JPH089837B2

JPH089837B2 - パルプ工場の漂白プラント廃水を処理し再循環する方法

Info

Publication number: JPH089837B2
Application number: JP3098574A
Authority: JP
Inventors: ミレーンベルテル
Original assignee: ヤッコポェイリオサケユイチア
Priority date: 1990-05-04
Filing date: 1991-04-30
Publication date: 1996-01-31
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: FI85293B; SE9101278L; AU634381B2; SE507066C2; BR9101745A; JPH06257088A; FI902261A0; ES2034879A1; SE9101278D0; FI85293C; FI902261A7; CA2041536A1; CA2041536C; ES2034879B1; AU7627891A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパルプ工場漂白プラント
廃水を処理し再循環する方法に関する。特に本発明は、
洗浄しそして部分的に脱水したパルプを塩素含有漂白剤
で処理する第１漂白工程から排出する流体から塩素含有
薬剤を分離する方法に関する。

【０００２】従って、本発明の目的はパルプの漂白過程
で発生する廃水を処理しそして再循環する方法を提供す
ることである。すなわち、廃水を分割し１部分を工場の
薬剤回収装置に再循環し、そして別の部分を流体から汚
染物質を分離することができ、流体をプロセスに再利用
しそして汚染物質を環境に対して無害となる状態に変化
させることができる。

【０００３】

【従来の技術】硫酸塩又は亜硫酸塩を用いる方法で完全
に漂白したパルプを製造する場合、塩素ベースの酸化漂
白剤を用いる以外選択の余地はない。これらの漂白剤は
ほとんど分子塩素、二酸化塩素及び次亜塩素酸塩であ
る。漂白工程において、化学反応の結果塩素は主として
塩化物イオンに変化するが、約10％の塩素は有機物質と
結合する。化学パルプの漂白は異なる薬剤を添加する分
割された工程からなる。第１漂白工程では反応体として
含塩素化合物を用い未漂白パルプに含まれるリグニンを
分解し、そして最終工程ではこのパルプの発色団を除去
して最終の白色度を与える。酸化分解リグニンは第１漂
白工程の酸性環境では水に可溶性ではない。それ故第２
漂白工程で苛性ソーダを用いて分解リグニンをパルプか
ら抽出すると同時に、酸素及びできる限り過酸化水素を
用いてさらにリグニンの酸化分解をおこなう。

【０００４】これらの漂白工程でパルプ中の残存リグニ
ンは実質的に抽出され、従ってリグニンはこれら漂白工
程からの廃液中に含まれる。例えば完全漂白した軟材ク
ラフトパルプの場合、抽出有機物質はパルプ生産量の３
〜５％である。この有機物質は生化学的酸素要求量（Ｂ
ＯＤ）が高くそして非常に暗色であり、更に例えば吸着
性有機ハロゲン（ＡＯＸ）として測定される塩素化有機
物質の大部分を含む。塩素化有機物質の一部は高分子量
の未知の組成物であり、そして一部は低分子量のもので
ある。低分子量のものは毒性で、突然変異誘発性のもの
になりそしてエコロジー系に蓄積する傾向のある物質を
含む。

【０００５】漂白プラント廃水は、主に曝気ラグーン又
は活性汚泥プラントで外部廃水処理されて貯水槽に排出
される。この廃水処理によりＢＯＤ濃度は効果的に減少
するが、生化学的に不活性な有機物質は減少しない。最
も効果的な生化学的廃水処理プラントでは有機物質の全
濃度は減少しうるが、有機的に結合した塩素の濃度は50
％しか減らない。従って、漂白プラント廃水はパルプ工
場にとってかなりの環境上のディレンマとなる。

【０００６】この問題を解決するために多くの方法が探
索されてきた。主に検討されたことは、例えばクラフト
パルプ工場の回収ボイラーのような有機物質を分解する
薬剤回収システム内で再循環する可能性をさぐることで
あった。10年前にカナダのGreat Lakes Paper Co. のパ
ルプ工場で工場規模の試験がおこなわれたことはよく知
られている。漂白プラント廃水を再循環することのむず
かしさは、水中の塩化物がプロセス内に濃縮して装置の
腐蝕を促進することである。この問題を解決するため
に、上記パルプ工場では白液の蒸発及び塩化ナトリウム
の部分晶出が導入された。しかし、この段階ですでに塩
化物含有黒液を液蒸発設備で処理しそして回収ボイラー
で燃焼していた。非常な困難をともなう故に漂白プラン
ト廃水を外部貯水槽に排出するという普通の方法にもど
らざるを得なかった。

【０００７】更に、高分子量物質を含む廃水を処理する
のに限外濾過法も知られている。この場合、低分子量物
質は透過し高分子量物質は透過しないマイクロポーラス
メンブレンに廃水を通す。高分子量物質を第２漂白工程
（アルカリ）の廃水から分離するために、例えば日本の
Taio Paper Co.がこの方法を用いている。塩素含有漂白
剤を用いる漂白工程からの廃水中に存在する塩化物イオ
ンに加えて大部分の有機物質は市販されているメンブレ
ンを透過してしまう。それ故この方法は塩素含有漂白プ
ラント廃水の工場規模での処理には適さない。

【０００８】従って、現在利用できる技術をもってして
も漂白プラント廃水中の汚染物質をプロセス内処理で分
離し、水をプロセスに再循環しそして汚染物質を環境に
対して有害とならないように分解することは不可能であ
る。今日、世界中のパルプ工場では漂白プラント廃水を
外部貯水槽に排出している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、個々に周知
な装置をプロセス内で相互に連結することにより、漂白
プラント廃水を部分的にあるいは完全に再循環し、そし
て同時に漂白プラントで抽出した塩素化及び非塩素化有
機物質を環境に対して無害となる状態に変化させること
が可能となる新しい方法に関する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に従って、例えば
スクリュープレスを用いてパルプから液体を圧搾して、
好ましくは25〜35wt％の乾燥度に脱水する。

【００１１】並列あるいは直列にした複数の蒸発工程に
おいて好ましくは70℃より低い比較的低温度で漂白工程
から排出される流体を蒸発させることができる。

【００１２】蒸発した蒸気を再圧縮して得るコンデンセ
ートを洗浄水として使用するために、蒸発工程から漂白
工程へ完全にあるいは部分的に再循環するのが好まし
い。蒸発残分を乾燥して無機物質に燃焼するのに十分で
ある乾燥度まで蒸発させるのが好ましい。

【００１３】図面を参照して本発明を更に詳細に説明す
るが本発明はこれらに限定されるものではない。

【００１４】代表的なパルプ漂白工場の略ブロック図を
図１に示す。洗浄室（Ｗ）でダイジェスターからの廃水
を未漂白原料から分離する。一般に、洗浄室は複数の向
流洗浄フィルター又は向流洗浄ができる複合装置からな
る。洗浄したかっ色原料を図１に示す酸素脱リグニン工
程（Ｏ）に移す。この工程を省くことが多いが本発明に
とって本質的なことではない。酸素脱リグニン工程及び
それに続く洗浄工程のあと、かっ色原料を漂白プラント
に移す。この漂白を連続した４〜５段階の漂白工程でお
こなう。

【００１５】これら個々の漂白工程は、パルプ懸濁液に
漂白剤を添加する装置、反応に対して十分な滞留時間を
与える漂白反応器、そして原料を洗浄する装置からな
る。図１の第１漂白工程（ＤＣ）に塩素ガス及び二酸化
塩素を種々の比率で供給する。通常洗浄工程後にパルプ
濃度は10〜12％となるが、洗浄したあと原料をアルカリ
漂白工程（ＥＯ）に供給する。この工程に苛性ソーダそ
れにしばしば酸素ガスも供給する。化学処理したあと原
料を洗浄し、洗浄後にパルプ濃度は10〜12％となる。次
いで原料を最終漂白工程（Ｄ₁，Ｅ，Ｄ₂）に送る。二
酸化塩素を漂白工程（Ｄ₁，Ｄ₂）に、苛性ソーダを漂
白工程（Ｅ）に供給する。場合によっては漂白工程
（Ｅ）を省くがこれは本発明にとって本質的ではない。

【００１６】図１には個々の装置間の主要なフローを示
してある。フロー（１〜４）はプラントを流れるパルプ
懸濁液を示し、フロー（１）はダイジェスターからのか
っ色原料懸濁液であり、そしてフロー（４）は漂白パル
プ懸濁液である。各漂白工程はパルプ洗浄工程を含み、
そして図１に溶解固体を漂白プラント内で移送する洗浄
水の主要なフローを示してある。フロー（５，10）は漂
白プラントに供給するきれいな洗浄水（しばしば漂白原
料洗浄からの白液）である。フロー（６）は漂白工程
（Ｄ₂）から排出する洗浄水であり、含塩素物質及び比
較的少量の抽出有機物質を含み、洗浄水として漂白工程
（Ｄ₁）に供給し、漂白工程（Ｄ₁）から出る洗浄水
（８）をしばしば漂白工程（ＤＣ）への洗浄水として使
用する。この漂白工程（ＤＣ）から出る洗浄水（９）は
有機物質と含塩素物質で著しく汚染されているので普通
の漂白プラントでは酸廃水堀に移す。

【００１７】普通の漂白プラントでは、漂白工程（Ｅ）
への洗浄水として清浄水を使用する。フロー（12）はこ
の工程から排出する洗浄水であり、これを漂白工程（Ｅ
Ｏ）への洗浄水として供給し、漂白工程（ＥＯ）から出
る洗浄水（13）は著しく汚染されているので、普通の漂
白プラントではアルカリ廃水堀に移す。この酸及びアル
カリ廃水堀の水を一緒にしプロセス外廃水処理設備で処
理し外部貯水槽に移す。

【００１８】漂白プラントの洗浄水分配において１つの
洗浄工程からその前の工程に移す洗浄水の流量を示して
いない。この理由は、洗浄水はパルプ中に含まれる水を
単に置き換えるだけであって、工程から排出する洗浄水
とは実質的に混合しない。その上、漂白工程内で移送の
ために内部で流体循環がありそしてある洗浄装置内では
フィルターケーキが生成する。図１にはこの流体循環を
示してないが本発明にとって本質的ではない。

【００１９】本発明に従う方法を図２に示す。本方法
は、図２に示すように漂白プラントに導入した３つの新
しい装置（Ｐ₁，Ｐ₂，ＥＶ）によって上述した周知の
方法とは本質的に異なる。脱水装置（Ｐ₁，Ｐ₂）によ
りパルプ懸濁液の濃度を標準より高く、例えば10〜12％
から25〜35％に上げることができる。これらの装置をつ
ける目的は、パルプと一緒に漂白工程（ＤＣ）に持込み
そして持出す水の量を減らすことである。圧搾した液体
を前工程にもどしそしてそこで稀釈液として使用する。
流体中の溶触固体のキャリオーバーは移送する流体の容
量に比例するので、脱水装置（Ｐ₂）でパルプ濃度を上
げることは漂白工程（ＥＯ）への塩素含有物質のキャリ
オーバーを減らすことになり、特に脱水工程（Ｄ１）か
らの排出水の適当量を用いて脱水工程（ＤＣ）の洗浄装
置への塩素含有排出水の大部分を置き換える場合はキャ
リオーバーが減る。漂白工程（ＥＯ）への塩素含有物質
のキャリオーバーを著しく排除する場合、この工程から
の洗浄水フロー（13）を工場の薬剤回収システムに再循
環することができる。図２に示す例に従って、問題のフ
ローを酸素脱リグニン工程からの排出フロー（14）と組
合わせてフロー（15）とし、適当な方法で洗浄室（Ｗ）
への正規な洗浄水フロー（16）と一緒に用いて再循環を
おこなうことができる。

【００２０】漂白プラントの最後の３工程における水量
をバランスするために、漂白工程（Ｄ₁）から洗浄水の
一定量をオーバーフロー（７）とすることができる。次
いでこのオーバーフローを廃水堀に導く。しかし、これ
らの最終漂白工程からの排出水中の有機物質濃度は最初
の２つの漂白工程からのものより著しく低いので、この
オーバーフローがあっても漂白プラント廃水を清浄化す
る方法にかかわる本発明の価値を減ずるものではない。

【００２１】脱水装置（Ｐ₁）の機能は漂白工程（Ｄ
Ｃ）へ流入する水を減らすことである。漂白工程（Ｄ
Ｃ）へのフロー（２）の水量がこの工程から出るフロー
（３）の水量より多い場合、この差の流量を排出水フロ
ー（９）として排出する。装置（ＥＶ）の負荷となるこ
の水量を著しく減らすために、脱水装置（Ｐ₁）が必要
である。

【００２２】装置（Ｐ₁，Ｐ₂）を例えば周知のスクリ
ュープレスのように別々の装置とすることができるし、
あるいは周知の加圧洗浄機のようにこれらの機能を洗浄
装置と一体化させることができる。

【００２３】装置（ＥＶ）は蒸発器である。この蒸発器
に供給した排出水を蒸発させる。蒸気を凝縮し排出水中
の水を蒸発させるために必要な熱量を与え、そして発生
した蒸気を高圧に圧縮して多量の水を蒸発させるための
熱源として用いる。凝縮する蒸気と沸とうする排出水と
を非透過性熱伝導膜で隔離する。蒸気が凝縮して生成し
た凝縮水は非揮発性化合物を含まず、従って塩類や蒸発
器内で蒸発がおこる温度よりも高い蒸煮温度をもつすべ
ての有機物質を含まない。

【００２４】装置（ＥＶ）は周知の、例えばフィンラン
ド特許出願第 79948号に記述されている蒸発器である。
蒸発器（ＥＶ）をこのような装置で構成することができ
るが、一般に複数の装置を並列にあるいは直列に連結す
る必要がある。このような連結の方法は周知である。し
かし本発明にとって、蒸発器が熱力学的再圧縮で機能し
連続的な蒸気を必要としないのが適当である。その上、
排出水の不必要な加熱を避け、そして有機物質の蒸発や
塩酸のストリッピングを防ぐために、蒸発器を低温で代
表的な蒸発温度を70℃より低くするのが好ましいが必ず
しもそうでなくてもよい。この場合、装置を大気圧より
低い圧力で操作し、そして装置内の非透過性熱伝導膜を
介しての圧力差は小さいことを意味する。従って、この
膜を薄くして例えばプラスチック材料で作ることができ
る。

【００２５】蒸発器（ＥＶ）を用いて、著しく汚染し且
つ塩素を含有する排出水フロー（９）を実質的に清浄水
フローと濃縮液フローに分けることができる。この濃縮
液フロー中の溶解固体濃度は代表的に10％より高い。清
浄化した水の部分は、図２に従って例えば漂白プラント
の漂白工程（Ｅ）（又はこの工程（Ｅ）がなければ漂白
工程（ＥＯ））への洗浄液フロー（10）のような工場内
のプロセス水として使用するのに十分に清浄である。あ
る場合には蒸発中に溶解固体濃度が高くなると塩酸ガス
のストリッピングが水の蒸発と一緒におこりうる。漂白
プラントへの塩素の不都合な返送を避けるために、装置
（ＥＶ）を水に関して直列に連結した蒸発器で構成し、
蒸発すべき溶液の濃度レベルは異なるがストリップし凝
縮する水蒸気を再圧縮することによってすべての蒸発器
を操作する。高い濃度レベルで操作し且つ有機物質では
なくて塩化物イオンで汚染されている蒸発器からの凝縮
水を排水堀に排出し、そして汚染されていない凝縮水だ
けを漂白プラントに返送する。

【００２６】濃縮液は含塩素化合物、主に塩化物イオン
及び非揮発性化合物を含む。この濃縮液をフロー（17）
として装置（ＥＶ）から取出す。濃縮液を焼却炉（Ｉ
Ｎ）に送り、そこで空気（18）を用いて乾燥し燃焼す
る。塩化物含有の酸性濃縮液を乾燥する場合、塩酸ガス
のストリッピングがおこる。この塩酸を水又は溶液（2
1）に吸収させることができる。次いでストリップした
塩酸を排出吸収水（22）に含ませる。有機物質を完全に
燃焼させそして炭酸ガス及び水蒸気として焼却炉から煙
道ガス（19）と一緒に放散する。有機的に結合した塩素
はすべて無機の状態に変化させ焼却炉から灰分（20）と
して取出す。湿潤物質を焼却する技術は周知であり、多
くの変形があって、例えば米国特許第 4,159,682号にそ
の１つが記述されている。これらのどれも本発明にとっ
て本質的ではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】代表的なパルプ漂白工場の略ブロック図であ
る。

【図２】本発明の方法を適用した略ブロック図である。

【符号の説明】

１…パルプ懸濁液２…第１漂白工程へのパルプ懸濁液３…第２漂白工程へのパルプ懸濁液４…漂白パルプ懸濁液５，10…清浄水６…漂白工程（Ｄ₁）への洗浄水７…洗浄水のオーバーフロー８…第１漂白工程（ＤＣ）への洗浄水９…酸廃水 11…放流水 12…第２漂白工程（ＥＯ）への洗浄水 13…第２漂白工程（ＥＯ）からのアルカリ含有水 14…酸素脱リグニン工程からの排出水 15…洗浄室（Ｗ）への洗浄水 16…洗浄室（Ｗ）への正規の洗浄水 17…濃縮液 18…空気 19…煙道ガス 20…灰分 21… HCl吸収液 22… HCl含有液Ｗ…洗浄室Ｏ…酸素脱リグニン工程ＤＣ…第１漂白工程ＥＯ…第２漂白工程Ｄ₁，Ｅ，Ｄ₂…最終漂白工程Ｐ₁，Ｐ₂…脱水装置ＥＶ…蒸発器ＩＮ…焼却炉

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】洗浄室（Ｗ）で洗浄し、そして第１脱水
装置（Ｐ₁）で部分的に脱水したパルプ（２）を第１漂
白工程（ＤＣ）にて塩素含有漂白剤で処理し、第１漂白
工程（ＤＣ）からの塩素含有漂白剤を含むパルプ（３）
を該受入パルプ（２）とほぼ同程度の少なくとも25％の
乾燥度まで脱水し；そして蒸発によりストリップした蒸
気を再圧縮して得る蒸気を蒸発器（ＥＶ）で凝縮して、
第２脱水装置（Ｐ₂）からの流体及び該第１漂白工程
（ＤＣ）からの排出流体（９）を間接加熱し蒸発させる
工程を含んでなる、該第１漂白工程（ＤＣ）から排出す
る流体から塩素含有薬剤を分離する方法。
【請求項２】脱水装置（Ｐ₁，Ｐ₂）においてパルプ
を25〜35wt％の乾燥度に脱水する請求項１記載の方法。
【請求項３】脱水装置（Ｐ₁，Ｐ₂）においてパルプ
（２，３）から液体を圧搾して脱水する請求項１又は請
求項２記載の方法。
【請求項４】並列にあるいは直列に連結した蒸発器
（ＥＶ）で蒸発をおこなう請求項１〜３のいずれか１項
に記載の方法。
【請求項５】蒸発器（ＥＶ）において70℃より低い温
度で蒸発をおこなう請求項４記載の方法。
【請求項６】ストリップした蒸気の再圧縮で得たコン
デンセート（10）を洗浄水として使用するために、蒸発
器（ＥＶ）から漂白工程（Ｅ）に少なくとも部分的に再
循環する請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】蒸発器において、蒸発残分（17）を乾燥
し、そして焼却炉（ＩＮ）で無機物質（20，22）に焼却
できるような乾燥度まで蒸発をおこなう請求項１〜６の
いずれか１項に記載の方法。
【請求項８】第２脱水器（Ｐ₂）からの流体を塩素含
有漂白剤を含む該第１漂白工程（ＤＣ）に再循環する請
求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。