工艺水再净的系统和方法

专利名称：工艺水再净的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于处理工艺水，尤其是用于处理造纸过程中的工 艺水的系统，其中所述系统包括至少一个工艺水处理单元。本发明进一 步涉及一种用于处理工艺水，尤其是用于处理造纸过程中的工艺水的方 法。
背景技术：
工艺水的处理在许多技术领域的情形中都是尤其必要的，在所述情
形中，工艺水在相应的系统中的回路(circuit)中引导，以防止工艺水富 集干扰物质。它还特别应用于造纸中的工艺水，事实上应用于利用新鲜 纤维造纸，以及尤其是利用回收纸造纸的过程中。
在过去的几十年中，越来越多的纸正利用回收纸获得，以降低造纸 过程的能耗，尤其是降低天然资源的消耗。尽管制造一吨一次纤维纸需 要大约2.2公吨(吨)木材，根据来源于回收纸的二次纤维与回收纸中的 总纤维量的比例，纸回收中的木材需求可以极大降低，或降至为零。此 外，与利用一次纤维造纸相比，回收纸的生产仅需要一半的能源以及仅 三分之一的新鲜水。然而，就油墨保留性、印刷行为、白度以及抗老化 而言，现今的回收纸的质量与一次纤维纸的质量一样高。
在利用回收纸造纸的过程中，首先将回收纸与水混合，并在碎浆机 中粉碎，同时进行搅拌和混合，以溶解单独的纤维复合物。随后，进行 纤维的清洗，以在纤维被可选地漂白并最终可选地在添加少量一次纤维 之后在造纸机中制成纸张之前从纤维浆中除去非纤维异物。因此，相应 的系统包括用于处理回收纸的装置和造纸机，其中回收纸处理装置包括 回收纸碎浆单元，即碎浆机、用于除去杂质的分选装置，以及用于除去 工艺水的脱水单元，在所述碎浆机中，工艺水被供应至回收纸，以碎浆
和粉碎纤维。在系统中提供两个或更多个回收纸处理装置或阶段(stage), 即所谓的环路(loops)也是已知的，以提高来自回收纸的处理纤维的质 量。对此，回收纸处理装置和造纸机的每一环路优选包括其自身的工艺 水处理单元，其中单独的工艺水处理单元能通过设在单个环路之间的脱 水单元相互分离。
为了能够在回路中的每一环路中引导工艺水，从而能使添加的新鲜 水量最小，工艺水必须在单独的工艺水处理单元中清洁至必要的程度， 工艺水处理单元通常包括原料回收单元和/或原料去除单元，在其中工艺 水中含有的纤维被从工艺水中机械地分离，从而全部或部分地引回至回
收纸处理装置。这些原料回收单元或原料去除单元通常设计为筛选系统 和/或压力释;^文浮选(溶解空气浮选)系统。
一种用于从回收纸造纸的系统从德国专利文献DE 40 42 224 Al中获 知，所述系统包括一回收纸处理装置，所述回收纸处理装置包括一环路 以及一造纸机。所述回收纸处理装置包括一碎浆机，回收纸被引入碎浆 机中并与工艺水混合，以将旧纸再制浆； 一分选阶段，所述分选阶段设 在所述碎浆机的下游，杂质在其中与碎浆机中制造的悬浮纸浆分离；一 浓缩单元，以尽可能多地从悬浮纸浆中去除工艺水；以及一工艺水处理 单元，以清洁工艺水。工艺水处理单元依次基本包括一预清洁装置、一 厌氧净化阶段，例如包括一 UASB反应器，以及一有氧净化阶段。在工 艺水处理单元中净化的工艺水可以作为废水排出，或者依据另 一 实施方 案，可以部分导回碎浆机作为再制浆水，部分导回造纸机，在这种情况 下，来自造纸机的 一部分白水流量被加入到通过回收纸处理装置的工艺 水处理单元引导的工艺水中。
因而，在该系统中，造纸才几的工艺水回路和工艺水处理单元的工艺 水回路不是完全相互分离的，从而造纸机中的工艺水质量和回收纸处理 装置中的工艺水质量不能被有效地并相互独立地控制。最后提到的实施 方案的另一缺陷是，由于部分回路引导，在工艺水中采用的水硬度高， 且此水硬度会干扰厌氧UASB反应器的操作。微生物用于厌氧反应器中， 对于其功能很重要的是，微生物具有限定的比重，能够由于在处理水中 的有机化合物降解期间在气体分离器中形成的生物气升到反应器的顶 部，与在此过程中形成的生物气分离，所述生物气附着在微生物颗粒上。 在分离生物气后，比重就不会变得特别大，以致于微生物颗粒掉落到反 应器的底部，否则它们就不再参与净化过程。然而，由于其结构和尺寸， 微生物成为了石灰沉积物的结晶核，以致于石灰在特定的水硬度和相应 的pH值时，沉积在微生物颗粒上，而这些沉积导致颗粒的比重发生无法 计算的改变，以致于它们不再具有其功能。特别是由于产生碳酸氢根离
子(HC(V),厌氧微生物的代谢活动还导致石灰/二氧化碳平衡的迁移， 这进一步促进了石灰在樣t生物颗粒上的沉积。为了确保纟鼓颗粒在石灰沉 积在其上时保持功能，厌氧反应器中的再循环量将不得不增加，以将颗 粒在比重更大时仍在反应器中保持悬浮。然而，再循环量一方面受到分 离器的液压能力的限制，另一方面受到将反应器保持层流的限制。此外， 更高的再循环量导致二氧化碳的逃逸，从而由于在再循环管线中的泵的
吸入和压力侧产生压力梯度，而进一步将石灰/二氧化碳平衡向石灰沉淀 的方向转移。

发明内容
从而，本发明的目的之一在于提供一种用于处理工艺水的系统以及 相应的方法，其中工艺水被有效地净化，尤其是可以直接控制工艺水的 水硬度和质量，其还尤其适用于处理具有高硬度的工艺水，诸如在利用 回收纸造纸的系统中的工艺水。所述处理的水特别应该被净化，以使由 于石灰沉淀现象导致的有氧反应器的操作的干扰可以得到有效地避免。
依据本发明，此目的通过依据权利要求1所述的系统实现，尤其是 通过这样的系统实现所述系统包括至少一个工艺水处理单元，其中所 述工艺水处理单元的至少 一个包括一混合有厌氧微生物的厌氧反应器以 及一石灰清除单元。
由于工艺水处理单元的至少 一个包括一 混合有厌氧微生物的厌氧反 应器，工艺水中含有的杂质，尤其是有机杂质和生物杂质，可以被有效 地除去。由于如此得到的纯度，工艺水可以完全地或至少几乎完全地在 回路中引导，而杂质不会被回路引导富集。这使得系统的新鲜水需要量 最小化。而且，由于工艺水处理单元除了厌氧反应器之外，还包括一石 灰清除单元，在回路中引导的工艺水的硬度可以得到控制，以使在厌氧 反应器中不会产生扰乱厌氧反应器中含有的微生物的石灰沉淀，从而可 以使厌氧反应器的效率得到最优化。总体上，依据本发明的系统从而使 得可能进行工艺水的至少几乎完全的回路引导，以及工艺水质量的有效
控制。依据本发明的系统的进一步的优点可以在如下事实中发现厌氧 处理的工艺水装料有厌氧微生物，所述厌氧微生物不能在诸如工艺阶段 和水处理的容器中的有氧环境中存活，或者以明显的量存活，从而可以 可靠地防止诸如具有包括有氧微生物的反应器的系统中发生的、相应的 系统部分中的微生物生长。
依据本发明的工艺水处理系统通常可以整合入工艺水在回路中引导 的任何系统中。特别是在造纸中，工艺水被显著量的杂质污染，从而依 据本发明的系统尤其适用于清洁造纸中产生的工艺水，不论它是利用新 鲜纤维造纸的系统中的工艺水还是利用回收纸造纸的系统中的工艺水。
在此情形下，依据本发明的系统除了至少一个工艺水处理单元之外， 包括至少一个原料预备装置和/或至少一个造纸机，其中包括一混合有厌 氧微生物的厌氧反应器以及一石灰清除单元的所述工艺水处理单元的至 少 一 个与至少 一个原料预备装置和/或至少 一 个造纸机连接。
特别地，当依据本发明的系统是用于利用回收纸造纸的系统时，它 优选具有一回收纸处理装置作为利用回收纸制造纤维原料的原料预备装 置，和/或作为利用纸浆造纸的造纸机，其中回收纸装置具有一个或多个 阶段，且这些阶段的至少一个和/或造纸机包括它们自身的工艺水处理单 元，其中所述工艺水处理单元的至少一个包括一混合有厌氧微生物的厌 氧反应器以及一石灰清除单元。尤其是当造纸机和回收纸处理装置的每 一阶段或每一环路包括一具有一厌氧反应器以及一石灰清除单元的工艺 水处理单元时，工艺水质量，即工艺水中含有的杂质量，可以由每一环 路单独控制。从而有可能在利用回收纸造纸的过程中获得最佳的水质量 控制。
为了实现对系统中使用的回收纸以及其中包括的纤维的有效利用， 本发明构思的进一步发展提出，在至少一个工艺处理单元中进一步设置 一原料回收单元和/或原料去除单元。当原料回收单元或原料去除单元裙二
制成作为级联以串联地结合原料回收装置(例如具有筛选屏障(screen barriers)的装置)和微浮选装置(或压力释放浮选装置)时，将尤其获 得良好的效果。在优选制成为喷洒过滤的第一阶_歐，回收了有用的纤维， 然而在第二阶段，即原料去除阶段，精细的原料被从工艺水中除去。
依据本发明的一个进一步优选的实施方案，所述至少一个工艺水处 理单元进一步包括一过滤单元，以分离工艺水中含有的固体颗粒。此过 滤单元优选地布置在石灰清除单元的下游，以及厌氧反应器的下游。
石灰清除单元通常可以布置在厌氧反应器的上游或下游的至少一个 工艺水处理单元中。由于质量负载(mass freight),即工艺水中的固体物 浓度，在厌氧反应器的下游比厌氧反应器的上游低，所以石灰清除单元 布置在厌氧反应器的下游比较有利，尤其是在制造坐标纸的造纸系统中。 相比之下，当在处理水中含有大量的纤维和纤维应该在原料分离后返回 时，在厌氧反应的上游布置石灰清除单元对于相应的系统尤其适合。在 优选的实施方案中，至少一个工艺水处理单元包括一制成微浮选装置或 压力释放浮选装置的原料回收单元和/或一原料去除单元，石灰清除单元 还优选地布置为在至少一个处理水预备单元中处理厌氧反应器，因为石 灰清除单元可随后与微浮选装置或压力释放浮选装置组合成一个装置。
当至少一个工艺水处理单元的石灰清除单元是一压力释放浮选装置 时，对于从工艺水中除去杂质可尤其获得特别好的结果。在压力释放浮 选下，待处理的工艺水优选地首先通过添加例如钠石威液(sodiumlye)的 pH调节剂设置为适用于石灰形成的中性或碱性pH,所述pH优选在7到 10之间，尤其优选在7和9之间，非常特别优选在7.5和8.5之间。任选 地，沉淀剂和/或絮凝佐剂可以与水混合，以促进石灰形成。随后，在如 此生产的混合物中加入压力气体，优选压缩空气，此混合物在此加压混 合物膨胀或暴露至压力释放浮选反应器中的减压前被加压，从而先前加 入的压力气体至少极大部分地以气泡形式从水中溢出，并向上流动。同
时，气泡将水中含有的石灰絮状物带走，从而它们与水分离。
为了实现高效的石灰分离，本发明构思的进一步发展提出了构建压 力释放浮选装置，以使加压和膨胀之间的压力差等于至少2巴，优选至
少3巴，尤其优选至少4巴，非常特别优选至少5巴。上述压力差越大， 在膨胀期间产生的气泡越小，从而由于气泡的表面/体积比更大，而实现 更多的石灰分离。
压力释放浮选装置优选包括一沉淀设备，在其中，通过添加选自由 pH调节剂、沉淀剂、絮凝佐剂和其任何适宜的组合的组的物质将石灰从 工艺水中沉淀；以及一石灰分离设备，在其中沉淀的石灰与工艺水分离。 例如，沉淀设备可包括一 pH调节设备，以及一用于沉淀剂和/或絮凝佐 剂的供应管线，而石灰分离设备优选地包括用于压力气体的掺和单元， 用于在工艺水中物理溶解压力气体的气体溶解反应器，以及压力释放浮 选反应器。
作为前述实施方案的替代方式，石灰清除还可以在相应的沉淀之后 通过离心力，例如使用离心机或旋风分离器进行。
为了在上述实施方案中实现工艺水与选自由pH调节剂、沉淀剂、絮 凝佐剂和其任何适宜的组合的组的物质的均匀混合，依据本发明的系统 优选具有用于均匀掺和上述至少一种物质的混合单元。
在上述实施方案中，沉淀设备和石灰分离设备都可以布置在厌氧反 应器的下游。然而，同样可以在厌氧反应器的上游设置沉淀设备和石灰 分离设备，或在厌氧反应器的下游设置沉淀设备以及在厌氧反应器的上 游设置石灰分离设备，在后一种情形下， 一部分流量管线从厌氧反应器 导入沉淀设备，离开沉淀设备的工艺水经一相应的管线引导入所述石灰 分离设备中，且一旁路管线从厌氧反应器越过沉淀设备进入过滤单元。 所述最后一个实施方案对用于制造绵纸(tissue paper)的系统尤其有利， 因为绵纸的制造不含任何灰分。在至少石灰分离设备布置在厌氧反应器 的上游的后面两个实施方案中，优选制成为压力释放浮选装置的此石灰 分离设备可以整合入优选制成为H浮选装置的材料回收单元中和/或材料 去除单元中。
本领域人员已知的所有类型的厌氧反应器都可以用作混合有厌氧微
生物的厌氧反应器，例如，接触污泥反应器、UASB反应器、EGSB反应 器、固定床反应器和流化床反应器，其中UASB反应器和ESGB反应器 尤其能获得良好的结果。在厌氧反应器之前可以连接一预酸化反应器， 从而工艺水在供应到厌氧反应器中前进行酸化和/或水解。尽管诸如多糖、 多肽和脂肪之类的聚合物被来自微生物的胞外酶在酶促水解期间降解为 其单体，诸如糖、氨基酸、脂肪酸，但这些单体被产酸-微生物在酸化过 程中转化为有机酸、醇类、趁类、氢气和二氧化碳。
依据本发明，系统的原料预备装置包括一个或多个阶段，其中l至3 个原料预备阶段尤其可以获得良好的结果，其中相互独立的阶段优选通 过一个脱水阶段相互分离。原料预备装置尤其优选包括两个相互分离的 阶段。在用于利用回收纸造纸的系统中，原料预备装置被设计成回收纸 处理装置，原料预备阶段作为回收纸处理阶段。
与原料预备装置的阶段数目无关，本发明进一步优选的实施方案规 定在制备纸的系统中，原料预备装置的阶段的至少一个和造纸机两者 各自包括其自身的工艺水处理单元，其中独立的工艺水处理单元各具有 厌氧反应器以及石灰清除单元。
本发明构思的进一步发展提出，原料预备装置的所有阶段以及造纸 机均包括其自身的工艺水处理单元，其中单独的工艺水处理单元各具有 厌氧反应器以及石灰清除单元。由于造纸机和原料预备装置的每一阶段 或每一环路都包括一具有厌氧反应器以及石灰清除单元的工艺水处理单 元，工艺水质量，即工艺水中含有的杂质量，可以由每一环路单独控制。 从而可能在造纸过程中获得最佳的水质量控制。
依据本发明的系统进而优选包括废水净化装置，通过该废水净化装 置在回路中引导的一些工艺水被净化，并排出系统，以用新鲜水替换此 部分。
在这点上，废水净化装置可以包括一个或多个选自由原料去除单元、 冷却单元、生物废水处理单元和其任何适宜的组合组成的组的设备。
在上述实施方案中， 一部分流量管线优选地设在从废水净化装置导
回入原料预备装置中和/或造纸机中的系统中。
本发明的另 一 目的是一种处理工艺水的方法，尤其是用于处理造纸 中的工艺水的方法，所述方法包括至少一个工艺水处理步骤，其中连续 供应至工艺水处理步骤的工艺水的至少 一些，进行一在混合有厌氧微生 物的厌氧反应器中的净化步骤，以及一脱石灰步骤。
连续供应至工艺水处理步骤的工艺水优选地来自原料预备装置，例 如来自回收纸处理装置和/或来自造纸机。
本发明构思的进一步发展提出，将工艺水在脱石灰步骤中进行一压 力释放浮选步骤。
在上述实施方案中，压力释放浮选步骤中的加压和膨胀之间的压力
差优选等于至少2巴，尤其优选至少3巴，非常特别优选至少4巴，最 优选至少5巴。
依据本发明的方法优选在依据本发明的上述系统中进行。


依据本发明的方法在下文将纯粹以举例的方式参照有利的实施方案 并参照附图进行描述。 其中
图1是依据本发明的第 一 实施方案的利用回收纸造纸的系统的示意
图2是依据本发明的第二实施方案的原料预备装置的 一 个阶段的示 意图；以及
图3是依据本发明的第三实施方案的原料预备装置的 一个阶段的示 意图。
具体实施例方式
图1所示的系统包括一回收纸处理装置100以及布置在回收纸处理 装置100下游并与之连接的造纸机200。在这点上，回收纸处理装置IOO 包括两个基本相互分离的阶段或环路101a和101b并在图1中用点划线 框示出。
纸处理装置100的第一阶段101a包括原材料入口 102、碎浆机105、 分选设备110a以及脱水单元115a，其依次布置并相互连接。就本发明而 言，碎浆机105不仅理解为一个由装置部件构成的设备，如图1示意性 地示出的，而特别地还应理解为装置组合，其包括多个单独的装置部件， 且其含有碎浆所需的所有构件或单元。同样地，还适用于分选设备110a、 脱水单元115a和图1中所示的所有其它构件。
碎浆机105和分选设备110a各经由一管线连接至废料处理单元 118a。
此外，回收纸处理装置100的第一阶革殳101a包括工艺水处理单元 116a，从废料处理单元118a、从分选装置110a以及从脱水单元115a经 由相应的管线向所述工艺水处理单元116a供应在这些系统部分中产生的 工艺水。在这点上，分选装置110a还可包括一系列分选设备(未示出)。 工艺水处理单元116a由原料回收单元120a、混合有厌氧微生物的厌氧 反应器125a、石灰清除单元130a以及过滤单元140a组成，其依次布置 并相互连纟妄。 一返回管线145a乂人所述过滤单元140a导回至石f浆才几105。 除了原料回收单元120a之外，或者作为原料回收单元120a的替换，可 以在回收纸处理装置100中设置一原料去除单元(未示出)。
与第一阶,殳101a不同，回收纸处理装置100的第二阶l殳101b包括 连接至脱水单元115a的分选装置110b、氧化单元或还原单元112以及脱 水单元115b,其依次布置并相互连接。另外，第二阶段101b具有工艺 水处理单元116b，其制成与第一阶段101a的工艺水处理单元116a类似， 其中回收纸处理装置100的第二阶段101b的过滤单元140b经由返回管 线145b连接至分选装置110b,以及经由一部分流量管线170a连接至来 自过滤单元140a的回收纸处理装置100第一阶l殳101a的返回管线145a。 尽管分选装置110b和氧化单元或还原单元112经由相应的管线连接至废 料处理单元118b,脱水单元115b被直接连接至工艺水处理单元116b的 原料回收单元120b。另外， 一管线从氧化单元或还原单元112引导至原 料回收单元120b。
造纸机200包括离心分选机202、精细分选装置204、造纸才几成形部 分206、造纸机压缩部分208以及干燥部分210 ,其依次布置并相互连 接。离心分选机202和精细分选装置204被连接至一废并牛处理单元212, 且造纸才几成形部分206和造纸^/L压缩部分208纟皮连4妾至一纤维回收单元 214。另外，废料处理单元212和纤维回收单元214经由相应的管线连接 至工艺水处理单元216,所述工艺水处理单元216由原冲+去除单元220、 混合有厌氧樣i生物的厌氧反应器225、石灰清除单元230和过滤单元240 组成。另外， 一返回管线270从造纸机200的过滤单元240引导入回收 纸处理装置100第二阶段101b的管线170中。纤维回收单元214和原料 去除单元220还可以结合在制成例如为微浮选装置的装置部分中。
此外，新鲜水管线280设在造纸机200的区域中，经由该新鲜水管 线280,新鲜水可以供应至造纸才几。在这点上，新鲜水供应管线280可以 开设在造纸机200的各个点上，例如在至离心分选机202的供应管线和/ 或造纸4几成形部分206和/或造纸才几压缩部分208中，所以新鲜水供应管 线280的确切位置在图1中未示出。另夕卜，在系统中设有一废水管线300, 经由该废水管线300，可将废水从系统排出。废水管线300还可以布置在 系统的不同位置中，例如在管线170处，这样的话，废水管线300的确 切位置在图1中未示出。废水管线300引导入机械原料去除单元305中， 在其后，连纟妻了一冷却单元310以及一生物废水净化单元315。 一管线 从生物废水净化单元315引导入7〉共水体400,例如河流中，所述生物废 水净化单元315可包括一石灰清除单元和一过滤单元；然而，如果需要， 其部分流还可以导回至造纸机中或导入纸浆处理。
在系统的操作过程中，回收纸连续地经由原材料入口 102导入回收 纸处理装置100第一阶段101a的碎浆机105中，在其中回收纸与经由返 回管线145a供应的工艺水混合，并粉碎，以回收纤维。然而在碎浆机105 中回收的纤维被作为纤维悬浮液连续地转移入分选装置110a中，在碎浆 机105中产生并可包括纤维残渣的工艺水被首先导入废冲+处理单元118a 中，并从那里，在分离废料后，被导入回收纸装置100的工艺水预备单 元116a的原料回收单元120a中。在分选装置110a中，比纤维大的、轻或重的非原料部分(non-belonging parts),诸如塑料箔和塑料片形式的 粗杂质被例如通过筛选屏障且通常在多个阶段中从纤维悬浮液中分选 出。另外，浮选还可以在以清除颜料、墨水和染料颗粒(脱墨)为目的 的分选装置中进行。另外，精细原料和灰分可以在原料洗涤中分离。纤 维悬浮液通过在脱水单元115a除去工艺水浓缩，所述脱水单元115a布 置在分选装置110a的下游且可优选地制成为脱水过滤器和/或螺旋压榨 机，从而以浓缩纤维悬浮液的形式从脱水单元115a转移到回收纸处理装 置100的第二阶段101b的分选装置110b中。分选装置110a中产生的工 艺水的部分流量被导入废料处理单元118a中，而分选装置110a中产生 的工艺水的其它部分流量，与第一阶^殳101a的脱水单元115a中产生的 工艺水一起，经由相应的管线被直接引导入回收纸处理装置100第一阶 |殳101a的工艺水处理单元116a的原料回收单元120a中，在其中来自工 艺水中含有的纸浆被分离，并再次供应至处理过程。优选地，原料回收
单元120a设计成压力释放浮选装置。
作为此方法的替代方式，从脱水单元115a除去的工艺水的部分流量 或从脱水单元115a除去的全部工艺水可以直4妄导回至碎浆机105中，即 迂回过工艺水处理单元116a。尤其是在处理工艺水具有低固体浓度的纸 的过程中，例如在制造坐标纸的过程中，可以省略原料回收单元120a、 120b或原料去除单元122、 220。
在图l所示的系统中，在废料处理单元118a中产生的工艺水被导入 原料回收单元120a中。作为此方法的替代方式，然而，还可能将废料处 理单元118a中产生的工艺水作为废水从回收纸处理装置101a中排空， 并例如将它经由废水管线300导入机械原料去除单元305中，并随后通 过冷却单元310和生物废水清洁单元315。
去除了纸浆的工艺水被连续地从原料回收单元120a引导入混合有厌 氧微生物的厌氧反应器125a中，在其中工艺水中的化学和生物杂质通过 厌氧微生物的作用降解。在这点上，可以在厌氧反应器125a前连接一冷 却阶段(未示出)和一预酸化反应器(未示出)，在其中工艺水被酸化和/或水 解，以将工艺水设置为最佳温度范围。以此种方式去除了化学和生物杂 质的工艺水被从厌氧反应器125a引导入石灰清除单元130a中，所述石 灰清除单元130a设在下游且优选制成压力释放浮选装置。在此石灰清除 单元130a中，工艺水中存在的碳酸盐和碳酸氬盐的绝大部分以石灰的形 式被沉淀并从工艺水中除去。另外，在石灰清除单元130a中进行所谓的 "快速氧化反应(flash oxidation)，，，其中在厌氧反应器125a中形成的 ^L生物的代谢终产物通过供应的溶解空气或通过空气过饱和而氧化，由 此对工艺水中含有的杂质和/或干扰原料进行了额外的氧化性降解，并大 大降低了臭气的释放。在这点上，石灰沉淀通过转移石灰/二氧化^暖平衡: 进行，所述石灰沉淀通过定量供给适当的化学品实现，尤其是pH调节剂， 通过所述化学品，工艺水的pH被设置成中性或碱性值，其优选为7至 10之间，尤其优选在7和9之间，非常特别优选在7.5和8.5之间。另夕卜， 为此目的，可以在工艺水中加入沉淀剂和/或絮凝佐剂，以促进石灰的沉 淀和具有适用于有效分离的大小的石灰絮状物的形成。另外，将压力气 体，例如压缩空气，导入压力释放浮选装置中，以这种方式产生的混合 物在暴露至减压条件下之前被加压。由此压力气体从混合物中溢出，并 在装置中以小气泡的形式向上流动，由此固体，尤其是形成的石灰絮状 物，被一起带走并从工艺水中分离。以这种方式脱石灰的净化工艺水从 石灰清除装置130a供应至过滤单元140a,所述过滤单元140a被制成例 如砂过滤单元，以,人工艺水中除去残余的特定物质。另外，在过滤单元 140a后可以连接脱盐单元(未示出)。
在回收纸预备装置100第一阶段101a的工艺水处理单元116a中净 化和脱石灰的工艺水被经由返回管线145a引导回进碎浆机105中。
在纤维悬浮液在第二阶段101b的脱水单元115a中浓缩以尽可能多 地从纤维悬浮液中除去工艺水之前，从回收纸处理装置100第 一 阶段101 a 的脱水单元115a排出的浓缩的纤维悬浮液被转移入分选阶段110b中， 并从那里进入氧化单元或还原单元112。与回收纸处理装置100的第一阶 段101a类似，分选装置110b中产生的工艺水以及氧化单元或还原单元 112中产生的废水的部分流量被引导入废料处理单元118b中，且在该处 产生的工艺水被引导入原料回收单元120b中。在氧化单元或还原单元
112中产生的工艺水的其它部分流量以及在脱水单元115a中产生的工艺 水被直接导入回收纸处理装置100第二阶段101b的工艺水处理单元116b 的原料回收单元120b中并在工艺水处理单元116b中净化和脱石灰。以 这种方式处理的工艺水的大部分从过滤单元140b经由管线170和返回管 线145b从过滤单元140b运回至分选装置110b中，而任何可能过量的工 艺水被经由部分流量管线170a引导回至回收纸处理装置IOO的第一阶段 101a并引导进入返回管线145a中，再导入碎浆机105。
在造纸机200中，从脱水单元115b连续供应的浓缩的纸浆悬浮液通 过离心分选才几202、精细分选装置204、造纸机成形部分206、造纸机压 缩部分208和干燥部分210加工为纸制品，在离心分选机202中比重比 水更大或更小的部分被分离。尽管在系统部分202和204中产生的工艺 水-波导入废^f处理单元212中，在系统部分206和208中产生的工艺水 被导入纤维回收单元214中。尽管废料在废料处理单元212中被脱水， 来源于造纸4几成形部分206和造纸机压缩部分208的工艺水在纤维回收 单元214中进行原料的预去除，且将它与纤维进行分离。在废料处理单 元212中和纤维回收单元214中产生的工艺水被连续导入造纸机200的 工艺水处理单元216中，并依次流过原料去除单元220、厌氧反应器225、 石灰清除单元230和过滤单元240,其以与前述的回收纸处理装置100 的工艺水处理单元116a、 116b的相应的系统部分的工作类似。作为另一 替代方式，废料处理单元212中产生的工艺水可以作为废水排出系统， 且可以仅将纤维回收单元214中产生的工艺水连续地引导通过造纸机 200的工艺水处理单元216。从过滤单元240移除的净化和脱石灰的工艺 水大部分被经由返回管线270和部分流量管线270b引导回造纸机200的 离心分选机202中，而任何可能过量的工艺水经由部分流量管线270a被 导入来自回收纸处理装置100第二阶,殳101b的过滤单元140b的管线170 中。
诚然，完全闭合的工艺水回路通常是可能的，但就长期而言会导致 干扰原料的富集，这将最终损害系统的效率。因此，在工艺中经由新鲜 水供应管线280供应相对于回路中引导的工艺水量的较小部分的新鲜水，优选供应至造纸机200。相应量的工艺水经由废水管线300从工艺中被移 除，并在该流量被作为废水排到公共水体400之前，经由原料去除单元 305、冷却单元310和生物废水净化单元315纟皮进一步纯化，它们还可以 包括石灰清除单元和/或过滤单元。另外，如上所述，可选地从废料处理 单元118a、 118b, 212排出的废水，还可以经由废水管线300 乂人工艺中 除去并可以经由原料去除单元305、冷却单元310和生物废水单元315 进行净化。
图1中所示的石灰清除单元130a、 130b、 230的布置在坐标纸的制 造中是尤其优选的，因为其质量负载，即工艺水中的固体物浓度，相对 较小。
在图1中所示的实施方案中，它是利用回收纸造纸的系统。在这点 上，图1所示的碎浆机105、分选设备110a, 110b、脱水单元115a, 115b、 氧化单元或还原单元112、离心分选机202、精细分选装置204、造纸机 成形部分206和造纸机压缩部分208 ^f又示意性地示出，而不是对造纸系 统的详细再现。例如，两个分选装置110a、 110b之一或分选装置110a、 110b两者还可以制造成多个阶段，并因此包括一系列分选设备。
依据本发明的系统同样可以是利用新鲜纤维造纸的系统，或任何所 需的其它系统，在所述系统中，设有至少一个工艺水处理单元，其中所 述工艺水处理单元的至少 一个具有混合有厌氧微生物的厌氧反应器以及 石灰清除单元。在后一情形下，图1所示的碎浆机105、分选设备110a, 110b、脱水单元115a, 115b、氧化单元或还原单元112、离心分选机202、 精细分选装置204、造纸机成形部分206和造纸机压缩部分208已经纟皮相 应的其它装置或装置部件替换。
在图1中，系统包括两阶段纸浆预备。当然，设置两个或更多个平 行的原料预备阶段也是可能的，尤其是在制造多层纸的情形下。
在图2中，示出了依据本发明第二实施方案的具有工艺水处理单元 116a的回收纸预备装置的一个阶段101a的示意图，其可以替换图1所示 系统的回收纸处理装置100第一阶段101a的相应的工艺水处理单元 116a。作为其替代方式，也可能用图2所示的工艺水处理单元116a替换
图1所示的系统的所有工艺水处理单元116a、 116b、 216中的每一个。
与图1所示的工艺水处理单元116a相比，图2所示的阶段101a除 了原料回收单元120a外，还具有原料去除单元122,所述原料去除单元 122布置在原料回收单元120a和厌氧反应器125a之间。 一返回管线124 从原料回收单元120引导入碎浆机105中。
与图1所示实施方案相比的另一个区別是，图2所示的阶段101a不 包括任何废料处理单元118a。然而，作为其替代方式，在图2所示实施 方案中还可以设置一废料处理单元(未示出)，在碎浆机105中产生的工艺 水和在分选装置110a中产生的工艺水的部分流量经由相应的管线供应至 该废料处理单元，且在废料处理单元中除去的工艺水从该废料处理单元 被导入原料回收单元120a中，或者作为废水从系统中除去。
另外，在厌氧反应器125a的下游的工艺水处理单元116a中设置一 沉淀设备135，且沉淀i殳备135具有两个供应管线136, 137,经由所述 供应管线136, 137,可以供应诸如钠碱液的pH调节剂、诸如聚合氯化 铝的沉淀剂和/或诸如聚丙烯酰胺的絮凝佐剂。旁路管线139从厌氧反应 器125a越过沉淀设备135导入过滤单元140a并引导部分流量管线126 至沉淀设备135。从沉淀设备135至原料去除单元122设置一部分流量返 回管线138。
在图2所示的阶段101a的操作过程中，在碎浆机105、分选装置110a 以及脱水单元115a中连续产生的工艺水被导入原料回收单元120a中， 并从该处导入原料去除单元122中。尽管较粗的纤维被保留在原料回收 单元120a中，且经由返回管线124 ^皮导回至石年浆机105中，但原料回收 单元120a中产生的工艺水被导入原料去除单元122中，在原料去除单元 122中，精细的有机和/或无机的特定原料与工艺水分离。工艺水连续地 从原料去除单元122导入厌氧反应器125a中。离开厌氧反应器125a的 工艺水的至少50%的主要流量经由旁路管线139导回至过滤单元140a 中，并从过滤单元140a经由返回管线145a导入碎浆机105中。离开厌 氧反应器125a的工艺水的小于50%的其它部分流量经由部分流量管线 126导入石灰沉淀设备135中，在石灰沉淀设备135中，另外经由供应管
线136, 137添加pH调节剂以及沉淀剂和/或絮凝佐剂，以沉淀工艺水中 的石灰。离开石灰沉淀设备135的工艺水的部分流量经由部分流量返回 管线138导回至原料去除单元122中，所述原料去除单元122被设计成 微浮选单元，在所述微浮选单元中，沉淀的石灰与工艺水分离。 此实施方案尤其适用于利用回收纸制造绵纸。
尽管图2所示的实施方案参照了回收纸处理系统进行描述，然而图2 所示工艺水处理单元116a当然还可以在利用新鲜纤维造纸的系统中才是 供，或在设有至少一个工艺水处理单元的任何其它需要的系统中提供。
在图3中，示出了依据本发明第三实施方案的具有工艺水处理单元 116a的回收纸预备装置的一个阶段101a的示意图，其可以替换图l所示 系统的回收纸处理装置100第一阶段101a的相应的工艺水处理单元 116a。作为其替代方式，也可能用图3所示的工艺水处理单元116a替换 图1所示的系统的所有工艺水处理单元116a、 116b、 216中的每一个。
在图3所示的工艺水处理单元116a中，沉淀设备135设在原料回收 单元120a的上游，并具有两个供应管线136、 137，经由所述供应管线 136、 137,诸如钠碱液的pH调节剂、诸如聚合氯化铝的沉淀剂，和/或 诸如聚丙烯酰胺的絮凝助剂，可以供应至沉淀设备135。作为其替代方式， 图1所示实施方案中描述的废料处理单元(未示出)也可以在此实施方案 中提供。
在此工艺水处理单元116a的操作过程中，在碎浆机105,分选装置 110a和脱水单元115a中产生的工艺水被连续导入沉淀设备135中，在所 述沉淀设备135中，工艺水中含有的碳酸盐和碳酸氢盐通过利用添加pH 调节剂、沉淀剂和/或絮凝佐剂而设置相应的沉淀条件使其以石灰的形式 从工艺水中沉淀。以这种方式产生的混合物:帔导入设计成压力释放浮选 装置的原料回收单元120a,在其中使工艺水中含有的纤维与工艺水中含 有的石灰絮状物分离。从而原料回收单元120a同时作为石灰分离单元工 作。
在分离石灰和纤维后，在工艺水经由返回管线145a导回至原料回收 单元120a， 120b和/或原料去除单元(未示出)之前，工艺水通过厌氧反应 器125a和过滤单元140a流动。
对于图1所示的系统有利的是，石灰清除单元因而与图3所示的工 艺水处理单元116a中的碎浆机105结合在一起。
附图标记列表
100原料/回收纸处理装置
101a原料/回收纸处理装置的第-一阶段
101b原料/回收纸处理装置的第-二阶段
102原材料入口
105碎浆机
110a, 110b分选装置
112氧化单元/还原单元
115a， 115b)脱水单元
116a, 116b原料/回收纸处理装置的工艺水处理单元118a， 118b废料处理单元
120a， 120b原料回收单元
122原料去除单元
124返回管线
125a， 125b厌氧反应器
126部分流量管线
130a， 130b石灰清除单元
135石灰;冗淀单元
136pH调节剂供应管线
137沉淀剂/絮凝佐剂供应管线
138部分流量返回管线
139旁路管线
140a， 140b过滤单元
145a， 145b返回管线
170管线
170a部分流量管线
200造纸机
202离心分选才几
204精细分选装置
206造纸一几成形部分
208造纸纟几压缩部分
210干燥部分
212废料处理单元
214纤维回收单元
216造纸机的工艺水处理单元
220原料去除单元
225厌氧反应器
230石灰清除单元
240过滤单元
270返回管线
270a, 270b部分流量管线
280新鲜水供应管线
300废水管线
305机械原料去除单元
310冷却单元
315生物废水净化单元
400公共水体
权利要求
1.一种系统，所述系统包括至少一个工艺水处理单元(116a，116b，216)，其特征在于，所述工艺水处理单元(116a，116b，216)的至少一个具有混合有厌氧微生物的厌氧反应器(125a，125b，225)以及石灰清除单元(130a，130b，230)。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统用于造纸， 包括至少一个原料预备装置(100)和/或至少一个造纸机(200),其中包括混 合有厌氧微生物的厌氧反应器(125a, 125b, 225)以及石灰清除单元(130a， 130b, 230)的所述工艺水处理单元(116a， 116b, 216)的至少一个与所述 至少一个原料预备装置(100)和/或所述至少一个造纸机(200)连接。
3. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统用于利用 回收纸造纸，所述系统包括回收纸处理装置(100)作为利用回收纸制造纸 浆的原料预备装置(IOO)，和/或利用纸浆造纸的造纸机(200),其中回收纸 处理装置(100)具有一个或多个阶段(101a, 101b)且这些阶段(101a, 101b)116b, 216),其中工艺水处理单元(116a， 116b, 216)的至少一个包括混 合有厌氧微生物的厌氧反应器(125a, 125b, 225)以及石灰清除单元(130a， 13b, 230)。
4. 根据前述任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述至少一 个工艺水处理单元(116a， 116b, 216)进一步包括原料回收单元(120a, 120b, 220)和/或原料去除单元(122)。
5. 根据前述任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述至少一 个工艺水处理单元(116a， 116b, 216)进一步包括过滤单元(140a, 140b， 240),所述过滤单元(140a, 140b, 240)布置在石灰清除单元(130a, 130b, 230)的下游以及厌氧反应器(125a， 125b, 225)的下游。
6. 根据前述任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述石灰清 除单元(130a, 130b, 230)在所述至少一个工艺水处理单元(116a， 116b, 216)中布置在所述厌氧反应器(125a， 125b, 225)的上游。
7. 根据权利要求1-5之任一项所述的系统，其特征在于，所述石 灰清除单元(130a, 130b, 230)在所述至少一个工艺水处理单元(116a， 116b, 216)中布置在所述厌氧反应器(125a, 125b， 225)的下游。
8. 根据前述任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述石灰清 除单元(130a, 130b, 230)是压力释放浮选装置。
9. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述压力释放浮选 装置配置为加压和膨胀之间的压力差等于至少2巴，优选至少3巴，尤 其优选至少4巴，非常特别优选至少5巴。
10. 根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述压力释放 浮选装置包括沉淀设备(135),在所述沉淀设备(135)中，通过添加选自由 pH调节剂、沉淀剂、絮凝佐剂和其任何适宜的组合的组的物质将石灰从 工艺水中沉淀；以及石灰分离设备，在所述石灰分离设备中，沉淀的石 灰与工艺水分离。
11. 根据权利要求IO所述的系统，其特征在于，所述系统包括混合 单元，所述混合单元用于将选自由pH调节剂、沉淀剂、絮凝佐剂和其任 何适宜的组合的组的物质均匀混合到工艺水中。
12. 根据权利要求10或11所述的系统，其特征在于，所述沉淀设 备(135)和石灰分离设备各自布置在所述厌氧反应器(125a， 125b, 225)的 下游或各自布置在所述厌氧反应器(125a, 125b， 225)的上游。
13. 根据权利要求10或11所述的系统，其特征在于，所述沉淀单 元(135)布置在所述厌氧反应器(125a, 125b， 225)的下游而所述石灰分离 设备布置在所述厌氧反应器(125a, 125b, 225)的上游，从厌氧反应器 (125a, 125b， 225)导入沉淀设备(135)的一部分流量管线(126),离开沉淀 设备(135)的工艺水经由管线(138)被引导入所述石灰分离设备中，且一 旁路管线(139)从厌氧反应器(125a， 125b， 225)越过沉淀设备(135)进入过 滤单元(140a)中。
14. 根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述石灰分离设备 同时设计成原料回收单元(120a， 120b, 220)和/或设计成原料去除单元 (122)。
15. 根据前述任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述原料预 备单元(100)包括1至3个阶段(101a, 101b),尤其优选两个阶段(101a, lOlb)，所述阶段相互通过脱水阶段(115a)彼此分离。
16. 根据前述任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述原料预 备装置(100)的所述阶段(101a, 101b)的至少一个以及所述造纸机(200)各 自包括它们自身的工艺水处理单元(116a, 116b， 216)，其中所述工艺水 处理单元(116a, 116b, 216)各具有厌氧反应器(125a， 125b， 225)以及石 灰清除单元(130a, 130b, 230)。
17. 根据前述任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述原料预 备装置(100)的所有阶段(101a, 101b)以及所述造纸机(200)各自包括它们 自身的工艺水处理单元(116a， 116b， 216),其中所述工艺水处理单元 (116a, 116b， 216)各具有厌氧反应器(125a, 125b， 225)以及石灰清除单 元(130a, 130b, 230)。
18. 根据前述任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述系统包 括废水净化装置，经由所述废水净化装置，工艺水的一些被净化，并排 出系统。
19. 根据权利要求18所述的系统，其特征在于，部分流量管线从废 水净化装置导回进入原料预备装置(100)和/或造纸机(200)。
20. 根据权利要求18或19所述的系统，其特征在于，所述废水装 置包括一个或多个设备，所述设备选自包括原料去除单元(305)、冷却单 元(310)、生物废水处理单元(315)和它们的任意组合的组。
21. —种处理工艺水的方法，尤其是处理造纸中的工艺水的方法， 包括至少一个工艺水处理步骤，其特征在于，对连续供应至工艺水处理 步骤的工艺水的至少 一 些，进行一在混合有厌氧微生物的厌氧反应器 (125a, 125b， 225)中的净化步骤，以及一脱石灰步骤。
22. 根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述连续供应至工 艺水处理步骤的工艺水来自原料预备装置(100)和/或来自造纸机(200)。
23. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述连续供应至工艺水处理步骤的工艺水来自回收纸处理装置(100)的至少一个阶,殳和/或 来自造纸机(200)。
24. 根据权利要求21-23之任一项所述的方法，其特征在于，在所 述脱石灰步骤中对所述工艺水进行压力释放浮选步骤。
25. 根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述压力释放浮选 步骤中的加压和膨胀之间的压力差等于至少2巴，优选至少3巴，尤其 优选至少4巴，非常特别优选至少5巴。
26. 根据权利要求21-25之任一项所述的方法，其特征在于，所述 方法在依据权利要求1-20之任一项所述的系统中进行。
全文摘要
本发明公开了一种用于再净工艺水，尤其是造纸期间的工艺水的系统。所述系统包括至少一个工艺水再净单元，所述工艺水再净单元的至少一个设有混合有厌氧微生物的厌氧反应器以及石灰清除单元。本发明还公开了一种用于再净工艺水，尤其是造纸期间的工艺水的方法，所述方法包括至少一个工艺水再净步骤，其中对连续供应至工艺水再净步骤的工艺水的至少一些，进行一在混合有厌氧微生物的厌氧反应器中的净化步骤，以及一脱石灰步骤。
文档编号C02F3/28GK101341098SQ200680048395
公开日2009年1月7日 申请日期2006年12月20日 优先权日2005年12月21日
发明者乔治·特鲁布尼斯, 卢卡斯·门克 申请人:梅里造纸业去污技术有限责任公司