إجابة سريعة: ينتج مصنع لب الورق والورق ثلاثة أنواع مختلفة جدًا من الحمأة: الحمأة الأولية (ألياف وحشو من المروّق، سهلة التجفيف)، والحمأة الثانوية (بيولوجية، من مرحلة التهوية، صعبة التجفيف)، وفي مصانع الورق المعاد تدويره، حمأة إزالة الحبر (ألياف وحبر وطين وكربونات الكالسيوم). تتعامل مكابس اللولب ومكابس السير جيدًا مع الحمأة الأولية الليفية؛ أما مكبس الترشيح بالغرف أو الغشائي فهو الخيار الأفضل للحمأة عالية الرماد الناتجة عن إزالة الحبر، وللحمأة المختلطة الأولية والثانوية عندما تكون هناك حاجة إلى كعكة تتجاوز نسبة المواد الصلبة فيها 35–40% لوقود المرجل أو الطمر، ولطين الجير ورواسب السائل الأخضر في مصانع الكرافت.
الحمأ الثلاثة لمصنع ورق
أي نقاش حول حمأة اللب والورق يجب أن يبدأ بفصل التيارات، لأن الاختيار الخاطئ لمعدات نزع الماء يأتي عادةً من التعامل معها كمادة واحدة.
| الحمأة | المصدر | ما يحتويه | سلوك نزع الماء |
|---|---|---|---|
| الحمأة الأولية | المروّق الأولي أو وحدة التعويم بالهواء المذاب (DAF) على مياه الصرف الناتجة عن المطحنة | ألياف قصيرة، مواد ناعمة، حشو (طين، كربونات الكالسيوم، تلك)، بعض النشا والغراء | سهل: ليفي، يشكل كعكة مفتوحة، قابلية عالية لنزع الماء |
| الحمأة الثانوية (البيولوجية) | محطة الحمأة المنشطة، بحيرة التهوية، MBBR أو MBR لمعالجة المياه العادمة | ندف بكتيري، بوليمر خارج الخلية، ماء مرتبط | صلب: قابل للانضغاط، هلامي، يتطلب بوليمرات عالية |
| حمأة إزالة الحبر | مراحل التعويم والغسل في خط ألياف معاد تدويرها (DIP) | حبر، طين طلاء وكربونات، ألياف قصيرة، مواد لاصقة؛ 40–60% رماد | معتدل: الرماد العالي يجعله كثيفًا لكن الدقائق الناعمة تسد القماش |
| الجير الطيني والرواسب | إعادة التكاوي في عملية كرافت: كربونات الكالسيوم من مصفّي السائل الأبيض؛ رواسب السائل الأخضر | مواد صلبة غير عضوية دقيقة، قلوية، ساخنة | غير عضوي وسهل على مكبس الترشيح؛ الرواسب لزجة وقلوية |
معظم المصانع تخلط الحمأة الأولية والثانوية قبل نزع الماء، عادة بنسبة تتراوح بين 2:1 و4:1 بالوزن الجاف، لأن الألياف في الحمأة الأولية تعمل كعامل مساعد للترشيح وتحمل الحمأة البيولوجية معها. هذه النسبة هي العامل الأكبر الوحيد الذي يحدد مدى جودة نزع الماء من الحمأة المخلوطة، ويحددها تصميم معالجة مياه الصرف في المصنع. دليلنا إلى عندما تكون هناك حاجة إلى DAF يغطي المرحلة الابتدائية، و MBR مقابل MBBR مقابل SBR المرحلة البيولوجية.
ما تُخصَّص له الكعكة يحدد الهدف
تحتوي حمأة لب الورق والورق على استخدامات نهائية أكثر من معظم الحمأة الصناعية، ولكل منها هدف محدد للرطوبة:
- وقود الغلاية في غلاية اللحاء أو الكتلة الحيوية في المصنع: يجب أن تكون الحمأة جافة بما يكفي لتساهم بالحرارة بدلاً من امتصاصها. عند أقل من حوالي 35% من المواد الصلبة، تكون الحمأة خسارة صافية للطاقة في الغلاية؛ وعادةً ما يكون الهدف 40–50% من المواد الصلبة، والأعلى أفضل.
- مكب النفايات:تشترط معظم الولايات القضائية كعكة تجتاز اختبار مرشح الطلاء وتكون مستقرة بما يكفي للنقل، عملياً 25–35% من المواد الصلبة للحمأة المختلطة. تُحتسب رسوم مكب النفايات بالطن الرطب، لذا كل نقطة من المواد الصلبة تعني مالاً.
- التطبيق على الأرض والتحويل إلى سماد20–30% من المواد الصلبة كافية؛ القيد هو الملوثات وليس الجفاف.
- أفران الأسمنت، صناعة الطوب والألواححمأة إزالة الحبر ذات المحتوى المعدني العالي هي مادة خام؛ يحدد الفرن أو المصنع مواصفات الرطوبة، وعادة ما تكون نسبة المواد الصلبة 40–60%.
اختيار المعدات يتبع الهدف. تصل مكبسة الحزام بسهولة إلى 20–30% من المواد الصلبة في الحمأة المختلطة؛ وتصل مكبسة اللولب إلى 25–35% في الحمأة الليفية؛ وتصل مكبسة الفلتر الغرفي إلى 35–45%؛ وتصل مكبسة الفلتر الغشائي إلى 40–55% في حمأة إزالة الحبر والحمأة المختلطة. إذا كانت الكعكة متجهة إلى غلاية أو قمين، فإن مكبسة الفلتر هي عادة المعدات الوحيدة التي تصل إلى هناك دون تجفيف حراري.
مقارنة المعدات لحمأة مصانع الورق
| المعدات | الحمأة الأولية / الليفية | مختلط أساسي + ثانوي | حمأة إزالة الحبر | ملاحظات |
|---|---|---|---|---|
| مكبس لولبي | 30–40% مواد صلبة، ممتاز | 25–35% | 25–35%، تآكل الشاشة بسبب الرماد | طاقة منخفضة، مستمرة، متسامحة مع الألياف؛ ضعيفة على الحمأة ذات الألياف القليلة |
| مكبس ترشيح بالحزام | 25–35% | 20–30% | 25–35% | مستمر، رأس مال منخفض؛ حساس للبوليمر؛ كعكة أكثر رطوبة |
| جهاز الطرد المركزي الديكانتري | 25–35% | 20–30% | 30–40% | مدمج؛ عالي القدرة وبوليمر؛ يمكن للألياف أن تلتف حول البكرة |
| مكبس الترشيح ذو الغرف | 35–45% | 30–40% | 40–50% | دفعة؛ أكثر كعكة جفافًا بين المعدات التقليدية؛ يجب إدارة انسداد القماش بسبب الجسيمات الدقيقة والمواد اللاصقة |
| مكبس الترشيح الغشائي | 40–50% | 35–45% | 45–55% | الضغط يعوّض الجزء البيولوجي القابل للانضغاط؛ أقصر دورة لرطوبة مستهدفة |
التكوين الشائع في المطاحن الأكبر هو مكبس لولبي أو مكبس شريطي للحمأة الأولية الروتينية وفلتر ضغط للحمأة الناتجة عن إزالة الحبر أو الحمأة المختلطة التي يجب أن تذهب إلى المرجل. انظر لدينا الكامل مقارنة بين مكبس الترشيح والطرد المركزي ومكبس الحزام و مكبس لولبي متعدد الأقراص الصفحة.
تصميم مكبس ترشيح لحمأة مصنع الورق
التكييف
الحمأة الأولية غالباً لا تحتاج إلى بوليمر على مكبس الترشيح، أو تحتاج إلى القليل فقط. أما الحمأة المختلطة فتحتاج إلى بوليمر كاتيوني بجرعة تزداد مع نسبة الجزء البيولوجي، عادةً 2–6 كغ من البوليمر الفعال لكل طن جاف. وغالباً ما تستجيب حمأة إزالة الحبر لنظام مزدوج: جرعة منخفضة من المخثر غير العضوي (الشبة أو كلوريد البولي ألومنيوم) يتبعها البوليمر. تستحق اختبارات الجرة واختبار ورقة الترشيح على حمأتك الخاصة يوماً من وقت أي شخص؛ فهي تحدد البوليمر والقماش وزمن الدورة.
قماش
الألياف لا تعمي القماش؛ بل تفعل ذلك المواد الناعمة، وطلاء الطين، والكربونات، والمواد اللاصقة. بالنسبة للحمأة الأولية، فإن قماش البولي بروبيلين متعدد الشعيرات أو اللباد الإبري يُطلق جيدًا. بالنسبة لحمأة إزالة الحبر، انتقل إلى قماش أحادي الشعيرة أو مزيج أحادي/متعدد الشعيرات ذي وجه مُكْوَى ونفاذية منخفضة، وخطط لغسيل القماش بضغط عالٍ بانتظام لأن المواد اللاصقة (المواد اللاصقة من الورق المعاد تدويره) تتراكم على سطح القماش. الغسيل القلوي الساخن يزيلها؛ لدينا دليل اختيار الأقمشة ومقالنا عن انسداد القماش أعطِ التفاصيل.
تغذية ودورة
حمأة الورق ليست كاشطة، لذا تكفي مضخة طرد مركزي أو مضخة تجويف تقدمي مع منحدر ضغط يصل إلى 6–8 بار. الحمأة الليفية تملأ وتُرشّح بسرعة: الدورات من 45–90 دقيقة شائعة للحمأة الأولية، وأطول للحمأة المختلطة ذات الجزء البيولوجي العالي. الضغط الغشائي عند 12–15 بار لمدة 10–20 دقيقة يأخذ النقاط الأخيرة من الرطوبة، والأهم من ذلك، يوازن الكعكة بحيث يستقبل المرجل وقوداً متسقاً.
مناولة الكيك
الكيك الليفي متماسك ويسقط بنظافة، لكنه ضخم الحجم وقد يشكل جسراً في القادوس. صمم تفريغ الكيك بقادوس عريض، وآلة تمزيق إذا كان الكيك يتجه إلى لولب تغذية المرجل، وسعة ناقل كافية للتفريغ اللحظي لمكبس ذي 100 صفيحة، والذي يُسقط عدة أطنان في بضع دقائق. صفحتنا عن مكابس أوتوماتيكية بالكامل يغطي التفريغ وغسل القماش الآلي.
طين الجير ورواسب السائل الأخضر في مصانع كرافت
في مصنع لب الكرافت، ينتج مصنع إعادة التكليس مادتين صلبتين غير عضويتين. عادةً ما يتم تجفيف طين الجير (كربونات الكالسيوم) على مرشح أسطواني مسبق الطلاء قبل فرن الجير، ولكن عندما يكون الفرن متوقفًا أو يتم بيع الطين، ينتج مرشح الضغط كعكة بنسبة مواد صلبة تتراوح بين 65–75% دون طلاء مسبق. رواسب السائل الأخضر، وهي البقايا الداكنة من مصفّي السائل الأخضر، لزجة وقلوية وساخنة، وهي واحدة من أكثر مهام مرشح الضغط صعوبة في الصناعة: توقّع مكبسًا غرفيًا بألواح بولي بروبيلين عالية الحرارة، وقماشًا مختارًا للتحرير بدلًا من الصفاء، وغسيلًا شاملًا. تُطمر كعكات الرواسب بنسبة مواد صلبة تتراوح بين 50–60% في الأرض أو، بشكل متزايد، تُستخدم في تحسين التربة. لدينا مرشح الضغط في الصناعة الكيميائية تغطي الصفحة مواد الألواح للخدمات الساخنة والقلوية.
إعادة استخدام المياه والحمأة المصاحبة لها
إغلاق المصانع لحلقات المياه لديها، سواء للامتثال لحدود التصريف أو لتقليل intake المياه العذبة، يؤدي إلى تركيز المواد الصلبة الذائبة والدقيقة في مياه العملية. خطوات المعالجة الإضافية التي تتبع ذلك (DAF، الترشيح الغشائي، التبخير) ينتج كل منها المزيد من الحمأة أو المركز، ويجب أن يكون نظام نزع المياه بحجم مناسب لذلك. مقالاتنا حول تصريف سائل صفري وعلى كمية الحمأة التي ينتجها مصنع المعالجة أعطِ الطريقة لتقدير ذلك الحمل.
الأسئلة الشائعة
ما هي أفضل طريقة لنزع الماء من حمأة مصانع الورق؟
يعتمد ذلك على الحمأة وعلى الوجهة التي تتجه إليها الكعكة. تُعدّ مكابس اللولب والمكابس الشريطية مناسبة للحمأة الأولية الليفية التي تتجه إلى مكب النفايات أو إلى التطبيق على الأراضي. أما بالنسبة لحمأة إزالة الحبر، وللحمأة المختلطة التي تتجه إلى المرجل، ولأي مهمة تتطلب كعكة تتجاوز نسبة المواد الصلبة فيها 35–40%، فإن مكبس الترشيح بالغرف أو بالغشاء هو الخيار المعتاد.
ما درجة جفاف الكعكة التي تصل إليها مكبسة الترشيح في حمأة الورق؟
عادةً ما تتراوح نسبة المواد الصلبة بين 35–45% في الحمأة الأولية أو المختلطة باستخدام مكبس الحجرة، وبين 40–55% باستخدام مكبس الغشاء؛ وتصل حمأة إزالة الحبر، بسبب محتواها العالي من الرماد، إلى الطرف الأعلى من هذه النطاقات.
لماذا يصعب تجفيف الحمأة الثانوية بهذا القدر؟
إنها لبيدة بيولوجية تحتوي على كمية كبيرة من الماء المرتبط في البوليمر خارج الخلوي. وهي قابلة للانضغاط، لذا فإن زيادة الضغط وحده لا تحقق إلا القليل. خلطها مع الحمأة الأولية الليفية بنسبة 2:1 إلى 4:1، وجرعات البوليمر الكاتيوني، واستخدام ضغط غشائي هي الحلول العملية.
ما مدى جفاف الحمأة اللازم لحرقها في غلاية المصنع؟
تحت حوالي 35% من المواد الصلبة، تمتص الحمأة حرارة أكثر عند تبخر مائها مما تطلقه عند الاحتراق؛ وعادةً ما يكون الهدف هو 40–50% من المواد الصلبة أو أفضل لتحقيق مساهمة صافية. والمكبس المرشح الغشائي هو الطريقة الشائعة للوصول إلى ذلك دون استخدام مجفف.
ما هي حمأة إزالة الحبر وكيف يتم تجفيفها؟
الرفض من مرحلتي التعويم والغسل في خط الورق المعاد تدويره: الحبر، وطين الطلاء، وكربونات الكالسيوم، والألياف القصيرة، والمواد اللاصقة، مع رماد بنسبة 40–60%. يُزال منه الماء جيدًا في مكبس ترشيح بقماش أحادي الخيط مكلفن وغسيل منتظم للقماش، وغالبًا ما تُستخدم الكعكة في أفران الأسمنت أو صناعة الألواح.
هل يمكن لمكبس الترشيح التعامل مع طين الجير ورواسب السائل الأخضر؟
نعم. يتصفّى طين الجير بسهولة إلى مواد صلبة بنسبة 65–75%. أما الرواسب فهي لزجة وساخنة وقلوية وتحتاج إلى ألواح مقاومة للحرارة، وقماش موجّه للفصل، وغسل شامل، لتصل إلى نحو 50–60% مواد صلبة.
أخبرنا بأنواع الحمأة لديك، ونسبتها، وكميتها بالطن، وإلى أين تذهب الكعكة، وسنقترح عليك المكبس والقماش والتكييف المناسب لها: اطلب عرضًا لنزع مياه حمأة مصنع الورق.
المراجع: وكالة حماية البيئة الأمريكية — إرشادات مياه الصرف الصحي الخاصة بلب الورق والورق والورق المقوى، 40 CFR الجزء 430, وكالة حماية البيئة الأمريكية — صحيفة وقائع قطاع اللب والورق, مكتب الاتحاد الأوروبي للوقاية من التلوث ومكافحته — الوثيقة المرجعية لأفضل التقنيات المتاحة لإنتاج اللب والورق والكرتون.
هذا المقال جزء من دليلنا إلى wastewater sludge dewatering.