EP2029491A1 - Verfahren zur reduzierung von verunreinigungen in einem wassersystem bei der herstellung von flächengebilden - Google Patents

Verfahren zur reduzierung von verunreinigungen in einem wassersystem bei der herstellung von flächengebilden

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EP2029491A1
EP2029491A1 EP07729525A EP07729525A EP2029491A1 EP 2029491 A1 EP2029491 A1 EP 2029491A1 EP 07729525 A EP07729525 A EP 07729525A EP 07729525 A EP07729525 A EP 07729525A EP 2029491 A1 EP2029491 A1 EP 2029491A1
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suspension
electrode
generated
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Werner Hartmann
Michael RÖMHELD
Friedrich Speth
Klaus Strätz
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    • C02F2305/02Specific form of oxidant
    • C02F2305/023Reactive oxygen species, singlet oxygen, OH radical

Definitions

  • the ultraviolet radiation strikes the cell walls of the cells of the contaminants, causing pre-damage in the cell walls of the contaminants.
  • the pores of the cells can be opened under certain circumstances and it comes to a "bleeding" of the cell.
  • the chemically active substances, in particular the radicals can now easily penetrate into the cells and destroy them completely.
  • the object of the invention can therefore be used so that no auxiliaries, e.g. Chemicals or biocides, and / or complementary dyes are used for the purpose of reducing the impurities.
  • auxiliaries e.g. Chemicals or biocides
  • complementary dyes e.g., IR-rays, IR-rays, and/or complementary dyes.
  • auxiliaries and / or complements are advantageous to use auxiliaries and / or complements.
  • color is added in an amount that is less than the amount that would be required without applying the voltage.
  • An accurate knowledge of the concentration and the effect of chemically active substances in the water or the suspension opens up the possibility, excipients and / or complementary ⁇ colors in terms of a to be achieved result opti ⁇ times to dose and so the possible environmental impact too low hold.
  • biocides, algicides, bactericides, fungicides and others which are sometimes used as auxiliaries, pollute the environment. Also a cost advantage is achieved by abandoning or curtailing ⁇ kende addition of dyes or excipients.
  • a tertiary cycle in particular a cycle for purified wastewater.
  • Microbiological contaminants which can lead to a reduction of the fiber or paper quality in papermaking, are, for example, microorganisms which release, among other things, carbohydrate-cleaved enzymes, such as the enzyme cellulase, with which the cellulose in the process decomposes as a fiber base is used as a decomposed, short-chain carbohydrate as food for the microorganisms.
  • carbohydrate-cleaved enzymes such as the enzyme cellulase
  • a previous solution to prevent this exploited aus ⁇ finally chemical methods, ie adding chemicals, especially biocides, such as lutaraldehyde, in the material cycle or the water cycle to kill the microorganisms and so the contamination both during the manufacturing process as well to minimize in the final product.
  • the otherwise widely used agent Wasserstoffper ⁇ oxide H2O2 can often not be used, since the peroxide-cleaving enzyme catalase is often also miter Wegt and the hydrogen peroxide H 2 O 2 is rapidly decomposed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von durch organische Farbstoffe, biokatalytische Substanzen und/oder Mikroorganismen und/oder sonstiges biologisches Ma- terial gebildete Verunreinigungen in einem Wassersystem (90) bei der Herstellung von Flächengebilden aus fasrigem Material in wässriger Suspension. In dem unter Anlegen einer Spannung (U) an Elektroden (50,51) im Wasser (23) oder in der Suspen- sion eine Gasentladung und/oder ein Plasma erzeugt wird, wo- bei ein Spannungsverlauf (60) der Spannung (U) Spannungsim- pulse (66,67) mit einer Impulsdauer (62) von weniger als 10 µs aufweist, wobei eine Streamer-Entladung (53) erzeugt wird, wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, um den Einsatz von Chemikalien und/oder komplementären Farbstoffen zur Reduzie- rung der gebildeten Verunreinigungen in dem Wassersystem zu reduzieren. Eine Papierherstellungsanlage (1) kann so umwelt- freundlicher betrieben werden.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Reduzierung von Verunreinigungen in einem Wassersystem bei der Herstellung von Flächengebilden
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren von durch organische Farbstoffe, biokatalytische Substanzen und/oder Mikroorganismen und/oder sonstiges biologisches Material ge¬ bildete Verunreinigungen in einem Wassersystem bei der Her- Stellung von Flächengebilden aus fasrigem Material in wässri- ger Suspension.
Die Verwendung von kurzen Hochspannungsimpulsen zur Ozon- Erzeugung für die Wasserreinigung ist z.B. bekannt aus dem Fachartikel von S. Ihara, T. Miichi, S. Satoh, C. Yamabe,
"Ozone generation by a discharge in bubbled water", Digest of technical Papers 12th IEEE international Pulsed Power Confer¬ ence 1999.
In WO 02/070816 A2 wird eine Methode und eine Vorrichtung zur Behandlung eines Fluids mit einem hochspannungselektrischen Feld offenbart. Dieses Verfahren gilt es hinsichtlich seiner Effizienz zu verbessern.
Bei der Herstellung von Geweben und Filzen aus Naturfasern, insbesondere bei der Herstellung von Papier und Zellstoff aus Holzfasern und/oder Altpapier, wird, bezogen auf ein Endprodukt, eine sehr große Menge Wasser benötigt. Nach dem Stand der Technik wird das Wasser in einem nahezu geschlossenen Kreislauf rezykliert. Unter einem Wassersystem sind alle in¬ nerbetrieblichen Kreisläufe in beispielsweise einer Papierfabrik zu verstehen. Grundsätzlich kann trotz einer großen Vielfalt an bestehenden WasserkreislaufSchaltungen ein allgemein gültiger Aufbau der betrieblichen Wasserkreisläufe wie folgt angegeben werden.
Ein Primärkreislauf entsteht durch eine direkte Wiederverwen¬ dung eines stoffreichen Abwassers aus einer ersten Entwässe- rungsstufe einer beispielsweise Papiermaschine und dient zu Verdünnungszwecken bzw. zur Feststoffeinstellung in und, prozesstechnisch gesehen, vor der Papiermaschine. Abwässer mit einer hohen Feststoffkonzentration, die während der Blattbil- düng an der Papiermaschine anfallen, sollen dementsprechend in einem kurzen Kreislauf, einem Siebwasserkreislauf, zur Pa¬ piermaschine zurückgeführt werden.
Ein Sekundärkreislauf zeichnet sich durch eine Stoffrückge- winnungsstufe aus und dient der Rückführung von anfallenden Pressen- und Spritzabwässern in die Papiermaschine.
Ein Tertiärkreislauf entsteht beispielsweise, wenn ein Abwas- serüberschuss aus dem Sekundärkreislauf mit anderen Fabrika- tionsabwässern zusammengeführt wird. Dieser gemeinsame Abwas¬ serstrom kann dann in einer werkseigenen Kläranlage behandelt, zusammen mit Frischwasser aus einem beispielsweise Oberflächengewässer aufbereitet und als Frischwasser in den Betrieb zurückgeführt werden.
Durch diese Wiederaufbereitung des Wassers kann ein Frischwasserbedarf bzw. eine Abwassermenge begrenzt werden. Aber durch eine hohe mittlere Verweildauer des bei dem beispiels¬ weise Papierherstellungsprozess benutzten Wassers reichern sich im Wasser Verunreinigungen an.
Unter Verunreinigungen im Sinne der Erfindung sind beispielsweise gelöste organische Substanzen zu verstehen, deren Konzentration im Wassersystem mit zunehmender Kreislaufschlie- ßung steigt. Solche und weitere Verunreinigungen verursachen oft eine Verschlechterung der Entwässerung, die zu einer - für den Fall der Papierherstellung - ungünstigeren Blattbildung und einer geringeren Optizität führen. Des Weiteren kann es z.B. durch eine Reaktion der Verunreinigungen mit chemi- sehen Hilfsmitteln zu einer Bildung von unerwünschten Ablagerungen kommen. Diese Ablagerungen können letztendlich bei einer Papierherstellung zu Flecken und Löchern im Papier führen . Farbliche Verunreinigungen werden durch die beispielsweise bei heutigen Druckverfahren eingesetzten Farbstoffe hervorgerufen, welche zum größten Teil wasserlöslich sind. Eine hohe Wasserlöslichkeit der eingesetzten Farbstoffe, insbesondere beim Einsatz von Altpapier als Ausgangsmaterial, führt dazu, dass selbst in einem Flotationsprozess die Farbstoffe nicht vollständig beseitigt werden können. Insbesondere sind was¬ serlösliche rote Farbstoffe dafür verantwortlich, dass das Wasser eine rötliche Tönung annimmt, welche sich auf das End¬ produkt, vorzugsweise ein Papier, überträgt. Ein hoher anzu¬ strebender Weißgrad, beispielsweise bei der Herstellung von weißen Papieren, kann bei gefärbtem Wasser nicht erreicht werden .
Insbesondere unter den Bedingungen eingeengter Kreisläufe ist in der Regel eine verstärkte Vermehrung der im Wasser enthal¬ tenen Mikroorganismen zu beobachten. Beispielsweise wird der im Wasser vorhandene gelöste Sauerstoff schnell verbraucht und dadurch kann es zur Entstehung von anaeroben Bedingungen im Wasser kommen. Die Mikroorganismen können sich dann schnell vermehren und Stoffwechselprodukte dieser Mikroorga¬ nismen können beispielsweise zu starken Geruchsbelastungen in Form von Schwefelwasserstoff und/oder organischen Säuren oder Hefen und Bakterien führen. Darüber hinaus tritt in manchen
Fällen, durch die Wirkung der oben genannten Stoffwechselprodukte der anaeroben Mikroorganismen, Korrosion an Anlagenteilen auf. Ursache sind insbesondere Mikroorganismen, welche unter anderem kohlenhydratspaltende Enzyme wie z.B. das Enzym Celloulase abgeben, mit dem, die im vorzugsweise Papierher- stellungsprozess befindliche Celloulose als Fasergrundstoff zersetzt wird und als zersetztes, kurzkettiges Kohlenhydrat als Nahrung für die Mikroorganismen dient.
Zur Definition von biologischem Material siehe Regel 23 b, Absatz 3 EPÜ. Unter Biokatalyse ist beispielsweise eine chemische Wechsel¬ wirkung zwischen einem Eiweiß und anderen Teilchen (Molekülen, Ionen, Protonen, Elektronen) , in deren Verlauf sich die Beschaffenheit dieser Teilchen ändert, zu verstehen. Eine biokatalytische Substanz, z.B. ein Enzym oder Protein, fördert die Biokatalyse. Herkömmlich wird bei der Papierherstel¬ lung den unerwünschten organischen Verunreinigungen, Mikroorganismen und Enzymen durch Zugabe von anderen Farbstoffen oder Bioziden entgegengewirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um den Einsatz von Chemikalien und/oder komplementären Farbstoffen zur Reduzierung der gebildeten Verunreinigungen in dem Wassersystem zu reduzieren.
Die Aufgabe wird bezogen auf das eingangs genannte Verfahren dadurch gelöst, dass unter Anlegen einer Spannung an Elektroden im Wasser oder in der Suspension eine Gasentladung und/oder ein Plasma erzeugt wird, wobei ein Spannungsverlauf der Spannung Spannungsimpulse mit einer Impulsdauer von weniger als lOμs aufweist, wobei eine Streamer-Entladung erzeugt wird. Vorteilhaft hieran ist, dass durch die kurzen Impulse der Einsatz höherer Feldstärken ermöglicht wird, welche vorteilhaft eine Streamer-Entladung hervorrufen. Weiterhin kann durch die kurzen Impulse ein frühzeitiger Spannungsdurchschlag zwischen den Elektroden vermieden werden. Eine Streamer-Entladung ist eine spezielle Form einer sich linear fortbewegenden Plasmawolke oder ein in der Entwicklung befindlicher Entladungskanal, der sich aufgrund der angelegten hohen externen Feldstärke unter kurzer Impulsdauer ausbildet. Mittels Streamer-Entladung wird eine besonders effiziente Erzeu¬ gung von Radikalen im Wassersystem erreicht, welche die Reinigungswirkung verbessern. Im Wasser des Wassersystems kann an nahezu beliebigen Stellen der unterschiedlichen Kreisläufe eine Streamer-Entladung erzeugt werden. Hierdurch können verschiedene Verschmutzungsstufen mit beispielsweise unter¬ schiedlicher Intensität der Entladung behandelt werden. Mittels eines Plasmas und/oder einer Gasentladung im Wasser oder in unmittelbarer Umgebung des Wassers werden chemisch aktive Wirkstoffe freigesetzt, welche die im Wasser befindlichen Verunreinigungen unschädlich machen. So können durch die e- lektrochemische Reaktion im Papierprozess sowohl die Mikroor- ganismen als auch simultan die mit diesen sich gegenseitig fördernden Enzyme, z.B. Cellulase, negativ beeinflusst wer¬ den .
Eine weitere Steigerung der Erzeugung von Radikalen bzw. von chemisch aktiven Substanzen wird erreicht, indem die Impulsdauer weniger als 1 μs beträgt, insbesondere im Bereich von 100 ns bis 900 ns liegt. Bei Anlegen einer Spannung an die Elektroden mit derartig intensiven Impulsen kommt es wegen der kurzen Zeitdauer und der hohen Feldstärke lokal zu beson- ders effektiven Gasentladungen. Da die Spannungsfestigkeit von Wasser, insbesondere von Wasser hoher Leitfähigkeit, sehr gering ist, mit abnehmender Dauer der Spannungsbelastung jedoch drastisch zunimmt, sind kurze Impulse besonders vorteil¬ haft. Die Leitfähigkeit des Wassers im Siebwasserkreislauf liegt im Bereich von 4 bis 5 mS/cm. In diesem Fall ist es besonders wichtig, ein elektrisches Feld mit einer hohen Feld¬ stärke zu erzeugen, ohne dass es zu einem stromstarken lokalen Durchschlag kommt.
Zweckmäßig ist, dass zumindest eine der folgenden chemisch aktiven Substanzen erzeugt wird:
- ein Radikal, insbesondere O, OH, HOO,
- ein Oxydantium, insbesondere Ozon O3, H2O2.
Die Erzeugung von Radikalen als chemisch aktive Substanzen im Wasser des Wassersystems, insbesondere im Siebwasserkreislauf und/oder im Klarwasserkreislauf, kann an einer oder mehreren Stellen der unterschiedlichen Wasserkreisläufe geschehen. Insbesondere durch die Gasentladung im Wasser lassen sich die genannten Radikale besonders leicht erzeugen (siehe hier- zu den eingangs genannten Fachartikel) .
Weiterhin ist es zweckmäßig, dass durch die Spannung ein elektrisches Feld im Bereich von 1 MV/cm, vorzugsweise 1 MV/cm bis 10 MV/cm, erzeugt wird. Eine derart hohe Feldstärke zwischen den Elektroden begünstigt die vorteilhafte Erzeugung von Gasentladungen. Bei der Verwendung von nicht reinmetalli- sehen Elektroden kann die Feldstärke gegebenenfalls reduziert werden. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von nichtmetallischen Elektroden ist, dass weitere chemisch aktive Substanzen wie z.B. OH oder H erzeugt werden können. Abhängig vom Einsatz der Elektroden kann das elektrische Feld auch im Bereich von 0.1 MV/cm bis 1 MV/cm liegen.
Zweckmäßig zu Erzielung eines weiteren Wirkungseffektes ist weiterhin, dass durch die Spannung, insbesondere durch die Spannungsimpulse, ultraviolette Strahlung erzeugt wird. Die Streamer-Entladung begünstigt, dass beispielsweise Elektronen aus den Wassermolekülen durch Stöße derart angeregt werden, dass sie ultraviolette Strahlung abgeben. Es wird also mit¬ tels der Spannungsimpulse eine derart hohe Elektronentempera¬ tur in einer Streamer-Entladung oder einer Gasentladung er- reicht, dass ultraviolette Strahlung und/oder Radikale und/oder oxidierende Substanzen mit einem hohen Wirkungsgrad erzeugt werden. Diese Radikale, Oxidantien und/oder ultravio¬ lette Strahlung greifen direkt die unerwünschten Verunreinigungen an und zerstören diese. In einem ersten Schritt trifft die ultraviolette Strahlung beispielsweise auf die Zellwände der Zellen der Verunreinigungen und ruft hierdurch in den Zellwänden der Verunreinigungen eine Vorschädigung hervor. Die Poren der Zellen können unter Umständen geöffnet werden und es kommt zu einem "Ausbluten" der Zelle. Nach der zerstö- renden Wirkung des UV-Lichts können die chemisch aktiven Substanzen, insbesondere die Radikale nun leicht in die Zellen eindringen und diese gänzlich zerstören.
Mit Vorteil wird eine Konzentration der chemisch aktiven Sub- stanzen im Wasser bzw. in der Suspension in Echtzeit, insbesondere "Online", gemessen. Im Hinblick auf die Regelung oder Steuerung einer Erzeugungsrate der chemisch aktiven Substanzen ist es von Vorteil, Kenntnis über die aktuelle Konzentra- tion der erzeugten chemisch aktiven Substanzen fortlaufend zu erhalten .
In einer weiterführenden Ausgestaltung wird eine Konzentrati- on der Verunreinigungen im Wasser bzw. in der Suspension, insbesondere in Echtzeit oder "Online", gemessen. Die Kon¬ zentration der Verunreinigungen ist ebenso ein Maß für die Effektivität des Verfahrens, beispielsweise kann eine Erzeu¬ gungsrate von chemisch aktiven Substanzen mehr und mehr ver- ringert werden je kleiner die gemessene Konzentration der Verunreinigungen im Wasser ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung zu den Messungen zur Ermittlung einer Regelgröße wird für eine Steuerung und/oder Regelung einer mikrobiologischen Entkeimung eine Konzentration von Proteinen und/oder DNA-Resten im Wasser bzw. in der Suspension, insbesondere in Echtzeit oder "Online", gemessen. Dadurch, dass die Zellwände und/oder die Zel¬ len durch die vorgenannten Verfahrensschritte zumindest teil- weise zerstört werden, kann durch eine Messung von DNA-Resten der elektrochemische Entkeimungsprozess geregelt werden. Eine Regelung über einen gemessenen Wert der Konzentration von Enzymen ist ebenso möglich.
Auf vorteilhafte Weise wird ein Wert der Konzentration als Regelgröße für die den elektrochemischen Prozess auslösende Spannung verwendet .
Der Gegenstand der Erfindung kann damit dazu genutzt werden, dass keine Hilfsstoffe, z.B. Chemikalien oder Biozide, und/oder Komplementärfarben zum Zwecke der Reduzierung der Verunreinigungen eingesetzt werden. Diese Maßnahme erlaubt ein sehr umweltfreundliches Betreiben einer beispielsweise Papierherstellungsanlage .
Ist es, je nach Wasserbedingungen, nicht möglich, gänzlich auf Hilfsstoffe oder Komplementärfarben zu verzichten, so werden auf vorteilhafte Weise Hilfsstoff und/oder Komplemen- tärfarbe in einer Menge zugesetzt, die geringer ist als die Menge, die ohne Anlegen der Spannung erforderlich wäre. Eine genaue Kenntnis der Konzentration und der Wirkung der chemisch aktiven Substanzen im Wasser oder der Suspension eröff- net die Möglichkeit, die Hilfsstoffe und/oder Komplementär¬ farben im Hinblick auf ein zu erreichendes Endergebnis opti¬ mal zu dosieren und so die mögliche Umweltbelastung gering zu halten. Denn, die zum Teil als Hilfsstoffe eingesetzten Bio- zide, Algizide, Bakterizide, Fungizide und andere, belasten die Umwelt. Auch wird durch den Verzicht oder die einschrän¬ kende Beimischung von Farbstoffen oder Hilfsstoffen ein Kostenvorteil erreicht.
Zweckmäßig ist es, das als fasriges Material eine oder mehre- re der folgenden Stoffe verwendet wird:
- Altpapier,
- Naturfaser, insbesondere Holzstoff und Zellstoff,
- textile Faser.
Mit Vorteil weist das Wassersystem einen oder mehrere der folgenden Stoff- und/oder Wasserkreisläufe auf:
- einen Primärkreislauf, insbesondere einen Siebwasserkreis¬ lauf,
- einen Sekundärkreislauf, insbesondere einen Klarwasser- kreislauf,
- einen Tertiärkreislauf, insbesondere einen Kreislauf für gereinigtes Abwasser.
Ausführungsbeispiele sowie weitere Vorteile der Erfindung er- geben sich aus der nachfolgend beschriebenen Zeichnung, in deren
FIG 1 eine Papierherstellungsanlage mit Wasser¬ kreisläufen, FIG 2 eine Darstellung (Schnitt) einer Anordnung zur Erzeugung von Radikalen in Koronaplasmen in einer wässrigen Lösung oder in Luft: Parallelplatten- oder Rohranordnung mit Draht, dem eine gepulste Hochspannung überlagert wird,
FIG 3 eine Prinzipdarstellung von Impulsen zur Erzeugung von Radikalen in Koronaentladungen in Luft oder wässrigen Medien bei Einsatz kurzer (typisch kleiner 1 μs) Hochspannungsimpulse mit hoher Impulswiederholrate,
FIG 4 bis FIG 9 Elektrodenanordnungen und Elektrodensysteme zur Erzeugung von Koronaentladungen: Platte- Platte-, Platte-Draht-Platte-, Koaxiale
Draht-Rohr-, Spitze-Platte-, Mehrfachspit¬ zen-Platte-, Gitter-Platte (Rohr-, Gitter- Gitter-Anordnungen,
FIG 10 eine hybride Entladung, wobei sich eine Elektrode vollständig oberhalb einer wässri¬ gen Lösung befindet und die zweite Elektrode in die wässrige Lösung eingetaucht ist,
FIG 11 eine Platten- oder Gitteranordnung mit gekrümmten Oberflächen zur Anpassung an Gefäß- wände bzw. Nutzung derselben als Elektrode, konzentrische Elektroden in Rohrform zur Nutzung der vorhandenen Verrohrung oder Türme für die Pulpe als Reaktorgefäß,
FIG 12 eine gepulste Entladung im oberflächennahen Raum der wässrigen Lösung,
FIG 13 ein gepulstes Koronaentladungssystem mit koaxialem Draht-Rohr, mit eingeperlten, feinstverteilten Gasblasen, so dass im Entladungsbereich feinste Gasperlen vorhanden sind und eine Streamerbildung vorwiegend in den Gasblasen abläuft,
FIG 14 eine schematische Übersicht eines Wassersys¬ tems,
veranschaulicht ist.
Einander entsprechende Teile sind in den Figuren 1 bis 14 mit denselben Bezugszeichen versehen. FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Papierherstellungsanlage 1, in welcher das Betriebsverfahren nach der Erfindung realisiert ist. Im Verhältnis von ca. 1:100 mit Wasser verdünnt, werden Faserstoffe oder fasrige Materialien zusammen mit Hilfsstoffen auf eine Siebvorrichtung 9 mit einem Sieb 10 aufgebracht. Die fasrigen Materialien lagern sich auf dem Sieb 10 neben- und aufeinander ab. Ein Kreislaufwas¬ ser 23 kann mittels mehrerer Saugkammerbereiche 24 abfließen oder abgesaugt werden und in einen Kreislauf des Kreislauf¬ wassers 23 zurückgeführt werden. Erläuterungen zu den unterschiedlichen Kreisläufen und/oder Stoff- und Wasserströmen des Wassersystems der Papierfabrik werden mit FIG 14 und der zugehörigen Beschreibung gegeben.
Als Ausgangsstoff erreichen beispielsweise Altpapier und in der Regel auch Zellstoff in trockener Form die Papierfabrik, während Holzstoff normalerweise im gleichen Werk erzeugt und als Faser-/Wasser-Mischung, also einer Suspension aus unver- wobenen Faserstoffen, in eine Stoffzentrale 3 gepumpt wird. Altpapier und/oder Zellstoff werden ebenfalls unter Zugabe von Wasser in einem Fasertrog aufgelöst. Papierfremde Be¬ standteile werden über verschiedene Sortieraggregate ausge¬ schleust (hier nicht dargestellt) . In der Stoffzentrale 3 er- folgt je nach gewünschter Papiersorte die Mischung der verschiedenen Rohstoffe. Hier werden auch Füll-, Hilfsstoffe und Komplementärfarben zugegeben, die der Verbesserung der Papierqualität und der Erhöhung der Produktivität dienen. Er¬ findungsgemäß kann die Zugabe zumindest eines dieser Stoffe zumindest eingeschränkt werden.
Der Stoffauflauf 7 der Papierherstellungsanlage 1 verteilt die Faserstoff-Suspension gleichmäßig über die gesamte Sieb¬ breite. Am Ende der Siebvorrichtung 9 enthält die Papierbahn 27 noch ca. 80 % Wasser.
Ausgehend von Altpapier als Ausgangsstoff zur Papierherstel¬ lung ist der Papierherstellungsanlage 1 eine Stoffaufberei- tung vorgelagert (hier nicht dargestellt) . Ein Rohrsystem verbindet die Papierherstellungsanlage 1 mit dem Kreislauf¬ wasser der Stoffaufbereitung 21.
Für eine Behandlung des Wasser- oder Stoffstroms zur Stoffaufbereitung 21 und des Kreislaufwassers 23 nach der Erfindung, sind in der Papierherstellungsanlage 1 an verschiedenen Stellen des Rohrleitungssystems Plasmareaktoren IIa bis Hd angeordnet .
Zur Reduzierung farblicher Verunreinigungen im Kreislaufwasser 23 ist ein erster Plasmareaktor Ha in der Rückleitung des Kreislaufwassers 23 von einem Saugkammerbereich 24 zu einem Sortierer 5 angeordnet. Ein zweiter Plasmareaktor Hb ist in der Rückleitung des Kreislaufwassers 23 zwischen einem Saugkammerbereich 24 und einem Stofffänger 17 angeordnet. Hinter dem Stofffänger 17, in Strömungsrichtung S gesehen, teilt sich das Rohrleitungssystem zum einen in ein Rohrleitungssystem für den Wasser- oder Stoffstrom zur Stoffaufbe- reitung 21, dem Stoffkreislauf und zum anderen in ein Rohrleitungssystem, welches zu einer nicht gezeichneten Reinigungsanlage (angedeutet mit Pfeil 19) führt, auf. Ein dritter Plasmareaktor Hc zur Erzeugung eines elektrochemischen Prozesses ist in dem Rohrleitungssystem für das Kreislaufwasser zur Stoffaufbereitung 21 hinter dem Stofffänger 17 angeordnet. Ein vierter Plasmareaktor Hd ist in dem Rohrleitungssystem, welches zur Reinigungsanlage 19 führt, hinter dem Stofffänger 17 angeordnet. Das beispielhaft dargestellte erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass an den angegebenen Stellen mittels der Plasmareaktoren Ha bis Hd im Rohrsystem des Kreislaufwassers 23, der Wasser- und Stoffströme zur Stoff¬ aufbereitung 21 und im Rohrleitungssystem zur Reinigungsanlage 19, Elektroden in das Innere des Rohrleitungssystems ein- gebracht sind, die mit einer hohen gepulsten Spannung beauf¬ schlagt werden. Ein Hochspannungsimpulsgenerator 46 ist über Hochspannungsleitungen 47 jeweils einzeln mit den Plasmareaktoren Ha bis Hd verbunden. Da eine Spannungsfestigkeit von Wasser, insbesondere von Wasser hoher Leitfähigkeit, wie sie das Kreislaufwasser 23 aufweist, sehr gering ist, mit abnehmender Dauer der Spannungsbelastung jedoch drastisch zunimmt, werden kurze Impulse mit Impulsdauern von typisch 10 μs, in einigen Anwendungsfällen von nur lμs, und darunter verwendet. In der Papierindustrie typische Werte für die Leitfähigkeit sind 4 bis 5 mS/cm.
FIG 2 zeigt als eine besondere Ausgestaltungsform einen der in FIG 1 dargestellten Plasmareaktoren IIa bis Hd. Die Vorrichtung in FIG 2 ist zur Durchleitung des Kreislaufwasser 23 und gleichzeitiger Plasmaerzeugung im Wasser- oder Stoffstrom ausgestaltet. In der Mitte der Vorrichtung ist eine Hochspannungselektrode 50 angeordnet. Der Außenmantel der zylinder- förmigen Vorrichtung ist als eine Gegenelektrode 51 herge¬ richtet. In der Vorrichtung befindet sich das zu behandelnde Kreislaufwasser 23. Durch Anlegen der gepulsten Spannung an die Elektroden 50, 51 wird zwischen den Elektroden 50 und 51 durch das elektrische Feld ein Streamer 53 erzeugt. Radikale 59 entstehen in Streamern dadurch, dass energiereiche Elektronen 55 mit Wassermolekülen zusammenstoßen und diese dadurch dissoziieren oder anregen. Bei der Dissoziation werden unmittelbar die Radikale 59 und Oxidantien 57 freigesetzt, während bei der Anregung durch einen anschließenden strahlenden Über- gang UV-Licht erzeugt wird. Dieses erzeugte UV-Licht reagiert wiederum mit Wassermolekülen und dissoziiert diese.
Im Hinblick auf die farblichen Verunreinigungen greifen diese Radikale 59 und Oxidantien 57 direkt die hoch molekularen Farbstoffe an und zerstören diese soweit, dass die Farbwir¬ kung der Moleküle beseitigt wird.
Bezüglich der mikrobiologischen Verunreinigungen werden diese durch das UV-Licht, die Radikale 59 und Oxidantien 57 ange- griffen und zerstört. Durch das gleichzeitige Einwirken meh¬ rerer solcher biozider Komponenten wird ein Synergieeffekt erzielt, der zu einer besonders effektiven Entkeimung des Kreislaufwassers 23 führt. Insbesondere führt auch das schon zu Beginn der Behandlung des Klreislaufwassers 23 anliegende hohe elektrische Feld zu einer weiteren Synergiesteigerung durch eine Vorschädigung der biologischen Zellen durch E- lektroporation der Zellwände, welche dann besonders leicht angreifbar sind durch die nachfolgend erzeugten chemisch aktiven Wirkstoffe, insbesondere die Radikale 59 und die Oxi-
Mikroorganismen, welche kohlenhydratspaltene Enzyme wie das Enzym Cellulase abgeben, mit dem die im Prozess befindliche Cellulose als ein Fasergrundstoff zersetzt wird und so als zersetztes, kurzkettiges Kohlenhydrat als Nahrung für die Mikroorganismen dient, werden ebenfalls gehemmt oder gänzlich zerstört. Die Mikroorganismen, etwa Bakterien oder Hefen, werden abgetötet und so die Cellulase-Erzeugung minimiert.
Durch einen gleichzeitig stattfindenden Abbau einer Catalase kann sich neben den Radikalen auch eine H202-Konzentration aufbauen. Diese trägt wiederum zum direkten Cellulase-Abbau als auch zur Entkeimung der durch die Cellulase produzierten Mikroorganismen bei.
In FIG 3 ist der verwendete Spannungsverlauf 60 der Hochspan¬ nungsimpulse dargestellt. Ein erster Impuls 66 und ein zwei¬ ter Impuls 67, mit je einer Impulsdauer 62, weisen einen Ab- stand von einer Impulswiederholrate 63 auf. Auf der Abszisse ist die Zeit in ms und auf der Ordinate die Spannung in kV angegeben. Die Einheiten sind willkürlich gewählt. Ein Niveau einer unterlagerten Gleichspannung kann mit der dargestellten Abszisse zusammen fallen. Die für die Erzeugung von vorzugs- weise Radikalen und Ozon notwendige Gleichspannung liegt bei ca. 100 kV. Die Hochspannungsimpulse werden der Gleichspan¬ nung überlagert und bilden so eine Gesamtamplitude von ca. 500 kV. Der dargestellte Spannungsverlauf 60 kann also vor¬ zugsweise einer Gleichspannung überlagert werden, diese ist stark von der Leitfähigkeit des zu behandeinen Wassers abhängig. Die Impulse 66 und 67 weisen eine Impulsdauer 62 von kleiner 1 μs auf, wobei die einzelnen Impulse 66, 67 eine stark ansteigende Flanke mit einer Anstiegszeit 64 besitzen, welche deutlich geringer ist als die Impulsdauer 62. Die zu dem Impuls 66 oder 67 gehörende abfallende Flanke ist weniger stark ausgeprägt. Die Impulswiederholzeit 63 liegt typischer Weise zwischen 10 μs und 100 ms. Durch den Gleichspannungs- teil werden bereits die vorschädigenden Effekte aus dem e- lektrochemischen Prozess erzeugt.
Vorzugsweise haben die einzelnen Impulse 66,67 eine solche Gesamtamplitude, dass über eine vorgegebene Gleichspannung hinaus eine vorgegebene Energiedichte erreicht wird. Wie er¬ wähnt, ist dabei meist die Impulsanstiegszeit 64 kurz im Ver¬ gleich zur Impulsabfallzeit. Durch eine solche Art der Impul¬ se 66, 67 wird erreicht, dass elektrische Durchschläge, die zu räumlichen und zeitlichen Störungen in der homogenen Plas- madichteverteilung führen würden, vermieden werden.
FIG 4 bis FIG 9 zeigen weitere Beispiele für Elektrodensyste¬ me zur Erzeugung von Plasma und/oder Korona-Entladungen in dem Wassersystem oder der Suspension der Papierherstellungs- anläge 1, insbesondere zur alternativen Verwendung bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel. In FIG 4 ist eine Platte- Platte-Anordnung von einer ersten Platte 70a als Elektrode und einer zweiten Platte 70b als Elektrode dargestellt. Die erste Platte 70a und die zweite Platte 70b sind parallel zu einander angeordnet. Die erste Platte 70a bildet die Hoch¬ spannungselektrode und ist über ein Hochspannungskabel mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Die zweite Platte 70b bildet die Gegenelektrode und steht als geerdete Elektrode mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbin- düng.
Eine entsprechende Anordnung mit speziell ebenen Platten¬ elektroden ist in FIG 5 dargestellt. Es sind wiederum zwei massive Plattenelektroden 70a und 70c im festen Abstand vor- handen, wobei mittig eine Hochspannungselektrode 71 verläuft. Bei dieser Platte-Draht-Platte-Anordnung ist die Hochspannungselektrode 71 als massiver Draht ausgeführt und mit dem Hochspannungsausgang des Hochspannungsimpulsgenerators 46 verbunden. Die geerdeten Platten 70a, 70c stehen ebenfalls mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung.
FIG 6 zeigt eine Draht-Rohr-Anordnung als Elektrodensystem. In eine zylinderförmige Elektrode 72 ragt mittig eine Hoch¬ spannungselektrode 71 hinein. Wie in FIG 5 ist die Hoch¬ spannungselektrode 71 als massiver Draht ausgeführt und mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Die zylinderförmige Elektrode 72, welche vorzugsweise als ein Drahtge- flecht ausgestaltet ist, ist geerdet und steht mit dem Hoch¬ spannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung.
FIG 7 zeigt eine Spitze-Platte-Anordnung als Elektrodensys¬ tem. Die beispielsweise drei Spitzen 73 sind über eine Hoch- Spannungsleitung mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Die Spitzen 73 sind rechtwinklig zu einer geerdeten Plattenelektrode 74 angeordnet. Der Abstand der Spitzenelekt¬ roden 73 zu der Plattenelektrode 74 ist einstellbar und kann somit für unterschiedliche Prozessbedingungen angepasst wer- den.
FIG 8 zeigt eine Elektrodensystemanordnung, welche 3 Platten 70a, 70d und 70e umfasst. Die erste Platte 70a, welche als Hochspannungselektrode mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden ist, ist mittig zwischen zwei massiven Platten
70d und 70e angeordnet. Die Platten 70a und 70b sind über ei¬ nen Plattenverbinder 70f verbunden. Da die Platte 70d als geerdete Gegenelektrode mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung steht, hat die Platte 70e über dem Plattenver- binder 70f ebenfalls die Funktion einer geerdeten Gegenelektrode .
FIG 9 zeigt ein Elektrodensystem als Gitter-Gitter-Anordnung. Analog zur FIG 4 stehen sich hier ein erstes Gitter 75a und ein zweites Gitter 75b parallel gegenüber. Das erste Gitter
75a bildet hierbei die Hochspannungselektrode und ist mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Das zweite Gitter 75b bildet die geerdete Gegenelektrode und steht mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung.
Allen bereits genannten Elektrodenanordnungen gemeinsam ist, dass sie anstelle der Aufschaltung von Hochspannungsimpulsen 66, 67 - wie in FIG 3 dargestellt - auch mit einer Gleich¬ spannung, beispielsweise im Bereich von IV bis 10V, insbesondere 2V bis 5V, zur Erzeugung einer kontinuierlichen Elektrolyse beaufschlagt werden können.
Eine alternative hybride Entladung, wobei sich eine Elektrode 76a vollständig außerhalb des zu behandelnden Kreislaufwas¬ sers 23 befindet und eine zweite Elektrode 76b ganz oder teilweise in das Kreislaufwasser 23 eingetaucht ist, wird mit der Anordnung in FIG 10 erzeugt. Die Elektrode 76a ist bei diesem weiteren Ausführungsbeispiel als eine Gitterelektrode ausgeführt und steht mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung. Auch die geerdete Gegenelektrode 76b ist als eine Gitterelektrode ausgeführt. An der Grenzschicht zwischen Luft und Kreislaufwasser 23 bildet sich eine erste Ladungs¬ wolke 68a aus. Mit Hilfe dieser Ladungswolke 68a können die chemisch aktiven Substanzen in das Kreislaufwasser 23 gelangen und die ungewollten Verunreinigungen beseitigen. Auch im Kreislaufwasser 23 entstehen bevorzugt an Stellen mit lokal erhöhter Feldstärke Ladungswolken 68b, 68c. Die Ladungswolken 68a, 68b, 68c setzen im Kreislaufwasser 23 Radikale wie z.B. O, OH, HOO vor allem aber auch starke Oxydantien wie Ozon und/oder H2O2 frei. Diese chemisch aktiven Substanzen zerstö¬ ren mit hoher Effizienz Mikroorganismen wie Bakterien und He- fen.
In FIG 11 ist als weiteres Ausführungsbeispiel zu den aus FIG 1 bekanten Plasmareaktoren IIa bis Hd ein Rohr, vorzugsweise ein Rohr zum Transport des Kreislaufwassers 23, mit einer Au- ßenwand 77 in einem Schnitt dargestellt. Es wird eine Plat¬ ten- oder Gitteranordnung mit gekrümmten Oberflächen zur Anpassung an die Außenwand 77 bzw. einer Gefäßwand verwendet. Eine Vielfachdrahtelektrode 79 ist als eine konzentrische E- lektrode, dem Verlauf der Außenwand 77 folgend angeordnet und steht mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung. Ihr stehen zwei Gegenelektroden gegenüber: Zum einen die Gefäßwand 77 und zum anderen eine Plattenelektrode 78. Die Hochspannungselektrode 79 ist zwischen der Gefäßwand 77 und der Plattenelektrode 78 berührungsfrei angeordnet. Die Gefä߬ wand 77 und die Plattenelektrode 78 sind elektrisch leitend miteinander verbunden und bilden somit die geerdeten Gegenelektroden, welche mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung stehen. Mit S ist eine Strömungsrichtung des Kreislaufwassers 23 angegeben.
Um gepulste Entladungen im oberflächennahen Gasraum über dem Kreislaufwasser 23 zu erzeugen ist in FIG 12 als weiteres Ausführungsbeispiel eine spezielle Elektrodenanordnung darge¬ stellt. Das Kreislaufwasser 23 wird in diesem Fall in einem nach oben offenen Kreislaufwasserkanal 37 geführt. Eine Hoch¬ spannungselektrode 50 umfasst mehrere elektrisch miteinander verbundene Stabelektroden und ist im oberflächennahen Gasraum des Kreislaufwassers 23 derart angeordnet, dass ihre Stäbe parallel zur Oberfläche verlaufen. Eine geerdete Gegenelekt¬ rode 51 ist als massive Platte ausgeführt und in über die ganze Fläche verteilten äquidistanten Abständen zur Hochspannungselektrode 50 angeordnet. Die Wand des Kreislaufwasserka- nals 37 ist zusätzlich mit der Gegenelektrode 51 verbunden.
Auch bei dieser Elektrodenanordnung entstehen an der Grenzschicht zwischen Luft und Kreislaufwasser 23 Ladungswolken, wie beispielhaft mit den Ladungswolken 68d und 68e angedeu- tet . Die Ladungswolken sorgen auch hier für ein Eindringen der chemisch aktiven Substanzen in das Kreislaufwasser 23.
FIG 13 zeigt mit einem letzten Ausführungsbeispiel ein ge¬ pulstes Plasma oder Korona-Entladungssystem im Kreislaufwas- ser 23. Das Elektrodensystem ist analog zur FIG 2 als ein Ko¬ axialdraht-Rohrelektrodensystem ausgebildet. Die Hochspannungselektrode 50 ist koaxial zu der Gegenelektrode 51, wel¬ che die Gefäßwand bildet, angeordnet. Zur Unterstützung der Radikalerzeugung bzw. der Erzeugung der chemisch aktiven Substanzen werden über eine Gasleitung 80 mittels eines Gasverteilers 81 feinste Gasperlen in den Entladungsbereich eingeleitet. In den Gasblasen 82 und 83 bilden sich vorzugsweise die zu FIG 2 erläuterten Streamer aus. Aufgrund der Streamer- entladungen entstehen Oxidanzien 57. Es werden also in dem Kreislaufwasser 23 bestimmte Radikale erzeugt.
FIG 14 zeigt die Stoff- und Wasserströme bzw. Stoff- und Was- serkreisläufe wie sie in dem Wassersystem 90 in der Papierfabrik mit dem Betriebsverfahren nach der Erfindung vorkommen. Der zentrale Punkt des Wassersystems 90 ist die Papier¬ herstellungsanlage 1. In FIG 14 wird aus einer großen Viel¬ falt von bestehenden WasserkreislaufSchaltungen heraus ein häufig üblicher Aufbau der betrieblichen Wasserkreisläufe ei¬ ner Papierfabrik schematisch dargestellt. Es werden drei Haupt-Wasserkreisläufe unterschieden: ein Primärkreislauf I, ein Sekundärkreislauf II und ein Tertiärkreislauf III. Der Primärkreislauf I ergibt sich durch eine direkte Wiederver- wendung des stoffreichen Abwassers aus einer ersten Entwässerungsstufe der Papierherstellungsanlage 1 und dient vorzugs¬ weise zu Verdünnungszwecken bzw. zu einer Feststoffeinstel- lung in und vor der Papierherstellungsanlage 1. Abwässer und/oder die wässrige Suspension mit vorzugsweise einer höchsten Feststoffkonzentration, die während der Blattbildung in der Papierherstellungsanlage 1 anfallen, können dement¬ sprechend in einem kurzen Kreislauf, dem Siebwasserkreislauf 98, zur Papierherstellungsanlage 1 zurückgeführt werden. Ab¬ wässer und/oder wässrige Suspension mit einer deutlich nied- rigeren Feststoffkonzentration werden in den Primärkreislauf II, dem Klarwasserkreislauf 99, geleitet.
Der Primärkreislauf II zeichnet sich durch eine Stoffrückge¬ winnungsstufe, hier der Stofffänger 17, aus. Der Stofffänger 17 dient zur Rückführung der anfallenden Pressen- und Spritzabwässer, welche in der Papierherstellungsanlage 1 vorkommen. Dies ist durch den Kasten 94 dargestellt, in den diverse Siebwasseranteile, durch gerade Linien gekennzeichnet, hin- einführen. Weitere Siebwasseranteile führen in eine Stofffän¬ gererweiterung 17a. Der Stofffänger 17 teilt die unterschiedlichen Siebwasseranteile in einen kleineren stoffreichen Teil, welcher in den Klarwasserkreislauf 99 führt und der wiederum als Verdünnungswasser für die Stoffaufbereitungsein- richtung 93 dient, und in einen größeren Teil mit geringerem Stoffgehalt, der als Spritzrohrwasser für die Papierherstel¬ lungsanlage 1 weiter genutzt werden kann. Der Anteil mit dem geringeren Stoffgehalt wird über eine Abwasserreinigungsanla- ge 96 geführt und dem Tertiärkreislauf III, also dem Kreis¬ lauf für gereinigtes Wasser 100, zugegeben. Das Wasser, wel¬ ches über die Abwasserreinigungsanlage 96 nicht in den Terti¬ ärkreislauf III zurückgeführt wird, kann über eine Abwasser¬ ableitung 97 gereinigt der Umwelt zurückgegeben werden.
Der Tertiärkreislauf III entsteht beispielsweise, wenn ein Abwasserüberschuss aus dem Sekundärkreislauf II mit anderen Fabrikationsabwässern zusammengeführt wird. Dieser gemeinsame Abwasserstrom wird, wie bereits erwähnt, in einer werkseige- nen Kläranlage behandelt, zusammen mit Frischwasser aus einem beispielsweise Oberflächengewässer aufbereitet, und als Frischwasser in den Betrieb zurückgeführt. Eine solche Ein¬ richtung eines Kreislaufs für gereinigtes Abwasser 100, also des Tertiärkreislaufes III führt zu einer mengenmäßigen Ent- lastung des Sekundärkreislaufs II, einem verringertem Anfall von Restwasser aus der Papierherstellungsanlage 1 und damit insgesamt zu einem verbesserten Frischwassernutzungsgrad im Wassersystem 90. Über eine Frischwasserzuführung 91 wird dem Wassersystem 90 grundsätzlich das benötigte Frischwasser über eine Frischwasseraufbereitungsanlage 92 zugeführt. Der Sekundärkreislauf II und der Tertiärkreislauf III werden über eine Stoffaufberei- tungseinrichtung 93 der Papierherstellungsanlage 1 zugeführt. Eine Rückführung des Sekundärkreislaufes II zur Papierher- Stellungsanlage 1, wobei ein Nebenstrom nicht über die Stoff¬ aufbereitungseinrichtung 93 geführt wird, ist auch möglich. Über eine Abfallaussonderung 101 können in der Stoffaufberei- tungseinrichtung 93 anfallende Feststoffe ausgesondert wer- den. Verdampfungsverluste 102, welche den drei Hauptkreisläu¬ fen I, II und III nicht mehr zurückgeführt werden können, entweichen der Papierherstellungsanlage 1.
Beispielhafte Wasserdurchflussmengen für die Kreisläufe sind folgende: ein Siebwasserkreislauf 98 wird mit ungefähr 100 bis 200 m3 pro Tag, ein Klarwasserkreislauf mit 10 bis 50 m3 pro Tag und ein Kreislauf für gereinigtes Wasser 100 mit 1 bis 5 m3 pro Tag mit Wasser und/oder wässriger Suspension be- aufschlagt.
Weitere für die Erfindung wesentliche Gedanken:
Mikrobiologische Verunreinigungen, welche zu einer Verminde- rung der Faser- bzw. Papierqualität bei der Papierherstellung führen können, sind beispielsweise Mikroorganismen, welche unter anderem kohlenhydratspaltene Enzyme, wie z.B. das Enzym Cellulase abgeben, mit dem die im Prozess befindliche Cellu- lose als Fasergrundstoff zersetzt wird und als zersetztes, kurzkettiges Kohlenhydrat als Nahrung für die Mikroorganismen dient. Eine bisherige Lösung dieses zu verhindern nutzte aus¬ schließlich chemische Methoden, d.h. unter Zugabe von Chemikalien, insbesondere Bioziden, wie z.B. Lutaraldehyd, in den Stoffkreislauf bzw. den Wasserkreislauf, um die Mikroorganis- men abzutöten und so die Verunreinigung sowohl während des Herstellungsprozesses als auch im Endprodukt zu minimieren. Das ansonsten verbreitet eingesetzte Mittel Wasserstoffper¬ oxyd H2O2 kann oft nicht eingesetzt werden, da das Peroxyd spaltende Enzym Catalase oftmals ebenfalls miterzeugt wird und das Wasserstoffperoxyd H2O2 rasch zersetzt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Reduzierung von durch organische Farbstoffe, biokatalytische Substanzen und/oder Mikroorganismen und/oder sonstiges biologisches Material gebildete Verunreinigungen in einem Wassersystem (90) bei der Herstellung von Flächengebilden aus fasrigem Material in wässriger Suspension, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass unter Anle¬ gen einer Spannung (U) an Elektroden (50,51) im Wasser (23) oder in der Suspension eine Gasentladung und/oder ein Plasma erzeugt wird, wobei ein Spannungsverlauf (60) der Spannung (U) Spannungsimpulse (66,67) mit einer Impulsdauer (62) von weniger als 10 μs aufweist, wobei eine Streamer-Entladung (53) erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Impulsdauer (62) weniger als 1 μs beträgt, insbe¬ sondere im Bereich von 100 ns bis 900 ns liegt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei zumindest eine der folgenden chemisch aktiven Substanzen erzeugt wird:
- ein Radikal (59) , insbesondere O, OH, HOO,
- ein Oxydantium (57), insbesondere Ozon O3, H2O2.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei durch die Spannung (U) ein elektrisches Feld im Bereich von 1 MV/cm, vorzugsweise mit einem Wert aus dem Bereich von 1 MV/cm bis 10 MV/cm, erzeugt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei durch die Spannung (U) , insbesondere durch die Span¬ nungsimpulse (66,67), ultraviolette Strahlung erzeugt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Konzentration der chemisch aktiven Substanzen im Wasser (23) bzw. in der Suspension in Echtzeit, insbesondere „online", gemessen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Konzentration der Verunreinigungen im Wasser (23) bzw. in der Suspension, insbesondere in Echtzeit oder „online", gemessen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei für eine Steuerung und/oder Regelung einer mikrobiologischen Entkeimung eine Konzentration von Proteinen und/oder DNA-Resten im Wasser (23) bzw. in der Suspension, insbesonde- re in Echtzeit oder „online", gemessen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein Wert der Konzentration als Regelgröße für die die Streamer-Entladung (53) auslösende Spannung (U) verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei keine Hilfsstoffe und/oder Komplementärfarben zum Zwecke der Reduzierung der Verunreinigungen eingesetzt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei Hilfs- stoff und/oder Komplementärfarbe in einer Menge zugesetzt wird, die geringer ist als ohne Anlegen der Spannung (U) erforderlich wäre.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei als fasriges Material ein oder mehrere der folgenden Stoffe verwendet wird:
- Altpapier, - Naturfaser, insbesondere Holzstoff und Zellstoff,
- textile Faser.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Wassersystem (90) einen oder mehrere der folgenden Stoff- und/oder Wasserkreisläufe aufweist:
- einen Primärkreislauf (I), insbesondere einen Siebwasser¬ kreislauf (98), - einen Sekundärkreislauf (II), insbesondere einen Klarwas¬ serkreislauf (99),
- einen Tertiärkreislauf (III), insbesondere einen Kreislauf für gereinigtes Abwasser (100).
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