Pereosnastka.ru

При прохождении массы по сетке бумагоделательной машины некоторое количество твердых веществ не задерживается сеткой и проходит сквозь нее вместе с большей частью воды, в которой суспендированы волокна. Эта вода называется оборотной.

Двадцать пять лет назад обычно считали, что оборотная вода не может быть использована вновь без существенного снижения качества высокосортных бумаг. Однако в настоящее время на всех фабриках практически используется некоторое количество оборотной воды. Причины, побуждающие к использованию оборотной воды, следующие:
1) экономия воды;
2) снижение количества производственных отходов, загрязняющих промышленные стоки и водоемы;
3) улавливание волокна и других материалов, которые отходят с оборотной водой, и
4) экономия тепла.

Для эффективного использования оборотной воды из нее должны быть удалены волокна и другие вещества. Несмотря на достижения в области использования оборотной воды, на многих фабриках считают необходимым спускать часть этой воды в канализацию во избежание накопления в производственном потоке растворенных веществ, вызывающих пенообразование, увеличение слизи и прилипание ее к прессовым валам и понижение проклейки. Если даже оборотная вода и не используется, она должна проходить очистку для улавливания содержащихся в ней ценных веществ.

Для улавливания взвешенных веществ применяется ряд методов, в частности: наклонные сита, отстойники, ротационные ловушки, вакуумные, осадительные и флотационные ловушки а также вако-фильтры. Эти аппараты рассмотрены в следующих разделах. Эффективность улавливания взвешенных веществ зависит от типа ловушки и отношения количеств волокнистых и неволокнистых материалов, содержащихся в оборотной воде. При хорошей организации производства сточная вода должна содержать менее 85 мг волокнистых веществ в литре, а при современном стремлении к более строгому контролю желательно, чтобы в этой воде было не более 35 мг на 1 л сточной воды (25 частей на 1 миллион). В некоторых случаях потеря может быть понижена до 17 мг/л сточной воды. По мнению Скиннера , потеря волокон на бумажной фабрике не должна превышать 1%, однако сомнительно, чтобы многие фабрики могли удовлетворить этим требованиям.

Для определения потерь волокна с оборотной водой прежде всего необходимо определить общее количество сточных вод. Для этого применяют: трубки Вентури, диафрагмы, водосливные запруды или лотки. Образцы воды для анализа должны отбираться через различные промежутки времени соответственно количеству сбрасываемых вод.

Состав оборотной воды

Состав оборотной воды зависит от типа массы и неволокнистых добавок, а также номера сетки и количества сосунов. В большинстве случаев оборотная вода содержит обрывки волокон, маленькие волокна, растворимые вещества и большое количество взвешенных неволокнистых веществ, как например, пигменты, крахмал, красители. Обычно отношение количества мелкого материала (наполнителя и обрывков волокон) к волокну в осветленной воде выше, чем в исходной массе. Количество твердых веществ в оборотной воде на различных фабриках колеблется в широких пределах в зависимости от сорта вырабатываемой бумаги и метода очистки оборотной воды. Ниже приведено количество твердых веществ в оборотной воде (в г/л) при выработке типографских и писчих бумаг с наполнителем . Оборотная вода при выработке бумаг без наполнителя содержит значительно меньше твердых веществ, чем показано ниже.

Состав оборотной воды зависит от места получения ее на бумаго делательной машине. Самая концентрированная вода получается с лотков, расположенных под сеткой в первой части машины. Эта концентрированная лотковая вода обычно возвращается непосредственно в смесительный ящик, роллы и другие места взамен свежей воды. Менее концентрированная оборотная вода получается в общем сборнике под сеткой. На некоторых фабриках общий сборник под сеткой разделяется на две части для раздельного сбора воды с большей и меньшей концентрацией волокна; более концентрированная вода используется непосредственно взамен свежей, менее концентрированная направляется в ловушку.

Мокрый брак с гауч-вала обычно собирается отдельно в бассейне под гаучем и направляется непосредственно в мешальный бассейн.

Общее количество суспендированных твердых веществ определяется фильтрацией оборотной воды через фильтровальную бумагу, помещенную на бюхнеровскую воронку, и взвешиванием задержанного на фильтре осадка.

Минеральные суспендированные вещества (главным образом наполнители) определяются взвешиванием остатка после прокаливания осадка, полученного при первом определении.

Органические суспендированные вещества (главным образом волокна) определяются как разность веса сухого остатка на фильтре и веса золы.

Растворимые вещества определяются выпариванием некоторого количества отфильтрованной оборотной воды с последующим высушиванием сухого остатка до постоянного веса и взвешиванием; результаты выражаются в миллиграммах на литр воды. Для получения поправки на содержание растворимых веществ в исходной свежей воде производят ее анализ и полученные данные вычитают из содержания растворимых веществ в осветленной воде.

Растворимые минеральные вещества определяются сжиганием и взвешиванием выпаренного остатка.

Органические растворимые вещества определяются вычитанием веса золы из веса всего выпаренного сухого остатка .

Ловушки в виде наклонных сит

На наклонных ситах, применяемых для улавливания волокна, происходит грубая очистка воды. Они не очень эффективны для ула-влизания суспендированных веществ, и отходящая с них вода может быть использована только для разбавления массы. На фабриках, применяющих этот способ улавливания волокна, избегают использовать избыток отходящей с сеток воды на спрысках.

Отстойные ловушки

Отстойные ловушки, в которых оборотная вода перед использованием предварительно отстаивается, более эффективны, чем наклонные сита. Отходящая с этих ловушек вода обычно используется только для разбавления массы, поэтому значительное количество этой воды теряется бесполезно. Некоторые из старых типов отстойных ловушек очень громоздки и требуют продолжительного времени для осаждения взвешенных веществ, что приводит к затруднениям, связанным со слизью, и к накоплению в воде грязи.

Ротационные ловушки и вакуум-фильтры

Ловушки типа ротационных сортировок бывают двух видов: простые вращающиеся сортировки и вакуум-фильтры. Первые состоят из обтянутого сеткой цилиндра, вращающегося в ванне с оборотной водой. Волокнистый материал под влиянием разности уровней воды в ванне и в цилиндре оседает на поверхности цилиндра. Эффективность этих ловушек низкая, исключая случаи, когда вода содержит длинные волокна или когда предварительно создается слой длинного волокна на цилиндре.

Вакуум-фильтры более эффективны, чем простые ротационные ловушки. На них достигается высокая очистка воды; содержание взвешенных веществ в очищенной воде составляет около 120— 240 мг/л, причем в отходящей воде совершенно не содержится длинных волокон . Согласно Рудольфсу и Эксу , количество взвешенных веществ при установке вакуум-фильтров в среднем понижается на 50%; пределы колебаний могут составлять от 20 до 70% в зависимости от длины волокон, содержащихся в оборотной воде. Для создания более эффективного фильтрующего слоя при фильтрации на вакуум-фильтрах оборотной воды, содержащей большое количество наполнителя, в настоящее время практикуют добавление к воде некоторого количества длинноволокнистой массы.

Осадительные ловушки

Осадительные ловушки для оборотной воды работают по такому же принципу, как осадительные ловушки для очистки свежей воды. Оборотная вода сперва обрабатывается коагулянтом, осаждающим тонкую взвесь, которая затем оседает на дно ловушки и непрерывно удаляется. Этот тип ловушки значительно эффективнее фильтрационных, особенно при наличии в оборотной воде высокого процента наполнителей, например при выработке книжной бумаги. В качестве коагулянтов применяют сернокислый глинозем и щелочь. Иногда в оборотной воде содержится достаточное количество сернокислого глинозема, прибавляемого при проклейке, но и в этих случаях для более высокой степени очистки обычно добавляется щелочь (чаще всего известь) в количестве 120—180 мг на 1 литр оборотной воды. На некоторых фабриках добавляется сернокислый глинозем в количестве 240—360 мг/л. Оптимальная величина рН находится в пределе от 5 до 6. Вместо сернокислого глинозема часто добавляют другие химикаты, например специальные крахмальные препараты или активированную двуокись кремния.

В одном типе осадительной ловушки оборотная вода перед поступлением в ловушку падает с некоторой высоты на основание опрокинутого конуса, что способствует удалению воздушных пузырьков, прилипших к поверхности суспендированных частиц. Согласно Бенсону и Брейквуду, эта осадительная ловушка понижает содержание взвешенных веществ с 252 мг/л до 26 мг/л. Сгусток массы из оборотной воды содержит в литре около 600 мг/л сухого осадка.

По другому способу, называемому контактным, в реакторе поддерживается слой сгустка из оборотной воды глубиной 2,1 — 2,4 м, сквозь который проходит осветляемая вода, подвергаемая химической обработке. Для обработки применяется дозированное количество сернокислого глинозема: около 33 мг/л — при клееной бумаге и около 165 мг/л — при неклееной бумаге, содержащей большое количество наполнителя, а иногда и кальцинированной соды (33 мг/л). Химикат вносится сразу после поступления оборотной воды в реактор Кроме того, для образования более плотного осадка можно прибавить активированной двуокиси кремния (от 5 до 10 частей на миллион частей воды). Тесное соприкосновение поступающей оборотной воды с предварительно накопленным шламом благоприятствует коагуляции взвешенных в ней веществ, так как все вновь образуемые частички осадка прилипают к частицам шлама, в результате чего размеры частиц сгустка увеличиваются. Осторожное перемешивание помогает флокуляции, а также создает однородную концентрацию осадка. Быстро осаждающаяся Часть осадка удаляется со дна осадительного бассейна при концентрации около 1%, а очищенная вода удаляется декантацией. Медленно осаждающийся осадок направляется обратно в зону смешения, облегчая образование новых порций осадка. По данным Келиса, вытекающая из реактора очищенная вода при нормальных условиях не содержит более 36 мг/л волокна. Это значительно превосходит результаты, получаемые при обычной коагуляции и осаждении, т. е. без добавки предварительно накопленного осадка. В одной установке исходная оборотная вода, содержащая 240— 360 мг/л твердых веществ, очищалась до содержания твердых веществ 12 мг/л. В другой установке, применявшейся на картонной фабрике, количество взвешенных веществ понизилось с 540 до 30 мг/л; в то же время окраска воды (количество красителя) понизилась с 250 до 28, а биологическое потребление кислорода в течение 5 дней — с 128 до 62 частей на миллион .

Ловушки флотационного типа

Флотационные ловушки работают по принципу всплывания взвешенных веществ на поверхность воды вследствие насыщения очищаемой воды воздухом. Таким образом, в этом типе ловушек воздух смешивается со сточной водой так, что при понижении давления образуются свободные пузырьки воздуха. При надлежащем введении воздуха пузырьки прилипают к хлопьям осадка и окклюдированных ими веществ и при падении давления поднимаются ими наверх. Флотированные волокна удаляются с поверхности скребками.

Имеются два типа флотационных ловушек: работающие под пониженным давлением (ловушка Адка или Савалла) и под повышенным давлением (Свеена—Педерсена). Основным достоинством флотационных ловушек является очень малая площадь, занимаемая установкой ввиду непродолжительного пребывания воды в ловушке. Недостатком их является неудовлетворительная работа на воде, содержащей большое количество наполнителей и других тяжелых веществ.

Ловушка Адка. Ловушка Адка работает под вакуумом. Оборотная вода с высокой скоростью сперва проходит через воздушный инжектор, где она насыщается воздухом под атмосферным давлением. Затем в закрытом переливном ящике вода смешивается с химикатами, причем избыточный воздух выделяется в виде пены. После этого скорость потока уменьшается, что позволяет волокнам флокулировать. Далее смесь воды с химикатами поступает в закрытый резервуар, где создается вакуум. В этом резервуаре вследствие перепада давления часть растворенного воздуха выделяется, и его пузырьки, прилипшие к взвешенным частицам, поднимают эти частицы на поверхность, откуда они удаляются.

Если взвешенные частицы настолько малы, что адгезия пузырьков воздуха протекает плохо, к воде необходимо прибавлять коагулянты. В качестве коагулянтов применяются сернокислый глинозем, едкий натр, активированный кремнезем, канифольный клей и алюминат натрия. Пур и Уайтнайт описали Применение жирных кислот, которые ускоряют флокуляцию путем взаимодействия с содержащимся в воде ионом алюминия и образования при этом нерастворимых хлопьев. Они установили, что низкомолекулярные кислоты (вплоть до миристиновой) эффективнее высокомолекулярных.

В ловушках Адка волокна улавливаются очень эффективно, и при обычных условиях легко уменьшается содержание твердых веществ в оборотной воде до 24—36 мг/л. Ловушка не очень эффективно удерживает наполнители и не отделяет от волокон адсорбированные ими окрашивающие вещества. При добавлении флокулирующих веществ в присутствии 10—20% наполнителя повышается его агломерирование . Пур и Уайтнайт установили, что каолин и двуокись титана легче коагулируются жирными кислотами, чем тальк или асбестин. Уловленная масса (скоп) может возвращаться в роллы, на сгустители, в подсеточную яму или даже обратно в массный насос .

Ловушка Свеена — Педерсена. Ловушка Свеена — Педерсена работает при атмосферном давлении. Оборотная вода сперва подается под давлением (2,8—4,3 кг/см2) в закрытый смеситель, куда вводится воздух в количестве около 1 % по объему. Из смесителя вода подается насосом в ловушку, где вследствие перепада давления выделяются пузырьки воздуха, которые захватывают и поднимают на поверхность волокна и частички наполнителя. Всплывшая взвесь удаляется с поверхности скребками. Перед поступлением в ловушку к воде иногда прибавляют специальный коллоидный клей для стабилизации пены и усиления плавучести всплывшей взвеси. Для бумаг легкого веса обычной дозой являются 2 части клея на миллион частей воды (0,25 кг на 1 т бумаги), для более плотных бумаг — 4 части на миллион частей воды (0,5 кг на 1 т бумаги) . Взамен клея можно прибавлять активированный кремнезем.

Для нормальной работы ловушек Свеена—Педерсена важнейшую роль играет ион алюминия, так как он придает пузырькам воздуха положительный заряд, вследствие чего они легче притягиваются отрицательно заряженными частицами взвеси. Если в оборотной воде содержатся от 15 до 17 частей ионов алюминия на миллион частей воды, то результаты очистки получаются удовлетворительными. При необходимости содержание ионов алюминия может быть повышено, но добавка должна предшествовать поступлению воды в ловушку . Ловушка работает удовлетворительно при рН от 4,2 до 7,3.

При выработке бумаги без наполнителя осветленная в ловушке вода содержит от 12 до 24 мг/л твердых веществ, а при выработке бумаги с наполнителем — от 24 до 48 мг/л.

Как правило, уловленные волокна и наполнители (2—3% твердых веществ) возвращаются в основной поток массы в месте, по возможности более близком к бумагоделательной машине. Через трубы в дне ловушки осветленная вода сливается в бак для хранения запаса воды, откуда она подается на спрыски, регуляторы и в роллы.

Вако-фильтр

На многих европейских и некоторых американских фабриках для улавливания твердых веществ из оборотной воды широко применяется особый тип ловушки, называемый вако-фильтром. Этот тип фильтра работает по чисто механическому принципу; в регулировании рН или добавлении химикатов нет необходимости. На фильтре предварительно создается фильтрующий слой из волокнистого материала. Этот слой непрерывно образуется на движущейся сетке перед фильтрацией; сетка с фильтрующим слоем (около 0,125 кг/м2 волокна) проходит вокруг главного цилиндра диаметром около 2 м, расположенного в ванне. Оборотная вода проникает через слой волокна и сетку внутрь цилиндра, а суспендированный материал задерживается на этом слое. После схода сетки с цилиндра волокнистый слой вместе с осевшим на нем уловленным материалом счищается шабером и сетка поступает вновь в улавливающую систему. По имеющимся сообщениям , средняя степень улавливания взвешенных твердых веществ на фабрике, изготовляющей документную и книжную бумагу с наполнителем зольностью от 6,5 до 19%, составляет 92—97%.

Читать далее:

Мокрое прессование

• Очистка воды
• Свойства воды
• Вода в бумажном производстве
• Биохимическое поглощение кислорода (бпк) фабричными сточными водами
• Микроорганизмы в неволокнистых материалах