СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ ПОТОКОВ ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ЗАВОДА
METHOD AND DEVICE FOR PROCESSING LIQUID FLOWS OF PULP MILL

Область техники
Данное изобретение относится к способу и устройству для обработки жидких потоков на целлюлозном заводе.
Уровень техники
Сточные воды целлюлозных заводов обычно обрабатывают на установках обработки сточных вод, чтобы снизить количество соединений, опасных для окружающей среды. Существует много мотиваций для снижения использования воды и объема стоков, таких как стоимость подаваемой свежей воды, возможные ограничения водоснабжения, экономия энергии и возможность снизить потери волокна и химикатов. В настоящее время целлюлозные заводы часто строят в областях и в окрестностях с очень строгим природоохранным законодательством. Например, количество воды, используемой на целлюлозном заводе, может быть строго ограничено. Таким образом, может случиться, что из-за водных ресурсов невозможно построить целлюлозный завод в месте, которое в остальных отношениях удовлетворяет требованиям. Во многих областях желательно иметь более чистую окружающую среду, так чтобы целлюлозные заводы производили вещества, менее опасные для окружающей среды. Таким образом, в настоящее время важно искать решения для создания процесса с более высокой степенью рециркуляции воды.
Сущность изобретения
В изобретении предложены способ и устройство для обработки жидких потоков на целлюлозном заводе.
В решении, относящемся к процессу получения целлюлозной массы, по меньшей мере часть технологических вод и/или стоков направляют в установку водоподготовки. После по меньшей мере одной стадии очистки в установке водоподготовки по меньшей мере часть обработанных вод возвращают в процесс получения целлюлозной массы и вторично используют в качестве технологической воды. В этом варианте применения указанную воду, которую очищают по меньшей мере на одной стадии очистки в установке водоподготовки и повторно используют в качестве технологической воды, называют водой, пригодной для повторного использования. Данное решение преимущественно осуществляют таким образом, чтобы вещества, оказывающие вредное воздействие на процесс, не накапливались в этом процессе.
Аспекты данного изобретения характеризуются тем, что указано в независимых п.п. 1, 7 и 8 формулы изобретения. Различные варианты воплощения данного изобретения раскрыты в зависимых пунктах.
Преимущественно целлюлозный завод согласно изобретению включает:
- процесс варки для получения целлюлозной массы,
- по меньшей мере одну стадию промывки, для промывки полученной целлюлозной массы,
- по меньшей мере одну стадию отбеливания, для отбеливания промытой целлюлозной массы,
- установку для обработки сточных вод, для очистки стоков, и
- установку водоподготовки, содержащую по меньшей мере один блок очистки, для очистки водных потоков.
В преимущественном примере воплощения устройство согласно изобретению содержит:
- по меньшей мере один блок переработки древесины,
- блок получения небеленой целлюлозы, включающий стадии варки, промывки, фильтрации и кислородной делигнификации, для получения целлюлозной массы,
- блок отбеливания, включающий стадии отбеливания, для отбеливания полученной целлюлозной массы, при этом блок отбеливания может включать уплотняющие воды насоса Нэша и/или фильтраты, полученные на стадии отбеливания,
- блок химической регенерации, который может содержать охлаждающие воды струйного конденсатора и/или уплотняющие воды вакуумного насоса,
- регенерационный котел, который также производит продувочную воду котла;
- выпарную установку, которая производит конденсаты.
Кроме того, устройство может содержать пресспат (сушильную установку для целлюлозной массы). Однако возможно также, что устройство не содержит указанного пресспата.
Способ согласно изобретению преимущественно содержит следующие стадии:
направление жидкого потока, содержащего
- часть стоков, поступающих из установки обработки сточных вод, и/или
- часть технологических вод
в указанный по меньшей мере один блок очистки установки водоподготовки, с целью очистки жидкого потока в указанном по меньшей мере одном блоке очистки установки водоподготовки, для получения пригодной для вторичного использования воды; и
- использование указанной пригодной для вторичного использования воды в качестве технологической воды по меньшей мере в одном процессе на целлюлозном заводе.
Устройство согласно изобретению преимущественно содержит:
- первую линию транспортировки, которая размещена между установкой обработки сточных вод и установкой водоподготовки, и/или между устройством для получения целлюлозной массы и установкой водоподготовки, и
- вторую линию транспортировки, которая размещена между установкой водоподготовки и устройством для получения целлюлозной массы.
Первая и/или вторая линия транспортировки предпочтительно содержит насос (насосы) и трубу (трубы).
По меньшей мере одна стадия очистки в установке водоподготовки предпочтительно содержит по меньшей мере одну стадию обработки фильтрацией. В этом случае предпочтительно используют по меньшей мере один песчаный фильтр или по меньшей мере один многокомпонентный фильтр.
В предпочтительном примере воплощения данного изобретения обработки очисткой проводят с помощью существующих стадий процесса. Данное изобретение можно осуществить на целлюлозном заводе, имеющем процесс варки, по меньшей мере одну стадию отбеливания, химическую регенерацию, установку обработки сточных вод, установку водоподготовки и различные реакторы, емкости, насосы, смесители, фильтры и т.д., известные сами по себе.
Благодаря данному изобретению можно обеспечить устройство, способное снизить нагрузку, создаваемую целлюлозным заводом на окружающую среду, и в дополнение, количество свежей воды, используемой целлюлозным заводом.
Описание чертежей
Далее данное изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых
Фиг. 1-5 изображают некоторые примеры воплощения в виде упрощенных технологических схем.
Подробное описание изобретения
В данной заявке сделана ссылка на Фиг. 1-5, в которых используют следующие позиционные обозначения:
10 - система водоснабжения,
11 - блок предварительной подготовки,
15 - свежая вода из системы водоснабжения,
20 - установка водоподготовки,
21 - отбор и каскад свежей воды,
22 - отстойник свежей воды,
22а - первый отстойник свежей воды,
22b - второй отстойник свежей воды,
22c - третий отстойник свежей воды,
23 - песчаный или многокомпонентный фильтр,
23а - первый песчаный или многокомпонентный фильтр,
23b - второй песчаный или многокомпонентный фильтр,
23c - третий песчаный или многокомпонентный фильтр,
23d - четвертый песчаный или многокомпонентный фильтр,
23е - пятый песчаный или многокомпонентный фильтр,
24 - блок вторичной очистки,
29 - вода, пригодная для повторного использования,
30 - система получения целлюлозной массы,
35 - технологическая вода из системы получения целлюлозной массы,
40 - установка обработки сточных вод,
41 - анаэробный реактор,
42 - обработка отстоя, и
45 - очищенный сток из установки обработки сточных вод.
В данной заявке термин «система водоснабжения» относится к источнику необработанной воды (также называемому источником свежей воды), например к морю, реке, озеру или другому источнику воды.
Термин «установка водоподготовки» относится к установке для обработки свежей воды.
Термин «установка обработки стоков» относится к установке для обработки сточных вод.
Термин «ECF» (elemental chlorine free) означает «не содержащий элементарного хлора».
Термин «TCF» (total chlorine free) означает «полностью не содержащий хлора».
Термин «NPE» (non-process elements) означает «вспомогательные элементы». NPE представляют собой неорганические вещества, происходящие из технологических устройств, некоторые - также из древесины, необработанной воды и химикатов, которые не участвуют в процессе.
Термин «ВСТ» означает воздушно-сухую (высушенную на воздухе) метрическую тонну целлюлозной массы с содержанием сухого вещества 90%.
Термин «сток» относится к сточным водам. Стоки направляют в установку обработки сточных вод для проведения процесса очистки. Стоки могут содержать, например, стоки процесса отбеливания и промывные воды от выщелачивания зольного остатка. Кроме того, стоки могут содержать стоки переработки древесины.
Термин «стоки процесса отбеливания» относится к стокам из блока отбеливания и имеющихся в нем стадий промывки. Стоки процесса отбеливания преимущественно содержат фильтраты процесса отбеливания. Наиболее предпочтительно стоки процесса отбеливания состоят из фильтратов процесса отбеливания. Фильтраты процесса отбеливания содержат кислый и/или щелочной потоки. Преимущественно стоки процесса отбеливания не содержат волокон.
Термин «очищенные стоки» относится к стокам, которые очищены на установке для обработки сточных вод.
Термин «вода, пригодная для повторного использования» относится к технологическим водам и/или очищенным стокам, которые очищены в установке водоподготовки и являются достаточно чистыми, чтобы их снова можно было использовать в качестве технологических вод.
Термин «ЕОР» относится к стадии щелочной экстракции при отбеливании целлюлозной массы с использованием кислорода и пероксида в качестве дополнительных химикатов.
Вода для пожаротушения относится к водам, подаваемым по линии подвода воды для различных целей промывки и для тушения пламени в случае необходимости.
Уплотняющие воды представляют собой воды, используемые в вакуумных насосах для герметизации.
Охлаждающие воды струйного конденсатора представляют собой воды, которые находятся в непосредственном контакте с паром в струйных конденсаторах, или воды, которые получаются в результате такого прямого контакта с паром.
Гравитационный стол представляет собой устройство, применяемое для обезвоживания отстоя через проницаемую ленту (сетку) при обработке сточных вод. Для промывки ленты используют воды для орошения гравитационного стола.
Термин «технологические воды с низким содержанием хлорида» относится к технологическим водам, имеющим низкое содержание хлорида. Преимущественно содержание хлорида в технологических водах с низким содержанием хлорида составляет менее 200 мг/л, предпочтительно менее 100 мг/л. Кроме того, технологические воды с низким содержанием хлорида преимущественно имеют высокое содержание твердых веществ и, в дополнение, они предпочтительно содержат волокна. В данной заявке, если технологические воды направляют на установку водоподготовки, то они преимущественно являются так называемыми технологическими водами с низким содержанием хлорида.
2
Общей задачей варки при получении отбеленной целлюлозы является высвобождение волокон из щепы, которую подают в варочный котел, путем использования химикатов и тепла для удаления связывающего волокна лигнина и, кроме того, удаления древесных экстрактивных веществ, которые позже могут вызвать образование пены и осадков в процессе. Таким образом, в процессе получения целлюлозной массы обычно используют химикаты, которые растворяют как можно больше лигнина и как можно меньше целлюлозы. Обычно процесс изготовления отбеленной целлюлозы включает стадии варки (получения целлюлозной массы), промывки, сортировки, отбеливания и очистки. В настоящее время наиболее широко используемым способом получения целлюлозной массы является сульфатная варка, также называемая крафт-варкой или дефибрированием, в которой используют смесь гидроксида натрия (NaOH) и сульфида натрия (NaS). Процесс варки может быть основан на периодической варке или непрерывной варке, включающей варочный котел или несколько варочных котлов.
Обработка небеленой целлюлозы после процесса варки предпочтительно включает процесс промывки, кислородную стадию и сортировку с последующей промывкой. Обычно в последнее промывное устройство на кислородной стадии поступает самая чистая промывная жидкость для облегчения отбеливания целлюлозной массы, а фильтрат, полученный из этого последнего промывного устройства, используют, в соответствии с принципом промывки противотоком, в качестве промывной жидкости и при разбавлениях. Если фильтрат получают из первого промывного устройства для небеленой целлюлозы, его можно либо направить непосредственно в выпарную установку для черного щелока, либо использовать в процессах, протекающих в установке с варочным котлом, для разбавления и вытеснения, в результате чего он попадает в поток черного щелока. После последней стадии промывки целлюлозную массу можно направить на отбеливание.
Стадии отбеливания используют для улучшения степени белизны, чистоты и стабильности степени белизны целлюлозы. Основным фактором, влияющим на цвет, является остаточный лигнин, поэтому обычно необходимо удалить или осветлить его. Обычно задачей отбеливания целлюлозы является продолжение делигнификации и, путем использования отбеливающих химикатов, удаление любых количеств лигнина, известного как остаточный лигнин, который остается в целлюлозе после стадии варки и кислородной стадии и который невозможно разрушить и растворить на стадии варки и на кислородной стадии, не жертвуя выходом целлюлозы или свойствами волокна. Кроме того при отбеливании хромофорные соединения удаляют и окисляют до бесцветных соединений. Обычно важной частью отбеливания является промывка, при которой лигнин растворяют из целлюлозы в промывном устройстве, следующем за стадией отбеливания.
С целью отбеливания,
2
3
- можно использовать хлор (Cl), озон (O) и/или пероксикислоты (Paa и Caa) для проведения реакции с ароматическими звеньями лигнина, и/или
2
2
- можно использовать диоксид хлора (ClO) и/или кислород (O) для проведения реакции в целом со структурами лигнина, которые имеют свободные фенольные гидроксильные группы, и/или
2
2
- можно использовать гипохлорит (Н) и/или перекись водорода (НО) для проведения реакции с некоторыми функциональными группами.
2
Однако в целлюлозной промышленности желательно сохранять технологию, в которой целлюлозу отбеливают хлорсодержащими химикатами по меньшей мере на одной стадии, таким образом, чтобы диоксид хлора был основным химикатом в процессе отбеливания на целлюлозном заводе. Таким образом, преимущественно для целей отбеливания применяют по меньшей мере диоксид хлора (ClO).
Поток, выходящий со стадии отбеливания, обычно является существенным источником как биологического, так и химического потребления кислорода. Например, в процессе могут оставаться хлорсодержащие неорганические соединения и органические соединения хлора, полученные при реакциях с диоксидом хлора и/или хлором. При отбеливании различные соединения лигнина отделяют от волокон, и эти соединения остаются в выходящем потоке в форме органических молекул. Кроме того, на стадии (стадиях) отбеливания можно использовать серную кислоту для регулирования pH и в качестве основного химиката при гидролизе гексенуроновых кислот. Можно также использовать гидроксид натрия - для регулирования pH и экстракции лигнина на щелочных стадиях. В дополнение к этому, в зависимости от последовательности процесса отбеливания, при отбеливании можно использовать кислород и/или пероксид. Однако при проведении элементарного анализа они представляют собой такие вещества, что их вклад, например, в процессы очистки является незаметным.
В одном из примеров соляную кислоту используют для регулирования pH, и/или диоксид серы и/или другие восстановители используют для устранения химических веществ, оставшихся после отбеливания, то есть для устранения непрореагировавших отбеливающих химикатов.
Целлюлозный завод имеет не только стоки после отбеливания, но также и технологические воды, такие как охлаждающие воды, уплотняющие воды, потоки отходов, дренажные воды, промывные воды установки и дождевые воды, а также воду, образующуюся при переработке древесины. Указанные технологические воды обычно не находятся в контакте с процессом варки целлюлозы, за исключением воды для переработки древесины и некоторых сточных вод, которые происходят из технологических перетоков и, следовательно, находятся в контакте с процессом варки целлюлозы. Таким образом, накапливающиеся здесь выбросы в основном представляют собой утечки и перетоки, случайные выбросы, вызванные неисправностями аппаратуры, промывные воды устройств, текстильных материалов (сетки и войлока) или контейнеров, поступающие из непрерывных или периодических процессов промывки, а также утечки из системы отвалов.
Как указано, обработка небеленой целлюлозы включает по меньшей мере один процесс промывки. Преимущественно обработка небеленой целлюлозы включает:
- процесс фильтрации,
- стадию кислородной делигнификации, и
- по меньшей мере одну стадию промывки после стадии кислородной делигнификации.
Процесс фильтрации может быть размещен после продувки варочного котла, в середине или после процесса промывки, или после кислородной делигнификации. Обычно за этими стадиями процесса следует процесс отбеливания, предпочтительно на основе технологии ECF, которая включает установку для отбеливания целлюлозы с одной или более чем одной стадией отбеливания, основанной на использовании диоксида хлора, в дополнение к другим возможным стадиям, применяющим другие известные химикаты для отбеливания. Преимущественно последовательность отбеливания включает по меньшей мере одну щелочную стадию, в которой предпочтительно используют по меньшей мере кислород и/или пероксид. Также можно использовать стадию (стадии) с озоном, кислую стадию (стадии) и хелатную стадию (стадии) для удаления тяжелых металлов.
Способ согласно изобретению включает по меньшей мере процесс щелочной варки для получения целлюлозной массы; установку отбеливания, преимущественно использующую ECF отбеливание, при котором получают содержащие хлорид стоки, и установку очистки стоков (установку очистки сточных вод), для обработки потоков, выходящих из установки отбеливания, и/или других потоков, образующихся на целлюлозном заводе. В качестве альтернативы, вместо ECF-отбеливания можно использовать TCF-отбеливание.
Преимущественно используют ECF отбеливание, при этом указанное отбеливание включает обе стадии - как кислую, так и щелочную. ECF отбеливание охватывает все такие последовательности отбеливания, которые включают по меньшей мере одну стадию с диоксидом хлора и в которых не используют элементарный хлор на какой-либо из стадий отбеливания. Современное ECF отбеливание, применяемое для отбеливания целлюлозы, обычно состоит по меньшей мере из двух, более предпочтительно по меньшей мере из трех стадий отбеливания, включающих предпочтительно по меньшей мере три аппарата промывки. Если на одной стадии отбеливания используют диоксид хлора, наиболее типично дозы составляют от 5 до 15 кг акт. Cl/BCT целлюлозы. Дозировка диоксида хлора для мягкой (хвойной) древесины обычно составляет от 25 до 35 кг/ВСТ, а для твердой (лиственной) древесины - от 20 до 30 кг/ВСТ. Если целлюлозный завод должен дополнительно снизить количество органических соединений хлора, то задачей завода обычно является обработка их в пределах завода, а не снижение применения диоксида хлора.
Целлюлозный завод обычно включает установку химической регенерации, включающую процесс выпаривания, обычно с последовательно соединенными выпарной установкой, бойлером химической регенерации, удалением хлоридов из процесса и установкой получения химической продукции для получения химикатов для варки.
В системах с по меньшей мере частично замкнутым циклом для изготовления беленой целлюлозы применяют процессы, в которых по меньшей мере часть воды и других химикатов рециркулируют и повторно используют, что сводит к минимуму размещение отходов. Указанные системы в особенности предполагают минимизировать водные стоки и, следовательно, защитить окружающую среду от воздействия размещения стоков, не подвергая в значительной степени риску стоимость переработки или ценность продуктов, предназначенных для продажи. Хлор, калий, кальций, марганец, кремний, алюминий, фосфор, железо и барий представляют собой некоторые элементы, присутствующие на заводе для получения беленой целлюлозы.
Преимущественно по меньшей мере одна линия обработки стоков установки для обработки сточных вод снабжена биологической обработкой. Биологическая обработка является эффективной особенно в том случае, когда снижена доля опасных органических веществ, которые в основном включают соединения лигнина, отделенные при отбеливании, гемицеллюлозы и компоненты, происходящие из экстрактивных веществ, которые составляют значительную часть стоков, поступающих с установки отбеливания. Имеются различные соединения, происходящие из древесины, и часть этих соединений являются хлорированными, а часть представляет собой низкомолекулярные соединения углерода и водорода. Поскольку микробы действуют таким образом, что они используют в качестве питательных веществ только органическую часть стоков, все неорганические вещества, по меньшей мере неорганические элементы, остаются в стоках. Таким образом, биологически обработанная вода, после разделения твердой и жидкой фракций, например, путем седиментации, имеет загрузку органических веществ, которая делает ее явно чище, чем стоки, обработанные другими способами, но ввиду наличия неорганических веществ ее обычно необходимо выводить из процесса.
В дополнение к биологической обработке или вместо нее стадия очистки может быть, например, химической, целью которой является удаление, например, металлов, путем осаждения, посредством которой также удаляют часть органических веществ. В качестве альтернативы или в дополнение к вышеуказанным стадиям можно применять фильтрационные технологии, например ультрафильтрацию и/или способ, основанный на мембранной технологии и/или осмосе. Другими словами, в дополнение к биологической обработке или вместо нее, для обработки стоков можно использовать ультрафильтрационные мембраны, ионный обмен, химическое осаждение, седиментацию, флотацию и/или фильтрацию.
На Фиг. 1-5 представлены некоторые примеры циркуляции технологической воды в виде упрощенных технологических схем. На чертежах представлены система 10 водоснабжения; возможный блок 11 предварительной обработки, размещенный перед установкой 20 водоподготовки; возможный блок 24 вторичной очистки, размещенный после установки водоподготовки; устройство 30 варки целлюлозы; при этом установка 20 водоподготовки предпочтительно включает отбор и каскад 21 свежей воды, отстойники 22, 22а-22 с свежей воды и песчаные и/или многокомпонентные фильтры 23, 23а-23е; установку 40 обработки сточных вод, включающую обработку 42 отстоя и возможный анаэробный реактор 41.
Установка 20 водоподготовки предпочтительно содержит по меньшей мере отбор и каскад 21 свежей воды; отстойник (отстойники) 22 (22а-22c) свежей воды, песчаный и/или многокомпонентный фильтр (фильтры) 23 (23а-23е). Может быть использован блок 11 предварительной обработки перед установкой 20 водоподготовки, и/или блок 24 вторичной очистки - после установки 20 водоподготовки.
Устройство 30 варки целлюлозы предпочтительно включает по меньшей мере процесс варки, для получения целлюлозной массы; по меньшей мере одну стадию промывки, для промывки указанной целлюлозной массы; и блок отбеливания, включающий по меньшей мере одну стадию отбеливания, как показано на Фиг. 1.
Очищенный поток 45 сточных вод и/или поток 35 технологической воды предпочтительно непосредственно объединяют с потоком 15 свежей воды, если качество очищенных стоков 45 и/или качество технологической воды 35 достаточно близки к качеству потока 15 свежей воды. С другой стороны, для низкокачественно очищенных стоков и технологических вод необходима дополнительная стадия очистки. Если свежая вода хорошего качества загрязнена низкокачественным потоком воды, необходима тщательная обработка (обработки) по очистке всего водного потока вместо очистки только меньшего потока низкокачественной воды. Таким образом, если очищенный сток 45 и/или технологическая вода 35 обладает низким качеством, его предпочтительно предварительно обрабатывать по меньшей мере на одной стадии очистки в блоке 11 предварительной обработки и/или в установке 20 водоподготовки и/или в блоке 24 вторичной очистки перед объединением друг с другом очищенного стока 45 и/или потока 35 технологической воды и потока 15 свежей воды. Различие в качестве включает, помимо прочего, ХПК и уровни электропроводности этих вод.
Обычно порядок от высококачественных технологических вод к низкокачественным технологическим водам является следующим:
- вода для питания паровых котлов (наивысшее качество),
- уплотняющая вода и вода для пожаротушения,
- вода для сушильной установки,
- вода для линии получения волокна/отбеливания,
- вода для линии получения волокна/небеленой целлюлозы, и
- вода для промывки бревен (самое низкое качество).
Таким образом, технологические воды, содержащие воды для промывки бревен, обычно нуждаются в более интенсивной очистке, чем технологические воды, содержащие воды для питания паровых котлов.
Место или стадия процесса, на которой повторно используют пригодную для повторного использования воду 29, может влиять на необходимые стадии очистки. Если требования к качеству воды являются более низкими, перед повторным использованием таких вод может быть необходима только легкая очистка очищенных стоков 45 и/или технологических вод 35, а когда требования к качеству воды являются более высокими, перед повторным использованием таких вод может быть необходима интенсивная очистка очищенных стоков и/или технологических вод.
В соответствии с данным изобретением, по меньшей мере часть очищенных стоков 45 и/или технологических вод 35 возвращают после стадии (стадий) очистки в установку 20 водоподготовки в качестве источника технологической воды. Указанную воду, которую называют пригодной для повторного использования водой, преимущественно направляют, по меньшей мере частично, на повторное использование в качестве охлаждающей воды. В качестве альтернативы или в дополнение, пригодную для повторного использования воду 29 преимущественно направляют, по меньшей мере частично, на повторное использование для обдирки коры. В качестве альтернативы или в дополнение, пригодную для повторного использования воду 29 предпочтительно направляют, по меньшей мере частично, на повторное использование для промывки бревен. В качестве альтернативы или в дополнение, пригодную для повторного использования воду 29 предпочтительно направляют, по меньшей мере частично, на повторное использование в качестве воды для пожаротушения. В качестве альтернативы или в дополнение, пригодную для повторного использования воду 29 предпочтительно направляют, по меньшей мере частично, на повторное использование в качестве воды для питания паровых котлов. В качестве альтернативы или в дополнение, пригодную для повторного использования воду 29 предпочтительно направляют, по меньшей мере частично, на повторное использование в качестве воды для орошения пресспата. В качестве альтернативы или в дополнение, пригодную для повторного использования воду 29 предпочтительно направляют, по меньшей мере частично, на повторное использование для отбеливания. В качестве альтернативы или в дополнение, пригодную для повторного использования воду 29 предпочтительно направляют, по меньшей мере частично, на повторное использование для химической регенерации. В качестве альтернативы или в дополнение, пригодную для повторного использования воду 29 предпочтительно направляют, по меньшей мере частично, на повторное использование в качестве уплотняющих вод. В качестве альтернативы или в дополнение, пригодную для повторного использования воду 29 предпочтительно направляют, по меньшей мере частично, на повторное использование в качестве вод для орошения сетки на гравитационном столе.
3
3
3
3
Преимущественно часть стоков выпускают из целлюлозного завода, и эта часть предпочтительно составляет от 4 до 15 м/ВСТ, более предпочтительно от 4 до 8 м/ВСТ. В одном из примеров общее количество очищенных стоков, направляемых в установку водоподготовки, составляет от 2 до 15 м/ВСТ, более предпочтительно не более 6 м/ ВСТ.
Преимущественно технологическую воду и/или очищенные стоки, которые должны быть направлены на установку 20 водоподготовки, подают в отстойник 22 установки 20 водоподготовки или на песчаный или многокомпонентный фильтр 23 установки 20 водоподготовки. Очищенные стоки 45 и/или технологическая вода 35 могут содержать, среди прочего, бактерии, хлориды, неорганические соединения, остатки лигнина с высокой молекулярной массой и/или соединения с низкой молекулярной массой. Таким образом, преимущественно имеется по меньшей мере один блок 11 предварительной обработки для снижения количества загрязнений перед установкой 20 водоподготовки. В случае блока 11 предварительной обработки очищенный сток 45 и/или технологическую воду 35, которая должна быть направлена в установку 20 водоподготовки, предпочтительно направляют, после блока 11 предварительной обработки, в отстойник 22 установки 20 водоподготовки или на песчаный или многокомпонентный фильтр 23 установки 20 водоподготовки.
Стадия предварительной обработки, которую осуществляют в блоке 11 предварительной обработки, предпочтительно включает химическую обработку, например стадию осаждения с целью удаления органических и неорганических веществ. В качестве альтернативы или в дополнение, стадия предварительной обработки, которую осуществляют в блоке 11 предварительной обработки, предпочтительно включает стадию биологической обработки. В качестве альтернативы или в дополнение, стадия предварительной обработки, которую осуществляют в блоке 11 предварительной обработки, предпочтительно включает стадию механической обработки, например, грубую фильтрацию, флотацию или отстаивание для удаления отделенных частиц. В качестве альтернативы или в дополнение, стадия предварительной обработки, которую осуществляют в блоке 11 предварительной обработки, предпочтительно включает стадию дезинфекции водного потока. Наиболее предпочтительно блок 11 предварительной обработки содержит одну, две или три вышеуказанных стадии.
Преимущественно имеется по меньшей мере один блок 11 предварительной обработки в системе, включающей пруд с растениями для снижения общего количества металлов в системе, в котором растения абсорбируют металлы.
По меньшей мере одну стадию предварительной обработки можно осуществить, например, путем использования агента-окислителя, такого как пероксиуксусная кислота, перекись водорода и/или озон. В качестве альтернативы или в дополнение, по меньшей мере одну стадию предварительной обработки можно осуществить, например, путем использования устройства, которое можно применять для дезинфекции, например, с помощью обработки коронным разрядом в плазме.
Наиболее предпочтительно технологическую воду 35 и/или очищенный сток 45 обрабатывают по меньшей мере на песчаном или многокомпонентном фильтре 23 установки 20 водоподготовки. Песчаный или многокомпонентный фильтр 23 следует время от времени промывать, чтобы поддерживать эффективность указанного фильтра. Если вода, которую следует очистить в установке 20 водоподготовки, является грязной, песчаный или многокомпонентный фильтр 23 следует промывать чаще, что увеличивает общую стоимость указанной обработки.
Таким образом, по меньшей мере один блок 11 предварительной обработки предпочтительно организуют с использованием химиката (химикатов) для осаждения органического соединения и/или неорганического соединения из указанного очищенного потока 45 сточных вод и/или потока 35 технологической воды. Термин «флокуляция органического соединения» относится к уменьшению ХПК и/или цветности стоков с использованием метода (методов) химического осаждения. ХПК может быть чрезмерно высоким, например, ввиду присутствия фрагментов лигнина.
Таким образом, блок 11 предварительной обработки предпочтительно содержит по меньшей мере одну стадию флокуляции. Процесс флокуляции может быть важным для того, чтобы сохранять как можно более чистым песчаный и/или многокомпонентный фильтр 23 установки 20 водоподготовки, которая следует за по меньшей мере одним блоком 11 предварительной обработки. Без процесса флокуляции или других стадий предварительной обработки в блоке 11 предварительной обработки песчаный и/или многокомпонентный фильтр 23 может быстро стать слишком грязным, например, вследствие возможных органических загрязнений в указанных водных потоках. Химикаты, применяемые на стадии флокуляции, могут изменяться вследствие различия вод, подвергаемых очистке.
Флокулянты могут включать, например, органические полимерные соединения с длинной цепью, с электрическими зарядами или без них (катионные, анионные или неионные полимеры или их соли). Предпочтительно флокулянт содержит по меньшей мере одно, например, одно, два, три, четыре, пять или шесть из следующих соединений:
- полиамин,
- поли(аллиламин),
- поли(диаллилдиметиламмонийхлорид),
- поли(амидоамин),
- поли(винилформамид),
- поли(винилпирролидон),
- поли(винилацетамид),
- поли(винилметилформамид),
- поли(винилметилацетамид),
- поли(диметиламинопропилметакриламид),
- поли(диметиламиноэтилакрилат),
- поли(диэтиламиноэтилакрилат),
- поли(акрилоилэтилтриметиламмонийхлорид),
- поли(акриламидопропилтриметиламмонийхлорид),
- поли(метакриламидопропилтриметиламмонийхлорид),
- поли(акриламид), поли(этиленимин),
- поли(этиленоксид),
- поли(винилпиридин),
- гексадиметринбромид,
- сополимер (диметиламин - эпихлоргидрин),
- сополимер (диметиламин - эпихлоргидрин - этилендиамин),
- поли(амидоамин-эпихлоргидрин) или сополимер,
- N-винилформамид,
- аллиламин,
- диаллилдиметиламмонийхлорид,
- N-винилацетамид,
- N-винилпирролидон,
- N-метил-N-винилформамид,
- N-метил-N-винилацетамид,
- диметиламинопропилметакриламид,
- диметиламиноэтилакрилат,
- диэтиламиноэтилакрилат,
- акрилоилэтилтриметиламмонийхлорид или
метакриламидопропилтриметиламмонийхлорид в гомополимеризованной форме и/или имеющий разветвленные структуры, и
- другие флокулянты, в которых функциональная группа полимера основана на группах четвертичного аммония, как например, у производных на основе крахмала.
Преимущественно акриламид и/или полиакриламид используют совместно с так называемым ДАДМАХ (диаллилдиметиламмонийхлорид). В качестве альтернативы или в дополнение, акриламид преимущественно вступает в реакцию с другим акриламидом с получением полиакриламида.
Предпочтительно флокулянт содержит полиамин. В качестве альтернативы или в дополнение, флокулянт содержит поли(диаллилдиметиламмонийхлорид) (то есть поли-ДАДМАХ). В качестве альтернативы или в дополнение, флокулянт содержит поли(амидоамин) (то есть ПАА). В качестве альтернативы или в дополнение, флокулянт содержит поли(винилформамид) (то есть ПВФАм). В качестве альтернативы или в дополнение, флокулянт содержит поли(этиленимин) (то есть ПЭИ). В качестве альтернативы или в дополнение, флокулянт состоит из гомополимеризованной формы и/или формы, имеющей разветвленные структуры, в которой функциональные группы полимера основаны на четвертичных аммонийных группах, как например, у производных на основе крахмала. В предпочтительном примере воплощения два или три, более предпочтительно четыре, и наиболее предпочтительно пять из вышеуказанных флокулянтов используют совместно.
В качестве альтернативы или в дополнение к флокулянтам на стадии 11 предварительной обработки можно использовать другие соединения, такие как коагулянты и/или адсорбенты.
Коагулянты могут включать соединения алюминия. Преимущественно соединения алюминия включают нитрат алюминия. В качестве альтернативы или в дополнение соединения алюминия включают хлорид алюминия. В качестве альтернативы или в дополнение соединения алюминия включают алюминиевые квасцы и их полимерные формы, например полиалюминийнитрат (ПАН), полиалюминийхлорид (ПАХ) и/или полиалюминийсульфат (ПАС).
2
4
3
2
4
3
В качестве альтернативы или в дополнение, коагулянты включают соединения двухвалентного железа, например FeCl и/или FeSO. В качестве альтернативы или в дополнение, коагулянты включают соединения трехвалентного железа, например FeCl и/или Fe(SO).
Адсорбенты могут включать, например, глину, бентонит и/или тальк.
Преимущественно установка 20 водоподготовки включает по меньшей мере две, более предпочтительно по меньшей мере три, и наиболее предпочтительно по меньшей мере четыре отдельных линии обработки. Поток 35 технологической воды и/или поток 45 очищенных стоков, которые должны быть обработаны в установке 20 водоподготовки, можно направить по меньшей мере в одну линию обработки установки водоподготовки. Преимущественно одну или две из указанных линий установки водоподготовки используют для очистки технологических вод 35 и/или очищенных стоков 45. Преимущественно указанная по меньшей мере одна линия обработки, применяемая для очистки технологических вод 35 и/или очищенных стоков 45 в установке 20 водоподготовки, отделена от источников свежей воды, то есть линию (линии) обработки предпочтительно используют только для очистки технологических вод 35 и/или очищенных стоков 45.
Процесс очистки очищенных стоков 45 и/или технологической воды 35 в установке 20 водоподготовки можно использовать для снижения общего количества неорганических и/или органических примесей, присутствующих в стоках. Его можно оценить путем использования, например, известных в целом способов для измерения ХПК, ООУ, БПК, АОГ (абсорбируемых органических галогенопроизводных) и/или процентного содержания твердых веществ.
Содержание неорганических и/или органических примесей в образце очищенного стока из второго отстойника установки для обработки сточных вод, то есть так называемого стока из второго отстойника, который должен быть направлен в установку 20 водоподготовки, представлено в таблице 1.
После стадии (стадий) очистки в установке 20 водоподготовки все еще могут существовать соединения, которые необходимо удалить из воды, содержащей очищенные стоки 45 и/или технологические воды 35, перед тем, как эти воды можно будет назвать пригодной для повторного использования водой 29. Таким образом, после обработки в установке 20 водоподготовки поток воды, содержащей технологическую воду 35 и/или очищенные стоки 45, предпочтительно либо направляют на использование в качестве технологической воды, либо дополнительно очищают на вторичной стадии очистки с помощью вторичного блока 24 очистки.
Стадия 24 вторичной очистки преимущественно содержит обработку дезинфекцией. В качестве альтернативы или в дополнение, стадия 24 вторичной очистки преимущественно включает обработку ионным обменом. В качестве альтернативы или в дополнение, стадия 24 вторичной очистки предпочтительно включает обработку электродиализом. В качестве альтернативы или в дополнение, стадия 24 вторичной очистки предпочтительно включает обработку осмосом. В качестве альтернативы или в дополнение, стадия 24 вторичной очистки предпочтительно включает обработку по технологии диализа. В качестве альтернативы или в дополнение, стадия 24 вторичной очистки предпочтительно включает обработку обратным осмосом. В качестве альтернативы или в дополнение, стадия 24 вторичной очистки предпочтительно включает обработку химическим осаждением. В качестве альтернативы или в дополнение, стадия 24 вторичной очистки предпочтительно включает обработку по технологии нанофильтрации.
Преимущественно стадии вторичной очистки включают одну, две, три, четыре или пять из вышеуказанных стадий. Процесс может быть более экономичным при меньшем количестве стадий, но при большем количестве стадий пригодная для повторного использования (оборотная) вода 29 может быть чище.
Преимущественно часть стоков очищают сначала во втором отстойнике установки 40 для обработки сточных вод, а после этого - по меньшей мере в одном блоке очистки установки 20 водоподготовки. Установка 40 для обработки сточных вод обычно включает второй отстойник, из которого стоки обычно направляют в систему 10 водоснабжения. В предпочтительном примере воплощения данного изобретения в установку 20 водоподготовки направляют по меньшей мере часть стоков, очищенных во втором отстойнике установки обработки сточных вод. Преимущественно по меньшей мере часть стоков, очищенных во втором отстойнике установки 40 для обработки сточных вод, направляют в отстойник 22 установки 20 водоподготовки. Предпочтительно по меньшей мере 50%, более предпочтительно по меньшей мере 75% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90% фильтрата из второго отстойника установки 40 для обработки сточных вод очищают в по меньшей мере одном блоке установки 20 водоподготовки перед повторным использованием этой воды в качестве технологической воды на целлюлозном заводе. В качестве альтернативы или в дополнение, стоки, направляемые в установку 20 водоподготовки, могут содержать, например, фильтраты стадии отбеливания.
Некоторые технологические воды, например, уплотняющие воды или дождевые воды, обычно являются очень чистыми. Таким образом, нет необходимости смешивать эти потоки с потоками, выходящими, например, со стадий отбеливания или обдирки коры. Только в случае, когда эти воды загрязнены, например, из-за повреждения аппарата и т.д., их обычно можно собрать и направить в установку 40 обработки сточных вод. Таким образом, преимущественно часть технологических вод 35 направляют в установку 20 водоподготовки без обработки в установке 40 для обработки сточных вод. Преимущественно технологические воды 35 из одного, двух, трех или четырех из следующих источников, то есть:
- уплотняющих вод, например, из зоны регенерационного котла, насосов Нэша и/или из обессоливающей установки,
- вод из пресспата,
- дождевых вод, и/или
- вод из магистралей линии волокна,
3
по меньшей мере частично извлекают и направляют в установку 20 водоподготовки, как таковые или после предварительной очистки по меньшей мере на одной стадии блока 11 предварительной обработки, то есть без стадий очистки в установке для обработки сточных вод. В одном из примеров количество указанных технологических вод, направляемых в установку 20 водоподготовки, составляет от 2 до 5 м/т.
Очищенный выходящий поток 45 и/или поток 35 технологической воды, очищенный в установке 20 водоподготовки, то есть воду, пригодную для повторного использования (оборотную воду), преимущественно по меньшей мере частично используют в процессе на целлюлозном заводе. Предпочтительно пригодную для повторного использования воду применяют на линии волокна. В качестве альтернативы или в дополнение, пригодную для повторного использования воду преимущественно применяют при химической регенерации. В качестве альтернативы или в дополнение, пригодную для повторного использования воду преимущественно применяют в качестве охлаждающей воды. В качестве альтернативы или в дополнение, пригодную для повторного использования воду преимущественно применяют в качестве воды для питания котлов. В качестве альтернативы или в дополнение, пригодную для повторного использования воду преимущественно применяют для промывки бревен. В качестве альтернативы или в дополнение, пригодную для повторного использования воду преимущественно применяют в качестве воды для пожаротушения. В качестве альтернативы или в дополнение, пригодную для повторного использования воду преимущественно применяют в качестве уплотняющей воды. В качестве альтернативы или в дополнение, пригодную для повторного использования воду преимущественно применяют в качестве свежей воды для установки сушки целлюлозной массы. В качестве альтернативы или в дополнение, пригодную для повторного использования воду преимущественно применяют в качестве воды для орошения сетки на гравитационном столе.
В одном из примеров очищенные стоки 45 и/или технологическую воду 35 направляют в качестве пригодной для повторного использования воды 29 на применение в качестве технологической воды, не объединяя ее со свежей водой.
На Фиг. 1 представлен один из примеров целлюлозного завода. Обычно на целлюлозном заводе измельченную древесину и белый щелок подают в варочный котел для варки целлюлозы. После варки полученную целлюлозную массу, так называемую небеленую целлюлозу, направляют на стадию промывки и на кислородную стадию. Обычно для указанной стадии (стадий) промывки применяют горячую воду. Разбавленный черный щелок, поступающий с варки, направляют со стадии варки на стадию выпаривания, на которой из разбавленного черного щелока удаляют некоторое количество воды и, таким образом, получают концентрированный черный щелок. Воду, удаленную из разбавленного черного щелока, то есть конденсаты выпаривания, предпочтительно направляют на стадии промывки небеленой целлюлозы. Полученный в результате выпаривания концентрированный черный щелок обрабатывают с получением зеленого щелока. Зеленый щелок дополнительно обрабатывают с целью получения белого щелока, который можно повторно использовать для варки. Со стадии промывки и кислородной стадии небеленой целлюлозы целлюлозную массу направляют в блок отбеливания. Блок отбеливания обычно содержит несколько стадий отбеливания, для отбеливания целлюлозной массы. Обычно в ходе отбеливания целлюлозной массы блок отбеливания производит кислые и щелочные стоки, и эти стоки обычно направляют в установку обработки сточных вод. Отбеленную целлюлозную массу обычно направляют в бумагоделательную установку и/или в пресспат (сушильную установку).
На Фиг. 2 представлен предпочтительный пример воплощения данного изобретения, в котором часть очищенных стоков, выходящих из установки 40 обработки сточных вод, направляют в установку 20 водоподготовки и повторно используют в качестве технологической воды для устройства (устройств) 30 для варки целлюлозы.
Установка 20 водоподготовки предпочтительно содержит по меньшей мере один песчаный фильтр и/или многокомпонентный фильтр. Кроме того, установка водоподготовки предпочтительно включает по меньшей мере один отстойник.
Преимущественно по меньшей мере часть биологически и/или химически и/или механически очищенных стоков из установки 40 очистки сточных вод дополнительно очищают по меньшей мере в одном блоке очистки установки 20 водоподготовки. Стоки, выходящие из установки 40 обработки сточных вод, можно очистить в линиях обработки, отличных от линий обработки свежей воды, поступающей из водной системы 10, то есть очищенный сток дополнительно очищают в линии обработки, отдельной от свежей воды, в установке 20 водоподготовки. В качестве альтернативы очищенные стоки, выходящие из установки 40 обработки сточных вод, можно очистить совместно со свежей водой, поступающей из водной системы 10, на по меньшей мере одной из стадий очистки установки 20 водоподготовки.
В качестве альтернативы или в дополнение, преимущественно по меньшей мере часть технологических вод, поступающих из системы 30 варки целлюлозы, очищают по меньшей мере на одной стадии очистки установки 20 водоподготовки. Эту часть технологических вод можно очистить в линии обработки с целью очистки, отличной от линии обработки свежей воды, поступающей из водной системы 10; то есть технологическую воду, поступающую из системы 30 варки целлюлозы, очищают в линии обработки, отдельной от свежей воды, поступающей из водной системы 10. В качестве альтернативы технологическую воду можно очищать совместно со свежей водой по меньшей мере на одной из стадий очистки установки 20 водоподготовки.
На Фиг. 3 представлен пример, в котором часть выходящих потоков 45, очищенных в установке 40 обработки сточных вод, и/или часть технологических вод 35, поступающих из системы 30 варки целлюлозы, направляют в первый отстойник 22а установки 20 водоподготовки, после чего этот поток воды предпочтительно направляют на песчаный или многокомпонентный фильтр 23. В соответствии с этим примером, очищенный сток 45 и/или технологическую воду 35 очищают в линиях обработки, отдельных от линий обработки свежей воды 15, поступающей из водной системы 10. Другими словами, для очищенного стока 45 и/или потока 35 технологической воды и для свежей воды 15 используют разные отстойники 22 и/или песчаные фильтры 23. В этом примере после стадии (стадий) очистки в установке 20 водоподготовки водные потоки предпочтительно объединяют друг с другом. Преимущественно система включает по меньшей мере один блок 11 предварительной обработки (показанный на Фиг. 4 и 5) перед установкой 20 водоподготовки, предпочтительно между установкой 40 обработки сточных вод и установкой 20 водоподготовки. В качестве альтернативы или в дополнение, блок 24 вторичной очистки помещают после установки 20 водоподготовки, но перед тем, как очищенную воду используют в качестве технологической воды в системе 30 варки целлюлозы.
На Фиг. 4 представлен пример, в котором часть очищенных стоков 45, которые очищены в установке 40 обработки сточных вод, и/или технологических вод 35, поступающих из системы 30 варки целлюлозы, направляют на песчаный или многокомпонентный фильтр 23 установки 20 водоподготовки. В соответствии с этим примером очищенные стоки 45 и/или технологическую воду 35 очищают в отдельной от свежей воды 15 линии обработки, то есть они используют раздельную аппаратуру для очистки. Преимущественно очищенный сток 45 и/или технологическую воду 35 очищают с использованием песчаного или многокомпонентного фильтра 23, отдельного от свежей воды 15, и после этой стадии очистки в указанном фильтре потоки воды объединяют друг с другом.
Система согласно Фиг. 4 преимущественно содержит блок 11 предварительной обработки, содержащий по меньшей мере одну технологическую стадию, и этот блок 11 предварительной обработки помещен перед установкой 20 водоподготовки. Предпочтительно блок 11 предварительной обработки помещают между установкой 40 обработки сточных вод и установкой 20 водоподготовки. В качестве альтернативы или в дополнение, может существовать по меньшей мере один блок 24 вторичной очистки, который помещен после установки 20 водоподготовки.
На Фиг. 5 представлен пример, в котором часть очищенных стоков 45, очищенных в установке 40 обработки сточных вод, и/или часть технологических вод 35, поступающих из системы 30 варки целлюлозы, направляют в отстойник 22 для свежей воды установки 20 водоподготовки. В этом примере по меньшей мере часть свежей воды 15 очищают в той же линии обработки установки 20 водоподготовки, что и очищенный сток 45 и/или технологическую воду 35. Преимущественно по меньшей мере часть очищенных стоков 45 и/или часть технологических вод 35 обрабатывают в том же отстойнике 22 и/или песчаном или многокомпонентном фильтре 23, что и по меньшей мере часть свежей воды 15. Таким образом, водные потоки объединяют друг с другом перед указанным по меньшей мере одним устройством для очистки или в по меньшей мере одном устройстве для очистки установки 20 водоподготовки.
Устройство по Фиг. 5 может содержать блок 11 предварительной обработки, включающий по меньшей мере одну стадию предварительной обработки, которая помещена перед установкой 20 водоподготовки, предпочтительно между установкой 40 очистки сточных вод и установкой 20 водоподготовки. В дополнение или в качестве альтернативы, преимущественно после установки 20 водоподготовки имеется по меньшей мере один блок 24 вторичной очистки.
Специалист легко может понять, что различные примеры воплощения данного изобретения могут найти применения в областях, где желательно провести оптимизацию жидких потоков целлюлозного завода. Таким образом, очевидно, что данное изобретение не ограничено только представленными выше примерами воплощения, но его можно модифицировать в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.