簡単に答えると： パルプ・製紙工場では、大きく異なる3種類のスラッジが発生する。一次スラッジ（クラリファイアからの繊維と填料で、脱水が容易）、二次スラッジ（曝気段階からの生物学的スラッジで、脱水が困難）、そして古紙パルプ工場では脱墨スラッジ（繊維、インク、クレー、炭酸カルシウム）である。スクリュープレスとベルトプレスは繊維質の一次スラッジの処理に適している。チャンバーフィルタープレスまたはメンブレンフィルタープレスは、高灰分の脱墨スラッジ、ボイラー燃料や埋立処分のために固形分35～40%以上のケーキが必要な一次・二次混合スラッジ、そしてクラフト工場のライムマッドや緑液ドレッグスに対して、より良い選択肢である。
製紙工場の3つのスラッジ
パルプ・製紙スラッジについて論じるには、まず流れを分けることから始めなければならない。なぜなら、脱水設備の選択を誤る原因は、通常それらを一つの材料として扱ってしまうことにあるからだ。
| スラッジ | ソース | それが含むもの | 脱水挙動 |
|---|---|---|---|
| 初沈汚泥 | 製紙工場排水の一次沈殿池またはDAF | 短繊維、微細繊維、填料（クレー、炭酸カルシウム、タルク）、一部のデンプンおよびサイズ剤 | 易しい：繊維状で、開いたケーキを形成し、脱水性が高い |
| 二次（生物）汚泥 | 活性汚泥プラント、曝気ラグーン、MBBRまたはMBRによる排水処理 | 細菌フロック、細胞外ポリマー、結合水 | 硬質：圧縮性、ゼラチン状、高分子要求 |
| 脱墨汚泥 | 再生繊維（DIP）ラインの浮選および洗浄工程 | インク、コーティングクレーおよび炭酸塩、短繊維、スティッキーズ；灰分40～60% | 中程度：灰分が高いと密度が高くなるが、微粉が布を目詰まりさせる |
| ライムマッドと粕 | クラフト苛性化：白液クラリファイアからの炭酸カルシウム；緑液ドレッグス | 微細な無機固形物、アルカリ性、高温 | 無機質でフィルタープレスにやさしい；残渣は粘着性がありアルカリ性である |
ほとんどの工場では、脱水前に一次汚泥と二次汚泥を混合しており、通常は乾燥重量比で2:1から4:1の間である。これは、一次汚泥中の繊維がろ過助剤として働き、生物学的汚泥を一緒に運ぶためである。この比率は、混合汚泥の脱水性を決定する最大の要因であり、工場の排水処理設計によって固定されている。 DAFが必要な場合 一次段階をカバーし、そして MBR対MBBR対SBR 生物学的段階。
ケーキが何のためのものかで、ターゲットが決まる
パルプ・製紙スラッジは、ほとんどの産業スラッジよりも多くの最終用途があり、それぞれに含水率の目標値があります。
- ボイラー燃料 工場のバークボイラーまたはバイオマスボイラーでは、スラッジは熱を吸収するのではなく供給できる程度に乾燥していなければならない。固形分が約35%を下回ると、スラッジはボイラー内で正味のエネルギー損失となる。固形分40～50%が通常の目標であり、それ以上が望ましい。
- 埋立地ほとんどの管轄区域では、ペイントフィルターテストに合格し、輸送可能なほど安定したケーキが求められ、実際には混合汚泥で固形分25～35％である。埋立処分費は湿重量トン単位で課金されるため、固形分の1ポイントごとがお金になる。
- 土地施用と堆肥化20～30%の固形分で十分です。制約となるのは乾燥度ではなく、汚染物質です。
- セメントキルン、レンガおよびボードの製造脱墨スラッジはその高い鉱物含有量から原料となり、キルンまたはプラントが水分仕様を設定し、通常は固形分40～60%である。
設備の選定は目標値から導かれる。ベルトプレスは混合汚泥で固形分20～30%に無理なく到達する。スクリュープレスは繊維質汚泥で25～35%に到達する。チャンバーフィルタープレスは35～45%に到達する。メンブレンフィルタープレスは脱インキ汚泥および混合汚泥で40～55%に到達する。ケーキをボイラーやキルンに送る場合、一般的に熱乾燥なしでそこに到達できる唯一の設備はフィルタープレスである。
製紙工場スラッジの設備比較
| 機材 | 一次汚泥／繊維状汚泥 | 一次+二次混合 | 脱墨汚泥 | ノート |
|---|---|---|---|---|
| スクリュープレス | 30～40%固形分、優れています | 25–35% | 25～35%、灰によるスクリーンの摩耗 | 低エネルギー、連続式、繊維に対して耐性あり；繊維が少ないスラッジには不向き |
| ベルトフィルタープレス | 25–35% | 20–30% | 25–35% | 連続式、低資本；ポリマー感受性；ウェットケーキ |
| デカンター遠心分離機 | 25–35% | 20–30% | 30–40% | コンパクト; 高出力およびポリマー; ファイバーはスクロールを包むことができる |
| チャンバーフィルタープレス | 35–45% | 30–40% | 40–50% | バッチ式；従来型装置の中で最も乾燥したケーキ；微粉と粘着物による布の目詰まりを管理する必要がある |
| メンブレンフィルタープレス | 40–50% | 35–45% | 45–55% | スクイーズは圧縮可能な生物学的画分を補償する；目標水分量に対する最短サイクル |
大規模な製紙工場でよく見られる構成は、通常の一次汚泥用のスクリュープレスまたはベルトプレスと、ボイラーに送る必要がある脱インキ汚泥または混合汚泥用のフィルタープレスです。詳細はこちらをご覧ください フィルタープレス vs 遠心分離機 vs ベルトプレス 比較 そして私たちの 多軸スクリュープレス ページ。
製紙工場のスラッジ用フィルタープレスの設計
コンディショニング
初沈汚泥はフィルタープレスでポリマーを必要としないことが多く、必要でも少量で済む。混合汚泥にはカチオンポリマーが必要で、その添加量は生物学的画分の増加に伴って増え、通常は乾燥トンあたり有効ポリマー2～6kgである。脱インキ汚泥は、無機凝集剤（硫酸アルミニウムまたはポリ塩化アルミニウム）の低添加量に続いてポリマーを添加する二段システムが効果的なことが多い。ジャーテストと、自社の汚泥を用いたフィルターリーフテストは、誰にとっても一日を費やす価値がある。これらによってポリマー、ろ布、サイクルタイムが確定する。
クロス
繊維は布を目詰まりさせない。ファイン、コーティングクレー、炭酸塩、スティッキーズが目詰まりさせる。初沈汚泥にはマルチフィラメントまたはニードルフェルトのポリプロピレン布が離型性良好である。脱インキ汚泥にはカレンダー加工面と低透水性を備えたモノフィラメントまたはモノ／マルチフィラメント混紡に移行し、スティッキーズ（古紙由来の粘着剤）が布表面に蓄積するため、定期的な高圧布洗浄を計画すること。熱アルカリ洗浄で除去できる。当社の 布地選択ガイド そして、私たちの記事 クロスブラインディング 詳細を教えてください。
フィードとサイクル
製紙スラッジは研磨性がないため、6～8バールまでの圧力ランプを備えた遠心ポンプまたは一軸偏心ねじポンプで十分です。繊維状スラッジは急速に充填・濾過されるため、初沈スラッジでは45～90分のサイクルが一般的で、生物学的画分の多い混合スラッジではより長くなります。12～15バールで10～20分間のメンブレンスクイーズにより、最後の数ポイントの水分を除去し、さらに重要なことに、ケーキを均一化してボイラーが安定した燃料を受け取れるようにします。
ケーキの取り扱い
繊維状のケーキは凝集性があり、きれいに落下しますが、かさばりやすく、ホッパー内でブリッジを形成することがあります。ケーキ排出部は、幅広のホッパー、ケーキがボイラー供給スクリューに送られる場合はシュレッダー、そして100枚プレスの瞬間排出に対応できる十分なコンベヤ容量を備えて設計してください。100枚プレスは数分で数トンを落下させます。私たちのページ 全自動プレス機 放電加工と布洗浄の自動化をカバーしています。
クラフト工場におけるライムマッドとグリーンリカー粕
クラフト工場では、再苛性化プラントが2種類の無機固形物を生成する。ライムマッド（炭酸カルシウム）は通常、ライムキルンの前段にあるプレコートドラムフィルターで脱水されるが、キルンが停止している場合やマッドを販売する場合には、フィルタープレスがプレコートなしで65～75%固形分のケーキを生成する。緑液沈殿物（グリーンリカー澄清器からの暗色残渣）は粘着性があり、アルカリ性で高温であり、業界で最も扱いにくいフィルタープレス処理の一つである。高温対応ポリプロピレン板を備えたチャンバープレス、透明度よりも剥離性を優先して選定したろ布、そして徹底的な洗浄が必要となる。50～60%固形分の沈殿物ケーキは埋立処分されるか、ますます土壌改良材として利用されている。当社の 化学工業用フィルタープレス ページは、高温・アルカリ性用途向けのプレート材料を扱っています。
水の再利用とそれに伴う汚泥
ミルが排水基準を満たすため、あるいは新鮮な取水量を削減するために水循環を閉鎖すると、プロセス水中の溶解固形分と微細物が濃縮される。それに続く追加の処理工程（DAF、膜ろ過、蒸発）はそれぞれより多くのスラッジや濃縮液を生成し、脱水システムはそれに対応した規模で設計する必要がある。当社の記事： ゼロ液体排出 そして 処理場が生成する汚泥の量はどれくらいですか その負荷を見積もる方法を教えてください。
よくある質問
製紙工場のスラッジを脱水する最良の方法は何ですか？
それは汚泥とケーキの行き先によって異なります。スクリュープレスとベルトプレスは、埋立または農地還元される繊維状の初沈汚泥に適しています。脱インキ汚泥、ボイラーに送られる混合汚泥、および35～40%以上の固形分を持つケーキを必要とする用途には、チャンバーフィルタープレスまたはメンブレンフィルタープレスが通常の選択です。
フィルタープレスは製紙スラッジでどの程度のケーキ乾燥度に達しますか？
通常、チャンバープレスでは一次汚泥または混合汚泥で固形分35～45%、メンブレンプレスでは40～55%程度になります。脱インキ汚泥は灰分が多いため、これらの範囲の上限に達します。
なぜ二次汚泥は脱水がこんなに難しいのか？
これは細胞外ポリマーに大量の水が結合した生物学的フロックである。圧縮性があるため、圧力だけを高めてもほとんど効果がない。繊維状の初沈汚泥と2:1～4:1で混合し、カチオン性ポリマーを添加し、膜スクイーズを使用することが実用的な解決策である。
ミルボイラーで燃焼させるには、スラッジはどれくらい乾燥している必要がありますか？
およそ35%以下の固形分の汚泥は、水を蒸発させるために吸収する熱が、燃焼によって放出する熱よりも多い。正味のエネルギー寄与を得るには、通常40～50%以上の固形分が目標となる。乾燥機を使わずにこれを達成する一般的な方法は、メンブレンフィルタープレスである。
脱墨汚泥とは何か、そしてどのように脱水されるのか？
再生紙ラインの浮選および洗浄工程からのリジェクト：インキ、コーティングクレー、炭酸カルシウム、短繊維、スティッキーズを含み、灰分は40～60%。カレンダー加工されたモノフィラメント布と定期的な布洗浄を備えたフィルタープレスで良好に脱水され、ケーキはしばしばセメントキルンやボード製造に利用される。
フィルタープレスはライムマッドやグリーンリカー残渣を処理できますか？
はい。ライムマッドは容易にろ過され、固形分65～75%になります。ドレッグスは粘着性があり、高温でアルカリ性のため、耐熱性のプレート、剥離性を重視したろ布、および徹底的な洗浄が必要で、固形分は約50～60%に達します。
スラッジの種類、その比率、トン数、およびケーキの行き先を教えてください。それに基づいて、プレス、布、コンディショニングを提案します： 製紙工場の汚泥脱水提案を依頼する.
参照： US EPA — パルプ、紙及び板紙排水ガイドライン、40 CFR Part 430, 米国EPA — パルプ・製紙部門ファクトシート, 欧州IPPC局 — パルプ、紙及び板紙の製造に関する利用可能な最良の技術参照文書.
この記事は、私たちのガイドの一部です。 廃水汚泥の脱水.