SE439940B - Sett vid tillverkning av alkalisk peroxidblekt termokemisk massa eller slipmassa - Google Patents

Description

7910281-0 utlösta vedsubstanserna också möjligheten att utnyttja kvarvarande oförbrukad väteperoxid i blekavluten genom återcirkulation. Om man återcirkulerar för mycket, dvs sluter fabrikens bakvattensystem i allt för stor utsträckning, kommer nämligen en ackumulering av ved- substanser, harts eller extraktivämnen, att ske i processvattnet.

Då såväl dessa som andra av de i bakvattnet förekommande komponen- terna är starkt färgade och uppenbarligen oblekbara med peroxid, blir resultatet av ökad slutning en försämrad massaljushet genom återadsorption på massan.

Analyser av bakvattnet visar att de färgade komponenterna till mer än 90 % utgöres av högmolekylära ämnen, t ex högmolekylära extraktivämnen och harts. Denna högmolekylära fraktion utgör ungefär hälften av de i bakvattnet ingående organiska ämnena och den är i stort sett biologiskt onedbrytbar. Förelrmfimde uppfinning grundar sig på att den färgade, biologiskt onedbrytbara fraktionen i avluten be- står av högmolekylära substanser.

Uppfinningen kännetecknas av att avlut från blekningen le- des till ett semipermeabelt membran där den separeras i ett koncen- tratinnehållandehögmolekylära substanser, som bortledes, och ett permeat innehållande lågmolekylära substanser och oförbrukade blek- medel, som återcirkuleras till processen.

Det är känt sedan länge att man kan separera komponenter med olika molekylvikt från varandra genom att låta lösningarna passera genom olika typer av semipermeabla membran. Separationseffekten grun- dar sig på att membranet har hål eller porer som medger molekyler mindre än en viss storlek att passera, men som utestänger större mo- lekyler. Eftersom förhållandena vid molekylernas passage genom po- rerna är komplicerade, brukar membranens prestanda icke anges som funktion av molekyldiametrar och pordiametrar utan man anger som membranets "cut off" den minsta molekylvikt som icke kan passera.

Detta innebär att ett och samma membran kan uppvisa variation i cut off data för olika molekylslag beroende på molekylernas geometri.

Membranets cut off eller täthet påverkar också en annan vik- tig teknisk parameter, nämligen det tryck som erfordras för att _pressa lösningsmedlet genom membranet. Självfallet krävs högre tryck med lägre cut off eller med tätare membran. Man brukar för mycket täta membran som kräver tryck större än ca 20 bar beteckna proces- sen omvänd osmos, RO och för tryckfall mellan 5 och 20 bar ultra- filtrering, UF.

Det avgörande för membranteknikens användning i fabriksf 3 7910281-o processer har varit, att det utvecklats membran tillräckligt mot- ståndskraftiga för att stå emot de aggressiva miljöer med avseende på pH och kemikalier som förekommer i massafabrikers avlopp. Det finns också apparatur tillgänglig på marknaden som baserar sig pâ denna teknik.

Det flöde av lösningsmedel och lågmolekylärt material som passerar membranet betecknas permeat och det betydligt mindre flö- det av lösningsmedel och kvarhållet högmolekylärt material på mem- branet kallas koncentrat. Koncentrationsfaktorn definieras som kvo- ten mellan ingående vätskas volym och koncentratets volym.

I inledningen nämndes att blekeriavloppets högmolekylära del är starkt färgad och att därigenom ett effektivt utnyttjande av restblekmedlet i avluten omöjliggjordes. Det nämndes också att de högmolekylära komponenterna var biologiskt onedbrytbara och där- med omöjliga att behandla i biologiska reningsanläggningar. En ökad kemikaliemodifiering vid massaframställningen för att uppnå bättre massastyrka medför därför oundvikligen ökad miljöpåverkan.

Dessa nackdelar undanröjes på ett effektivt sättav förelig- gande uppfinning, som kännetecknas av att den möjliggör att som blekvätska återanvända permeatet från en membrananläggning inkopp- lad så att den tillmembrananläggningen inkommande procesströmmen utgöres av avloppet från bleksteget.

Med uppfinningen nås flera fördelar. För det första kan den i blekluten kvarvarande peroxiden helt nyttiggöras i blekste- get då de färgade, högmolekylära komponenterna har avlägsnats se- lektivt. För det andra löses fabrikens miljöproblem med färgade, biologiskt onedbrytbara utsläpp genom att de högmolekylära kompo- nenterna avskiljes som ett koncentrat som lätt kan destrueras, exempelvis genom förbränning. Det har också visat sig möjligt att nyttiggöra vissa delar av koncentratet. För det tredje har det visat sig att de i veden ingående harts- och extraktivämnena av- skiljes i koncentratet. Därmed kan man alltså på ett enkelt sätt sluta bakvattensystemet även för fabriker som arbetar med harts- rika vedslag, exempelvis olika arter av tall, som råvara för den mekaniska massaframställningen. Detta har tidigare omöjliggjorts på grund av återadsorption av harts och färgade substanser såväl på massan som på utrustningen för massans vidare förädling. För det fjärde minskas fabrikens färskvattenbehov i samma grad som permeatet återanvändas. 7910281-0 W Självfallet kan uppfinningen tillämpas på många olika sätt beroende på typen av fabrik, de lokala betingelserna, kra- ven på massaljushet och utsläppsnivåer, etc. Gemensamt för alla utföringsformer är emellertid att massan efter det processteg som användes för blekning, defibrör, blektorn eller en kombina- tion av båda, så fullständigt som möjligt befrias från blekav- luten varefter denna ledes till membrananläggningen och där se- pareras i ett permeat innehållande restperoxid och övrigt låg- molekylärt material och ett koncentrat innehållande högmoleky- lärt material. Permeatet ledes tillbaka till processen så att dess kemikalieinnehâll nyttiggöres medan koncentratet ledes bort från processen. p Uppfinningen skall beskrivas utförligare i samband med några utföringsexempel och de åtföljande ritningarna, som visar på fig. 1 en principritning av en ultrafiltermodul, fig. 2 UF- -moduler sammankopplade till en anläggning, fig. 3 - 5 anlägg- ningar för massatillverkning enligt uppfinningen, och fig. 6 tornblekning enligt uppfinningen.

För körningarna användes en UÉ-anläggning av typ Ultrasepqä tillverkad av DDS-Eka. Uppfinningen är emellertid icke begränsad till UF-membran med sina specifika cut off data och koncentrationsförhållanden, utan även andra membran av RO- eller UF-typ, preooatfilter, dynamiska membran etc. kan likaväl användas.

I försöksanläggningen var membranen utformade som plat- tor och tillverkade av ett polysulfonmaterial. För att ge meka- nisk stadga åt de tunna membranen monteras de på perforerade bärare, utformade så att permeat kan avledas. Membran och bära- re monteras växelvis i så kallade moduler, se fig. 1, där modu- len 1 är uppbyggd av skivor av membran och bärare 2 mellan vil- ka inmatningsströmmen 3 ledes. Permeatet U passerar membranen och ledes ut genom dräneringsrör inifrån bärarna medan kon- centratet 5 går i en labyrintväg mellan skivorna och ledes ut efter sista skivan.

Fig. 2 visar tre moduler sammankopplade till en renings- anlåggning. Avluten 5 tryckes med en pump 6 genom UF-modulen 1 varifrån permeatet N bortledes genom röret 7. Koncentratet le- des genom röret 8 tillbaka till det avsmalnande inloppsröret 9 på en punkt efter intaget för pumpen 6. Efteråt i strömnings- riktningen följer nästa modul 1 med sin motsvarande pump 6 och f? 91Ü28i-U 91 r utlopp 7 och 8. Anläggningen på fig. 2 visas med tre moduler men godtyckligt antal kan givetvis anordnas. Efter hand anrikas avluten mer och mer för att bortgå som koncentrat. Av pumpar- na 6 bringas det inkommande avloppet att cirkulera med hög strömningshastighet över membranytorna och därigenom undvikes mekanisk igensättning av de fina porerna. Vi har arbetat med en anläggning med en kapacitet av 600 l/h inkommande avlopp och ett koncentrationsförhållande på ca 12. Koncentratströmmen har 'alltså uppgått till i medeltal 50 l/h och permeatströmmen till 550 l/h. Cut off molekylvikten för membranet är nominellt 1 000 för ligninmaterialet. Massatillverkningen har gjorts i en an- läggning för termomekanisk massa av det slag som visas på fig. 3 - 5. l figurerna är icke inritat det sandfilter som är in- kopplat omedelbart före UF-anläggningen för att minska halten av suspenderade, fasta partiklar, småfibrer etc.

Som utgångsmaterial användes vedflis av tall, Pinus Silvestris, som i en mängd av 120 kg/h inmatades till defibrö- ren 1 där veden förvärmdes och utmatades till malskivorna där även blekkemikalierna tillsattes genom ledningen 2. Vedmateria- let defibrerades till massa under samtidig blekning vid passa- gen mellan malskivorna, så kallad defibratorblekning, och ut- matades med en koncentration av 20 - 35 %. Efter defibrerings- steget tillsattes bakvatten till massan i eller omedelbart före pressen 3 varigenom tvättverkningsgraden i pressen förbättra- des. Så mycket massavätska utpressades att torrhalten efter pressen.blev ca 50 %. Den utpressade vätskan innehållande de tidigare nämnda föroreningarna samt en stor mängd blekmedel behandlades i ultrafiltret U där flödet delades upp i ett kon- centrat 5 och ett permeat 6. Koncentratflödet uppgick till 0,3 m3/t och permeatflödet till 3,8 m5/t.

Den renade permeatströmmen 6 innehållande något låg- molekylärt material och en stor mängd oförbrukad väteperoxid återförenades med massan och leddes till tornet 7. Koncentra- tet 5 med större delen av hartsämnena och de högmolekylära produkterna bortleddes från processen. I uppehållstornet 7 av- passades massakoncentrationen med sileribakvatten 8 samt uppe- hållstiden, så att blekningen skedde på optimalt sätt enligt känd teknik. Efter blektornet silades massan i silar 9 och ur- vattnades i urvattnare 10 och togs ut som relativt torr, blekt massa 13. Överskottet av bakvattnet från urvattnaren 10 bort- 791o2sfl-o F' leddes genom ledning 11. Färskvatten till defibrör och sileri inleddes från ledning 12.

Pâ fig. H visas ett något ändrat utförande, där permeat- flödet 6 återleddes till defibrören 1 för att få så hög per- oxidkoncentration som möjligt under defibreringen. Med detta kopplingsalternativ fick man dessutom en något bättre total ut- tvättning av lågmolekylära ämnen ur systemet, medan halten låg- molekylärt material i den korta cirkulationen defibrör 1 - press 5 - UF-filter U ökade. Massaljusheten blev möjligen något lägre då peroxídhalten i uppehållstornet 7 minskade, men denna effekt verkade uppvägas av den ovannämnda högre peroxidhalten vid de- fibreringen.

Vid den tredje körningen som visas på fig. 5 flyttades pressen 3 till omedelbart efter uppehållstornet 7. Avsikten var att få maximal peroxidhalt under såväl defibrering som blekning.

Den teoretiska risken att färgat, högmolekylärt material skulle kunna återadsorberas under blekningen i tornet 7 visade sig obe-_ fogad, och det var tydligen tillräckligt att det färgade materia- let avlägsnades innan massans pH på grund av nedspädning och al- kaliförbrukning av vedens sura komponenter sjunkit till under ca 8. n Den totala färskvattensförbrukningen i alla tre utfö- ringsexemplena uppgick till ca 10 m5/t och permeatflödena till mellan 5,5 och u,o m3/c.

På samtliga figurer 3 - 5 har motsvarande hänvisnings- beteckningar använts.

Under samtliga försök satsades färska kemikalier motsva- rande NaOH, totalt 22 kg/t Na-vattenglas 58 kg/t DTPA H kg/c.

Väteperoxid och natronlut är räknade som 100 % kon- centrat, vattenglaset var handelskvalitet 410 Be ratio 1 ; 3, och komplexbildaren DTPA H0-procentig handelsvara.

KS, kemisk syreförbrukning (COD, Chemical Oxygen Demand) är ett mått på kemisk nedbrytbart material uttryckt som kg/ton massa. BS, biologisk syreförbrukning (BOD, Biological Oxygen Demand) är ett mätt på mängden biologiskt nedbrytbart. Kvoten (KS-BS) / KS ger således andelen svårnedbrytbart i förhållande 791028141 r till den totalt utlösta substansmängden. Generellt gäller att BS främst utgöres av den lågmolekylära fraktíonen.

Under försöken bestämdes miljödata i koncentrat-avlop- pet 5 och bakvattenavloppet 11. vidare tvättades massan 13 med varmt vatten för att ge bästa möjliga överblick av den totala materialbalansen. Resultaten är sammanfattade i nedanstående tabell 1 och som jämförelseprov har gjorts ett blekförsök med samma kemikaliesatsníngar men utan ultrafilter, press och återföring.

T a b e l l 1 Utföringsexempel jämf. 1 2 5 prov É°E°ÉnÉrêtâVl°BP_5 KS kg/t - 79 87 82 BS? kg/t - 22 23 21 Svârnedbrytbart % - 72 75 TÄ Harts (DKM) kg/t - 21 22 22 Bakvattenavlopp samt vatten i massa, 11-112 _ _ l _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ KS kg/t 133 52 55 SH ss? kg/t 70 - - - Svårnedbrytbart % U? - - - safta (bmw) _ kg/t 25 (W) (fb (W) Évštïaâ Ilåaâsâ 13- Harts (DKM) kg/t U,8 5,0 H,5 3,7 Ljushet, ISO % 71,8 73,2 7Ä,5 7Ä,7 (Freeness, CSF, BHD-505 ml). g. a) Ej analyserat, beräknat ur materialbalans.

Ur tabellen framgår att samtliga de tre processalterna- tiven ökar ljusheten. Man får vidare ett hanterbart koncentrat- flöde innehållande ca 60 % av utlöst KS, och som dessutom är markerat anrikat med avseende på biologiskt svårnedbrytbart material. Processen har alltså minskat fabrikens miljöpåverkan och dessutom mängden KS i den färdiga, tvättade massan med ca 50 % under samtidig ökning av ljusheten.

Uppfinningen är givetvis icke begränsad till defibra- torblekningsteknik. Fig. 6 visar det allmänna fallet när oblekt 79?Û281~0 F massa lü blandas med blekmedel 2 i en mixer 15, blekes i blek- tornet 7 och avvattnas i t ex press eller filter 3. Den av- skilda blekavluten 16 ledes till ultrafiltret U där resterande peroxid frånskiljes från skadliga substanser och återledes ge- nom ledningen 8 till blekprocessen. De färgade substanserna bortgår i koncentratet 5. Ultrafíltrets kapacitet att vid kon- ventionell blekning av granslipmassa avskilja peroxid från ' färgade substanser i blekavluten illustreras av följande ta- bell 2, där bakvattnet 16 uttogs från filtret 3 efter blek- tornet 7 och leddes till membrananläggningen U.

* T a b'e 1 1 'få Mängd 7 Peroxidhalt Peroxidmängd Färg, m5/c- ' - ^ - g/1 kg/c 7 - kg Pc/t Bakvatten 16 23 1,05 2ü,2 41,5 Permeat 8 21 1,0 ' 21,0 9,6 Koncentrat 5 2,0 1,0 2,0 30,6 Med uppfinningen kan i princip bakvattensystemetsslu- tas så att endast koncentratavloppet bortledes. Förutsättningen för detta är att all övrig vätska från processen återanvändes och får passera genom ultrafiltret. I de angivna utförings- ekemplena har den användaskïuvpressen icke arbetat med mer än ca 70 % verkningsgrad, men självfallet kan annan, mera effektiv tvättutrustning och/eller större mängder tvättvätska i form av rentsileribakvatten användas.

Claims (7)

q 7910281-0 Patentkrav

1. Sätt vid tillverkning av med alkalisk peroxidblekt termomekanisk massa eller slipmassa, k ä n n e t e c k n a t av att avlut (3) från blekningen ledes till ett semipermeabelt membran (4) där den separeras i ett koncentrat (5) innehållande högmolekylära substanser, som bortledes, och ett permeat (6) in- nehållande lågmolekylära substanser och oförbrukade blekmedel, som återcirkuleras till processen.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att permeatet (6) återcirkuleras till processen före eller i ett förs- ta defibreringssteg.

3. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att blekkemikalierna (2) tillsättes i det första defibreringssteget (1) och avluten (3) omedelbart efter defibreringen - blekningen avskiljes och ledes till det semipermeabla membranet (4), varifrån det från högmolekylära, skadliga substanser befriade permeatet (6) > innehållande oförbrukat blekmedel ledes till ett efter avlutsav- skiljningen anordnat uppehâllstorn (7), där massa och blekmedel får ytterligare reaktionstid.

4. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att blekkemikalierna tillsättes i det första defibreringssteget, att massan därefter ledes till ett uppehållstorn (7) för färdig blek- ning, och att avluten avskiljes efter uppehållstornet och separe- ras i en membrananläggning (4), varifrån permeatet (6) ledes till det första defibreringssteget.

5. Sätt enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att permeatet (6) fördelas mellan defibreringssteg (1) och uppehålls- torn (7).

6. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att avlut från blekningen av slipmassa ledes till det semipermeabla membranet (4) varifrån permeatet (6) återcirkuleras till processen vid en punkt före blektornet (7).

7. Sätt enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att permeatet användes som spritsvatten på slipstenarna. i fw............_............./....._.i. V i V