СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ ПОТОКОВ НА ЦЕЛЛЮЛОЗНОМ ЗАВОДЕ Российский патент 2017 года по МПК D21C11/00 

Область техники

Изобретение относится к способу и устройству для обработки жидких потоков на целлюлозном заводе.

Уровень техники

Сточные воды целлюлозных заводов обычно обрабатывают на установках для обработки сточных вод, чтобы снизить количество соединений, опасных для окружающей среды. Существует много причин 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, и, следовательно, целлюлозные заводы должны производить вещества, менее опасные для окружающей среды. Таким образом, в настоящее время важно искать решения для нахождения процессов с более высокой степенью рециркуляции воды.

Сущность изобретения

Изобретение раскрывает способ и устройство для обработки жидких потоков на целлюлозном заводе. Согласно изобретению, обеспечена циркуляция вторичной воды, которая преимущественно содержит технологические воды с низким содержанием хлоридов или состоит из них.

В настоящее время все стоки, выходящие с целлюлозного завода, обычно обрабатывают совместно. Изобретение дает решение, позволяющее снизить общее количество стоков на целлюлозном заводе, путем разделения и циркуляции самых чистых фракций технологических вод. Это дает возможность повторного использования таких технологических водных потоков без обработки в установке очистки сточных вод и, следовательно, такое решение может быть экономически выгодным.

Целью предпочтительного примера воплощения изобретения является создание отдельной циркуляции вторичной воды с низким содержанием хлоридов, что способствует удобству использования воды и дает возможность очищать такую циркулирующую воду с помощью экономичных методов очистки, если необходима незначительная очистка.

Преимущественно устройство включает:

- процесс варки для варки целлюлозной массы,

- по меньшей мере одну стадию промывки для промывки указанной целлюлозной массы,

- по меньшей мере одну стадию отбелки, для отбелки целлюлозной массы,

- установку обработки сточных вод и

- установку водоподготовки.

В предпочтительном примере воплощения устройство по изобретению включает:

- по меньшей мере один блок подготовки древесины,

- блок получения небеленой целлюлозы, включающий стадии варки, промывки, сортировки и кислородной делигнификации для получения целлюлозной массы,

- блок отбелки, включающий стадии отбелки, для отбелки полученной целлюлозной массы, при этом блок отбелки предпочтительно содержит уплотняющие воды насоса Нэша и/или фильтраты после отбелки,

- блок регенерации химикатов, который может включать охлаждающие воды струйного конденсатора и/или уплотняющие воды вакуумного насоса,

- содорегенерационный котел, который также производит продувочную воду котла, и

- выпарную установку, которая производит конденсаты.

Кроме того, устройство может включать пресспат. Однако возможно также, что устройство не содержит указанного пресспата.

Преимущественно способ по изобретению включает следующие стадии:

- транспортировку по меньшей мере части технологических вод с низким содержанием хлоридов с целлюлозного завода, и

- рециркуляцию технологических вод с низким содержанием хлоридов на целлюлозном заводе для использования их в качестве технологических вод.

Преимущественно перед повторным использованием на целлюлозном заводе в качестве технологической воды по меньшей мере часть технологических вод с низким содержанием хлоридов направляют в резервуар-усреднитель и/или в бассейн.

Содержание Cl в технологических водах с низким содержанием хлоридов предпочтительно составляет менее 200 мг/л, более предпочтительно менее 100 мг/л. В дополнение или в качестве альтернативы, содержание Ca в технологических водах с низким содержанием хлоридов предпочтительно составляет менее 200 мг/л, более предпочтительно менее 100 мг/л. pH технологических вод с низким содержанием хлоридов преимущественно составляет от 6,5 до 10.

Преимущественно поток технологической воды с низким содержанием хлоридов включает технологические воды из магистралей линии волокна. В качестве альтернативы или в дополнение, поток технологической воды с низким содержанием хлоридов предпочтительно содержит уплотняющие воды из выпарной установки черного щелока и зоны содорегенерационного котла. В качестве альтернативы или в дополнение, поток технологической воды с низким содержанием хлоридов предпочтительно содержит уплотняющие воды из установки обессоливания. В качестве альтернативы или в дополнение, поток технологической воды с низким содержанием хлоридов предпочтительно содержит отходы из пресспата. В качестве альтернативы или в дополнение, поток технологической воды с низким содержанием хлоридов предпочтительно содержит переток из емкостей пресспата.

Преимущественно поток технологической воды с низким содержанием хлоридов по меньшей мере частично используют в качестве промывной воды в линии пожарной воды и/или в качестве уплотняющей воды в трубопроводе пожарной воды.

В одном из предпочтительных примеров воплощения поток технологической воды с низким содержанием хлоридов очищают перед тем, как его повторно используют в качестве технологической воды целлюлозного завода. Предпочтительно поток технологической воды с низким содержанием хлоридов очищают химическим методом и/или механическим методом. Преимущественно поток технологической воды с низким содержанием хлоридов очищают перед тем, как его повторно используют в качестве технологической воды, с помощью одной из следующих технологий:

- технологии химической флокуляции,

- технологии отстаивания,

- технологии фильтрации через песчаный фильтр и

- сочетания двух или трех из этих технологий.

Преимущественно очистку осуществляют в установке водоподготовки. В качестве альтернативы или в дополнение, очистку можно осуществлять с помощью блока очистки, содержащего блок механической или химической очистки.

Изобретение можно осуществить на целлюлозном заводе, имеющем процесс варки, по меньшей мере одну стадию отбелки, регенерацию химикатов и различные реакторы, емкости, насосы, смесители, фильтры и т.д., известные сами по себе.

Благодаря настоящему изобретению можно обеспечить устройство, способное снизить:

- нагрузку целлюлозного завода на окружающую среду,

- количество свежей воды, используемой целлюлозным заводом, и

- количество стоков, вырабатываемых на целлюлозном заводе.

Аспекты настоящего изобретения охарактеризованы тем, что указано в независимых п.п. 1, 9 и 10 формулы изобретения. Различные примеры воплощения изобретения раскрыты в зависимых пунктах.

Описание чертежей

Далее изобретение будет описано более подробно, со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых:

Фиг. 1-2 изображают примеры воплощения в виде упрощенных технологических схем.

Подробное описание изобретения

В настоящей заявке сделаны ссылки на фиг. 1-2, в которых используют следующие численные обозначения:

10 технологические воды с низким содержанием хлоридов,

20 стоки, содержащие стоки стадии отбелки,

30 установка водоподготовки,

40 установка обработки сточных вод,

41 гравитационный стол,

50 блок подготовки древесины,

60 пожарные и уплотняющие воды, и

70 блок очистки, содержащий по меньшей мере одну механическую стадию очистки и/или по меньшей мере одну химическую стадию очистки. Блок очистки может включать, например, отстойник.

Термин «технологические воды с низким содержанием хлоридов» относится к технологическим водам, имеющим низкое содержание хлоридов. Преимущественно содержание хлоридов в технологических водах с низким содержанием хлоридов составляет менее 200 мг/л, предпочтительно менее 100 мг/л. Кроме того, технологические воды с низким содержанием хлоридов преимущественно имеют высокое содержание твердых веществ и, кроме того, они предпочтительно содержат волокна.

Термин «стоки» относится к сточным водам. Стоки направляют в установку обработки сточных вод для процесса очистки. Стоки могут включать, например, стоки стадии отбелки и промывные воды стадии выщелачивания зольного остатка. Кроме того, стоки могут содержать стоки подготовки древесины.

Термин «стоки стадии отбелки» относится к стокам из блока отбелки и имеющихся там стадий промывки. Преимущественно стоки стадии отбелки содержат фильтраты процесса отбелки. Наиболее предпочтительно стоки стадии отбелки состоят из фильтратов процесса отбелки. Фильтраты процесса отбелки содержат кислый и/или щелочной потоки, которые получают в ходе стадий отбелки. Преимущественно стоки стадии отбелки не содержат волокон.

Термин «установка водоподготовки» относится к установке обработки свежей воды.

Термин «установка обработки стоков» относится к установке для обработки сточных вод.

Термин «ECF» означает «не содержащий элементарного хлора».

Термин «TCF» означает «полностью свободный от хлора».

Термин «ESP» относится к электростатическому осадителю.

Термин «пригодная для повторного использования вода» относится к технологическим водам, которые достаточно чисты, чтобы их можно было использовать в процессе в качестве технологических вод. Пригодную для повторного использования воду можно очищать в установке 30 водоподготовки и/или по меньшей мере в одном блоке 70 очистки.

Термин «EOP» относится к стадии щелочной экстракции при отбелке целлюлозной массы с использованием кислорода и пероксида в качестве дополнительного химиката.

Термин «NPE» означает «не участвующие в процессе элементы». NPE представляют собой неорганические вещества, происходящие из технологических устройств, некоторые - также из древесины, необработанной воды и химикатов, которые не участвуют в процессе.

Термин «циркуляция вторичной воды» относится к циркуляции технологической воды, содержащей технологические воды с низким содержанием хлоридов, которые не подают на установку для обработки сточных вод.

Термин «вст» относится к воздушно-сухой метрической тонне целлюлозы с содержанием сухого вещества 90%.

Пожарная вода относится к водам, которые подают по трубопроводу подачи воды для промывки различных целевых объектов и для тушения пламени в случае экстренной ситуации.

Уплотняющие воды - это воды, применяемые в вакуумных насосах для уплотнения.

Охлаждающие воды струйного конденсатора представляют собой воды, которые находятся в прямом контакте с паром в струйных конденсаторах, или воды, которые получаются в результате такого прямого контакта с паром.

Гравитационный стол представляет собой устройство для обезвоживания отстоя через проницаемую ленту при обработке сточных вод. Воды для орошения гравитационного стола используют для промывки ленты.

Общая задача варки при получении беленой целлюлозы заключается в получении волокон из щепы, которую подают в варочный котел, путем использования химикатов и тепла для удаления лигнина, связывающего волокна, и, кроме того, для удаления древесных экстрактивных веществ, которые впоследствии могут вызвать образование пены и осадков в процессе. Таким образом, в процессе варки целлюлозы обычно используют химикаты, которые растворяют как можно больше лигнина и как можно меньше целлюлозы. Обычно процесс изготовления беленой целлюлозы включает стадии варки, промывки, сортировки, отбелки и очистки. В настоящее время наиболее широко применяемым способом получения целлюлозы является сульфатная варка, также называемая крафт-варкой, в которой применяют смесь гидроксида натрия (NaOH) и сульфида натрия (Na₂S). Процесс варки может быть основан на периодической варке или на 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 последний промывной аппарат на кислородной стадии принимает самую чистую промывную жидкость, для облегчения отбелки целлюлозы, и фильтрат, полученный из этого последнего аппарата для промывки, используют, в соответствии с принципом промывки противотоком, в качестве промывной жидкости и при разбавлениях. Когда получают фильтрат из первого аппарата для промывки небеленой целлюлозы, его можно или направить непосредственно в установку выпаривания черного щелока, или использовать в процессах, происходящих на участке варки, для разбавления и вытеснения, после чего он оказывается в потоке черного щелока. После последней стадии промывки целлюлозу можно направить на отбелку.

Стадии отбелки 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 отбелки 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 отбелке хромофорные соединения удаляют и окисляют до бесцветных соединений. Обычно важной частью отбелки является вымывание растворенного лигнина из целлюлозы в промывном устройстве, следующем за стадией отбелки.

С целью отбелки:

- для реакции с ароматическими блоками лигнина можно использовать хлор (Cl₂), озон (O₃) и/или перокси-кислоты (Paa (перуксусная кислота) и Caa (пероксомоносерная кислота)); и/или

- для реакции в целом со структурами лигнина, которые имеют свободные фенольные гидроксильные группы, можно использовать диоксид хлора (ClO₂) и/или кислород (O₂); и/или

- для реакции с некоторыми функциональными группами можно использовать гипохлорит (H) и/или перекись водорода (H₂O₂).

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 отбелки на целлюлозном заводе. Таким образом, для целей отбелки применяют преимущественно по меньшей мере диоксид хлора (ClO₂).

Поток, выходящий со стадии отбелки, 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. Отбелка отделяет различные соединения лигнина от волокон, и эти соединения остаются в выходящем потоке в форме органических молекул. Кроме того, на стадии (стадиях) отбелки 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 отбелки, при отбелке можно использовать кислород и/или пероксид. Однако, при проведении элементарного анализа, они оказываются такими веществами, что их вклад, например, в процессы очистки является незаметным.

В одном из примеров для регулирования pH используют соляную кислоту, и/или диоксид серы и/или другие восстановители используют для устранения химических веществ, оставшихся после отбелки, то есть для устранения непрореагировавших химикатов, применяемых при отбелке.

Целлюлозный завод имеет не только сточные воды после отбелки, 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 подготовке древесины. Упомянутые технологические воды обычно не находятся в контакте с процессом варки целлюлозы, за исключением воды для подготовки древесины и некоторых дренажных 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 аппаратов, промывные воды устройств, текстильные материалы (сетку и сукно) или контейнеры, происходящие из непрерывных или периодических процессов промывки, а также утечки из системы отходов.

Как было упомянуто, обработка небеленой целлюлозы включает по меньшей мере один процесс промывки. Преимущественно обработка небеленой целлюлозы включает:

- процесс сортировки;

- стадию кислородной делигнификации; и

- по меньшей мере одну стадию промывки после стадии кислородной делигнификации.

Процесс сортировки может быть размещен после продувки варочного котла, в середине или после процесса промывки, или после кислородной делигнификации. Обычно за этими технологическими стадиями следует процесс отбелки, предпочтительно на основе технологии ECF, которая включает установку для отбелки целлюлозы с одной или большим количеством стадий отбелки, основанных на использовании диоксида хлора, в дополнение к другим возможным стадиям, применяющим другие известные химикаты для отбелки. Преимущественно последовательность отбелки 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 по изобретению включает по меньшей мере процесс щелочной варки для получения целлюлозы; установку для отбелки, использующую преимущественно ECF отбелку, при которой образуются содержащие хлориды стоки; и блок очистки стоков (установка очистки сточных вод), для обработки сточных вод установки отбелки и/или других сточных вод, образующихся на целлюлозном заводе. В качестве альтернативы, вместо ECF отбелки можно использовать TCF отбелку.

Преимущественно используют ECF отбелку, при этом упомянутая отбелка включает как кислую стадию, так и щелочную. ECF отбелка охватывает все такие последовательности отбелки, которые включают по меньшей мере одну стадию с диоксидом хлора, и на которых не используют элементарный хлор на какой-либо из стадий отбелки. Современная ECF отбелка, применяемая для отбелки целлюлозы, обычно состоит по меньшей мере из двух, более предпочтительно по меньшей мере из трех стадий отбелки, включающих предпочтительно по меньшей мере три промывных устройства. Если на одной стадии отбелки используют диоксид хлора, наиболее типично дозы составляют от 5 до 15 кг акт. Cl/вст целлюлозы. Дозировка диоксида хлора для хвойной древесины обычно составляет от 25 до 35 кг/вст, а для лиственной древесины - от 20 до 30 кг/вст. Если целлюлозный завод должен дополнительно снижать количество органических соединений хлора, то задачей завода обычно является обрабатывать их в пределах завода, а не снижать применение диоксида хлора.

Целлюлозный завод обычно включает установку регенерации химикатов, включающую процесс выпаривания, обычно с последовательно соединенными выпарными установками, содорегенерационным котлом, удалением хлоридов из процесса и установкой получения химической продукции, для получения химикатов для варки.

Системы 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 некоторые элементы, о которых идет речь 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 отбелке, гемицеллюлозы и компоненты, происходящие из экстрактивных веществ, которые составляют значительную часть стоков, поступающих с установки отбелки. Имеются различные происходящие из древесины соединения, и часть этих соединений являются хлорированными, а часть их представляет собой низкомолекулярные соединения углерода и водорода. Поскольку микроорганизмы действуют так, 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 такое количество органических веществ, которое делает ее явно чище, чем стоки, обработанные другими способами, но из-за неорганических веществ ее обычно необходимо выводить из процесса.

Фиг. 1 изображает пример целлюлозного завода. Обычно на целлюлозном заводе щепу и белый щелок подают в варочный котел для варки целлюлозы. После варки сваренную целлюлозу, так называемую небеленую целлюлозу, подают на стадию промывки и на кислородную стадию. Обычно для упомянутой стадии (стадий) промывки используют горячую воду. Разбавленный черный щелок, поступающий со стадии 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 со стадии выпаривания, предпочтительно направляют на стадии промывки небеленой целлюлозы. Концентрированный черный щелок, полученный на стадии выпаривания, обрабатывают, чтобы получить зеленый щелок. Зеленый щелок дополнительно обрабатывают, чтобы получить белый щелок, который можно повторно использовать для варки. Целлюлозу со стадий промывки и кислородной стадии для небеленой целлюлозы направляют в блок отбелки. Блок отбелки обычно включает несколько стадий отбелки, для отбелки целлюлозы. Блок отбелки обычно производит в ходе отбелки целлюлозы кислые и щелочные стоки, и эти стоки обычно направляют в установку для обработки сточных вод. Отбеленную целлюлозу обычно направляют на бумажную фабрику и/или в пресспат.

Фиг. 2 изображает пример циркуляции вторичной воды в виде упрощенной технологической схемы. Такую циркуляцию можно осуществить, например, на целлюлозном заводе согласно фиг. 1. Фиг. 2 изображает поток 10 технологической воды с низким содержанием хлоридов, стоки 20, содержащие стоки процесса отбелки, установку 30 водоподготовки, установку 40 обработки сточных вод, гравитационный стол 41, блок 50 подготовки древесины, поток 60 пожарной и уплотняющей воды и, возможно, блок 70 очистки.

По меньшей мере один блок 70 очистки может быть помещен перед установкой 30 водоподготовки и/или после установки 30 водоподготовки.

Установка 30 водоподготовки предпочтительно содержит по меньшей мере забор свежей воды и каскад, отстойник (отстойники) для свежей воды, песчаный и/или многослойный фильтр (фильтры). Преимущественно установка 30 водоподготовки содержит по меньшей мере две, более предпочтительно по меньшей мере три, и наиболее предпочтительно по меньшей мере четыре отдельных линии обработки. Если поток 10 технологической воды с низким содержанием хлоридов обрабатывают в установке 30 водоподготовки, его можно направить на любую из указанных стадий очистки установки 30 водоподготовки.

Поток 10 технологической воды с низким содержанием хлоридов можно очистить в линии обработки, отличной от линии обработки свежей воды, поступающей из водной системы. В этом случае поток 10 технологической воды с низким содержанием хлоридов очищают в линии обработки установки 30 водоподготовки, отдельно от свежей воды. В качестве альтернативы поток 10 технологической воды с низким содержанием хлоридов можно очистить совместно со свежей водой, поступающей из водной системы 10, по меньшей мере в одной из линий обработки установки 30 водоподготовки. Однако преимущественно линия обработки, которую используют для очистки потока 10 технологической воды с низким содержанием хлоридов в установке 30 водоподготовки, отделена от источников свежей воды, то есть указанную по меньшей мере одну линию обработки предпочтительно используют только для очистки потока 10 технологической воды с низким содержанием хлоридов.

Согласно настоящему изобретению, часть технологических вод отделяют и повторно используют, преимущественно после легкой очистки. Благодаря циркуляции вторичной воды существует циркуляция внутри технологических вод. Другими словами, не все технологические воды направляют на установку 40 обработки сточных вод, а какую-то часть технологических вод повторно используют в процессе. Благодаря циркуляции вторичной воды возможно снизить потребление свежей воды на целлюлозном заводе.

Преимущественно поток отходов от обработки зольного остатка объединяют с кислым и щелочным потоком со стадии отбелки, с получением потока 20 сточных вод. Если при подготовке 50 древесины используют фильтрат EOP, жидкий поток из блока 50 подготовки древесины предпочтительно направляют в поток 20 сточных вод, который содержит стоки процесса отбелки. В другом случае жидкий поток из блока 50 подготовки древесины предпочтительно направляют в поток 10 технологической воды с низким содержанием хлоридов. Поток 20 сточных вод, содержащий стоки стадии отбелки, предпочтительно направляют в установку 40 обработки сточных вод.

Поток пожарной и уплотняющей воды предпочтительно направляют в поток 10 технологической воды с низким содержанием хлоридов. В дополнение или в качестве альтернативы, поток воды из линии волокна предпочтительно направляют в поток 10 технологической воды с низким содержанием хлоридов.

Преимущественно устройство включает блок 70 очистки, который содержит по меньшей мере одну стадию механической очистки и/или по меньшей мере одну стадию химической очистки, для очистки потока 10 технологической воды с низким содержанием хлоридов. Преимущественно блок 70 очистки представляет собой отстойник, который используют для удаления взвешенных твердых веществ.

Если используют блок 70 очистки, воды, очищенные в устройстве 70 механической или химической очистки, преимущественно направляют, по меньшей мере частично, на установку 30 водоподготовки. В качестве альтернативы или в дополнение, воды, очищенные в устройстве 70 механической или химической очистки, преимущественно направляют на целлюлозный завод, чтобы повторно использовать их в качестве технологических вод. Однако эти технологические воды должны быть пригодными для повторного использования, то есть достаточно чистыми, чтобы их можно было использовать в качестве технологических вод, уже после очистной установки 70, если после указанной обработки в блоке очистки не используют установку водоподготовки или любое другое очистное устройство.

Преимущественно по меньшей мере часть технологических вод 10 с низким содержанием хлоридов очищают в очистном блоке 70 и/или в установке 30 водоподготовки, чтобы получить пригодную для повторного использования воду, после чего указанные пригодные для повторного использования воды снова используют в процессе.

Преимущественно циркуляция вторичной воды происходит в потоке воды, отдельном от по существу чистых фракций, то есть технологических вод с низким содержанием хлоридов. Технологические воды с низким содержанием хлоридов предпочтительно содержат технологические воды из линии волокна, предпочтительно включая уплотняющие воды насосов Нэша; при этом общее количество технологических вод линии волокна составляет, например, от 0 до 5 м³/вст, более предпочтительно от 1 до 3 м³/вст. В качестве альтернативы или в дополнение, технологические воды с низким содержанием хлоридов предпочтительно содержат уплотняющие воды и продувочные воды из содорегенерационного котла, и/или из зон установок обессоливания; при этом общее количество составляет, например, от 0 до 1 м³/вст, более предпочтительно от 0,1 до 0,5 м³/вст. В качестве альтернативы или в дополнение, технологические воды с низким содержанием хлоридов предпочтительно содержат уплотняющие воды из выпарной установки для черного щелока, при этом общее количество составляет, например, от 0 до 1 м³/вст, более предпочтительно от 0,1 до 0,5 м³/вст. В качестве альтернативы или в дополнение, технологические воды с низким содержанием хлоридов предпочтительно содержат перетоки из емкостей и/или отходы из пресспата; при этом общее количество составляет, например, не выше 3 м³/вст, более предпочтительно не выше 0,1 м³/вст. В качестве альтернативы или в дополнение, технологические воды с низким содержанием хлоридов предпочтительно содержат охлаждающие воды струйного конденсатора каустизации; при этом общее количество составляет, например, не выше 4 м³/вст, более предпочтительно от 1 до 2 м³/вст. В качестве альтернативы или в дополнение технологические воды с низким содержанием хлоридов предпочтительно содержат технологические воды подготовки древесины; при этом общее количество составляет, например, не выше 2 м³/вст, более предпочтительно от 1 до 2 м³/вст.

Преимущественно технологические воды с низким содержанием хлоридов содержат 2 или 3, более предпочтительно 4 или 5, и наиболее предпочтительно 5 или 6 из вышеуказанных источников.

Наиболее предпочтительно технологические воды с низким содержанием хлоридов содержат технологические воды линии волокна и/или уплотняющие воды.

Преимущественно по меньшей мере 50%, или по меньшей мере 60%, более предпочтительно по меньшей мере 70%, или по меньшей мере 80%, а наиболее предпочтительно по меньшей мере 90%, или по меньшей мере 95% всех вышеуказанных технологических вод с низким содержанием хлоридов используют повторно в качестве технологических вод, без обработки очисткой в установке для очистки сточных вод.

Преимущественно имеется по меньшей мере один накопительный блок, например, уравнительный резервуар и/или бассейн, для технологических вод 10 с низким содержанием хлоридов. Пожарные и уплотняющие воды 60 обычно не нуждаются в резервуаре, но эти воды можно транспортировать, например, по трубам, без какого-либо накопительного блока.

Технологические воды с низким содержанием хлоридов предпочтительно имеют низкое содержание NPE (не участвующих в процессе элементов) уже перед возможной стадией очистки в блоке 70 очистки и/или в установке 30 водоподготовки.

Преимущественно технологические воды с низким содержанием хлоридов имеют, перед любой стадией очистки:

- содержание Cl менее 200 мг/л, более предпочтительно Cl менее 100 мг/л,

- содержание Ca менее 200 мг/л, более предпочтительно Ca менее чем 100 мг/л,

- содержание сульфата менее 1500 мг/л, более предпочтительно менее 1000 мг/л,

- pH воды от 6,5 до 10, и

- величину ХПК менее 1200 мг/л или менее 1100 мг/л, более предпочтительно менее 1000 мг/л или менее 800 мг/л, и наиболее предпочтительно менее 500 мг/л.

Стадия очистки может быть необходима, например, для того, чтобы снизить содержание сульфата и/или величину ХПК технологических вод с низким содержанием хлоридов, поскольку, преимущественно, поток технологических вод с низким содержанием хлоридов при повторном использовании в качестве технологической воды имеет:

- содержание Cl менее 200 мг/л,

- содержание Ca менее 110 мг/л,

- содержание сульфатов менее 200 мг/л,

- значение ХПК ниже 100 мг/л,

- pH воды от 6,5 до 10, и

- расход перманганата калия менее 25 мг/л.

Величины содержания Cl, Ca и ХПК существенно различаются между технологическими водами 10 с низким содержанием хлоридов и сточными водами 20, содержащими стоки стадии отбелки; и, кроме того, между технологическими водами 10 с низким содержанием хлоридов и очищенной сточной водой из установки обработки сточных вод. Особенно содержание хлоридов в технологических водах 10 с низким содержанием хлоридов существенно отличается от стоков 20, а также от сточных вод, очищенных в установке обработки сточных вод. Например, на целлюлозном заводе, где количество сточных вод составляет 15 м³/вст, содержание NPE для стоков со стадии отбелки может составлять следующие величины:

- содержание Cl примерно 350 мг/л, и

- содержание Ca примерно 110 мг/л,

а для сточных вод, очищенных на установке обработки сточных вод - следующие величины:

- содержание Cl примерно 440 мг/л, и

- содержание Ca примерно 150 мг/л.

Величина ХПК для стоков стадии отбелки обычно составляет примерно от 2500 до 3000 мг/л, следовательно, ее необходимо снизить, обычно посредством биологической очистки. Также и pH стоков стадии отбелки существенно отличается от технологических вод 10 с низким содержанием хлоридов; при этом pH стоков стадии отбелки обычно составляет около 4. Однако значение pH естественно изменяется, в зависимости от щелочности или кислотности стоков. Обычно объединенный поток сточных вод является кислым, поскольку количество кислого фильтрата стадии отбелки обычно бывает выше.

Технологические воды 10 с низким содержанием хлоридов разделяют по меньшей мере на два потока, в зависимости от их величины ХПК. В низших фракциях содержание ХПК преимущественно составляет не выше 600 мг/л, например, между 40 и 600 мг/л. В одном из примеров технологические воды 10 с низким содержанием хлоридов и более высоким ХПК, чем у других, например, поступающие с подготовки древесины, где ХПК может быть 1300 мг/л, и/или из блоков пресспатов, где ХПК может составлять 800 мг/л, направляют на дополнительную обработку очисткой.

Преимущественно, чтобы получить низкое содержание хлоридов в технологических водах 10 с низким содержанием хлоридов, следующие фракции не включают в технологические воды с низким содержанием хлоридов, но направляют в стоки 20 и/или на установку 40 обработки сточных вод:

- промывные воды от выщелачивания зольного остатка из электростатического осадителя и/или другие отходы обработки зольного остатка, обычно включающие особенно высокое содержание хлоридов, и

- технологические воды подготовки древесины, если при подготовке древесины используют фильтрат стадии EOP отбелки.

Поток 10 технологической воды с низким содержанием хлоридов преимущественно рециркулируют на повторное использование, по меньшей мере частично, в линию пожарной воды для целей промывки; при этом ее количество составляет, например, 2 м³/вст; и/или в линию пожарной воды для целей уплотнения.

В качестве альтернативы или в дополнение, поток технологической воды с низким содержанием хлоридов рециркулируют на использование ее для орошения гравитационного стола установки обработки сточных вод; при этом количество составляет, например, 0,7 м³/вст.

В качестве альтернативы или в дополнение, поток технологической воды с низким содержанием хлоридов преимущественно рециркулируют на повторное использование при подготовке древесины; при этом количество составляет, например, 1,2 м³/вст. Щелочной pH этого потока предпочтительно используют в блоке подготовки древесины, в то время как в ином случае компоненты, переходящие в раствор из древесины, могут сделать среду на этой стадии слишком кислой.

В качестве альтернативы или в дополнение, поток 10 технологической воды с низким содержанием хлоридов преимущественно используют в охлаждающих водах струйных конденсаторов при каустизации.

В одном из примеров технологическую воду с низким содержанием хлоридов, которая подлежит рециркуляции, обрабатывают экономичным методом (методами), для получения пригодной для повторного использования воды. Преимущественно очистка технологических вод с низким содержанием хлоридов включает стадию химической флокуляции, стадию отстаивания, стадию фильтрации через песчаный фильтр и/или стадию дезинфекции, например, обработку УФ, H₂O₂ или O₃.

В качестве альтернативы или в дополнение по меньшей мере одна стадия очистки технологической воды с низким содержанием хлоридов включает стадию флокуляции магнетитом, так называемым методом Johnson Screens. В качестве альтернативы или в дополнение, по меньшей мере одна стадия очистки технологической воды с низким содержанием хлоридов включает стадию микрофильтрации. В качестве альтернативы или в дополнение, по меньшей мере одна стадия очистки технологической воды с низким содержанием хлоридов включает стадию окисления. В качестве альтернативы или в дополнение по меньшей мере одна стадия очистки технологической воды с низким содержанием хлоридов включает стадию ультрафильтрации. В качестве альтернативы или в дополнение, по меньшей мере одна стадия очистки технологической воды с низким содержанием хлоридов включает стадию нанофильтрации. В качестве альтернативы или в дополнение, по меньшей мере одна стадия очистки технологической воды с низким содержанием хлоридов включает другую стадию химической и/или механической очистки. Преимущественно очистка технологической воды с низким содержанием хлоридов включает одну, две или три из вышеуказанных стадий.

Флокулянты, применяемые на стадии химической флокуляции, 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(диаллилдиметиламмоний хлорид),

- поли(амидоамин),

- поли(винилформамид),

- поли(винилпирролидон),

- поли(винилацетамид),

- поли(винилметилформамид),

- поли(винилметилацетамид),

- поли(диметиламинопропилметакриламид),

- поли(диметиламиноэтилакрилат),

- поли(диэтиламиноэтилакрилат),

- поли(акрилоилэтилтриметиламмоний хлорид),

- поли(акриламидопропилтриметиламмоний хлорид),

- поли(метакриламидопропилтриметиламмоний хлорид),

- поли(акриламид), поли(этиленимин),

- поли(этиленоксид),

- поли(винилпиридин),

- гексадиметринбромид,

- сополимер диметиламина с эпихлоргидрином,

- сополимер диметиламина с эпихлоргидрином и с этилендиамином,

- поли(амидоамин-эпихлоргидрин) или их сополимер,

- N-винилформамид,

- аллиламин,

- диаллилдиметиламмоний хлорид,

- N-винилацетамид,

- N-винилпирролидон,

- N-метил-N-винилформамид,

- N-метил-N-винилацетамид,

- диметиламинопропилметакриламид,

- диметиламиноэтилакрилат,

- диэтиламиноэтилакрилат,

- акрилоилэтилтриметиламмоний хлорид, или

метакриламидопропилтриметиламмоний хлорид в гомополимеризованной форме и/или имеющий разветвленные структуры, и

- другие флокулянты, в которых функциональность полимера основана на группах четвертичного аммония, например, на производных на основе крахмала.

В предпочтительном примере акриламид и/или полиакриламид используют совместно с так называемым ДАДМАХ (диаллилдиметиламмоний хлорид). В качестве альтернативы или в дополнение, акриламид преимущественно вступает в реакцию с другим акриламидом с образованием полиакриламида.

Предпочтительно флокулянт содержит полиамин. В качестве альтернативы или в дополнение, флокулянт содержит поли(диаллилдиметиламмоний хлорид) (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 ПВАм). В качестве альтернативы или в дополнение, флокулянт содержит поли(этиленимин) (то есть ПЭИ). В качестве альтернативы или в дополнение, флокулянт состоит из гомополимеризованной и/или имеющей разветвленные структуры формы, в которой функциональность полимера основана на четвертичных аммонийных группах, например, на 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 очистки 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).

В качестве альтернативы или в дополнение, коагулянты включают соединения двухвалентного железа, например FeCl₂ и/или FeSO₄. В качестве альтернативы или в дополнение, коагулянты включают соединения трехвалентного железа, например FeCl₃ и/или Fe₂(SO₄)₃.

Адсорбенты могут включать, например, глину, бентонит и/или тальк.

Предпочтительно поток отходов от обработки зольного остатка, преимущественно содержащий промывные воды от выщелачивания зольного остатка, направляют в поток 20 сточных вод. Предпочтительно кислые и щелочные потоки со стадии отбелки также направляют в поток 20 сточных вод. Поток сточных вод предпочтительно направляют на установку 40 обработки сточных вод. В одном из примеров, из-за количества и качества стоков, которые должны быть направлены на установку обработки сточных вод, например, из-за концентрационной нагрузки в меньшем объеме, а особенно - в случае низкомолекулярных компонентов с высоким ХПК, существующую аэробную обработку в установке обработки сточных вод изменяют. Преимущественно установка обработки сточных вод по данному изобретению включает:

- анаэробный реактор + аэробную обработку, или

- анаэробный реактор + мембранный биореактор.

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.

Изобретение относится к способу обработки жидких потоков на целлюлозном заводе. Способ обработки жидких потоков на целлюлозном заводе, при котором устройство включает: процесс варки для получения целлюлозной массы, по меньшей мере одну стадию промывки для промывки целлюлозной массы, по меньшей мере одну стадию отбелки для отбелки целлюлозной массы, установку обработки сточных вод, установку водоподготовки и блок подготовки древесины. При этом способ включает: разделение технологических вод с низким содержанием хлоридов, имеющих содержание хлоридов менее 200 мг/л, по меньшей мере на два потока в соответствии с их ХПК (химическое потребление кислорода), направление по меньшей мере части технологических вод с низким содержанием хлоридов на целлюлозный завод, чтобы повторно использовать в качестве технологической воды. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ обработки жидких потоков на целлюлозном заводе, при котором устройство включает:

- процесс варки для получения целлюлозной массы,

- по меньшей мере одну стадию промывки для промывки целлюлозной массы,

- по меньшей мере одну стадию отбелки для отбелки целлюлозной массы,

- установку (40) обработки сточных вод,

- установку (30) водоподготовки, и

- блок (50) подготовки древесины, где способ включает:

- разделение технологических вод с низким содержанием хлоридов, имеющих содержание хлоридов менее 200 мг/л, по меньшей мере на два потока в соответствии с их ХПК (химическое потребление кислорода),

- направление по меньшей мере части технологических вод с низким содержанием хлоридов на целлюлозный завод, чтобы повторно использовать в качестве технологической воды.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный способ включает: направление технологической воды с низким содержанием хлоридов и с более высоким ХПК на дополнительную очистительную обработку.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в технологической воде с низким содержанием хлоридов и с более высоким ХПК величина ХПК составляет более 600 мг/л.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что технологические воды с низким содержанием хлоридов содержат по меньшей мере один из следующих видов вод:

- технологические воды из магистралей линии волокна,

- уплотняющие воды из зоны содорегенерационного котла,

- продувочные воды из зоны содорегенерационного котла,

- уплотняющие воды из установки обессоливания,

- уплотняющие воды из выпарной установки,

- отходы пресспата,

- перетоки емкостей пресспата,

- охлаждающие воды струйного конденсатора каустизации, или

- технологические воды подготовки древесины.

5. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что содержание Cl в технологических водах с низким содержанием хлоридов составляет менее 100 мг/л.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что содержание Cl в технологических водах с низким содержанием хлоридов составляет менее 200 мг/л, предпочительно менее 100 мг/л.

7. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что содержание Са в технологических водах с низким содержанием хлоридов составляет менее 200 мг/л, предпочтительно менее 100 мг/л.

8. Способ по п. 4, отличающийся тем, что содержание Са в технологических водах с низким содержанием хлоридов составляет менее 200 мг/л, предпочтительно менее 100 мг/л.

9. Способ по п. 5, отличающийся тем, что содержание Са в технологических водах с низким содержанием хлоридов составляет менее 200 мг/л, предпочтительно менее 100 мг/л.

10. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что рН технологических вод с низким содержанием хлоридов составляет от 6,5 до 10.

11. Способ по п. 4, отличающийся тем, что рН технологических вод с низким содержанием хлоридов составляет от 6,5 до 10.

12. Способ по п. 5, отличающийся тем, что рН технологических вод с низким содержанием хлоридов составляет от 6,5 до 10.

13. Способ по п. 7, отличающийся тем, что рН технологических вод с низким содержанием хлоридов составляет от 6,5 до 10.

14. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что по меньшей мере часть технологических вод с низким содержанием хлоридов направляют для использования на целлюлозном заводе в:

- линии пожарной воды для целей промывки,

- линии пожарной воды для целей уплотнения,

- установке обработки сточных вод для орошения гравитационного стола,

- блоке подготовки древесины или

- струйных конденсаторах в качестве охлаждающих вод при каустизации.

15. Способ по п. 4, отличающийся тем, что по меньшей мере часть технологических вод с низким содержанием хлоридов направляют для использования на целлюлозном заводе в:

- линии пожарной воды для целей промывки,

- линии пожарной воды для целей уплотнения,

- установке обработки сточных вод для орошения гравитационного стола,

- блоке подготовки древесины, или

- струйных конденсаторах в качестве охлаждающих вод при каустизации.

16. Способ по п. 5, отличающийся тем, что по меньшей мере часть технологических вод с низким содержанием хлоридов направляют для использования на целлюлозном заводе в:

- линии пожарной воды для целей промывки,

- линии пожарной воды для целей уплотнения,

- установке обработки сточных вод для орошения гравитационного стола,

- блоке подготовки древесины или

- струйных конденсаторах в качестве охлаждающих вод при каустизации.

17. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что указанный способ включает:

- направление потока отходов обработки зольного остатка целлюлозного завода в поток (20) стоков, для обработки в установке (40) обработки сточных вод.

18. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что технологическую воду с низким содержанием хлоридов, перед тем, как повторно использовать ее в качестве технологической воды, очищают по меньшей мере на одной стадии очистки с помощью по меньшей мере одной из следующих технологий:

- технологии химической флокуляции,

- технологии отстаивания,

- технологии фильтрации,

- технологии дезинфекции,

- технологии микрофильтрации,

- технологии окисления,

- технологии ультрафильтрации, или

- технологии нанофильтрации.

19. Применение технологических вод с низким содержанием хлоридов, имеющих содержание хлоридов менее 200 мг/л, на целлюлозном заводе, включающем:

- варочную установку для варки целлюлозной массы,

- промывную установку для промывки целлюлозной массы,

- установку для отбелки,

- установку (40) обработки сточных вод,

- установку (30) водоподготовки, и

- блок (50) подготовки древесины по меньшей мере в одном из следующего:

- линии пожарной воды для целей промывки и/или уплотнения,

- гравитационном столе установки обработки сточных вод в качестве вод для орошения,

- блоке подготовки древесины для целей промывки, или

- струйных конденсаторах в качестве охлаждающих вод при каустизации.