DE3043518C2

DE3043518C2 - Verfahren zur Rückgewinnung von Abwässerniederschlägen bzw. -rückständen

Info

Publication number: DE3043518C2
Application number: DE19803043518
Authority: DE
Inventors: Boris Markovi&ccaron; Buchteev; Tatjana Vladimirovna Leningrad Dergunova; Vladimir Pavlovi&ccaron; Amursk Grudinin
Original assignee: AMURSKIJ CELLJULOZNO-KARTONNYJ KOMBINAT AMURSK SU; VSESOJUZNOE NAUCNO-PROIZVODSTVENNOE OB"EDINENIE CELLJULOZNO-BUMAZNOJ PROMYSLENNOSTI LENINGRAD SU
Current assignee: AMURSKIJ CELLJULOZNO-KARTONNYJ KOMBINAT AMURSK SU; VSESOJUZNOE NAUCNO-PROIZVODSTVENNOE OB"EDINENIE CELLJULOZNO-BUMAZNOJ PROMYSLENNOSTI LENINGRAD SU
Priority date: 1979-11-20
Filing date: 1980-11-18
Publication date: 1985-08-01
Also published as: GB2066304A; SE444013B; FI803603L; FI73253C; SE8008115L; FI73253B; GB2066304B; DE3043518A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Zellstoff- und Papierindustrie und genauer auf die Verfahren zur Rückgewinnung von Abwässerniederschlägen. Die Erfindung betrifft auch die Rückgewinnung von Abwässerniederschlägen, die in ihrer Zusammensetzung Biomasse des überschüssigen Belebtschlammes, Faserstoff und

μ Rinde enthalte.-*.

Die Erfindusg kann In den Papierfabriken angewendet werden, die Sulfatzellstoff produzieren und mit Anlagen zur biologischen Abwässerreinigung ausgerüstet sind.

Die Zellstoff- und Papierindustrie Ist eine der größten Industrien, die riesige Mengen an pflanzlichem Rohstoff (Holzgut) und an Wasser für dessen Verarbeitung verbrauchen. Etwa 50 Prozent des Rohstoffes treten nach der Verarbeitung in Form von verschiedenartigen - flüssigen und festen - Abfällen und Rückständen auf. Die Abwässermengen und der Grad ihrer Verschmutzung hängen vom Stand der Technologie ab. Die Abwässer der Zellstoff- und Papierprodukticm werden je nach Art der betreffenden Verschmutzungen in iaugenhaltlge, saure, stinkende, rinde-, faserstoff- und schlammhaltlge unterteilt. Die Beseitigung von dlsperglerten Stoffen, wie z. B. Faserstoff, Rinde u.a. aus den Abwässern erfolgt mechanisch, z. B. In den primären Absetzanlagen.

Die wirksamste Methode der Entfernung von gelösten organischen Verschmutzungen aus den Abwässern 1st die biologische Reinigung. Das Wesen der biologischen Reinigung von Abwässern besteht darin, daß die gelösten organischen Stoffe von Mikroorganismen verarbeitet werden, Indem ein Teil der organischen Stoffe oxydiert - wird, und ein anderer In die Biomasse übergeht.

Das Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern gewährleistet einen hohen Reinigungsgrad, wobei

sich aber beträchtliche Mengen a·. überschüssigem Belebtschlamm bilden. Die Menge an überschüssigem Belebtschlamm beträgt 160 bis 210 g pro 1 m^J gereinigten Wassers. Der Belebtschlamm stellt eine amorphe flokkenaitlge Masse dar, die dicht von den aeroben Bakterien und anderen Mikroorganismen belebt ist. Dem mechanischen Zustand nach gehört Belebtschlamm zu den feinen Suspensionen, die zu 98 Massenprozent aus Teilchen mit einer Größe unter 1 mm bestehen. Der Belebtschlamm ist auch durch einen hoher Wassergehalt gekennzeichnet. Die Schwierigkelten bei der Aufbereitung von Biomasse' des Belebtschlammes werden gerade durch diese Faktoren bedingt, weil die Entfernung festgebundener Feuchtigkeit einen großen Energieaufwand erfordert. Außerdem gewährleistet die Filtration keine vollständige Entwässerung und führt zur Verstopfung der Flltrationsslebe, was seinerseits die Notwendigkeit wiederholter Regenerierung der Filtrationsfähigkeit der Siebe erfordert. Die Abführung des Belebtschlammes In das natürliche Wassersystem In einer solchen Form, In der er sich In den Reinigungsanlagen befindet, ist unmöglich, da dieses eine Verschlammung der Gewässer und Störung der dort ablaufenden Naturvorgange zur Folge hat. Deshalb werden Verfahren zur Aufbereitung des überschüssigen Belebtschlammes gesucht, die seine Rückgewinnung fördern.

Andere Quellen für Niederschläge In Abwässern der Zellstoff- und Papierindustrie sind die faserstoff- und rindehaltlgen Abwässer. Faserstoffhaltige Abwässer entstehen bei der Herstellung von Halbprodukten. Papier, Pappe und Holzfaserplatten. Die Abführung der faserstoffiialtlgen Abwasser ohne Reinigung Ist unzulässig, da der Faserstoffzerfall zur Verschmutzung der Gewässer führt. Rindehaltlge Abwasser entstehen bei nasser Entrindung des Holzgutes. In den Gewässern fällt die Rinde auf den Boden und führt zur Änderung des Strömungscharakters. Die faserstoff- und rindehaltlgen Abwässer sollen deshalb einer Reinigung unterzogen werden und die aus Faserstoff und Rinde bestehenden Niederschläge - einer Vernichtung.

Es sind mehrere Verfahren zur Rückgewinnung von Abwässerniederschlägen durch Ihre Benutzung Im Produktionsverfahren der Zellstoff- und Papierbetriebe bekannt. Zu diesen Verfahren gehört die Verwendung von Schlamm-Llgnin, das bei biologischer Abwässerreinigung entsteht, als Füllstoff In einer Menge von 0,6 bis 15 Massenprozent bezogen auf absolut trockenes Produkt bei der Herstellung von Verpackungen (SU-ES 5 03 967) *)

wi Gemilß SU-ES 4 40 468 wird In die Papiermasse zur Herstellung von Verpackungspappe unaufberelieter Belebtschlamm in einer Menge bis 20 Prozent bezogen auf absolut trockenes Produkt eingetragen.

Die Anwendung des unaufbereltetcn Belebtschlammes In den Faserstoffmischungen führt zur Steigerung des Dampfverbrauchcs Im Pressenteil der Papiermaschine für die Entfernung der Im Belebtschlamm enthaltenen Feuchtigkeit; darum überschreitet der Verbrauch an Biomasse des Belebtschlammes unter Produkllonsbcdlngun-

<>5 gen keine 3 Prozent und beträgt 13 kg pro I t Produkt.

*) Die Abkürzung »ES« bedeutet »Erfinderschein«.

Gemäß SU-ES 5 36 268 werfen Hackspäne vor der Kochung In einer Suspension des Belebtschlammes gehalten. Diese Behandlung führt zur Steigerung der Ausbeute des Zellstoffes und Verbesserung seiner mechanischen Kennwerte. Ähnliche Ergebnisse werfen bei der Verwendung der Biomasse des Belebtschlammes direkt beim Kochen des Zellstoffes statt eines Teils oder der gesammelten Schwarzlauge erzielt (Buchteev B.M., Ishkhanov V.A., Grudinin V.P., Dergunova T.V. »Verwendung von überschüssigem Belebtschlamm in der Technologie der Herstellung von Sulfatzellstoff«, Referativnaja Informatsija »Tselluloza, bumage i karton«, 1979, N 15, S. 3-4).

Bi Das Kochen des SuIfaueUstoffes erfolgt in einer starken Weißlauge gemischt mit verbrauchter Schwarzlauge.

Il Die starke Weißlauge wird wie folgt zubereitet. Die beim Kochen des Zellstoffes verbrauchte Schwarzlauge wirf

tg verbrannt. Beim Verbrennen wirf der organische Teil der Schwarzlauge abgebrannt und der mineralische -

|S Natriumsalze - bildet eine Schmelze. Die Hauptbestandteile dieser Schmelze sind Natriumkarbonat (Na₂CO₃)

p- und Natriumsulfit (Na₃S). Die Schmelze wird in einer beim Waschen von Weißschlamm entstandenen dünnen

]g Weißlauge gelöst. Die Lösung der Schmelze in dünner Weißlauge bezeichnet man als Grünlauge. Der Haupt-

p bestandteil der Grünlaugc - Natriumkarbonat - ist bei der Sulfatkochung des Holzrohstoffes inaktiv. Natrium-

ί| karbonai wird deshalb in einen aktiven Kochungsreaktant -Ätznatron - überführt, d. h. es erfolgt eine Kaustifl- '5

pl zlerungsreaktlon. Die Kaustifizlerung erfolgt durch die Einführung der erforderlichen Menge Kalk in die Grün-

|| lauge. Bei der Kaustlfizierung bilden sich starke Weißlauge und Weißschlamm (CaCO₃). Die starke Weißlauge,

lij die ein Gemisch aus NaOH und Na₂S darstellt, wird beim Kochen des Zellstoffes eingesetzt.

fj Das Ersetzen eines Teils bzw. der gesammten Schwarzlauge durch den überschüssigen Belebtschlamm bei der

jij Sulfatkochung des Zellstoffs ergibt keine Möglichkeit, auf diese Welse den gesamten in den Reinigungsanlagen

ί~ entstehenden überschüssigen Schlamm rückzugewinnen.

|ü Es gibt ein Verfahren zur Vernichtung von Abwässerniederschlägen, das ein Abtransport des zut;st entwäs-

fei serten und getrockneten Niederschlags zu Abfalldeponien vorsieht. Dieses Verfahren zur Vernichtung von

iij Abwässerniederschlägen erfordert aber die Errichtung von neuen Niederschlagsammlern je nach dem Befüüen

j}i der schon vorhandenen. Dieses führt seinerseits zu einem Bedarf an neuen Bodenflächen. Außerdem entstehen

),| um die Niederschläge herum keine umweltfreundlichen Bedingungen. Deshalb bevorzugt man Verfahren zur

Qi Vernichtung von Abwässerniederschlägen, die Ihre Entwässerung, Trocknung und Verbrennung einschließen.

f£ Es Ist ein Verfahren zur Vernichtung von Abwässerniederschlägen, insbesondere von überschüssigem Belebt-

j:'¹. schlamm bekannt, das in der Koagullerung des Schlammes mit Eisen-lII-chlorldlösung und Kalkmilch mit

Pi darauffolgender Entwässerung auf Vakuumfiltern, Trocknung und Verbrennung besteht (Yakovleva

'ji O.I., Tkachenko N.I. »Abwässerreinigung«, Verlag »Lesnaya promyschlennost«, Moskau, 1975, S. 40-42). Das

; Verfahren wird wie folgt durchgeführt. Die Biomasse des überschüssigen Belebtschlammes wird in einem

S Belebtschlammverdichter mit dem aus Faserstoff und Rinde bestehenden Niederschlag aus den primären

V: Absetzanlagen im Verhältnis von 1 : 1 bzw. 1 :2 vermischt. Zur Verbesserung der Wasserabgabe des Niederschlages wird der letztere mit Elsen(IH)-ch!orid und Kalkmilch bearbeitet. Danach ei folgt eine Entwässerung \'i: des Niederschlages auf Vakuumfiltern, vor allem auf solchen mit einem schrägen Filtertuch. Der entwässerte

'~l Niederschlag wirf vom Vakuumfiltermaterial mit Hilfe eines speziellen Messers bzw. mit Druckluft abgenommen. Der entwässerte Niederschlag mit einer Feuchtigkeit von 83 bis 85 Prozent wird einer thermischen Trock- '":':■ nung in Trocknungstrommeln bei einer Temperatur von 500 bis 800⁰C unterzogen. Der getrocknete Nieder-

; schlag mit ::lner Feuchtigkeit von 2 bis 40 Prozent wird verbrannt. Die Vernichtung von Abwässerniederschlä-

*; gen nach dem bekannten Verfahren erfordert eine Errichtung "on Thermotrocknungs- und Verbrennungsanla-

; ,· gen, die große Energiemengen verbrauchen. Außerdem enthält das bei der Entwässerung des vorgängig koagu-

lierten Niederschlages abgenommene und zu den Reinigungsanlagen abgeführte Filtrat giftige Eisen- und Calci-".-umverbindungen, was das Verfahren der biologischen Reinigung der Abwässer ungünstig beeinfluß;. Der

Y Vorgang der Niederschlagsentwässerung auf den Vakuumflltem wird durch die Verstopfung des Flüermater-als

ι begleitet, was eine Verschlechterueg seiner Filtrierfähigkeit zur Folge hat. Zwecks Regenerierung des Filter-

' materials des Vakuumfilters wird es ständig durch ein Einspritzsystem mit Wasser und ab und zu mit inhibierter Salzsäure gewaschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine abfallarme Technologie der Zellstoff- und Papierproduktion durch die Anwendung einer alkalischen Belebtschiammlösung bei der Zellstoffherstellung und einer nach der Laugenbehandlung von Abwässerniederschlägen entstehenden alkalischen Masse bei der Pappe- und Holzfaserplattenhentellung zu entwickeln.

Dless Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man im Verfahren zur Rückgewinnung von Abwässerniederschlägen, die die Biomasse des Belebtschlammes, den Faserstoff und die Rinde enthalten, durch chemische Behandlung von Abwäsüernlederschiägen, Entwässerung sowie durch darauffolgende Wärmebehandlung der gebildeten Pro dukte erfindungsgemäß als Chemikalie zur Abwässernlederschlägebehandlung eine alkalische Lösung mW einer Konzentration von 5 bis 80 g pro 1 Liter berechnet als Na₂O bei einer Temperatur von 20 bis 70° C anwendet, das erhaltene Reaktionsgemisch entwässert, wobei das gesammelte alkalische Filtrat. das die Produkte der alkalischen Hydrolyse von Belebtschlamm enthält, zur Auflösung einer Schmelze bei der Zubereitung von Alkallkochlauge eingesetzt und die entwässerte alkalische Masse In einer Menge bis 40 Massenprozent der Faserstoff-■ mischung zur Pappe- und Holzfaserplatienherstellung zugegeben wird.

Im System der biologischen Abwässerreinigung tritt als Blooxydationsmlttel eine Mlkroorganismehmenge ; (Blozocnose) auf, die Bakterien. Protozoen sowie Algen und Pilze einschließt, d.h. einen Belebtschlamm darstellt. Es gibt praktisch keinen Stoff organischer Herkunft, der nicht durch die Mikroorganismen oxydiert werfen kann. D'e Abflüsse der Zellstoff- und Papierproduktion sind durch eine jroße Verschiedenheit der Verschrnutzungen gekennzeichnet, deshalb Ist die Zusammensetzung der Mlkroflora des in den Reinigungsanlagen der Betriebe verwendeUf.n Belebtschlammes so verschiedenartig. Eine führende Rolle in der Blozoenose spielen die Bakterien, deren Menge bis zu ΙΟ¹⁴ Zellen je 1 kg trockener Biomasse beträgt. Während Ihrer Lebenstätigkeit

verbrauchen die Mikroorganismen den organischen Anteil der Abwasser, vermehren sich und bilden einen überschüssigen Belebtschlamm. Die Biomasse des Belebtschlammes wird durch einen hohen Gehalt - von 30 bis 50 Massenprozent - an Eiweiß gekennzeichnet, der unter Einfluß von Laugen unler Bildung von positiv auf die Kochungsvorgänge der Zellstoff- und Papierproduktion einwirkenden Amlnderlvateit hydrolysiert. Das ermöglicht die Anwendung von den Alkülllösungen der Biomasse des Belebtschlammes In einer Stufe der Zubereitung von starker Weißlauge bei der Sulfatzellstoffherstellung. Indem diese Lösungen zur Schmclzcauflösung zugeführt werden.

Erfindungsgemäß kann zur Bearbeitung von Abwässerniederschlägen, die die Biomasse des überschüssigen Belebtschlammes enthalten, eine dünne Weißlauge verwendet werden. Nach dieser Bearbeitung wird die durch ι« die Produkte der Hydrolyse der Belebtschlammbiomasse angereicherte dünne Lauge zur Auflösung der Schmelze mit nachfolgender Behandlung der Grünlauge nach bekannter Methode eingesetzt. Die auf diese Welse hergestellte Alkallkochlauge wird durch die Produkte der alkalischen Hydrolyse angereichert, was die Herstellung eines Zellstoffes verbesserter Qualität ermöglicht. Die Behandlung der Abwässerniederschläge mit Alkalllösungen mit einer Konzentration unter 5 g pro 1 Liter berechnet als Na;O Ist unzweckmäßig, well eine solche Behandlung Erhöhung der Temperatur und Verlängerung der Dauer, die für den Ablauf der Hydrolyse der Biomasse des Belebtschlammes benötigt sind, erfordert. Die Verwendung von Alkalllösungen mit einer Konzentration über 80 g pro I Liter berechnet als Na₁O Ist auch unzweckmäßig, weil sich dabei der Hydrolysegrad der Biomasse des Belebtschlammes nicht erhöht.

Die alkalische Masse (nach Entwässerung) In einer Menge von 40 Massenprozent wird In eine Mischung zur

2" Pappe- und Holzfaserplattenherstellung zugegeben. Die alkalische Masse besteht aus Faser und Rinde gemischt mit unhydrolyslertem Belebtschlamm und Produkten seiner alkalischen Hydrolyse. Die Zugabe der alkalischen

Masse In einer Menge über 40 Massenprozent In die Mischung zur Pappeherstellung Ist Infolge einer Verschlechterung der physikalisch-mechanischen Eigenschaften des Endproduktes unzweckmäßig.

Bei der Herstellung von Papier, verschiedenartigen Pappen und Holzfaserplatten wird faserförmlger Rohstoff pflanzlicher Herkunft angewendet. Der Faserrohstoff wird seinerseits durch die Kochung eines zellstoffhaltlgen Pflanzenrohstoffes hergestellt. Die Kochung besteht In einer Absonderung von Lignin aus dem Faserstoff. Je nach der Art der In der Fabrik herzustellenden Produkten wird ein Zellstoff mit unterschiedlicher Dellgnlflzlerungstlefe herstellt, was seine physikalisch-mechanischen Eigenschalten beeinflußt. Eine Möglichkeit des teilweisen Ersetzens des Faserstoffes durch einen Faserstoff, der aus den Abwässern abgesondert Ist, unter Belbe-JO haltung bzw. Verbesserung der Eigenschaften des Endproduktes ermöglicht eine Reduzierung des Verbrauches an zellstoffhaltlgem Pflanzenrohstoff pflanzlicher Herkunft. Außerdem bietet die Verwendung eines aus den Abwässern abgesonderten Faserstoffes In den Mischungen für Pappen und Holzfaserplatten eine Möglichkeit, das Problem der Rückgewinnung dieses Faserstoffes durch deren Rückführung In den Hauptproduktionszyklus zu lösen.

Es ist zweckmäßig, als chemischen Reaktant zur Behandlung von Abwässerniederschlägen eine Sulfatwelßlauge zu benutzen. Es gibt zwei Arten von Sulfatweißlaugen. Die starke Weißlauge wird bei der Sulfatkochung eines PllanzenrohstoITes eingesetzt. Die beim Waschen eines Weißschlammes entstehende dünne Weißtauge wird zur Auflösung der Schmelze bei der Zubereitung von der starken Weißlauge zugeführt. Das Waschen des Weißschlammes erfolgt bei einer Temperatur von 60 bis 80° C. Demgemäß Ist In den Sulfatzellstoff herstellen- ·*() den und über ein Chemikalienrückgewinnungssystem verfügenden Betrieben Immer eine alkalische Lösung mit der Temperatur von 60 bis 80° C, d. h. dünne Weißlauge vorhanden. Mittels dünner Sulfatweißlauge vor deren Zuführung zur Schmelzeauflösung werden erfindungsgemäß Abwässerniederschläge behandelt, die In Ihrer Zusammensetzung Biomasse des Belebtschlammes, Faserstoff und Rinde enthalten. So gelangt zur Schmelzauflösung eine dünne Weißlauge, die die Produkte der alkalischen Hydrolyse der Biomasse des Belebtschlammes enthält. Die Behandlung der Abwässerniederschläge mit dünner Weißlauge, die in der Produktion vorliegt und eine Temperatur von 60 bis 80° C hat, schließt eine Notwendigkeit Ihrer Aufheizung aus.

Das Wesen der Erfindung wird nachfolgend erläutert. Die Abflüsse, die eine Biomasse des überschüssigen Belebtschlammes enthalten, werden mit Faserstoff und Rinde enthaltenden Abflüssen Im Verhältnis von 1 : 1 bzw. 1 :2 vermischt. Das Gemisch wird, z. B. in einem Vakuumfilter, entwässert. Die entwässerte Masse wird 5" mit Alkalllösung mit einer Konzentration von 5 bis 80 g pro 1 Liter berechnet als Na₂O bei einer Temperet.-,-von 20 bis 80° C behandelt. Die Behandlung erfolgt In einem Rührkessel, dem die entwässerte Masse und Alkalilösung zugerührt werden. Je nach der Temperatur und Konzentration der Alkalllösung beträgt die Behandlungsdauer 5 bis 60 Minuten. Die unter Einfluß der Lauge ablaufende Hydrolyse der Biomasse des Belebtschlammes führt zum Übergang der Produkte der alkalischen Belebtschlammhydroly.se in die Lösung. Der Hydrolysengrad der Biomasse des Belebtschlammes beträgt je nach der Temperatur und Konzentration der Alkaliiösung 50 bis 95,6 Prozent. Beim nachfolgenden Vakuumfiltrieren des Reaktionsgemisches erfolgt seine Trennung In die flüssige und feste Phase. Die flüssige Phase In Form eines alkalischen Filtrates, das die Produkte der alkalischen Hydrolyse des Belebtschlammes enthält, wird zur Auflösung der Schmelze bei der Zubereitung der Alkalikochlauge der Sullatzellstoffproduktlon eingesetzt. Die feste Phase In Form einer aus ω Faserstoff, Rinde und unhydrolysiertem Belebtschlamm bestehenden alkalischen Masse wird mit den Produkten der alkalischen Hydrolyse des Belebtschlammes gemischt und In einer Menge bis 40 Prozent der Mischung der Faserstoffmasse zur Herstellung von Pappe und Holzfaserplatten zugegeben.

Auf der Abb. 1 Ist eine der Ausführungsform des technologischen Schemas des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Rückgewinnung von Abwässerniederschlägen gezeigt.

<·5 Aus einer Absetzanlage (1) wird der überschüssige Belebtschlamm In einen Mischer (2) geleitet, dem auch Faserstoff und Rinde enthaltende Abflüsse zugeführt werden. Das Verhältnis der Abflüsse betragt 1:1. Das Gemisch wird weiter in einem Vakuumfilter (3) bevorzugt mit einem schragen Filtertuch entwässert. Das von dem Vakuumfilter (3) abgenommene Filtrat wird zur Zellstoffwäsche geleitet bzw. in die Reinigungsanlagen

abgeführt. Die entwässerte Niederschlagsschicht wird In einen Rührkosscl (4) eingetragen, dem eine alkalische Lösung mit einer Konzentration von 5 bis 80 g je Liter berechnet als N;i;O zugegeben wird. Der Rührkcsscl (4) stellt einen Behälter dar und Ist mit einem Rührwerk und Öffnungen zur Beschickung mit entwässertem Niederschlag und alkalischen Lösung Im oberen Teil und zur Abführung der alkalischen Reaktionssuspension Im unteren Teil versehen. Im Rührkessel (4) erfolgt eine alkalische Hydrolyse der Biomasse des Belebt-Schlammes. Die auf diese Welse hergestellte Suspension, die aus einer alkalischen Lösung (flüssige Phase), die die Produkte der alkalischen Hydrolyse des Belebtschlammes enthält und einer festen Phase besteht, die den Faserstoff, die Rinde und einen Teil des unhydrolyslerten Belebtschlammes darstellt, wird auf einem Vakuumfilter (5) getrennt. Das von dem Vakuumfilter (5) abgenommene alkalische Flltrat wird zur Auflösung der Schmelze bei der Zubereitung einer Alkallkochlauge der Sulfatzellstoffproduktlon eingesetzt und die entwässerte alkalische Masse wird der Fasermasse bei der Herstellung von Pappe und Holzfaserplatten zugegeben.

Bei der Aufbereitung der Faserstoffmasse zur Herstellung von Pappe wird dieser ein Leimstoff und zu dessen Festhalten auf der Fasermatrix - ein Fällungsmittel zugegeben, wonach eine Pappebahn gegossen und anschließend entwässert und getrocknet wird.

Bei der Herstellung von Holzfaserplatten wird in die fertige Fasermasse eine Paraffinemulsion eingeführt. Aus der auf solche Welse aufbereiteten Masse wird eine Bahn geformt, die nachfolgend gepreßt und aufgeheizt wird.

Die erfindungsgemäße Erfindung ermöglicht also die Realisierung einer abfallarmen Technologie In den Zellstoff- und Papierbetrieben durch Anwendung von Abwässerniederschlägen In den Hauptproduktionsstufen mit gleichzeitiger Reduzierung des Verbrauches an frischem Wasser pro 1 Tonne des Endproduktes. In der Technologie der Herstellung von Pappe und Holzfaserplatten erlaubt die Erfindung den Verbrauch an pflanzlichen 2» Faserstoffen mit gleichzeitiger Steigerung des Produktionsausstoßes zu reduzieren. Der Ausschluß der Thermotrocknungs- und Verbrennungsstufen des Niederschlags führt zur Reduzierung des Energieaufwandes. Diese Erfindung ermöglicht es, die Ausnutzung der früher für die Koagullerung der Niederschläge verwendenden unregenerlerbaren und giftigen Reaktanten auszuschließen.

Beispiel 1

Der von der Absetzanlage (1) abgenommene überschüssige Belebtschlamm wird In einem Mischer (2) mit dem aus Faserstoff und Rinde bestehenden Niederschlag aus primären Absetzanlagen im Verhältnis 1 : 1 vemlscht. Gleich nach dem Mischen gelangt das Gemisch auf einen Vakuumfilter (3). Auf dem Vakuumfilter (3) wird das Gemisch bis zum Feuchtigkeitsgehalt von 85 Prozent entwässert. Der entwässerte Niederschlag, der 43 Massenprozent Belebtschlamm und 57 Massenprozent Faserstoff und Rinde enthält, wird In einem Rührkessel (4) mit alkalischer Lösung mit einem Gehalt an Gesamtlauge von 20 g pro 1 Liter berechnet als Na₂O behandelt. Die Behandlung wird bei einer Temperatur von 70⁰C Innerhalb von 20 Minuten durchgeführt. Der Hydrolysengrad der Biomasse des Belebtschlammes beträgt unter diesen Bedingungen 95,6 Prozent (siehe Tab. 1). Das auf diese Welse behandelte Gemisch wird In einem Vakuumfilter (5) bis zum Feuchtigkeitsgehalt von 80 Prozent entwässert. Das abgenommene Flitrat mit einem Gehait an Gesamtiauge von 19,5 g pro 1 Liier berechnet als NajO wird zur Schmelzeauflösung geleitet. Die von dem Filtermaterial des Vakuumfilters (5) abgenommene alkalische Masse wird bei der Herstellung von Pappe und Holzfaserplatten eingesetzt.

Beispiel 2

Die Abwässerniederschläge werden zur Behandlung mit alkalischer Lösung nach Beispiel 1 vorbereitet. Die Behandlung mit alkalischer Lösung wird unier folgenden Bedingungen durchgeführt:

Gehalt an Gesamtlauge In Weißlauge 10 g/Llter berechnet als Na₂O Temperatur 70° C Dauer 40 Minuten

Unter diesen Behandlungsbedingungen beträgt der IHydrolysengrad des Belebtschlammes 76,4 Prozent. Die nach der Entwässerung des alkalischen Reaktionsgemisches entstehenden Produkte werden wie Im Beispiel 1 eingesetzt.

Die Analyseergebnisse der Beispiele 1 und 2 sind In der Tabelle I angeführt. Beispiel 3

Die Abwasserniederschläge werden zur Behandlung mit alkalischer Lösung nach Beispiel I vorbereitet. Die Behandlung mit alkalischer Lösung wird unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

Ätznatron (NaOH)-konzentration 5 g/Llter berechnet als Na₂O ^ω Temperatur 20° C Dauer 60 Minuten

Unter diesen Behandlungsbedingungen beträgt der Hydrolysengrad des Belebtschlammes 50 Prozent. Die nach der Entwässerung des alkalischen Reaktionsgemisches; entstehenden Produkte werden wie im Beispiel i einge- ^6S

I Beispiel 4

;j Die Abwässerniederschläge werden zur Behandlung mit alkalischer Lösung nach Beispiel 1 vorbereitet. Die

§5 Behandlung mit alkalischer Lösung wird unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

y Ätznctronkonzentratlon 20 g/Llter berechnet als Na₂O

I Temperatur 20° C S Dai.<:r 20 Minuten

|fj H) Unter diesen Behandlungsbedingungen beträgt der Hydrolysengrad des Belebtschlammes 62,3 Prozent. Die

ä'ä nach der alkalischen Behandlung hergestellten Produkte werden wie im Beispiel 1 eingesetzt.

Beispiel 5

15 Die Abwässerniederschläge werden zur Behandlung mit alkalischer Lösung nach Beispiel 1 vorbereitet. Die ■;-, alkalische Behandlung wird unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

>■'· Ätznatronkonzentration 20 g/Llter berechnet als NajO

-2 Temperatur 60° C

^ 20 Dauer 5 Minuten

£ Der Hydrolysengrad des Belebtschlammes beträgt 84,4 Prozent. Die nach der Entwässerung des alkalischen

^;; Reaktionsgemisches hergestellten Produkte werden wie Im Beispiel 1 eingesetzt.

5 25 Beispiel 6

Die Abwässerniederschläge werden zur Behandlung mit alkalischer Lösung nach Beispiel 1 vorbereitet. Die alkalische Behandlung wird unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

-W Ätznatronkonzentration 20 g/Llter berechnet als Na₂O

Temperatur 60° C Dauer 20 Minuten

Unter diesen Behandlungsbedingungen beträgt der Hydrolysengrad des Belebtschlammes 87,6 Prozent. Die bei 35 der Entwässerung des alkalischen Reaktionsgemisches hergestellten Produkte werden wie Im Beispiel 1 eingesetzt.

Beispiel 7

•to Die Abwässerniederschläge werden zur Behandlung mit alkalischer Lösung nach Beispiel 1 vorbereitet. Die alkalische Behandlung wird unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

Ätznatronkonzentration 20 g/Llter berechnet als Na₁O Temperatur 70° C

45 Dauer 20 Minuten

Unter diesen Behandlungsbedingungen beträgt der Hydrolysengrad des Belebtschlammes 93,4 Prozent. Die bei der Entwässerung des alkalischen Reaktionsgemisches hergestellten Produkte werden wie Im Beispiel 1 eingesetzt.

Beispiel 8

Die Abwässerniederschläge werden zur Behandlung mit alkalischer Lösung nach Beispiel 1 vorbereitet. Die Bedingungen der alkalischen Behandlung sind wie folgt:

Ätznatronkonzentration 40 g/Llter berechnet als Na₂O Temperatur 20° C Dauer 20 Minuten

«ο Unter diesen Bedingungen beträgt der Hydrolysengrad des Belebtschlammes 74,6 Prozent. Die bei der Entwässerung des alkalischen Reaktionsgemisches hergestellten Produkte werden wie Im Beispiel 1 eingesetzt.

Beispiel 9

65 Die Abwässerniederschläge werden zur Behandlung rc!', alkalischer Lösung nach Beispiel 1 vorbereitet. Die alkalische Behandlung erfolgt unter folgenden Bedingungen:

Ätznatronkonzentration 80 g/Liter berechnet als Na₂O

Temperatur Dauer

70⁰C

5 Minuten

Unter diesen Behandlungsbedingungen beträgt der Hydrolysengrad des Belebtschlammes 80,2 Prozent. Die bei der Entwässerung des alkalischen Reaktlonsg^-mlsches hergestellten Produkte werden wie Im Beispiel 1 elngesetzt.

Die Analysenergebnisse der Beispiele 3 bis 9 sind In der Tabelle 2 angeführt.

Tabelle 1	-	T¹'	Gehalt an Gesamt lauge in Weißlauge g/l berechnet als Na2O	Temperatur °C	Behandlungsdauer Minuten	Hydrolysengrad Biomasse des Belebtschlammes %
Beispiels-NN°			20	70	20	95,6
1		10	70	40	76,4
2
Tabelle 2		Gehalt an Gesamt lauge in Weißlauge g/l berechnet als NaiO	Temperatur °C	Behandlungsdauer Minuten	Hydrolysengrad Biomasse des Belebtschlammes %
Beispiels-Nt>°		5	70	60	50,0
3		20	20	20	62,3
4		20	60	5	84,4
5		20	60	20	87,6
6		20	70	20	93,4
7		40	20	20	74,6
8		80	70	5	80,2
9			Beispiel 10

Das alkalische Flltrat, das die Hydrolyseprodukte des Belebtschlammes enthält und das man bei der Zubereitung der starken Weißlaugen einsetzt, wird wie folgt hergestellt.

Der überschüssige Belebtschlamm wird aus einer Absetzanlage (I) In einen Mischer (2) geleitet. Demselben wird auch der Niederschlag aus den primären Absetzanlagen zugeführt, der aus Faserstoff und Rinde besteht. Das Verhältnis von überschüssigem Belebtschlamm zu Niederschlag aus den primären Absetzanlagen beträgt ! : 1. Gleich nach dem Mischen gelangt das Gemisch auf einen Vakuumfilter (3) zur Entwässerung. Der bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 85 Prozent entwässerte Niederschlag, der <*-3 Massenprozent Belebtschlamm und 57 Massenprozent Faserstoff und Rinde enthält, wird In einem Rührkessel (4) mit Weißlauge behandelt. Der Gehalt an Gesamtlauge In der Weißlauge beträgt 20 g pro 1 Liter berechnet als Na₂O. Die Behandlungstcmperatur beträgt 70° C, die Behandlung dauert 20 Minuten. Unter diesen Bedingungen beträgt der Hydrolysengrad der Biomasse des Belebtschlammes 95,6 Prozent. Das nach der Behandlung gewonnene Reaktionsgemisch wird auf einem Vakuumfilter (5) bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 80 Prozent entwässert. Das bei der Entwässerung abgenommene alkalische Flltrat enthält Produkte der alkalischen Hydrolyse des Belebtschlammes. Der Gehalt an Gesamtlauge gleicht 19,5 g pro 1 Liter berechnet als Na₂O. Im alkalischen Filtrat wird die Schmelze aufgelöst. Die hergestellte Grünlauge mit einem Gehalt an Gesamtlauge von 125,2 g pro 1 Liter berechnet als Na₂O, an aktive Lauge von 42,9 g pro 1 Liter und mit einer Sulfidität von 28,2 Prozent wird kaustifiziert. Die Kaustifizierungsbedlngungen sind:

Temperatur Dauer

95° C

2 Stunden

Der Kaustlflzlerungsgrad beträgt dabei 80,6 Prozent. Die bei der Kaustifizierung hergestellte starke Weißlauge Ist durch folgende Kennwerte gekennzeichnet:

Gehalt an Gesamtlauge Gehalt an aktiver Lauge Sulfidität

102,2 g/Liter berechnet als Na₂O
98,7 g/Liter berechnet als Na₂O
27.9 Prozent

15

Beispiel 11

Das alkalische Filtrat, das die Produkte der alkalischen Hydrolyse der Belebtschlammbiomasse enthalt, wird wie im Beispiel IC hergestellt.

Das alkalische Filtrat und die Weißlauge mit einem Gehalt an Gesamtlauge von 19,5 g pro 1 Liter werden im Verhältnis von 1:1 zur Schmelzeauflösung zugeführt. Die Grünlauge mit einem Gehalt an Gesamüauge von 125,2 g pro 1 Liter berechnet als Na₂O, an aktiver Lauge von 43,4 g pro 1 Liter berechnet als Na^O und mit einer Sulftdität von 27,7 Prozent wird kaustifiziert. Die Kaustlflzierungsbedingungen sind wie Im Beispiel 10. Der Kaustifizierungsgrad beträgt 80,3 Prozent und die starke Weißlauge hat folgende Kennwerte:

Gehalt an Gesamtlauge Gehalt an aktiver Lauge Sulfidität

101,8 g/Liter berechnet als Na₂O 98,5 g/Llter berechnet als Na₂O 27,4 Prozent.

Beispiel 12 (Vergleichsbeispiel)

Zur Auflösung der Schmelze wird dünne Weißlauge mit einem Gehalt an Gesamtlauge von 19,5 g pro 1 Liter berechnet als Na₂O eingesetzt, die hergestellte Grünlauge mit einem Gehalt an aktive Lauge von 41,2 g pro 1 Liter berechnet als Na_:0 und mit einer Sulfidüät von 28,0 Prozent v/ird kaustifiziert. Die Kaust!f!z!erungsbed!n gungen sind wie im Beispiel 10. Der Kaustifizierungsgrad beträgt dabei 81,2 Prozent und die starke Weißlauge enthält 102,1 g/l Gesamtlauge (berechnet als Na₂O), 98,8 g/l aktive Lauge (berechnet als Na₂O) mit einer Sulfidität von 27,8 Prozent.

Die Kennwerte der in den Versuchen der Beispiele 10 bis 12 hergestellten Grün- und Weißlauge sind in der Tabelle 3 angeführt.

Die in der Tabelle 3 angeführten Angaben zeugen davon, daß die Verwendung des durch die Produkte der Belebtschlammhydrolyse aufbereiteten alkalischen Filtrats bei der Zubereitung von starken Weißlaugen eine Herstellung von Laugen ermöglicht, deren Qualität nicht unter dieser der nach dem bekannten Verfahren erhaltenen steht.

³⁰ Tabelle 3

35

40

Beispiels-	Kennwerte der	Grünlauge	Sulfidität	Kaustifi-	Kennwerte der	Weißlauge	Sulfidität
NN"	Gehalt an	Gehalt an	%	kationsgrad	Gehalt an	Gehalt an	%
	Gesamtlauge	aktive Lauge		%	Gesamtlauge	aktive Lauge
	g/l	g/l			g/l	g/I
	berechnet als	berechnet als			berechnet als	berechnet als
	Na₂O	Na₂O	28,2	80,6	Na₂O	Na₂O	27,9
10	125,2	42,9	27,7	80,3	102,2	98,7	27,4
11	125,2	43,4	28,0	81,2	101,8	98,5	27,8
12	125,2	41,2		102,1	98,8

45

50

55

Beispiel 13

In der Faserstoffmischung zur Pappeherstellung wird eine nach dem folgenden Verfahren hergestellte alkalische Masse zugegeben. Der überschüssige Belebtschlamm wird aus einer Absetzanlage (1) in einen Mischer (2) geleitet, wo er mit dem aus Faserstoff und Rinde bestehenden Niederschlag aus den primären Absetzanlagen Im Verhältnis von 1 : 1 gemischt wird. Gleich nach dem Mischen gelangt das Gemisch auf einen Vakuumfilter (3) zur Entwässerung. Der bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 85 Prozent entwässerte Niederschlag, der aus 43 Massenprozent Belebtschlamm und 57 Massenprozent Faserstoff und Rinde besteht, wird !n einem Rührkessel (4) mit Weißlauge behandelt. Der Gehalt an Gesamtlauge In der Weißlauge beträgt 20 g pro 1 Liter berechnet als Na₂O. Die Behandlung wird Innerhalb von 20 Minuten bei einer Temperatur von 70° C durchgeführt. Nach der alkalischen Behandlung wird das Reaktionsgemisch auf einem Vakuumfilter (5) bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 80 Prozent entwässert. Aus der auf diese Welse hergestellten alkalischen Masse und dem ungebleichten Sulfatzellstoff wird eine Faserstoffmasse zur Pappeherstellung gefertigt. Die Bestandteile dieser Faserstoffmasse (In Massenprozent) sind:

ungebleichter Sulfatzellstoff alkalische Masse

75 25

Die Faserstoffmasse wird bis 76° SR (Schopper-Rlegler-Skala) gemahlen, anschließend wird dieser ein Leimstoff, z. B. Harzleim ausgehend von 6 kg je I t und Fällungsmittel, z. B. Tonerde In einer Menge von 70 kg je 1 t zugegeben. Aus der auf diese Welse hergestellten Faserstoffmasse wird Pappe mit einer Masse von 200 g/m¹ gefertigt, deren Eigenschaften wie Saugfähigkeit, Bruch, abs. Durchdrückungswlderstand und Rlngdruckfestlgkclt nachfolgend geprüft werden. DIc hergestellte Pappe wird durch folgende Eigenschaften gekennzeichnet:

Saugfähigkeit

18 g/m²

Bruch (Doppelfalzzahl) 167

abs. Durchdrückungswlderstand 5,3 kp/cm²

Ringdruckfestigkeit 31 kp

Beispiel 14 5

Die alkalische Masse wird nach Beispiel 13 hergestellt. Aus der hergestellten alkalischen Masse und dem ungebleichten Sulfatzellstoff wird eine Faserstoffmasse folgender Zusammensetzung (in Massenprozent) gefertigt:

ungebleichter Sulfatzellstoff 70

alkalische Masse 30

Die Faserstoffmasse wird wie im Beispiel 13 behandelt und anschließend daraus wird eine Pappe mit einer Masse von 200 g/m² gefertigt. Die mechanischen Kennwerte der hergestellten Pappe werden geprüft. Die Pappe '5 hat folgende Kennwerte:

Saugfähigkeit IS g/m⁵ Bruch (Dcppcifaizzah!) 143

abs. Durchdrückungswlderstand 5,0 kp/cm¹ 2°

Ringdruckfestigkeit 31 kp

Beispiel 15

Die alkalische Masse wird nach Beispiel 13 hergestellt. Aus der alkalischen Masse und dem ungebleichten ²⁵ Sulfatzelistoff wird eine Faserstoffmasse folgender Zusammensetzung (in Massenprozent) gefertigt:

ungebleichter Sulfatzellstoff 60

alkalische Masse 40

Die Faserstoffmasse wird dann wie im Beispiel 13 behandelt und die Pappe mit einer Masse von 200 g/m² wird hergestellt. Die mechanischen Kennwerte der hergestellten Pappe sind wie folgt:

Saugfähigkeit 16 g/m² Bruch (Doppelfalzzahl) 161 «

abs. Durchdrückungswlderstand 4,7 kp/cm²

Ringdruckfestigkeit 32 kp

Die Qualltiltskennwerte der Pappen, die nach der In Beispielen 13 bis 15 beschriebenen Technologie hergestellt sind, sind in der Tabelle 4 angeführt. <o

Die In der Tabelle 4 angeführten Prüfergebnisse zeugen davon, daß die aus den Abwasserniederschlagen abgetrennte alkalische Masse in den Faserstoffmischungen zur Herstellung von Verpackungs-, Bau- und Schupappen angewendet werden kann.

Beispiel 16 45

Die alkalische Masse wird nach Beispiel 13 hergestellt. Aus alkalischer Masse und einer Holznasse wird Faserstoffmischung folgender Zusammensetzung (In Massenprozent) gefertigt:

Holzmasse 90 50

alkalische Masse 10

Die gefertigte Masse wird mit Schwefelsaure neutralisiert, anschließend wird der letzteren eine Parafflnemulsloii In einer Menge von 0.3 Massenprozent clngefChri und eine Faserstoffbahn geformt, die nachfolgend Innerhalb von 7 Minuten unter einem Druck von 30 kp/cm² und bei einer Temperatur von 180° C gepreßt wird. Die ⁵⁵ hergestellten Holzfaserplatten haben folgende Kennwerte:

Dichte 870 kg/m'

Feuchtigkeitsgehalt 8 Prozent Wasseraufnahme (In 24 Stunden) 16 Prozent ^Wl Quellen (nach der Stärke, in 24 Stunden) 12 Prozent Biegefestigkeit 530 kp/cm²

Beispiel 17

Die alkalische Masse wird nach Beispiel 13 gefertigt. Die Holzfaserplattenbahn wird wie folgt hergestellt. In eine Holzmasse (90 Massenprozent) wird eine Paraffinemulsion In einer Menge von 0,8 Massenprozent elnge führt, eine Plattengrundschlcht wird gepreßt und die vorgängig mit Schwefelsäure neutralisierte alkalische

Masse (In einer Menge von 10 Massenprozent) wird als Innenschicht aufgetragen. Die Preßbedingungen: Druck 30 kp/cm². Temperatur 180° C, Dauer 7 Minuten. Die hergestellten Holzfaserplatten haben folgende Kennwerte:

Dichte Feuchtigkeitsgehalt Wasseraufnahme (In 24 Stunden) Quellen (nach der Starke, in 24 Stunden) Biegefestigkeit

870 kg/m^J 8 Prozent 16 Prozent 12 Prozent

500 kp/cm²

in

15

20

Beispiel 18 (Vergleichsbeispiel)

Die Faserstoffmasse zur Herstellung von Holzfaserplatter wird nur aus der riolzmasse gefertigt. Die Platten werden nach Beispiel 16 hergestellt. Die Platten weisen folgende Kennwerte auf:

Dichte Feuchtigkeitsgehalt Wassiraufnahme (in 24 Stunden) Quöfen On 24 -Stunden) Biegefestigkeit

870 kg/m^J 8 Prozent 22 Prozent J5 Prozent

350 kp/cm²

Die Eigenschaften der nach Beispielen 16 bis 18 hergestellten Holzfaserplatten sind in der Tabelle 5 zusammengefaßt.

Tabelle 4

	Beispiels- NN⁰	Zusammensetzung der Faserstoffmischung	Alkalische Masse (in Ma^en- p.went)	Dichte g/m²	Mechanische Kennwerte	Bruch, Doppelfalz zahl	Beispiele	17	Abs. Durch- drückungs- widerstand kp/cm²	18	Rmgdruck- festigkeit kp
.W		Unge bleichter SuI- fatzellstofT (in Massen- prozent)	25	200	Saugfähigkeit g/m²	167	16	3	5,3	4	31
35	13	75	30	200	18	143	2		5,0		31
	14	70	40	200	15	161	4,7	32
	15	60			16
40		Tabelle 5
		Kennwerte

		1

45

5(1

Dichte, kg/m³ Feuchtigkeitsgehalt, % Wasseraufnahme, in 24 Stunden, % Quellen (nach der Stärke, in 24 Stunden) Biegefestigkeit, kp/cm²

870

18

13

500

Die Prüfergebnisse zeugen davon, daß die Rückgewinnung von Abwässerniederschlägen durch Ihre Anwendung in den Hauptproduktionsstufen es ermöglicht. Produkte mit hohen Qualitätskennwerten herzustellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

10

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Rückgewinnung von Abwässernledjerschlägen bzw. -rückständen, die Biomasse des Belebtschlammes, Faserstoffe und Rinde enthalten, durch chemische Behandlung der Abwässerniederschläge,

S Entwässerung sowie durch darauffolgende Wärmebehandlung der gebildeten Produkte, dadurch gekennzeichnet, daß man als Chemikalie eine alkalische Lösungen mit einer Konzentration von S bis 80 g pro 1 Liter, berechnet an Na₂O, bei einer Temperatur von Ιϋ bis 70° C verwendet, das erhaltene Reaktlonsgcmlsch entwässert, wobei das gesammelte alkalische Filtrat zur Auflösung einer Schmelze bei der Zubereitung einer Alkalikochlauge eingesetzt und die entwässerte alkialische Masse in einer Menge bis 40 Massenproz.. nt

ίο der Faserstoffmischung zur Herstellung von Pappe und Holzfaserplatten zugegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als chemischen Reaktant eine Sulfatwelßlauge einsetzt.