[发明专利]用于监测含水流的性质的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及含水流的处理。具体地，本发明涉及监测工业过程中具体地在制浆过程或纸或板制造过程中的含水流的性质的方法和系统。该方法包括：提供来源于所述过程的含水流，该含水流包含显示第一沉降行为的固体物质；以及，将改性剂添加到该含水流以提供具有显示与第一沉降行为不同的第二沉降行为的固体物的改性的含水流。该固体物质在该含水流中可为悬浮和/或胶体的形式和/或可被沉淀的溶解物质。

背景技术

包含大量可被沉淀的固体物质和/或溶解物质的含水流的示例包括工业流，例如，在制浆和造纸过程中的流。这些流可包括例如纸/板制造过程的淡和浓的原料。在浆和造纸过程中的含水流包含不同数量的纤维材料。取决于含水流的来源，其它固体物质可为有机或无机的或其组合。也可能包括一些生物物质。固体物质浓度，包括可沉淀的溶解物质，可广泛地不同。通常，以重量计它的范围从含水流的约0.1至30%。

对于上文种类的许多流来说共同的是，存在对调节以悬浮、胶体和/或可沉淀形式存在于水中的固体物质的沉降性质的需要。在下文中，所有这些类型的物质将被称为“固体物质”。改性剂，诸如促凝剂、凝聚剂、钝化化学品、表面活性剂、分散剂、助留剂、微粒、上浆剂和/或酶，通常被用于所述调节。

作为具体的示例，在制浆过程或纸和板制造过程的许多流中，存在控制存在于含水流中的固体物质的量、大小和/或属性的需要。化学管理的一个重要目标是维持良好的颗粒甚至颗粒到纤维和/或纤网的附着并且从而阻止含水流中固体物质的积聚。然而，当浆悬浮物被供给至网上，或当纤网形成在网上时，固体物质的一部分通常保持未附着到纤维。因此，可变数量的固体物质进入造纸机水系统。该固体物质通常包含来源于原水、再循环水、纤维和涂层废纸的无机、有机和生物材料，例如，天然和白树脂、胶粘物、粘性物、微生物、颜料和（多种）粘合剂以及添加剂。因此，期望保持剩余的固体物质均匀地分散在水中以防止其附聚或不受控制的附聚，因为这将导致增加的沉积和随后对机械运行性能和产品质量的影响。

除在包含较少的纤维的含水流诸如造纸机中的白水中的颗粒的附聚之外，颗粒的附聚也可发生在管线中的具有较高的纤维浓度的浆流中，或在浆厂和造纸机中的罐中，或在废纸中，或在制备或不同种类的浆例如化学品、化学机械或机械浆中。通常，颗粒的附聚由过程化学品的不合适的管理例如（多种）改性剂或不适合的化学品的不充分配给或过度配给而引起。在固体物质颗粒和/或纤维之间的不受控制的相互作用常常导致附聚，促使颗粒的数量显著下降。附聚颗粒和附聚物可为疏水的或亲水的或其组合。悬浮物中微生物的量也可为高的：达10百万/毫升或更大，这也有助于附聚。

当系统中的颗粒的大小足够小时，它们常常不会不利地影响造纸过程的运行性能或纸的质量。可允许的大小取决于使用的过程和设备。然而，颗粒大小的增加常常产生问题。例如，固体物质的附聚可导致固体物质的快速沉降以及随后在设备表面上的沉淀。通常，疏水颗粒在该过程中更令人烦恼。沉淀物形成也妨碍例如网和毡制品，从而损害造纸过程的运行性能。附聚也使颗粒到纤维的均匀粘合恶化，并且因此，纸中的缺陷变得更加可见。

因此，优选使在该过程中的固体物质具有期望的大小和/或数目和/或具有期望的表面性质。这可通过控制在过程流中的诸如固定剂的改性化学品的量来实现。

因此，通常，（多种）改性剂在一个或多个添加点处被以估计的添加速率添加到该含水流，该估计的添加速率足以改变在该过程流中的颗粒的表面性质和/或附聚趋势。然而，确定（多种）改性化学品的所需的量和/或（多种）类型的问题出现。

通常基于像浊度和阳离子需求的简单实验室测试来分析改性化学品的性能。所获得的结果是不同反应的汇总并且没有描述例如颗粒大小的改变。复杂的实验室方法是可用的，但是它们常常涉及许多采样准备步骤并且因此是非常复杂且耗时的。然而，提及的实验室方法代表仅一个时间点的过程流的特性。

在A. Mantovanelli, P.V. Ridd, Journal of Sea Research 56 (2006) 199-226中讨论了用于测量粘性沉淀物聚集体的沉降速度的已经的装置。这些包括用手操作的沉降管和装备有视频系统的自动化沉降柱、光学仪器和激光仪器以及水下平衡仪器。

另一个问题是，快速质量改变常常在含水过程流中发生。另一方面，归因于循环流和长循环周期的过程延迟可能很长甚至几天。这导致改性剂的临时过度配给或欠配给，导致随后在纸质量（例如，归因于沉淀物，在纸中更多缺陷）和过程的经济性上的影响。