紙張或紙板生產中水和紙漿的氧處理的製作方法
2023-06-04 14:30:06 2
專利名稱：紙張或紙板生產中水和紙漿的氧處理的製作方法
技術領域：
本發明涉及對用於紙張或紙板生產中的水和紙漿的處理。
背景技術：
在紙張和紙板的生產中，使用大量的水。水在整個工藝中都使用，並且構成最終由其製得紙張或紙板的紙漿的大部分。工藝中使用的大部分水被再循環而再用於工藝中的各個階段。
然而，紙張和紙板的生產工藝在水中留下大量的有機化合物例如脂肪酸，這可導致需氧細菌和厭氧細菌的生長。有機物質可以產生不好的氣味和不友好的大氣環境。
因此，本領域需要對紙張和紙板工藝中的水和紙漿的處理進行改進。發明內容
本發明提供了一種改進處理紙張或紙板生產 過程中使用的水和紙漿的方法。在本發明的一個實施方案中，將氧氣和養分加入水或紙漿中以增加需氧細菌的活性，導致有機物質例如脂肪酸的減少。在本發明的另一個實施方案中，僅將氧加入到水或紙漿中以降低所有細菌的活性。
具體實施方式
本發明提供了處理紙張或紙板生產中的水或紙漿的方法。特別是，本發明提供了用氧處理紙張或紙板生產中的水或紙漿的方法。
紙張生產過程中的水和紙漿中COD N P (其中COD是化學需氧量，N是含氮養分例如尿素，以及P是含磷養分例如磷酸)的比率對需氧細菌和厭氧細菌的生長或生存是很重要的。特別是，已表明對於處理需氧細菌，COD N P的比例應該為約100 5 I 每重量，以及對於處理厭氧細菌為約250 5 I每重量。因此，通過調節水或紙漿中的氧含量，可以控制細菌的活性和水平。需氧細菌為了生存既需要氧又需要養分(N和P)，而厭氧細菌在氧的存在下死亡但是需要低得多的養分水平來生存。
根據本發明的第一個實施方案，為了減少水或紙漿中脂肪酸的濃度，希望增加需氧細菌水平而不增加厭氧細菌水平。通過在水或紙漿中注入純氧(O2)，可實現這種效果。當氧水平提高時，需氧細菌用脂肪酸作為養分，將變得更活躍和更多。當脂肪酸水平下降時， 氣味減少因此工藝過程更加環境友好。在大多數情況下，連同氧一起可能還希望加入N養分和P養分(例如尿素和磷酸)以增加需氧細菌的活性並因此增加脂肪酸的去除。同時， 水或紙漿中氧的增加降低了厭氧細菌的水平。
本發明的該實施方案提供了許多優勢。正如前面所提到的，水或紙漿中脂肪酸的減少降低了氣味問題以及提供了一個更環境友好的工藝過程。通過需氧細菌對脂肪酸的代謝導致CO2的產生，CO2將留在水或紙漿中並用作紙張生產過程中的緩衝劑。此外，脂肪酸的減少通過降低了水中鈣水平可以導致工藝水的PH值的增加，這對於紙張或紙板生產工藝是有利的。
使用純氧代替空氣提供了更進一步的優勢。特別地，通過使用純氧較容易將水或紙漿中的O2濃度提高到高的水平，例如15-20mg/l或者更高。此外，氧在水或紙漿中完全溶解。相反地，使用空氣來提高氧濃度需要使用大量的空氣並且可能僅能提高O2濃度最大到約3-7mg/l。這種空氣的量會對紙張生產工藝產生不利的影響。特別是，水或紙漿中CO2 和其它有用的化合物可能被去除。另外，因為空氣中高含量(78% )的不容易溶於水和紙漿中的氮，導致在紙漿中可能存在氣泡或微氣泡，並且可能出現泵中的氣蝕或其它低壓區域。
本發明的該第一個實施方案可以用於紙張或者紙板的整個生產過程，但是在再循環工藝水或貯漿池中可提供最有利的結果。
根據本發明的第二個實施方案，僅將氧加入到水或紙漿中。這個實施方案的目的在於同時抑制需氧細菌和厭氧細菌的活性和生長。特別是，通過提高水或紙漿中氧濃度，將抑制厭氧細菌的生長並且需氧細菌不具有足夠的N養分和P養分來生長。所以，氧用作環境友好的抗微生物劑。
本發明的該實施方案提供了很多與前述實施方案相同的優勢。特別是，降低了水或紙漿的氣味，而沒有通過厭氧細菌產生脂肪酸。在初始計量加料階段，一些氧將通過需氧細菌轉化為C02，CO2將有助於在紙張或紙板的生產過程中緩衝水。此外，可以減少或消除其它抗微生物劑的使用，這既降低了成本也避免了其它抗微生物劑產生的環境問題。
此外，該第二個實施方案也避免了使用空氣替代純氧的有關問題。特別是，純氧可以用於將水或紙漿中的O2濃度提高到高水平，例如15-20mg/l或更高，這是使用空氣不能達到的，使用空氣最高O2濃度可以達到約3-7mg/l。此外，氧完全溶於水或紙漿中，而空氣不能並且會產生對紙張生產過程有不利影響的氣泡或泵氣蝕。氧的使用可以導致水或紙漿中CO2的增加，而提供有利的緩衝，而空氣的使用可能從水或紙漿中除去CO2和其它有用化合物。使用氧代替空氣同樣避免了氮在水或紙漿中溶解的有關問題。
本發明的該第二個實施方案可用於紙張或紙板的整個生產工藝過程，但是在最需要抑制厭氧細菌的地方提供最有利的·效果，例如貯漿池或用於降低儲存過程中紙漿濃度的稀釋水。特別是，過量的氧將紙漿保持在需氧環境中(儘管需氧細菌因為養分不足而不能生長)並且抑制厭氧細菌的生長。
以下實驗結果表明了本發明的有效性。
實施例1:
將紙板設備中的工藝水置於小罐中並且通過直接注入純氧使O2水平升至20mg/l。 經過15小時，測量O2濃度，顯示出很低的減少，表明細菌的呼吸率也非常低。特別地，在實驗過程中氧含量的輕微減少可能是由於在消耗完所有的養分後初始需氧細菌的活性停止。 厭氧細菌的活性被抑制因此新的養分沒有形成，導致厭氧細菌和需氧細菌都破壞。
實施例2:
將8升初始O2濃度為3_4mg/l的紙板設備工藝水放入小罐中。加入O2並且將O2 濃度升至約15.5mg/l。經過12小時，測量O2濃度，顯示出很低地減少至約9mg/l，大部分發生在實驗的第一個小時。這再次證明了細菌呼吸率非常低。這種初始的減少可再次歸因於在消耗完所有的養分後初始需氧細菌的活性停止。厭氧細菌的活性被抑制因此新的養分沒有形成，導致厭氧細菌和需氧細菌都破壞。
實施例3:
將來自紙板設備的8升初始O2濃度為3_4mg/l的紙漿放入小罐中。加入O2並且將O2濃度升至約18. 5mg/l。經過12小時,測量O2濃度,顯示減少至約9. 8mg/l,大部分發生在實驗的第一個小時。這再次證明了細菌呼吸率非常低。相對於工藝水，紙漿中O2較高的消耗可能是由於紙漿纖維材料中O2的初始低水平。特別是，纖維通常堵塞在一起使得在纖維顆粒內氧濃度較低，使得厭氧細菌繼續有活性並且在餘下的紙漿溶液中產生為需氧細菌提供養分的脂肪酸。然而，隨著時間，O2逐漸滲透到纖維中破壞了厭氧細菌並且最終也降低了需氧細菌的活性。
在紙張生產工藝中的數個位置中注入氧氣可能是有利的，因為這可以有助於平衡整個工藝中厭氧細菌的破壞。特別是，可以將氧氣加入到紙漿流、稀釋水、或加入混合漿池中。氧可以通過多個計量加料系統中的任一個注入，包括來自Linde AG的SOLVOX系統。
本發明提供了改進的處理紙張或紙板生產過程中使用的水和紙漿的技術。通過向水或紙漿中加入氧和養分並提高需氧細菌的活性，可實現有機物質例如脂肪酸的減少。或者，通過向水或紙漿中僅加入氧，可以實現所有細菌的活性的降低或消除。
根據上述內容，本發明其它的實施方案或者變化對於本領域技術人員是顯而易見的，並且這些實施方 案和變化同樣包括在所附權利要求的範圍內。
權利要求
1.一種處理紙張或紙板生產過程中的水或紙漿的方法，所述方法包括在所述水或紙漿中加入純氧。的方法，其還包括將養分與純氧一起加入。的方法，其中所述養分為含氮養分。的方法，其中所述養分為尿素。的方法，其中所述養分為含磷養分。的方法，其中所述養分為磷酸。的方法，其中所述在水或紙漿中加入氧將水或紙漿中的氧濃度提高至
2.如權利要求1
3.如權利要求2
4.如權利要求3
5.如權利要求2
6.如權利要求5
7.如權利要求1 15mg/l-20mg/lo
8.如權利要求1的方法，其中所述在水或紙漿中加入氧將COD N P的比率提高至 100 5 I每重量-250 5 I每重量份，其中COD為化學需氧量，N為含氮養分以及P 為含磷養分。
9.如權利要求1的方法，其中所述方法適用於再循環水或儲水罐。
10.控制紙張或紙板生產過程中的水或紙漿中需氧細菌和厭氧細菌的水平的方法，所述方法包括在所述水或紙漿中加入純氧。
11.如權利要求10的方法，其中需氧細菌和厭氧細菌的生長被抑制。
12.如權利要求10的方法，其中所述在水或紙漿中加入氧將水或紙漿中的氧濃度提高至 15mg/l_20mg/l。
13.如權利要求1的方法，其中所述方法適用於貯漿池或稀釋水。
14.減少紙張或紙板生產過程中的水或紙漿中脂肪酸水平的方法，所述方法包括在所述水或紙漿中加入純氧。
全文摘要
本發明涉及用於處理紙張或紙板生產過程中所用的水或紙漿的方法。在水或紙漿中加入氧氣和養分以提高需氧細菌的活性，導致有機物質例如脂肪酸減少。或者在水或紙漿中僅加入氧以同時降低需氧細菌和厭氧細菌的活性。
文檔編號C02F3/30GK102992483SQ201210347599
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月14日 優先權日2011年9月15日
發明者L·C·施密德, J·范德芬 申請人:林德股份公司