NO143850B - Fremgangsmaate til aa oppnaa et praktisk talt fullstendig lukket eller sluttet bakvannskretsloep ved papirfremstilling - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til

å oppnå et praktisk talt fullstendig lukket eller sluttet bak-vannskretsløp ved papirfremstilling, hvor alt det ved papirfremstillingen oppstående bakvann, som inneholder fibre og kjemikalier, oppdeles i flere kretsløp, idet en del av bakvannet benyttes ubehandlet til masseoppløsning og raassefortynning og en annen del av bakvannet regenereres ved tilsetning av kjemikalier og deretter på nytt tilføres fremstillingsprosessen.

For frigjøringen av fibrene ved papirmasse-fremstilling

og for optimal fiberfordeling på papirmaskinviren kreves et vann/fiber-forhold på opptil 300. Etter banedannelsen gir det tilførte vann, bortsett fra den lille rest som fordampes ved papirbanetørkingen, sammen med det på forskjellige steder i papirmaskinen anvendte rengjørings-sprøytevann, bakvann i en mengde på 30 - 300 l/kg ferdig papir. Dette bakvann er forurenset med fibre, farve- og fyllstoffer, limsubstanser og lignende med et faststoffinnhold i området 50 - 500 mg/l og i visse til-

feller endog høyere.

Uten tvil utgjør de store mengder av relativt sterkt forurenset bakvann som fås i papirindustrien, et stort miljø-problem.

Den opprinnelig anvendte, enkleste fjerning av bakvannet besto i en bortføring i en hovedavløpskanal til vassdrag. De hermed forbundne ulemper er stort frisktvannbehov, store bak-vannsmengder, store fibertap, tap av varmeenergi og betydelig miljøbelastning. Spesielt av hensyn til de uøkonomisk høye fibertap og de aktuelle miljøbeskyttelsestiltak kommer denne fremgangsmåte idag så å si ikke til anvendelse.

Til eliminasjon av de nevnte ulemper er der kjent forskjellige fremgangsmåtetrinn som enkeltvis eller kombinert allerede er kommet til anvendelse i papirindustrien.

Et første trinn er fjerning av fibre fra bakvannet ved hjelp av filtrering, flotasjon eller sedimentering. På denne måte reduseres bare tapet av fibre, og det bakvann som fås, er noe mindre sterkt forurenset. Mengden av bakvann såvel som frisktvann-behovet er imidlertid ikke redusert. Også i dette tilfelle skjer bortføringen av bakvannet i hovedavløpskanaler eller i klarings-anlegg, noe som er forbundet med tilsvarende klaringskostnader.

I en videreutvikling av denne fremgangsmåte blir en del av det bakvann som er befridd for fibre, benyttet i kretsløpet for fiberfremstillingen. Dette muliggjør en fornyet anvendelse av inntil 50% av det avsatte bakvann, slik at bare en tilsvarende redusert mengde bakvann havner i avløpet eller klaringsanlegget. Derigjennom reduseres fibertapet ytterligere, og den nødvendige mengde frisktvann og den mengde bakvann som skal føres ut i av-løpet eller klareringsanlegget, og dermed også klaringskostnadene blir redusert tilsvarende.

I et ytterligere utviklingstrinn av denne fremgangsmåte blir enda en større del av, eller alt bakvannet som er befridd for fibre, tilbakeført i et lukket kretsløpsystem. Der oppnås på denne måte de samme fordeler som beskrevet ovenfor, men i enda større grad avhengig av graden av lukkingen av kretsløpet.

Denne fremgangsmåte er imidlertid også beheftet med betydelige ulemper. Foruten de allerede nevnte ulemper, f.eks. at der fort-satt kreves frisktvann avhengig av lukkingsgraden, at der fås tilsvarende mengder bakvann, og at der tapes varmeenergi, fås der ved denne fremgangsmåte slam som må fjernes. Ved tiltagende lukkingsgrad opptrer dessuten i tiltagende grad skadelige bivirkninger som mikrobedannelse som fører til forråtnelse i massevannet, og skadelig salt- og kolloidanrikning i massevannet som nødvendiggjør en periodisk vannfornyelse, f.eks. etter 3 dagers sirkulasjon, hvorved fremgangsmåten på grunn av den nødvendige periodiske vannfornyelse og bortføring av bakvann likevel blir vesentlig fordyret. Forøvrig er det mulig helt eller delvis å unngå enkelte av disse virkninger ved anvendelse av spesielle kjemikalier, noe som imidlertid også er forbundet med tilsvarende utgifter.

Alle ovenfor beskrevne fremgangsmåter til behandling av bakvannet kan dessuten bare benyttes ved papirfremstilling med et sterkt begrenset sortsprogram.

Oppdelingen av bakvannet i flere innbyrdes adskilte krets-løp har vært kjent i lengre tid.

Allerede i DE-PS 183 235 blir der beskrevet en fremgangsmåte hvor virevannet på den ene side og det øvrige bakvann på den annen side føres adskilt til separate samlebeholdere. Behandlingen av bakvannet i de to beholdere skjer imidlertid rent mekanisk. Fra de på denne måte oppnådde fraksjoner blir de som fremdeles anses som brukbare, ført tilbake til fabrikasjonsprosessen på dertil egnede steder, men de utskilte skadelige stoffer, spesielt oljer, fett og de lim- og fiberstoffer som er begynt å gjære, blir avvist. Man kan i dette tilfelle ikke snakke om et sluttet eller lukket kretsløpsystem, og dessuten oppviser denne fremgangsmåte den ulempe at der for behandlingen av bakvannet kreves plasskrevende sedimenteringsbassenger.

Noe lignende gjelder også for den i DE-PS 534 707 beskrevne fremgangsmåte, hvor bakvannet sågar blir ført i tre innbyrdes adskilte kretsløp, men også her skjer hele behandlingen på rent mekanisk vei og under anvendelse av plasskrevende samlebeholdere, samtidig som de utskilte skadelige stoffer må fjernes.

I DE-PS 1 227 327 blir likeledes en oppdeling av bakvannet beskrevet, samtidig som imidlertid bare filtvaskevannet føres i et adskilt kretsløp og på rent mekanisk vei først befris fra filthårene, hvoretter øvrige skadelige stoffer, f.eks. fibre og limsubstanser, fraskilles ved filtrering og det mekanisk rensede vann igjen tilføres filtvaskevæsken. Dette patentskrift gir ingen anvisning på muligheten for en fullstendig sluttet kretsløpføring av alt bakvannet.

I US-PS 2 771 823 beskrives en fremgangsmåte med sluttet kretsløp for bakvannet, idet virevannet filtreres ved hjelp av sedimenteringsfiltre og det oppnådde klarvann igjen føres tilbake til fabrikasjonsprosessen. Denne fremgangsmåte har forskjellige ulemper. På den ene side kreves ytterligere sedimenterings-

stoff for filtreringen, og på den annen side må filtrene over-våkes og tømmes med jevne mellomrom. På grunn av filtrene øker kostnadene av fabrikasjonsanlegget, og som følge av de ovennevnte forholdsregler øker fremstillingskostnadene betraktelig. En ytterligere kostnadsøkning skyldes det forhold at massevannet på grunn av de tilsatte sedimenteringsstoffer blir ytterligere belastet, og at der således må utføres forskjellige konstruktive modifikasjoner i hele systemet.

I FR-PS 1 442 182 er der beskrevet en fremgangsmåte hvor bakvannskretsløpet er sluttet, samtidig som papirmassen allerede ved fremstillingen får tilsatt en kjemikalieblanding som ved tilsetning av ytterligere kjemikalier til bakvannet gjør det mulig å oppnå en utfelling og flotasjon av fibermaterialer og kjemikalier, slik at der etter fraskillelse av de flotterte deler fås et relativt klart bakvann. Denne fremgangsmåte oppviser de ulemper at massevannet belastes ytterligere med en kjemikalieblanding som er dyr og komplisert å fremstille, og at papiret dessuten får tilført ytterligere kjemikalier. Det relativt klare bakvann krever dessuten en ytterligere behandling med kjemikalier for klargjøring til resirkulasjon for gjenanvendelse. Det må antas at der på grunn av den i kretsløpet tiltagende belastning med oppløselige kjemikalier vil forekomme en påvirkning på limingen, noe som betinger en periodisk fornyelse av krets-løpvannet. Videre anføres det ikke at der ved denne fremgangsmåte sannsynligvis fås slam som må fjernes periodisk.

Ifølge den fremgangsmåte som er beskrevet i DE-OS 2 006 056, får bakvannet tilsatt fellingsmidler og polyeletrolytter for opp-nåelse av et bunnfall, hvoretter bakvannet skilles i en klar del og en del som inneholder det suspenderte bunnfall. Den klare del benyttes istedenfor frisktvann, og den del som inneholder det suspenderte bunnfall, tilføres papirmaskinviren og eventuelt masseoppberedningen. Selv om denne fremgangsmåte muliggjør et praktisk talt lukket eller sluttet kretsløp, krever den på den ene side for behandlingen av alt bakvannet relativt større tilsatsmengder av kjemikalier, og på den annen side må etter utfellingen alt bakvannet behandles for adskillelse av klar-vannet, noe som krever store anlegg, slik at resultatet blir en økning av så vel anleggs- som behandlingsom.kostningene. I det ovennevnte skrift blir der dessuten gitt anvisning på at der for utfellingen kan benyttes midler som i alle tilfeller er ønsket som hjelpestoff i det fremstilte sluttprodukt og derfor kan forbli i dette. Da tilsetningsstoffene og deres anvendelses-mengde varierer sterkt ved de forskjellige papirkvaliteter og -sorter, fremgår det av denne anvisning at den i det ovennevnte skrift beskrevne fremgangsmåte enten bare er anvendbar for et meget innskrenket produksjonsprogram, eller at man må gi avkall på fordelene ved et sluttet bakvannskretsløp og fornye massevannet fullstendig ved overgang til fremstilling av en annen papirkvalitet. Dessuten er fremgangsmåten bare utviklet for defibrering av råstoff i trefiberindustrien. Anvendelsen for papirfremstilling ble bare forsøkt manuelt i liten målestokk,

og på denne måte er der ikke fremlagt noe bevis for anvendbarheten av fremgangsmåten ved industriell papirfremstilling.

I en artikkel i "TAPPI", bind 53, nr. 11, november 19 70, beskriver j. Lewis og R.S. Bowman på sidene 2112 - 2115 en laboratoriemessig forsøksanordning til uavbrutt drift av en papirmaskin i fem dager under fullstendig lukking av bakvanns-kretsløpet. Ved massoppløsningen og -fortynningen ble frisktvann benyttet i begynnelsen av forsøket. I løpet av to dager fremkom en slik forringelse av limingen at der måtte treffes tiltak for

å avhjelpe den. Den tredje dag ble der derfor tilsatt et spesielt pigment S fremstilt av kalsiumsulfat og silisiumdioksyd. Samtlige ytterligere tilsetninger ble fremstilt under anvendelse av resir-kulert bakvann, samtidig som konsentrasjonen av pigment S om

nødvendig ble oppfrisket til utgangskonsentrasjonen. Under de tre følgende dager av forsøket ble der oppnådd overraskende gode resultater, og den forventede overbelastning av bakvannet med skadelige slimstoffer, bakterier eller pigment S fant ikke sted, da disse etter en innløpsperiode nådde en likevektstilstand. I begynnelsen av den ovennevnte artikkel blir det fremhevet at der mot en fullstendig lukking av bakvannskretsløpet ved papirfremstilling i fagverdenen foreligger en alminnelig fordom på grunn av tidligere forsøk og erfaringer. Utførelsen av det beskrevne forsøk peker da også mot bestrebelsene i retning av å løse problemet ved hjelp av vitenskapelig forskning. Det i laboratoriemessig omfang i den annen halvdel på tre dager vel-lykket utførte forsøk lar seg imidlertid neppe uten videre over-føre til industriell målestokk, da utelukkende fremstillingen av en eneste, uforanderlig papirsort lå til grunn for dette korte forsøk, mens de problemer som uunngåelig melder seg ved hver programendring ved fremstillingen av en annen papirsort og ved uke- og månedlang drift ble fullstendig forbigått.

Heller ikke utifrå en samlet betraktning av den ovenfor utførlig belyste teknikkens stand gis der for fagmannen noen anvisning på løsningen av problemet på industrielt utnyttbart grunnlag.

Til grunn for den foreliggende oppfinnelse ligger den oppgave å skaffe en fremgangsmåte som ikke oppviser de ovenfor beskrevne ulemper og muliggjør en reduksjon av kostnadene - for tilsetnings-kjemikalier, og ved hvilken avsetningen av slam, luktbesvær på grunn av mikrobedannelse og kolloidanrikning reduseres og fabrikasjonsprosessen ikke forstyrres.

Ifølge oppfinnelsen oppnås dette ved at i et kretsløp

blir en større del av bakvannet, ca. to tredjedeler, benyttet på nytt ubehandlet for stoffoppløsning og massefortynning, mens den mindre del, ca. en tredjedel som utgjør resten av bakvannet, i et adskilt kretsløp i et første trinn får tilført aluminiumsulfat og vannoppløselig kationaktivt polyamid og deretter i

et annet trinn som er anordnet på avstand fra det første trinn,

får tilført en oppløsning av en forbindelse som kan fås fra et aluminiumsalt og et alkalihydroksyd, hvoretter avvannet til-føres et flotasjons- eller sedimenteringsapparat hvor kolloid-andeler og finstoffer utfelles og som tykkstoff tilsettes fiber-strømmen før denne føres inn på papirmaskinviren og det klare vann på nytt tilføres fremstillingsprosessen.

Da der ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for regen-ereringen og oppberedningen av den resterende del av bakvannet fortrinnsvis utelukkende anvendes kjemikalier som likevel benyttes for papirlimingen, danner disse kjemikalier etter tilbakeføringen til fibermassen foran papirmaskinviren sammen med de ved filtrering, flotasjon eller sedimentering utskilte faststoffer ingen ytterligere fremmedlegemer i det endelige oppnådde papir og muliggjør dessuten en reduksjon av de stoffer som må tilsettes for limingen av papiret.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir i kretsløpet

for den resterende del av bakvannet kolloidandelen i bakvannet utfelt ved kjemikalietilsetning og lagrer seg på de tilstede-værende fibre, slim- og svevepartikler, som deretter, f.eks.

ved filtrering, flotasjon eller sedimentering, fraskilles for oppberedning og som tykkstoff løpende tilføres fibermassen på direkte og hurtigste vei via en virevannbeholder for masseinn-. løpet på papirmaskinviren. Via en utligningsbeholder kan det avsatte klartvann i første rekke tilføres de vannforbrukssteder i papirmaskinen som av tekniske grunner bare kan forsynes med klart vann, f.eks. som sprøytevann, sugepumpe-tetningsvann, skum-dysevann, smørevann for massepumpene, samt sentrifineren (Centri-finer) og kjeglemøllen. Det overskytende klartvann kan føres tilbake til kretsløpsystemet.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har således følgende fordeler: Lite frisktvannsbehov, praktisk talt intet bakvann som må føres bort, ingen slamavsetning, ingen kolloidanrikning, slik at avvanningskapasiteten på papirmaskinviren ikke påvirkes,

ingen skadelige saltanrikninger, lite kostbare kjemikalier, ~

fullt utbytte av de tilsatte materialer, forbedret fiberoppløsning og avvanningskapasitet som følge av høyere vanntemperatur.

I det følgende vil fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen bli beskrevet under henvisning til tegningen.

Tegningen er et arbeidsdiagram for en utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen praktisert i en papirfabrikk.

Defibreringen og massedispergeringen finner sted i en masse-oppløser 2 uten noen tilsetning av frisktvann, men ved hjelp av ubehandlet bakvann som inneholder fibre og kjemikalier, og som i form av virevann II kommer fra en masseoppløservannbeholder 1, og cellulose, tremasse, brukt papir og fyllstoff, hvilke stoffer tilføres i en mengde på 64 kg/min. Den oppnådde blanding av tørr-stoff og vann blir via en ledning 20 ført til en massebinge (Stockierbutte) 3, deretter forsortert i en stasjon 4, så blandet med 40 l/min ubehandlet virevann II som tilføres gjennom en ledning 22 og inneholder fibre og kjemikalier, og deretter ledet til arbeidsbinger 5 hvor den anrikes med en tørrstoff/vannblanding fra en guskbruddfortykker (Gautschbrucheindicker) 14. Før videre-føring til en mølle 6 blir blandingen gitt det ønskede tørrstoff-innhold ved tilsetning av 100 l/min ubehandlet virevann II som inneholder fibre og kjemikalier, hvoretter den føres til en tynn-stoff-sorteringsenhet 8 og derfra til en papirmaskinvire 10.

Det virevann I som avsetter seg i den første del av papirmaskinen, og som inneholder fibre og kjemikalier i høyere konsentrasjon, samles i et samlekar 9 og føres derfra ubehandlet gjennom en ledning 21 for i en mengde på 15 000 l/min å blandes med tørr-stoff/vann-blandingen før denne tilføres tynnstoff-sorterings-enheten 8. Samtidig blir virevann II som inneholder fibre og kjemikalier, ført inn i beholderen for virevannet I gjennom en ledning 22 i en mengde på 300 l/min. Virevannet I, som for største-delen føres inn i samleenheten 9, og som inneholder fibre og kjemikalier, tappes ut gjennom bunnen av samleenheten, mens en mindre del av det fiber- og kjemikalieholdige virevann I løper direkte over i beholderen for virevannet II. Fra beholderen for virevannet II strømmer fiber- og kjemikalieholdig bakvann i en mengde på 3600 l/min til en samlebeholder 12 for det fiber-

og kjemikalieholdige virevann II, som samtidig i en mengde på

250 l/min får tilført bakvann som er trukket ut av guskbrudd-fortykkeren 14 og inneholder fibre og kjemikalier i lavere konsentrasjon. Fra samlebeholderen 12 mates en tørrstoffkon-sentrasjonsregulator 7 med 400 l/min fiber- og kjemikalieholdig virevann II etter grovsorteringen og med 10 0 l/min foran møllen 6. Av den totale mengde på 3600 l/min fiber- og kjemikalieholdig virevann II som kommer inn i samlebeholderen 12, blir

2800 l/min pumpet opp i en høynivåbeholder 16. Herav resirkuleres en mengde på 1400 l/min via en utlignings-samlebeholder 19 til masseoppløser-vannbeholderen 1. De øvrige 1400 1 av det fiber-

og kjemikalieholdige virevann II blir først ført gjennom en grovpartikkelutskiller 15 og fra denne til høynivåbeholderen 16

og i et utløp fra denne blandet i et første trinn med 1,1 l/min av en vandig oppløsning av aluminiumsulfat på 12° Be, dvs. med 130 g tørrstoff/m bakvann og 0,9 l/min av en 2 vektprosents vandig oppløsning av et kationaktivt polyamid, dvs. med 2,6 g/m , og i et annet trinn etter en rørlengde på 3 m med 0,3 l/min av en konsentrert oppløsning av en forbindelse som kan fås fra et aluminiumsalt og et alkalihydroksyd, dvs. med 260 g/m . Deretter blir det på denne måte regenererte bakvann i en mengde på 1400 l/min ført til et fIotasjonsapparat 18 hvor fibrene og slim-stoffene skilles fra. Den således oppnådde fiber/kjemikalieblanding med høyere konsentrasjon føres i en mengde på 200 l/min til samlebeholderen 9 for virevannet I, mens det oppnådde klare vann i en mengde på 1200 l/min føres fra fIotasjonsapparatet 18 via en ledning 23 til en vannblande-beholder 11 for klart vann. Hvis nødvendig kan denne beholder få tilført frisktvann fra en tilførselsledning 25. Fra blandebeholderen 11 kommer et overløp på 50 l/min til samlebeholderen 12. Fra vannblande-beholderen 11 for klart vann blir der ført bort 1200 l/min til en beholder 13,

og fra denne blir de deler av anlegget matet, for hvis drift fiberstoff-fritt vann er nødvendig, f.eks. (ikke vist på tegningen) møllespylingen, avtagersprøyterøret (Abschlagspritzrohr) som ved avtagning (beim Abriss) trenger inntil 6600 l/min slikt vann, høytrykkspumpene med 60 l/min, tykkstoff-rengjøringsenheten med 90 l/min, sentrifineren med 9 6 l/min, 29 5 l/min sperrevann for vakumpumpen, 27 l/min sperrevann for masseoppløseren og 162 l/min for sprøyterørene i papirmaskinen.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til å oppnå et praktisk talt fullstendig „„ lukket eller sluttet bakvannskretsløp ved papirfremstilling,

   hvor alt det ved papirfremstillingen oppstående bakvann, som inneholder fibre og kjemikalier, oppdeles i flere kretsløp, idet en del av bakvannet benyttes ubehandlet til masseoppløsning og massefortynning og en annen del av bakvannet regenereres ved tilsetning av kjemikalier og deretter på nytt tilføres fremstillingsprosessen, karakterisert ved at mesteparten av bakvannet, ca. to tredjedeler, ubehandlet blir benyttet på ny for stoffoppløsning og massefortynning i et kretsløp, mens resten, dvs. ca. en tredjedel i et adskilt kretsløp i et første trinn får tilført aluminiumssulfat og vannoppløselig kationaktivt polyamid og deretter i et annet trinn som er anordnet på avstand fra det første trinn, får tilført en oppløsning av en forbindelse som kan fås fra et aluminiumsalt og et alkalihydroksyd, hvoretter avvannet tilføres et flotasjons- eller sedimenteringsapparat (18) hvor kolloid-andeler og finstoffer utfelles og som tykkstoff tilsettes fiber-strømmen før denne føres inn på papirmaskinviren (10), mens det for disse stoffer befridde klare vann på ny benyttes som sprøytevann e.l.