Wasserkreislaufaufbereitung für Papiermaschinen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung des Wasserkreislaufes von Papiermaschinen, wobei von dem aus der Papiermaschine austretenden Abwasser die Feststoffe abgetrennt und das gereinigte Wasser und ein Teil der Feststoffe dem Prozeß erneut zugeführt wird.
Bei papierverarbeitenden Betrieben, die hauptsächlich Altpapier als Rohstoff einsetzen, spielt die schwankende Altpapierqualität bzw. der unterschiedliche Fein- und Füllstoffge- halt des eingesetzten Altpapiers bei der Produktion eine nicht unerhebliche Rolle. Bei konventionellen Verfahren wird versucht die Schwankungen, insbesondere der Fein- und Füllstoffe, durch entsprechende Wasch- und Korrekturprozesse bzw. Fraktionierungsprozesse in den Stoffaufbereitungsanlagen bei der Produktion in den Griff zu bekommen.
Bedingt durch verschiedene verfahrenstechnische Kombinationen, sowie die Tatsache, daß Stoffaufbereitungen meistens am Produktionsanschlag gefahren werden, bleibt hier jedoch wenig Spielraum für die Feinkorrektur des Feinstoffanteils in Fasersuspensionen. Zudem ergeben sich insbesondere bei Betrieben, die braune Papiere produzieren, die folgenden Umstände.
Die Umweltforderungen zwingen die Papierproduktion zu einer immer weitergehenderen Schließung ihrer Wasserkreisläufe, d.h. zu geringerem Frischwasserverbrauch und damit auch geringerem Abwasseranfall. In allen Papierproduktionsprozessen wird als Transportmedium zwischen den einzelnen Prozeßstufen, von der Auflösung bis hin zur Blattherstellung, Wasser als Transportmedium für die Fasersuspension, bestehend aus Wasserfasern, Feinstoffen und Füllstoffen verwendet.
Je nachdem, wie stark nun der Kreislauf geschlossen, also der Frischwasserverbrauch reduziert ist, kommt ein weiterer Faktor hinzu. Mit dem Altpapier werden jede Menge Schmutzanteile eingetragen, die sich durch die normalen Sortiermechanismen der einzelnen Stoffaufbereitungsmaschinen nicht entfernen lassen. Insbesondere handelt es sich hierbei um kleinste Feststoffteile, Kleberablagerungen etc. sowie kolloidale und kolloidal-gelöste Stoffe. Bei der Konzentration dieser Stoffe führt dies dazu, daß sich an den Papiermaschinen Ablagerungen bilden, die eine ähnliche Konsistenz wie Kaugummi haben. Dies kann zu erheblichen Funktionsstörungen und Problemen, bedingt durch Ablagerungen dieser Stör- und Klebstoffe führen.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gatttungsgemäßes Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, mit dem die geschilderten Probleme gelöst werden können. Insbesondere soll ein Verfahren sowie eine Vorrichtung angegeben werden, das/die auch bei weitgehend geschlossenen Wasserkreisläufen von Papiermaschinen eine Anhäufung von Stör- Stoffen im Kreislauf verhindert, wobei eine wirksame und flexible Anpassung an unterschiedliche Anforderungen und Bedin¬ gungen, wie sie durch eine plötzliche Zuführung von verschmutzten Rohmaterialien (Altpapier) unerwartet auftreten kann, schnell erfolgen kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung ermöglicht einen sehr flexiblen Betrieb des Wasserkreislaufsystems einer Papiermaschine und damit eine erhebliche Produktionsobtimierung durch die Möglichkeit des einstellbaren Feinstoffanteils im Papierproduktionsprozeß sowie die zeitweise Ausschläusung von Störstoffen, was eine Reduzierung der Störstoff-Ablagerungen in der Papiermaschine erlaubt. Mit anderen Worten ermöglicht die Erfindung eine
voll flexible Betriebsweise zur Feinstoff- und Störstoffelimination an der Papiermaschine.
Der Abwasserkreislauf einer Papiermaschine kann bei der Er- findung hinsichtlich der Störstoffe fortlaufend oder periodisch hinsichtlich der Inhaltsstoffe überprüft werden und, wenn ein zu hoher Anteil unerwünschter Störstoffe festgestellt wird, wird der rückgeführte Feinstoffanteil auf null eingestellt. Dabei werden gemäß einer vorteilhaften Ausbil- düng der Erfindung geeignete chemisch, biologisch und/oder physikalisch wirkende Hilfsstoffe eingeleitet, die geeignete Reaktionen mit den unerwünschten Störstoffen eingehen, so daß diese zusammen mit den Feinstoffen im zweiten Abtrennverfahrensschritt aus dem Wasserkreislauf entfernt werden. Sobald die Wasserqualität im Prozeßkreislauf wieder ausreichend ist, kann die Zufuhr der entsprechenden Hilfsstoffe eingestellt werden. Ferner kann gleichzeitig oder anschließend der Anteil der wieder dem Kreislauf zugeführten Feinstoffe wieder von null auf einen höheren Anteil, je nach Anforderung bis hin zu 100%, zurückgestellt werden.
Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, den zurückgeführten Feinstoffanteil unabhängig vom Faserstoffanteil einzustellen und damit sehr flexibel auf unterschiedliche Rohstoffzusam- mensetzungen reagieren zu können. Ein besonderer Vorteil ist dabei die Möglichkeit schnell und wirksam gegenüber unterschiedlichen Störstoffquellen reagieren zu können, wobei gleichzeitig der Wasserkreislauf so geschlossen wie möglich gehalten wird, also sehr geringe Mengen an Wasser dem Kreis- lauf verloren gehen und ersetzt werden müssen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung weiter erläutert, die schematisch den Prozeß zeigt.
Die Anlage umfaßt im wesentlichen eine mit 10 bezeichnete Papiermaschine, die u.a. eine Faser-Wasser-Gemischzuführein-
richtung 12 und eine Anzahl allgemein mit 14 bezeichneter Laufbänder, Rollen und Walzen umfaßt. Mit 16 ist das Endprodukt der Produktion in Form einer Papierrolle angedeutet. Die Papiermaschine 10 umfaßt ferner Sammelbecken 18a, 18b, die über eine erste Verbindungsleitung 20 eine erste Abtrennvorrichtung 22 beaufschlagen. Diese erste Abtrennvorrichtung 22 ist in der dargestellten Ausführungsform als kinetische Sprühfiltervorrichtung ausgebildet .
Die erste Abtrennvorrichtung 22 umfaßt einen Faserstoff-Fraktionsausgang 24, der über eine Verbindungsleitung mit einem ersten Sammelbehälter 26 kommuniziert, dessen Ausgang wiederum über eine einstellbare Förderpumpe 28 mit der Gemischzuführeinrichtung 12 kommuniziert. Die erste Abtrennvorrich- tung 22 umfaßt ferner einen Feinstoff-Fraktionsausgang 30, der über eine Verbindungsleitung 32 mit einer Dosiereinrichtung 34 verbunden ist, die wiederum zu einer zweiten Abtrennvorrichtung 36 führt.
Die Dosiereinrichtung 34 ist mit mindestens einem Hilfsstoffreservoir 35a, 35b, 35c verbunden, in dem/den chemisch und/oder biologisch und/oder physikalisch wirksame Substanzen bevorratet werden, die jweils je nach Einstellung der Dosiereinrichtung 34 dem über die Verbindungsleitung 32 zuströ- menden Feinstoff-Wassergemisch zugemengt werden können. Die in den Hilfsstoffreservoirs 35a, 35b, 35c gelagerten Substanzen sind insbesondere Flockungshilfsmittel oder Fällungshilfsmittel, die eine Flockungs- oder Fällungsreaktion bestimmter kolloidal im Feinstoff-Wassergemisch befindlicher Substanzen bewirken, so daß diese nachfolgend abgetrennt werden können.
Die zweite Abtrennvorrichtung 36 ist vorzugsweise als Druk- kentspannungsflotationsanlage ausgebildet, wie diese bei- spielsweise in der WO 95/23027 beschrieben ist.
Diese zweite Abtrennvorrichtung 36 umfaßt mindestens einen Klarwasseraustritt 38 für das von Feinstoffen befreite Klarwasser, das über nicht dargestellte Leitungen dem Prozeß, insbesondere der Gemischzuführeinrichtung oder an anderen Stellen wieder auf herkömmliche Weise dem Prozeß zugeführt wird. Ferner umfaßt die Abtrennvorrichtung 36 einen Flo- tatausgang 40, der mit einer Zweiwege-Ventileinrichtung 42 verbunden ist.
Die Zweiwege-Ventileinrichtung 42 umfaßt einen Rezirkulati- onsausgang 44, der mit einem zweiten Sammelbehälter 46 verbunden ist, der analog dem ersten Sammelbehälter 26 über eine zweite Förderpumpe 48 die Gemischzuführeinrichtung 12 be- schickt. Ferner umfaßt die Zweiwege-Ventileinrichtung 42 einen Entsorgungsausgang 50, der mit einer Schlammpresse 52 verbunden ist.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens ist folgendermaßen.
Der Gemischzuführeinrichtung 12 der Papiermaschine 10 wird über nicht dargestellt Leitungen ein Faserstoff-Feinstoff- Wassergemisch zugeführt, das auf bekannte Weise über die Läufbänder, Rollen und Walzen 14 zu Papier verarbeitet wird. Dabei fließt das Wasser mit einem Teil der Fasern und Feinstoffe in die Sammelbecken 18a und 18b ab und wird über die Verbindungsleitung 20 der vorzugsweise als kinetische Sprüh- filtrationsanlage ausgebildeten ersten Abtrennvorrichtung 22 zugeführt. In der Sprühtiltrationsanlage 22 wird das Faserstoff-Feinstoff-Wassergemisch unter Druck auf ein Sieb gespritzt, durch das die Feinstoff-Fraktion zusammen mit dem Wasser hindurchtreten kann, während die Faserstoff-Fraktion mit einer Mindestgröße von - je nach Maschenweite - hängen- bleibt und dem Faserstoff-Fraktionsausgang 24 zugeführt wird.
Vorzugsweise erfolgt passieren Feinstoffe von kleiner 50 μ , besonders bevorzugt von kleiner 150 μm das Sieb.
Die Faserstoff-Fraktion wird anschließend in den ersten Sam- melbehälter 26 geleitet und je nach Anforderung mittels der Pumpe 28 wieder der Gemischzuführeinrichtung 12 zugeleitet.
An dieser Stelle sei angemerkt, daß die Pumpen 28, 48, die Dosiereinrichtung 34, die Zweiwege-Ventileinrichtung 42 und die beiden Trennvorrichungen 22 und 36 mittels geeigneter Prozeßregelsystemen geregelt werden.
Die über den Feinstoff-Fraktionsausgang 30 die Sprühtiltrati- onsanlage 22 verlassende Feinstoff-Fraktion gelangt in die Dosiereinrichtung 34 (es können genausogut auch mehrere separate Dosiereinrichtungen hintereinander oder parallel zueinander vorgesehen werden), wo je nach Anforderung Hilfsstoffe aus den Hilfstoffreservoirs 35a, 35b, 35c zudosiert werden können, um bestimmte Störstoffe chemisch oder biologisch oder physikalisch zu behandeln, so daß diese in der nachfolgenden zweiten Abtrennvorrichtung 36 vorzugsweise mittels Mikroflo- tation vom Wasser abgetrennt werden könne;.. Das auf diese Weise von Feinstoffen und Störstoffen befreite Wasser verläßt die zweiten Abtrennvorrichtung 36 über den Klarwasseraus- tritt.
Die Feinstoffe und behandelten Störstoffe verlassen die zweite Abtrennvorrichtung 36 über den Flotatausgang 40 und gelangen in die Zweiwege-Ventileinrichtung 42, von wo ein be- liebiger Anteil zwischen 0% und 100% dem Rezirkulationsaus- gang 44 oder alternativ dem Entsorgungsausgang 50 zugeführt werden können.
Der über den Rezirkulationsausgang 44 austretende Anteil der Feinstoffe gelangt über den zweiten Sammelbehälter 46 und die
Förderpumpe 48 wieder in die Gemischzuführeinrichtung 12. Sofern in dem die zweite Abtrennvorrichtung 36 verlassenden Gemisch Störstoffe in nennenswertem Umfang vorhanden sind, wird die Zweiwege-Ventileinrichtung 42 in die Stellung geschaltet, bei der 100% der eintretenden Stoffe dem Entsorgungsausgang 50 zugeführt werden, von wo diese vorzugsweise in die Schlammpresse 52 gelangen.
Durch geeignete Regelung der Dosiereinrichtung 34 in Verbin- düng mit der Zweiwege-Ventileinrichtung 42 läßt sich der Gehalt an Störstoffen im Prozeßkreislauf auf sehr wirksame Weise regeln, wobei gleichzeitig der gerätetechnische Aufwand sehr gering gehalten werden kann.
Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren für die Herstellung von kartonartigen oder Tissue-Papieren.