisäksi lauhde sopii kuivausprosessissa rainauksessa käytettyjen viirojen korkeapainepesuun, mutta tämä tyypillisesti vaatii että lauhteesta on puhdistettu merkittävä määrä hajuyhdis-10 teitä pois. Koska näin lauhteen käyttökohteet kasvavat huomattavasti, voidaan lauh-teiden perinteisen puhdistuksen lisäksi joutua käyttämään uusia puhdistusmenetelmiä, kuten mm. otsonointia lauhteen hajuyhdisteiden määrän vähentämiseksi.

Haihdutuksesta muodostunut konsentraatti eli vahvamustalipeä poltetaan soodakat-15 tilaprosessissa, edullisimmin siten kuten US-patenttihakemuksessa 60/913322 kuvataan. Siinä prosessissa lipeä poltetaan energiaksi, mutta myös kloridi poistetaan. Siten keksinnön mukaisessa järjestelyssä soodakattilaosastosta muodostuu ns. nielu, johon kloridiyhdisteet pitää toimittaa poistettavaksi. Valkaisun jätevesille on monissa keskusteluissa etsitty nielua tai munuaista ennen soodakattilaprosessia ja tyy-20 pillisesti kuitulinjalla, nyt tämä nielu on sijoitettu itse soodakattilaan.

Soodakattilasta regeneroitavat kemikaalit poistuvat sulana. Sula on pääsiassa keit-tokemikaalien muodossa olevaa natriumkarbonaattia, natriumsulfidia sekä kirjallisuudesta tunnettuja pääasiassa rikin, natriumin, hiilen ja hapen yhdisteitä. Sula liuo-25 tetaan soodakattilan alapuolella ns. sulan liuottajassa, johon tuodaan liuotusvedeksi suodosta mm. meesan pesusta.

Kaustisointi on laitos, joka sisältää tyypillisesti viherlipeän suodatuksen, sammutta-mattoman kalkin ja viherlipeän sekoituksen liuottajassa, kaustisointiastiat kaustisoin-30 tireaktion suorittamiseksi. Reaktiossa natriumkarbonaatti reagoi kalsiumoksidin kanssa siten että saadaan natriumhydroksidia ja kalsiumkarbonaattia. Syntynyt val-kolipeä suodatetaan siihen tarkoitetuilla suotimilla ja kalsiumkarbonaatti eli meesa pestään meesasuotimella siten että se voidaan siirtää meesauuniin. Meesauunissa kalsiumkarbonaatti lämmön vaikutuksesta reagoi ja muuttuu kalsiumoksidiksi siten 35 että se voidaan käyttää uudestaan liuottajassa. Lisäksi kaustisoinnissa syntyy erilaisia saosteita mm metallista sekä orgaanisista aineista, jotka kerätään kaustisoinnin 21 liuottajasta ja kaustisointiastioista sekä niiden jälkeisiltä suotimilta, ja nämä poistetaan sitä varten erikseen suunnitellulta sakkasuotimelta.

Kaustisointiosastolla käytetään tunnetusti puulajista ja alkalitarpeesta johtuen noin 5 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 haihduttamolta peräisin olevaa lauhdetta. Nämä pesuihin ja laimennuksiin käytetyt nesteet ovat peräisin mm. meesasuotimelta, jossa meesa pestään ennen meesauu-nia ja johon on siten siirtynyt osa alkalista. Koska valkaisun jätevesille joko puhdis-10 tettuna tai puhdistamattomana halutaan löytää uusia käyttökohteita ja koska keksinnön mukaisesti halutaan saada mahdollisimman paljon kloridipitoisia nesteitä kemikaalikierron kautta soodakattilalle, niin esillä olevan keksinnön mukaisesti meesan pesuun käytetään suoraan valkaisun puhdistamatonta jätevettä. Koska jätevesi saattaa sisältää yhdisteitä, jotka eivät sovellu meesan pesuun, voidaan vaihtoehtoi-15 sesti käyttää tässä prosessissa myös puhdistusprosessin läpikäynyttä nestettä samaan tarkoitukseen. Siten saadaan systeemiin toimitettua kloridipitoista nestettä, jota voidaan riittävässä määrin poistaa soodakattilan prosessissa.

Lisäksi puhdistamoprosessin läpikäyneestä jätevedestä on poistettu kuituja sekä 20 kiintoainetta selkeytyksessä, jolloin niistä aineista ei tule harmia kaustisoinnin suo-dattimissa.

Kuitenkin kemikaalien valmistusosastoa on kehitetty siten että sen käyttämä vesi on mahdollisimman puhdasta ja ennen kaikkea haihtuvien rikkiyhdisteiden määrä pitää 25 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 aiheuttamat päästöt, mm. TRS-päästöt, ole suuri riski. TRS-päästöjä syntyy, 30 kun meesan pesussa käytettävät aineet pääsevät meesauuniin ja vapautuvat haju-tai muina haitallisina yhdisteinä. Esitetyssä ratkaisussa tuodaan merkittävä osa val-kolipeälaitoksen vedestä joko suoraan valkaisusta valkaisun suodoksena tai sitten biologisen puhdistuksen jälkeen, jolloin orgaaninen kuorma on merkittävästi alentunut. Toki kaikissa tapauksissa on mahdollista että meesa pestään edelleen puhtaal-35 la vedellä vaikka suotimen laimennuksessa käytetäänkin esitettyä ratkaisua, jossa osa nesteestä on korvattu valkaisusta peräisin olevilla nestejakeilla.

22

Koska valkaisusta peräisin olevien nestejakeiden käyttö on ratkaistu uudella tavalla ja tuottaa selviä säästöjä joko vedenkäytössä tai jäteveden määrässä, voidaan siten harkita myös lisälaitteiden tai puhdistussysteemien asentamista meesauuniin. Mee-5 sauunissa 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, tullaan lopulta tilanteeseen että kokonaisuuden kannalta meesauuniin asennettavien suodatin- ja puhdistuslaitteiden hinta koko tehdasta ajatellen on 10 kohtuullinen.

Koska uudessa kytkennässä puhdistettua jätevettä toimitetaan prosessissa eri käyttökohteisiin, saattaa jäteveden eri jakeille tulla erityyppisiä laadullisia vaatimuksia. Siten jäteveden puhdistusprosessi voidaan tehdä siten että esimerkiksi enemmän 15 ligniiniä sisältävät jakeet jaetaan toiseen puhdistuslinjaan ja vähemmän ligniiniä mutta enemmän väriyhdisteitä sisältävät jakeet puhdistetaan toisessa linjassa. Myös eri jätevesijakeita kuten happaman suodoksen likaista suodosta, happaman suo-doksen puhdasta jaetta sekä alkalista suodosta voidaan puhdistaa valkaisun jälkeisessä prosessissa erillisinä jakeina siten että niiden ominaisuudet uudelleenkäyttö-20 kohteessa ovat optimaaliset.

Jäteveden puhdistusprosesseihin kuuluu tyypillisesti esipuhdistus, neutralointi, biologinen käsittely aerobisella tai anaerobisella menetelmällä sekä mahdollinen kemiallinen käsittely. On mahdollista että jäteveden käsittely on ratkaisultaan myös ns.

25 ilmastoitu lammikko, jolloin puhdistusteho on vaatimattomampi kuin biologisen jäteveden puhdistusprosessin. Lopuksi tehdään vielä selkeytys, jossa poistetaan bakteerien toiminnasta syntynyt liete. Tämä liete voidaan viedä edelleen soodakattilaan poltettavaksi mustalipeän mukana, ja tämä on jo tänä päivänä käytössä usealla tehtaalla. Kemiallisissa menetelmissä voidaan jätevedestä saostaa haitallisia ainesosia 30 pois siten että jäteveden laatu paranee. Lisäksi jätevettä voidaan hapettaa esimerkiksi otsonilla tai hapella. Näillä menetelmillä on löydettävissä sellainen puhdistuslaitoksen ratkaisu, jolla jätevesi saadaan riittävän puhtaaksi esitettyihin käyttökohteisiin.

23

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

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

10

Kaikissa puhdistusmenetelmissä on todettu että kloridipitoiset epäorgaaniset aineet kulkeutuvat nesteen mukana laitoksesta ulos, mutta orgaanisista aineista merkittäviä määriä joko muuttuu tai hajoaa puhdistuksen seurauksena. Koska tavoitteena on poistaa merkittäviä määriä niitä yhdisteitä, jotka haittaavat valkaisua, voidaan todeta 15 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 pesuprosessissa.

20 Jäteveden käsittelyä varten jätevesi pitää jäähdyttää siten että bakteerit pystyvät toimimaan kunnolla. Koska käsitelty vesi otetaan takaisin prosessiin mieluiten pro-sessilämpötilassa, järjestetään systeemi tavallisilla lämmönvaihtimilla siten että jäteveden jäähdyttimen toinen puoli on varattu jäähdytettävälle jätevedelle ja käsitelty jätevesi toimii jäähdyttävänä nesteenä. Tällöin käsittelemätön jätevesi saavuttaa jä-25 teveden käsittelyltä vaadittavan tyypillisesti alle 40 °C lämpötilan ja palaava neste lämmitetään 65-80 °C lämpötilaan niin että kun neste palaa kuitulinjalle sen lämmittämiseen kuluu kohtuullisia määriä höyryä. Kun systeemiin lisätään riittävästi läm-mönvaihtimia, voidaan edullisimmillaan päästä eroon esimerkiksi jäähdytystorneista, joita on runsaasti käytetty sellutehtaan jätevesien jäähdytykseen.

30

Toinen mahdollisuus lämmittää käsitelty jätevesi on keittämön kierrot. Keittämöllä tarvitaan jäähdytyksiä varten noin 20-60 °C:sta nestettä jäähdytykseen ja siihen käytetään yleisesti lämmintä vettä tai tehtaan jotain lämmittämätöntä vesijaetta. Jos lämmönvaihtajan materiaali valitaan oikein, voidaan siinä tapauksessa jäähdytys 35 hoitaa käsitellyllä jätevedellä. Toki käsitelty jätevesi sisältää klorideja, mutta koska 24 pH on neutraali tai se voidaan säätää jopa hieman alkaliseksi, ei materiaali aiheuta kohtuutonta kustannusta.

Palaavassa käsitellyssä jätevedessä voidaan bakteerien läsnäolon vuoksi olettaa 5 olevan merkittäviä määriä pieneliötoimintaa, mikä voi aiheuttaa lika- tai hajuhaittoja.

Jos kuitenkin analysoidaan tarkemmin ECF-valkaisun olosuhteita, voidaan todeta että klooridioksidi on voimakas hapetin ja klooridioksidivalkaisun olosuhteissa bak-teeritoiminta on hyvin vähäistä. Lisäksi lämpötilat yli 80 °C sekä pH:n muutos val-kaisuvaiheiden välissä happamasta alkaliseksi siten että myös peroksidia tyypillises-10 ti on vaiheessa läsnä johtaa siihen, että kaikki merkittävä eliötoiminta käsitellyn jäteveden joutuessa valkaisuvaiheeseen on lähes tulkoon mahdotonta.

Jätevesiä voidaan yhteen puhdistuslaitokseen tuoda useista lähteistä. Jos samalla tehdasalueella tai sen läheisyydessä on muuta puunjalostusteollisuutta, tyypillisesti 15 paperikoneita, mekaanisen massan tehtaita tai sahoja, voidaan nämä jätevedet edelleenkin 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 20 ei-sellutehtaasta peräisin olevien alkuaineiden laatu, ennen kun tällaisen puhdistus-laitoksen vettä käytetään sellutehtaalla. Saattaa esimerkiksi olla vaikeaa käyttää kalsiumpitoista puhdistettua jätevettä kuitulinjalla saostumien vuoksi, mutta sen käyttö saattaa olla kaustisoinnissa aivan mahdollista.

25 Koska nyt esitetty keksintö vaikuttaa koko tehtaan tasolla kaikkiin nestevirtoihin, pitää kokonaisuutta hahmottaessa nähdä ne perusasiat, johon keksintö antaa vastauksen. Ensinnäkin teknisesti esim. US-patenttihakemuksessa 60/913322 kuvataan miten edullisesti saadaan ECF-valkaisun klooripitoisille nesteille tarvittava nielu, josta saadaan merkittävä määrä klorideja ulos prosessista.

30

Nyt puhdistettu jätevesi, jossa on jäljellä tietty kemiallinen hapenkulutustaso sekä orgaanisten halogeenien taso (AOX), on saatu kemikaalikiertoon, jossa se käytännössä konsentroidaan haihdutuksessa siihen muotoon, että se poltetaan soodakattilassa. Jos 90 % jätevedestä palautetaan kemikaalikiertoon puhdistuksen jälkeen, 35 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 25 kytkennällä, jossa 90 % puhdistetusta jätevedestä palautetaan tehtaalle, päästään tasolle 0,02 kg/adt. Sama reduktio voidaan todeta olevan myös kemiallisella hapenkulutuksella. Näistä syistä johtuen puhdistetun jäteveden käyttö muodostaa todellisen askeleen suljettua sellutehdasprosessia kohden ja mahdollistaa lähes saasteet-5 toman prosessin. On kuitenkin hyväksyttävä että on joitain poikkeustilanteita, jolloin jätevettä ei voida puhdistuksesta palauttaa, vaan se on hetkellisesti toimitettava vesistöön.

Kun klorideille on saatu aikaiseksi nielu, on prosessi järjestettävä siten että nieluun 10 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 määriä klorideja saadaan syötettyä soodakattilaan joutuvaan nestekiertoon: 1. Ruskean massan pesu ja sieltä kemikaalikiertoon joutuva kloridi; ja 15 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 kemikaalien lisäyksiä, on edullista että valkaisuun joutuva neste on puhdistettu niistä aineista, jotka aiheuttavat valkaisussa laatu-ja vaaleusmenetyksiä. Siten valkaisun 20 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 aina- ___________kin 30 %, edullisesti yli 40 %, edullisimmin yli 60-%,-ja/tai jäteveden ligniinipitoisuus alenee ilman laimennusta ainakin 30 %, edullisesti yli 40 %, edullisimmin yli 60%.

25 Tästä seurannaisvaikutuksena on että haihduttamolta tulevaa lauhdetta kannattaa käyttää kuitulinjalla merkittäviä määriä eli 1-5 m3/adt, jotta massa saadaan pidettyä riittävän puhtaana ja tehtaan nestekiertoon saadaan riittävä määrä nestettä epäorgaanisten aineiden akkumuloitumisen estämiseksi. Uudessa kytkennässä tähän on 30 todellista tarvetta koska perinteistä lauhteen käyttökohdetta ei enää ole. Siten uusia tehtaan lauhteiden käyttökohteita tulevat olemaan kuivauskoneen puhtaan veden nestevirrat, esimerkiksi siten että huopien ja viirojen pesu tehdään jatkossa haihdut-tamon lauhteilla. Siinä tapauksessa lauhteet pitää puhdistaa niin ettei haitallisia tai haisevia yhdisteitä pääse kuivauskoneen tai kuivaussalin kautta ilmaan.

35 26

Jos tehdas on varustettu valkaisusekvenssillä jossa on kolme pesulaitetta, silloin sekvenssivaihtoehtoja voisivat olla:

A/D-EOP-D 5 A/D-EOP-DnD A/D-EOP-P D-EOP-D Z/D-EOP-D D-EOP-P 10 A-EOP-D A/D-EOP-P

Tyypillisesti nestekierto näissä tapauksissa on ratkaistu siten että: - viimeiselle eli D tai P-vaiheen pesurille tulee massan kuivakoneen kiertovettä ja 15 vähän kuumaa vettä, - keskimmäisen valkaisuvaiheen, joka on esimerkeissä EOP-vaihe (tarkoittaen alka-liuuttovaihetta, jossa tarvittaessa voidaan käyttää peroksidia tai happea tehostamaan valkaisua) jälkeisessä pesussa käytetään viimeisen valkaisupesurin suodosta ja puhdasta vettä, 20 - ensimmäisen valkaisuvaiheen, joka on esimerkeissä A, A/D, Z/D tai D-vaihe (tar koittaen happo-, otsoni- tai dioksidivaihetta tai niiden yhdistelmää ilman välipesua), jälkeisessä pesussa käytetään viimeisen valkaisupesurin suodosta ja EOP-vaiheen suodosta.

25 Vaikka merkittävä määrä maailmalla toimivista kolmen pesurin valkaisusekvensseis-tä on lähellä näitä tai näiden muunnelmia, myös muita mahdollisia sekvenssejä voidaan kolmella pesurilla muodostaa. Lisäksi yhdistelmässä ei ole oleellista, mitä muita valkaisukemikaaleja käytetään, vaan oleellista on että sekvenssissä on yksi kloo-ripitoisia kemikaaleja käyttävä vaihe. Lisäksi puhdas vesi voidaan tuoda myös en-30 simmäisen valkaisuvaiheen pesurille. Lisäksi pesulaitteet voivat olla pesupuristimia tai pelkkiä puristimia, jolloin kaikkea puhdasta vettä ei tuoda prosessiin syrjäytyksen kautta, vaan puhdas neste sekoitetaan prosessiin laimennuksessa.

Valkaisussa voi olla myös neljästä seitsemään valkaisuvaihetta, joissa kaikissa käy-35 tetään aikaisemmin mainittuja valkaisuvaiheita tai -sekvenssejä, joissa on vähintään yksi klooridioksidivaihe.

27

Jos tehdas on varustettu valkaisusekvenssillä, jossa on neljä pesulaitetta, silloin sekvenssi vaihtoehtoja voisivat olla:

5 A/D-EOP-D-D A/D-EOP-D-P D-EOP-D-D Z/D-EOP-D-P D-EOP-D-P 10 A-EOP-D-P A/D-EOP-Dn-D

Tyypillisesti nestekierto näissä tapauksissa on ratkaistu siten että: - viimeiselle eli D tai P-vaiheen pesurille tulee kuivakoneen kiertovettä ja vähän kuu-15 maavettä, - toiseksi viimeiselle pesurille pesuvesi tulee joko vastavirtaan viimeiseltä pesulait-teelta tai osittain vastavirtaan siten että osaksi lisätään kuumaa vettä, haihduttamon lauhdetta tai kuivauskoneen kiertovettä, - toisen valkaisuvaiheen, joka on esimerkeissä EOP-vaihe, jälkeisessä pesussa käy-20 tetään kolmannen tai neljännen valkaisupesurin suodosta ja puhdasta vettä. Puhtaan veden määrä voi vaihdella ja eräissä sovelluksissa sitä ei käytetä lainkaan. Joissain tapauksissa puhtaan veden sijaan käytetään kuivakoneen kiertovettä, - ensimmäisen valkaisuvaiheen, joka on esimerkissä A, A/D, Z/D tai D-vaihe, jälkeisessä pesussa käytetään kolmannen tai neljännen valkaisupesurin suodosta ja 25 EOP-vaiheen suodosta.

Nämä esimerkit kuvaavat niitä perusperiaatteita, miten valkaisun vesikiertoa tyypillisesti järjestellään, mutta teollisuuslaitoksista löytyy useita erilaisia modifikaatioita ja kytkentöjä riippuen valkaisussa käytetyistä materiaaleista, lämpötaseesta, raakave-30 den laadusta jne. Siten nyt esitetyt vaihtoehdot ovat esimerkkejä sellaisista suunnittelun lähtökohtana olevista ratkaisuista, joista sovitellaan kullekin asiakkaalle parhaiten sovelias ja toimiva ratkaisu.

Lisäksi keksinnön kannalta ei ole oleellista kuinka monelle pesurille tuodaan puh-35 dasta pesunestettä ja kuinka paljon. Oleellista ja keksinnön kannalta tärkeintä on että kun merkittävä osa tai kaikki ruskean massan pesuun aikaisemmin käytetty 28 haihduttamon lauhde jää uudessa kytkennässä käyttämättä aikaisempaan kohteeseen, se käytetään valkaisun pesureilla korvaamaan aikaisemmin käytettyä kuumaa vettä. Lauhteen käyttö valkaisussa ei sellaisenaan ole uutta, mutta tekniikan tason mukaisissa järjestelyissä jos lauhdetta käytettiin valkaisussa, samalla jouduttiin kor-5 vaarnaan ruskean massan pesussa tai happivaiheessa käytetty lauhdejae kuumalla vedellä. Siten lauhteen käyttö valkaisussa ei tuonut todellista vähennystä jäteveden volyymiin eikä vähentänyt tehtaan kokonaispäästöjä mm AOX.n tai COD:n osalta. Nyt kun vedenkäyttöä keksinnön mukaisesti vähennetään lisäämällä puhdistettu jätevesi tehtaan prosessiveden lähteeksi, silloin haihduttamon lauhde tulee avain-10 asemaan massan valmistuksen ja koko tehtaan veden käyttöä vähennettäessä tai optimoitaessa.

Lauhdetta syntyy sellutehtaan prosesseissa haihduttamolle menevästä mustalipeäs-tä seuraavasti. Keittoprosessista syntyvä mustalipeä pestään pois, jolloin massan 15 mukana keittoprosessin jälkeen on noin 6-101 mustalipeää yhtä massatonnia kohden. Kun pesuprosessissa käytetään yleensä 0,5-41 vesiylimäärää mustalipeän talteenoton varmistamiseksi, haihduttamolle kulkeutuu 6,5-141 mustalipeää sellutonnia kohden. Tähän mustalipeävirtaan on siirtynyt kuiva-ainetta 1,2-2 t/t sellua, josta osa on keitossa liuennutta orgaanista ainetta ja osa on keittolipeän epäorgaanisia kom-20 ponentteja. Siten haihdutukseen menevän mustalipeän kuiva-ainepitoisuus säädetään tavallisimmin tasolle 10-20 %, edullisimmin 14-19 %.

Pesemöltä tulevasta mustalipeästä haihdutetaan vettä pois siten, että sen kuiva-aine nousee riittävän korkeaksi polttoprosessia. varten. Moderneissa soodakattilois-25 sa poltetaan mustalipeätä, joiden kuiva-aine on 65-85 % ja siten mustalipeässä on enää 0,53-0,181 vettä yhtä kuiva-ainekiloa kohden. Siten mustalipeästä on haihdutettu 4-12,51 vettä sellutonnia kohden pois. Koska vesi on erotettu periaatteessa tislaustyyppisellä prosessilla, niin silloin vedessä ei ole mineraaleja eikä kiintoainetta, joten se on hyvin puhdasta. Lisäksi kun haihduttamolla käytetään lauhteiden 30 puhdistuslaitteita, kuten strippereitä, lauhdevirtaan sekoittuneet orgaaniset haihtuvat yhdisteet saadaan erotettua pois ja lauhteista tulee hajuttomia ja puhtaita käytettäväksi uudelleen tehtaan prosesseissa, kuten valkaisussa. Lisäksi valitulla tekniikalla voidaan vaikuttaa siihen kuinka paljon epäpuhtauksia lauhteesta saadaan poistettua ja samalla kuinka puhtaita lauhteet loppujen lopuksi ovat.

35 29

Lauhteet ovat puhdistuksen jälkeen ominaisuuksiltaan lähellä kemiallisesti puhdistettua vettä, jossa ei esiinny esimerkiksi periaatteessa lainkaan siirtymämetalleja, jotka voivat olla haitallisia mm. aikalisissä peroksidivaiheissa. Lauhteiden käytöstä on vuosien varrella tehty useita tutkimuksia. On todettu että kun lauhteet puhdiste-5 taan normaalien teollisten käytäntöjen mukaisesti ja kun niihin ei ole sekoittunut mustalipeäjäänteitä mm. ligniiniä, ne soveltuvat hyvin käytettäväksi valkaisun prosesseissa.

Kun haihduttamon lauhteiden käyttökohteena perinteisen tehdaskonseptin mukaili) sesti on ruskean massan pesu ja kaustisointiosastolla meesan pesu, laimennukset ja lopulta sulan liuotus, ei pelkkä lauhde määrällisesti ole edes riittänyt näihin kohteisiin. Kuitenkin ECF-tehtaassa lauhteen käyttö on valkaisussa lisännyt tuoreveden tarvetta ruskean massan pesussa sekä kaustisoinnissa, jolloin lauhteen tämä käyttö tosiasiallisesti ei alentanut tehtaan tuorevedenkäyttöä. Siten lauhteiden käyttö val-15 kaisussa ei tosiasiassa ole tuonut selviä vähennyksiä esimerkiksi jätevesien määräänkään. Muutamassa TCF-tehtaassa lauhdetta käytettiin myös valkaisussa, mutta niissä tapauksissa koko kemikaalikierron järjestely perustui siihen, ettei klorideja joutunut kemikaalien talteenottoprosessiin.

20 Nyt esittämässämme keksinnössä koko vesikierto on muutettu uudenlaiseksi, ja lauhteiden käyttö valkaisussa muodostuu uuden prosessin avainteknologiaksi. Koska puhdistettu jätevesi johdetaan sekä kaustisointiin että ruskean massan pesuun, merkittävä osa tai jopa kaikki lauhde jää käytettäväksi valkaisuun. Koko lauhdevo-lyymiä ei ole mielekästä laittaa valkaisuun, lähinnä tarkoitetaan 1-6 m3 nestettä/adt 25 massaa. Näin voidaan todeta että se puhtaan veden määrä, mikä voidaan valkaisun pesuvaiheissa korvata lauhteella, vähentää tehtaan kokonaisvedentarvetta samalla tilavuudella. Koska kemikaalien valmistus ja ruskean massan pesu tarvitsevat kokonaisuudessaan pesulaitteesta riippuen 7-15 m3 puhdistettua jätevettä /adt, on mielekästä käyttää tarvittava määrä lauhdetta valkaisun pesussa siten että lauhde kul-30 keutuu jäteveteen ja sieltä kemikaalikiertoon. Tämä kytkentä mahdollistaa tehtaan kokonaistaseen kannalta erittäin edullisen prosessin, koska valkaisuun tuodaan erittäin vähän kontaminoitunutta vettä ja valkaisun pesuvesi on peräisin tehtaan sisäisestä nestekierrosta.

35 Keksinnön mukaisesti ensimmäisenä askeleena päästään siihen, että tehtaan massan käsittelyprosessiin ei käytännössä tarvitse kytkeä yhtään merkittävää sellaista 30 prosessivirtaa, johon joudutaan käyttämään tehtaalle toimitettavaa raakavettä. Toisin sanoen massanvalmistus sisältäen keiton, pesun, valkaisun, kuivauksen, haihdutuksen, mustalipeän polton ja kemikaalien valmistuksen, voidaan toteuttaa niin että kaikki prosessiin toimitettava neste on peräisin joko haihduttamon lauhdejärjes-5 telmästä tai tehtaan jäteveden puhdistuslaitokselta. Tällöin syntyy suljettu nestekier-to, johon kuuluu valkaisu, ulkoinen puhdistus, ruskean massan käsittely, keitto ja haihdutus, joka tuottaa riittävästi lauhdetta puhtaan veden lähteeksi valkaisuun. Tämä edellyttää että puhdistettua jätevettä käytetään ruskean massan käsittelyssä mm. pesussa ja laimennuksissa.

10

Lisäksi lauhteita voidaan käyttää myös tiivistevetenä. Koska eräs selvästi puhdasta vettä tarvitseva kohde sellutehtaissa on pyörivissä laitteissa ja pumpuissa tiivisteve-si, eräs kohde haihduttamon lauhteille on käyttö tiivistevetenä. Tällä hetkellä tiiviste-vetenä käytetään pääasiassa puhdistettua tehtaan raakavettä. Monissa tehtaissa 15 tiivistevesi on 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.

20 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, sekoit-25 tajissa, lajittimissa sekä kaavainlaitteissa. Lisäksi käytetään pakattuja tiivisteratkai-suja sellaisissa käyttökohteissa, jossa akselien halkaisija on suuri.

Eräissä muissakin laitteissa, kuten pesulaitteissa, tarvitaan tiivistevettä. Niissäkin veden laadun kannalta on oleellista että tiivisteveden mukana tiivisteeseen ei tule 30 humusta tai partikkeleita, mutta pienet määrät orgaanisia yhdisteitä ei estä lauhteen käyttöä tiivistevetenä. Tunnetuista pesulaitteista tiivistevettä jossain muodossa käytetään mm. DrumDisplacer™ (DD)-pesurissa, imurumpusuotimissa, kiekkosuotimis-sa, painediffusööreissä ja diffusööreissä. Lisäksi tiivistevettä käytetään tietyissä puristimissa ja pesupuristimissa. Keittämöllä, haihduttamolla, kuivausosastolla, sooda-35 kattilalla sekä kaikilla muilla tehtaaseen liittyvillä osastoilla on pyöriviä tai muita laitteita, joihin tarvitaan tiivistevettä, joksi soveltuu lauhde.

31

Jos tiivisteet ovat ns. kaksitoimisia, silloin tiivistevesi tulee laitteesta ulos suunnilleen yhtä puhtaana kuin se oli sinne mennessään. Siksi tiivistevesi voidaan edelleen ottaa talteen ja kierrättää joko uudestaan tiivistevedeksi ilman puhdistuskäsittelyä tai 5 siten että ennen uudelleen käyttöä tiivisteessä vesi puhdistetaan jollain suodatusmenetelmällä tai muulla tavalla.

On varmistettava ettei lauhteissa olevat orgaaniset aineet aiheuta tiivisteiden ennenaikaista kulumista, syöpymistä, liukenemista tai muunlaista vaurioitumista. Tämä 10 erityisesti silloin jos materiaaleina on esimerkiksi muovia, kumia tai muita vulkaanisia tai polymeereistä rakentuneita yhdisteitä.

Kun tiivistevesi on lauhdetta, se voidaan käyttää myös muualla prosessissa puhtaan veden sijasta, kuten pesuvetenä, laimennuksina, laitteiden puhdistusvetenä sekä 15 kaikissa sellaisissa kohteissa, joihin yleensä sellutehtaan oloissa halutaan käyttää puhdasta vettä.

Nyt esitetyt ratkaisut mahdollistavat myös lauhteiden tai jäteveden käytön esimerkiksi klooridioksidiveden valmistukseen. Kun klooridioksidivesi on tyypillisesti tehty 20 tehtaan raakaveteen, saatetaan raakavesi korvata jossain vaiheessa jopa puhdistetulla jätevedellä tai lauhteella. Näissä virroissa oleellista on että neste on tarpeeksi kylmää. Lauhteen 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 25 vai ei.

Koska jo näistä järjestelyistä syntyy erinäinen määrä uudelleen määriteltäviä pro-sessiolosuhteita, voidaan niistä katsoa ratkaistuiksi ainakin: 30 Lipeän käyttö siten että hapetettu valkolipeä toimii neutraloinnissa koko valkaisun alueella sekä jäteveden neutraloinnissa. Tälle hapetetulle valkolipeälle voidaan asettaa erittäin tiukat laatuvaatimukset. Koska on tunnettua että tiosulfaatti aiheuttaa hapettavien kemikaalien pelkistymistä, on hapetetun valkolipeän laatuvaatimuksiksi asetettava: jäännössulfidi on alle 2g/l, edullisesti alle 1g/l, ja tiosulfaatista vähintään 35 50 %, edullisesti yli 80 %, on hapetettu lähtötasoonsa nähden. Tämä pätee yhtä lail- 32 la jäteveden neutraloinnissa, koska sitä kautta merkittävä osa jätevedestä palautuu ruskean massan pesuun ja sieltä valkaisuun.

Lämmönvaihdinjärjestelyt, joiden avulla jätevesi jäähdytetään ja käsitelty jätevesi 5 lämmitetään ristiinkytketyillä lämmönvaihtajilla tai käsitelty jätevesi lämmitetään keit-tämön kierroissa.

Jäteveden puhdistusprosessin tulee jatkossa tuottaa sellaista nestettä, että se soveltuu hyvin käytettäväksi pääsääntöisesti kahdessa kohteessa, ruskean massan 10 pesu ja valkolipeän valmistus. Niiden laatuvaatimukset saattavat olla siinä määrin erilaiset että on edullista käsitellä niitä puhdistamolla jopa erillisinä jakeina.

Kun sellutehdas jäljestetään edellä kuvatulla tavalla, voidaan todeta keksityn jätevesiltään lähes suljettu sellutehtaan prosessi ilman että laitokseen lisätään yhtään uut-15 ta osastoa jo käytössä olevien lisäksi.

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

20 Valkaisukemikaalien kulutus pysyy oleellisesti samalla tasolla kuin parhaissa nykyisissä tehdasratkaisuissa ja massalle saavutetaan kaikki tavoitteeksi aseteltavat vaa-leustasot.

Esillä olevan keksinnön ensisijainen tarkoitus on mahdollistaa kemiallisen massan 25 valmistus oleellisesti ilman nestemäisiä ympäristölle haitallisia päästöjä ja erittäin pienin kaasumaisin ja kiintein päästöin. Keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joissa

Kuvio 1 on kaavamainen esitys tunnetun tekniikan mukaisen sellutehtaan osaproses-30 sien kytkennöistä, ja

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

Kuviossa 1 esitetyssä tunnetussa järjestelmässä kuvataan viitenumerolla 10 35 tavanomaista keitintä, esimerkiksi vuokeitintä, johon syötetään lehti- tai havupuuhaketta 11 tai muuta hienonnettua selluloosapitoista materiaalia. Keittimessä 33 10 puuhaketta 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 kuumalla vedellä 14, esim. lauhteella. 5 Happivaiheeseen kuuluu tyypillisesti myös lajittelu. Pesuliuos 9 johdetaan vastavirtaan massaan nähden.

Happidelignifioinnin jälkeen pesty ja happikäsitelty massa 15 johdetaan ECF-valkaisimolle 16, jossa se käsitellään erilaisissa valkaisuvaiheissa, mutta ainakin 10 yhdessä käytetään klooridioksidia. Muut käytettävät valkaisuvaiheet voivat vaihdella, ja ne riippuvat myös käsiteltävänä olevan massan laadusta. Valkaisuvaiheiden jälkeen 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.

15

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 tuorevettä 23. Pesusuodoksia kierrätetään vastavirtaan, mutta lopulta 20 syntyy sekä hapanta 24 että alkalista 25 valkaisusuodosta, joka poistetaan prosessista jätevesien käsittelyyn 26. Puhdistettu jätevesi 27 on poistettu tyypillisesti tehtaan läheiseen vesistöön.

Tavanomaisen käytännön mukaisesti heikkomustalipeä 28 poistetaan keittimestä 10 25 (tai siihen yhteydessä olevasta ruskean massan pesurista), ja se johdetaan haihduttimille 29. Haihduttamossa syntynyttä lauhdetta 30 käytetään ruskean massan käsittelyssä 12 pesunesteenä.

Haihduttamosta vahvamustalipeä 31 johdetaan lopulta talteenottokattilaan 32, jossa 30 syntynyt savukaasu 33 johdetaan jatkokäsittelyyn puhdistettavaksi.

Talteenottokattilasta 32 saatava sula 34 viedään liuottajaan 35 viheriipeän muodostamiseksi. Viheriipeää 36 käytetään edelleen kaustistamossa valkolipeän valmistukseen, johon kuviossa 1 viitataan numerolla 37. Viheriipeästä poistetaan liukenematon 35 sakka-aines esimerkiksi suodattamalla, ja erotettu sakka käsitellään edelleen ns. sak-kasuotimella (ei esitetty). Näin selkeytetty viheriipeä käsitellään kalkilla kaustisointire- 34 aktion suorittamiseksi ja valkolipeän ja meesan tuottamiseksi. Meesa erotetaan valko-lipeästä suodattamalla ja pestään. Sakeutettu meesa poltetaan meesauunissa.

Valkolipeää johdetaan yhdettä 38 pitkin keittimeen 10. Valkolipeästä erotetun meesan 5 pesuun tuodaan tyypillisesti kuumaa vettä 39, jolloin muodostuu laihavalkolipeää, joka käytetään liuottajassa 35.

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

10

Keksinnön mukaisessa prosessissa ECF-valkaisusta saatavat jätevedet, tyypillisesti hapan jätevesi 24 ja alkalinen jätevesi 25 viedään jätevesipuhdistamolle niiden orgaanisen aineksen vähentämiseksi. Kun valkaisulaitokselta tuleva jätevesi on puhdistettu biologisessa jäteveden puhdistuslaitoksessa, sen kemiallinen hapenkulutus 15 (chemical oxygen demand, COD) on alentunut yli 70 % ja sen orgaanisten klooriyhdisteiden määrä AOX-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 yhdistei-20 den hapettamiseen. Kloridipitoinen orgaanisesta aineksesta puhdistettua jätevettä 43 johdetaan keksinnön mukaisesti happivaiheen jälkeiseen pesuun, siten että ainakin 20 % ruskean massan pesuun käytetystä nestemäärästä on puhdistettua jätevettä. Jos pesulaitteita on kaksi tai useampi, niin puhdistettu jätevesi 43 viedään niistä massan virtaussuunnassa viimeiselle. Tältä pesulaitteelta suodos johdetaan sinänsä 25 tunnetulla tavalla ruskean massan käsittelyssä vastavirtaan, jolloin suodos otetaan talteen ensimmäiseltä ruskean massan pesulaitteelta. Kloridipitoinen suodos toimitetaan joko suoraan haihduttamolle 29 tai sitä käytetään keittämön prosesseissa laimennukseen ja syrjäytykseen, minkä jälkeen se päätyy mustalipeävirtaan 28. Vaikka esillä olevan keksinnön mukaisessa systeemissä tämän suodoksen kloridipitoi-30 suus nousee, sen sulfaatti- tai soodaprosessissa korkea alkalipitoisuus muuttaa kuitenkin klorideja sisältävät yhdisteet suolaksi eikä aiheuta merkittävää korroosio- tai prosessiriskiä ruskean massan käsittelyssä. Koska klorideja lisätään systeemissä nyt eri paikkoihin kuin missä sitä aikaisemmin on esiintynyt, koko tehtaan materiaa-lispesifikaatio on tarkastettava sekä laitteiden, putkistojen, venttiilien sekä muiden 35 prosessiaineita koskettavien pintojen osalta. Tämä pätee kaikkia kemikaalikierron 35 osastoja, kuitulinjan osastoja sekä niitä apuosastoja, joissa puhdas vesi muuttuu nyt keksinnön mukaisesti kloridipitoiseksi nesteeksi.

Haihduttamon lauhteita 30 käytetään keksinnön mukaisessa prosessissa kuviossa 2 5 pesuvetenä valkaisimolla 16, jonne lauhdetta viedään linjan 41 kautta. Lauhteita käytetään vähintään 1 m3/adt massa valkaisun pesuvaiheiden pesu- tai laimennusvete-nä tehtaan kokonaisjätevesimäärän vähentämiseksi.

Lauhdetta voidaan käyttää tuoreveden sijasta myös massan kuivauksessa, jonne 10 lauhdetta viedään linjan 42 kautta.

Keksinnön mukainen prosessi sallii myös sen että valkaisimon puhdistettua kloridipi-toista jätevettä käytetään myös keittokemikaalien valmistukseen. Puhdistettu jätevesi käytetään kaustistamon suotimilla, kuten viherlipeä-, sakka- ja/tai meesasuotimilla, 15 pesunesteenä. Suotimilla erotetut suodokset tai osa niistä viedään sitten sulaliuotta-jaan 35. Siten saadaan myös tätä kautta systeemiin toimitettua kloridipitoista nestettä, jota voidaan riittävässä määrin poistaa soodakattilan prosessissa.

Jos prosessin nestetase vaatii, voidaan puhdistettua jätevettä tarvittaessa poistaa 20 ulos prosessista.

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 25 kuvataan eräs edullinen tapa kloridipitoisen lipeän käsittelemiseksi soodakattilassa. Siten 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 30 lämpötilaa, jossa kloridipitoinen lipeä poltetaan. Siinä määritellään soodakattilassa edulliset poltto-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. Kloo-35 riyhdisteet rikastuvat savukaasun tuhkaan pääasiassa natriumkloridina ja kaliumklo-ridina mistä klooria voidaan erottaa ja poistaa prosessista, kuten on esitetty esim.

36 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 soodakattilaprosessiin kuuluva osaprosessi.

5

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 10 tavoin muunnella sen laajimman mahdollisen suojapiirin rajoissa, jota oheiset patenttivaatimukset yksin rajaavat.

Claims (22)

1. Menetelmä massan käsittelemiseksi sellutehtaalla, joka käsittää ainakin keittoli-5 peää hyväksikäyttävän alkalisen keittoprosessin massan tuottamiseksi, nestekier-roiltaan oleellisesti suljetun ruskean massan käsittelyn, alkuainekloorivapaata valkaisua käyttävän massan valkaisimon, jossa on ainakin yksi klooridioksidivaihe ja jossa muodostuu kloridipitoisia jätevesiä, kemikaalien tal-teenottolaitoksen, johon kuuluu mustalipeän haihduttamo ja kemikaalien talteenotto-10 kattilalaitos, ja jätevesienpuhdistuksen. tunnettu siitä, että valkaisimon kloridipitoisia jätevesiä johdetaan jätevesienpuhdistukseen, jossa niitä käsitellään niiden orgaanisen ainespitoisuuden alentamiseksi, että puhdistettua jätevettä johdetaan takaisin sellutehtaan prosessiin, siten että vähintään 20 % ruskean massan pesuun käytetystä nestemäärästä on puhdistettua jäte-15 vettä ja että haihduttamolta peräisin olevia lauhteita käytetään vähintään 1 m3/adt massa valkaisun pesuvaiheiden pesu- ja/tai laimennusvetenä kokonaisjätevesimää-rän vähentämiseksi, ja että kemikaalien talteenottokattilalaitokselle on järjestetty kloridien erotusprosessi kemikaalikierron kloriditason pienentämiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että lauhdetta käyte tään D0 -, Dr, D2- tai jonkin muun D-vaiheen jälkeisessä pesussa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että lauhdetta käytetään alkalisen valkaisuvaiheen jälkeisessä pesussa, edullisesti EO, EP tai

25 EOP-vaihe.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että lauhdetta käytetään peroksidi(P)vaiheen jälkeisessä pesussa.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että lauhdetta käyte tään perhappovaiheen jälkeisessä pesussa.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että lauhdetta käytetään otsonivaiheen jälkeisessä pesussa. 35

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että jätevesi puhdistetaan sen ligniinipitoisuuden alentamiseksi.

8. Patenttivaatimuksen 1 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että jätevesi puh-5 distetaan biologisesti.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että jäteveden puhdistukseen kuuluu lisäksi kemiallinen käsittely.

10. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että puhdistettua jätevettä 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 15

11. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että ruskean massan käsittelyyn kuuluva viimeinen pesuvaihe on happidelignifioidun massan pesu.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä puhdistettua jäte vettä käytetään kaustisoinnin jollain prosessisuotimella laimennusnesteenä, jossa muodostunut laihalipeä viedään soodakattilan liuottajaan.

13. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä 25 että haihduttamolta peräisin olevaa lauhdetta käytetään valkaisussa pääasiallisena tuoreveden lähteenä.

14. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että haihduttamon puhdistettua lauhdetta käytetään lisäksi massan kuivauskoneella. 30

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 10 että jätevedestä palautetaan sellutehtaalle ainakin 20 %, edullisesti ainakin 40 %.

19. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että haihduttamolta peräisin olevaa lauhdetta käytetään kuivausosastolla huopien pesuun. 15

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

21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että puhdistukseen johdettavan ja sieltä palautettavan jäteveden lämpötilaa säädetään ristivirtalämmön-siirtimessä.

22. Jonkin patenttivaatimuksen 1-19 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että puh-25 distettu jätevesi lämmitetään keittämön nestekierroista saatavalla lämmöllä.