WO2007144252A1 - Method for reducing impurities in a water system during the production of flat structures - Google Patents

Method for reducing impurities in a water system during the production of flat structures Download PDF

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WO2007144252A1
WO2007144252A1 PCT/EP2007/055096 EP2007055096W WO2007144252A1 WO 2007144252 A1 WO2007144252 A1 WO 2007144252A1 EP 2007055096 W EP2007055096 W EP 2007055096W WO 2007144252 A1 WO2007144252 A1 WO 2007144252A1
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Werner Hartmann
Michael RÖMHELD
Friedrich Speth
Klaus Strätz
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • C02F2305/02Specific form of oxidant
    • C02F2305/023Reactive oxygen species, singlet oxygen, OH radical

Definitions

  • the invention relates to a method for reducing by organic dyes, biocatalytic substances and / or microorganisms / or other biological material and ge ⁇ impurities formed in a water system during the production of of fabrics made from fibrous material in aqueous suspension ger.
  • WO 02/070816 A2 discloses a method and a device for treating a fluid with a high-voltage electric field. This method is to be improved in terms of its efficiency.
  • a primary circuit is formed by a direct Wiederverwen ⁇ a dung-rich effluent from a first drainage tion stage of an example paper machine and is used for dilution purposes or for solid adjustment in and, in terms of process technology, in front of the paper machine. Waste water with a high solids concentration, the fertil during Blattbil- incurred on the paper machine are to be correspondingly fed back in a short cycle, a white water circulation system for Pa ⁇ piermaschine.
  • a secondary circuit is characterized by a material recovery stage and serves to return accumulated press and spray waste water to the paper machine.
  • a tertiary cycle occurs when a wastewater surplus from the secondary cycle is combined with other wastewater from production.
  • This common sewage ⁇ serstrom can then be treated in a factory sewage treatment plant, treated together with fresh water from an example surface water and recycled as fresh water in the operation.
  • impurities are, for example, dissolved organic substances whose concentration in the water system increases with increasing closed circuit. Such and other impurities often cause dewatering deterioration, resulting in less favorable sheet formation and less opticity in the case of papermaking. Furthermore, for example, a reaction of the impurities with chemical aids can lead to the formation of undesired deposits. These deposits can eventually lead to stains and holes in the paper during papermaking. Colored impurities are caused by the dyes used in today's printing process, for example, which are largely water-soluble. High solubility in water of the dyes used, especially when using recycled paper as starting material, means that even in a flotation process, the dyes can not be completely eliminated.
  • microorganisms can be observed in general.
  • the dissolved oxygen present in the water is rapidly consumed and this can lead to the formation of anaerobic conditions in the water.
  • the microorganisms can then rapidly proliferate and micro Orga ⁇ mechanisms can, for example, to strong odor pollution in the form of hydrogen sulfide and / or organic acids or yeasts and bacteria lead metabolic products of these.
  • micro Orga ⁇ mechanisms can, for example, to strong odor pollution in the form of hydrogen sulfide and / or organic acids or yeasts and bacteria lead metabolic products of these.
  • the invention has for its object to provide a method to reduce the use of chemicals and / or complementary dyes to reduce the impurities formed in the water system.
  • the object is based on the above-mentioned method achieved by applying a voltage to electrodes in the water or in the suspension, a gas discharge and / or a plasma is generated, wherein a voltage waveform of the voltage has voltage pulses with a pulse duration of less than lO ⁇ s, wherein a streamer discharge is generated.
  • the advantage of this is that the use of higher field strengths is made possible by the short pulses, which advantageously cause a streamer discharge. Furthermore, an early voltage breakdown between the electrodes can be avoided by the short pulses.
  • a streamer discharge is a special form of a linearly moving plasma cloud or a developing discharge channel that forms due to the applied high external field strength under a short pulse duration.
  • streamer discharge is a particularly efficient Erzeu ⁇ supply of radicals reached in the water system, which improves the cleaning effect.
  • a streamer discharge can be generated at almost any point of the different circuits.
  • different levels of contamination can be treated with, for example, under ⁇ different intensity of the discharge.
  • chemically active substances are released, which make the impurities present in the water harmless.
  • both the micro-organisms or simultaneously with these mutually-promoting enzymes, such as cellulase adversely affected the ⁇ by e- lektrochemische reaction in the papermaking process.
  • a further increase in the generation of radicals or of chemically active substances is achieved by the pulse duration is less than 1 microseconds, in particular in the range of 100 ns to 900 ns.
  • a voltage is applied to the electrodes with such intense pulses, due to the short duration of time and the high field strength, locally very effective gas discharges occur.
  • the withstand voltage of water, in particular water of high conductivity is very low, with decreasing duration of voltage stress however, dramatically increases, short pulses are particularly advantageous ⁇ way.
  • the conductivity of the water in the white water circuit is in the range of 4 to 5 mS / cm. In this case, it is particularly important to an electric field with a high field strength ⁇ generate without causing a current strong local punch.
  • radicals as chemically active substances in the water of the water system in particular in the white water circuit and / or in the clear water circuit, can be done at one or more points of different water cycles.
  • the radicals mentioned can be particularly easily generated (see here the above mentioned technical article).
  • the voltage electric field in the range of 1 MV / cm, preferably 1 MV / cm to 10 MV / cm, is generated.
  • a high field strength between the electrodes promotes the advantageous generation of gas discharges.
  • the field strength may be reduced.
  • Another advantage of using non-metallic electrodes is that more chemically active substances such as OH or H can be generated.
  • the electric field may also be in the range of 0.1 MV / cm to 1 MV / cm.
  • the streamer discharge favors that, for example, electrons from the water molecules are excited by collisions in such a way that they emit ultraviolet radiation. It is sufficient therefore ER- with ⁇ means of the voltage pulses such a high electron tempera ture in ⁇ a streamer discharge or a gas discharge, that ultraviolet radiation and / or radicals and / or oxidizing substances are produced with a high efficiency. These radicals, oxidants and / or lettering ultravio ⁇ radiation directly access the unwanted impurities and destroy them.
  • the ultraviolet radiation strikes the cell walls of the cells of the contaminants, causing pre-damage in the cell walls of the contaminants.
  • the pores of the cells can be opened under certain circumstances and it comes to a "bleeding" of the cell.
  • the chemically active substances, in particular the radicals can now easily penetrate into the cells and destroy them completely.
  • a concentration of the chemically active substances in the water or in the suspension is measured in real time, in particular "online”.
  • the regulation or control of a rate of production of the chemically active substances it is advantageous to have knowledge of the current concentra- tion of the generated chemically active substances to obtain continuously.
  • a concentration of the impurities in the water or in the suspension is measured.
  • the Kon ⁇ concentration of the impurities is also a measure of the effectiveness of the process, for example, a Erzeu ⁇ transmission rate of chemically active substances become more and more comparable Ringert the smaller the measured concentration of the impurities in the water.
  • a concentration of proteins and / or DNA residues in the water or in the suspension is measured for controlling and / or regulating a microbiological sterilization , Characterized in that the cell walls and / or the cell h ⁇ len by the aforementioned method steps at least in part be destroyed, can be controlled by measurement of DNA residues of the electrochemical sterilization process. A control over a measured value of the concentration of enzymes is also possible.
  • a value of the concentration is used as a controlled variable for the voltage triggering the electrochemical process.
  • the object of the invention can therefore be used so that no auxiliaries, e.g. Chemicals or biocides, and / or complementary dyes are used for the purpose of reducing the impurities.
  • auxiliaries e.g. Chemicals or biocides
  • complementary dyes e.g., IR-rays, IR-rays, and/or complementary dyes.
  • auxiliaries and / or complements are advantageous to use auxiliaries and / or complements.
  • color is added in an amount that is less than the amount that would be required without applying the voltage.
  • An accurate knowledge of the concentration and the effect of chemically active substances in the water or the suspension opens up the possibility, excipients and / or complementary ⁇ colors in terms of a to be achieved result opti ⁇ times to dose and so the possible environmental impact too low hold.
  • biocides, algicides, bactericides, fungicides and others which are sometimes used as auxiliaries, pollute the environment. Also a cost advantage is achieved by abandoning or curtailing ⁇ kende addition of dyes or excipients.
  • the water system has one or more of the following material and / or water cycles:
  • a secondary circuit in particular a clear water circuit
  • a tertiary cycle in particular a cycle for purified wastewater.
  • FIG 1 cycles a papermaking system with water ⁇
  • FIG 2 is a view (sectional) of an arrangement for generation of free radicals in corona plasmas in an aqueous solution or in air: parallel plate or tube assembly with wire, to which a pulsed high voltage is superimposed,
  • 3 is a schematic diagram of pulses for generating radicals in corona discharges in air or aqueous media using short (typically less than 1 ⁇ s) high voltage pulses with high pulse repetition rate,
  • FIG. 4 to FIG. 9 Electrode arrangements and electrode systems for generating corona discharges: plate-plate, plate-wire-plate, coaxial
  • Figure 10 is a hybrid discharge, wherein one electrode is located entirely above a ->ssri ⁇ gene solution and the second electrode is immersed in the aqueous solution,
  • FIG. 11 shows a plate or grid arrangement with curved surfaces for adaptation to vessel walls or use thereof as an electrode, concentric electrodes in tubular form for use of the existing piping or towers for the pulp as reactor vessel,
  • FIG. 13 shows a pulsed corona discharge system with a coaxial wire tube, with embedded, finely distributed gas bubbles, so that finest gas beads are present in the discharge region and streamer formation predominantly takes place in the gas bubbles,
  • FIG 14 is a schematic overview of a Wassersys ⁇ tems
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a papermaking plant 1, in which the operating method is realized according to the invention. Diluted with water in the ratio of about 1: 100, fibrous materials or fibrous materials are applied together with excipients to a sieve device 9 with a sieve 10. The fibrous materials are deposited on the screen 10 side by side and on each other. A Kreislaufwas ⁇ ser 23 can flow off or sucked by means of several Saughunt Schemee 24 and are recycled into a cycle of the circuit ⁇ water 23. Explanations of the different circuits and / or material and water flows of the water system of the paper mill are given with FIG. 14 and the associated description.
  • Waste paper and, as a rule, pulp in dry form reach the paper mill as starting material, while wood pulp is normally produced in the same factory and pumped into a material center 3 as a fiber / water mixture, ie a suspension of non-fibrous fibers. Waste paper and / or pulp are also dissolved by adding water in a fiber trough. Paper strangers Be ⁇ constituents are various sorting aggregates of ⁇ discharged (not shown here). In the material center 3, depending on the desired type of paper, the mixture of different raw materials takes place. Fillers, auxiliaries and complementary colors are also added here to improve paper quality and increase productivity. According to the invention, the addition of at least one of these substances can at least be restricted.
  • the headbox 7 of the papermaking plant 1 distributes the pulp suspension uniformly over the entire sieve ⁇ width.
  • the paper web 27 still contains about 80% water.
  • plasma reactors IIa to Hd are arranged in the papermaking plant 1 at different points of the pipeline system.
  • a first plasma reactor Ha is arranged in the return line of the circulating water 23 from a suction chamber area 24 to a sorter 5.
  • a second plasma reactor Hb is disposed in the return line of the circulating water 23 between a suction chamber portion 24 and a fabric catcher 17. Behind the fabric catcher 17, as seen in the flow direction S, the piping system is divided into a piping system for the water or material flow for Stoffauf- preparation 21, the material cycle and the other in a piping system, which to a not shown cleaning system (indicated by arrow 19) leads to.
  • a third plasma reactor Hc for generating an electrochemical process is disposed in the piping for the recycling water circulation system 21 behind the fabric catcher 17.
  • a fourth plasma reactor Hd is arranged in the piping system, which leads to the cleaning system 19, behind the fabric catcher 17.
  • the process of the invention shown by way of example is characterized in that at the indicated points by means of the plasma reactors Ha to Hd in the pipe system of the circulating water 23, the water and material streams for the preparation ⁇ material 21 and in the piping to the cleaning system 19, electrodes in the interior of the piping system are introduced, which are acted upon by a high pulsed voltage ⁇ .
  • a high voltage pulse generator 46 is individually connected via high voltage lines 47 to the plasma reactors Ha to Hd.
  • FIG. 2 shows, as a particular embodiment, one of the plasma reactors IIa to Hd shown in FIG. 1.
  • the device in FIG. 2 is designed to pass through the circulating water 23 and simultaneously generate plasma in the stream of water or material.
  • a high voltage electrode 50 is arranged in the middle of the device.
  • the outer sheath of the cylindrical shaped means is provided as a counter-electrode 51 depends Herge ⁇ .
  • a streamer 53 is generated between the electrodes 50 and 51 by the electric field.
  • Radicals 59 are formed in streamers by the fact that high-energy electrons 55 collide with water molecules and thereby dissociate or excite them.
  • the radicals 59 and oxidants 57 are released immediately, while UV light is produced upon excitation by a subsequent radiant transition. This generated UV light in turn reacts with water molecules and dissociates them.
  • Microorganisms which release carbohydrate-cleaved enzymes such as the cellulase enzyme, which decompose the cellulose in-process as a fiber base and thus serve as decomposed, short-chain carbohydrate for the microorganisms, are also inhibited or totally destroyed.
  • the voltage waveform 60 of the high tensioning ⁇ used is shown voltage pulses.
  • the abscissa shows the time in ms and the ordinate the voltage in kV. The units are chosen arbitrarily.
  • a level of subordinate DC voltage may coincide with the abscissa shown.
  • the DC voltage required for the generation of preferably radicals and ozone is approximately 100 kV.
  • the high voltage pulses are of equal tension superimposed ⁇ voltage and thus form a total amplitude of about 500 kV.
  • the voltage curve 60 shown can thus before ⁇ preferably a DC voltage are superimposed, this is highly dependent on the conductivity of the water to behandeinen.
  • the pulses 66 and 67 have a pulse duration 62 of less than 1 .mu.s, wherein the individual pulses 66, 67 have a steeply rising edge with a rise time 64, which is significantly less than the pulse duration 62. The falling edge associated with the pulse 66 or 67 is less pronounced.
  • the pulse repetition time 63 is typically between 10 ⁇ s and 100 ms.
  • the DC component already generates the damaging effects from the electrochemical process.
  • the individual pulses 66, 67 have such a total amplitude that a predefined energy density is achieved beyond a predetermined direct voltage.
  • the pulse rise time 64 is usually short in comparison to the pulse fall time.
  • FIG 4 to FIG 9 show further examples of Elektrodensyste ⁇ me for generating plasma and / or corona discharges in the water system or the suspension of Textilher eins- Anläge 1, in particular for alternative use in the aforementioned embodiment.
  • 4 shows a plate-and-plate arrangement of a first plate 70a as an electrode and a second plate 70b as an electrode.
  • the first plate 70a and the second plate 70b are arranged parallel to each other.
  • the first plate 70a forms the high ⁇ voltage electrode and is connected via a high voltage cable to the high voltage pulse generator 46.
  • the second plate 70b forms the counter electrode and stands as a grounded electrode with the high voltage pulse generator 46 in conjunction fertil.
  • FIG 5 A corresponding arrangement with specially flat plate ⁇ electrodes is shown in FIG 5.
  • the high voltage electrode 71 runs in the middle.
  • the high voltage electrode 71 is made as a solid wire and connected to the high voltage output of the high voltage pulse generator 46 connected.
  • the grounded plates 70a, 70c are also in communication with the high voltage pulse generator 46.
  • FIG. 6 shows a wire-tube arrangement as an electrode system.
  • a cylindrical electrode 72 projects centrally a high ⁇ voltage electrode 71 inside.
  • As the high voltage electrode 71 ⁇ is implemented as a solid wire and connected to the high voltage pulse generator 46 in Fig. 5
  • the cylindrical electrode 72 which is preferably configured as a braid Drahtge- is grounded and is connected to the high voltage pulse generator 46 in ⁇ compound.
  • FIG. 7 shows a tip-plate arrangement as Elektrodensys ⁇ tem.
  • the example three peaks 73 are connected via a high voltage line to the high voltage pulse generator 46.
  • the tips 73 are arranged at right angles to a grounded plate electrode 74.
  • the distance between the tip electrodes 73 to the plate electrode 74 is adjustable and can thus be adapted for different process conditions.
  • FIG. 8 shows an electrode system arrangement comprising 3 plates 70a, 70d and 70e.
  • the first plate 70a which is connected as a high voltage electrode to the high voltage pulse generator 46, is centered between two solid plates
  • the plates 70d and 70e are connected via ei ⁇ nen plate connector 70f. Since the plate 70d as a grounded counter electrode is in communication with the high voltage pulse generator 46, the plate 70e above the plate connector 70f also functions as a grounded counter electrode.
  • FIG. 9 shows an electrode system as a grid-grid arrangement. Analogous to FIG. 4, a first grid 75a and a second grid 75b are parallel here.
  • 75 a forms the high-voltage electrode and is connected to the high-voltage pulse generator 46.
  • the second grid 75b forms the grounded counter electrode and communicates with the high voltage pulse generator 46.
  • an alternative hybrid discharge wherein an electrode 76a is completely outside the Kreislaufwas ⁇ sers 23 to be treated and a second electrode 76b is completely or partially immersed in the circulating water 23 is generated with the arrangement in FIG.
  • the electrode 76a is designed as a grid electrode and is connected to the high-voltage pulse generator 46.
  • the grounded counter-electrode 76b is also designed as a grid electrode.
  • a first charge ⁇ cloud 68a is formed. With the help of this charge cloud 68a, the chemically active substances can enter the circulation water 23 and eliminate the unwanted impurities.
  • charge clouds 68b, 68c are preferably formed at locations with locally increased field strength.
  • the charge clouds 68a, 68b, 68c release in the circulating water 23 radicals such as O, OH, HOO but above all also strong oxidants such as ozone and / or H2O2.
  • These chemically active substances destruc ⁇ ren with high efficiency micro-organisms such as bacteria and yeasts.
  • a pipe preferably a pipe for transporting the circulating water 23 is shown with an outer wall 77 in a section. It is a Plat ⁇ TEN or grid configuration having curved surfaces to adapt to the outer wall 77 and a vessel wall used.
  • a multiple wire electrode 79 is referred to as a concentric E electrode, following the course of the outer wall 77, and communicating with the high-voltage pulse generator 46. It faces two counterelectrodes: on the one hand the vessel wall 77 and on the other hand a plate electrode 78.
  • the high voltage electrode 79 is arranged without contact between the vessel wall 77 and the plate electrode 78.
  • the vessel ⁇ wall 77 and the plate electrode 78 are electrically conductively connected to one another and thus form the earthed counter-electrodes, which are associated with the high voltage pulse generator 46 in connection. With S, a flow direction of the circulating water 23 is indicated.
  • a special electrode assembly ⁇ represents.
  • the circulating water 23 is guided in this case in an upwardly open circulating water channel 37.
  • a high ⁇ voltage electrode 50 includes a plurality of electrically interconnected rod electrodes and is arranged in the near-surface gas space of the circulating water 23 such that their rods are parallel to the surface.
  • a grounded Jacobsonkt ⁇ rode 51 is designed as a solid plate and arranged in distributed over the entire surface equidistant distances to the high voltage electrode 50.
  • the wall of the Kreislaufwasserka- channel 37 is additionally connected to the counter electrode 51.
  • charge clouds develop at the boundary layer between air and circulating water, as indicated by way of example with the charge clouds 68d and 68e.
  • the charge clouds also ensure penetration of the chemically active substances into the circulation water 23.
  • FIG 13 shows a final embodiment, a ge ⁇ pulstes plasma or corona discharge system Kreislaufwas- ser 23.
  • the electrode system is formed analogous to FIG 2 as a Ko ⁇ axialdraht tube electrode system.
  • the high voltage electrode 50 is coaxial with the counter electrode 51, wel ⁇ che forms the vessel wall arranged.
  • a gas line 80 finest gas bubbles in the discharge area.
  • the streamers illustrated in FIG. 2 preferably form. Because of the streamer discharges, oxidants 57 are formed. Thus, in the circulating water 23, certain radicals are generated.
  • FIG. 14 shows the substance and water flows or material and water cycles as they occur in the water system 90 in the paper mill with the operating method according to the invention.
  • the central point of the water system 90 is the paper ⁇ manufacturing plant 1.
  • FIG 14 is of a large lot ⁇ diversity of existing water circulation circuits out a frequently conventional structure of the operational water circuits ei ⁇ ner paper mill shown schematically.
  • the primary circuit I is obtained by a direct reuse of the hydrogen-rich effluent from a first dewatering stage of the paper making system 1 and serves preference ⁇ example for dilution purposes or to a Feststoffeinstel- lung in and before the papermaking equipment 1.
  • a highest solids concentration incurred during the sheet formation in the papermaking plant 1 can be accordingly ⁇ speaking in a short cycle, the white water circulation 98, returned to the papermaking plant 1. From ⁇ aqueous and / or aqueous suspension having a significantly lower solids concentration are in the primary circuit II, the clear water circuit 99, passed.
  • the primary circuit II is characterized by a Stoffschge ⁇ winnungsste, here the saveall 17 from.
  • the fabric catcher 17 serves to return the resulting press and spray effluents, which occur in the papermaking plant 1.
  • This is represented by box 94, in which various white water portions, marked by straight lines, point outwards. introduce. More Siebwasseranteile lead to a Stofffän ⁇ gererweit réelle 17a.
  • the saveall 17 divides the different Siebwasseranteile in a smaller-rich portion, which leads to the clarified water circuit 99 and the turn direction as dilution water for the Stoffaufleungsein- 93 serves, and in a major portion with a lower fiber content, the treatment plant spray pipe water for Textililiaherstel ⁇ 1 can be used further.
  • the proportion with the lower substance content is passed through a wastewater treatment plant 96 and added to the tertiary cycle III, ie the cycle for purified water 100.
  • the water wel ⁇ ches is not recycled through the wastewater treatment plant 96 in the Tertiary ⁇ ärniklauf III, can be returned through a waste water ⁇ derivative 97 purified of the environment.
  • the tertiary cycle III arises, for example, when a wastewater surplus from the secondary circuit II is combined with other production wastewater.
  • this common wastewater stream is treated in a factory sewage treatment plant, treated together with fresh water from, for example, surface water, and returned to the plant as fresh water.
  • the tertiary circuit III leads to a quantitative decision-utilization of the secondary circuit II, a reduced accumulation of residual water from the paper production plant 1 and thus overall 90th in improved fresh water use efficiency in the water system via a fresh water feed 91, the water system 90 is basically supplied with the required fresh water via a fresh water treatment plant 92.
  • the secondary circuit II and the tertiary circuit III are fed to the papermaking plant 1 via a stock preparation device 93.
  • Exemplary water flow rates for the circuits are as follows: a white water circuit 98 is at about 100 to 200 m 3 per day, a clear water circuit at 10 to 50 m 3 per day and a purified water circuit 100 at 1 to 5 m 3 per day with water and or aqueous suspension.
  • Microbiological contaminants which can lead to a reduction of the fiber or paper quality in papermaking, are, for example, microorganisms which release, among other things, carbohydrate-cleaved enzymes, such as the enzyme cellulase, with which the cellulose in the process decomposes as a fiber base is used as a decomposed, short-chain carbohydrate as food for the microorganisms.
  • carbohydrate-cleaved enzymes such as the enzyme cellulase
  • a previous solution to prevent this exploited aus ⁇ finally chemical methods, ie adding chemicals, especially biocides, such as lutaraldehyde, in the material cycle or the water cycle to kill the microorganisms and so the contamination both during the manufacturing process as well to minimize in the final product.
  • the otherwise widely used agent Wasserstoffper ⁇ oxide H2O2 can often not be used, since the peroxide-cleaving enzyme catalase is often also miter Wegt and the hydrogen peroxide H 2 O 2 is rapidly decomposed.

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Abstract

The invention relates to a method for reducing impurities which are formed by organic dyestuffs, biocatalytic substances and/or microorganisms and/or other biological material in a water system (90) during the production of flat structures from fibrous material in aqueous suspension. A method is provided for reducing the use of chemicals and/or complementary dyestuffs in order to reduce the impurities formed in the water system by a gas discharge and/or a plasma being generated by application of a voltage (U) to electrodes (50, 51) in the water (23) or in the suspension, wherein a voltage profile (60) of the voltage (U) has voltage pulses (66, 67) having a pulse duration of less than 10 μs, wherein a streamer discharge (53) is generated. A papermaking plant (1) can thus be operated in a more environmentally friendly manner.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zur Reduzierung von Verunreinigungen in einem Wassersystem bei der Herstellung von FlächengebildenMethod for reducing impurities in a water system in the production of fabrics
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren von durch organische Farbstoffe, biokatalytische Substanzen und/oder Mikroorganismen und/oder sonstiges biologisches Material ge¬ bildete Verunreinigungen in einem Wassersystem bei der Her- Stellung von Flächengebilden aus fasrigem Material in wässri- ger Suspension.The invention relates to a method for reducing by organic dyes, biocatalytic substances and / or microorganisms / or other biological material and ge ¬ impurities formed in a water system during the production of of fabrics made from fibrous material in aqueous suspension ger.
Die Verwendung von kurzen Hochspannungsimpulsen zur Ozon- Erzeugung für die Wasserreinigung ist z.B. bekannt aus dem Fachartikel von S. Ihara, T. Miichi, S. Satoh, C. Yamabe,The use of short high voltage pulses for ozone generation for water purification is e.g. known from the specialist article by S. Ihara, T. Miichi, S. Satoh, C. Yamabe,
"Ozone generation by a discharge in bubbled water", Digest of technical Papers 12th IEEE international Pulsed Power Confer¬ ence 1999."Ozone generation by a discharge in bubbled water", Digest of technical papers 12th IEEE International Pulsed Power Confer ¬ ence 1999th
In WO 02/070816 A2 wird eine Methode und eine Vorrichtung zur Behandlung eines Fluids mit einem hochspannungselektrischen Feld offenbart. Dieses Verfahren gilt es hinsichtlich seiner Effizienz zu verbessern.WO 02/070816 A2 discloses a method and a device for treating a fluid with a high-voltage electric field. This method is to be improved in terms of its efficiency.
Bei der Herstellung von Geweben und Filzen aus Naturfasern, insbesondere bei der Herstellung von Papier und Zellstoff aus Holzfasern und/oder Altpapier, wird, bezogen auf ein Endprodukt, eine sehr große Menge Wasser benötigt. Nach dem Stand der Technik wird das Wasser in einem nahezu geschlossenen Kreislauf rezykliert. Unter einem Wassersystem sind alle in¬ nerbetrieblichen Kreisläufe in beispielsweise einer Papierfabrik zu verstehen. Grundsätzlich kann trotz einer großen Vielfalt an bestehenden WasserkreislaufSchaltungen ein allgemein gültiger Aufbau der betrieblichen Wasserkreisläufe wie folgt angegeben werden.In the production of fabrics and felts of natural fibers, in particular in the production of paper and pulp from wood fibers and / or waste paper, a very large amount of water is required, based on a final product. In the prior art, the water is recycled in a nearly closed cycle. A water system is understood to mean all in ¬ nerbetrieblichen circuits in, for example, a paper mill. In principle, despite a large variety of existing water cycle circuits, a generally valid design of the operational water cycles can be given as follows.
Ein Primärkreislauf entsteht durch eine direkte Wiederverwen¬ dung eines stoffreichen Abwassers aus einer ersten Entwässe- rungsstufe einer beispielsweise Papiermaschine und dient zu Verdünnungszwecken bzw. zur Feststoffeinstellung in und, prozesstechnisch gesehen, vor der Papiermaschine. Abwässer mit einer hohen Feststoffkonzentration, die während der Blattbil- düng an der Papiermaschine anfallen, sollen dementsprechend in einem kurzen Kreislauf, einem Siebwasserkreislauf, zur Pa¬ piermaschine zurückgeführt werden.A primary circuit is formed by a direct Wiederverwen ¬ a dung-rich effluent from a first drainage tion stage of an example paper machine and is used for dilution purposes or for solid adjustment in and, in terms of process technology, in front of the paper machine. Waste water with a high solids concentration, the fertil during Blattbil- incurred on the paper machine are to be correspondingly fed back in a short cycle, a white water circulation system for Pa ¬ piermaschine.
Ein Sekundärkreislauf zeichnet sich durch eine Stoffrückge- winnungsstufe aus und dient der Rückführung von anfallenden Pressen- und Spritzabwässern in die Papiermaschine.A secondary circuit is characterized by a material recovery stage and serves to return accumulated press and spray waste water to the paper machine.
Ein Tertiärkreislauf entsteht beispielsweise, wenn ein Abwas- serüberschuss aus dem Sekundärkreislauf mit anderen Fabrika- tionsabwässern zusammengeführt wird. Dieser gemeinsame Abwas¬ serstrom kann dann in einer werkseigenen Kläranlage behandelt, zusammen mit Frischwasser aus einem beispielsweise Oberflächengewässer aufbereitet und als Frischwasser in den Betrieb zurückgeführt werden.For example, a tertiary cycle occurs when a wastewater surplus from the secondary cycle is combined with other wastewater from production. This common sewage ¬ serstrom can then be treated in a factory sewage treatment plant, treated together with fresh water from an example surface water and recycled as fresh water in the operation.
Durch diese Wiederaufbereitung des Wassers kann ein Frischwasserbedarf bzw. eine Abwassermenge begrenzt werden. Aber durch eine hohe mittlere Verweildauer des bei dem beispiels¬ weise Papierherstellungsprozess benutzten Wassers reichern sich im Wasser Verunreinigungen an.Through this reprocessing of the water, a fresh water requirement or a wastewater quantity can be limited. But a high average residence time of the water used in the example ¬ as paper manufacturing process impurities accumulate in the water.
Unter Verunreinigungen im Sinne der Erfindung sind beispielsweise gelöste organische Substanzen zu verstehen, deren Konzentration im Wassersystem mit zunehmender Kreislaufschlie- ßung steigt. Solche und weitere Verunreinigungen verursachen oft eine Verschlechterung der Entwässerung, die zu einer - für den Fall der Papierherstellung - ungünstigeren Blattbildung und einer geringeren Optizität führen. Des Weiteren kann es z.B. durch eine Reaktion der Verunreinigungen mit chemi- sehen Hilfsmitteln zu einer Bildung von unerwünschten Ablagerungen kommen. Diese Ablagerungen können letztendlich bei einer Papierherstellung zu Flecken und Löchern im Papier führen . Farbliche Verunreinigungen werden durch die beispielsweise bei heutigen Druckverfahren eingesetzten Farbstoffe hervorgerufen, welche zum größten Teil wasserlöslich sind. Eine hohe Wasserlöslichkeit der eingesetzten Farbstoffe, insbesondere beim Einsatz von Altpapier als Ausgangsmaterial, führt dazu, dass selbst in einem Flotationsprozess die Farbstoffe nicht vollständig beseitigt werden können. Insbesondere sind was¬ serlösliche rote Farbstoffe dafür verantwortlich, dass das Wasser eine rötliche Tönung annimmt, welche sich auf das End¬ produkt, vorzugsweise ein Papier, überträgt. Ein hoher anzu¬ strebender Weißgrad, beispielsweise bei der Herstellung von weißen Papieren, kann bei gefärbtem Wasser nicht erreicht werden .For the purposes of the invention, impurities are, for example, dissolved organic substances whose concentration in the water system increases with increasing closed circuit. Such and other impurities often cause dewatering deterioration, resulting in less favorable sheet formation and less opticity in the case of papermaking. Furthermore, for example, a reaction of the impurities with chemical aids can lead to the formation of undesired deposits. These deposits can eventually lead to stains and holes in the paper during papermaking. Colored impurities are caused by the dyes used in today's printing process, for example, which are largely water-soluble. High solubility in water of the dyes used, especially when using recycled paper as starting material, means that even in a flotation process, the dyes can not be completely eliminated. In particular, what ¬ serlösliche red dyes responsible for ensuring that the water takes on a reddish tinge which product to the end ¬, preferably a paper transfers. To a high ¬ aspiring whiteness, for example, in the preparation of white papers, can not be achieved in colored water.
Insbesondere unter den Bedingungen eingeengter Kreisläufe ist in der Regel eine verstärkte Vermehrung der im Wasser enthal¬ tenen Mikroorganismen zu beobachten. Beispielsweise wird der im Wasser vorhandene gelöste Sauerstoff schnell verbraucht und dadurch kann es zur Entstehung von anaeroben Bedingungen im Wasser kommen. Die Mikroorganismen können sich dann schnell vermehren und Stoffwechselprodukte dieser Mikroorga¬ nismen können beispielsweise zu starken Geruchsbelastungen in Form von Schwefelwasserstoff und/oder organischen Säuren oder Hefen und Bakterien führen. Darüber hinaus tritt in manchenEspecially under the conditions narrowed cycles increased proliferation of requested in the water contained ¬ microorganisms can be observed in general. For example, the dissolved oxygen present in the water is rapidly consumed and this can lead to the formation of anaerobic conditions in the water. The microorganisms can then rapidly proliferate and micro Orga ¬ mechanisms can, for example, to strong odor pollution in the form of hydrogen sulfide and / or organic acids or yeasts and bacteria lead metabolic products of these. In addition, in some
Fällen, durch die Wirkung der oben genannten Stoffwechselprodukte der anaeroben Mikroorganismen, Korrosion an Anlagenteilen auf. Ursache sind insbesondere Mikroorganismen, welche unter anderem kohlenhydratspaltende Enzyme wie z.B. das Enzym Celloulase abgeben, mit dem, die im vorzugsweise Papierher- stellungsprozess befindliche Celloulose als Fasergrundstoff zersetzt wird und als zersetztes, kurzkettiges Kohlenhydrat als Nahrung für die Mikroorganismen dient.Cases, due to the effect of the above-mentioned metabolites of anaerobic microorganisms, corrosion on system components. Cause are in particular microorganisms, which among other things carbohydrate-splitting enzymes such. release the enzyme celloulase, with which celloulose, which is preferably present in the papermaking process, is decomposed as a fiber base and serves as a decomposed, short-chain carbohydrate as food for the microorganisms.
Zur Definition von biologischem Material siehe Regel 23 b, Absatz 3 EPÜ. Unter Biokatalyse ist beispielsweise eine chemische Wechsel¬ wirkung zwischen einem Eiweiß und anderen Teilchen (Molekülen, Ionen, Protonen, Elektronen) , in deren Verlauf sich die Beschaffenheit dieser Teilchen ändert, zu verstehen. Eine biokatalytische Substanz, z.B. ein Enzym oder Protein, fördert die Biokatalyse. Herkömmlich wird bei der Papierherstel¬ lung den unerwünschten organischen Verunreinigungen, Mikroorganismen und Enzymen durch Zugabe von anderen Farbstoffen oder Bioziden entgegengewirkt.For the definition of biological material, see Rule 23b (3) EPC. Under biocatalysis, for example, a chemical change ¬ effective between a protein and other particles (molecules, ions, protons, electrons), in the course of which the nature of these particles varies, to understand. A biocatalytic substance, such as an enzyme or protein, promotes biocatalysis. Conventionally, the unwanted organic impurities, microorganisms and enzymes are counteracted by the addition of other dyes or biocides in Papierherstel ¬ ment .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um den Einsatz von Chemikalien und/oder komplementären Farbstoffen zur Reduzierung der gebildeten Verunreinigungen in dem Wassersystem zu reduzieren.The invention has for its object to provide a method to reduce the use of chemicals and / or complementary dyes to reduce the impurities formed in the water system.
Die Aufgabe wird bezogen auf das eingangs genannte Verfahren dadurch gelöst, dass unter Anlegen einer Spannung an Elektroden im Wasser oder in der Suspension eine Gasentladung und/oder ein Plasma erzeugt wird, wobei ein Spannungsverlauf der Spannung Spannungsimpulse mit einer Impulsdauer von weniger als lOμs aufweist, wobei eine Streamer-Entladung erzeugt wird. Vorteilhaft hieran ist, dass durch die kurzen Impulse der Einsatz höherer Feldstärken ermöglicht wird, welche vorteilhaft eine Streamer-Entladung hervorrufen. Weiterhin kann durch die kurzen Impulse ein frühzeitiger Spannungsdurchschlag zwischen den Elektroden vermieden werden. Eine Streamer-Entladung ist eine spezielle Form einer sich linear fortbewegenden Plasmawolke oder ein in der Entwicklung befindlicher Entladungskanal, der sich aufgrund der angelegten hohen externen Feldstärke unter kurzer Impulsdauer ausbildet. Mittels Streamer-Entladung wird eine besonders effiziente Erzeu¬ gung von Radikalen im Wassersystem erreicht, welche die Reinigungswirkung verbessern. Im Wasser des Wassersystems kann an nahezu beliebigen Stellen der unterschiedlichen Kreisläufe eine Streamer-Entladung erzeugt werden. Hierdurch können verschiedene Verschmutzungsstufen mit beispielsweise unter¬ schiedlicher Intensität der Entladung behandelt werden. Mittels eines Plasmas und/oder einer Gasentladung im Wasser oder in unmittelbarer Umgebung des Wassers werden chemisch aktive Wirkstoffe freigesetzt, welche die im Wasser befindlichen Verunreinigungen unschädlich machen. So können durch die e- lektrochemische Reaktion im Papierprozess sowohl die Mikroor- ganismen als auch simultan die mit diesen sich gegenseitig fördernden Enzyme, z.B. Cellulase, negativ beeinflusst wer¬ den .The object is based on the above-mentioned method achieved by applying a voltage to electrodes in the water or in the suspension, a gas discharge and / or a plasma is generated, wherein a voltage waveform of the voltage has voltage pulses with a pulse duration of less than lOμs, wherein a streamer discharge is generated. The advantage of this is that the use of higher field strengths is made possible by the short pulses, which advantageously cause a streamer discharge. Furthermore, an early voltage breakdown between the electrodes can be avoided by the short pulses. A streamer discharge is a special form of a linearly moving plasma cloud or a developing discharge channel that forms due to the applied high external field strength under a short pulse duration. By streamer discharge is a particularly efficient Erzeu ¬ supply of radicals reached in the water system, which improves the cleaning effect. In the water of the water system, a streamer discharge can be generated at almost any point of the different circuits. As a result, different levels of contamination can be treated with, for example, under ¬ different intensity of the discharge. By means of a plasma and / or a gas discharge in the water or In the immediate vicinity of the water chemically active substances are released, which make the impurities present in the water harmless. Thus, both the micro-organisms or simultaneously with these mutually-promoting enzymes, such as cellulase, adversely affected the ¬ by e- lektrochemische reaction in the papermaking process.
Eine weitere Steigerung der Erzeugung von Radikalen bzw. von chemisch aktiven Substanzen wird erreicht, indem die Impulsdauer weniger als 1 μs beträgt, insbesondere im Bereich von 100 ns bis 900 ns liegt. Bei Anlegen einer Spannung an die Elektroden mit derartig intensiven Impulsen kommt es wegen der kurzen Zeitdauer und der hohen Feldstärke lokal zu beson- ders effektiven Gasentladungen. Da die Spannungsfestigkeit von Wasser, insbesondere von Wasser hoher Leitfähigkeit, sehr gering ist, mit abnehmender Dauer der Spannungsbelastung jedoch drastisch zunimmt, sind kurze Impulse besonders vorteil¬ haft. Die Leitfähigkeit des Wassers im Siebwasserkreislauf liegt im Bereich von 4 bis 5 mS/cm. In diesem Fall ist es besonders wichtig, ein elektrisches Feld mit einer hohen Feld¬ stärke zu erzeugen, ohne dass es zu einem stromstarken lokalen Durchschlag kommt.A further increase in the generation of radicals or of chemically active substances is achieved by the pulse duration is less than 1 microseconds, in particular in the range of 100 ns to 900 ns. When a voltage is applied to the electrodes with such intense pulses, due to the short duration of time and the high field strength, locally very effective gas discharges occur. Since the withstand voltage of water, in particular water of high conductivity is very low, with decreasing duration of voltage stress however, dramatically increases, short pulses are particularly advantageous ¬ way. The conductivity of the water in the white water circuit is in the range of 4 to 5 mS / cm. In this case, it is particularly important to an electric field with a high field strength ¬ generate without causing a current strong local punch.
Zweckmäßig ist, dass zumindest eine der folgenden chemisch aktiven Substanzen erzeugt wird:It is expedient that at least one of the following chemically active substances is produced:
- ein Radikal, insbesondere O, OH, HOO,a radical, in particular O, OH, HOO,
- ein Oxydantium, insbesondere Ozon O3, H2O2.- An oxide, in particular ozone O 3 , H 2 O 2 .
Die Erzeugung von Radikalen als chemisch aktive Substanzen im Wasser des Wassersystems, insbesondere im Siebwasserkreislauf und/oder im Klarwasserkreislauf, kann an einer oder mehreren Stellen der unterschiedlichen Wasserkreisläufe geschehen. Insbesondere durch die Gasentladung im Wasser lassen sich die genannten Radikale besonders leicht erzeugen (siehe hier- zu den eingangs genannten Fachartikel) .The generation of radicals as chemically active substances in the water of the water system, in particular in the white water circuit and / or in the clear water circuit, can be done at one or more points of different water cycles. In particular, by the gas discharge in the water, the radicals mentioned can be particularly easily generated (see here the above mentioned technical article).
Weiterhin ist es zweckmäßig, dass durch die Spannung ein elektrisches Feld im Bereich von 1 MV/cm, vorzugsweise 1 MV/cm bis 10 MV/cm, erzeugt wird. Eine derart hohe Feldstärke zwischen den Elektroden begünstigt die vorteilhafte Erzeugung von Gasentladungen. Bei der Verwendung von nicht reinmetalli- sehen Elektroden kann die Feldstärke gegebenenfalls reduziert werden. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von nichtmetallischen Elektroden ist, dass weitere chemisch aktive Substanzen wie z.B. OH oder H erzeugt werden können. Abhängig vom Einsatz der Elektroden kann das elektrische Feld auch im Bereich von 0.1 MV/cm bis 1 MV/cm liegen.Furthermore, it is expedient that by the voltage electric field in the range of 1 MV / cm, preferably 1 MV / cm to 10 MV / cm, is generated. Such a high field strength between the electrodes promotes the advantageous generation of gas discharges. When using non-metallic electrodes, the field strength may be reduced. Another advantage of using non-metallic electrodes is that more chemically active substances such as OH or H can be generated. Depending on the use of the electrodes, the electric field may also be in the range of 0.1 MV / cm to 1 MV / cm.
Zweckmäßig zu Erzielung eines weiteren Wirkungseffektes ist weiterhin, dass durch die Spannung, insbesondere durch die Spannungsimpulse, ultraviolette Strahlung erzeugt wird. Die Streamer-Entladung begünstigt, dass beispielsweise Elektronen aus den Wassermolekülen durch Stöße derart angeregt werden, dass sie ultraviolette Strahlung abgeben. Es wird also mit¬ tels der Spannungsimpulse eine derart hohe Elektronentempera¬ tur in einer Streamer-Entladung oder einer Gasentladung er- reicht, dass ultraviolette Strahlung und/oder Radikale und/oder oxidierende Substanzen mit einem hohen Wirkungsgrad erzeugt werden. Diese Radikale, Oxidantien und/oder ultravio¬ lette Strahlung greifen direkt die unerwünschten Verunreinigungen an und zerstören diese. In einem ersten Schritt trifft die ultraviolette Strahlung beispielsweise auf die Zellwände der Zellen der Verunreinigungen und ruft hierdurch in den Zellwänden der Verunreinigungen eine Vorschädigung hervor. Die Poren der Zellen können unter Umständen geöffnet werden und es kommt zu einem "Ausbluten" der Zelle. Nach der zerstö- renden Wirkung des UV-Lichts können die chemisch aktiven Substanzen, insbesondere die Radikale nun leicht in die Zellen eindringen und diese gänzlich zerstören.It is expedient to achieve a further effect effect that is generated by the voltage, in particular by the voltage pulses, ultraviolet radiation. The streamer discharge favors that, for example, electrons from the water molecules are excited by collisions in such a way that they emit ultraviolet radiation. It is sufficient therefore ER- with ¬ means of the voltage pulses such a high electron tempera ture in ¬ a streamer discharge or a gas discharge, that ultraviolet radiation and / or radicals and / or oxidizing substances are produced with a high efficiency. These radicals, oxidants and / or lettering ultravio ¬ radiation directly access the unwanted impurities and destroy them. In a first step, for example, the ultraviolet radiation strikes the cell walls of the cells of the contaminants, causing pre-damage in the cell walls of the contaminants. The pores of the cells can be opened under certain circumstances and it comes to a "bleeding" of the cell. After the destructive effect of the UV light, the chemically active substances, in particular the radicals, can now easily penetrate into the cells and destroy them completely.
Mit Vorteil wird eine Konzentration der chemisch aktiven Sub- stanzen im Wasser bzw. in der Suspension in Echtzeit, insbesondere "Online", gemessen. Im Hinblick auf die Regelung oder Steuerung einer Erzeugungsrate der chemisch aktiven Substanzen ist es von Vorteil, Kenntnis über die aktuelle Konzentra- tion der erzeugten chemisch aktiven Substanzen fortlaufend zu erhalten .Advantageously, a concentration of the chemically active substances in the water or in the suspension is measured in real time, in particular "online". With regard to the regulation or control of a rate of production of the chemically active substances, it is advantageous to have knowledge of the current concentra- tion of the generated chemically active substances to obtain continuously.
In einer weiterführenden Ausgestaltung wird eine Konzentrati- on der Verunreinigungen im Wasser bzw. in der Suspension, insbesondere in Echtzeit oder "Online", gemessen. Die Kon¬ zentration der Verunreinigungen ist ebenso ein Maß für die Effektivität des Verfahrens, beispielsweise kann eine Erzeu¬ gungsrate von chemisch aktiven Substanzen mehr und mehr ver- ringert werden je kleiner die gemessene Konzentration der Verunreinigungen im Wasser ist.In a further embodiment, a concentration of the impurities in the water or in the suspension, in particular in real time or "online", is measured. The Kon ¬ concentration of the impurities is also a measure of the effectiveness of the process, for example, a Erzeu ¬ transmission rate of chemically active substances become more and more comparable Ringert the smaller the measured concentration of the impurities in the water.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung zu den Messungen zur Ermittlung einer Regelgröße wird für eine Steuerung und/oder Regelung einer mikrobiologischen Entkeimung eine Konzentration von Proteinen und/oder DNA-Resten im Wasser bzw. in der Suspension, insbesondere in Echtzeit oder "Online", gemessen. Dadurch, dass die Zellwände und/oder die Zel¬ len durch die vorgenannten Verfahrensschritte zumindest teil- weise zerstört werden, kann durch eine Messung von DNA-Resten der elektrochemische Entkeimungsprozess geregelt werden. Eine Regelung über einen gemessenen Wert der Konzentration von Enzymen ist ebenso möglich.In a further advantageous embodiment of the measurements for determining a controlled variable, a concentration of proteins and / or DNA residues in the water or in the suspension, in particular in real time or "online", is measured for controlling and / or regulating a microbiological sterilization , Characterized in that the cell walls and / or the cell h ¬ len by the aforementioned method steps at least in part be destroyed, can be controlled by measurement of DNA residues of the electrochemical sterilization process. A control over a measured value of the concentration of enzymes is also possible.
Auf vorteilhafte Weise wird ein Wert der Konzentration als Regelgröße für die den elektrochemischen Prozess auslösende Spannung verwendet .Advantageously, a value of the concentration is used as a controlled variable for the voltage triggering the electrochemical process.
Der Gegenstand der Erfindung kann damit dazu genutzt werden, dass keine Hilfsstoffe, z.B. Chemikalien oder Biozide, und/oder Komplementärfarben zum Zwecke der Reduzierung der Verunreinigungen eingesetzt werden. Diese Maßnahme erlaubt ein sehr umweltfreundliches Betreiben einer beispielsweise Papierherstellungsanlage .The object of the invention can therefore be used so that no auxiliaries, e.g. Chemicals or biocides, and / or complementary dyes are used for the purpose of reducing the impurities. This measure allows a very environmentally friendly operation of an example papermaking plant.
Ist es, je nach Wasserbedingungen, nicht möglich, gänzlich auf Hilfsstoffe oder Komplementärfarben zu verzichten, so werden auf vorteilhafte Weise Hilfsstoff und/oder Komplemen- tärfarbe in einer Menge zugesetzt, die geringer ist als die Menge, die ohne Anlegen der Spannung erforderlich wäre. Eine genaue Kenntnis der Konzentration und der Wirkung der chemisch aktiven Substanzen im Wasser oder der Suspension eröff- net die Möglichkeit, die Hilfsstoffe und/oder Komplementär¬ farben im Hinblick auf ein zu erreichendes Endergebnis opti¬ mal zu dosieren und so die mögliche Umweltbelastung gering zu halten. Denn, die zum Teil als Hilfsstoffe eingesetzten Bio- zide, Algizide, Bakterizide, Fungizide und andere, belasten die Umwelt. Auch wird durch den Verzicht oder die einschrän¬ kende Beimischung von Farbstoffen oder Hilfsstoffen ein Kostenvorteil erreicht.If, depending on the water conditions, it is not possible to completely dispense with auxiliaries or complementary colors, it is advantageous to use auxiliaries and / or complements. color is added in an amount that is less than the amount that would be required without applying the voltage. An accurate knowledge of the concentration and the effect of chemically active substances in the water or the suspension opens up the possibility, excipients and / or complementary ¬ colors in terms of a to be achieved result opti ¬ times to dose and so the possible environmental impact too low hold. After all, biocides, algicides, bactericides, fungicides and others, which are sometimes used as auxiliaries, pollute the environment. Also a cost advantage is achieved by abandoning or curtailing ¬ kende addition of dyes or excipients.
Zweckmäßig ist es, das als fasriges Material eine oder mehre- re der folgenden Stoffe verwendet wird:It is expedient that one or more of the following substances be used as the fibrous material:
- Altpapier,- waste paper,
- Naturfaser, insbesondere Holzstoff und Zellstoff,- natural fiber, in particular wood pulp and pulp,
- textile Faser.- textile fiber.
Mit Vorteil weist das Wassersystem einen oder mehrere der folgenden Stoff- und/oder Wasserkreisläufe auf:Advantageously, the water system has one or more of the following material and / or water cycles:
- einen Primärkreislauf, insbesondere einen Siebwasserkreis¬ lauf,- a primary circuit, in particular a Siebwasserkreis ¬ run,
- einen Sekundärkreislauf, insbesondere einen Klarwasser- kreislauf,a secondary circuit, in particular a clear water circuit,
- einen Tertiärkreislauf, insbesondere einen Kreislauf für gereinigtes Abwasser.- A tertiary cycle, in particular a cycle for purified wastewater.
Ausführungsbeispiele sowie weitere Vorteile der Erfindung er- geben sich aus der nachfolgend beschriebenen Zeichnung, in derenEmbodiments and other advantages of the invention will become apparent from the drawing described below, in whose
FIG 1 eine Papierherstellungsanlage mit Wasser¬ kreisläufen, FIG 2 eine Darstellung (Schnitt) einer Anordnung zur Erzeugung von Radikalen in Koronaplasmen in einer wässrigen Lösung oder in Luft: Parallelplatten- oder Rohranordnung mit Draht, dem eine gepulste Hochspannung überlagert wird,FIG 1 cycles a papermaking system with water ¬, FIG 2 is a view (sectional) of an arrangement for generation of free radicals in corona plasmas in an aqueous solution or in air: parallel plate or tube assembly with wire, to which a pulsed high voltage is superimposed,
FIG 3 eine Prinzipdarstellung von Impulsen zur Erzeugung von Radikalen in Koronaentladungen in Luft oder wässrigen Medien bei Einsatz kurzer (typisch kleiner 1 μs) Hochspannungsimpulse mit hoher Impulswiederholrate,3 is a schematic diagram of pulses for generating radicals in corona discharges in air or aqueous media using short (typically less than 1 μs) high voltage pulses with high pulse repetition rate,
FIG 4 bis FIG 9 Elektrodenanordnungen und Elektrodensysteme zur Erzeugung von Koronaentladungen: Platte- Platte-, Platte-Draht-Platte-, KoaxialeFIG. 4 to FIG. 9 Electrode arrangements and electrode systems for generating corona discharges: plate-plate, plate-wire-plate, coaxial
Draht-Rohr-, Spitze-Platte-, Mehrfachspit¬ zen-Platte-, Gitter-Platte (Rohr-, Gitter- Gitter-Anordnungen,Wire Pipe, Tip Plate, Multiple Pit ¬ zen Plate, Lattice Plate (Pipe, Lattice Grid Arrangements,
FIG 10 eine hybride Entladung, wobei sich eine Elektrode vollständig oberhalb einer wässri¬ gen Lösung befindet und die zweite Elektrode in die wässrige Lösung eingetaucht ist,Figure 10 is a hybrid discharge, wherein one electrode is located entirely above a wässri ¬ gene solution and the second electrode is immersed in the aqueous solution,
FIG 11 eine Platten- oder Gitteranordnung mit gekrümmten Oberflächen zur Anpassung an Gefäß- wände bzw. Nutzung derselben als Elektrode, konzentrische Elektroden in Rohrform zur Nutzung der vorhandenen Verrohrung oder Türme für die Pulpe als Reaktorgefäß,11 shows a plate or grid arrangement with curved surfaces for adaptation to vessel walls or use thereof as an electrode, concentric electrodes in tubular form for use of the existing piping or towers for the pulp as reactor vessel,
FIG 12 eine gepulste Entladung im oberflächennahen Raum der wässrigen Lösung,12 shows a pulsed discharge in the near-surface space of the aqueous solution,
FIG 13 ein gepulstes Koronaentladungssystem mit koaxialem Draht-Rohr, mit eingeperlten, feinstverteilten Gasblasen, so dass im Entladungsbereich feinste Gasperlen vorhanden sind und eine Streamerbildung vorwiegend in den Gasblasen abläuft,FIG. 13 shows a pulsed corona discharge system with a coaxial wire tube, with embedded, finely distributed gas bubbles, so that finest gas beads are present in the discharge region and streamer formation predominantly takes place in the gas bubbles,
FIG 14 eine schematische Übersicht eines Wassersys¬ tems,FIG 14 is a schematic overview of a Wassersys ¬ tems,
veranschaulicht ist.is illustrated.
Einander entsprechende Teile sind in den Figuren 1 bis 14 mit denselben Bezugszeichen versehen. FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Papierherstellungsanlage 1, in welcher das Betriebsverfahren nach der Erfindung realisiert ist. Im Verhältnis von ca. 1:100 mit Wasser verdünnt, werden Faserstoffe oder fasrige Materialien zusammen mit Hilfsstoffen auf eine Siebvorrichtung 9 mit einem Sieb 10 aufgebracht. Die fasrigen Materialien lagern sich auf dem Sieb 10 neben- und aufeinander ab. Ein Kreislaufwas¬ ser 23 kann mittels mehrerer Saugkammerbereiche 24 abfließen oder abgesaugt werden und in einen Kreislauf des Kreislauf¬ wassers 23 zurückgeführt werden. Erläuterungen zu den unterschiedlichen Kreisläufen und/oder Stoff- und Wasserströmen des Wassersystems der Papierfabrik werden mit FIG 14 und der zugehörigen Beschreibung gegeben.Corresponding parts are provided in Figures 1 to 14 with the same reference numerals. 1 shows a schematic representation of a papermaking plant 1, in which the operating method is realized according to the invention. Diluted with water in the ratio of about 1: 100, fibrous materials or fibrous materials are applied together with excipients to a sieve device 9 with a sieve 10. The fibrous materials are deposited on the screen 10 side by side and on each other. A Kreislaufwas ¬ ser 23 can flow off or sucked by means of several Saugkammerbereiche 24 and are recycled into a cycle of the circuit ¬ water 23. Explanations of the different circuits and / or material and water flows of the water system of the paper mill are given with FIG. 14 and the associated description.
Als Ausgangsstoff erreichen beispielsweise Altpapier und in der Regel auch Zellstoff in trockener Form die Papierfabrik, während Holzstoff normalerweise im gleichen Werk erzeugt und als Faser-/Wasser-Mischung, also einer Suspension aus unver- wobenen Faserstoffen, in eine Stoffzentrale 3 gepumpt wird. Altpapier und/oder Zellstoff werden ebenfalls unter Zugabe von Wasser in einem Fasertrog aufgelöst. Papierfremde Be¬ standteile werden über verschiedene Sortieraggregate ausge¬ schleust (hier nicht dargestellt) . In der Stoffzentrale 3 er- folgt je nach gewünschter Papiersorte die Mischung der verschiedenen Rohstoffe. Hier werden auch Füll-, Hilfsstoffe und Komplementärfarben zugegeben, die der Verbesserung der Papierqualität und der Erhöhung der Produktivität dienen. Er¬ findungsgemäß kann die Zugabe zumindest eines dieser Stoffe zumindest eingeschränkt werden.Waste paper and, as a rule, pulp in dry form reach the paper mill as starting material, while wood pulp is normally produced in the same factory and pumped into a material center 3 as a fiber / water mixture, ie a suspension of non-fibrous fibers. Waste paper and / or pulp are also dissolved by adding water in a fiber trough. Paper strangers Be ¬ constituents are various sorting aggregates of ¬ discharged (not shown here). In the material center 3, depending on the desired type of paper, the mixture of different raw materials takes place. Fillers, auxiliaries and complementary colors are also added here to improve paper quality and increase productivity. According to the invention, the addition of at least one of these substances can at least be restricted.
Der Stoffauflauf 7 der Papierherstellungsanlage 1 verteilt die Faserstoff-Suspension gleichmäßig über die gesamte Sieb¬ breite. Am Ende der Siebvorrichtung 9 enthält die Papierbahn 27 noch ca. 80 % Wasser.The headbox 7 of the papermaking plant 1 distributes the pulp suspension uniformly over the entire sieve ¬ width. At the end of the screening device 9, the paper web 27 still contains about 80% water.
Ausgehend von Altpapier als Ausgangsstoff zur Papierherstel¬ lung ist der Papierherstellungsanlage 1 eine Stoffaufberei- tung vorgelagert (hier nicht dargestellt) . Ein Rohrsystem verbindet die Papierherstellungsanlage 1 mit dem Kreislauf¬ wasser der Stoffaufbereitung 21.On the basis of waste paper as a raw material for ¬ Papierherstel development of paper production plant 1 is a stock preparation upstream (not shown here). A pipe system connecting the paper making system 1 with the circulation water stock preparation ¬ 21st
Für eine Behandlung des Wasser- oder Stoffstroms zur Stoffaufbereitung 21 und des Kreislaufwassers 23 nach der Erfindung, sind in der Papierherstellungsanlage 1 an verschiedenen Stellen des Rohrleitungssystems Plasmareaktoren IIa bis Hd angeordnet .For a treatment of the water or material flow for stock preparation 21 and the circulating water 23 according to the invention, plasma reactors IIa to Hd are arranged in the papermaking plant 1 at different points of the pipeline system.
Zur Reduzierung farblicher Verunreinigungen im Kreislaufwasser 23 ist ein erster Plasmareaktor Ha in der Rückleitung des Kreislaufwassers 23 von einem Saugkammerbereich 24 zu einem Sortierer 5 angeordnet. Ein zweiter Plasmareaktor Hb ist in der Rückleitung des Kreislaufwassers 23 zwischen einem Saugkammerbereich 24 und einem Stofffänger 17 angeordnet. Hinter dem Stofffänger 17, in Strömungsrichtung S gesehen, teilt sich das Rohrleitungssystem zum einen in ein Rohrleitungssystem für den Wasser- oder Stoffstrom zur Stoffaufbe- reitung 21, dem Stoffkreislauf und zum anderen in ein Rohrleitungssystem, welches zu einer nicht gezeichneten Reinigungsanlage (angedeutet mit Pfeil 19) führt, auf. Ein dritter Plasmareaktor Hc zur Erzeugung eines elektrochemischen Prozesses ist in dem Rohrleitungssystem für das Kreislaufwasser zur Stoffaufbereitung 21 hinter dem Stofffänger 17 angeordnet. Ein vierter Plasmareaktor Hd ist in dem Rohrleitungssystem, welches zur Reinigungsanlage 19 führt, hinter dem Stofffänger 17 angeordnet. Das beispielhaft dargestellte erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass an den angegebenen Stellen mittels der Plasmareaktoren Ha bis Hd im Rohrsystem des Kreislaufwassers 23, der Wasser- und Stoffströme zur Stoff¬ aufbereitung 21 und im Rohrleitungssystem zur Reinigungsanlage 19, Elektroden in das Innere des Rohrleitungssystems ein- gebracht sind, die mit einer hohen gepulsten Spannung beauf¬ schlagt werden. Ein Hochspannungsimpulsgenerator 46 ist über Hochspannungsleitungen 47 jeweils einzeln mit den Plasmareaktoren Ha bis Hd verbunden. Da eine Spannungsfestigkeit von Wasser, insbesondere von Wasser hoher Leitfähigkeit, wie sie das Kreislaufwasser 23 aufweist, sehr gering ist, mit abnehmender Dauer der Spannungsbelastung jedoch drastisch zunimmt, werden kurze Impulse mit Impulsdauern von typisch 10 μs, in einigen Anwendungsfällen von nur lμs, und darunter verwendet. In der Papierindustrie typische Werte für die Leitfähigkeit sind 4 bis 5 mS/cm.To reduce colored impurities in the circulating water 23, a first plasma reactor Ha is arranged in the return line of the circulating water 23 from a suction chamber area 24 to a sorter 5. A second plasma reactor Hb is disposed in the return line of the circulating water 23 between a suction chamber portion 24 and a fabric catcher 17. Behind the fabric catcher 17, as seen in the flow direction S, the piping system is divided into a piping system for the water or material flow for Stoffauf- preparation 21, the material cycle and the other in a piping system, which to a not shown cleaning system (indicated by arrow 19) leads to. A third plasma reactor Hc for generating an electrochemical process is disposed in the piping for the recycling water circulation system 21 behind the fabric catcher 17. A fourth plasma reactor Hd is arranged in the piping system, which leads to the cleaning system 19, behind the fabric catcher 17. The process of the invention shown by way of example is characterized in that at the indicated points by means of the plasma reactors Ha to Hd in the pipe system of the circulating water 23, the water and material streams for the preparation ¬ material 21 and in the piping to the cleaning system 19, electrodes in the interior of the piping system are introduced, which are acted upon by a high pulsed voltage ¬ . A high voltage pulse generator 46 is individually connected via high voltage lines 47 to the plasma reactors Ha to Hd. As a dielectric strength of Water, especially of high conductivity water, as it has the circulating water 23, is very low, but increases dramatically with decreasing duration of the stress load, short pulses with pulse durations of typically 10 μs, in some applications of only lμs, and below are used. In the paper industry typical values for the conductivity are 4 to 5 mS / cm.
FIG 2 zeigt als eine besondere Ausgestaltungsform einen der in FIG 1 dargestellten Plasmareaktoren IIa bis Hd. Die Vorrichtung in FIG 2 ist zur Durchleitung des Kreislaufwasser 23 und gleichzeitiger Plasmaerzeugung im Wasser- oder Stoffstrom ausgestaltet. In der Mitte der Vorrichtung ist eine Hochspannungselektrode 50 angeordnet. Der Außenmantel der zylinder- förmigen Vorrichtung ist als eine Gegenelektrode 51 herge¬ richtet. In der Vorrichtung befindet sich das zu behandelnde Kreislaufwasser 23. Durch Anlegen der gepulsten Spannung an die Elektroden 50, 51 wird zwischen den Elektroden 50 und 51 durch das elektrische Feld ein Streamer 53 erzeugt. Radikale 59 entstehen in Streamern dadurch, dass energiereiche Elektronen 55 mit Wassermolekülen zusammenstoßen und diese dadurch dissoziieren oder anregen. Bei der Dissoziation werden unmittelbar die Radikale 59 und Oxidantien 57 freigesetzt, während bei der Anregung durch einen anschließenden strahlenden Über- gang UV-Licht erzeugt wird. Dieses erzeugte UV-Licht reagiert wiederum mit Wassermolekülen und dissoziiert diese.FIG. 2 shows, as a particular embodiment, one of the plasma reactors IIa to Hd shown in FIG. 1. The device in FIG. 2 is designed to pass through the circulating water 23 and simultaneously generate plasma in the stream of water or material. In the middle of the device, a high voltage electrode 50 is arranged. The outer sheath of the cylindrical shaped means is provided as a counter-electrode 51 depends Herge ¬. By applying the pulsed voltage to the electrodes 50, 51, a streamer 53 is generated between the electrodes 50 and 51 by the electric field. Radicals 59 are formed in streamers by the fact that high-energy electrons 55 collide with water molecules and thereby dissociate or excite them. Upon dissociation, the radicals 59 and oxidants 57 are released immediately, while UV light is produced upon excitation by a subsequent radiant transition. This generated UV light in turn reacts with water molecules and dissociates them.
Im Hinblick auf die farblichen Verunreinigungen greifen diese Radikale 59 und Oxidantien 57 direkt die hoch molekularen Farbstoffe an und zerstören diese soweit, dass die Farbwir¬ kung der Moleküle beseitigt wird.With regard to the colored impurities these radicals and oxidants 59 57 directly access the high-molecular dyes to and destroy them so far that the Farbwir ¬ effect of the molecules is eliminated.
Bezüglich der mikrobiologischen Verunreinigungen werden diese durch das UV-Licht, die Radikale 59 und Oxidantien 57 ange- griffen und zerstört. Durch das gleichzeitige Einwirken meh¬ rerer solcher biozider Komponenten wird ein Synergieeffekt erzielt, der zu einer besonders effektiven Entkeimung des Kreislaufwassers 23 führt. Insbesondere führt auch das schon zu Beginn der Behandlung des Klreislaufwassers 23 anliegende hohe elektrische Feld zu einer weiteren Synergiesteigerung durch eine Vorschädigung der biologischen Zellen durch E- lektroporation der Zellwände, welche dann besonders leicht angreifbar sind durch die nachfolgend erzeugten chemisch aktiven Wirkstoffe, insbesondere die Radikale 59 und die Oxi-With regard to the microbiological contaminants, these are attacked and destroyed by the UV light, the radicals 59 and oxidants 57. By the simultaneous action of meh ¬ rerer such biocidal components, a synergy effect is achieved, which leads to a particularly effective sterilization of the circulating water 23. In particular, that leads already At the beginning of the treatment of the Klreislaufwassers 23 high electric field applied to a further increase in synergy by a pre-damage of the biological cells by Ele- electroporation of the cell walls, which are then particularly vulnerable to the subsequently generated chemically active agents, in particular the radicals 59 and the Oxi
Mikroorganismen, welche kohlenhydratspaltene Enzyme wie das Enzym Cellulase abgeben, mit dem die im Prozess befindliche Cellulose als ein Fasergrundstoff zersetzt wird und so als zersetztes, kurzkettiges Kohlenhydrat als Nahrung für die Mikroorganismen dient, werden ebenfalls gehemmt oder gänzlich zerstört. Die Mikroorganismen, etwa Bakterien oder Hefen, werden abgetötet und so die Cellulase-Erzeugung minimiert.Microorganisms which release carbohydrate-cleaved enzymes, such as the cellulase enzyme, which decompose the cellulose in-process as a fiber base and thus serve as decomposed, short-chain carbohydrate for the microorganisms, are also inhibited or totally destroyed. The microorganisms, such as bacteria or yeast, are killed, minimizing cellulase production.
Durch einen gleichzeitig stattfindenden Abbau einer Catalase kann sich neben den Radikalen auch eine H202-Konzentration aufbauen. Diese trägt wiederum zum direkten Cellulase-Abbau als auch zur Entkeimung der durch die Cellulase produzierten Mikroorganismen bei.By a simultaneous degradation of a catalase can build up in addition to the radicals and a H 2 0 2 concentration. This in turn contributes to the direct cellulase degradation as well as to the sterilization of the microorganisms produced by the cellulase.
In FIG 3 ist der verwendete Spannungsverlauf 60 der Hochspan¬ nungsimpulse dargestellt. Ein erster Impuls 66 und ein zwei¬ ter Impuls 67, mit je einer Impulsdauer 62, weisen einen Ab- stand von einer Impulswiederholrate 63 auf. Auf der Abszisse ist die Zeit in ms und auf der Ordinate die Spannung in kV angegeben. Die Einheiten sind willkürlich gewählt. Ein Niveau einer unterlagerten Gleichspannung kann mit der dargestellten Abszisse zusammen fallen. Die für die Erzeugung von vorzugs- weise Radikalen und Ozon notwendige Gleichspannung liegt bei ca. 100 kV. Die Hochspannungsimpulse werden der Gleichspan¬ nung überlagert und bilden so eine Gesamtamplitude von ca. 500 kV. Der dargestellte Spannungsverlauf 60 kann also vor¬ zugsweise einer Gleichspannung überlagert werden, diese ist stark von der Leitfähigkeit des zu behandeinen Wassers abhängig. Die Impulse 66 und 67 weisen eine Impulsdauer 62 von kleiner 1 μs auf, wobei die einzelnen Impulse 66, 67 eine stark ansteigende Flanke mit einer Anstiegszeit 64 besitzen, welche deutlich geringer ist als die Impulsdauer 62. Die zu dem Impuls 66 oder 67 gehörende abfallende Flanke ist weniger stark ausgeprägt. Die Impulswiederholzeit 63 liegt typischer Weise zwischen 10 μs und 100 ms. Durch den Gleichspannungs- teil werden bereits die vorschädigenden Effekte aus dem e- lektrochemischen Prozess erzeugt.In FIG 3, the voltage waveform 60 of the high tensioning ¬ used is shown voltage pulses. A first pulse 66 and a two ¬ ter pulse 67, each with a pulse duration 62, have a distance-from a pulse repetition rate 63. The abscissa shows the time in ms and the ordinate the voltage in kV. The units are chosen arbitrarily. A level of subordinate DC voltage may coincide with the abscissa shown. The DC voltage required for the generation of preferably radicals and ozone is approximately 100 kV. The high voltage pulses are of equal tension superimposed ¬ voltage and thus form a total amplitude of about 500 kV. The voltage curve 60 shown can thus before ¬ preferably a DC voltage are superimposed, this is highly dependent on the conductivity of the water to behandeinen. The pulses 66 and 67 have a pulse duration 62 of less than 1 .mu.s, wherein the individual pulses 66, 67 have a steeply rising edge with a rise time 64, which is significantly less than the pulse duration 62. The falling edge associated with the pulse 66 or 67 is less pronounced. The pulse repetition time 63 is typically between 10 μs and 100 ms. The DC component already generates the damaging effects from the electrochemical process.
Vorzugsweise haben die einzelnen Impulse 66,67 eine solche Gesamtamplitude, dass über eine vorgegebene Gleichspannung hinaus eine vorgegebene Energiedichte erreicht wird. Wie er¬ wähnt, ist dabei meist die Impulsanstiegszeit 64 kurz im Ver¬ gleich zur Impulsabfallzeit. Durch eine solche Art der Impul¬ se 66, 67 wird erreicht, dass elektrische Durchschläge, die zu räumlichen und zeitlichen Störungen in der homogenen Plas- madichteverteilung führen würden, vermieden werden.Preferably, the individual pulses 66, 67 have such a total amplitude that a predefined energy density is achieved beyond a predetermined direct voltage. As he mentions , the pulse rise time 64 is usually short in comparison to the pulse fall time. Through such kind of Impul ¬ se 66, 67 ensures that electric breakdowns, which would lead to spatial and temporal disruptions in the homogeneous plasma madichteverteilung be avoided.
FIG 4 bis FIG 9 zeigen weitere Beispiele für Elektrodensyste¬ me zur Erzeugung von Plasma und/oder Korona-Entladungen in dem Wassersystem oder der Suspension der Papierherstellungs- anläge 1, insbesondere zur alternativen Verwendung bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel. In FIG 4 ist eine Platte- Platte-Anordnung von einer ersten Platte 70a als Elektrode und einer zweiten Platte 70b als Elektrode dargestellt. Die erste Platte 70a und die zweite Platte 70b sind parallel zu einander angeordnet. Die erste Platte 70a bildet die Hoch¬ spannungselektrode und ist über ein Hochspannungskabel mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Die zweite Platte 70b bildet die Gegenelektrode und steht als geerdete Elektrode mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbin- düng.FIG 4 to FIG 9 show further examples of Elektrodensyste ¬ me for generating plasma and / or corona discharges in the water system or the suspension of Papierherstellungs- Anläge 1, in particular for alternative use in the aforementioned embodiment. 4 shows a plate-and-plate arrangement of a first plate 70a as an electrode and a second plate 70b as an electrode. The first plate 70a and the second plate 70b are arranged parallel to each other. The first plate 70a forms the high ¬ voltage electrode and is connected via a high voltage cable to the high voltage pulse generator 46. The second plate 70b forms the counter electrode and stands as a grounded electrode with the high voltage pulse generator 46 in conjunction fertil.
Eine entsprechende Anordnung mit speziell ebenen Platten¬ elektroden ist in FIG 5 dargestellt. Es sind wiederum zwei massive Plattenelektroden 70a und 70c im festen Abstand vor- handen, wobei mittig eine Hochspannungselektrode 71 verläuft. Bei dieser Platte-Draht-Platte-Anordnung ist die Hochspannungselektrode 71 als massiver Draht ausgeführt und mit dem Hochspannungsausgang des Hochspannungsimpulsgenerators 46 verbunden. Die geerdeten Platten 70a, 70c stehen ebenfalls mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung.A corresponding arrangement with specially flat plate ¬ electrodes is shown in FIG 5. In turn, there are two solid plate electrodes 70a and 70c at a fixed distance, wherein a high-voltage electrode 71 runs in the middle. In this plate-wire plate assembly, the high voltage electrode 71 is made as a solid wire and connected to the high voltage output of the high voltage pulse generator 46 connected. The grounded plates 70a, 70c are also in communication with the high voltage pulse generator 46.
FIG 6 zeigt eine Draht-Rohr-Anordnung als Elektrodensystem. In eine zylinderförmige Elektrode 72 ragt mittig eine Hoch¬ spannungselektrode 71 hinein. Wie in FIG 5 ist die Hoch¬ spannungselektrode 71 als massiver Draht ausgeführt und mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Die zylinderförmige Elektrode 72, welche vorzugsweise als ein Drahtge- flecht ausgestaltet ist, ist geerdet und steht mit dem Hoch¬ spannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung.6 shows a wire-tube arrangement as an electrode system. In a cylindrical electrode 72 projects centrally a high ¬ voltage electrode 71 inside. As the high voltage electrode 71 ¬ is implemented as a solid wire and connected to the high voltage pulse generator 46 in Fig. 5 The cylindrical electrode 72, which is preferably configured as a braid Drahtge- is grounded and is connected to the high voltage pulse generator 46 in ¬ compound.
FIG 7 zeigt eine Spitze-Platte-Anordnung als Elektrodensys¬ tem. Die beispielsweise drei Spitzen 73 sind über eine Hoch- Spannungsleitung mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Die Spitzen 73 sind rechtwinklig zu einer geerdeten Plattenelektrode 74 angeordnet. Der Abstand der Spitzenelekt¬ roden 73 zu der Plattenelektrode 74 ist einstellbar und kann somit für unterschiedliche Prozessbedingungen angepasst wer- den.7 shows a tip-plate arrangement as Elektrodensys ¬ tem. The example, three peaks 73 are connected via a high voltage line to the high voltage pulse generator 46. The tips 73 are arranged at right angles to a grounded plate electrode 74. The distance between the tip electrodes 73 to the plate electrode 74 is adjustable and can thus be adapted for different process conditions.
FIG 8 zeigt eine Elektrodensystemanordnung, welche 3 Platten 70a, 70d und 70e umfasst. Die erste Platte 70a, welche als Hochspannungselektrode mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden ist, ist mittig zwischen zwei massiven Platten8 shows an electrode system arrangement comprising 3 plates 70a, 70d and 70e. The first plate 70a, which is connected as a high voltage electrode to the high voltage pulse generator 46, is centered between two solid plates
70d und 70e angeordnet. Die Platten 70a und 70b sind über ei¬ nen Plattenverbinder 70f verbunden. Da die Platte 70d als geerdete Gegenelektrode mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung steht, hat die Platte 70e über dem Plattenver- binder 70f ebenfalls die Funktion einer geerdeten Gegenelektrode .70d and 70e arranged. The plates 70a and 70b are connected via ei ¬ nen plate connector 70f. Since the plate 70d as a grounded counter electrode is in communication with the high voltage pulse generator 46, the plate 70e above the plate connector 70f also functions as a grounded counter electrode.
FIG 9 zeigt ein Elektrodensystem als Gitter-Gitter-Anordnung. Analog zur FIG 4 stehen sich hier ein erstes Gitter 75a und ein zweites Gitter 75b parallel gegenüber. Das erste Gitter9 shows an electrode system as a grid-grid arrangement. Analogous to FIG. 4, a first grid 75a and a second grid 75b are parallel here. The first grid
75a bildet hierbei die Hochspannungselektrode und ist mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Das zweite Gitter 75b bildet die geerdete Gegenelektrode und steht mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung.In this case, 75 a forms the high-voltage electrode and is connected to the high-voltage pulse generator 46. The second grid 75b forms the grounded counter electrode and communicates with the high voltage pulse generator 46.
Allen bereits genannten Elektrodenanordnungen gemeinsam ist, dass sie anstelle der Aufschaltung von Hochspannungsimpulsen 66, 67 - wie in FIG 3 dargestellt - auch mit einer Gleich¬ spannung, beispielsweise im Bereich von IV bis 10V, insbesondere 2V bis 5V, zur Erzeugung einer kontinuierlichen Elektrolyse beaufschlagt werden können.Common to all electrode arrangements already mentioned is that, instead of applying high-voltage pulses 66, 67, as shown in FIG. 3, they also apply a DC voltage, for example in the range from IV to 10V, in particular 2V to 5V, to produce a continuous electrolysis can be.
Eine alternative hybride Entladung, wobei sich eine Elektrode 76a vollständig außerhalb des zu behandelnden Kreislaufwas¬ sers 23 befindet und eine zweite Elektrode 76b ganz oder teilweise in das Kreislaufwasser 23 eingetaucht ist, wird mit der Anordnung in FIG 10 erzeugt. Die Elektrode 76a ist bei diesem weiteren Ausführungsbeispiel als eine Gitterelektrode ausgeführt und steht mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung. Auch die geerdete Gegenelektrode 76b ist als eine Gitterelektrode ausgeführt. An der Grenzschicht zwischen Luft und Kreislaufwasser 23 bildet sich eine erste Ladungs¬ wolke 68a aus. Mit Hilfe dieser Ladungswolke 68a können die chemisch aktiven Substanzen in das Kreislaufwasser 23 gelangen und die ungewollten Verunreinigungen beseitigen. Auch im Kreislaufwasser 23 entstehen bevorzugt an Stellen mit lokal erhöhter Feldstärke Ladungswolken 68b, 68c. Die Ladungswolken 68a, 68b, 68c setzen im Kreislaufwasser 23 Radikale wie z.B. O, OH, HOO vor allem aber auch starke Oxydantien wie Ozon und/oder H2O2 frei. Diese chemisch aktiven Substanzen zerstö¬ ren mit hoher Effizienz Mikroorganismen wie Bakterien und He- fen.An alternative hybrid discharge, wherein an electrode 76a is completely outside the Kreislaufwas ¬ sers 23 to be treated and a second electrode 76b is completely or partially immersed in the circulating water 23 is generated with the arrangement in FIG. In this further embodiment, the electrode 76a is designed as a grid electrode and is connected to the high-voltage pulse generator 46. The grounded counter-electrode 76b is also designed as a grid electrode. At the boundary layer between air and circulating water 23, a first charge ¬ cloud 68a is formed. With the help of this charge cloud 68a, the chemically active substances can enter the circulation water 23 and eliminate the unwanted impurities. Also in the circulating water 23, charge clouds 68b, 68c are preferably formed at locations with locally increased field strength. The charge clouds 68a, 68b, 68c release in the circulating water 23 radicals such as O, OH, HOO but above all also strong oxidants such as ozone and / or H2O2. These chemically active substances destruc ¬ ren with high efficiency micro-organisms such as bacteria and yeasts.
In FIG 11 ist als weiteres Ausführungsbeispiel zu den aus FIG 1 bekanten Plasmareaktoren IIa bis Hd ein Rohr, vorzugsweise ein Rohr zum Transport des Kreislaufwassers 23, mit einer Au- ßenwand 77 in einem Schnitt dargestellt. Es wird eine Plat¬ ten- oder Gitteranordnung mit gekrümmten Oberflächen zur Anpassung an die Außenwand 77 bzw. einer Gefäßwand verwendet. Eine Vielfachdrahtelektrode 79 ist als eine konzentrische E- lektrode, dem Verlauf der Außenwand 77 folgend angeordnet und steht mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung. Ihr stehen zwei Gegenelektroden gegenüber: Zum einen die Gefäßwand 77 und zum anderen eine Plattenelektrode 78. Die Hochspannungselektrode 79 ist zwischen der Gefäßwand 77 und der Plattenelektrode 78 berührungsfrei angeordnet. Die Gefä߬ wand 77 und die Plattenelektrode 78 sind elektrisch leitend miteinander verbunden und bilden somit die geerdeten Gegenelektroden, welche mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung stehen. Mit S ist eine Strömungsrichtung des Kreislaufwassers 23 angegeben.In FIG. 11, as a further exemplary embodiment of the plasma reactors 11a to 11d known from FIG. 1, a pipe, preferably a pipe for transporting the circulating water 23, is shown with an outer wall 77 in a section. It is a Plat ¬ TEN or grid configuration having curved surfaces to adapt to the outer wall 77 and a vessel wall used. A multiple wire electrode 79 is referred to as a concentric E electrode, following the course of the outer wall 77, and communicating with the high-voltage pulse generator 46. It faces two counterelectrodes: on the one hand the vessel wall 77 and on the other hand a plate electrode 78. The high voltage electrode 79 is arranged without contact between the vessel wall 77 and the plate electrode 78. The vessel ¬ wall 77 and the plate electrode 78 are electrically conductively connected to one another and thus form the earthed counter-electrodes, which are associated with the high voltage pulse generator 46 in connection. With S, a flow direction of the circulating water 23 is indicated.
Um gepulste Entladungen im oberflächennahen Gasraum über dem Kreislaufwasser 23 zu erzeugen ist in FIG 12 als weiteres Ausführungsbeispiel eine spezielle Elektrodenanordnung darge¬ stellt. Das Kreislaufwasser 23 wird in diesem Fall in einem nach oben offenen Kreislaufwasserkanal 37 geführt. Eine Hoch¬ spannungselektrode 50 umfasst mehrere elektrisch miteinander verbundene Stabelektroden und ist im oberflächennahen Gasraum des Kreislaufwassers 23 derart angeordnet, dass ihre Stäbe parallel zur Oberfläche verlaufen. Eine geerdete Gegenelekt¬ rode 51 ist als massive Platte ausgeführt und in über die ganze Fläche verteilten äquidistanten Abständen zur Hochspannungselektrode 50 angeordnet. Die Wand des Kreislaufwasserka- nals 37 ist zusätzlich mit der Gegenelektrode 51 verbunden.In order to generate pulsed discharges in the near-surface gas space above the circulatory water 23 is shown in FIG 12 Darge as a further embodiment a special electrode assembly ¬ represents. The circulating water 23 is guided in this case in an upwardly open circulating water channel 37. A high ¬ voltage electrode 50 includes a plurality of electrically interconnected rod electrodes and is arranged in the near-surface gas space of the circulating water 23 such that their rods are parallel to the surface. A grounded Gegenelekt ¬ rode 51 is designed as a solid plate and arranged in distributed over the entire surface equidistant distances to the high voltage electrode 50. The wall of the Kreislaufwasserka- channel 37 is additionally connected to the counter electrode 51.
Auch bei dieser Elektrodenanordnung entstehen an der Grenzschicht zwischen Luft und Kreislaufwasser 23 Ladungswolken, wie beispielhaft mit den Ladungswolken 68d und 68e angedeu- tet . Die Ladungswolken sorgen auch hier für ein Eindringen der chemisch aktiven Substanzen in das Kreislaufwasser 23.In the case of this electrode arrangement too, charge clouds develop at the boundary layer between air and circulating water, as indicated by way of example with the charge clouds 68d and 68e. The charge clouds also ensure penetration of the chemically active substances into the circulation water 23.
FIG 13 zeigt mit einem letzten Ausführungsbeispiel ein ge¬ pulstes Plasma oder Korona-Entladungssystem im Kreislaufwas- ser 23. Das Elektrodensystem ist analog zur FIG 2 als ein Ko¬ axialdraht-Rohrelektrodensystem ausgebildet. Die Hochspannungselektrode 50 ist koaxial zu der Gegenelektrode 51, wel¬ che die Gefäßwand bildet, angeordnet. Zur Unterstützung der Radikalerzeugung bzw. der Erzeugung der chemisch aktiven Substanzen werden über eine Gasleitung 80 mittels eines Gasverteilers 81 feinste Gasperlen in den Entladungsbereich eingeleitet. In den Gasblasen 82 und 83 bilden sich vorzugsweise die zu FIG 2 erläuterten Streamer aus. Aufgrund der Streamer- entladungen entstehen Oxidanzien 57. Es werden also in dem Kreislaufwasser 23 bestimmte Radikale erzeugt.FIG 13 shows a final embodiment, a ge ¬ pulstes plasma or corona discharge system Kreislaufwas- ser 23. The electrode system is formed analogous to FIG 2 as a Ko ¬ axialdraht tube electrode system. The high voltage electrode 50 is coaxial with the counter electrode 51, wel ¬ che forms the vessel wall arranged. In support of the Radical generation or the generation of chemically active substances are introduced via a gas line 80 by means of a gas distributor 81 finest gas bubbles in the discharge area. In the gas bubbles 82 and 83, the streamers illustrated in FIG. 2 preferably form. Because of the streamer discharges, oxidants 57 are formed. Thus, in the circulating water 23, certain radicals are generated.
FIG 14 zeigt die Stoff- und Wasserströme bzw. Stoff- und Was- serkreisläufe wie sie in dem Wassersystem 90 in der Papierfabrik mit dem Betriebsverfahren nach der Erfindung vorkommen. Der zentrale Punkt des Wassersystems 90 ist die Papier¬ herstellungsanlage 1. In FIG 14 wird aus einer großen Viel¬ falt von bestehenden WasserkreislaufSchaltungen heraus ein häufig üblicher Aufbau der betrieblichen Wasserkreisläufe ei¬ ner Papierfabrik schematisch dargestellt. Es werden drei Haupt-Wasserkreisläufe unterschieden: ein Primärkreislauf I, ein Sekundärkreislauf II und ein Tertiärkreislauf III. Der Primärkreislauf I ergibt sich durch eine direkte Wiederver- wendung des stoffreichen Abwassers aus einer ersten Entwässerungsstufe der Papierherstellungsanlage 1 und dient vorzugs¬ weise zu Verdünnungszwecken bzw. zu einer Feststoffeinstel- lung in und vor der Papierherstellungsanlage 1. Abwässer und/oder die wässrige Suspension mit vorzugsweise einer höchsten Feststoffkonzentration, die während der Blattbildung in der Papierherstellungsanlage 1 anfallen, können dement¬ sprechend in einem kurzen Kreislauf, dem Siebwasserkreislauf 98, zur Papierherstellungsanlage 1 zurückgeführt werden. Ab¬ wässer und/oder wässrige Suspension mit einer deutlich nied- rigeren Feststoffkonzentration werden in den Primärkreislauf II, dem Klarwasserkreislauf 99, geleitet.FIG. 14 shows the substance and water flows or material and water cycles as they occur in the water system 90 in the paper mill with the operating method according to the invention. The central point of the water system 90 is the paper ¬ manufacturing plant 1. In FIG 14 is of a large lot ¬ diversity of existing water circulation circuits out a frequently conventional structure of the operational water circuits ei ¬ ner paper mill shown schematically. There are three main water cycles: a primary circuit I, a secondary circuit II and a tertiary circuit III. The primary circuit I is obtained by a direct reuse of the hydrogen-rich effluent from a first dewatering stage of the paper making system 1 and serves preference ¬ example for dilution purposes or to a Feststoffeinstel- lung in and before the papermaking equipment 1. wastewater and / or the aqueous suspension with Preferably, a highest solids concentration incurred during the sheet formation in the papermaking plant 1, can be accordingly ¬ speaking in a short cycle, the white water circulation 98, returned to the papermaking plant 1. From ¬ aqueous and / or aqueous suspension having a significantly lower solids concentration are in the primary circuit II, the clear water circuit 99, passed.
Der Primärkreislauf II zeichnet sich durch eine Stoffrückge¬ winnungsstufe, hier der Stofffänger 17, aus. Der Stofffänger 17 dient zur Rückführung der anfallenden Pressen- und Spritzabwässer, welche in der Papierherstellungsanlage 1 vorkommen. Dies ist durch den Kasten 94 dargestellt, in den diverse Siebwasseranteile, durch gerade Linien gekennzeichnet, hin- einführen. Weitere Siebwasseranteile führen in eine Stofffän¬ gererweiterung 17a. Der Stofffänger 17 teilt die unterschiedlichen Siebwasseranteile in einen kleineren stoffreichen Teil, welcher in den Klarwasserkreislauf 99 führt und der wiederum als Verdünnungswasser für die Stoffaufbereitungsein- richtung 93 dient, und in einen größeren Teil mit geringerem Stoffgehalt, der als Spritzrohrwasser für die Papierherstel¬ lungsanlage 1 weiter genutzt werden kann. Der Anteil mit dem geringeren Stoffgehalt wird über eine Abwasserreinigungsanla- ge 96 geführt und dem Tertiärkreislauf III, also dem Kreis¬ lauf für gereinigtes Wasser 100, zugegeben. Das Wasser, wel¬ ches über die Abwasserreinigungsanlage 96 nicht in den Terti¬ ärkreislauf III zurückgeführt wird, kann über eine Abwasser¬ ableitung 97 gereinigt der Umwelt zurückgegeben werden.The primary circuit II is characterized by a Stoffrückge ¬ winnungsstufe, here the saveall 17 from. The fabric catcher 17 serves to return the resulting press and spray effluents, which occur in the papermaking plant 1. This is represented by box 94, in which various white water portions, marked by straight lines, point outwards. introduce. More Siebwasseranteile lead to a Stofffän ¬ gererweiterung 17a. The saveall 17 divides the different Siebwasseranteile in a smaller-rich portion, which leads to the clarified water circuit 99 and the turn direction as dilution water for the Stoffaufbereitungsein- 93 serves, and in a major portion with a lower fiber content, the treatment plant spray pipe water for Papierherstel ¬ 1 can be used further. The proportion with the lower substance content is passed through a wastewater treatment plant 96 and added to the tertiary cycle III, ie the cycle for purified water 100. The water wel ¬ ches is not recycled through the wastewater treatment plant 96 in the Tertiary ¬ ärkreislauf III, can be returned through a waste water ¬ derivative 97 purified of the environment.
Der Tertiärkreislauf III entsteht beispielsweise, wenn ein Abwasserüberschuss aus dem Sekundärkreislauf II mit anderen Fabrikationsabwässern zusammengeführt wird. Dieser gemeinsame Abwasserstrom wird, wie bereits erwähnt, in einer werkseige- nen Kläranlage behandelt, zusammen mit Frischwasser aus einem beispielsweise Oberflächengewässer aufbereitet, und als Frischwasser in den Betrieb zurückgeführt. Eine solche Ein¬ richtung eines Kreislaufs für gereinigtes Abwasser 100, also des Tertiärkreislaufes III führt zu einer mengenmäßigen Ent- lastung des Sekundärkreislaufs II, einem verringertem Anfall von Restwasser aus der Papierherstellungsanlage 1 und damit insgesamt zu einem verbesserten Frischwassernutzungsgrad im Wassersystem 90. Über eine Frischwasserzuführung 91 wird dem Wassersystem 90 grundsätzlich das benötigte Frischwasser über eine Frischwasseraufbereitungsanlage 92 zugeführt. Der Sekundärkreislauf II und der Tertiärkreislauf III werden über eine Stoffaufberei- tungseinrichtung 93 der Papierherstellungsanlage 1 zugeführt. Eine Rückführung des Sekundärkreislaufes II zur Papierher- Stellungsanlage 1, wobei ein Nebenstrom nicht über die Stoff¬ aufbereitungseinrichtung 93 geführt wird, ist auch möglich. Über eine Abfallaussonderung 101 können in der Stoffaufberei- tungseinrichtung 93 anfallende Feststoffe ausgesondert wer- den. Verdampfungsverluste 102, welche den drei Hauptkreisläu¬ fen I, II und III nicht mehr zurückgeführt werden können, entweichen der Papierherstellungsanlage 1.The tertiary cycle III arises, for example, when a wastewater surplus from the secondary circuit II is combined with other production wastewater. As already mentioned, this common wastewater stream is treated in a factory sewage treatment plant, treated together with fresh water from, for example, surface water, and returned to the plant as fresh water. Such a ¬ direction of a circuit for purified wastewater 100, so the tertiary circuit III leads to a quantitative decision-utilization of the secondary circuit II, a reduced accumulation of residual water from the paper production plant 1 and thus overall 90th in improved fresh water use efficiency in the water system via a fresh water feed 91, the water system 90 is basically supplied with the required fresh water via a fresh water treatment plant 92. The secondary circuit II and the tertiary circuit III are fed to the papermaking plant 1 via a stock preparation device 93. A return of the secondary circuit II to Papierher- positioner 1, wherein a side stream is not performed on the fabric ¬ treatment device 93, is also possible. Via a waste disposal 101, solids arising in the stock preparation device 93 can be separated out. the. Evaporation losses 102, which can no longer be returned to the three main loops I, II and III, escape from the papermaking plant 1.
Beispielhafte Wasserdurchflussmengen für die Kreisläufe sind folgende: ein Siebwasserkreislauf 98 wird mit ungefähr 100 bis 200 m3 pro Tag, ein Klarwasserkreislauf mit 10 bis 50 m3 pro Tag und ein Kreislauf für gereinigtes Wasser 100 mit 1 bis 5 m3 pro Tag mit Wasser und/oder wässriger Suspension be- aufschlagt.Exemplary water flow rates for the circuits are as follows: a white water circuit 98 is at about 100 to 200 m 3 per day, a clear water circuit at 10 to 50 m 3 per day and a purified water circuit 100 at 1 to 5 m 3 per day with water and or aqueous suspension.
Weitere für die Erfindung wesentliche Gedanken:Further thoughts essential to the invention:
Mikrobiologische Verunreinigungen, welche zu einer Verminde- rung der Faser- bzw. Papierqualität bei der Papierherstellung führen können, sind beispielsweise Mikroorganismen, welche unter anderem kohlenhydratspaltene Enzyme, wie z.B. das Enzym Cellulase abgeben, mit dem die im Prozess befindliche Cellu- lose als Fasergrundstoff zersetzt wird und als zersetztes, kurzkettiges Kohlenhydrat als Nahrung für die Mikroorganismen dient. Eine bisherige Lösung dieses zu verhindern nutzte aus¬ schließlich chemische Methoden, d.h. unter Zugabe von Chemikalien, insbesondere Bioziden, wie z.B. Lutaraldehyd, in den Stoffkreislauf bzw. den Wasserkreislauf, um die Mikroorganis- men abzutöten und so die Verunreinigung sowohl während des Herstellungsprozesses als auch im Endprodukt zu minimieren. Das ansonsten verbreitet eingesetzte Mittel Wasserstoffper¬ oxyd H2O2 kann oft nicht eingesetzt werden, da das Peroxyd spaltende Enzym Catalase oftmals ebenfalls miterzeugt wird und das Wasserstoffperoxyd H2O2 rasch zersetzt wird. Microbiological contaminants, which can lead to a reduction of the fiber or paper quality in papermaking, are, for example, microorganisms which release, among other things, carbohydrate-cleaved enzymes, such as the enzyme cellulase, with which the cellulose in the process decomposes as a fiber base is used as a decomposed, short-chain carbohydrate as food for the microorganisms. A previous solution to prevent this exploited aus¬ finally chemical methods, ie adding chemicals, especially biocides, such as lutaraldehyde, in the material cycle or the water cycle to kill the microorganisms and so the contamination both during the manufacturing process as well to minimize in the final product. The otherwise widely used agent Wasserstoffper ¬ oxide H2O2 can often not be used, since the peroxide-cleaving enzyme catalase is often also miterzeugt and the hydrogen peroxide H 2 O 2 is rapidly decomposed.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Reduzierung von durch organische Farbstoffe, biokatalytische Substanzen und/oder Mikroorganismen und/oder sonstiges biologisches Material gebildete Verunreinigungen in einem Wassersystem (90) bei der Herstellung von Flächengebilden aus fasrigem Material in wässriger Suspension, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass unter Anle¬ gen einer Spannung (U) an Elektroden (50,51) im Wasser (23) oder in der Suspension eine Gasentladung und/oder ein Plasma erzeugt wird, wobei ein Spannungsverlauf (60) der Spannung (U) Spannungsimpulse (66,67) mit einer Impulsdauer (62) von weniger als 10 μs aufweist, wobei eine Streamer-Entladung (53) erzeugt wird.1. A method for reducing formed by organic dyes, biocatalytic substances and / or microorganisms and / or other biological material contaminants in a water system (90) in the manufacture of fabrics made from fibrous material in aqueous suspension, characterized in that gene under Anle ¬ a Voltage (U) at electrodes (50,51) in the water (23) or in the suspension a gas discharge and / or a plasma is generated, wherein a voltage curve (60) of the voltage (U) voltage pulses (66,67) with a pulse duration (62) of less than 10 μs, producing a streamer discharge (53).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Impulsdauer (62) weniger als 1 μs beträgt, insbe¬ sondere im Bereich von 100 ns bis 900 ns liegt.2. The method of claim 1, wherein the pulse duration (62) is less than 1 microseconds, in particular ¬ is in the range of 100 ns to 900 ns.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei zumindest eine der folgenden chemisch aktiven Substanzen erzeugt wird:3. The method according to any one of claims 1 to 2, wherein at least one of the following chemically active substances is generated:
- ein Radikal (59) , insbesondere O, OH, HOO,a radical (59), in particular O, OH, HOO,
- ein Oxydantium (57), insbesondere Ozon O3, H2O2.- An oxydantium (57), in particular ozone O 3 , H 2 O 2 .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei durch die Spannung (U) ein elektrisches Feld im Bereich von 1 MV/cm, vorzugsweise mit einem Wert aus dem Bereich von 1 MV/cm bis 10 MV/cm, erzeugt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein by the voltage (U) an electric field in the range of 1 MV / cm, preferably with a value in the range of 1 MV / cm to 10 MV / cm, is generated.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei durch die Spannung (U) , insbesondere durch die Span¬ nungsimpulse (66,67), ultraviolette Strahlung erzeugt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein by the voltage (U), in particular by the clamping voltage pulses ¬ (66,67), ultraviolet radiation is generated.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Konzentration der chemisch aktiven Substanzen im Wasser (23) bzw. in der Suspension in Echtzeit, insbesondere „online", gemessen wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein a concentration of the chemically active substances in the water (23) or in the suspension in real time, in particular "online", is measured.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Konzentration der Verunreinigungen im Wasser (23) bzw. in der Suspension, insbesondere in Echtzeit oder „online", gemessen wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein a concentration of impurities in the water (23) or in the suspension, in particular in real time or "online", is measured.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei für eine Steuerung und/oder Regelung einer mikrobiologischen Entkeimung eine Konzentration von Proteinen und/oder DNA-Resten im Wasser (23) bzw. in der Suspension, insbesonde- re in Echtzeit oder „online", gemessen wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein for controlling and / or regulating a microbiological sterilization, a concentration of proteins and / or DNA residues in the water (23) or in the suspension, in particular in real time or " online ", is measured.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein Wert der Konzentration als Regelgröße für die die Streamer-Entladung (53) auslösende Spannung (U) verwendet wird.9. The method of claim 8, wherein a value of the concentration is used as a controlled variable for the streamer discharge (53) triggering voltage (U).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei keine Hilfsstoffe und/oder Komplementärfarben zum Zwecke der Reduzierung der Verunreinigungen eingesetzt werden.10. The method according to any one of claims 1 to 9, wherein no auxiliaries and / or complementary dyes are used for the purpose of reducing the impurities.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei Hilfs- stoff und/oder Komplementärfarbe in einer Menge zugesetzt wird, die geringer ist als ohne Anlegen der Spannung (U) erforderlich wäre.11. The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the auxiliary and / or complementary color is added in an amount which is lower than would be required without application of the voltage (U).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei als fasriges Material ein oder mehrere der folgenden Stoffe verwendet wird:12. The method according to any one of claims 1 to 11, wherein as fibrous material one or more of the following substances is used:
- Altpapier, - Naturfaser, insbesondere Holzstoff und Zellstoff,- waste paper, - natural fibers, in particular wood pulp and pulp,
- textile Faser.- textile fiber.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Wassersystem (90) einen oder mehrere der folgenden Stoff- und/oder Wasserkreisläufe aufweist:13. The method of claim 1, wherein the water system has one or more of the following material and / or water cycles:
- einen Primärkreislauf (I), insbesondere einen Siebwasser¬ kreislauf (98), - einen Sekundärkreislauf (II), insbesondere einen Klarwas¬ serkreislauf (99),- a primary circuit (I), in particular a white water ¬ circuit (98), - a secondary circuit (II), in particular a Klarwas ¬ water circuit (99),
- einen Tertiärkreislauf (III), insbesondere einen Kreislauf für gereinigtes Abwasser (100). - A tertiary cycle (III), in particular a cycle for purified wastewater (100).
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