پاسخ سریع: یک کارخانه خمیر و کاغذ سه نوع لجن بسیار متفاوت تولید می‌کند: لجن اولیه (الیاف و پرکننده از زلال‌ساز، آبگیری آسان)، لجن ثانویه (بیولوژیکی، از مرحله هوادهی، آبگیری دشوار) و در کارخانه‌های کاغذ بازیافتی، لجن جوهرزدایی (الیاف، جوهر، رس و کربنات کلسیم). پرس‌های پیچی و پرس‌های نواری لجن اولیه الیافی را خوب مدیریت می‌کنند؛ فیلترپرس محفظه‌ای یا غشایی انتخاب بهتری برای لجن جوهرزدایی با خاکستر بالا، برای لجن مخلوط اولیه و ثانویه زمانی که کیک بالای ۳۵–۴۰٪ مواد جامد برای سوخت دیگ یا دفن زباله لازم است، و برای لجن آهک و رسوبات مایع سبز در کارخانه‌های کرافت است.
سه لجن یک کارخانه کاغذسازی
هر بحثی درباره لجن خمیر و کاغذ باید با تفکیک جریان‌ها آغاز شود، زیرا انتخاب نادرست تجهیزات آبگیری معمولاً ناشی از برخورد با آن‌ها به‌عنوان یک ماده واحد است.
| لجن | منبع | آنچه در آن وجود دارد | رفتار آبگیری |
|---|---|---|---|
| لجن اولیه | زلال‌کننده اولیه یا DAF روی پساب کارخانه | الیاف کوتاه، ذرات ریز، پرکننده (رس، کربنات کلسیم، تالک)، مقداری نشاسته و اندازه | آسان: الیافی، تشکیل یک کیک باز می‌دهد، آبگیری بالا |
| لجن ثانویه (بیولوژیکی) | تصفیهخانه لجن فعال، لاگون هوادهی، MBBR یا MBR برای تصفیه پساب | لخته باکتریایی، پلیمر خارج‌سلولی، آب پیوندی | سخت: قابل فشرده‌سازی، ژلاتینی، نیاز بالای پلیمری |
| لجن جوهرزدایی | مراحل شناورسازی و شستشو در خط الیاف بازیافتی (DIP) | جوهر، رس پوششی و کربنات، الیاف کوتاه، مواد چسبنده؛ ۴۰–۶۰٪ خاکستر | متوسط: خاکستر زیاد آن را متراکم می‌کند اما ذرات ریز پارچه را کور می‌کنند |
| لایم گِل و تفاله‌ها | کاستیک‌سازی کرافت: کربنات کلسیم از زلال‌کننده لیکور سفید؛ رسوبات لیکور سبز | جامدات معدنی ریز، قلیایی، داغ | غیرآلی و آسان روی فیلتر پرس؛ رسوبات چسبنده و قلیایی هستند |
بیشتر کارخانه‌ها لجن اولیه و ثانویه را پیش از آبگیری با هم مخلوط می‌کنند، معمولاً با نسبتی بین ۲:۱ تا ۴:۱ بر حسب وزن خشک، زیرا الیاف موجود در لجن اولیه به‌عنوان کمک‌فیلتر عمل می‌کند و لجن بیولوژیکی را با خود حمل می‌کند. این نسبت، بزرگ‌ترین عامل تعیین‌کننده در کیفیت آبگیری لجن مخلوط است و طراحی تصفیه پساب کارخانه آن را تثبیت می‌کند. راهنمای ما برای هنگامی که DAF مورد نیاز است پوشش می‌دهد مرحله اولیه را، و MBR در مقابل MBBR در مقابل SBR مرحلهٔ زیستی.
اینکه کیک برای چه چیزی است، هدف را تعیین می‌کند
لجن حاصل از خمیر کاغذ و کاغذسازی کاربردهای نهایی بیشتری نسبت به بیشتر لجن‌های صنعتی دارد و هر یک هدف رطوبتی خاص خود را دارد:
- سوخت دیگ بخار در دیگ بخار پوست یا زیست‌توده کارخانه: لجن باید به‌قدر کافی خشک باشد تا گرما تولید کند نه اینکه آن را جذب کند. زیر حدود ۳۵٪ مواد جامد، لجن در دیگ بخار اتلاف خالص انرژی است؛ ۴۰ تا ۵۰٪ مواد جامد هدف معمول است و بالاتر بهتر است.
- محل دفن زبالهدر بیشتر حوزه‌های قضایی، کیکی لازم است که آزمون فیلتر رنگ را بگذراند و به‌اندازه کافی پایدار باشد تا قابل حمل‌ونقل باشد؛ در عمل ۲۵ تا ۳۵ درصد مواد جامد برای لجن مخلوط. هزینه‌های دفن زباله بر اساس تن مرطوب محاسبه می‌شود، بنابراین هر واحد درصد مواد جامد به معنای پول است.
- کاربرد در زمین و کمپوست‌سازی۲۰–۳۰٪ مواد جامد کافی است؛ محدودیت، آلاینده‌ها هستند نه خشکی.
- کوره‌های سیمان، ساخت آجر و تختهلجن حاصل از مرکب‌زدایی با محتوای معدنی بالا یک ماده خام است؛ کوره یا کارخانه مشخصات رطوبت را تعیین می‌کند، معمولاً ۴۰ تا ۶۰ درصد مواد جامد.
انتخاب تجهیزات از هدف ناشی می‌شود. پرس نواری به‌راحتی به ۲۰–۳۰٪ مواد جامد روی لجن مخلوط می‌رسد؛ پرس مارپیچی به ۲۵–۳۵٪ روی لجن الیافی می‌رسد؛ فیلترپرس محفظه‌ای به ۳۵–۴۵٪ می‌رسد؛ فیلترپرس غشایی به ۴۰–۵۵٪ روی لجن‌های جوهرزدایی و مخلوط می‌رسد. اگر کیک به دیگ بخار یا کوره برود، فیلترپرس عموماً تنها تجهیزاتی است که بدون خشک‌کردن حرارتی به آنجا می‌رسد.
مقایسه تجهیزات برای لجن کارخانه کاغذسازی
| تجهیزات | لجن اولیه / فیبری | ترکیبی اولیه + ثانویه | لجن جوهرزدایی | یادداشت‌ها |
|---|---|---|---|---|
| پرس پیچی | ۳۰–۴۰٪ مواد جامد، عالی | 25–35% | ۲۵–۳۵٪، سایش صفحه‌نمایش در اثر خاکستر | کم‌انرژی، پیوسته، متحمل فیبر؛ ضعیف در لجن با فیبر کم |
| فیلتر پرس نواری | 25–35% | 20–30% | 25–35% | پیوسته، سرمایه کم؛ حساس به پلیمر؛ کیک مرطوب |
| سانتریفیوژ دکانتر | 25–35% | 20–30% | 30–40% | فشرده؛ توان بالا و پلیمری؛ الیاف می‌تواند اسکرول را بپیچد |
| فیلتر پرس محفظه‌ای | 35–45% | 30–40% | 40–50% | دسته‌ای؛ خشک‌ترین کیک در میان تجهیزات متعارف؛ کور شدن پارچه توسط ریزه‌ها و مواد چسبنده باید مدیریت شود |
| پرس فیلتر غشایی | 40–50% | 35–45% | 45–55% | فشردن جبران‌کننده بخش بیولوژیکی قابل تراکم است؛ کوتاه‌ترین چرخه برای رطوبت هدف |
یک پیکربندی رایج در کارخانه‌های بزرگ‌تر شامل پرس پیچی یا پرس نواری برای لجن اولیه معمول و یک فیلتر پرس برای لجن جوهرزدایی یا مخلوط است که باید به دیگ بخار فرستاده شود. مشاهده کنید کامل فیلتر پرس در مقابل سانتریفیوژ در مقابل پرس نواری مقایسه و ما پرس پیچی چندصفحهای صفحه.
طراحی یک فیلتر پرس برای لجن کارخانه کاغذسازی
شرطی‌سازی
لجن اولیه اغلب روی فیلتر پرس نیازی به پلیمر ندارد، یا فقط مقدار کمی نیاز دارد. لجن مخلوط نیازمند یک پلیمر کاتیونی با دوزی است که با افزایش نسبت بیولوژیکی بالا می‌رود، به‌طور معمول ۲ تا ۶ کیلوگرم پلیمر فعال به ازای هر تن خشک. لجن جوهرزدایی اغلب به یک سیستم دوگانه پاسخ می‌دهد: دوز پایین یک منعقدکننده معدنی (آلوم یا پلی‌آلومینیوم کلراید) و سپس پلیمر. آزمون‌های جار و آزمون برگ صافی روی لجن خودتان ارزش یک روز وقت گذاشتن را دارد؛ آن‌ها پلیمر، پارچه و زمان چرخه را مشخص می‌کنند.
پارچه
الیاف پارچه را کور نمی‌کند؛ ذرات ریز، پوشش رس، کربنات و چسبندگی‌ها این کار را می‌کنند. برای لجن اولیه، پارچه پلی‌پروپیلن چندرشته‌ای یا نمد سوزنی‌شده به‌خوبی آزاد می‌شود. برای لجن جوهرزدایی به پارچه تک‌رشته‌ای یا ترکیب تک‌رشته‌ای/چندرشته‌ای با سطح کالندر شده و نفوذپذیری پایین روی بیاورید، و شستشوی منظم پرفشار پارچه را برنامه‌ریزی کنید زیرا چسبندگی‌ها (چسب‌های حاصل از کاغذ بازیافتی) روی سطح پارچه تجمع می‌یابند. شستشوی قلیایی داغ آن‌ها را حذف می‌کند؛ راهنمای انتخاب پارچه و مقاله ما درباره پارچه کورکننده جزئیات را بدهید.
خوراک و چرخه
لجن کاغذ ساینده نیست، بنابراین یک پمپ گریز از مرکز یا حفره‌ای پیش‌رونده با شیب فشار تا ۶–۸ بار کافی است. لجن الیافی به‌سرعت پر و فیلتر می‌شود: چرخه‌های ۴۵ تا ۹۰ دقیقه‌ای برای لجن اولیه رایج است و برای لجن مخلوط با کسر بیولوژیکی بالا طولانی‌تر. فشردن غشایی در ۱۲–۱۵ بار به مدت ۱۰–۲۰ دقیقه آخرین چند واحد رطوبت را می‌گیرد و مهم‌تر از آن، کیک را یکنواخت می‌کند تا دیگ بخار سوخت یکدستی دریافت کند.
جابه‌جایی کیک
کیک فیبری چسبنده و یکپارچه است و تمیز می‌ریزد، اما حجیم است و می‌تواند در هاپر پل بزند. تخلیه کیک را با هاپر عریض، خردکن در صورتی که کیک به اسکرو تغذیه بویلر می‌رود، و ظرفیت کافی نوار نقاله برای تخلیه لحظه‌ای یک پرس ۱۰۰ صفحه‌ای، که چند تن را در چند دقیقه می‌ریزد، طراحی کنید. صفحه ما در مورد پرس‌های کاملاً خودکار پوشش تخلیه و اتوماسیون شستشوی پارچه را شامل می‌شود.
لایم گِل و رسوب مایع سبز در کارخانه‌های کرافت
در یک کارخانه کرافت، واحد بازیابی آهک دو جامد معدنی تولید می‌کند. لجن آهک (کربنات کلسیم) معمولاً پیش از کوره آهک روی فیلتر درام پیش‌پوشش آبگیری می‌شود، اما زمانی که کوره از کار افتاده یا لجن فروخته می‌شود، یک فیلتر پرس کیک جامد ۶۵ تا ۷۵ درصد بدون پیش‌پوشش تولید می‌کند. رسوبات مایع سبز، باقیمانده تیره رنگ از زلال‌کننده مایع سبز، چسبناک، قلیایی و داغ است و یکی از دشوارترین وظایف فیلتر پرس در صنعت به شمار می‌رود: انتظار یک پرس محفظه‌ای با صفحه پلی‌پروپیلن دمای بالا، پارچه‌ای که برای رهایش نه شفافیت انتخاب شده، و شستشوی کامل را داشته باشید. کیک‌های رسوب با ۵۰ تا ۶۰ درصد جامد در محل دفن زباله دفع می‌شوند یا به طور فزاینده‌ای در اصلاح خاک استفاده می‌شوند. ما فیلتر پرس صنایع شیمیایی صفحه شامل مواد ورق برای کاربردهای داغ و قلیایی است.
بازاستفاده از آب و لجنی که با آن همراه است
بسته‌شدن حلقه‌های آب در کارخانه‌ها، چه برای رعایت حدود مجاز تخلیه و چه برای کاهش مصرف آب تازه، باعث تغلیظ جامدات محلول و ریزدانه‌ها در آب فرآیند می‌شود. مراحل تصفیه اضافی که به دنبال آن می‌آید (DAF، فیلتراسیون غشایی، تبخیر) هر یک لجن یا کنسانتره بیشتری تولید می‌کند و سیستم آبگیری باید بر اساس آن اندازه‌بندی شود. مقالات ما درباره تخلیه مایع صفر و ادامه یک تصفیهخانه چقدر لجن تولید می‌کند روشی برای تخمین آن بار ارائه دهید.
پرسش‌های متداول
بهترین روش برای آبگیری لجن کارخانه کاغذسازی چیست؟
بستگی به لجن و مقصد کیک دارد. پرس‌های پیچی و نواری برای لجن اولیه الیافی که به دفن زباله یا کاربرد زمینی می‌رود مناسب هستند. برای لجن جوهرزدایی، برای لجن مخلوط که به دیگ بخار می‌رود، و برای هر وظیفه‌ای که نیاز به کیکی بالای ۳۵ تا ۴۰ درصد مواد جامد دارد، معمولاً فیلتر پرس اتاقکی یا غشایی انتخاب رایج است.
فیلتر پرس در لجن کاغذ به چه میزان خشکی کیک می‌رسد؟
معمولاً ۳۵ تا ۴۵٪ مواد جامد روی لجن اولیه یا مخلوط با پرس محفظه‌ای و ۴۰ تا ۵۵٪ با پرس غشایی؛ لجن جوهرزدایی، با محتوای خاکستر بالا، به انتهای بالایی این محدوده‌ها می‌رسد.
چرا لجن ثانویه این‌قدر سخت آبگیری می‌شود؟
این یک لخته بیولوژیکی است که مقدار زیادی آب در پلیمر خارج‌سلولی به آن متصل شده است. این ماده فشرده‌شدنی است، بنابراین فشار بالاتر به‌تنهایی تأثیر کمی دارد. مخلوط کردن آن با لجن اولیه الیافی به نسبت ۲:۱ تا ۴:۱، تزریق پلیمر کاتیونی و استفاده از فشردن غشایی، راه‌حل‌های عملی هستند.
برای سوختن در بویلر کارخانه، لجن باید چقدر خشک باشد؟
زیر حدود ۳۵٪ مواد جامد، لجن برای تبخیر آب خود بیش از آنکه با سوزاندن آزاد کند، گرما جذب می‌کند؛ ۴۰ تا ۵۰٪ مواد جامد یا بیشتر، هدف معمول برای سهم خالص است. فیلتر پرس غشایی روش رایج برای رسیدن به آن بدون خشک‌کن است.
لجن جوهرزدایی چیست و چگونه آبگیری می‌شود؟
پس‌ماند مراحل شناورسازی و شست‌وشو در خط کاغذ بازیافتی: جوهر، رس پوششی، کربنات کلسیم، الیاف کوتاه و چسبندگی‌ها، با ۴۰ تا ۶۰٪ خاکستر. این ماده در فیلترپرس با پارچه مونوفیلامنت کالندر شده و شست‌وشوی منظم پارچه به‌خوبی آبگیری می‌شود و کیک آن اغلب در کوره‌های سیمان یا ساخت تخته استفاده می‌شود.
آیا یک فیلتر پرس می‌تواند با لجن آهک و رسوبات مایع سبز کار کند؟
بله. لجن آهک به‌راحتی تا ۶۵–۷۵٪ مواد جامد فیلتر می‌شود. رسوبات چسبناک، داغ و قلیایی هستند و به صفحات مقاوم به حرارت، پارچه‌ای با خاصیت رهاسازی و شستشوی کامل نیاز دارند و به حدود ۵۰–۶۰٪ مواد جامد می‌رسند.
انواع لجن، نسبت آن‌ها، تناژ و مقصد کیک را به ما بگویید، و ما پرس، پارچه و آماده‌سازی مناسب را برای آن پیشنهاد می‌دهیم: درخواست پیشنهاد آبگیری لجن کارخانه کاغذسازی.
منابع: آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده — دستورالعمل‌های پساب خمیر، کاغذ و مقوا، 40 CFR Part 430, آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده — برگه اطلاعات بخش خمیر و کاغذ, دفتر IPPC اروپا — سند مرجع بهترین تکنیک‌های موجود برای تولید خمیر کاغذ، کاغذ و مقوا.
این مقاله بخشی از راهنمای ما برای آبگیری لجن فاضلاب.