FI88732C - Foerfarande och anordning foer behandling av bakvatten - Google Patents

Description

1 88732

Menetelmä ja laitteisto nollaveden käsittelemiseksi

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto paperikoneen nollaveden käsittelemiseksi. Erityisesti 5 keksintö kohdistuu kuidun talteenottoprosessin eli ns. save-all prosessin parantamiseen.

Kuidun talteenottoprosesseja käytetään silloin, kun käyttökelpoista kuitumateriaalia on joutunut kuidunkäsittely-10 prosessien jätevesiin, kuten esimerkiksi paperikoneen viiraosalta rainanmuodostuksen yhteydessä poistettavaan ns. nollaveteen. Tällaisiin suodoksiin, jotka erotetaan kuitususpensiosta erilaisilla rako- tai reikäsihdeillä tai pääosin nestettä läpäisevillä viiroilla, erottuu myös 15 käyttökelpoista kuituainesta. Mainitulle kuituainekselle on ominaista, että valtaosa siitä on kuitususpension hienointa kuitujaetta.

Kuidun talteenottoprosessit toteutetaan useimmiten erilai-20 silla suodattimilla, kuten esimerkiksi kiekkosuodattimella, joka muodostuu joukosta vaakasuoralle akselille kiinnitettyjä molemmin puolin viirapintaisia kiekkoja, jotka on upotettu käsiteltävää suspensiota sisältävään altaaseen. Kohdistamalla viirapintoihin paine-ero so. kiekkojen 25 sisäpuolelta alipaine tai ulkopuolelta ylipaine saadaan kuitususpensiosta poistettua nestettä kiekkojen sisälle ja sieltä akselin kautta ulos laitteesta sekä muodostettua kuitukerros kiekkojen viirapinnoille. Myös rumpusuotimia käytetään kuitujen talteenottoprosesseissa, jotka suotimet 30 muodostuvat vastaavasti vaakasuoralle akselille kiinnitetys tä viirapintaisesta rummusta, jonka viirapinnan sisäpuolelle on järjestetty ns. suodoslokeroita, joiden kautta nestettä suspensiosta poistetaan. Kummankin tyyppisen suodattimen — viirapinnan ongelmana on se, että sen tulisi pystyä päästä- ·-. 35 mään valtavat määrät nestettä lävitseen, mutta sen tulisi myös estää hienojakoisen kuituaineksen karkaaminen suodosve-teen. Parhaimmaksi tavaksi hoitaa ns. nollaveden suodatus on osoittautunut ratkaisu, jossa pitkäkuituisesta massasta 2 88732 ns. apumassasta muodostetaan ensin ohut kerros viirapinnal-le, jonka läpi sitten varsinaisen nollaveden suodatus tapahtuu.

5 Tavallisesti apumassaa lisätään nollaveden joukkoon, jolloin heti suodatuksen alkuvaiheessa apumassasta muodostuu ohut suodattava kerros viirapinnalle. Aivan suodatuksen alkuse-kunneilla menee suuri osa hienosta kuitusaineksesta suodok-sen mukana, joka suodos palautetaan tavallisimmin suodatti-10 men syöttöön ennen kuin apumassasta on ehtinyt muodostua tehokkaaseen suodatukseen riittävä kerros. Mikäli taas mainittua kerrosta ei muodostu ollenkaan, menisivät kaikki talteenotettaviksi aiotut nollakuidut viirapinnan läpi suodosveteen. Tällaisen tilanteen välttämiseksi apumassaa 15 syötetään tavallisesti niin paljon, että sen ja nollavesi-virtauksen kiintoainesuhde on välillä (0.5 - ) 1 - 1.5 (- 2).

Luonnollisesti on selvää, että mitä pitkäkuituisempaa apumassa on ja mitä vähemmän hienoainesta siinä on, sitä 20 paremmin se pidättää talteenotettavia nollakuituja eli toisin sanoen estää niiden joutumisen suodosveteen. Siten parasta apumassaa ovat pitkäkuituiset sellumassat, joilla lyhyiden kuitujen ja hienoaineksen osuus on alhainen. Mainittu pidätyskyky ei kuitenkaan ole ainoa apumassan 25 laadulle asetettava kriteeri, vaan suuri merkitys on myös sillä, kuinka paksu muodostuva kuituverkko on ja millaiset saostusominaisuudet sillä on. Mikäli apumassa on optimaalista ja kuituverkko siten oikean tyyppinen, tarttuu siihen nollaveden hienoainetta koko kerroksen paksuudelta eikä 30 ainoastaan apumassakerroksen pinnalle, jolloin kuituverkko pysyy auki ja näin suodatettavan nesteen virtaustiet kuitumaton läpi pysyvät paremmin ja kauemmin auki ja suodatinlaitteen kapasiteetti on tällöin korkeampi.

35 Ennalta tunnetuissa save-all- prosesseissa on pyritty ainoastaan apumassan valinnalla vaikuttamaan kuidun tal-teenottosuotimen toimintaan.

3 «8732

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisella tavalla käsittelemällä kuidun talteenottosuotimelle syötettävä apumassa ns. fraktiointilaitteella ennen apumassan sekoittamista nollaveteen siten, että apumassasta poistetaan sen 5 sisältämä lyhytkuituinen hienoaines, parannetaan apumassan laatua ja näin tehostetaan kuiduntalteenottosuotimen toimintaa .

Apumassan fraktioinnin vaikutus tulee selvästi näkyviin 10 silloin, kun apumassana joudutaan käyttämään esimerkiksi mekaanisia massoja, TMP:tä, SGW:tä tai PGW:tä, joissa hienoaineen osuus on korkea, hyvin yleisesti yli 30 % ja eräissä tapauksissa jopa 50 %. Tilanne on sama myös uusiomassan ollessa apumassana, mikä muuten tulee tulevaisuudessa 15 yleistymään uusiomassan käytön lisääntyessä.

Tämän suoritusmuodon mukaisella ratkaisulla saavutetaan mm. seuraavat edut.

- suotimen kapasiteetti kasvaa, jolloin pienempi suodin 20 riittää, - kuidun talteenottosuotimen suodospuhtaudet paranevat, koska apumassan hienoaines ei ole suodinta kuormittamassa, - voidaan käyttää toisarvoisempia massoja apumassaksi.

- Pitkäkuituinen havupuusellu voidaan korvata parempisaan- 25 toisilla mekaanisilla massoilla tai kierrätyskuidulla.

- voidaan hallita mahdollisista prosessivaihteluista johtuvat heilahtelut esim. kuidun talteenottoasteeseen. Esimerkiksi mikäli apumassan laatu vaihtelee, vaikuttaa se välittömästi kuiduntalteenottosuotimen toimintaan, 30 mutta fraktioimalla apumassa saadaan sen laatu vakioitua ja näin koko prosessi vakioituu.

Eräs tosiasia on myöskin se, että kuituja talteenotettaessa talteenottoon syötettävän nollaveden kiintoainepitoisuus 35 vaihtelee riippuen muun muassa paperikoneen viiraosan retentiosta. Korkeimmillaan runsaasti hienoainetta sisältävistä massakomponenteista paperia tehtäessä nollaveden kiintoainepitoisuus voi olla jopa 6000 - 8000 mg/1 eli 4 HS/32 toisin sanoen 0.6 - 0.8 %. Luonnollisesti kuiduntalteenot-tosuotimen kapasiteetti ja suodospuhtaudet ovat riippuvaisia kuiduntalteenottoon syötettävän nollaveden kiintoainepatoi-suudesta. Mitä alhaisempi nollaveden kiintoainepitoisuus on, 5 sitä suuremman virtauksen kuiduntalteenottosuotimen tulee pystyä käsittelemään ja sitä puhtaampia ovat suodokset.

Keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti ohjataan kuiduntalteenottoon tuleva nollavesi ennen apumas-10 san sekoittamista läpi erotinlaitteesta, joka erottaa nollavedestä kuituainetta ennen varsinaista nollakuidun talteenottosuodinta.

Näin toimimalla saavutetaan mm. seuraavia etuja: 15 - kuiduntalteenottosuotimen kapasiteetti kasvaa, jolloin pienempi suodin riittää, - kuiduntalteenottosuotimen suodospuhtaus paranee eli suodosten kiintoainepitoisuus laskee - paperikoneella tapahtuvat prosessivaihtelut, mm. 20 retention vaihtelusta johtuva nollaveden kiintoainepitoisuu- den vaihtelu tasaantuvat eivätkä vaikuta kuiduntalteenottosuotimen toimintaan, - saadaan eräänlainen "välivesi", josta osa kuiduista on poistettu ja jota mahdollisesti voidaan käyttää paremmin 25 muun muassa ns. hakuvesinä.

- voidaan nostaa apumassan ja nollaveden kiintoainesuhdet-ta kuiduntalteenoton kannalta kulloinkin optimiksi ilman, että kuiduntalteenottosuotimelle syötettävän nol laves i+apu -masa seoksen sakeus nousee liian korkeaksi kuiduntalteenot- 30 tosuodattimen toiminnan kannalta (max. noin 1.0 - 1.2 %).

Keksinnön mukaiselle menetelmälle ja laitteistolle tunnusmerkilliset piirteet käyvät ilmi oheisista patenttivaatimuksista.

Seuraavassa esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää ja laitteistoa selitetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista 35 5 38732 kuvio 1 esittää kaaviomaisesti keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista kuiduntalteenottoprosessia, ja kuvio 2 esittää myös kaaviomaisesti keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaista kuiduntalteenottoproses-5 siä.

Kuviossa 1 esitetään keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista kuiduntalteenottoprosessia, jossa esimerkinomaisesti havainnollistetaan paperikoneelta tulevan 10 nollaveden käsittelyä. Ennestään tunnettua tekniikkaa on syöttää kuiduntalteenottosuotimelle 10 yhteestä 12 putkilin-jaa 14 pitkin tulevan nollaveden eli paperikoneelta rainaa muodostettaessa poistetun suodoksen ja putkilinjaa 16 pitkin tulevan apumassan seosta, joiden tasainen sekoittuminen 15 toisiinsa on varmistettu sekoittimella 18. Teoriassa olisi myös mahdollista syöttää apumassa erikseen suotimelle, antaa suodattavan kerroksen syntyä suodinpinnoille ja vasta sen jälkeen johtaa nollavesi suodinpintojen kanssa kosketukseen. Tästä kuitenkin seuraisi se haitta, että 20 apumassakerroksesta tulisi niin tiivis, että se keräisi pinnalleen nollavedestä erottamansa jakeen, josta puolestaan hyvin nopeasti kerääntyisi niin tiivis ja homogeeninen kerros apumassakerroksen pinnalle, että suotautumista kyseisen kerroksen läpi ei enää tapahtuisi ja suotimen 25 kapasiteetti jäisi pienemmäksi kuin siinä tapauksessa, että suotimeen syötetään apumassan ja nollaveden seosta. Suotimelta 10 talteenotettu kuituaines palautetaan putkilinjaa 20 pitkin paperikoneen sekoitussäiliöön 22. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on ominaista, että apumassa otetaan 30 siitä putkilinjasta 24, jota kautta erilaisia paperin valmistuksessa käytettäviä massakomponentteja, kuten esimerkiksi SGW (stone ground wood), TMP, uusiomassa, hylky tai sellu, syötetään paperikoneen sekoitussäiliöön 22. Putkilinjasta 24 ns. apumassa syötetään pumpulla 26 - 35 apumassan fraktiointiläitteeseen 28, jossa syötetystä kuitususpensiosta erotetaan hienoaines ja lyhyet kuidut pois, jolloin ainoastaan fraktiointilaitteen "rejektoima" pitkäkuituinen jae syötetään apumassaksi nollaveden jouk- 6 <«732 koon. Mainitut massakomponentit syötetään putkeen 24 tavallisesti juuri kuvatussa järjestyksessä eli niin, että parhaiten apumassaksi soveltuvan sellun syöttöyhde on lähinnä apumassan syöttöpumppua, toiseksi parhaiten soveltu-5 van toisena ja niin edelleen. Tällöin apumassan syöttöpumppu 26 ottaa putkesta tarvitsemansa määrän apumassaa, jolloin voi tietenkin käydä niinkin, että se ottaa kaiken sellun apumassaan ja vielä osan hylystä, tai jos sitä ei kuulu valmistettavan paperin "reseptiin" osan uusiomassasta. 10 Keksinnölle on lisäksi olennaista, että apumassa pumpataan pumpulla 26 alkuperäisessä syöttösakeudessaan laimentamatto-mana fraktiointilaitteeseen 28, jonka tulee siis pystyä käsittelemään suhteellisen sakeata massaa, koska massakom-ponenttien sakeus on tavallisesti 3 % tai jopa hieman yli 15 3 %:n. Apumassan käsittely laimentamattomana on olennaista, koska sekoitussäiliöstä lähtevän massan sakeuden tulee olla 3 %: tienoilla tarkasti halutulla suhteellisen kapealla alueella. Mikäli laimennusta käytettäisiin, jouduttaisiin vesitaseen tasaisena pitämiseksi fraktiointilaitteen 20 "akseptoima" fraktio joko syöttämään suotimeen, jolloin koko fraktioinnista ei olisi sanottavaa hyötyä, tai järjestämään "akseptoidun" jakeen suodatus ennen sen johtamista sekoitussäiliöön 22.

25 Fraktiointilaitteena 28 voi olla painelajitin, paineeton läjitin esim. kaarisihti tai pyörrepuhdistin. Fraktiointi-laitteesta apumassaksi käytetään ns. rejektijae eli lajitti-men ollessa kyseessä se jae, joka ei ole läpäissyt sihtipin-taa ja pyörrepuhdistimesta ns. raskas rejekti. Fraktiointi-30 laite tai sen toiminta voidaan mitoittaa tai sitä voidaan ajaa esimerkiksi siten, että apumassaksi otetaan 50 - 80 % fraktiointilaitteeseen 28 syötettävästä kiintoaineesta ja loppu palautetaan sekoitussäiliöön 22.

35 Kuviossa kaksi esitetään keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukainen prosessikaavio, joka on suurelta osin yhteneväinen kuvion 1 kanssa, mutta johon on lisätty nollaveden käsittelyvaihe ennen apumassan sekoitusta 7 88732 nollaveteen. Nollavesi syötetään putkilinjasta 14 nollaveden käsittelylaitteeseen 30, jossa nollavedestä erotetaan osa siinä olevista kuiduista. Käsittelylaitteena voi olla paineeton läjitin, kuten kuvattu kaarisihti, suodin tai 5 painelajitin. Laitteen 30 toiminta perustuu siihen, että se erottaa nollavedestä nopealla erotusprosessilla tiettyä kokoa suuremmat kiintoainepartikkelit ja näin vakioi nollaveden laadun ja osittain myös kiintoainepitoisuuden. Kuvion mukaisesti käsittelylaitteen 30 erottama karkeampi 10 jae johdetaan virtaustietä 32 pitkin suoraan save-all suotimesta poistettavan kuituaineksen joukkoon putkilinjaan 20. Käsittelylaitteessa erotettu hienompi jae puolestaan johdetaan putkilinjaa 14' pitkin apumassan sekoituksen 18 kautta kuiduntalteenottosuotimelle 10.

15

Kuten edellä esitetystä nähdään, on kehitetty uusi ja ennalta tunnettujen ratkaisujen haittapuolet ratkaiseva tapa käsitellä ns. nollavesiä niin, että kuiduntalteenotto selluloosa- ja paperiteollisuuden kiertovesistä tehostuu ja 20 talteenotossa käytettävien suotimien koko ja sitä mukaa myös investointikustannus pienenee. On kuitenkin syytä huomata, että vaikka edellä on esitetty kaksi keksinnön edullista suoritusmuotoa, ei niillä ole tarkoitus rajata keksintöä kattamaan ainoastaan nämä esimerkinomaiset 25 suoritusmuodot, vaan keksintömme suojapiiri ja laajuus on ainoastaan määritetty oheisissa patenttivaatimuksissa. Niinpä on selvää, että mm. edellä selityksessä käytetyt termit fraktiointilaite ja käsittelylaite pitävät sisällään kaikki sellaiset laitteet, joilla edellä kuvatunlaiset 30 toiminnot saadaan suoritettua.

Claims (10)

1. Menetelmä nollaveden käsittelemiseksi, jossa menetelmässä selluloosan tai paperin valmistusprosessissa kuitususpensiosta erotettu kuituainesta sisältävä suodos 5 syötetään yhdessä niin sanotun apumassan kanssa kuiduntal-teenottolaitteeseen, jossa suodoksesta erotetaan käyttökelpoinen kuituaines pääasiassa apumassasta syntyneeseen kuitukerrokseen, jonka jälkeen mainittu erotettu kuituaines palautetaan takaisin prosessiin, tunnettu siitä, että 10 ennen apumassan sekoittamista nollaveteen apumassa fraktioidaan laimentamattomana hienompaan ja karkeampaan kuituainek-seen, joista ainoastaan karkeampi jae syötetään apumassana nollaveden joukkoon.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hienompi jae syötetään paperikoneen sekoitussäiliöön (22).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että ennen apumassan sekoittamista nollaveteen nollavedestä erotetaan hienompi ja karkeampi kuituaines, joista karkeampi palautetaan takaisin prosessiin ja hienompi johdetaan yhdessä apumassan kanssa kuiduntalteenot-toon. 25

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että karkeampi jae palautetaan paperikoneen sekoitussäiliöön (22).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että apumassa fraktioidaan vähintään 3 %:n sakeudessa.

6. Laitteisto nollaveden käsittelemiseksi, joka 35 laitteisto koostuu kuiduntalteenottolaitteesta (10), apumassan syöttö- ja sekoituslaitteista (26, 18) sekä tarvittavista putkilinjoista (14, 16, 20) käsiteltävän nollaveden, apumassan, talteenotetun kuituaineksen ja 9 -«'/02 talteenottolaitteen (10) suodosten kuljettamiseksi, tunnettu siitä, että apumassan syöttölinjaan (16) on järjestetty fraktiointilaite (28), jolla apumassasta poistetaan hieno kuitujae ennen apumassan syöttämistä nollaveden joukkoon. 5

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että nollaveden syöttölinjaan (14) on järjestetty käsittelylaite (30), jolla nollavedestä poistetaan kuitujaetta ennen apumassan sekoittamista nollaveden 10 joukkoon.

8. Patenttivaatimusten 6 tai 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että fraktiointi- tai käsittelylaite (28, 30) on painelajitin tai paineeton läjitin, esimerkiksi 15 kaarisihti.

8 j 8 / ο l

9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että fraktiointilaite (28) on pyörrepuhdis-tin. 20

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että käsittelylaite (30) on kiekko-, rumpu- tai muu vastaava suodin. 10 88732