تحقیق مقاله تصفیه و بهسازی آب و بازیابی بخار در صنایع کاغذسازی

خدمات:

فعالیت های گروه‌بندی شده تحت عنوان خدمات آنهایی هستند که برای فرآیند تولید خمیر کاغذ قرار دارند یا مواردی که در جایی دیگر شامل نمی‌شوند ما در این مقالات سعی نداریم که بطور وسیعی هر نوع جنبه کار را مطرح کنیم که برای صنعت ما مهم است. برای مثال اولین بخش از این نوشته به موضوع آب می‌پردازد مقادیر زیادی از آب در فرآیندهای کاغذ و خمیر کاغذ استفاده می‌گردند اکثر این آب در کاغذسازی و مقداری برای پیش فرآوری بکار می‌رود قبل از اینکه آب وارد فرآیند شود. با این حال پیش فرآیندی محدود، بویژه آب جوش، برای صنعت بی‌نظیر است و بطور وسیعی توسط متخصصانی در آن حوزه خاص بکار می‌رود. ما آن را در اینجا مطرح نمی‌کنیم بلکه در عوض مارا به عملیات فاضلاب محدود می‌کند و عملیاتی که در جستجوی کاهش آلودگی آب است. با ملاحظه آلودگی هوا مجدداَ نواحی منحصر بفرد برای  صنعت خودمان را در نظر می‌گیریم ما بخش مربوط به بخار محدود به تولید بخار است. بخشهای مربوط به برق، گرم کردن و تهویه و حمل مواد برای عملیات مشروح  در این متون مطرح می‌‌شوند.

تیمار پساب:

آب های فرآیندی تخلیه شده پس از عملیات تولید محصولات کاغذی و خمیر بطور کلی بصورت فاضلاب‌های آلی طبقه‌بندی می‌شوند. زیرا مهمترین ناخالصی‌های موجود در آنها دارای طبیعت آلی هستند. بعضی از این مواد تشکیل دهنده مانند، پوست، خرده چوب، الیاف و لیگنین و محصولات تجزیه آنها دارای منشأ چوبی هستند و سایرین از قبیل رس‌ها و سایر مواد معدنی، نشاسته‌ها، رزین‌ها، صمغ‌ها و پروتئینها از طریق فرایند کاغذسازی وارد می‌شوند.  اسیدها/ بازها / نمک‌ها و اکسیدهای فلزی نیز موجود هستند آنها از خمیرسازی، سفید کردن و فرآیندهای آماده‌سازی شیمیایی منشأ می‌گیرند. آب فرآیند بکاررفته نیز جامدات را به آب بیرون رونده به شکل نمک‌های غیرآلی وارد می‌کند.بعضی از جامدات موجود در فرآیند آبها قابل تجزیه هستند و سایرین چنین نمی‌باشند. برای مثال، اکثر غیرآلیها در معرض تجزیه بیولوژیک هستند در جایی که اکثر مواد آلی به استثنای لیگنین‌ها و تانن‌ها بطور بیولوژیکی تحت شرایط طبیعی یافت شده در آب‌های سطح تجزیه می‌گردد. لینگنین‌ها و تانن‌ها در شکل‌های موجود در پس‌آبهای خمیرکردن و سفید کردن، خیلی آهسته و تا مقدار محدودی تجزیه می‌شوند. بطور فیزیکی سازنده‌های پسابهای هرز  می‌توانند به سه طبقه تقسیم شوند: جامدهای معلق شده و قابل رسوب، جامدات معلق شده غیرقابل رسوب و جامدات حل شده جامدات قابل رسوب بصورت موادی تعریف می‌شوند که از مایع در مدت رسوب کردن و بی‌حرکت ماندن در مدت یک ساعت، جدا می‌شوند.بخشی از هر کدام از این مواد قابل احتراق بوده و ثابت باقی می‌مانند. جدولی از طبقه‌‌‌بندی عمومی جامدات در هرزآبهای ( پسابهای)کارخانه در شکل 1-6 نشان داده می‌شود.

جامدات معلق و حذف آنها:  

تخلیه جامدات معلق می‌تواند برای دریافت جریانها به تعدادی از شیوه‌ها زیان آور باشد بخش قابل رسوب می‌تواند رسوباتی را تشکیل دهد که برای زندگی بدون هوا (بی‌هوازی) و تجزیه بدون هوا بکار می‌روند و اکسیژن  حل شده آب را مصرف می‌کنند و منجر به ایجاد شرایطهای بدبو و بدمنظره می‌شوند. ماده پراکنده معلق از قبیل الیاف یک تقاضای اکسیژن حل شده  را اعمال می‌کند و پرکننده‌ها و پیگمانها می‌توانند تیرگی آب یا رنگی شدن آنرا موجب شوند. با محدود کردن روزانه این تأثیرات می‌توانند فرآیند خالص سازی طبیعی و خودبخودی جریانها را کند و آهسته نمایند. دامنه مقدار جامدات معلق مشاهده شده برای هرزآب(پسابها)ی بیحاصل از متداولترین فرایندهای کاغذسازی و خمیرسازی همراه با مقدار قابل احتراق آنها و همچنین تغییرات در  حجم هرزآب در جدول1-6 نشان داده می‌شود. دامنه‌های وسیع مشاهده شده از تفاوتهای در عملیات مربوط به الیاف و بازیافت آن و گردش مجدد آب فرآیند ناشی می‌شوند. هیچ تلاشی در اینجا برای بحث درباره این عملیات صورت نخواهد گرفت، زیرا در اینجا بخشی از فرایند تولید لحاظ شده در سایر فصل‌های این مقاله و در سایر مقالات می‌باشد. اکثر منابع جامدات معلق عبارت‌اند از هرزآب‌های آماده‌سازی چوب حاصل از پوست‌کندن و شستشوی گرده بینه می‌باشد. این هرزآبها حاوی ذرات ریز و درشت پوست چوب، ماسه، و مواد محلول آلی می‌باشد. غلظت این پسابها بستگی به عوامل متعددی دارد از قبیل فرآیند پوست‌کنی بکاررفته و میزان استفاده مجدد پسابها می‌باشد. استفاده از آب برای پوست‌کنی مرطوب حدود 900 تا1200 gpm به‌ازای هر پوست‌کنی است و بصورت درشت برروی تسمه نقاله‌های سوراخ‌دار از کف، غربال می‌شود و با تجهیزات مشابه که قادر به حذف ذرات بیش از in‌  قطر هستند. هرزآبهای حاصل، حاوی 20تا40 lb از جامدات معلق هستند و غربال ثانوی را بر روی بستر صاف و مرتعشی با غربالهای استوانه‌ای و پوشیده از صفحات سوراخ‌دار یا غربالهای حاوی  سوراخهای 050/0 تا25/0 in دریافت می‌کنند . چنین سیستمی در شکل 2-6 دیده می‌شود تخلیه چنین غربالهایی 10تا 15  را در مقدار جامدات شامل می‌شوند و دارای تقاضای اکسیژن(BOD ) بین  و  می‌باشند جامدات معلق می‌توانند تا 45% خاکستر را شامل شوند هنگامی که گرده بینه‌ها پوست کنده (گرده یبنه‌های پوست کنده) می‌شوند و 50 تا95% از این جامدات از یک سرند 1000 مش عبور می‌نمایند.سرند کردن ثانوی نمی‌تواند تمام جامدانت قابل رسوب را حذف نمایند. عملیات نشان می‌دهد که ته‌نشین شدن این مواد منجر به یک حذف 70تا90% از کل ماده باقیمانده می‌گردد بعضی کارخانه‌ها از زلال کننده‌ها برای حذف جامدات رسوب استفاده می‌نمایند. تجربه نشان می‌دهد که مقادیر بارگیری سطح از 800 تا1000  (روز) و یک دوره نگهداری 2 ساعته 2hr برای دستگاهها اجازه حذف تقریباً تمام جامدات رسوب شونده باقیمانده را می‌دهد این دستگاه‌ها مجهز به دستگاههای جمع‌آوری کننده مواد در سطح آب هستند تا مواد شناور را از فاضلاب‌ها جمع نمایند. جریانهای زیرسینی از این واحدها سرعت تخلیه زیادی را نشان می‌دهند و بین 6 و9% مقدار جامدات را جمع‌آوری می‌کنند آنها برروی استوانه خلاء صافی‌های دیسک و مدور با سرعتهای بین 10 و 12  قابل آبگیری می‌باشند و یک کیک فیلتر شده (filter cake ) حاوی 30% جامدات را تولید می‌کنند این کیک بطور کلی برروی زمینی تخلیه می‌شود یا با مقدار رطوبت کمتر پرس می‌گردد و سپس سوزانده می‌شود در بعضی موارد اگر چه رسوب کردن فیلتراسیون و شناورسازی همگی برای حذف جامدات معلق، از هرزآبهای کارخانه کاغذ و خمیرسازی بکار برده می‌شوند رسوب کردن مهمترین فرآیند واحد متداول است که بکاربرده می‌شود. تحت اکثرشرایط، نصب این تجهیزات کم هزینه‌تر از سایر فرآیندها می‌باشد و نسبت به تغییرات در غلظت جامدات و جریان تغذیه حساسیت کمتری وجود دارد و مستلزم توجه و نگهداری کمتری می‌باشد. در اوایل عملیات از حوضچه‌های خاکی یا مخازن مخروطی بطور متناوب و یکی در میان استفاده گردد تا پس‌آبهای کاغذسازی و خمیرسازی رسوب کنند اگر چه مقداری از این دستگاهها هنوز مورد کاربرد دارند و در بعضی عملیات بکار می‌روند ولی آنها توسط انواع ضخیم کننده‌ها جایگزینی شده‌اند که بطور مکانیکی زلال کننده تمیز شده می‌باشد. برای بعضی مقاصد خاص واحدهای مستطیلی بکار برده می‌شوند. اما انواع دایره‌ای شکل مشابه با مورد نشان داده شده در شکل3-6 کاربرد دارد. درجایی که جداسازها برای حذف جامدات قابل  رسوب بکار می‌روند تصفیه کننده‌هایی از نوع راکتور که تغلیظ مکانیکی را موجب می‌شوند بطور وسیعی کاربرد دارند. زیرا چنین واحدهایی فایده مواد شیمیایی جداکننده را افزایش می‌دهند حدود 60 دستگاه باقیمانده نشان داد که حدود 95% از جامدات قابل رسوب کردن از اکثر پس‌آبهای کارخانجات قابل جذب می‌باشند. حذف جامدات معلق برای پسآبهای متفاوت تغییر می‌کند زیرا درصد کل جامدات معلقی که قابل رسوب  هستند تغییر می‌نماید. جدول 2-6 اطلاعات عملکرد زلال کننده‌های مختلف را برای انواع پس‌آبهای کارخانجات نشان می‌‌دهد. به استثنای پس‌آب کارخانه جوهرزدایی رسوب دهی باعث یک کاهش جامدات معلق بیش از 80% و برای کارخانجات چاپ روزنامه و  دستمال کاغذی بیش از 40% بود. این نتایج نشان می‌دهند که در تمام موارد مقادیر زیادی از کاهش جامدات معلق حاصل از حذف جامدات قابل رسوب توسط زلال‌کننده‌ها رخ می‌دهد. حتی پس‌آب کارخانه جوهرزدایی که حاوی غلظت قابل ملاحظه‌ای از ماده پراکنده شده است، یک کاهش 69%را نشان داد که بیشتر از مقدار بدست آمده از تصفیه فاضلاب است که از آن فقط این 50و60%از کل جامدات معلق حذف می‌گردد. بدلیل اینکه حداقل  بخشی از جامدات قابل سوب موجود در پس‌آبهای کاغذ و خمیر از لحاظ بیولوژیک قابل تجزیه هستند زلال‌سازی منجر به کاهش درBOD می‌شود. مقداری از آن کاهش می‌تواند زیاد باشد مانند در حالت آبهای حاوی  ماده آلی کم و حاوی الیاف با شکلی که فوراً رسوب می‌نماید. برعکس، آبها با مواد آلی محلول و یا مقادیر زیاد مواد آلی پراکنده در BOD به مقدار زیاد توسط حذف جامدات قابل رسوب، کاهش نمی‌یابند. عامل دیگری لحاظ می‌شود. سرعت جذب  اکسیژن الیاف کمتر از مواد حل شده می‌باشد زیرا الیاف باید ابتدا توسط تجزیه میکروبی تبدیل به مایع شوند(liquidfild ) قبل از اینکه اکسیداسیون رخ دهد. در مقایسه منحنی‌ها سرعت BOD را لازم به ذکر است که تقاضای اکسیژن محلول در 5 روز تأمین می‌شود. در حالیکه الیاف ، اکسیژن حل شده را در طول بیش از 20 روز جذب می‌نماید. بنابراین، این حقیقت که BOD یک آزمایش 5روزه است باعث تأثیر برروی مواد مصرف کننده اکسیژن می‌شود . مقدار تقاضا را برای ماده قابل تجزیه و رسوب محدود می‌نماید. نتایج بدست آمده براساس جدول‌بندی اطلاعاتBOD حاصل از کارخانجات مختلف در جدول 3-6 نشان داده می‌شود. از این نتایج واضح است که پس‌آبهایی از کارخانجات کاغذسازی و خمیرسازی با ماده آلی حل شده کم، بیشترین کاهشBOD را نشان می‌دهند. زیرا آنها 94 و 62% بودند( به ترتیب). پس‌آبهای کارخانجات جوهرزدایی و خمیرسازی فقط 22و61% کاهش BOD داشتند که مقدار زیاد مواد آلی پراکنده یا محلول را نشان می‌‌دهد.عملیات زلال کننده بطور مؤثر بستگی به طراحی و تولید صحیح دستگاه و جمع‌آوری، خمیرسازی و سیستم جداسازی دارد. بسیاری از کارخانجات کاغذ، ضایعات را به شکل تراشه، پوست و کاغذ با استحکام‌تر(مرطوب) دارند که قابل حذف نمی‌باشد و مشکلات پمپ‌کردن لجن را موجب می‌شوند هنگامی که پمپ کردن  لجن کنترل شده انجام می‌شود. مشکل اصلی پمپ و انسداد خط تولید ناشی از اشیای خارجی باعث نیاز با غربال‌کردن ریزتر در تمام تجهیزات جدید و افزودن احتمالی بعضی از تجهیزات دیگر شده است. فایده تجهیزات با سوراخ های تقریباَاینچ آشکارتر شده است( بویژه در عملیات پمپ‌کردن پس‌آبهای خمیر کاغذسازی)در جایی که زلال کننده بصورت یک وسیله ضخیم‌کردن پس‌آبهای کارخانه بکار می‌رود. در جریانهای کم 2تا4  ( میلیون گالنی در روز) غربالهای مرتعش برای این منظور مناسب هستند. سیستمهای پمپ‌کردن فاضلاب‌کش‌ها باید جلوگیری از حبس هوا طراحی  نگهداری شوند. در جایی که آب سفید به تنهایی فرآوری می‌شوند. اغلب لازم است که هوای محبوس از پسآب با استفاده از یک هوازدایی کننده حذف شود تا مانع از فلوتاسیون در زلال‌کننده( کلریفایر) شود. همچنین سیستمها باید طوری آرایش داده شوند که ارتعاش بسیار کمی حتی‌‌الامکان در جریان و دمای پس‌آب کلریفایر( زلال‌کننده) بدست آید. اطلاعات کارخانجات نشان داده‌اند که مقادیر بارگذاری از 600 تا 700  در روز باعث تولید پس‌آبهای خوب برای عمل‌آوری اکثر پس‌آبها شده است. این مقدار می‌تواند تا 1000 برای پس‌آبهای حاوی جامدات سنگین‌تر باشد از قبیل پس‌آبهای دستگاه پوست‌کن(بارکر)barker یا با مقدار کمتر( در روز) برای جامدات سبک از قبیل موارد موجود در بعضی پس‌آبهای کارخانجات دستمال کاغذیtissus  برای عمل‌آوری در تجهیزات کوچک کمتر از zmgd /ft1 از طول weir ( جلوگیری کننده و جمع‌آوری کننده) پس آب به ازای ظرفیت روزانه گالن مطلوب می‌باشد.