(57)【要約】  本発明は、化学パルプ工場におけるパルプの洗浄に関する方法であって、少なくとも、パルプを製造するために蒸解液を使用するアルカリ蒸解プロセスと、最終洗浄デバイスがパルプの圧搾に基づく洗浄デバイス、圧搾機又は洗浄圧搾機である本質的に閉鎖化された液体サイクルによるブラウンストック処理と、塩化物含有廃液が形成されるＥＣＦ漂白を用いるパルプ漂白プラントと、化学回収プラントと、廃液浄化とを含む方法に関する。本発明の目的は、化学パルプ工場において発生する液体流を利点のある対象で利用し、主プロセスを妨害せずに工場からの排出を最小にして効率的にそれらの液体流を循環させるための方法を提案することである。本発明の独特の特徴は、少なくとも１ｍ３／ａｄｔパルプの量の浄化廃液が圧搾機又は洗浄圧搾機の後で希釈に導入され、該廃液が希釈から漂白の第１プロセス段に移送されることである。【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学パルプ工場におけるパルプ洗浄の接続における方法であって、少なくとも、
パルプを製造するために蒸解液を利用するアルカリ蒸解プロセスと、
最終洗浄デバイスがパルプの圧搾に基づく洗浄デバイス、圧搾機又は洗浄圧搾機である本質的に閉鎖化された液体サイクルによるブラウンストック処理と、
塩化物含有廃液が形成されるＥＣＦ漂白を用いるパルプ漂白プラントと、
工場において形成する廃液を処理するための廃液浄化プラントとを含み、
少なくとも１ｍ３／ａｄｔの浄化廃液が前記圧搾機又は洗浄圧搾機の後に希釈に導入され、該廃液が希釈から漂白の第１プロセス段に移送されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記漂白の第１プロセス段が酸処理、Ｄ段、オゾン段、アルカリ抽出段又は過酢酸段であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記廃液がそのリグニン含量を低減するために浄化されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記廃液が生物学的に浄化されることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記廃液浄化が化学的処理をさらに含むことを特徴とする、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
ブラウンストック洗浄液が淡水、蒸発プラント凝縮液及び／又は乾燥機循環水であることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記ブラウンストック処理に含まれる最終洗浄段が酸素脱リグニン化パルプの洗浄であることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
蒸発プラント由来の凝縮液が漂白において淡水の源として使用されることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記蒸発プラントからの浄化凝縮液がパルプ乾燥機においてさらに使用されることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記廃液が別々の分画において処理され、それにより再使用の対象におけるそれらの性質が最適なものになるように種々の分画が形成されることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
酸化白液が漂白及び廃液の中和における主なアルカリ源として使用されることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
戻される前記廃液が浄化に導かれる廃液から得られる熱によって加熱され、前記加熱された廃液が化学パルプ工場において使用されることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
浄化に導かれ、及びそこから戻される前記廃液の温度が、直交流熱交換器において制御されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学パルプ工場におけるパルプの洗浄に関する方法であって、少なくとも、パルプを製造するために蒸解液を利用するアルカリ蒸解プロセスと、最終洗浄デバイスがパルプの圧搾に基づく洗浄デバイス、圧搾機又は洗浄圧搾機である本質的に閉鎖化された液体サイクルによるブラウンストック処理と、塩化物含有廃液が形成されるＥＣＦ漂白を用いるパルプ漂白プラントと、薬品回収プラントと、廃液浄化とを含む方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルプ工場の規模はここ数年間で非常に増大しており、今日では百万トン／ａを製造するパルプ工場は通常の規模であり、パルプ工場の規模の増大は止むことがないように思われる。パルプ工場の規模が増大しているのと同時に、工場は環境規制が非常に厳しい地域及び環境に建設されている。例えば、工場が使用する水の量は厳しく制限されている。工場の規模が増大しているので、パルプ１トンあたりに工場が使用する水の量が僅かに減少しても、工場が使用する水の量が絶対的に減少するわけではなく、その量は製造規模が増大すれば同じレベルに戻ってしまう。特に、工場が利用できる充分な水を全く持たない又は水資源を人々や耕作の要求のために確保しなければならない国々では、この開発は困難である。この種の状況においては、製造のための他の要求事項は容易に満たせるが、水資源のために工場の建設が不可能な場所においては、工場を建設することは全く不可能である。さらに、多くの地域においては、工場が環境により有害でない物質を生成するように、より清浄な環境が望ましい。したがって、ますます閉鎖化されたプロセスを発見するための解決策を探すことが必須である。
【０００３】
塩素含有薬品は化学パルプの製造を通していくつかの異なった形態で使用されてきた。その中で元素状塩素Ｃｌ２、二酸化塩素ＣｌＯ２及び次亜塩素酸塩であるＮａＯＣｌ又はＣａＯＣｌが最もよく知られている。塩素含有薬品は、また例えば漂白における次亜塩素酸の形態で使用されてきたが、永続的な応用として使用され続けてはいない。一方、化学パルプ工業ではパルプを塩素含有薬品で漂白する技術をしっかりと維持することが望まれており、したがって二酸化塩素が工場の漂白プロセスにおける主な薬品である。漂白廃液中の有機塩素化合物の量を低減しようという数年にわたる圧力により、まず塩素及び次亜塩素酸塩の使用を放棄し、さらに酸素段を用いて蒸解後のパルプのκ（カッパ）価を軟材に対してはレベル３０からレベル１０〜１５に、また硬材に対してはレベル１６〜２０からレベル１０〜１３に減少させるというポイントにまで導かれた。１９９０年代には二酸化塩素の使用を放棄することも目標であり、また多くの工場は完全無塩素（ＴＣＦ）漂白技術の使用に転換し、ここで二酸化塩素の使用もオゾン及び過酸化物等の完全無塩素漂白薬品によって置き換えられた。この技術によって工場から全ての塩素含有薬品が排除されたが、一方では多くの製紙業者は塩素薬品なしに製造されたパルプの特性について不満足であった。したがって、工場の閉鎖化に関する全ての解決策に対する周辺的事項は、二酸化塩素が漂白薬品としていまだに使用されているということである。
【０００４】
このように、漂白薬品としての二酸化塩素の優位性は、最近数年の間になお高まっており、最近の研究又は工業的経験でさえもその地位を低下させることには成功していないが、概してパルプ工業全体は、わずかな例外はあるが、漂白における重要な薬品として二酸化塩素の使用を承認してきた。したがって、もし工場が有機塩素化合物の量をさらに減少させるべきであるとすれば、工場の第一かつ最重要の目標は、二酸化塩素の使用を減少させるのではなく工場内で有機塩素化合物を除去し処理することであろう。
【０００５】
パルプを漂白するために使用される最新のＥＣＦ漂白は、典型的には少なくとも３つの漂白段及び３つの洗浄装置から形成されている。特別の場合には２つの洗浄装置のみがあり得るが、そのような応用はまれである。ＥＣＦ漂白は、少なくとも１つの二酸化塩素段を有し、いかなる漂白段においても元素状塩素を使用しない全てのそのような漂白シーケンスをカバーしている。次亜塩素酸塩の使用はパルプの品質上の理由により、溶解パルプ等のわずかの特別のパルプの製造のみに限定されているので、次亜塩素酸塩もまたＥＣＦパルプの製造において使用されるとはみなされないが、完全に除外されているわけではない。さらに、漂白シーケンスは１つのアルカリ段を含み、ここで使用される追加的な薬品は現在のところ典型的には酸素、過酸化物又はその両方のいずれかである。さらに、最新の漂白は重金属を除去するためにオゾン、様々な種類の酸段及びキレート段を使用することがある。文献において、漂白段は、下記の文字で記述される。
Ｏ＝酸素脱リグニン化
Ｄ＝二酸化塩素段
Ｈ＝次亜塩素酸塩段
Ｃ＝塩素化段
Ｅ＝アルカリ抽出段
ＥＯ＝追加的な薬品として酸素を用いるアルカリ抽出段
ＥＯ＝追加的な薬品として過酸化物を用いるアルカリ抽出段
ＥＯＰ（ＰＯ）＝追加的な薬品として酸素及び過酸化物を用いるアルカリ抽出段
Ｐ＝アルカリ過酸化物段
Ａ＝酸加水分解段、ヘキセンウロン酸除去段
ａ＝パルプ酸性化段
Ｚ＝オゾン段
ＰＡＡ＝過酢酸段、酸過酸化物段
本特許出願において薬品の量及び他の量は風乾パルプ（ａｄｔパルプ、すなわち９０％乾燥化学パルプの風乾メートルトン）１トンあたりで与えられる。
【０００６】
漂白がＥＣＦ漂白と呼ばれる場合には、漂白シーケンスにおいて使用される二酸化塩素の量は、５ｋｇ  ａｃｔ．Ｃｌ／ａｄｔパルプを超える。１つの漂白段で二酸化塩素を用いる場合、もっとも典型的には用量は５〜１５ｋｇ  ａｃｔ．Ｃｌ／ａｄｔの間である。用量は活性塩素を意味し、ここで二酸化塩素に換算するためには用量を２．６３の比で割らなければならない。
【０００７】
漂白における過酸化物の使用が６ｋｇ未満の用量に制限され、また二酸化塩素が主たる漂白薬品である場合には、漂白における二酸化塩素の用量は、パルプの漂白特性及びパルプのκ（カッパ）価が塩素含有薬品を使用する漂白を開始する前にどの程度減少していたかによって、２５ｋｇ／ａｄｔのレベルから増加する。したがって、漂白技術はプロセスの観点からかなり自由に調整して種々のレベルの二酸化塩素消費量とすることができ、それにより漂白を出る塩素含有薬品の量は、塩化物を受け入れる化学サイクルの能力に対応する。
【０００８】
本発明に関連し、硬材用の基準シーケンスとして４つの漂白段で達成される漂白シーケンスＡ／Ｄ−ＥＯＰ−Ｄ−Ｐを選択し、オゾンを除外することが、実施の観点から最も好ましい。軟材用の対応するシーケンスはＤ−ＥＯＰ−Ｄ−Ｐである。次にパルプの品質はＥＣＦパルプに要求される品質に対応するとみなすことができ、パルプの収率は妥当なままに保たれる。次に軟材用の二酸化塩素の用量は典型的には２５〜３５ｋｇ／ａｄｔパルプの間であり、硬材用には２０〜３０ｋｇ／ａｄｔである。これらの値は測定値とみなすことができ、漂白のために新しい特定の技術を考案する必要はない。漂白の理論及び種々の接続の選択肢は、２つの洗浄装置の接続から始まって６段の漂白シーケンスまでの無数の異なった漂白シーケンスの可能性を提供する。同時に、二酸化塩素段の数は１から４までに変更してもよく、その間に必要に応じてアルカリ段がある。
【０００９】
活性塩素の量が上述のように塩化物量の形で計算される場合、良好な漂白結果を得るためには、軟材においても漂白ラインはパルプ１トンあたり約１０ｋｇの塩化物を生成し、硬材用漂白ラインの場合にはもっと少ないことが注目される。プラントが閉鎖されて漂白に導入される淡水が次第に少なくなる場合、二酸化塩素の用量を５０％も増加させる準備をする必要があることがあり、一方、漂白廃液中の塩化物の量が約１５ｋｇのレベルまで増加し、実際上、活性塩素の最大用量が６０〜７０ｋｇ／ａｄｔであることを意味する。これより高い値は経済的に妥当であるとは考えられないが、基礎的な漂白の解決策はこれらの出発点に適合している。
【００１０】
塩素含有薬品の環境への影響を低減するための１つの示唆される技術は、漂白プラントの液体サイクルを閉じることであり、最新の漂白プラントではパルプの品質を低下させることなく廃液１０〜１５ｍ３／ａｄｔパルプのレベルに達している。それにもかかわらず、漂白廃液の量を１５ｍ３／ａｄｔパルプのレベルから１０ｍ３／ａｄｔのレベルに減少させた場合でも、薬品の消費量の増大が見られ、それにより漂白からの有機塩素化合物の量が常に増加することになる。したがって、漂白の水サイクルの閉鎖化は、それ自体では有機塩素化合物の量において直接の影響は有しないが、一方で廃液の量が少なく、その濃度が高いことは、より容易でより経済的な廃液の浄化を可能にするという結論が導かれ得る。
【００１１】
漂白において塩化物含有薬品は、化学サイクルへの全塩化物用量が化学パルプ１トンあたり塩化物５〜１０ｋｇとなるように使用される。プロセス中で蒸発させるべき液体の量を適度に保つため、この量が移送されるようにしなければならないので、塩化物含有液体が工場においてプロセス中で使用される他のある液体に取って代わるようなプロセス配置を発見することが課題である。したがって、工場において別の処理段や、新しい非生産的なサブプロセスの必要はなく、処理は既存のプロセス段を用いて実施することができる。
【００１２】
塩化物含有液体の処理及び実際上は漂白廃液の処理の最適化を可能にするためには、最初に廃液の性質を知ることが不可避である。漂白においては、二酸化塩素又は塩素の反応からの塩素含有無機化合物及び有機塩素化合物がプロセス中に残存する。漂白により繊維からリグニンの種々の化合物が分離され、それらは廃液中に有機分子の形態で残存する。さらに、漂白においては硫酸が、ｐＨ調整のため及びヘキセンウロン酸の加水分解における主要な薬品として使用される。アルカリ段においては水酸化ナトリウムもｐＨ調整及びリグニン抽出のために使用される。これらに加えて、漂白シーケンスによっては酸素及び過酸化物が漂白に使用されるが、これらは例えば浄化プロセスにおける寄与が元素分析において注目されない物質である。いくつかの特別な場合には、塩酸もｐＨ調整のために使用されることがあり、また二酸化硫黄又は他の還元剤が漂白からの化学残留物の除去、すなわち未反応漂白薬品の除去に使用されることがある。
【００１３】
漂白の閉鎖化は、後の漂白段から前の段への洗浄装置の濾液のリサイクルに基づいている。漂白は、濾液を漂白段の間に及びパルプを１つの段から別の段に循環させて、異なった漂白薬品と反応させることのみを計画している。したがって、漂白全体の閉鎖化は、漂白において分離された全ての物質は濾液に行き着くという事実に基づく考えとして存在する。漂白の閉鎖化を最適化することは、漂白の反応生成物が漂白プロセスをどのように妨げるかということに大きく基づいている。多くの種々の接続において様々な閉鎖化の程度が可能であると言われてきたが、実際的な経験によって、廃液量が１２〜１３ｍ３／ａｄｔ未満になるように濾液を接続した場合の漂白の洗浄水配置は、漂白薬品の消費を増大させることが示されている。もちろん、プラントの廃液量が上で提示したレベル未満に低下するにつれて、パルプの品質及び漂白プラントの構造が、漂白において使用される付加的な薬品の量に影響する。
【００１４】
漂白の閉鎖化を扱った研究はしばしば、漂白の閉鎖化は成功したという結論に達するが、漂白にはプロセスから有害な無機物質を分離することができるシンク又はキドニーを備えるべきである。この種のキドニーは、膜技術又は限外濾過によって操作するプロセスとしてしばしば記述されるが、これらはまた工場における１種の新しい別の副プロセスとなり得る。それに加えて、プロセスはかなり新しく、その継続的な技術的実績は疑問視されてきた。上述のものに顕著な運転コストも加わるので、技術開発は一般化していない。
【００１５】
したがって、漂白の部分的閉鎖化及び生成される濾液（体積１０〜１５ｍ３／ａｄｔの）の、例えば濾過、種々の既知の形態の生物学的処理、化学的処理の様々な技術及び浄化を用いる外部浄化が、漂白廃液のいわゆる利用できる最善の技術とみなされてきた。この後、処理された水は水路を通して同じチャネルに戻され、そこから液体が工場プロセス又は別のチャネルに取り出されていた。これは、ＴＣＦ及びＥＣＦパルプ工場の両方において使用されている。漂白において分離されるリグニン化合物、ヘミセルロース及び抽出物に由来する成分を主として含み、漂白プラントから来る廃液の大きな割合を構成する有害な有機物質の割合が減少する場合には、生物学的処理は特に効率的である。そこには種々の木材由来の化合物が大量にあり、化合物の一部は塩素化されており、それらの一部は炭素及び水素の低分子化合物である。微生物は廃液の有機部分のみを栄養として利用するように作用するので、全ての無機物質、少なくとも無機元素は廃液中に残存する。したがって、生物学的に処理された廃液は、他の方法で処理された廃液よりもこの廃液を明らかに清浄にする有機負荷を有しているが、無機物質のため、唯一の選択はプロセスからそれを排出することであった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は上述の問題を解消し、廃液を最小化したパルプ製造プロセスを提供する。本発明の目的は、化学パルプ工場において発生する液体流を利点のある対象で利用し、主プロセスを妨害せずに工場からの排出を最小にして効率的にそれらを循環させるための方法を提案することである。
【００１７】
パルプ漂白の洗浄プロセス及び先行する洗浄段の効率と比較した洗浄プロセス間のプロセス段の操作効率に関する公的研究が、フィンランドのＯｕｌｕ大学において実施された（Ｖｉｉｒｉｍａａ，Ｍ．、Ｄａｈｌ，Ｏ．、Ｎｉｉｎｉｍａｋｉ，Ｊ．、Ａｌａ−Ｋａｉｌａ，Ｋ．、Ｐｅｒａｍａｋｉ，Ｐ．、「軟材クラフトパルプのＥＣＦ漂白に影響する洗浄損失化合物の同定（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｗａｓｈ  ｌｏｓｓ  ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ  ａｆｆｅｃｔｉｎｇ  ｔｈｅ  ＥＣＦ  ｂｌｅａｃｈｉｎｇ  ｏｆ  ｓｏｆｔｗｏｏｄ  ｋｒａｆｔ  ｐｕｌｐ）」、Ａｐｐｉｔａ  Ｊｏｕｒｎａｌ、５５巻（２００２年）６号、４８４〜４８８頁）。漂白段効率の低下は、漂白段（単数又は複数）の後の輝度進展の低下又はκ（カッパ）価の増大のいずれかとして観察される。本研究の本質的結果によれば、漂白を妨害する濾液中の最も重要な個別の成分はリグニンである。前記研究に基づいて、２つの結論が導かれ得る。漂白段における無機物質の量は漂白結果の観点からは本質的ではなく、特にリグニンを除去するかリグニンの量を顕著に減少させることによって、漂白結果は明確に改善され、最終的には濾液サイクルが閉鎖的ではない漂白プラントにおけるものと同じレベルの漂白結果に達するであろう。この結果は漂白プロセスを顕著に最適化する可能性を提供する。薬品の消費に対する無機化合物の影響は基本的には著しく本質的ではないので、パルプ洗浄には大量の無機化合物を含む洗浄水を容認することができる。これらの論点は本発明によるプロセスにおいて利用される。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、パルプ工場におけるパルプの洗浄に関する方法であって、少なくとも、
パルプを製造するために蒸解液を利用するアルカリ蒸解プロセスと、
最終洗浄デバイスがパルプの圧搾に基づく洗浄デバイス、圧搾機又は洗浄圧搾機である本質的に閉鎖化された液体サイクルによるブラウンストック処理と、
塩化物含有廃液が形成されるＥＣＦ漂白を用いるパルプ漂白プラントと、
少なくとも黒液蒸発プラントを含む化学回収プラントと、
工場において形成される廃液を処理するための廃液浄化プラントとを含む方法に関する。本発明の独特の特徴は、少なくとも１ｍ３／ａｄｔパルプの量の浄化廃液が圧搾機又は洗浄圧搾機の後で希釈に導入され、該廃液がパルプに伴われて希釈から漂白の第１プロセス段に移送されることである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の好ましい実施形態によれば、漂白の第１プロセス段は酸処理、Ｄ段、オゾン段、アルカリ抽出段（ＥＯ、ＥＰ、ＥＯＰ等）又は過酢酸段である。
【００２０】
ブラウンストックのための洗浄液は典型的には淡水、エバポレータープラント凝縮液、及び／又は乾燥機循環水である。
【００２１】
クラフトプロセス又は硫酸塩プロセス又はソーダプロセス等のアルカリ蒸解プロセスは、１基又は数基のダイジェスター含むバッチ蒸解又は連続蒸解に基づいている。ブラウンストック処理は洗浄プロセス、及び典型的には酸素脱リグニン化、典型的には酸素脱リグニン化の後のスクリーニングプロセス及び洗浄を含み、洗浄には１台又は数台の洗浄デバイスが含まれ得る。スクリーニングはダイジェスターの吹込みの後、洗浄プロセスの中間若しくはその後、又は酸素脱リグニン化の後に位置してもよい。これらのプロセス段の後にはＥＣＦ技術に基づく漂白プロセスがあり、このプロセスは他の既知の漂白薬品を用いる段に加えて二酸化塩素の使用に基づく１つ又は複数の漂白段を有するパルプ漂白プラントを含む。工場の接続にはまた、典型的には順次連結された蒸発プラントを有する黒液蒸発プロセスを含む薬品回収プラント、薬品回収ボイラー、及び蒸解薬品を製造するための薬品製造プラントが含まれる。
【００２２】
本発明に関連して、パルプの流れ方向におけるブラウンストック処理ゾーンの最終洗浄デバイスは圧搾機又は洗浄圧搾機である。圧搾機の操作は典型的には単純な希釈混合及び圧搾又は希釈、濃縮、置換及び圧搾の組み合わせのいずれかに基づいている。典型的には圧搾機は少なくとも１個のワイヤコートされた又はドリル穿孔プレートでコートされたドラムを含む。パルプは典型的には濃度１〜１２％、例えば濃度３〜８％で供給される。ドラムシェルは典型的にはそこから濾液がチャンバーを経て外周に導き出される区画を備える。ドラムはまた、濾液がドラム内に集められ、ドラムの端部の開口を通して外に導出されるように開放されていてもよい。１つの圧搾の解決策においては、パルプは穿孔されたドラムとドラムを部分的に取り囲むバットの間の空間に供給され、その空間はドラムの回転方向に向かって減少している。したがって、パルプウェブがドラム（単数又は複数）の表面に形成され、その後、洗浄液がパルプに供給される。パルプは、ドラム又はドラムとロールの回転運動によってドラムの間又はドラムとロールの間の狭いスロットすなわちニップに送られ、したがってドラムの穴を通して水の除去がもたらされる。この濾液は濾液容器に集められ、そこからさらに他に送られる。１つの洗浄圧搾の解決策においては、パルプ懸濁液が２つのドラムの間のニップに導入され、ドラムの表面上にパルプウェブを形成する。ニップの後でパルプが洗浄され、パルプウェブが例えばドラムと部分的にドラムを取り囲む洗浄フラップとの間の狭くなる隙間においてそれを圧搾することによって濃縮される。洗浄されたパルプは２５〜４０％までの濃度を有してもよい。しかし典型的には濃度１０〜１５％での置換が行われる。洗浄圧搾機は例えば刊行物ＥＰ  １０９８０３２及びＷＯ０２／０５９４１８に提示されており、これらは例としてのみ記述される。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態によれば、戻った浄化廃液は浄化に導かれる廃液から得られる熱を用いて加熱され、加熱された廃液はパルプ工場で使用される。好ましくはこの接続には熱交換システムが含まれ、浄化から戻った廃液は浄化に導かれる廃液から得られる熱を用いて加熱される。加熱された浄化廃液は、例えばブラウンストック処理に含まれる最終洗浄段において使用される。
【００２４】
本発明によれば、浄化廃液の少なくとも２０％、好ましくは少なくとも４０％、最も好ましくは少なくとも６０％が化学パルプ工場にリサイクルされる。
【００２５】
本明細書で提示される技術は工場の配置及び工場のバランスに影響する解決策に基づいているので、新配置によって影響されるプロセスの全てをここで詳細に定義することは不可能である。しかしながら、工場全体の既知のプロセスは例えば文献に記載されており、本特許出願に含まれる装置及びパルプ化方法はそれ自体本質的に既知である。さらに、本発明の応用はそれ自体既知の装置に基づいている。したがって、将来的に新規の技術革新を開発することは本発明を実施するためには必要ではない。本発明は、それ自体既知の種々の反応器、容器、ポンプ、ミキサー、フィルターを含む蒸解プロセス、漂白、パルプの他の処理、薬品回収及び薬品製造又はパルプを洗浄するための対応するデバイスを有する化学パルプ工場において実施することができる。
【００２６】
漂白プラントから来る廃液が最新の技術を代表する生物学的廃液処理プラントにおいて浄化されると、その化学的酸素要求量ＣＯＤは７０％を超えて減少し、ＡＯＸ測定による有機塩素化合物含量は５０％を超えて減少した。システムに嫌気性処理段を加えると、処理された水の色も顕著に減少した。したがって、この生物学的に処理された水は、漂白プラントのＤ０段及び第１アルカリ段において従来の方法でリサイクルした濾液よりも明らかに清浄である。廃液はまた、沈殿又は酸化可能化合物の酸化に基づく化学的浄化方法に付すことができる。本発明によるこの処理廃液の利用可能性は、それによって処理廃液が大量にパルプに伴われて漂白の第１段へ移送されるのであるが、漂白において又はブラウンストック洗浄においてさえ、前記漂白段、例えばＤ０段からの濾液を使用するよりも、有機物の観点からはるかに良好である。例えば、森林産業の技術を扱う欧州連合の技術定義、すなわち最善の利用可能技術（Ｂａｔ）は、第１アルカリ段からの濾液の適用の目的を酸素段に続く洗浄であると定義している。一方、圧搾技術を用いる化学パルプ製造業者は、既に多年にわたってＤ０段の前にＤ０段からの濾液のみでパルプを希釈してきた。この接続のため、漂白の薬品消費は全体として増加したが、それにもかかわらず多くの場合に受容可能なレベルに留まってきた。
【００２７】
漂白前の最終装置が圧搾機又は洗浄圧搾機である場合、その水消費量は、洗浄に３〜６ｍ３／ａｄｔの量の液体が用いられ、パルプが装置から２０％を超える濃度、典型的には２５〜３５％で排出されるように分割される。この後、パルプが漂白の前にポンプ輸送の濃度である８〜１６％に希釈されるべき状況であるので、その目的のためには希釈液の消費量は３〜６ｍ３／ａｄｔである。ここで両方の液体が浄化プラントからの浄化廃液であれば、塩化物が化学サイクルの中に移送される。希釈液のみが浄化プラントからの浄化廃液によって置換される場合は、リグニン除去により、漂白からの未浄化濾液と比較して薬品の消費量において顕著な利点が得られるが、その際化学サイクルは不変のままであり、塩化物は回収ボイラーに移送されない。これは、回収ボイラーがそれによって塩化物レベルを制御できるデバイスを備えていない場合には、推奨すべき接続となり得る。
【００２８】
この接続に圧搾機を使用することによって種々の接続が可能になり、それにより廃液の使用及び塩化物の回収への移送を最適化することができる。このようにして代替の接続モデルを形成することができ、その中で各個別の工場のバランスの観点から最適の選択肢又は選択肢の組み合わせを選択することが可能である。
【００２９】
１．基本的解決策については上述されている。その中で浄化廃液は洗浄及び希釈の両方のために圧搾洗浄デバイスに導入される。次いで前提条件は、薬品回収プラントが塩化物レベルの制御に適したシステムを備えていること及び廃液の体系的利点が水の節約の観点から最良の可能な最終結果を与えることである。
【００３０】
２．その中に例えば熱水、蒸発プラント凝縮液、温水又は乾燥機循環水等のいくらかの現在既知の洗浄液を含む溶液が圧搾洗浄デバイスに導入される。次いで浄化廃液が洗浄圧搾デバイスの後に位置する希釈にのみ導入される。中濃度（ＭＣ）パルプを漂白する場合には、浄化廃液の消費量は最大６ｍ３／ａｄｔパルプである。この場合には、塩化物は薬品回収には移送されず、回収物の規格は変化しないままとすることができる。この場合には、浄化廃液の使用は漂白の結果を改善することにつながる第１かつ最重要なものである。というのは、いくらかの漂白濾液が同じプロセス配置において使用されるかも知れない状況と比較されるからである。浄化廃液はその性質に関してより清浄であり、したがってこれは、輝度の上限は言うまでもなく、例えば輝度の損失や余分な薬品の消費を引き起こさない。
【００３１】
３．漂白に先立つ洗浄デバイスが洗浄圧搾機でなく、デバイス中で圧搾のみが実施されるならば、洗浄バランスへの洗浄液の導入は洗浄デバイス自体の中では行われず、圧搾に先立つ希釈の中で行われる。次に順次接続された洗浄デバイスの間にある任意の希釈対象は、洗浄液を添加することが可能なポイントである。さらに、洗浄液を部分的に又は全体的にも、最終圧搾に先立つ洗浄デバイスに送ることができ、最終洗浄デバイスはそれ自体の濾液が希釈液の役割を果たすように作用する。いくつかの技術的解決策があるが、システム全体の観点からは、どのようにして浄化廃液を化学サイクルの中に物理的に導入するかは本質的ではない。洗浄圧搾機に関しても対応する状況が起こり得る。容量の理由又は他の理由によって充分な量の洗浄液を洗浄圧搾機に導入することができない場合には、液体の一部を希釈液を通してシステム中に導入すべきである。
【００３２】
４．漂白に先立つ洗浄デバイスが開放系、すなわちその水サイクルが向流的に接続されておらず、したがって全体としての浄化廃液の導入が開放洗浄機に先立つ洗浄デバイスで実施されるように行わなければならないような接続もある。
【００３３】
５．漂白の代替法はパルプの低い濃度範囲（ＬＣ）である３〜６％で操作することができる。その場合には、圧搾洗浄デバイスの後の希釈に導入される希釈液の量は、３０ｍ３／ａｄｔであってもよい。
【００３４】
処理された廃液をブラウンストック洗浄の後の希釈に用いる場合には、廃液の化合物の一部はパルプに伴われて漂白、特に第１漂白段へ移送される。これらの短い定義から気づかれるように、処理された廃液の性質は、具体的には有機物質の観点から、漂白において特に好ましい。しかし、無機物質及び特に有機及び無機の形態の種々の形態の塩素分子は、漂白プラント及び具体的にはブラウンストック洗浄においてこの廃液を利用することを妨げてきた。しかし、ＥＣＦ漂白は常に塩化物化合物を生成する。というのは二酸化塩素はそれ自体、塩素分子を含む化合物であるからである。
【００３５】
パルプの化学的性質により、漂白技術は漂白廃液が廃液の７〜１７ｍ３／ａｄｔであるという状況にあり、そのため漂白ラインからのＡＯＸ排出は０．１５〜０．５ｋｇ／ａｄｔ、ＣＯＤは２０〜４０ｋｇ／ａｄｔであり、浄化後のＡＯＸは０．０６〜０．３ｋｇ／ａｄｔ、ＣＯＤは４〜１５ｋｇ／ａｄｔである。したがって、経済的に持続可能な方法で排出レベルを低下させることが望まれるとすれば、それは閉鎖系を目的とする従来のプロセス開発ではあり得ないであろう。システム全体が例えば本発明に記載したような新規な方法で理解されるような技術を決定する必要がある。
【００３６】
米国特許出願第１２／１０７８７７号及び対応特許出願ＰＣＴ／ＦＩ２００８／００００５３には、漂白廃液を処理して最終的に回収ボイラーに移送して燃焼及び分離させるための可能な技術が記載されている。この出願の本質的特徴は、回収ボイラープロセスにおける塩化物含有液体の処理がより強い腐食をもたらさず、塩素の蓄積を防ぐためのプロセスからの塩化物含有化合物の分離に回収ボイラープロセスが優れていることである。ここでは、塩化物含有液が燃焼する燃焼ゾーンの温度を上昇させることによって煙道ガスの塩素含量を最大にしている。好ましい燃焼条件は、塩化物が蒸発して煙道ガスに入り始める回収ボイラー及び塩化物をプロセスから除去することができるプロセス配置に対して決定される。したがって、以前には最も有害であると考えられていた回収ボイラーを工場の塩化物溜りとすることができ、塩化物によって起こる問題全体をここで解消することができる。望ましい蒸気（単数又は複数）の温度（単数又は複数）の観点から、この溶液中の塩化物含量が過度に増加する場合には、蒸気の最終過熱（単数又は複数）を、米国特許出願公開第２００５／０２５２４５８号及び第２００６／０２３６６９６号に記載されている方法で、腐食を起こさない前室燃料を用いて実施することができる。
【００３７】
しかし、本明細書で提示する配置、すなわち浄化廃液をブラウンストック洗浄の後、漂白の前に希釈に用いることによって、浄化廃液を漂白プロセス中に循環することが可能になり、それにより回収ボイラープロセスにおける別の塩素分離プロセスが典型的には必要でなくなる。
【００３８】
本発明の具体的特徴は従来のパルプ工場プロセスよりも明らかに閉鎖されたプロセスを創出することである。提示する解決策全ての目標は下記の通りである。
１．化学パルプ工場の環境負荷を低減すること
２．パルプ工場の薬品及び汎用物の使用を少なくとも現在のレベルに保つこと
３．化学パルプ工場におけるパルプ品質を現存のプロセスと本質的に同じレベルに維持すること
４．化学パルプ工場において使用する水の量を低減すること。
【００３９】
これらの目標の中で第１点及び第４点は同じ技術で達成できるかも知れないが、その場合には第２及び第３目標は同じ方法では非常に労力を要し、到達困難であろう。したがって、本明細書に提示する技術は４つの目標の全てを同時に到達可能にするものである。
【００４０】
ＥＣＦ漂白は酸及びアルカリ段の両方を含む。典型的なＥＣＦ漂白配置においては、濾液が第１Ｄ段及び第１アルカリ段から廃液として排出される。漂白の閉鎖化はいくつかの出版物において多くの出発点から研究されており、一般的な結論は最新のＥＣＦパルプ工場が６〜２０ｍ３／ａｄｔ、最も典型的には７〜１６ｍ３／ａｄｔの量の漂白廃液を生成するような漂白の接続が配置されてきたというレベルであった。生成される廃液の量が１０ｍ３／ａｄｔ未満では、廃液量が少ないことによって工場における漂白薬品の使用も増加し始めるということが示されてきた。したがって、漂白プラントが、漂白薬品の消費を増加させない適当量の清浄な又は浄化された水の分画を受け入れることが必須である。
【００４１】
漂白シーケンスにおいては、そのいくつかが２段シーケンスから始まって歴史的な７段シーケンスに至るまでの分野において関連する文献で決定されているが、第１の酸結合段（単数又は複数）の後にアルカリ段が続き、その後に現在のところ酸プラス酸段又は酸プラスアルカリ段が続くようになっている。酸段は二酸化塩素段、オゾン段、ヘキセンウロン酸除去段又は酸過酸化物処理に基づくある段を含む。アルカリ段は典型的には、ある種の水酸化化合物、最も典型的には水酸化ナトリウムを用いてｐＨを７を超えて増加させ、付加的薬品として過酸化水素、酸素、次亜塩素酸塩又はある種の他の酸化薬品を用いる処理である。この種の配置においては、漂白プラントの後のパルプ乾燥プロセスに由来する循環水が全漂白段の後に位置する最終洗浄装置に導入されるが、より早い段で用いることもできる。この水は乾燥機の水除去プロセスに由来するので、これは化学パルプ工場の内部サイクルに属し、したがって消費水量は増加しない。
【００４２】
蒸解プロセスの後のブラウンストック処理は洗浄プロセス、典型的には酸素段、スクリーニング及びその後に洗浄が続く酸素段を含む。酸素段における最終洗浄装置がパルプの漂白を促進するための最も清浄な洗浄液を受け入れ、この最終洗浄装置から得られる濾液が向流洗浄原理に従って洗浄液として及び希釈に使用されるように、このプロセス複合体が配置されていることが知られている。第１ブラウンストック洗浄装置から濾液が回収されると、これは黒液蒸発プラントに直接送られるか、又は希釈及び置換のためにダイジェスタープラントプロセスで使用され、その後、黒液流の中に行き着く。
【００４３】
新規な解決策においては工場の水消費は現代化されてきた。風乾パルプ１トンあたり、従来の配置では以下の量を使用しなければならなかった。
白液製造においては凝縮水又は熱水３〜５ｍ３。
ブラウンストック洗浄においては凝縮水又は熱水４〜１０ｍ３。ダイジェスタープラントからの熱水。
漂白薬品、主として二酸化塩素に由来する液体１〜３ｍ３。
ドラム又はロールを洗浄するため及び例えば洗浄水としてＥＯＰ洗浄機への漂白洗浄用熱水１〜５ｍ３。
フェルトを洗浄するための乾燥機への淡水２〜４ｍ３。
シール水として及び冷却用に使用される浄化水又は原水１〜３ｍ３。この水の約６０〜８０％は工場内で循環することができる。
さらに、ダイジェスタープラントでは冷却用に０〜６ｍ３の淡水が使用され、この水は熱水の主源となる。ダイジェスタープラントは従来熱水の主源と考えられてきたため、熱水をある量、例えば２〜５ｍ３生成することが目標であった。
【００４４】
この種の水消費の結果として、工場から排出される流れは下記のように決定することができる。
黒液とともに蒸発に送られる８〜１１ｍ３。したがって凝縮液は内部サイクルを形成する。
黒液の固形物は、有機物、主としてリグニン及び炭水化物系化合物に由来する多種の化合物から形成されている。
凝縮液は、７〜１０ｍ３の量で蒸発プラントの種々の段から形成される。
漂白用薬品を含む、漂白から浄化プラントまでの廃液８〜１０ｍ３。
乾燥プラントからのフェルト洗浄及びシール水並びに冷却からの廃液１〜５ｍ３。
シール及び冷却水流は１〜３ｍ３を生成するが、これらの分画はある種の前提条件の下では雨水とともにチャネルに循環することができる。したがって、生成される廃液の総量はパルプ１トンあたり１５〜２５ｍ３であり、これに木材取扱いからの廃液が加わる。さらに、木材取扱いにおいても漂白からの濾液又は漂白からの浄化濾液をプロセス上の問題なしに使用することができるが、木材取扱いにおける従来のデバイスは炭素鋼から作られているので、塩化物含有液体を使用するには材料規格の見直しが必要である。
【００４５】
パルプ製造において浄化廃液を使用する場合には、風乾パルプ１トンあたりの水消費は主として下記のように分割される。
ブラウンストック処理において洗浄水として使用される凝縮液３〜５ｍ３。
白液製造における漂白からの濾液及び／又は浄化廃液及び／又は熱水３〜５ｍ３。
ブラウンストック処理における水処理プラントから最終圧搾デバイスの希釈への浄化廃液２〜５ｍ３。
漂白薬品、主として二酸化塩素に由来する液体１〜３ｍ３。ここで、これは例えば蒸発プラントからの凝縮液又は廃液処理プラントからの濾液で置換することができる。
漂白の洗浄プロセスのための蒸発プラント凝縮液１〜５ｍ３。これはドラム又はロールを洗浄するため及びパルプ洗浄液として漂白の洗浄機用に使用される。
フェルトを洗浄するための乾燥機への凝縮水２〜４ｍ３。
蒸発プラントからの凝縮水又はシール水として及び冷却用に使用される原水１〜３ｍ３。この水の約６０〜８０％は工場内で循環することができる。
さらに、ダイジェスタープラントでは冷却用に０〜６ｍ３の淡水が使用され、この水は熱水の主源となる。ダイジェスタープラントは従来熱水の主源と考えられてきたため、熱水をある量、例えば２〜５ｍ３生成することが目標であった。しかし、新規な配置においてはダイジェスタープラントによって廃液処理プラントからの廃液を加熱することができ、或いは熱水は熱を使用せずに冷却されることになる。
【００４６】
この種の水消費の結果として、工場から排出される流れは下記のように決定することができる。
黒液とともに蒸発に送られる９〜１１ｍ３。したがって凝縮液は内部サイクルを形成する。
凝縮液は、６〜９ｍ３の量で蒸発プラントの種々の段から形成される。これらの凝縮液は上で提示したようにプロセスの種々の場所で使用される。
漂白から廃液処理プラントへの廃液１０〜１５ｍ３。
乾燥プラントからのフェルト洗浄及びシール水並びに冷却からの廃液２〜５ｍ３。
シール及び冷却水流は１〜３ｍ３を生成するが、これらの分画はある種の条件の下では雨水とともにチャネルに循環することができる。
したがって、生成される廃液の総量はパルプ１トンあたり０〜１０ｍ３、より好ましくは０〜７ｍ３、最も好ましくは０〜４ｍ３である。これに木材取扱いからの廃液が加わる。これらの流れの顕著な部分はシール水及びチャネル又はプロセスの観点からは二次的な他の源からの捕集水からなっている。
【００４７】
したがって、安定運転状況にあるプロセスからの廃液０ｍ３／ａｄｔという高いレベルに目標を設定するという、現実的な技術的改善が得られるということがわかる。
【００４８】
説明した技術は好ましくはＥＣＦ漂白と関連しているが、ＴＣＦ漂白、すなわち塩素又は塩素系薬品をまったく使用せずに実施される漂白プロセスにおいて廃液利用の種々の実施形態を適用することには技術的障害はない。
【００４９】
パルプ洗浄及び白液製造は、典型的には約１０〜１６ｍ３の液／ａｄｔパルプを必要とするので、これらのニーズのためにそのような廃液量を処理し製造することは有利であることが理解できる。工場全体の観点から最も必須である環境要求は、生物学的及び化学的酸素消費の両方の大きな源である漂白廃液に関連しており、とりわけ、ＥＣＦ漂白において生成される有機塩素化合物が懸念を引き起こしている。パルプ工場の他の廃液流は冷却水、シール水、廃棄流、チャネル水、プラント洗浄水及び雨水、並びに木材取扱い水を含む。木材取扱い水は例外であるが、前記の水は塩素化合物を含むプロセスとは接触していない。その中に蓄積される排出物は主として漏れ及び溢流、装置の破損によって起こる非定常排出、連続若しくはバッチ洗浄に由来するデバイス、繊維又は容器の洗浄水、及び廃棄システムからの漏れである。この種の工場廃液分画の環境への有害な影響は、主として酸素消費化合物に基づく。したがって、漂白廃液のみが、環境の観点から最も有害であると一般的に見なされる、例えば塩素化有機化合物を含んでいると言える。
【００５０】
本発明の利点は、廃液処理プラントにおいて種々の廃液流が様々なセクションで処理されることで最も良く強調される。したがって、漂白廃液は例えば樹皮剥離プラント廃液から切り離して、別の槽で処理されよう。一方、その場合には廃液は冷却水又は雨水の結果としては希釈されないであろう。さらに、プラントにいくつかの個別の漂白ライン及びおそらくいくつかの薬品回収ラインがあれば、そのような場合でも最大の塩素薬品含量を有する流れを処理ユニットに送ることができ、そこから浄化廃液は工場プロセス、まず第１にブラウンストック洗浄処理等に戻される。そのようにして、有機塩素化合物を工場に戻す流れの中で濃縮することができ、より有害性の低い流れを浄化して川に導くことができる。
【００５１】
個別の処理ラインの利点は、非プロセス要素（ＮＰＥ）の制御でもある。例えば木材置き場からの水は、樹皮及び木材表面に由来する多くの物質並びに伐採及び輸送の間にそれに付着した砂及び埃を含んでいるので、この種の廃液がその中に導入されれば、これらの不純物はパルプの化学サイクルの中で有害物質になり得る。１つの廃液処理ラインが漂白廃液のみを処理する場合は、そこから戻る廃液は不純物として漂白において放出される物質、浄化プロセスにおいて必要な薬品及びｐＨ調整のために使用される薬品のみを含む。
【００５２】
個別の処理を通して、漂白の中への及び漂白を出て浄化を通して水路への、特に有機塩素化合物の移送を制御することも可能である。シール水又は雨水等の、工場から排出される多くの他の流れは、最終的に廃液捕集システムに入る時でもまだ非常に清浄なので、これらの流れを例えば漂白又は樹皮剥離プラントからの廃液と混合する必要はない。したがって、例えばシール水は回収して再使用することができ、冷却水は工場プロセス等で循環することができる。これらの水が例えば装置の破損等によって汚染された場合にのみ、これらは捕集され、浄化に導かれることになる。ここで漂白からの廃液とプロセスで再使用される水の量が平衡にあることが有利であるので、この目標もまた、清水分画のより効率的な循環及び個別の浄化ラインにおける種々の廃液分画の処理の両方を仮定している。
【００５３】
雨水はこの例である。工場地域は数日の間、雨が降ることがあり、流出域の水量は雨によって１時間あたり数立方メートルになることがある。水は主として清浄であるが、それでも浄化に送られる水を無用に希釈することがある。さらに、雨は例えば鋸屑及び繊維を工場地域から、又は混乱した状況の間に床に飛んだ黒液を工場から、洗い流すことがある。したがって、雨水はまた、浄化プロセスに驚くほどの負荷ピークを生じることがある。工場プロセスは一定量の浄化廃液をプロセスに戻して受け入れる能力しかないので、例えば雨によって生じた負荷変動は工場から排出される廃液の量及び品質に著しく影響することになる。漂白廃液が個別に処理されれば、漂白廃液の体積は主として漂白プラントから排出される雨水並びに浄化器、曝気槽及び他の開放構造物に流入する雨水のみによって影響される。したがって流出域は最小化することができ、体積及び負荷変動も小さい。
【００５４】
１つの選択肢は酸化白液又は廃液プラント中和における白液を使用することであるので、その場合にも漂白廃液を専用の処理ライン又は槽で浄化することが有利である。処理廃液が中和されてプロセスに戻される場合には、プロセスを妨害する可能性がある化合物が中和剤を通して化学サイクルに入ることはできないことが、同時に保証される。したがって、大部分のプラントで使用される生石灰（ＣａＯ）は、プロセスの観点からは明らかにより面倒であり、白液化合物よりも明らかにより多くの問題を引き起こすであろう。既に述べたように、特に漂白廃液に個別の浄化ラインを使用する場合には、化学サイクルに戻って白液の成分が得られ、非プロセス要素のプロセスへの移送は最小化される。
【００５５】
ここで廃液の量は工場プロセスにおける凝縮液の利用効率に依存する。さらに、ダイジェスタープラントは常に一定量の熱水を生成し、これはプロセスへ循環されるか、又はプロセスに水を利用する機会がなければ水は冷却されることになる。
【００５６】
さらに、木材取扱いにおいても漂白からの濾液又は漂白からの浄化濾液をプロセス上の問題なしに使用することができるが、木材取扱いにおける従来のデバイスは炭素鋼から作られているので、塩化物含有液体を使用するには材料規格の見直しが必要である。正常な工場プロセスにおいては木材取扱いからの廃液は共通の浄化プロセスに導入され、そこから清水の形で工場のプロセスに戻される。
【００５７】
前記主流に加えて、化学パルプ工場には工場の立地、選択したプロセス及び必要な最終清浄レベルに依存するいわゆる二次流があり、この流れは工場プロセスを閉鎖化する際に個別の処理段の対象としなければならない。この種の流れには、主として水を含む排気口蒸気、前記溶解機排気口蒸気、漂白のガススクラバーからの排気口蒸気、煙道ガス由来の蒸気、パルプ乾燥からの排気口蒸気、又は統合機の場合には製紙機の乾燥セクターからの排気口蒸気、連続吹き出しの排気口蒸気、白液酸化の排気、ダイジェスタープラント由来のガス処理、酸素段からのガス性排出物及び水蒸気、ＨＣＬＶ及びＬＣＨＶガスから濃縮された水蒸気並びに他の対応する二次流までもが含まれる。また、水素含有物質の燃焼によって水が生成され、これは工場の総バランスにおいて工場の１つの液体流に転化する。これら全てはそれ自体の特有の化学的特徴を有し、より閉鎖化されたパルプ工場を目標とするならば、例えば微細濾過、膜技術、イオン交換技術、進歩した蒸発技術及び他の進歩した浄化技術が、現在のいわゆる伝統的浄化法に加えて必要となるであろう。また、これらの流れは、直接的に又は適用し得る処理段の後で、パルプ工場のプロセス水として利用することができる。したがって、これらの二次流は蒸発プラントの凝縮液又は浄化漂白廃液に匹敵する。
【００５８】
本明細書で提示した流れはいくつかの可能な解決策の例に過ぎない。種々の接続及び技術を含むプロセスを有する数百もの化学パルプ工場があるので、全ての工場に適用できる水使用領域を定義することは不可能である。したがって、本明細書で提示した領域及び量は指示的であって、最新の化学パルプ工場における水の使用の枠を設定し、本明細書で提示した技術が改善される可能性を説明するものである。
【００５９】
本明細書で提示した例示的な硫酸塩パルプ蒸解プロセスにおいて発生する廃液は蒸発プラントに送達され、そこでその乾燥物含量は順に接続された蒸発プロセスにおいて１０〜２０％のレベルから最も一般的には７５％を超えるレベルに増加する。凝縮液は蒸発プラント由来であり、この凝縮液は主に蒸留水と等しく、いくつかの有機小分子物質を含み、これらは蒸発に関する文献で既知であって、そのうち最もよく知られているのはメタノール並びにナトリウム及び硫黄の無機化合物である。蒸発プラントからの凝縮液は既に数年の間、ブラウンストック洗浄プロセスにおいて淡水を節減するために使用されてきたので、凝縮液分離システム及び外部浄化法、例えば凝縮液ストリッピング等の凝縮液浄化のための浄化法はエバポレーター自体の内部で進展してきた。実際、工場によって凝縮液の浄化に投資するのに値する量を決定することが凝縮液の応用の目的である。さらに、研究の目的は凝縮液中の有機物質を例えばオゾンによって酸化することであった。凝縮液は非常に清浄で、漂白プラント及び繊維のラインにおいていくつかの目的に応用可能になるであろう。ここで新規な配置において、繊維のライン及び他の部門で新規な目的のために凝縮液を使用することは不可避であろう。というのは、もし凝縮液を最大限に利用しなければ、薬品及びパルプの品質の観点から現実の経済及び利点に同時に到達することはできないからである。
【００６０】
本明細書で提示したシステムにおいては、凝縮液はブラウンストック洗浄に主として使用されるだけでなく、凝縮液の応用の目的はパルプ漂白及び乾燥機プロセスにおいて強調される。したがって、新規配置には凝縮液の適切な浄化が必要であり、それゆえこれらは新規な目的に使用することができ、これは最終的には新規配置から得られる利点を提供する。
【００６１】
パルプ乾燥プラントにおいてはフェルト及び乾燥機繊維を浄化するために清水が必要である。凝縮液が適切な程度、例えばＣＯＤ及び悪臭化合物の非常に低い含量までに浄化されれば、それはフェルト用の浄化水等の乾燥機プロセスにも使用することができる。さらに、凝縮液は乾燥プロセスにおいてウェブ形成に使用されるワイヤの高圧洗浄に応用可能であるが、典型的にはそのための前提条件は悪臭化合物のかなりの量が凝縮液から除去されていることである。このように凝縮液の応用対象が顕著に増加するにつれて、従来の凝縮液浄化に加えて、例えば凝縮液中の悪臭化合物の量を減少させるためのオゾン化等の新規な浄化法が必要になる可能性がある。
【００６２】
新規な配置においては浄化廃液がプロセス中の種々の応用対象に送達され得るので、廃液の異なった分画が種々の種類の品質要求を受ける可能性がある。したがって、例えばリグニン含量がより多い分画が１つの浄化ラインに分割され、リグニン含量はより少ないが着色化合物の含量がより多い分画が別のラインで浄化されるように、廃液処理プロセスを実施することができる。酸濾液の汚れた濾液、酸濾液の清浄な分画及びアルカリ濾液等の種々の廃液分画も、個別の分画として漂白後のプロセスで浄化し、再使用の目的でそれらの性質を最適なものとすることができる。
【００６３】
廃液浄化プロセスは典型的には前処理、中和、好気的又は嫌気的方法による生物学的処理及び可能な化学的処理を含む。廃液処理をいわゆる通気池を用いて解決することは可能であるが、その場合の浄化効率は生物学的廃液処理プロセスの浄化効率より低い。最後に清澄化が行われ、ここでは細菌活性によって生成されたスラッジが除去される。このスラッジはさらに、黒液とともに燃焼させるための回収ボイラーに送ることができるが、これは多くの工場において既に実施されている。化学的方法により廃液から有害物質を沈殿させることができ、それにより廃液の品質が改善される。さらに、廃液は例えばオゾン又は酸素によって酸化することができる。これらの方法により、浄化プラントの解決策を発見することができ、それにより廃液は提示される適用対象のために適切に清澄化される。
【００６４】
微細濾過及び膜技術及び浸透作用に基づく種々の方法も研究されてきたが、その中で工業的応用が報告されたものはまだ多くない。しかし、それらの使用は本発明の範囲から除外されてはいない。
【００６５】
浄化プロセスへの自分自身の接続を有する廃液処理プラント製造業者が世界中に数社ある。したがって、プロセスは普遍的に決定することはできないが、それらは上述の論点によって特徴づけられる。さらに、滞留等の性質は変化するので、本発明は単一の既知の浄化プラントの規格に限定されない。
【００６６】
全ての浄化法において塩化物含有無機物質は液体に伴われて工場から排出されるが、浄化の結果として大量の有機物質は変換又は分解されると言われてきた。漂白に有害な大量の化合物を除去することが目標であるので、特に生物学的廃液処理がこの目標に非常によく達すると言うことができる。生物学的廃液処理によって大量のリグニンが除去されるので、このようにして処理された水はブラウンストック洗浄プロセスにおいて使用する目的に最も適している。
【００６７】
廃液処理のためには、細菌が適切に作用できるように廃液を最初に冷却しなければならない。処理された水は最も好ましくはプロセス温度でプロセスに戻されるので、通常の熱交換器を用いてシステムを配置して、廃液を冷却するために廃液冷却器の一部を留保し、処理された廃液が冷却液として作用するようにする。そのような場合には、未処理廃液は廃液処理に必要な温度、典型的には４０℃未満の温度に達し、リサイクルされた液体は６５〜８０℃の温度に加熱され、それにより液体が繊維ラインに戻る時にはその加熱は適度の量の蒸気を消費する。適切な数の熱交換器をシステムに追加すれば、最も好ましい状況においては、例えば、化学パルプ工場において廃液冷却のために多くの数が使用されてきた冷却塔を省略することができる。
【００６８】
処理された廃液を加熱する別の可能性としてはダイジェスタープラントサイクルがある。ダイジェスタープラントは冷却のために約２０〜６０℃の温度の液体を必要とし、その目的のために温水又は工場のいくらかの未加熱水分画が一般に用いられる。熱交換器に適切な材料が選択されれば、冷却は処理された廃液を用いて行うことができる。処理された廃液が塩化物を含むことは事実であるが、ｐＨは中性であるか又はややアルカリ性にまでも調節することができるので、材料は妥当でないコストを生じることはない。
【００６９】
リサイクルされた処理廃液は細菌の存在によって微生物活性が高いと考えられ、これは汚れや臭気の問題を起こす可能性がある。しかしながら、ＥＣＦ漂白の条件をより詳細に解析すれば、二酸化塩素は強力な酸化剤であるので、二酸化塩素漂白の条件においては細菌活性は顕著ではないと言うことができる。さらに、８０℃を超える温度及び酸性からアルカリ性への漂白段の間のｐＨの変化、また典型的には過酸化物も段に存在することによって、処理された廃液が漂白段に到達する時には全ての顕著な生物活性はほとんど不可能であるという状況がもたらされる。
【００７０】
廃液はいくつかの源から１つの浄化プラントに導入することができる。同じ工業地域又は近傍に他の木材取扱い工業、典型的には製紙機、機械パルプ工場又は製材所がある場合には、これらの廃液はそれでも１つの同じ浄化プラントで処理することができる。さらに、浄化プラントは近隣の市からの都市廃水及びいくつかの場合には他の製造プラントからの廃水を処理することもできる。浄化プラントが化学パルプ工場廃液に加えて他の廃液も処理する場合には、化学パルプ工場においてこの種の浄化プラントからの水を使用する前に、パルプ工場から以外の他の場所に由来する要素の品質を検討するべきである。例えば、繊維ラインにおいてカルシウム含有浄化廃液を使用することは沈殿のために困難かも知れないが、その使用は苛性処理においては充分可能かも知れない。
【００７１】
さて一定の残存化学的酸素消費量レベル及び有機ハロゲン（ＡＯＸ）レベルを有する処理された廃液が化学サイクルに送られ、ここで実際上蒸発によって濃縮され、回収ボイラーで燃焼する形態になる。廃液の９０％が浄化後に化学サイクルに戻るならば、水系に送られるＡＯＸレベルの量も約９０％減少する。したがって、浄化後に水系に送られるＡＯＸの量を０．２ｋｇ／ａｄｔとすれば、新規な配置によって浄化廃液の９０％が工場にリサイクルされ、０．０２ｋｇ／ａｄｔのレベルに達する。化学的酸素要求量についても同じ低減に注目することができる。これらの理由により、浄化廃液の使用は閉鎖化化学パルプ工場プロセスへの現実的なステップであり、これにより殆ど汚染物質のないプロセスが可能になる。しかしながら、廃液を浄化からリサイクルすることができず、一時的に水路に送達しなければならないいくつかの例外的な状況があることは認めなければならない。
【００７２】
溶解リグニンを含む漂白廃液は、外部処理において機械的、化学的、生物学的若しくは酸化的方法のいずれか又はある種の方法の組み合わせによって浄化され、ここでは廃液のＣＯＤは希釈なしで少なくとも３０％、好ましくは４０％を超え、最も好ましくは６０％を超えて減少し、及び／又は廃液のリグニン含量は希釈なしで少なくとも３０％、好ましくは４０％を超え、最も好ましくは６０％を超えて減少する。
【００７３】
浄化廃液は、希釈せずに洗浄又は希釈に使用されるように決定される。しかし、工場の異なった配置のため及び例えば上で提示した適用対象に適した量の廃液が漂白によって生成されない場合には、解決策は未処理廃液を制御して希釈することであり得る。さらに、化学平衡のために、化学平衡がずっと制御下にあるような方法で廃液を希釈することが望ましい状況がある。しかし、本発明の観点からは、浄化廃液が使用される対象によらず、それぞれの適用対象において必要な液体の少なくとも２０％が浄化廃液であることが必須である。さらに本発明の観点からは、希釈はプロセス中で制御された方法で行われることが必須である。
【００７４】
当然、希釈は工場プロセス内のどこでも実施することができ、それにより希釈を制御された配置で行うという要求が満たされる。
【００７５】
主な原理は漂白プロセスが典型的には生物学的プロセスに加えて他の廃液処理を必要としないということであるが、しかしいくつかの場合には、例えば食品包装又は衛生用品のために浄化廃液を使用することは、細菌の作用又は例えば悪臭を発生する他の障害のリスクを生じる可能性がある。その場合には、水を例えば化学的に浄化して有害化合物を最小にすることが必要になるであろう。
【００７６】
このことがもたらす結果は、繊維ラインにおいて、蒸発プラントから来る凝縮液を顕著な量すなわち１〜５ｍ３／ａｄｔで使用して、パルプの適切な清浄度を維持し、工場の液体サイクル中に適切な量の液体を得て、無機物質の蓄積を防ぐことには価値があるということである。新規な配置においては、新規な適用対象のために、これに対する現実的な需要がある。したがって、工場凝縮液の新規な使用対象は、乾燥機の清水流であり、それにより、例えばフェルト及びワイヤの洗浄は将来的には蒸発プラントからの凝縮液を使用して実施することになるであろう。その場合には、凝縮液は浄化されるべきであり、それによって有害な又は悪臭を放つ化合物は乾燥機又は乾燥室を通って大気中に放出されることがない。
【００７７】
プラントが３台の洗浄デバイスを有する漂白シーケンスを備えている場合には、可能なシーケンスの選択肢は下記のものであり得る。
Ａ／Ｄ−ＥＯＰ−Ｄ
Ａ／Ｄ−ＥＯＰ−ＤｎＤ
Ａ／Ｄ−ＥＯＰ−Ｐ
Ｄ−ＥＯＰ−Ｄ
Ｚ／Ｄ−ＥＯＰ−Ｄ
Ｄ−ＥＯＰ−Ｄ
Ａ−ＥＯＰ−Ｄ
Ａ／Ｄ−ＥＯＰ−Ｐ
【００７８】
知られているように、これらの場合における液体サイクルは次のように解決された。
−  最後の、すなわちＤ又はＰ段の洗浄機はパルプ乾燥機からの循環水及び少量の熱水を受け入れる。
−  中間漂白段、これは例においてはＥＯＰ段（アルカリ抽出段を意味し、ここで漂白を強化するために必要であれば過酸化物又は酸素を使用することができる）であるが、その後の洗浄には、漂白の最終洗浄デバイスからの濾液及び清水を使用する。
−  第１漂白段、これは例においてはＡ、Ａ／Ｄ、Ｚ／Ｄ又はＤ段（酸、オゾン若しくは二酸化物段又は中間洗浄なしのそれらの組み合わせを意味する）であるが、その後の洗浄には、漂白の最終洗浄デバイスからの濾液及びＥＯＰ段からの濾液を使用する。
【００７９】
３台の洗浄デバイスを有し、世界的に運転されている著しい数の漂白シーケンスはこれら又はこれらを変更したものに近いが、３台の洗浄デバイスを用いて他の可能なシーケンスを形成することができる。さらに、他のどんな漂白薬品を使用するかはこの組み合わせにおいて必須ではないが、必須なことはシーケンスが塩素含有薬品を使用する１つの段を含むことである。さらに、清水を第１漂白段の洗浄機に導入することもできる。さらに、洗浄デバイスは洗浄圧搾機又は単なる圧搾機であってもよく、ここでは全ての清水が置換によってプロセスに導入される必要はなく、清浄な液体が希釈によってプロセスの中に混合される。
【００８０】
漂白はまた、全てが少なくとも１つの二酸化塩素段を有する先述の漂白段又はシーケンスを使用する４〜７つの漂白段を含んでもよい。
【００８１】
プラントが４台の洗浄デバイスを有する漂白シーケンスを備えている場合には、可能なシーケンスの選択肢は下記のものであり得る。
Ａ／Ｄ−ＥＯＰ−Ｄ−Ｄ
Ａ／Ｄ−ＥＯＰ−Ｄ−Ｐ
Ｄ−ＥＯＰ−Ｄ−Ｄ
Ｚ／Ｄ−ＥＯＰ−Ｄ−Ｐ
Ｄ−ＥＯＰ−Ｄ−Ｄ
Ａ−ＥＯＰ−Ｄ−Ｐ
Ａ／Ｄ−ＥＯＰ−Ｄｎ−Ｄ
【００８２】
典型的には、これらの場合における液体サイクルは次のように解決された。
−  最後の、すなわちＤ又はＰ段の洗浄機は乾燥機からの循環水及び少量の熱水を受け入れる。
−  最終から１つ前の洗浄機は、洗浄水を最終洗浄装置から向流的に受け入れるか、或いは一部向流的に受け入れて、それにより熱水、蒸発プラント凝縮液又は乾燥機循環水が洗浄水の一部になるように添加される。
−  第２漂白段、これは例においてはＥＯＰ段であるが、その後の洗浄には、漂白の第３又は第４洗浄機からの濾液及び清水を使用する。清水の量を変化させてもよく、いくつかの実施形態においてはまったく使用しない。いくつかの場合においては、清水の代わりに乾燥機の循環水を使用する。
−  第１漂白段、これは例においてはＡ、Ａ／Ｄ、Ｚ／Ｄ又はＤ段であるが、その後の洗浄には、漂白の第３又は第４洗浄デバイスからの濾液及びＥＯＰ段からの濾液を使用する。
【００８３】
これらの例は漂白の水循環の典型的な配置の主な原理を示すものであるが、工業プラントにおいては、漂白に用いられる材料、熱バランス、原水の品質等に依存していくつかの種々の改変及び接続が見出される。したがって、本明細書で提示した例は計画の出発点である解決策の例に過ぎず、その中でそれぞれのクライアントのために最も適した実用的な解決策が当てられる。
【００８４】
本明細書で提示した解決策により、凝縮液又は廃液を例えば二酸化塩素水の製造に使用することも可能になる。二酸化塩素水は典型的には工場の原水中で作成されるので、ある段においては原水を浄化廃液又は凝縮液によってでも置き換えることができる。重要な論点はこれらの流れの中の液体が充分に低温であることである。凝縮液を２０℃未満の温度に冷却することは多くのエネルギーを費やすが、一方ではそれは寒冷条件下では可能である。冷却における経済的論点及びエネルギー要求は、この種の水の使用が推奨できるか否かを決定するための決め手となる。
【００８５】
交差接続型熱交換器によって廃液が冷却され、処理された廃液が加熱される熱交換器の配置、又は処理された廃液がダイジェスター循環中に加熱される。
【００８６】
廃液処理プロセスによって、将来、種々の目的、ブラウンストック洗浄後で漂白プラントの前の希釈、及びおそらく例えば白液製造に好ましく使用するのに良く適した液体を製造することができるであろう。それらの品質要求は、処理プラントにおいて廃液が別々の分画としてでも好ましく処理される程度にまで異なる可能性がある。
【００８７】
漂白薬品の消費量は現在最良の工場での解決策におけるのと本質的に同じレベルのままであり、パルプの全ての目標輝度レベルには到達している。
【００８８】
上記から注目されるように、本発明の方法及び装置により化学パルプ工場の排出量を絶対的最小限に低減することが可能になる。上の記述は現在の知識に照らして最も好ましいと考えられる実施形態に関連しているが、本発明は添付の特許請求の範囲のみによって定義される最も広い可能な範囲の中で多くの異なった方法によって改変できることは当業者には明らかである。
【国際調査報告】
2010530035.tif 000002
2010530035.tif 000003
2010530035.tif 000004