DE102016125303B4

DE102016125303B4 - Anlage zur Prozesswasserbehandlung

Info

Publication number: DE102016125303B4
Application number: DE102016125303.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Strempfl; Eckhard Gutsmuths; Falk Albrecht; Christoph Adams
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2036-12-23
Also published as: DE102016125303A1; CN109983175B; EP3559342B1; EP3559342A1; WO2018114153A1; CN109983175A

Abstract

Anlage zur Behandlung von Prozesswasser einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn, wobei das Prozesswasser in einer Sortier- oder Filtervorrichtung (1) in mehrere Teilfraktionen (9,10) mit unterschiedlich hohen Anteilen an Fasern aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Teilfraktionen (9, 10) wenigstens teilweise über mindestens eine vorgegebene Zeitspanne zu einer gemeinsamen Waschvorrichtung (2) geführt werden, die Feinfraktion (12) dieser Waschvorrichtung (2) zu einer Flotationsvorrichtung (3) und das Accept (15) dieser Flotationsvorrichtung (3) der Maschine, einer anderen Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn oder einem vorgelagerten Prozess zur Behandlung einer Faserstoffsuspension zugeleitet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Behandlung von Prozesswasser einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn, wobei das Prozesswasser in einer Sortier- oder Filtervorrichtung in mehrere Teilfraktionen mit unterschiedlich hohen Anteilen an Fasern aufgeteilt wird.
Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zum Betrieb dieser Anlage.
Derartige Anlagen sind beispielsweise in der DE 10 2013 105 111 A1 , der DE 699 15 227 T2 , der DE 10 2006 034 186 A1 sowie der DE 10 2011 005 650 A1 beschrieben.
Bekanntlich enthalten Papierfasersuspensionen, wie sie zur Herstellung einer Faserstoffbahn verwendet werden, nicht nur die eigentlichen Papierfasern, sondern auch eine mehr oder weniger große Menge von feinen Feststoffen.
Solche feinen Feststoffe können mineralische Füllstoffe sein, die in der Regel zur Papiererzeugung nötig sind. Man nennt sie zumeist „Asche“, da die mineralischen Füllstoffe unbrennbar sind. Es können aber auch Faserbruchstücke sein, die z.B. bei der Mahlung der Fasern entstehen. Diese werden auch Feinstoffe genannt.
Wenn aus prozesstechnischen Gründen die Konsistenz der Papierfasersuspension in der Stoffaufbereitung einer Papiermaschine erhöht werden soll, wird sie eingedickt. Dabei gehen nicht nur ein Teil des Wassers, sondern auch ein Teil der feinen Feststoffe in das Filtrat über, weshalb also in der Regel sich das Filtrat aus Wasser, Fein- und Füllstoffen zusammensetzt.
Bei der üblichen Prozessführung wird dieses Filtrat dort verwendet, wo an einer stromaufwärts gelegenen Stelle aus prozesstechnischen Gründen die Faserstoffsuspension verdünnt werden muss. Auf diese Weise gehen die feinen Feststoffe zwar nicht verloren, es ist jedoch möglich, dass die Anreicherung von Fein- und Füllstoffen in den Filtraten relativ groß wird. Daher kann diese an sich günstige Methode der Filtratrückführung zu Störungen im Prozessablauf führen. Gleiches gilt für die Prozesswässer der Maschine, welche überwiegend im Former zur Blattbildung und in der Pressenpartie zur Entwässerung der Faserstoffbahn anfallen und in der Maschine oder der vorgelagerten Stoffaufbereitung wiederverwendet werden.
Auch hier kann es insbesondere bei einem hohen Anteil von Altpapier zu einer erheblichen Anreicherung von Fein- und Füllstoffen kommen, was sich negativ auf die Festigkeit der Faserstoffbahn auswirkt.
Eine mögliche Abhilfe, um solche Störungen zu vermeiden, liegt darin, die Fein- und Füllstoffe aus dem Kreislauf zu entfernen. So ist es z.B. möglich, eine vorhandene Flotationsanlage so einzustellen, dass sie den Stoff wesentlich stärker entascht als es für das aus der Faser später hergestellte Papier an sich erforderlich ist. Dann steigen aber die Stoffverluste an, die Ausbeute sinkt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher insbesondere den Anteil von Füllstoffen in der Faserstoffbahn mit möglichst geringem Aufwand und Faserverlusten bei Bedarf zu senken.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest zwei Teilfraktionen wenigstens teilweise über mindestens eine vorgegebene Zeitspanne zu einer gemeinsamen Waschvorrichtung geführt werden, die Feinfraktion dieser Waschvorrichtung zu einer Flotationsvorrichtung und das Accept dieser Flotationsvorrichtung der Maschine, einer anderen Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn oder einem vorgelagerten Prozess zur Behandlung einer Faserstoffsuspension zugeleitet wird ; die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst.
Besonders eignet sich die Anlage zur Behandlung der stark mit Fasern, Fein- und Füllstoffen belasteten Prozesswässer aus dem Former der Maschine zur Blattbildung. Diese Prozesswässer können der Sortier- oder Filtervorrichtung zumindest teilweise zugeführt werden.
Die Teilfraktionen der Sortier- oder Filtervorrichtung weisen in der Regel einen hohen Anteil an Fein- und Füllstoffen auf, der über dem des eingesetzten Altpapiers und des hergestellten Papiers liegt.
Daher wird eine Teilfraktion mit höherem Faseranteil, vorzugsweise der Teilstrom der Sortier- oder Filtervorrichtung mit dem höchsten Faseranteil mit einer ebenfalls füllstoffhaltigen, vorzugsweise hochfüllstoffhaltigen Teilfraktion der Sortier- oder Filtervorrichtung verdünnt und zur Waschvorrichtung geführt wird.
Während die Grobfraktion dieser Waschvorrichtung mit einem hohen Faseranteil in den Stoffkreislauf der Maschine oder einem vorgelagerten Prozess zur Behandlung einer Faserstoffsuspension zurückgeführt wird, gelangt die Feinfraktion der Waschvorrichtung mit hohem Füllstoffgehalt, aber geringem Fasergehalt zur Flotationsvorrichtung.
In dieser Flotationsvorrichtung können so die Fein- und Füllstoffe sowie Stickies ohne großen Faserverlust abgeschieden und anschließend verworfen oder aber wiederverwendet werden.
Bei Bedarf können der Waschvorrichtung zusätzlich auch Chemikalien oder anderes Prozesswasser der Maschine oder eines vorgelagerten Prozesses zur Behandlung einer Faserstoffsuspension zur Verdünnung des Teilstroms mit hohem Faseranteil zugeleitet werden. Hierfür eignet sich beispielsweise auch das Siebwasser der Papiermaschine.
Die Sortier- oder Filtervorrichtung ist dabei mit Vorteil als Scheibenfilter ausgebildet. Scheibenfilter sind seit langem bekannt und dienen zur Abtrennung von Flüssigkeiten aus einer Suspension.
Entsprechend ihrem Anteil an Fasern, Füll- und Feinstoffen bezeichnet man die Teilströme des Scheibenfilters als Faserfiltrat(auch Fangstoff genannt), Trübfiltrat, Klarfiltrat und Superklarfiltrat.
Für die Abtrennung der Füllstoffe eignet sich als Flotationsvorrichtung insbesondere eine Druckentspannungsflotations-Vorrichtung.
Bei der Entspannungsflotation wird das Prozesswasser bei einem Überdruck mit Luft gesättigt und dann in ein Flotationsbecken geleitet. Nach der Entspannung perlt die überschüssige Luft in Form feiner Blasen aus. Die Gasblasen binden die Fein- und Füllstoffe und tragen sie an die Oberfläche des Flotationsbeckens, wo sie abgeräumt werden können.
Maschinen zur Herstellung einer Faserstoffbahn weisen im Allgemeinen auch eine Pressenpartie zur Entwässerung der Faserstoffbahn auf. Wegen des Kontakts mit den dort gemeinsam durch die Pressspalte geführten Pressfilzen beinhalten Prozesswässer aus der Pressenpartie neben den Fasern, Fein- und Füllstoffen auch Filzhaare.
Generell kann das Prozesswasser aus der Pressenpartie zumindest teilweise direkt zur Waschvorrichtung oder zur Flotationsvorrichtung geleitet werden. Insbesondere zur Abtrennung der Filzhaare kann es aber vorteilhaft sein, wenn das Prozesswasser der Pressenpartie vorher noch über eine andere Sortiervorrichtung, beispielsweise einen Feinst-Sortierer oder ein Bogensieb geführt wird.
Bei durchgehendem Betrieb kann so der Anreicherung von Fein- und Füllstoffen wirksam begegnet werden.
Es ist aber auch möglich die Teilfraktionen der Sortier- oder Filtervorrichtung nur über bestimmte Zeiträume zur Senkung des durchschnittlichen Füllstoffgehaltes des in der Maschine wiederverwendeten Prozesswassers zur Waschvorrichtung zu leiten.
Ebenso ist es möglich über die Menge der zur Waschvorrichtung geführten Teilfraktionen die Menge des Füllstoffgehaltes in der Faserstoffbahn zu steuern bzw. zu steuern.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt die Figur ein Anlagenschema zur Abwasserbehandlung.
Wie an sich bekannt, wird eine Faserstoffsuspension dadurch hergestellt, dass das Papiermaterial zunehmend in Form von Altpapier mit Wasser in einer Auflösung mechanisch und eventuell chemisch so bearbeitet wird, dass eine pumpfähige Faserstoffsuspension entsteht. Die sich anschließende erste Reinigung kann z.B. mit Drucksortierern und Hydrozyklonen versehen sein, um die groben Verunreinigungen möglichst früh auszuscheiden.
Die gereinigte Faserstoffsuspension gelangt direkt nacheinander in die stromaufwärtige Eindickung, welche vorzugsweise mit einer Filtervorrichtung, beispielsweise mit einer Siebpresse, einem Scheibenfilter oder einer Schneckenpresse durchgeführt.
Nach der Eindickung hat der Faserstoff eine wesentlich höhere Konsistenz (z.B. 15 bis 30 %) und gelangt in die Stoffbearbeitung, in der ein oder mehrere Prozessschritte durchgeführt werden, die diese höhere Konsistenz erforderlich machen. Das kann z.B. üblicherweise eine Dispergierung mit oder ohne Bleiche sein, wozu die Hilfsmittel in Form von Energie und/oder der Chemikalien zugeführt werden. Nach der Hochkonsistenzbehandlung wird der Stoff wieder verdünnt.
Am Ende wird die fertige Faserstoffsuspension in einer Stoffvorlage für die Verarbeitung auf der Papier- oder Kartonmaschine bereitgestellt.
Die Papier- oder Kartonmaschine ist hier nur angedeutet. Ein Teil des dort anfallenden Siebwassers kann als Verdünnungswasser in der Stoffaufbereitung genutzt werden, z.B. um einen Teil des Wassers für die Auflösung bereit zu stellen oder auch um eine zusätzliche Verdünnung an anderer Stelle vorzunehmen.
Um zu verhindern, dass mit Hilfe dieses Verdünnungswassers ein Teil der Aschefracht aus der Papiermaschine in die Stoffaufbereitung zurückgelangt, kann man ein späteres Siebwasser mit geringerem Ascheanteil, also beispielsweise Siebwasser oder Pressenwasser, dazu verwenden.
Häufig ist der Anteil an Füll- und Feinstoffen aber selbst bei diesen Prozesswässern so hoch, dass eine Entaschung erforderlich ist.
Gemäß der Figur wird hierzu das Abwasser 16 des Formers 7 der Maschine, in welchem die Blattbildung erfolgt, zumindest teilweise in eine Sortier- und Filtervorrichtung 1 in Form eines Scheibenfilters gefördert. Der andere Teil des Prozesswassers 16 des Formers kann einer Siebwasser-Bütte 5 zugeführt werden.
Im Scheibenfilter wird das Abwasser dann in mehrere Teilfraktionen 9, 10 aufgeteilt, welche man im Allgemeinen als Faserfiltrat, Trübfiltrat, Klarfiltrat oder Superklarfiltrat bezeichnet.
Gezeigt ist in der Figur die Aufteilung in eine Teilfraktion 9 mit einem hohen Faseranteil, was dem Faserfiltrat entspricht und in eine andere Teilfraktion 10 mit geringem Faseranteil.
Beide Teilfraktionen 9, 10 beinhalten noch sehr viel Fein- und Füllstoffe, also Asche. Um den Aschanteil zu vermindern wird daher zumindest ein Teil der Teilfraktion 9 mit einem hohen Faseranteil, die andere Teilfraktion 10 mit geringem Faseranteil und bei Bedarf auch noch Prozesswasser aus der Siebwasser-Bütte 5 zu einer Waschvorrichtung 2 geführt.
In dieser Waschvorrichtung 2 kann auch auf Grund der geringen Stoffdichte eine hohe Konzentration der Fein- und Füllstoffe in deren Feinfraktion 12 erreicht werden.
Die Grobfraktion 11 der Waschvorrichtung 2 enthält einen hohen Faseranteil und einen relativ geringen Anteil an Fein- und Füllstoffen und kann daher problemlos bei der Stoffaufbereitung bzw. im Konstantteil der Maschine eingesetzt werden. Daher erfolgt eine Rückführung der Grobfraktion 11 der Waschvorrichtung 2 in eine Stoff-Bütte 6, gegebenenfalls über eine Puffer-Bütte 18.
Als Waschvorrichtung 2 eignen sich bekannte Schrägsiebe, Bogensiebe, Trommeleindicker usw.
Die fein- und füllstoffreiche Feinfraktion 12 der Waschvorrichtung 2 gelangt hier beispielhaft gemeinsam mit Chemikalien 14 für die Stoffaufbereitung und Prozesswasser 13 aus der Pressenpartie 8 der Papiermaschine in eine Flotationsvorrichtung 3 in Form einer Druckentspannungsflotations-Vorrichtung.
Während das Rejekt 17 dieser Flotationsvorrichtung 3 verworfen oder in der oder einer anderen Maschine zur Herstellung einer Fasserstoffbahn wiederverwendet wird, kann das Accept 15 der Flotationsvorrichtung 3 als Verdünnungswasser der Papiermaschine oder der vorgelagerten Stoffaufbereitung, hier der Siebwasser-Bütte 5 zugeführt werden.
Neben Fein- und Füllstoffen können über diese Flotationsvorrichtung 3 auch Mikrostickies im Rejekt 17 abgeschieden werden.
Die Pressenpartie 8 dient zur Entwässerung der Faserstoffbahn, welche hierzu gemeinsam mit Pressfilzen durch einen oder mehrere Walzen-Pressspalte geführt wird. Daher weist das Prozesswasser 13 der Pressenpartie 8 auch einen erheblichen Anteil an Filzhaaren auf, welche vor Zuführung in die Flotationsvorrichtung 3 und/oder die Waschvorrichtung 2 mittels einer Sortiervorrichtung 4 entfernt werden.
Die Anlageneinheit mit der Waschvorrichtung 2 und der Flotationsvorrichtung 3 kann zur Ausschleusung von Asche aus dem Prozess ständig in Betrieb sein.
Sie kann aber zur Steigerung der Festigkeit der Faserstoffbahn insbesondere nur bei geringen Flächengewichten der Faserstoffbahn zugeschaltet werden.
Es ist außerdem möglich, über den Anteil der, der Waschvorrichtung 2 zugeführten Teilfraktionen 9,10 der Sortier- oder Filtervorrichtung 1 den Umfang der, aus dem Prozess abgeschiedenen Menge an Fein- und Füllstoffen zu verändern.
Je mehr Asche ausgeschleust wird umso geringer ist letztendlich der Anteil von Fein- und Füllstoffen in der Faserstoffbahn, so dass dies über diese Anlageneinheit steuerbar bzw. regelbar ist.

Claims

Anlage zur Behandlung von Prozesswasser einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn, wobei das Prozesswasser in einer Sortier- oder Filtervorrichtung (1) in mehrere Teilfraktionen (9,10) mit unterschiedlich hohen Anteilen an Fasern aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Teilfraktionen (9, 10) wenigstens teilweise über mindestens eine vorgegebene Zeitspanne zu einer gemeinsamen Waschvorrichtung (2) geführt werden, die Feinfraktion (12) dieser Waschvorrichtung (2) zu einer Flotationsvorrichtung (3) und das Accept (15) dieser Flotationsvorrichtung (3) der Maschine, einer anderen Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn oder einem vorgelagerten Prozess zur Behandlung einer Faserstoffsuspension zugeleitet wird.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobfraktion (11) der Waschvorrichtung (2) in den Stoffkreislauf der Maschine oder einem vorgelagerten Prozess zur Behandlung einer Faserstoffsuspension zurückgeführt wird.
Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Waschvorrichtung (2) auch anderes Prozesswasser der Maschine oder eines vorgelagerten Prozesses zur Behandlung einer Faserstoffsuspension zugeleitet wird.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilfraktion (9) der Sortier- oder Filtervorrichtung (1) mit dem höchsten Faseranteil zur Waschvorrichtung (2) geführt wird.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flotationsvorrichtung (3) als Druckentspannungsflotations-Vorrichtung ausgeführt ist.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sortier- oder Filtervorrichtung (1) als Scheibenfilter ausgebildet ist.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine einen Former (7) zur Blattbildung aufweist und dessen Prozesswasser (16) zumindest teilweise zur Sortier- oder Filtervorrichtung (1) geführt wird.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine eine Pressenpartie (8) zur Entwässerung der Faserstoffbahn besitzt und deren Prozesswasser (13) wenigstens teilweise zur Waschvorrichtung (2) und/oder zur Flotationsvorrichtung (3) geleitet wird.
Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozesswasser (13) der Pressenpartie (8) vor der Waschvorrichtung (2) oder der Flotationsvorrichtung (3) über eine Sortiervorrichtung (4) geführt wird.
Verfahren zum Betrieb einer Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilfraktionen (9,10) der Sortier- oder Filtervorrichtung (1) nur über bestimmte Zeiträume zur Senkung des durchschnittlichen Füllstoffgehaltes des in der Maschine wiederverwendeten Prozesswassers zur Waschvorrichtung (2) geleitet werden.