SE1250617A1 - Metod för behandling av vätskeströmmar vid ett bruk för kemisk massa - Google Patents

Abstract

22 SAM MAN DRAG Föreliggande uppfinning hänför sig till en metod för behandling ochutnyttjande av vätskeströmmar vid ett bruk för kemisk massa. Metodeninnefattar åtminstone följande steg: a) kemisk massa framställs i ett alkalisktkokningsförfarande, b) den brunmäld som bildas vid kokningen behandlas,varvid behandlingen innefattar tvättning av mälden och företrädesvissyrgasdelignifiering och påföljande tvättning av mälden, c) ettblekningsförfarande för brunmälden, varvid bleksekvensen innefattaråtminstone ett steg som utnyttjar klordioxid och dessutom åtminstone ettoxiderande bleksteg och har åtminstone två tvättsteg för behandling avmälden med vätskor och för framställning av filtrat, och d) filtrat från steg c)renas vid en effluentbehandlingsanläggning vid bruket för kemisk massavilken innefattar åtminstone biologisk behandling, till erhållande av renadeffluent. Förfarandet innefattar vidare ett steg e), vari den renade effluentenmed en färg av 200 mg/I (R-färg) eller mer och ett COD-värde över 150 mg/Ianvänds som massabehandlingsvätska i steg c).

Description

bleks med klorinnehållande kemikalier så att klordioxid är huvudkemikalien i brukets blekningsprocess. Flera års tryck på att minska mängden organiska klorföreningar i blekningseffluenter har lett till den punkten att först användningen av klor och hypoklorit övergavs och vidare massans kappatal efter kokning minskades från nivå 30 till nivå 10-15 för barrved och från nivå 16-20 till nivå 10-13 för Iövved under användning av ett syrgassteg. På 1990-talet var målet att överge även användningen av klordioxid och många bruk ställde om till användning av helt klorfri blekningsteknik (TCF, "total chlorine free”), i vilken även användningen av klordioxid ersattes med helt klorfria blekningskemikalier, såsom ozon och peroxid. Med denna teknik kunde samtliga klorinnehållande kemikalier undvikas, men å andra sidan var många pappersproducenter inte nöjda med egenskaperna hos massa som producerats utan klorkemikalier. Marginalvillkoret för samtliga lösningar avseende slutning av bruken är därför att klordioxid fortfarande används som blekningskemikalie.

Den dominerande ställningen för klordioxid som blekningskemikalie har således ökat under de senaste åren och inte ens den senaste forskningen eller de senaste industriella erfarenheterna har förmått att destabilisera dess ställning, men hela massaindustrin har i regel, med endast få undantag, god- känt användningen av klordioxid som huvudkemikalie vid blekning. Om ett bruk ytterligare ska minska mängden organiska klorföreningar kommer således brukets mål att bli, först och främst, att eliminera dem och att be- handla dem inom bruket, snarare än att minska användningen av klordioxid.

Modern ECF-blekning som används för blekning av massa utgörs typiskt av minst tre bleksteg och tre tvättapparater. Som ett specialfall kan det före- komma endast två tvättapparater, men sådana tillämpningar är sällsynta.

ECF-blekning innefattar alla sådana bleksekvenser som har minst ett klor- dioxidsteg och som inte utnyttjar elementärt klor i något bleksteg. Eftersom användning av hypoklorit av massakvalitetsskäl är begränsad till produktion av endast ett fåtal specialmassor, såsom dissolvingmassor, anses det inte heller att hypoklorit används vid produktion av ECF-massa, men det är inte 10 15 20 25 30 helt uteslutet. Bleksekvensen innefattar dessutom ett alkaliskt steg, i vilket de ytterligare kemikalier som används idag typiskt är antingen syrgas, peroxid eller båda. Moderna blekningar kan vidare utnyttja ozon, olika typer av sura steg och ett kelatsteg för avlägsnande av tungmetaller. I litteraturen beskrivs blekstegen med bokstäver: O = syrgasdelignifiering D = klordioxidsteg H = hypokloritsteg C = kloreringssteg E = alkaliskt extraktionssteg EO = alkaliskt extraktionsteg som utnyttjar syrgas som ytterligare kemikalie EP = alkaliskt extraktionsteg som utnyttjar peroxid som ytterligare kemikalie EOP(PO) = alkaliskt extraktionsteg som utnyttjar syrgas och peroxid som ytterligare kemikalie P = alkaliskt peroxidsteg A = surt hydrolyssteg, steg för avlägsnande av hexenuronsyror a = massasurgörningssteg Z = ozonsteg PAA = perättiksyrasteg, surt peroxidsteg I denna patentansökan anges kemikaliemängderna och andra mängder per ett ton lufttorr massa (adt massa, dvs. lufttorrt metriskt ton (”air dry metric ton”) av 90 % torr kemiska massa).

När blekning benämns ECF-blekning är mängden klordioxid som används i bleksekvensen mer än 5 kg act.C|/adt massa. Om klordioxid används i ett bleksteg är doserna mest typiskt mellan 5 och 15 kg act. Cl/adt. Doserna avser aktivt klor, varvid vid konvertering till klordioxid dosen skall divideras med förhållandet 2,63.

Om användningen av peroxid vid blekning begränsas till doser som är mindre än 6 kg och om klordioxid är den huvudsakliga blekningskemikalien, så ökar klordioxiddosen vid blekningen från en nivå om 25 kg/adt beroende på 10 15 20 25 30 massans blekningsegenskaper och hur mycket massans kappatal har minskats innan blekningen med klorinnehåliande kemikalier påbörjas.

Blekningstekniken kan således med tanke på processen justeras ganska fritt till olika nivåer av klordioxidförbrukning så att mängden klorinnehåliande kemikalier som lämnar blekningen motsvarar kemikaliecykelns kapacitet att ta emot klorider.

I förbindelse med föreliggande uppfinning är det med tanke på utövande mest föredraget att välja som referenssekvens för lövved en bleksekvens AID- EOP-D-P som genomförs med fyra bleksteg och utelämna ozon. Mot- svarande sekvens för barrved är D-EOP-D-P. Massans kvalitet kan då anses motsvara de kvaliteter som krävs för ECF-massa och massautbytet förblir rimligt. Klordioxiddoserna för barrved är då typiskt 25-35 kg/adt massa och för lövved 20-30 kg/adt. Dessa värden kan betraktas som dimensionerings- värden och det finns inget behov av att uppfinna några nya specifika tekniker för blekning. Teorin för blekning samt olika kopplingsalternativ skapar möjlighet för otaliga olika bleksekvenser med början från koppling av två tvättapparater upp till bleksekvenser med sex steg. På samma gång kan antalet klordioxidsteg variera från ett upp till fyra och däremellan är alkaliska steg lämpliga.

När mängden aktivt klor beräknas så som beskrivs ovan i form av mängden klor, noteras att till och med med barrved, för erhållande av ett gott blek- resultat, producerar bleklinjen ca 10 kg klorider per ett ton massa och en bleklinje för lövved ännu mindre. Om anläggningen sluts så att mindre och mindre färskvatten leds till blekning, kan det finnas behov av att förbereda för till och med 50 % större klordioxiddoser och å andra sidan ökar mängden klorider i blekeffluenter upp till en nivå av cirka 15 kg, vilket innebär att i praktiken är de största doserna av aktivt klor 60-70 kg/adt. Värden som är högre än detta kan inte anses vara ekonomiskt rimliga, men den grund- läggande blekningslösningen följer dessa startpunkter. Å andra sidan är målet med föreliggande uppfinning att införa ett alternativ, med vilket slutning av blekningen inte väsentligen ökar kemikalieförbrukningen. 10 15 20 25 30 En föreslagen teknik för minskning av miljöpåverkan av klorinnehållande kemikalier är slutning av vätskecyklerna vid blekanläggningar och moderna blekanläggningar har nått till en nivå av 10-15 m3 effluent/adt massa utan sänkning av massakvaliteten. Det oaktat ses till och med när mängden blek- effluent minskas från en nivå av 15 m3/adt massa till en nivå av 10 mB/adt en ökning av kemikalieförbrukningen, vilket således leder till en ständigt ökande mängd av organiska klorföreningar från blekning. Således kan slutsatsen dras att slutning av blekningens vattencykler som sådan inte direkt påverkar mängden organiska klorföreningar, medan å andra sidan en mindre mängd och en större koncentration av effluent möjliggör enklare och mer ekonomisk rening därav.

Kloridinnehållande kemikalier används vid blekning så att den totala klorid- dosen till blekanläggningen är 5-10 kg klorider per ett ton kemisk massa.

Eftersom denna mängd måste anpassas så att mängden vätska som skall indunstas i processen förblir rimlig, är utmaningen att finna ett sådant processarrangemang där en kloridinnehållande vätska ersätter någon annan vätska som används i en process vid bruket. Det finns således inget behov av separata behandlingssteg, nya ickeproduktiva subprocesser vid bruket, men behandlingen kan utföras med hjälp av befintliga processteg.

För att man skall kunna optimera behandlingen av kloridinnehållande vätska och i praktiken behandlingen av blekeffluent, är det oundvikligt att först känna till effluentens egenskaper. Vid blekningen förblir klorinnehållande oorganiska föreningar och organiska klorföreningar från klordioxidens eller klorets reaktioneri processen. Blekning separerar från fibrerna olika ligninföreningar, vilka förblir i effluenten i form av organiska molekyler. Dessutom används svavelsyra vid blekning för pH-reglering och som huvudkemikalie vid hydro- lysen av hexenuronsyror. Natriumhydroxid används också för pH-reglering och ligninextraktion i alkaliska steg. I tillägg till dessa används, beroende på bleksekvens, syrgas och peroxid vid blekning, vilka emellertid vid elementär- analys är sådana substanser att deras bidrag vid exempelvis renings- 10 15 20 25 30 processer inte noteras. I vissa specialfall kan också saltsyra användas vid pH-reglering och svaveldioxid eller andra reduktionsmedel vid eliminering av kemikalierester från blekningen, dvs. vid eliminering av oreagerade blekkemikalier.

Slutning av blekningen baseras på recirkulering av filtrat från tvättapparater från senare bleksteg till föregående steg. Blekningen planeras endast för cirkulering av filtrat mellan bleksteg och massa från ett steg till ett annat för reaktion med olika blekkemikalier. Slutning av hela blekningen är således en idé som baseras på det faktum att alla substanser som separeras vid blekningen hamnar i filtrat. Optimering av slutningen av blekningen är till stor del baserad på det sätt som blekningens reaktionsprodukter stör blek- processen. Även om det i många olika sammanhang har angivits att olika grader av slutning är möjliga, har praktisk erfarenhet visat att sådana tvätt- vattenarrangemang för blekning vid vilka filtraten kopplas så att mängden avloppsvatten är mindre än 12-13 m3/adt ökar förbrukningen av blek- kemikalier. Massakvaliteten och blekanläggningens konstruktion dikterar naturligtvis den mängd av ytterligare kemikalier som används vid blekningen när anläggningens effluentmängd minskar under den ovan angivna nivån.

US 5 470 480 presenterar en metod med vilken t.ex. en effluentström vid ett bruk för kemisk massa behandlas så att väteperoxid tillsätts och strömmen exponeras för ultraviolett strålning till bildning av hydroxylradikaler från peroxiden. Hydroxylradikalerna oxiderar organiska föroreningar i effluent- strömmen för uppnående av en önskad renhetsnivå, t.ex. i form av kemisk syreförbrukning, COD (”chemical oxygen demand”), eller uttryckt som färg.

Den behandlade effluentströmmen kan återcirkuleras tillbaka till bruket för kemisk massa, t.ex. till massatvättning vid blekning. Effluentens färg minskas anmärkningsvärt med metoden, enligt mätning med Color Method EPA 111.2, till under 500, helst till under 20. Enligt en utföringsform sätts orenad sur effluent till det sålunda renade vattnet, varpå blandningen behandlas i en oxideringsdamm, varefter en del av den kan cirkuleras till blekning 10 15 20 25 30 EP 863 113 visar en metod vid vilken det alkaliska filtratet från blekning vid ett bruk för kemisk massa behandlas (b|.a. med ultrafiltrering) så att ett alkaliskt koncentrat bildas, vilket innehåller rikligt med organiska föreningar med hög molekylvikt, och en ström varifrån de organiska föreningarna har avlägsnats.

Nämnda fraktioner kan användas vid brunmäldstvättning. Återvinning av dessa fraktioner möjliggör minskning av mängden AOX som avlägsnas från blekanläggningen till en effluentbehandlingsanläggning eller till ett omgivande vattensystem. Den sura effluenten behandlas med biologisk effluent- behandling för erhållande av önskade AOX-, COD- och färgvärden för effluenten från bruket till omgivningen.

Publikationen Fontanier, V., et al. (”Simulation of Pulp Mill Wastewater Recycling after Tertiary Treatment", Environ. Technology, 2005, vol. 26, s. 1335-1344) har studerat cirkulationen vid ett bruk för kemisk massa av effluent som behandlats vid en biologisk behandlingsanläggning och effluent som inte har behandlats. Det angavs i studien att nämnda effluent skall behandlas ytterligare i ett tertiärsteg för förhindrande av ökningen av förbrukningen av blekkemikalier och minskningen av massaljushet. Den mest verksamma tertiärbehandlingen var katalytisk ozonering. Effluenterna åter- cirkulerades till EO-steg, till rening och pressning efter D2-steg. Den tertiärt behandlade effluenten producerade nästan samma COD-innehåll som användning av rent vatten. Användning av obehandlad effluent från den biologiska reningsanläggningen, i sin tur, ledde till höga COD-mängder, vilka kan orsaka merförbrukning av blekkemikalier (t.ex. NaOH i EO-steget) och förlust av massaljushet. Obehandlad biologisk effluent har höga COD- och färgnivåer, medan motsvarande värden för effluent som behandlats genom katalystisk ozonering är låga. Användning av obehandlad effluent sägs möjligen orsaka skada vid flera moment i processen på grund av de höga COD-nivåerna. Det vill säga att, också enligt denna publikation, vätskor som används vid massabehandling bör vara vätskor med en renhetsnivå nära den för rent vatten. 10 15 20 25 30 Effluenters bruna färg har huvudsakligen organiskt ursprung, i synnerhet från ligninsönderdelningsprodukter som bildas i olika steg av massakokning och blekning. Andra substanser som producerar färg är såväl vedextraktämnen som tanniner och hartser. Avfärgning av effluenter innan de leds till ett omgivande vattensystem anses viktig, eftersom de anses ha skadlig påverkan på vattensystemets levande organismer och växter. Enligt nämnda publikationer skall effluenterna avfärgas också före återanvändning i en massaframställningsprocess för erhållande av massa av god kvalitet.

WO-skriften 2008/152185 (Fl-ansökan 20080144) visar en metod med vilken renad effluent i en mängd av minst 1 mß/adt massa införs i spädning efter en press eller tvättpress, vilken effluent leds från spädningen till blekningens första processteg. Effluenten har företrädesvis renats biologiskt för minskning av ligninhalten.

WO-skriften 2008/152186 (Fl-ansökan 20080298) beskriver en metod med vilken mer än en behandlingslinje anordnas vid effluentreningsanläggningen för brukets effluenter och effluenter med olika kemisk sammansättning renas i separata behandlingslinjer så att kvaliteten och mängden av renat vatten från varje behandlingslinje är lämplig för användning i ett eller flera steg i produktionsprocessen, vartill renad effluent returneras. Med denna metod kan ett eller flera filtrat från en bleksekvens tas till en reningsbehandling och returneras typiskt som tvätt- eller spädvatten till blekning och/eller brunmälds- tvätt. Syftet med användning av renad effluent är ett syfte vid vilket denna renade effluent är mest lämplig med tanke på sin sammansättning, såsom kemisk sammansättning. Också i denna metod har effluenten renats biologiskt för minskning av ligninhalten. Effluentens ligninhalt minskade utan spädning med minst 30 %, företrädesvis över 40 %, helst över 60 %.

Den standard som definierats av Technical Association of Pulp and Paper Industry, Tappi, i vilken t.ex. gränsen förfärg är mycket låg, anses fortfarande som kvalitetskravet för råvatten som används vid en blekanläggning. Vattnets kvalitet har ansetts vara en kritisk faktor och det har därför inte funnits någon 10 15 20 25 30 önskan om att avvika från standarden, utom i de undantagsfall när det är omöjligt att nå kvalitetskraven på grund av den dåliga kvaliteten på brukets råvatten. Även i dessa fall har man försökt att få vattnets kvalitet att ligga så nära standardens krav som möjligt.

Den viktigaste komponent som orsakar ljushetsförlust är lignin. Vid sekundär- behandling av effluent ändras inte färgen, även om ligninhalten minskar.

Detta har lett till felaktig tolkning av betydelsen av färgen på vattnen och filtraten i en massablekningsprocess.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en metod för ytterligare förbättring av förutsättningarna för slutning av vattencirkulationer vid ett bruk för kemisk massa och således för minskning av mängden rent vatten som krävs, i synnerhet vid blekningsanläggningen vid ett bruk för kemisk massa. Massans ljushet och kvalitet skall förbli vid samma nivå som i kända metoder.

Partiell slutning av blekning och extern rening av de genererade filtraten (med en volym av 10-15 ms/adt) med utnyttjande av t.ex. filtrering, olika kända former av biologisk behandling, olika tekniker för kemisk behandling samt klarning har ansetts som den så kallade bästa tillgängliga teknologin för blek- effluenter. Därefter leds det behandlade vattnet tillbaka till vattensystemet till samma kanal varifrån vätskan togs till processen i bruket eller till en annan kanal. Detta används vid både TCF- och ECF-massabruk. Biologisk behandling är verksam specifikt när andelen skadliga organiska substanser minskas, vilka huvudsakligen innefattar ligninföreningar som separerats vid blekning, hemicellulosor och komponenter som härrör från extraktivämnen, vilka utgör en betydande del av effluent som kommerfrån blekanläggningen.

Det finns en riklig mängd olika föreningar som härrör från ved och vissa av föreningarna är klorerade och vissa av dem är lågmolekylära föreningar av kol och väte. Eftersom mikrober beter sig så att deras näring huvudsakligen innefattar den organiska delen av effluenten, förblir alla oorganiska substanser, åtminstone oorganiska element, i effluenten i en eller annan form 10 15 20 25 30 10 oberoende av om mikroberna har behövt dem som näring eller inte. Biologiskt behandlat vatten har således en organisk belastning som gör det klart renare än på andra sätt behandlad effluent, men på grund av de oorganiska substanserna, framför allt klor, har det enda valet varit att avlägsna det från processen. Dessutom förblir efter sekundär rening effluentens färg i stor utsträckning oförändrad jämfört med inkommande vatten; den utströmmande effluenten kan till och med ha mörkare färg än vattnet som kommer in till reningen. Effluentens färg är en klar visuell nackdel, men mycket litet information är tillgänglig angående de kemiska egenskaperna av effluentens färg. Eftersom färgen vid en del anläggningar kan vara till exempel ett nyckel- tal för emissioner och å andra sidan eftersom endast lite studerad information existerar, är färgen felaktigt förknippad med ligninhalt. När effluentens egen- skaper uppskattas har, i varje fall, färgen som sådan ansetts som en så betydande nackdel att färginnehållande effluent kommer till korta i nästan samtliga utvärderingar avseende användning som råvatten i massaprocesser.

Grunden för denna uppfinning är att effluentens färg inte har någon väsentlig betydelse med avseende på blekning, men att färginnehållande vatten vid förhållandena för ECF-blekning och definitivt också vid TCF-blekning är ett fullständigt fungerande råvatten och producerar liknande blekresultat som blekningar utförda med rent vatten.

Vidare har litteraturen vid upprepade tillfällen indikerat att klorider ökar utvecklingen av ljushet i klordioxidsteget och det har använts som grund för många filtratlösningar som har lett till slutning av blekning. Vårföreliggande uppfinning avlägsnar skadligt lignin från blekningens råvatten utan påverkan på vattnets färg, men returnerar på grund av sin kemiska natur en anmärkningsvärd mängd klorid tillbaka till blekningen. En ny råvattenkälla för blekning har således definierats baserat på den tidigare saknade förståelsen av hurfärgen hos renad effluent speciellt i detta fall påverkar blekresultatet.

Här läggs vikt vid en begränsning som är väsentlig för uppfinningen, dvs. här hänvisas till färgen endast hos en sådan biologisk reningsanläggning som väsentligen härrör från framställning av kemisk massa eller annan behandling av lignocellulosafibrer och rening av däri genererad effluent. Således skapas 10 15 20 25 30 11 en uppfinning som syftar till behandling, rening och återcirkulering tillbaka till ursprungsprocessen av ett filtrat eller av filtrat från en bleklinje.

Föreliggande uppfinning hänför sig till en metod för behandling och utnyttjande av vätskeströmmar vid ett bruk för kemisk massa, vilken metod innefattar åtminstone följande steg: a) kemisk massa framställs i ett alkaliskt kokningsförfarande, b) den brunmäld som bildas vid kokningen behandlas, varvid behandlingen innefattar tvättning av massan och företrädesvis syrgasdelignifiering och påföljande tvättning av massan, c) ett blekningsförfarande för den behandlade brunmälden, varvid blek- sekvensen innefattar åtminstone ett steg som utnyttjar klordioxid och åtminstone ett oxiderande bleksteg och har åtminstone två tvättsteg för behandling av massan med vätskor och för framställning av filtrat, d) filtrat från steg c) renas vid en effluentanläggning vid bruket för kemisk massa, varvid anläggningen innefattar åtminstone biologisk rening, till erhållande av renad effluent. Metoden kännetecknas av att den innefattar ett ytterligare steg: e) den renade effluenten med en färg av över 200 mg/l (Pt färg) och ett COD-värde över 150 mg/l används som massabehandlingsvätska i steg c).

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen används renad effluent efter bleksekvensens första bleksteg och före det sista oxiderande bleksteget.

Oxiderande blekkemikalier innefattar typiskt syrgas, ozon och peroxid- föreningar, såsom väteperoxid och persyror, klordioxid och hypoklorit.

Typiska oxiderande bleksteg är således EO-, EOP-, P- och Z-steg. Allmänt sett är alla bleksteg baserade på oxidation, exkluderande surt A-steg som är hydrolys. Renad effluent används således inte för tvättning efter det sista oxiderande bleksteget och inte vid massarening (silning) eller massatorkning efter blekningen. När vätskan som används för behandling av massa efter det sista oxiderande bleksteget är en vätska som är väsentligen renare än renad effluent, kan blekningen utföras genom användning av ”smutsigare” vätska än vad som rekommenderas, utan att man kompromissar med massans ljushet eller kvalitet. Här hänvisar ”smutsighet” till sådana parametrar som används 10 15 20 25 30 12 för beskrivning av smutsighet, men beskriver inte väsentligen hur skadligt vattnet är med avseende på bleksteget.

I förbindelse med uppfinningen innefattar den biologiska effluentrenings- anläggningen åtminstone luftning och slutklarning, typiskt också förklarning.

Effluenten neutraliseras före luftning. Den uppfinningsenliga metoden kräver inte tertiärbehandling av effluenten.

Renad effluent används i massans flödesriktning vid det första blekstegets tvättning eller därefter när en bleksekvens kräver späd- eller tvättvatten, men före det sista oxiderande bleksteget i sekvensen. Renad effluent från steg d) används inte i den sista tvättapparaten före lagring av massan, såsom före en torkmaskin.

Massatvättningssteg föreligger typiskt mellan blekstegen. Renad effluent kan användas vid blekning som spädvätska eller som tvättvätska i en press, en tvättpress eller en trycksatt trumtvätt, såsom en Drum DisplacerTM-tvätt (DD- tvätt) från Andritz Oy, eller en annan lämplig massatvättapparat.

Det har i förbindelse med föreliggande uppfinning noterats att även om effluentens färg efter rening är över 200 mg/l (Pt färg), upp till en nivå av 1000-2000 mg/I, typiskt 200-2000 mg/I (Pt färg), har det ingen betydelse för blekresultatet. Massans ljushet eller kvalitet försämras inte i jämförelse med en massa som blekts med användning av en renare vätska. COD-nivån för renad effluent är över 150 mg/I, rent av 200-400 mg/I, vilket inte heller försämrar blekresultatet. COD för renad effluent kan således motsvara t.ex. kondensat från en indunstningsanläggning, vari den kemiska syreför- brukningen genereras från kemiska föreningar som väsentligen inte reagerar med blekkemikalier.

Den viktigaste komponent som orsakar ljushetsförlust är lignin. Vid sekundär- behandling ändras emellertid inte färgen i samma proportion som lignin avlägsnas. Ovannämnda WO-patentansökningar 2008/152185 och 10 15 20 25 30 13 2008/152186 anger att när effluentens Iigninhalt minskas vid biologisk behandling, kan effluenten användas t.ex. vid brunmäldstvätt. Ligninhalten ska minskas vid behandlingen med mer än 50 % för att göra återcirkuleringen av renad effluent lönsam. Vid biologisk behandling minskar inte effluentens färg med över 20 %.

Biologisk behandling av effluent innefattar förklarning av effluenten, vari- genom ett primärslam genereras, och en aktivslamanläggning, i vars luftningsbassäng effluenten behandlas med aktivt slam som bryter ned orenheter som föreligger i effluenten, såsom lignin. Luftningsbassängen följs av slutklarning, där aktivt slam separeras från renat vatten. Föreliggande metod utnyttjarjust detta slag av effluentrening, vilket har insetts vara adekvat för rening av effluent för återanvändning.

Det är allmänkunskap att vid blekanläggningar med slutna vätskecykler och en produktionstakt av effluent under 20 ms/adt, företrädesvis under 15 m3/adt, effluentens COD-nivå ökar i sur effluent till över 1300 mg/I och i alkalisk till över 1800 mg/l. Om effluentmängden minskar till anmärkningsvärt under 15 m3/adt, nära 10 m3/adt, kan en ökning av kemikalieförbrukningen noteras.

Enligt vår uppfattning kommer användning av renad effluent att bli lönsam i synnerhet när COD-nivån hos blekanläggningens effluent ökar till över 1500 mg/l, helst till över 1800 mg/I, varigenom den minskning av effluent- mängden som erhålls med hjälp av intern slutning av processer har nått en nivå på vilken ackumuleringen av orenheter i effluenten leder till mer- förbrukning av kemikalier. Denna COD-nivå har sedan bildats från en blekprocess, tvättförluster från en tvättapparat efter syrgassteget och från kondensat och kemikalier som användes. I praktiken är COD för en blekanläggnings effluent inte över 5000 mg/l med en normal blekprocess.

Föreliggande metod används företrädesvis i en bleksekvens med åtminstone ett steg som utnyttjar klordioxid. Därigenom bildas klorföreningslnnehållande filtrat, vilka renas i biologisk effluentbehandling, varigenom ligninhalten minskas med åtminstone 50 %, men reningen har ingen väsentlig påverkan 10 15 20 25 30 14 på mängden klorföreningar. Enligt föreliggande metod används renad effluent endast inom blekanläggningen, varigenom klorföreningarna inte hamnar t.ex. via brunmäldstvätt i svartlut och vidare till kemikalieåtervinning. Denna metod kräver således inte ett separat förfarande eller en separat anläggning för avlägsnande av klorföreningar, när effluenten som renas inte används vid syrgasstegets sista tvättapparat. Den återcirkulerade kloriden reagerar vid blekning och rent av minskar således mängden nödvändiga blekkemikalier i liten omfattning.

Kloriden i den renade effluenten gynnar således faktiskt ett bättre blek- resultat. Vid effluentbehandling är det föredraget att erhålla så stor minskning av ligninghalten som möjligt, medan kloridhalten kan förbli oförändrad. Med hjälp av effluentbehandling kan förhållandet mellan lignin och klorid (totalt Cl/Cl') ändras i fördelaktig riktning. Vid effluentcirkulering har det ansetts viktigt att avlägsna färg och metaller, förhållandet mellan lignin och klorid har inte nämnts. Eftersom klor/klorid är en oorganisk substans som väsentligen inte avdunstar, faller ut eller bildar separerbara partiklar eller föreningar vid de förhållanden som råder i reningsanläggningar, lämnar i praktiken hela den tillförda mängden totalt klor anläggningen tillsammans med vätska.

Styrning av metaller har också ansetts viktig i samband med slutning av vattencirkulering. Det har emellertid angivits att påverkan av metaller inte är av sådan vikt och att under biologisk behandling mängden avlägsnade metaller är adekvat åtminstone vad gäller ECF-blekning. Så är det eftersom massan neutraliseras vid reningen och lösligheten av många metaller därigenom ändras. Om en metalls löslighet minskar, ärfördröjningen i reningsprocessen och omgivningarna adekvata för fällning av en partikel som innehåller metallen så att den inte leds tillbaka till den renade effluenten.

I föreliggande metod, i vilken biologiskt renad effluent används inom en blekanläggning, förblir förbrukningen av blekkemikalier väsentligen den- samma som vid användning av rent vatten, när målet är en viss ljushetsnivå 10 15 20 25 30 15 för massan. Massans styrkeegenskaper ändras inte i förhållande till användning av rent vatten.

Exemplen är baserade på en förenklad modell, där biologisk rening skulle behandla endast effluent som kommer från blekning och således skapa den illustrerade besparingen. En nödvändig förutsättning är därvid att andra effluenter från bruket behandlas vid en annan behandlingslinje, där t.ex. mängden organiska klorföreningar emellertid är mycket låg. Men om samtliga effluenter behandlas i en och samma anläggning, kan den totala minskningen av effluent som härrör från blekning beräknas enligt följande: (mängd effluent som härrör från blekning/total mängd effluent)*mängd effluent som återcirkuleras till processen = minskning av mängden effluent som härrör från blekning.

Ju mindre mängd av olika läckvatten eller andra vatten som leds till behandlingsanläggningen, desto större är minskningen av mängden effluent som härrör från blekning. När målet är att sluta blekanläggningen, blir separat behandling av olika effluentfraktioner således alltmer lämplig.

De presenterade kopplingarna illustrerar några olika lägen där renad effluent kan användas. Det är emellertid tydligt att renad effluent kan användas i vilken tvättapparat som helst, från där massan förs in i ett bleksteg, vilket således utesluter blekningens sista tvättapparat uppströms torkning eller en pappersmaskin, där färg orsakar verklig nackdel. Blekningens sista tvätt- apparat kan företrädesvis utnyttja circulationsvatten från en massatork, varmt vatten eller kondensat.

Föreliggande uppfinning beskrivs i större detalj med hänvisning till de bifogade figurerna.

Figur 1 illustrerar en blekanläggningskoppling som utnyttjar föreliggande uppfinning.

Figur 2 illustrerar en annan blekanläggningskoppling som utnyttjar föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 30 16 Figur 1 illustrerar en blekanläggning som utnyttjar klordioxid, varvid anläggningen föregås av en press 2. Bleksekvensen är D0-EOP-D1-D2.

Figuren visar bleksteg DO, EOP, D1 och D2 och den tvättapparat som följer varje bleksteg, vilka apparater i detta exempel är tvättpressar. I massans strömningsriktning mottar den sista D2-tvätten 10 tvättvatten 12 som är cirkulationsvatten från en torkmaskin eller varmt vatten eller alternativt kondensat (7-11 ms/adt). Filtratet 14 från D2-tvätten 10 leds till D1-tvätten 8 i motström med avseende på massan och också till spädning nedströms tvätten. Hälften av D1-filtratet leds genom ledning 16 efter EOP-tvätten 6 till spädning av massaströmmen till D1-steget. Hälften av D1-filtratet leds via ledning 18 till spädning av massaströmmen som leds till DO-tvätten 4. Filtratet 24 från DO-tvätten 4 och en del av filtrat från EOP-tvätten 6 leds till brukets effluentbehandlingsanläggning 32 till biologisk rening. En del av EOP-filtratet tas via ledning 22 till massaströmmen nedströms DO-tvätten 4.

Renad effluent kan införas från ledning 26 för spädning av massa som kommer från pressen 2 före DO-steget via ledning 30. Renad effluent förs in via ledning 34 för spädning av massa före DO-tvätten 4 och för spädning av massaströmmen före EOP-tvätten 6 via ledning 28.

I lösningen enligt denna utföringsform är mängden av DO-tvättfiltratet som typiskt tas till effluentrening 10 mB/adt och mängden EOP-filtrat 20 är 5 mß/adt. Mängden effluent som returneras till blekprocessen är 10 ms/adt.

Mängden från blekning härrörande effluent som lämnar anläggningen i ledning 37 är då ungefär 4-5 mß/Abt.

Figur 1 illustrerar med streckade linjer 36, 38 och 39 alternativa tillämpnings- ändamål för renad effluent: Spädning efter DO-steg före DO-tvätten, spädning efter Eop-tvätten, spädning efter D1-steget före D1 -tvätten eller spädning efter D1-tvätten. Genom användning av effluent också för dessa ändamål är det möjligt att till och med nå en nollnivå för mängden från blekning 10 15 20 25 17 härrörande effluent som lämnar bruket. Om det är nödvändigt kan filtrat frän D1-tvätten ledas till effluentrening 32.

Figur 2 illustrerar blekning som utnyttjar klordioxid och har en sekvens D0 - EOP- D1 - D2. Syrgasstegstvättningen uppströms därom utförs med en tvättapparat av Drum Displacer-typ.

Figur 2 illustrerar bleksteg DO, EOP, D1 och D2 och de nedströms anordnade tvättanordningarna för varje bleksteg, vilka i detta exempel är trumtvättar av Drum Displacer-typ vilka möjliggör flerstegstvättning. D2-tvätten 46 mottar tvättvatten 48 som är cirkulationsvatten från en massatork, varmt vatten eller kondensat i en mängd av 7-9 m3/ADt. D2-tvättens 46 filtrat 50 leds till D1- tvätten 44 i motström med avseende pä massan. Hälften av Df-filtratet 52 leds till EOP-tvätten 42. Hälften av D1-filtratet 52 leds till D0-tvätten 40.

Filtratet 66 från D0-tvätten 40 och en del av filtrat 56 från EOP-tvätten 42 leds till brukets effluentbehandlingsanläggning 60 till biologisk behandling. En del av EOP-filtratet 58 tas till D0-tvätten 40.

Renad effluent förs in som tvättvatten till EOP-tvätten 42 via ledning 62.

I lösningen enligt denna utföringsform är mängden av D0-tvättfiltratet som typiskt tas till effluentrening 10 m3/adt och mängden EOP-filtrat är 5 ms/adt.

Mängden effluent som returneras till blekprocessen är 5 ms/adt. Mängden effluent som lämnar anläggningen är ungefär 11 m3/ADt. Denna lämnande renade effluent 54 kan alternativt tas till DO-tvätten 40 och/eller Dl-stegs- tvätten 44, sä som illustreras med ledningarna 68 och 64. 18 Exempel: Massan behandlades i bleksekvenser, varvid renad effluent användes som tvättvatten och rent vatten användes som referens.

Exempel 1: Sekvens: A-EP-D-P lnitialmassa Kappa 10,9 Ljushet 63,3 A-steg och D1- A-steg med steg med efflu- Rent A-steg effluent *) ent **) A-steg 240 min, 90 °C H2SO4, % 0,52 0,55 0,55 Slutligt pH 3,2 3,4 3,4 EP-steg 90 min, 85 °C NaOH, % 0,88 0,88 0,88 H2O2, % 0,55 0,55 0,55 Ljushet, % 67 69 67 D-steg 120 min, 70 °C CIO2, % 2 2 2 Ljushet, % 83,8 83,8 84,5 P-steg 90 min, 85 °C H2O2, % 0,44 0,44 0,44 H2Û2, o/o fÖF- brukad 0,33 0,29 0,29 NaOH, % 0,72 0,72 0,72 Ljushet, % 90,2 90,5 90,7 Totalt CIO2, kg/adt 18 18 18 HzOz, kg/adt 9 9 9 *)Effluentförsök: renad effluent 6,5 ms/adt satt till A- steg **)Effluenförsök: renad effluent 6,5 ms/adt satt till A- steg och 4 ma/adt till D-steg Renad effluent. AOX 0,28 mg/l, COD 140 mg/l, färg 400 mg/l Pt Exempel 2: Sekvens: A/D-EP-D-P lnitialmassa Kappa 11,3 Ljushet 57,8 Rent A- A/D-steg med steg effluent 240+10 min, 90+85 A/D-steg °C H2SO4, % 0,52 0,55 Slutligt pH 3,2 3,4 ClOg, % 0,45 0,45 EP-steg 90 min, 85 °C NaOH, % 0,88 0,88 H202, °/o O,56 0,56 Ljushet, % 76,3 76 D-steg 90 min, 70 °C ClOg, % 1,33 1,33 Ljushet, % 87, 87,2 P-steg 90 min, 85 °C H2O2, % 0,18 0,18 H2Ö2, °/o föl'- brukad 0,18 0,12 NaOH, % 0,7 0,7 Ljushet, % 89,8 90,7 Total ClOg, kg/adt 17 17 H2Û2, Kg/adt 7 7 Effluentförsök: 4,5 m3/adt effluent satt till A/D-steg Renad effluent. AOX 1,6 mg/I, COD 180 mg/I, färg 380 mg/I Pt Exemplen visar att användning av renad effluent i samband med blekning inte försämrar massan kvaliteter. Massans ljushet är till och med bättre när man använder renad effluentjämfört med rent vatten.

Claims (10)

10 15 20 25 30 20 PATENTKRAV

1. Metod för behandling och utnyttjande av vätskeströmmar vid ett bruk för kemisk massa, vilken innefattar åtminstone följande steg: a) kemisk massa framställs i ett alkaliskt kokningsförfarande, b) den brunmäld som bildas vid kokningen behandlas, varvid behandlingen innefattar tvättning av massan och företrädesvis syrgasdelignifiering och påföljande tvättning av massan, c) ett blekningsförfarande för den behandlade brunmälden med en bleksekvens som innefattar åtminstone ett steg som utnyttjar klordioxid och dessutom åtminstone ett oxiderande bleksteg och med åtminstone två tvättsteg för behandling av massan med vätskor och för framställning av filtrat, d) filtrat från steg c) renas vid en effluentanläggning vid bruket för kemisk massa vilken innefattar åtminstone biologisk behandling, till erhållande av renad effluent, kännetecknad av att metoden innefattar ett ytterligare steg e) den renade effluenten med en färg av 200 mg/l (Pt) eller mer och ett COD- värde över 150 mg/l används som en massabehandlingsvätska i steg c) mellan bleksekvensens första bleksteg och det sista oxiderande bleksteget.

2. Metod enligt krav 1, kännetecknad av att renad effluent används i massaströmmens riktning vid det första blekstegets tvättning eller nedströms därom som späd- eller tvättvatten, men före sekvensens sista oxiderande bleksteg.

3. Metod enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att den renade effluentens färg är 200-2000 mg/I (Pt).

4. Metod enligt något av föregående krav, kännetecknad av att COD hos den filtratström som leds till rening i steg d) är över 1500 mg/l, företrädesvis över 1800 mg/l. 10 15 20 21

5. Metod enligt något av föregående krav, kännetecknad av att i steg d) filtratens ligninhalt minskar med mer än 50 %.

6. Metod enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den renade effluenten används som tvättvätska vid en massatvättningsanordning vid blekning.

7. Metod enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den renade effluenten används som spädvätska för massatvättningsanordningen vid blekning.

8. Metod enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den effluent som återcirkuleras i steg e) värms i steg d) med värme erhållet från den effluent som leds till rening och den värmda effluenten används vid blekning.

9. Metod enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den renade effluenten frän steg d) inte används i den sista tvättningsanordningen före lagring av massan, såsom före en tork.

10. Metod enligt något av föregående krav, kännetecknad av att i steg d) innefattar den biologiska reningen av effluent förklarning av effluenten och en aktivslamanläggning, vars luftningsbassäng följs av slutklarning, varifrån den renade effluenten utmatas och används i steg e).