JPH05501589A - 機械パルププラント廃液を処理する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 機械パルププラント廃液を処理する方法関連出願の相互参照 本願は、１９９０年４月１１田こ出願された出願第５０８．０４１号の一部継続 出願である。

発明の背景 本発明は、機械パルプ廃液の処理に関する。一層詳しくは、本発明は、凍結結晶 化を利用して機械パルプ廃液流を浄化し、高純度水を再生することに関する。

機械パルププラントロール機の排出する廃液流は、許容できない量の汚染物、た とえば、無機塩、木材廃棄物、有機物質、揮発性ガスを含有している。これらの 汚染物は、普通、廃液流を濃縮し、再生された流出物を分離することによって除 去される。蒸発が普通の濃縮技術である。

蒸発においては、廃液流を加熱して再生水を蒸留する。しかしながら、熱は、汚 染有機物およびガスも水と一緒に蒸留する。これらの汚染物は許容できるもので はなく、高純度の水を回収するには蒸留物の二次処理が必要である。かくして、 汚染物を蒸留物から除去しなければ、プロセス水を再利用することはできない。

二次処理後、再生水は、パルプ製造プロセスに戻すか、他のプロセスで用いるか 、あるいは、外部に放出するかすることができる。

しかしながら、機械パルプ廃液流が凍結によって充分に濃縮できることがわかっ た。凍結、分離後、再生水は、蒸発プロセスの蒸留物よりもかなり高い純度であ る。かくして、凍結再生水では、二次処理は最小限でよいか、あるいは、まった く不要となる。

したがって、本発明の１つの利点は、汚染物の蒸留を避け、それによって、機械 パルププラント廃液から高純度水を回収できるということにある。さらに、再生 水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）は、従来知られているよりも経済的にゼロまで 低下させることができる。また、廃液の低温処理により、高温蒸発プロセスで経 験される容器およびポンプの腐蝕が低減または排除できる。

発明の概要 本発明は、廃液流を凍結し、凍結した生成物を分離することによって機械パルプ プラント廃液流を処理する方法を提供する。１つの実施例では、機械パルププラ ント廃液流を凍結して結晶質水生成物と廃液濃縮物とを得る。結晶質水生成物は 、廃液濃縮物を洗い取ることによって再生することができる。

もう１つの実施例では、この方法は、機械パルププラント廃液流を間接的に冷却 し、次いで、冷却した水を結晶化して凍結生成物と濃縮物とを含むスラリを得る ことを意図する。凍結生成物を濃縮物から分離し、洗浄し、融解して高純度の液 体を得る。

別の実施例では、本方法は、廃液濃縮物の少なくとも一部を機械パルププラント 廃液流に戻すことを意図している。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明の１つの実施例のプロセス概略図である。

第２図は、本発明のもう１つの実施例のプロセス概略図である。

図面および好ましい実施例の詳細な説明本発明の方法は、機械パルププラントの 放出するいかなる廃液流にも適用することができる。このような機械パルププラ ントとしては、主として機械的エネルギを用いて木材マトリックスから木材繊維 を分離するものがある。か（して、機械パルププラント廃液としては、砥石砕木 パルプ（ＳＧＷ）、加圧砕木パルプ（ＰＧＷ）、熱機械パルプ（ＴＭＰ）　、化 学灼熱機械パルプ（ＣＴＭＰ）　、漂白化学熱機械パルプ（ＢＣＴＭＰ）　、過 酸化アルカリ機械パルプ（ＡＰＭＰ）およびパルプ出来高が高（、廃液量が比較 的少ない類似のプロセスから発生する廃液がある。

機械パルププラント廃液流は、代表的には、プロセスに送られる素材に存在する 廃棄物と、木材を軟化又は処理する際に使用された化学物質とを含有する。これ らの排出物は複雑であり、特徴付けるのが非常に難しく、習慣的にそれらのプロ セスソースによって定義される。発明を限定するわけではないが、このような木 材廃棄物は、たとえば、有機酸、揮発性有機物、樹脂化合物、リグニンを含有す る。機械パルププロセスで普通用いられる化学物質としては、硫化ナトリウム、 水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウムのような無機塩がある。木材廃棄物およびプ ロセス化学物質は、機械パルププラント廃液流を汚染し、塩分レベル、化学的酸 素要求量（ＣＯＤ）　、生物酸素要求量（ＢＯＤ）を高めることになる。これら 廃物質は廃液流を有毒にもする。当業者には公知であるが、ここには記載しない 他の木材廃棄物および化学汚染物も考えられる。

１つの実施例によれば、本発明によって処理される機械パルププラント廃液は、 塩のような無機汚染物と有機汚染物とを含有する。有機物質としては、重有機物 質（たとえば、リグニン、脂肪酸、炭水化物）と軽有機物質（たとえば、メタノ ール）がある。本発明で処理される機械パルププラント廃液は、代表的には、大 量の揮発性有機物、好ましくは、約０．　１〜２．０重量％の揮発性有機物質を 含有する。これら揮発性有機物質は、一般的には、周囲条件で１５０〜２２０° Ｆ（６５〜１０４℃）の沸点を有し、たとえば、揮発性酸を含む。

本プロセスによれば、機械パルププラント廃液は、周囲圧力の下に、約０〜３０ °Ｆ（−１７〜−１’Ｃ）の凍結点あるいはその付近の温度で処理される。好ま しくは、廃液は、約１０〜２５°Ｆ（−１２〜−６℃）で処理される。これより も低い温度は、廃液が機器を通って移動するので、廃液の凍結、たとえば、氷柱 の形成を防ぐため用いない。たとえば、洗浄段階中に物質が凍結しないように温 度を制限するとよい。かくして、処理されつつある物質が機器内で凍結して詰ま ってしまわないかぎり下限が０°Ｆよりも低くてよい。

本発明の１つの実施例が第１図に示しである。この実施例では、廃液はまず予備 処理される。この場合、管路ｌの廃液は浄化機２で予備処理されるが、この分野 で公知の任意の予備処理段階を用い得る。本プロセスでは予備処理は必須ではな く、廃液内の大量の浮遊固形物を減らすのに用いられる。

予備処理された廃液は管路３を通して冷凍機４に圧送され、この冷凍機において 、凍結生成物と液体濃縮物とを含有するスラリか形成される。冷凍機４への送り 量は、全固形物の１０重量％以下であるのが好ましい。ここで用いる全固形物と いう用語は、溶解固形物と浮遊固形物の合計を意味している。好ましくは、送り 最内の全固形物量は、約１０００重量ｐｐｍ〜ｌＯ重量％である。

生成物および濃縮物は、大気圧において、約０〜３２°Ｆ（−１７〜０℃）の温 度範囲で形成される。好ましくは、凍結生成物は、結晶質の水、すなわち、氷を 含み、汚染物を含有する。結晶質水は、約５０〜１５０ｐｐｍの化学的酸素要求 量（ＣＯＤ）である。結晶質水は、一般的には、約５０〜１５０ｐｐｍの全溶解 固形物（ＴＤＳ）も含み得る。

次に、凍結生成物を液体濃縮物から分離する。本実施例では、スラリを、管路５ を通して洗浄機６に圧送し、この洗浄機において、結晶性を維持する条件の下で 氷を水を用いて機械的手段によって洗浄する。しかしながら、氷は、濾過、遠心 分離を含む公知の任意の手段で分離し得る。氷を回収すて、パルプ製造作業を含 むプラントで再使用するか、あるいは、水源に戻す。

本実施例では、分離した液体濃縮物の一部を管路７から管路３に再循環させ、冷 凍機４に送る。もちろん、分離した液体濃縮物をプロセスにとって充分な任意の 量で再循環させてもよいし、また、任意の充分な部位に、たとえば、冷凍機に直 接送ってもよい。分離した液体濃縮物の残りに含まれる汚染物は、この分野で公 知の任意の方法で処理することができる。この場合、液体濃縮物を、管路８を通 して蒸発機９に送り、さらに汚染物を濃縮する。次に、これらの汚染物を焼却炉 ■０で焼却する。

第２図は、本発明のもう１つの実施例を示しており、ここでは、アイス・スラリ を形成する連続凍結プロセスを用いている。廃液２０は、冷凍機２１に送られる 。この冷凍機は間接冷凍プロセスを行う。ここで使用できる間接冷凍プロセスと しては、米国特許第４．２８６．４３６号、同第４．３３５．５８１号、同第４ ．４５７．７６９号および同第４．５３２．９８５号に記載されているものがあ る。これら米国特許の教示を言及するころによってここに組み込む。ここで、冷 凍機２１は、熱交換部２２とスラリ保持室２３とを含む。熱交換部２２は、チュ ーブ２４とシェル２５を含み、シェル・チューブ式熱交換器を構成している。冷 却材は管路２６を通してシェルに送られ、管路２７を通して凝縮機２８へ戻る。

冷却材は任意の普通に用いられる冷却材、たとえば、アンモニアあるいはフレオ ンである。ここにはシェル・チューブ式熱交換器を示したが、先に述べた米国特 許に記載されているものを含め、任意の間接冷却法を用いることができる。さら に、再循環システムおよびプール・ボイリング・システムのような任意の許容で きる冷凍プロセスを用いることができる。

廃液を、凍結点付近までチューブ２４内で冷却する。ポンプ２９が、スラリ保持 室２３から管路３０を通してチ□−ブ２４に液体を戻す。本実施例では、凍結生 成物はチューブ２４では生じないが、代わりに、スラリ保持室２３内に生じる。

冷凍生成物は、好ましくは、スラリ保持室内に存在する固形物質との接触で結晶 化することによってスラリ保持室２３内で生じる。固形物質は、結晶化種として 作用するものであり、好ましくは、スラリの凍結生成物である。始動中、適当な 種物質を使用して凍結生成物の結晶化を開始させることができる。高純度の結晶 質水が結晶化種として好ましい。

スラリ保持室２３の温度は、好ましくは、上記の連続した凍結法を、障害なしに 、実施させ得る温度に維持される。好ましくは、この温度は、約θ〜３０°Ｆ（ −１７〜−１℃）、より好ましくは、約ｌＯ〜２５°Ｆ（−１２〜−６℃）、最 も好ましくは、物質の凍結点である。スラリは、好ましくは、約３〜３０重量％ の高品質の氷を含み、残りが液体部分である。母液としても知られている液体分 は、好ましくは、全固形分の約８〜４０重量％、最も好ましくは、約１０〜１５ 重量％を含み、残りか水である。

スラリ保持室２３からのスラリを、管路３１を通して、約ｌθ〜２５°Ｆ（−１ ２〜−６９℃）の温度、好ましくは、約２３°Ｆ（−５℃）で、洗浄カラム３２ に送る。洗浄カラム３２は、任意の適当な設計のもの、たとえば、重力式あるい は液圧ピストン式のものでよい。ここでは、洗浄カラム３２は、重力式であり、 分離室３３と、洗浄室３４および環状融解室３５からなる。スラリは、分離室３ ３の底付近に設けた入口に連続的に送られ、上方へ移動して洗浄室３４に入る。

スラリは、上方へ進むにつれて、濃縮され、洗浄室で、高品質水の約７５〜９０ 重量％の濃度に達するのが好ましい。

洗浄液（純粋な、あるいは、再循環された高品質の水であってよい）を、管路３ ６および分配機３７から洗浄カラム３２の頂部に加える。洗浄カラム３２におい て、洗浄液は、氷バックが洗浄室３４の頂部に上昇するにつれて、下向きに流れ る。洗浄室３４の頂部において、氷バックは環状融解室３５に送り込まれる。

氷パックは、任意適当な移送手段、たとえば、回転する機械的なかき取りプレー ド３８によって融解室に送ることができる。

融解室３５は、高品質結晶質水を高品質液体水へ変換するものであり、好ましく は、約３２°Ｆ（０℃）の温度に維持される。第２図によれば、高品質水は、管 路３９を通して凝縮機２８に送られ、凝縮機２８において、冷却材と熱交換させ られる。熱交換させられた高品質水は、次に、管路４０から引き出され、パルプ 製造工程へ再循環させられるか、周囲環境へ戻されるか、あるいは、第１図に示 すように他のプロセスで使用される。

濃縮物は、管路４２を通して分離室３３から引き出され、処理工程へ再循環させ られるか、あるいは、第１図に示すように蒸発あるいは焼却によって処分され得 る。濃縮物は、先に述べた揮発性有機物質および重有機物を含め、機械パルププ ラント廃液に存在する汚染物を含有している。

こうして、本発明は、機械パルププラント廃液流に対して凍結分離技術を使用し て、濃縮物内の揮発性有機物質、重有機物質の両方を除去し、高品質の再生水を 生産することができる。さらに、間接凍結を使用した場合、揮発性有機物質が冷 却材を汚染するのを防止できる。これらおよび他の利点を以下の実施例に示す。

実施例 表１に示す組成を有する機械バルブプラント廃液を処理した。各廃液は、シェル ・チューブ式熱交換器とスラリ保持室を含む連続式間接冷凍機に送った。スラリ 保持室は、約２５°Ｆ　（−６℃）の温度に維持し、スラリは５重量％の氷を含 んでいた。スラリを、分離室、洗浄室および融解室を含む洗浄カラムに送った。

高品質の氷を洗浄室から回収し、融解室において、３４°Ｆ（１’ｃ）の温度で 融解した。こうしてできた、テスト１〜５の高品質水はｌＯ〜ｌ　ＯＯｐ　ｐｍ ＣＯＤであり、平均的５０ｐｐｍＣＯＤであった。濃縮物は、分離室の底から抜 き取ったが、表２の組成であった。

表　２ 本発明は、上記の好ましい実施例に限定されるものではない。

その完全な範囲が添付の請求の範囲に定義しである。

要約書 廃液流を凍結し、凍結生成物を濃縮することによって機械バルブプラント廃液流 を処理する方法。凍結生成物は約５０〜１５０ｐｐｍの化学的酸素要求量（ＣＯ Ｄ）を含み、再生することができる。廃液を凍結点付近まで間接的に冷却し、結 晶化して凍結生成物と液体濃縮物とを得る。凍結生成物を液体濃縮物から分離し 、次いで、洗浄する。

平成　年　月　日

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．機械パルププラント廃液流から高品質水を作る方法であって、ａ）機械パル ププラント廃液流を間接的にその凍結点付近の温度まで冷却する段階と、 ｂ）機械パルププラント廃液流の一部を結晶化させて凍結生成物と液体濃縮物と を得る段階と、 ｃ）凍結生成物を液体濃縮物から分離する段階と、ｄ）凍結生成物を洗浄する段 階と を含むことを特徴とする方法。
2. ２．請求の範囲第１項に記載の方法において、凍結生成物を重力によって液体濃 縮物から分離することを特徴とする方法。
3. ３．請求の範囲第１項に記載の方法において、分離した凍結生成物をパルプ製造 工程へ再循環させる段階をさらに含むことを特徴とする方法。
4. ４．請求の範囲第１項に記載の方法において、分離した液体濃縮物の少なくとも 一部を機械パルププラント廃液流へ再循環させる段階をさらに含むことを特徴と する方法。
5. ５．請求の範囲第１項に記載の方法において、分離した液体濃縮物を蒸発によっ てさらに濃縮することを特徴とする方法。
6. ６．請求の範囲第１項に記載の方法において、分離した液体濃縮物を焼却するこ とを特徴とする方法。
7. ７．請求の範囲第１項に記載の方法において、機械パルププラント廃液流が、Ｓ ＧＷ、ＰＧＷ、ＴＭＰ、ＣＴＭＰ、ＢＣＴＭＰまたはＡＰＭＰプラントの廃液流 を含むことを特徴とする方法。
8. ８．請求の範囲第１項に記載の方法において、冷凍生成物が結晶質水を含むこと を特徴とする方法。
9. ９．請求の範囲第１項に記載の方法において、冷凍生成物か約５０〜１５０ｐｐ ｍＣＯＤであることを特徴とする方法。
10. １０．機械パルププラント廃液流を処理する方法であって、ａ）廃液流をその凍 結点付近の温度まで間接手段によって冷却する段階と、 ｂ）冷却済みの廃液流を結晶化させて結晶質水生成物と液体廃物濃縮物とを得る 段階と、 ｃ）液体廃物濃縮物から結晶質水生成物を分離する段階と、 ｄ）結晶質水生成物を洗浄する段階と を含むことを特徴とする方法。
11. １１．請求の範囲第１０項に記載の方法において、結晶質水生成物を、分離、洗 浄中に濃縮することを特徴とする方法。
12. １２．請求の範囲第１０項に記載の方法において、結晶質水生成物を洗浄した後 に結晶質水生成物を融解させる段階を含むことを特徴とする方法。