Способ обработки технологической воды

 

Изобретение относится к способам обработки технологической воды, содержащей ионы металлов, в сочетании с отбеливанием лигноцеллюлозной пульпы. Согласно изобретению, способ включает стадии а) регулирование содержания Mg²⁺ для получения флокулирующей основы для металлов и органического вещества, b) подачу источника карбонат-иона в технологическую воду для осаждения кальция, с) повышение рН технологической воды путем добавления щелочного раствора - белой жидкости к осажденным соединениям металлов, таким как гидроксиды металлов, d) добавление флокулирующего агента в технологическую воду, и е) выделение осажденных флокулированных соединений металлов из технологической воды флотацией. Способ обеспечивает упрощение процесса обработки сточных вод за счет возможности регенерации использующихся реагентов, а также сокращение времени флотации и исключение из очистки необходимости использования антипенного средства. 9 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу обработки технологической воды. Более точно, оно относится к способу обработки технологической воды в соединении с отбеливанием лигноцеллюлозной пульпы.

Вследствие возрастающего интереса к вопросам охраны окружающей среды существует огромная потребность в снижении проникновения в окружающую среду загрязняющих веществ - продуктов деятельности человека. В этом контексте производители пульпы и бумаги считаются преступниками. Тем не менее, в прежние годы для снижения выделений загрязняющих веществ, исходящих из наших мельниц для пульпы и бумаги, использовались огромные ресурсы, что привело к значительному прогрессу.

Важной целью, которую стремились достичь, было получение закрытой мельницы пульпы, то есть мельницы для измельчения пульпы, которая сводит на минимум, насколько это возможно, выделение загрязняющих веществ посредством регенерации задействованных в процессе химических веществ и повторного использования образующихся отработанных растворов. Одним из направлений решения этой задачи является попытка возвратить отработанные отбелочные растворы противотоком в пульпу в процесс. Проблема, возникающая в связи с этой методикой, состоит в том, что некоторые посторонние включения, например ионы переходных и щелочно-земельных металлов, которые поступают в процесс, например, с древесным сырьем, могут насыщать систему при возвращении отработанных растворов.

Возрастающее количество пульпы для изготовления бумаги в настоящее время отбеливается перекисью водорода, перуксусной кислотой или озоном. В этих способах отбеливания присутствие ионов переходных металлов оказывает различное неблагоприятное воздействие. Поэтому перед отбеливанием необходимо, насколько возможно, связать в комплексы эти ионы переходных металлов. Химические вещества, используемые в настоящее время в качестве комплексообразующих агентов, являются дорогостоящими. Таким образом, существует огромная потребность в разработке способа, в котором химические вещества могут быть экономично регенерированы.

Большое количество соединений переходных и/или щелочно-земельных металлов могут отдельно или в сочетании с друг с другом вызывать образование осадков на пульпе.

Для сведения на минимум повышения концентрации ионов переходных и щелочно-земельных металлов представлено большое количество способов.

В патенте SE 504424 описывается способ осаждения переходных и щелочно-земельных металлов из обработанных отбеливающих растворов посредством добавления щелочной жидкости. В этом способе зеленую и/или белую жидкость добавляют к отработанному отбеливающему раствору, который затем выпаривают с получением осадка, остающегося в жидкости.

В публикации WO 94/232122 описывается дополнительный способ обработки технологической воды. В технологическую воду добавляется щелочной раствор, в результате чего ионы металлов осаждаются и затем осажденные соединения металлов отделяются от технологической воды.

В публикации WO 94/21857 описывается еще один способ обработки отработанных растворов из установок отбеливания. В этом способе также для осаждения металлов добавляется щелочной раствор. Щелочной раствор сначала обрабатывается диоксидом углерода для снижения содержания серы и повышения содержания в ней карбоната.

Предметом данного изобретения является альтернативный эффективный способ обработки технологической воды из установок отбеливания в мельницах для пульпы, причем указанный способ является преимущественным по сравнению со способами, описанными выше.

Дополнительные предметы, отличительные признаки и преимущества данного изобретения станут понятными из следующего далее описания.

Эти предметы достигаются способом согласно пункту 1. Особенно предпочтительные воплощения определены в зависимых пунктах.

Данное изобретение относится к способу обработки технологической воды, содержащей ионы переходных и щелочно-земельных металлов в соединении с отбеливанием лигноцеллюлозной пульпы. Способ включает следующие стадии: a) регулирование содержания Мg²⁺ в технологической воде для получения флокуляционной основы для металлов и органического вещества, b) добавление источника карбоната в технологическую воду для осаждения кальция в виде карбоната кальция, c) повышение рН технологической воды посредством добавления белой жидкости к осажденным соединениям металлов, таким как гидроксиды металлов, d) добавление флокулянта в технологическую воду и е) выделение осажденных, флокулированных соединений металлов из технологической воды при помощи флотации.

Преимущество способа согласно данному изобретению состоит в том, что отсутствует стехиометрический барьер между количеством добавленного источника карбоната и количеством добавленной белой жидкости, как в публикации WO 94/21857, где количество добавленного щелочного раствора контролирует количество добавленного диоксида углерода. Согласно данному изобретению источник карбоната и белая жидкость добавляются в подлежащую очистке технологическую воду раздельно, то есть одно добавленное количество не контролирует другое. Дополнительное преимущество данного изобретения состоит в том, что комплексообразующие агенты регенерированы и растворены в исходящем осветленном фильтрате, который может возвращаться на стадию комплексообразования без дополнительной обработки.

Предпочтительные воплощения изобретения будут описаны ниже со ссылкой на прилагающиеся чертежи. Чертежи не следует рассматривать как ограничение области данного изобретения.

Фиг. 1 представляет схематическое изображение предпочтительного воплощения способа согласно данному изобретению.

Фиг. 2 представляет схематическое изображение другого предпочтительного воплощения способа согласно данному изобретению.

Технологическая вода, которая может подвергаться обработке согласно данному изобретению, образуется в результате предварительной обработки пульпы получения бумаги, которая подлежит отбеливанию. Эта предварительная обработка включает подачу кислоты 8 (рН 3-7) и комплексообразующего агента 9 в пульпу 13 на стадии 1 для образования комплексов переходных металлов. В качестве примеров комплексообразуюших агентов могут быть упомянуты этилендиаминтетрауксусная кислота и диэтилентриаминпентауксусная кислота (EDTA и DTPA).

Затем смесь 14 подается на стадию фильтрования 2, где пульпа 15 отделяется от технологической воды 19, которая в данный момент содержит различные ионы переходных и щелочно-земельных металлов. Затем пульпа 15 подается на стадию отбеливания 20 для дополнительной обработки. Далее технологическая вода 19 подвергается дополнительной обработке в соответствии с данным изобретением.

Согласно данному изобретению на стадии 3 в технологической воде 19 регулируется содержание Мg²⁺ для получения флокулирующей основы для металлов и органических веществ. В данном способе различные твердые вещества легче подвергаются флокулированию, чем в случае, когда содержание Мg²⁺ не регулируется. Содержание Мg²⁺ доводится по меньшей мере до 15 ppm и максимально до 400 ppm. Регулирование предпочтительно осуществляется добавлением в технологическую воду 19 MgSO₄, MgCl₂ и/или MgO 21. При регулировании содержания Mg²⁺ pH должно предпочтительно быть ниже 9, но регулирование проводят и после повышения pH технологической воды. Затем на стадии 4 в технологическую воду подается источник карбоната 10 для осаждения ионов кальция в виде карбоната кальция. Источник карбоната 10 предпочтительно выбран из группы, включающей не содержащий воды Nа₂СО₃, который называется содой, Nа₂СО₃, кристаллизованный из зеленой жидкости, отфильтрованный осадок, содержащий карбонат и полученный из порошка, который выделен из испарителя регенерации соды, и газ, содержащий диоксид углерода.

Выражение "Na₂CO₃, кристаллизованный из зеленой жидкости" относится к Nа₂СО₃, который может быть получен, например, способом, описанным в патентах US-A-5607549 и FI 98226-С.

Выражение "отфильтрованный осадок, содержащий карбонат и подученный из порошка, который выделен из испарителя регенерации соды" относится к отфильтрованному осадку, который получен при выделении порошка после сгорания в испарителе (бойлере) регенерации соды. Отфильтрованный осадок, образованный при выделении порошка после испарителя регенерации соды, помимо прочего, обогащен карбонатом и может использоваться в качестве источника карбоната в способе согласно данному изобретению.

Газ, содержащий диоксид углерода, представляет собой легкодоступный продукт, который может быть получен, с одной стороны, в результате полного сжигания в процессе получения пульпы, а с другой стороны, в виде коммерческого продукта. Примерами газов, содержащих диоксид углерода, являются чистый диоксид углерода, топочные газы, например, из испарителя регенерации соды, из обжиговой печи повторного сжигания известкового шлама или бойлера сжигания коры (bark burning boiler). Когда газ, содержащий диоксид углерода, используется в качестве источника карбоната, предпочтительно сначала добавлять в технологическую воду белую жидкость, а затем добавлять газ, содержащий диоксид углерода, поскольку абсорбция диоксида углерода технологической водой повышается при возрастании рН.

Количество добавленного источника карбоната 10 контролируется по концентрации иона кальция в фильтрате, и предпочтительно мольное отношение Na₂CО₃/Ca²⁺ составляет 0,5-3.

Затем белая жидкость 11 добавляется в технологическую воду на стадии 5 для повышения ее рН и для осаждения металлов в виде, например, гидроксидов металлов. рН повышается предпочтительно до приблизительно 8-13, более предпочтительно до 10-11, и измеряется при температуре процесса, которая обычно составляет приблизительно 60-85^oС.

Выражение "белая жидкость" означает жидкость вываривания для получения сульфатной пульпы, содержащей приблизительно 10% гидроксида натрия и следы карбоната натрия. Белая жидкость, которая используется в способе согласно данному изобретению, предпочтительно окислена и предпочтительно очищена от переходных и/или щелочно-земельных металлов.

На стадии 6 добавляется флокулирующий агент 12, 13, что в предпочтительном воплощении данного изобретения проводится сначала добавлением на стадии 6а соединения, выбранного из фенольной смолы; лигнин-производного, такого как лигносульфонат; нафталинсульфоната; и формальдегидного конденсата сульфонилдигидроксибензола, предпочтительно в количестве 2,5-100 ppm, причем добавленное соединение обозначено 12, после чего на стадии 6b к технологической воде добавляется полимер 13. Полимер предпочтительно добавляется в количестве 0,5-25 ppm. Примерами подходящих полимеров являются полиэтиленоксид и полиакриламид.

Флокулирующий агент 12, 13 флокулирует осажденные частицы, и в процессе флотации (здесь обозначено 7) флокулированные частицы 16 поднимаются по направлению к поверхности и могут быть отделены от образующегося осветленного фильтрата 17.

В еще одном предпочтительном воплощении данного изобретения, как показано на Фиг.2, вместе с источником карбоната 10, например Nа₂СО₃, в технологическую воду подается воздух или другой газ (то есть на стадии 4). Технологическая вода обычно содержит большое количество пузырьков газа даже после стадии фильтрования 2, но при добавлении газа 18, а также в том случае, когда источником карбоната 10 является газ, содержащий диоксид углерода, достигается преимущество стадии флотации 1, которое заключается в том, что требуется меньший период времени.

Таким образом, в предпочтительном воплощении данного изобретения на стадии флотации 7 не требуется подача газа, которая является традиционной, но флотация может проводиться с использованием газа, присутствующего в технологической воде.

Образующийся осветленный фильтрат 11 содержит химические вещества для комплексообразования и может возвращаться противотоком в процесс на стадию 1 или на другие стадии процесса. Образующийся шлам флокулированных частиц 16 может затем обезвоживаться, посредством чего осаждаются остатки.

Некоторыми преимуществами данного изобретения являются, помимо прочих, как указано выше, отсутствие стехиометрического барьера между количеством добавленного источника карбоната 10 и количеством добавленной белой жидкости 11.

Способ изобретения дополнительно приводит к получению благоприятных условий для регенерации дорогостоящих комплексообразующих агентов, которые растворены в исходящем осветленном фильтрате 17.

Способ данного изобретения дополнительно приводит к хорошему восстановлению экстрагируемых веществ, таких как жирные кислоты и колофоновые кислоты, а также COD и другие органические соединения.

Осветленный фильтрат 17, образующийся в способе изобретения, также является в значительной степени преимущественным для применения в качестве промывной жидкости. Осветленный фильтрат 17 несомненно содержит сниженное количество воздуха, поскольку он подвергался процессу флотации 7, в котором имеет место деаэрация. Осветленный фильтрат 17, который в значительной степени деаэрирован, дает лучший эффект при промывке, чем осветленный фильтрат 17, содержащий воздух, поскольку присутствие воздуха снижает промывающее действие. Кроме того, отсутствие воздуха в осветленном фильтрате 17 дает преимущество, которое заключается в том, что необходимость добавления антипенного средства при фильтровании снижается. Меньшее количество воздуха присутствует при фильтровании, меньшее количество пены образуется в фильтрате.

Формула изобретения

1. Способ обработки технологической воды, содержащей ионы металлов в сочетании с отбеливанием лигноцеллюлозной пульпы, отличающийся следующими стадиями: а) регулирование содержания Mg²⁺ в технологической воде для получения флокуляционной основы для металлов и органического вещества, b) подача источника карбоната (10) в технологическую воду для осаждения кальция в виде карбоната кальция, с) повышение рН технологической воды посредством добавления белой жидкости (11) к осажденным соединениям металлов, таким как гидроксиды металлов, d) добавление флокулянта (12, 13) в технологическую воду и е) выделение осажденных флокулированных соединений металлов (16) из технологической воды (17) посредством флотации.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что источник карбоната (10) в стадии b) выбран из группы, включающей не содержащий воду Na₂CO₃, Na₂CO₃, кристаллизованный из зеленой жидкости, отфильтрованный осадок, содержащий карбонат и полученный из порошка, который выделен из испарителя регенерации соды, и газ, содержащий диоксид углерода.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что стадия d) включает сначала добавление соединения (12), выбранного из фенольной смолы, лигнин-производного, нафталинсульфоната и формальдегидного конденсата сульфонил-дигидроксибензола, и затем добавление полимера (13).

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что полиэтиленоксид и/или полиакриламид добавляют в качестве полимеров (13) на стадии d).

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что регулируют содержание Mg²⁺ до по меньшей мере 15 ppm на стадии а).

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что регулируют содержание Mg²⁺ посредством добавления MgSO₄, MgCl₂ и/или MgO (21).

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что добавляют в технологическую воду источник карбоната на стадии b) так, чтобы мольное отношение Na₂CO₃/Ca²⁺ составляло по меньшей мере 0,5.

8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что повышает рН технологической воды до 8-13, предпочтительно 10-11 на стадии с).

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что осуществляют флотацию с помощью газа, присутствующего в технологической воде.

10. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что подают газ (18) в технологическую воду на стадии b).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2