FI67181C - Foerfarande och anlaeggning foer separering av fast material saosom fibrer sediment eller slam fraon vatten foer aoteranvaendning - Google Patents

Description

'1' 67181 MENETTELYTAPA JA LAITTEISTO KIINTOAINEIDEN, KUTEN KUITUJEN, SAKAN TAI LIETTEEN EROTTAMISEKSI VEDESTÄ HYÖDYKSI KÄYTETTÄVÄKSI.

Tämä keksintö kohdistuu lähinnä sellaisten vesien puhdistamiseen, jotka sisältävät johonkin tarkoitukseen käyttökelpoisia lisäaineita esim. kuituja, hiutaleita tai pieniä kappaleita.

Tällaisia vaikeasti puhdistettavia vesiä syntyy suuria määriä mm. puunjalostusteollisuudessa, esim. paperi- ja sellutehtaiden kuorimoissa. Näissä samoissa tehtaissa tarvitaan lämpöenergiaa, joten erotetut ja kuivatut kuidut voidaan polttaa ja muuttaa lämpöenergiaksi jo olemassa olevissa höyrykattiloissa .

Ennestään tunnettuja ja käytettyjä menetelmiä näiden vesien käsittelemiseksi ja puhdistamiseksi on paljon.

Tämän vuosisadan alusta alkaen aivan viime vuosiin asti ovat monet paperi- ja sellutehtaat laskeneet kuituja sisältävät jätevedet jokiin, järviin tai mereen. Mutta näin muodostui suuria lietealueita ja ympäristön vesistöt ja alavirran joet ja järvet pilaantuivat.

Sen jälkeen on tehty jätevesialtaita, joiden pohjalle lietteet lasketuvat. Altaiden pohjat puhdistetaan kaivinkoneilla ja pohjaliete ajetaan kaatopaikoille.

Ympäristönsuojelun myötä on esim. USArssa tällaisten teollisuusjätteiden ajo kaatopaikoille kielletty.

Tämän johdosta on tehty esim. pyöreitä selkeytysaltaita, joiden pohjalla on jatkuvasti liikkuva kaavin, joka nostaa pohjalle laskeutuneet hiukkaset pois selkeytysaltaasta. Tämä pumpattava jäteliete sisältää 2-6 % kiinteitä aineita. Kiintoaineiden määrä on n. 3-5 % käytetystä puumäärästä.

τπ ------- -2- 67181

Selkeytysaltaiden lietettä on vaikea kuivata. Kuivaukseen on käytetty sentrifugeja, pyöriviä imusuodattimia, viira·* suotimia, kiekkopuristimia ym.

Kun nämä ovat jatkuvassa teollisuuskäytössä osoittautuneet epätaloudellisiksi, on viime aikoina yritetty kehittää erikoisia polttolaitoksia, joissa voitaisiin polttaa märkää lietettä ja jätteitä. Tämä on kuitenkin energiataloudelli-sesti huono tapa, sillä märkien lietteiden sisältämän kuidun ja muun palavan aineen energia menee lietteessä olevan veden haihduttamiseen. Usein saattaa olla kyseenalaista, saadaanko hyötyenergiaa edes polttolaitoksen käyntikulujen ja kunnossapidon takaisinmaksuun.

Tämän keksinnön tarkoituksena on kehittää menettelytapa ja laitteisto kiinteiden aineiden kuten kuitujen, kuorihiuk-kasten tai lietteen erottamiseksi vedestä yksinkertaisella ja käyttövarmalla tavalla siten, että saadut kiinteät aineet voidaan hyväksikäyttää esim. kuivata ja polttaen muuttaa lämpöenergiaksi tai kuivana käyttää teollisuuden raaka-aineeksi .

Keksinnön mukaiselle menettelytavalle, kiinteiden aineiden kuten kuitujen hiukkasten tai lietteen erottamiseksi vedestä käytettäväksi hyödyksi, tunnusomaiset seikat on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle laitteistolle tunnusomaiset seikat on esitetty patenttivaatimuksen 8 tunnusmerkkiosassa.

Keksintöä selostetaan seuraavassa selostuksessa ja periaa-tepiirroksessa sitomatta keksintöä mitenkään tämän selostuksen tai oheisten kuvien esittämiin kaaviollisiin esimerkkitapauksiin.

Kuva 1 esittää puunjalostustehtaan kuorimoa kaaviona veden, kuoren ja lietteen käsittelyn osalta.

Kuva 2 esittää toisen tavan kiertoveden puhdistamiseksi.

-3- 67181

Kuva 3 esittää kuorisuodatusmenetelmän erästä hyväksikäyttöä.

Kuva 4 esittää eri virtauspiirien vesimäärät ja niiden sisältämät kiintoainemäärät.

Seuraavien sovellutusesimerkkien yhteydessä on oletettu käytettäväksi kuoren kuivaukseen rumpukuivaajaa BARK MASTER, koska kuoren kuivausarvot on saatu sillä kuivatun kuoren mittaustuloksina.

Osa 1, kuva 1, on kuorimarumpu, josta tulee alhaalta vettä, kuorta, kuitua ja kuorimujua kolakuljettimelle 2. Tämä on varustettu reikälevypohjalla, joten suuri osa kuorimarummus-ta tulevasta vedestä valuu reikien läpi alas ja kuori kuivuu kuljettimella kuiva-ainepitoisuuteen ka r 10 - 15 %. Kuljettimen alta vesi virtaa putkeen 3· Tämän ns. "kiertoveden" lämpötila on n. 30 - 40 0 C. Vesi sisältää paljon kuori- ja puu-kuitua sekä pieniä kuorenkappaleita.

Kolakuljetin 2 pudottaa märän kuoren repijään 4. Revitty kuori tulee repijästä reikäpohjäiselle, esim. viirapohjäiselle kuljettimelle 5, jonka nopeus on vain 1/5 - 1/10 kolakul-jettimen nopeudesta, mutta leveys sama. Tämän johdosta vii-rakuljettimen 5 päälle muodostuu tasapaksu koko ajan liikkuva kuorikerros 28.

Viirakuljettimen 5 yläviiran alla on vino levy 16, joka ohjaa viiran läpi suotautuneen veden sivulle tiloihin 6 ja 30, siten, että yläviiran läpi suotautunut vesi ei kulje ala-viiran läpi.

Viirapohjäisen kuljettimen asemesta voidaan käyttää myös reititetyllä pohjalla varustettua kolakuljetinta, jossa kolia on hyvin tiheässä niin, että koko pinta peittyy kuljetettavalla aineella esim. kuorella.

Juuri tätä kuorikerrosta 28 käytetään tämän keksinnön mukaisessa menettelytavassa veden puhdistamiseen.

li.. ------ 67181

Edellä jo mainittiin, että kuorimon n. 30 - 40° C lämpöinen kiertovesi valuu kolakuljettimen 2 reikien läpi alas ja yhdessä viirapohjäisen kuljettimen 5 alkuosasta tilaan 6 valuvan veden kanssa virtaa putkea myöten pystyselkeyttimen 7 keskelle sen yläosasta.

Pystyselkeytin 7 on iso, kuorimorakennuksen sisällä oleva säiliö tai jos se sijoitetaan ulos, on se lisäksi lämpöeris-tetty säiliö, jonka mitat ovat noin 0 8 m, korkeus 8 - 10 m. Selkeyttimen koon määrää tarvittavan kiertoveden määrä ja sallittu vesistöön laskettava vesimäärä.

Pystyselkeyttimen 7 muodostaa pystyasennossa oleva sylinte-rirunko 8, jonka ulkopuolella yläosassa on rengasmainen puhtaan veden kokoomasäiliö 9. Pystyselkeyttimen sisällä on pystyasennossa sylinteri 10 ja tämän yläosassa on ulkopuolella rengasmainen kevyiden kappaleiden kokoomasäiliö 11. Pystyselkeyttimen 7 pohja on kartiomainen ja keskellä on aukko 12.

Kun vesi 13 tulee putkesta 3 pystyselkeyttimen keskellä olevan putken 10 sisään, nousevat vettä kevyemmät kuoren ja puun kappaleet pintaan ja kerääntyvät kokoomasäiliöön 11, josta ne veden mukana joutuvat pumpun 14 imuputkeen 15. Pystyselkeyttimen kartiomaiseen alaosaan kertyneet vettä raskaammat kuorenkappaleet ja hiekka joutuvat aukosta 12 samaan imuputkeen 15 ja pumppu 14 pumppaa tämän 2 - 6 % kiintoainetta sisältävän lietteen suuttimesta 16 kuoren joukkoon ennen repijää 4.

Pystyselkeyttimessä puhdistunut rummun kiertovesi ja kuorittavien puiden suihkuvesi 17 otetaan kokoomasäiliöstä 9 ja paineistetaan pumpulla 18 siten, että saadaan tarpeeksi voimakkaat pesusuihkut 19 ja 20.

Pesusuihkuista 20 veden mukana tullut hiekka ja kuoret joutuvat hiekaneroittimeen 21 ja siitä vesi menee putkeen 3 ja hiekka nostetaan kasalle 22.

-5- 67181

Jos pystyselkeyttimessä vesi nousee liikaa, valuu se putkea 23 myöten pumppuun 2joka painaa liian veden ja sen pinnalla uiskentelevat vettä keveämmät hiukkaset putkesta 25 kuoren joukkoon ennen repijää.

Kuorimarumpuun tulee lämmintä vettä esim. paperitehtaalta putkella 26 suoraan rumpuun. Puhdasta ja lämmintä vettä tulee myöskin viiran pesusuihkuihin 27.

Kun kuori tulee repijästä 4 hitaasti kulkevalle viiralle 5 muodostuu viiran päälle n. 25 - 35 cm paksu hyvin märkä kuorikerros 28.

Viiran alkupäästä vesi valuu viirakuljettimen yläviiran läpi tilaan 6 ja siitä edelleen pystyselkeyttimeen 7. Viirakuljet-timen loppupäässä on puristusketju 29, joka puristaa kuorikerrosta alaspäin viiraa vasten, joten kuorikerroksesta suodattuu sangen puhdasta vettä tilaan 30, josta vesi 31 virtaa ulkona olevaan selkeyttimeen 32. Tähän muodostuu ainoastaan vähän lietettä. Tämäkin liete pumpataan pumpulla 38 putkesta 39 kuoren joukkoon ennen repijää. Selkeyttimestä 32 virtaa puhdas vesi edelleen vesistöön 33· Vesistössä on muutamia ilmastussuihkuja 34.

Kuorikerros 28 putoaa viiran 5 yläpäästä monipuristusmenetel-mällä toimivaan Bark Master -kuorenkuivaajaan 35 ja kuljetin 36 vie kuivatun kuoren poltettavaksi. Kuoresta erotettu "kuorivesi" virtaa putkea 37 pitkin pystyselkeyttimeen 7.

Lämmin vesi 26 ja pesusuihkut 27 tuovat järjestelmään uutta vettä. Järjestelmä säädetään siten, että poistuvan veden 31 määrä on yhtä suuri kuin suihkuista 26 ja 27 tulevan veden määrä. Täten lämmin kiertovesi kiertää aina vain lämpimässä kuorimossa eikä tule lämpöhäviöitä, kuten sellaisissa kuorimoissa, joissa kuorimon kiertovesi pumpataan ulos suuriin selkeyttimiin ja sieltä takaisin kuorimoon.

"6" 67181 L __

Jos kuorimon lähellä on paperitehdas tai selluloosatehdas, joista tulee vaikeasti puhdistettavia tai pahalta haisevia jätevesiä, on edullista suodattaa niitä kuorikerroksen läpi.

Varsinkin männyn kaarna on tunnetusti hyvä suodatusaine. Suodatettava vesi tuodaan putkella 57 ja jaetaan tasaisina virtoina kuorikerroksen päälle.

Vesi puhdistuu kuorikerroksen läpi kulkiessaan ja vedessä olleet kuidut jäävät kuoreen ja myös suurin osa vedessä olleista pahanhajuisista aineista imeytyy kuoreen ja menee sen mukana polttoon.

Kuva 2 esittää toisen tavan kiertoveden esipuhdistamiseksi.

Kuvan 1 mukaan kiertovesi johdettiin pystyselkeyttimen 7 läpi. Kuva 2 esittää kaarisihdin 40 käyttöä kiertoveden esi-puhdistukseen. Rummun 1 alta kuljettimen 2 läpi virtaava vesi 13 johdetaan kaarisihdin tasaussäiliöön 41, josta se nousee sihtien 42 yläpään yli ja sihtien läpi pumppuun 18 ja paineistetaan edelleen pesukiertoon.

Kiertovedestä erotettu muju 43 jää sihtien päälle, putoaa ruu-vikuljettimeen 44 ja se viedään kuljettimella 45 kuoren joukkoon ennen repijää 4.

Sihtien 42 rakoväli on 0,4 - 0,5 mm. Tällöin kuorihiukkaset, joiden kappalejako on suurempi kuin 0,3 - 0»** mm, erottuvat vedestä ja menevät kuoren joukkoon.

Kuljettimen 2 reiät saavat olla 6-8 mm. Suuret reiät pysyvät hyvin auki, niiden läpi tulevat 5 - 8 - 10 mm pitkät kuorenkappaleet pitävät rakosihdit auki mennessään rakojen päällä veden mukana alas.

Kuva 3 esittää aikojen kuluessa puunjalostustehtaiden vesistöön 50 kertyneen kuidun 51 hyväksikäyttöä kuorisuodatusmene-telmällä.

-7- 67181

Viirakuljetin 5 on tavallaan jaettu kahtia. Alkupäässä suodatetaan kuorimossa kiertävä lämmin 30 - 40° C vesi. Valssit 52 ja 52’ puristavat kuorikerrosta niin, ettei kovin paljon lämmintä vettä mene "kylmälle” puolelle, johon ruoppauspumppu 53 pumppaa lietettä 51 hajoittajalla 54 tasaisesti kuorikerroksen 28 päälle.

Tästä järvivedestä tilaan 30 valuva kylmä vesi 55 menee suoraan takaisin vesistöön. Kuori ja siihen jäänyt kylmä kuitu putoaa kuljettimen 5 yläpäästä monipuristusmenetelmällä toimivaan Bark Master -kuoripuristimeen 35, kuivattu kuori kui-tuineen menee polttoon kuljettimella 36 ja kuoresta poistettu vesi menee suoraan vesistöön putkella 56.

Suodatettaessa on kuoren 28 joukkoon tullut lietettä, joten kuoren kuiva-ainepitoisuus ennen kuoripuristinta on vain 10 - 12 %.

Tämän vuoksi kuori on kuivattava monipuristusmenetelmällä toimivalla ja puristusten välillä sekoittavalla Bark Master -rumpupuristimella, jolloin saadaan kuiva-ainepitoisuus yli 40 %.

Kuiva-ainepitoisuus riippuu luonnollisesti siitä, miten paljon lietettä sekoitetaan kuoreen.

Jos kuvan 1 mukaista menetelmää käytetään vain rumpukuoritun kuusen kuoren ja kuorivedestä erotetun kuorimujun kuivaamiseen, saadaan monipuristusmenetelmällä toimivalla Bark Master -puristimella kuivatulle kuorelle ja mujulle kuiva-ainepitoisuus ka yli 42 %.

Kuorisuodatuksen tuloksien selvittämiseksi tarkastelemme esi-merkkitehtaan kuorimon veden käsittelyä, kuva 4:

Tehdas kuorii puolimärkässä rummussa.

400.000 k-m^/v.

50 k-m^/h.

1.. ___ -β" 67181

Kuorimosta tulevassa vedessä 13 on: kiintoainetta 1,8 g/1 vettä 3500 m3/24 h= 145 m3/h kiintoainetta 6300 kg/24 h = 263 kg/h.

Tämä vesi- ja kiintoainemäärä menee nyt ulkona olevaan vuosit·* tain tyhjäksi ruopattavaan altaaseen josta vesistöön menee kiintoainetta 0,3 g/1 eli

Vesistöön menee 1000 kg/24 h = 43 kg/h 3 *3

Vettä käytetään 2,9 m / kuorittua k-m .

I) Kuorisuodatusta käytettäessä poistuu kuorimosta sama vesimäärä vettä 3500 m3/24 h mutta kiintoainetta on 0,2 g/1 ja selkeytysaltaasta 32 poistuu vesistöön vain 0,06 g/1 eli 200 kg/24 h.

II) On kuitenkin kuorimoita, jotka kuusen kuorella käyt-

0 O

tävät vettä vain 1,45 m /kuorittu k-m .

Vesimäärä olisi tämän mukaan 70 m3/h = 1700 m3/24 h

Suodatus kuorikerroksella antaa pienemmällä vesimäärällä paremman tuloksen, mutta vaikka lasketaan kiintoainearvolla 0,2 g/1, menee ulkona olevaan selkeyttimeen 32 kiintoainetta 0,2 x 1700 s 340 kg/24 h ja vesistöön kiintoainetta 70 kg/24 h.

-9- 67181 Tämä olisi vain 1/15 nykyisestä vesistöön menevästä kiinto-ainemäärästä.

On erikoisesti huomattava, että keksinnön mukainen menettelytapa on yksinkertainen ja käyttövarma eikä kuorimujun kuivauksessa tarvita ollenkaan mitään keskipakoiserottajia, imu-suodattimia, kaksoisviirapuristimia eikä lietepuristimia, vaan muju menee kuoren mukana polttoon.

Lisäksi saavutetaan edellä selostettu vesien suojelulle suu-riarvoinen kuorivesien hyvä puhdistustulos.

\

Claims (13)

1. Menettelytapa kiintoaineiden, kuten kuitujen, sakan tai lietteen erottamiseksi vedestä hyödyksi käytettäväksi, tunnettu siitä, että kiintoaineita sisältävä vesi syötetään rei'itetyn liikkuvan alustan, esim. viirapohjäisen kuljettimen päällä olevan tai rei-itetyllä pohjalla varustetun kolakuljettimen päällä olevan ja liikkuvan ja jatkuvasti uusiutuvan, hyödyksi käytettävän ainekerroksen päälle siten, että tämä ainekerros, kuorimurska, sokerijuurikasleike tai muu hyödyksi käytettävä ainekerros, toimii suodattimena, jonka läpi vesi valuu. λ

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menettelytapa poltettavan aineen erottamiseksi vedestä polttoaineeksi kuivaamista varten laitteistossa, jossa märkää ainetta, esim. kuorimosta tullutta puun kuorta, kuljetetaan kuljettimella kuivattavaksi polttoaineeksi, tunnettu siitä, että kuljettimena käytetään viira-pohjaista tai muuta rei'itettyä kuljetinta (5), jonka päällä kuljetettavaa, esim. kuivaajaan syötettävää kuorta, käytetään suodattimena siten, että prosessin yhteydessä syntyvää poltettavaksi kelpaavaa kiintoainetta sisältävää vettä tai lietettä syötetään kuljet-timella olevan kuorikerroksen päälle ja läpivirtaava, kuorikerroksessa suodatettu vesi ohjataan takaisin kiertoon tai lietealtaaseen tai vastaavaan.

3. · Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että kuorimarummusta (1) tuleva kuori ohjataan reikälevypohjalla varustetulle kolakuljetti-melle (2), jolloin reikien läpi valunut, kuoripalasia ja puukuituja sisältävä vesi (13) ohjataan putken (3) kautta selkeytinsäiliön (7) keskelle sen yläosaan ja säiliön (7) alaosasta pumpataan pohjaan painunut aines ja veden pintaan noussut aines lietepumpulla (14) viira-pohjaiselle tai vastaavalle kuljettimelle (5) kuori-aineen päälle tai kuoriaineen joukkoon, edullisesti -11- 67181 kuorirepijän (4) kautta, ja että viirapohjäisellä kul-jettiraella (5) olevan kuoriaineen (28) läpi suodatettu vesi ohjataan uudelleen putken (3) kautta selkeytin-säiliöön (7).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että selkeytinsäiliön (7) yläosasta kokooma-säilöön selkeytynyt lämmin vesi paineistetaan pumpulla (18) ja johdetaan rummun "kiertovedeksi” suihkuilla (19,20).

5. Edellä mainittujen patenttivaatimusten mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selkeytinsäiliön (7) asemasta käytetään veden esipuhdistukseen kaarisihtiä (40), josta kaarien välistä tullut puhdistettu "kiertovesi" paineistetaan pumpulla (18) ja vedestä erotettu kuitu ja kuorimuju siirretään kuljettimilla (44 ja 45) kuorimarum-musta tulevan kuoren joukkoon ennen repijää (4), jos sellaista käytetään.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesistön tai selkeytysaltaan pohjasta pumpataan lietettä lietepurapun (38) avulla viirapohjäiselle tai vastaavalle kuljettimelle (5), ja sillä olevan kuorikerroksen läpi suodatettu vesi ohjataan takaisin vesistöön tai selkeytysaltaaseen.

7. Patenttivaatimusten 4 ja 5 mukainen menetelmä tunnet-t u siitä, että sekä kuorimon lämmin kiertovesi että ruoppaajasta tai selkeytysaltaasta tuleva kylmä vesi johdetaan samalle kuljettimelle (5), mutta molemmat vesivir-taukset pysyvät omassa kierrossaan.

8. Laitteisto patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää esim. kuivattavaksi tarkoitettua kuoriainesta kuljettavan viirapohjäisen tai vastaavan kuljettimen (5), jonka päällä oleva ja jatkuvasti uusiutuva kuorikerros toimii kuituja ja kiinteitä kappaleita sisältävän veden suodattimena. __ - ττ; __ '12' 67181

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnet- t u siitä, että siinä on kolakuljetin (2), jossa on reikä-levypohja tai vastaava, selkeytins iliö (7), johon kuljettimen (2) läpi kuoren mukana tullut vesi ohjataan putkella (3) ja että laitteistoon kuuluu lisäksi lietepumppu (18), joka pumppaa lietteen säiliön (7) alaosasta viirapohjäisen tai vastaavan kuljettimen (5) päällä olevan kuorikerroksen (28) joukkoon tai päälle, ja että kuorikerroksen suodattamaa vettä varten on laitteet veden ohjaamiseksi uudelleen putken (3) kautta selkeytinsäiliön (7) yläosaan.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että selkeytinsäiliön (7) yläosassa on'kokoomasäi-liö (9) ja putki (17) ja pumppu (18) selkeytetyn lämpimän "kiertoveden" pumppaamiseksi takaisin kuorimarumpuun (1).

11. Patenttivaatimuksen 8, 9 tai 10 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että siinä on vesistöstä (50) tai selkeytysaltaasta (32) lietettä pumppaavat pumput (24, 38, 53. ja putket lieteveden pumppaamiseksi viirapohjäisen tai vastaavan kuljettimen (5) kuorikerroksen päälle ja laitteet putkineen suodatetun veden ohjaamiseksi takaisin vesistöön.

12. Patenttivaatimuksen 8, 9, 10 tai 11 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että viirapohjäinen tai vastaava kuljetin (5) käsittää valsseista (52, 52’) muodostuvan "väliseinän" kuljettimen suodattamien vesien ohjaamiseksi lämpimän kiertoveden kuljettimen (5) ensimmäisestä osasta putken (3) kautta selkeytinsäiliöön (7) ja kylmän liete-veden vesistöstä tai selkeytysaltaasta kokoojatilaan (30) ja sieltä takaisin vesistöön tai selkeytysaltaaseen.

13· Patenttivaatimuksen 8 mukainen viirapohjäinen kuorikerroksen kuljetin, tunnettu siitä, että kuorta kannattava päätön viira kulkee rullien tms:n päällä ja sen alla on vino levy (16), joka johtaa viiran läpi virtaavan veden sivulle vesisäiliöihin (6,30) ja että viira kulkee takaisin tämän levyn alla ja viiran pesua varten viiran päällä on puhdasvesisuihkut (27). -13- Patentkrav 6 7181