Dünya değişiyor ve dolayısıyla kağıt yapmak için gereken kaynakların arzı da değişiyor. Su, tüm bu temel kaynakların temelidir. İklim daha istikrarsız hale geldikçe, normal arzı altüst eden benzeri görülmemiş kuraklık ve sel meydana geliyor. Dünya değiştikçe, su kıt olacak… ya da olmayacak. Değişim kaçınılmazdır, ancak yönü tahmin etmek zordur. İhtiyat, belirsizlik zamanlarında en kötüye hazırlanmayı gerektirir; şüphesiz, “en kötüsü”, verimli ve minimum su kullanımını gerektirir. Suyun akıllı kullanımı kaçınılmaz olarak enerji verimliliğinin de artmasını sağlar. Daha az su kullanmak, geleceğe hazırlanmak ve şimdiki zamandan tasarruf etmek için iyi bir yoldur.
TAPPI TIP 0404-63, en iyi performans gösteren makinelerin yaklaşık 3,8-7,6 m3/ton tüketmesi gerektiğini gösterir. Kuzey Amerika'daki yaklaşık bir düzine kağıt fabrikasında aslında sıfır su deşarjı mevcuttur. Tipik olmasa da, bu fabrikalar çok daha az su kullanma ve bunu yaparken zorlukların üstesinden gelme olasılığını temsil ediyor.
Bir nesil için koruma söylemi “azalt, yeniden kullan ve geri dönüştür” olmuştur. Bu, bir kağıt makinesi için de iyi bir başlangıç ​​noktasıdır.
• Azaltın: uygulamaları daha düşük hacimlerde su ile çalışacak şekilde ayarlayın; ve
• Yeniden kullanım: yeniden kullanmak için suyu mekanik veya kimyasal olarak işleyin, taze su ile yer değiştirin.

Su, kağıt makinelerinin can damarıdır. Tipik bir hamur kasası, dakikada 115 m3 suyu kolayca akıtabilir(m3/min). Bu suyun çoğu makinede kalır ve geri dönüşü olan döngüler tabi tutulur. Ne kadarının olmadığı, yani ne kadarının kaybolduğu, verimsizliğin temel bir kaynağıdır.

"Tipik", kağıt makinelerini tanımlamak için kullanılması tehlikeli bir kelimedir, ancak geniş, "tipik" bir sistem düşünün. Su üç büyük döngüde hareket eder. Birincisi, hamur kasasından çıkan, eleklerde drenaj yapılan ve elek altı suyu olarak hamur kasasına geri dönen sudur. Hamur kasasına gelen suyun elek altı suyu içerir. Geri kalanın çoğu (yaklaşık yüzde 20), makineye hamur sağlayan daha yüksek kesafette hamur içeren makine tankından gelir. Su, makine döngülerinden hem kasıtlı hem de kasıtsız olarak çeşitli şekillerde kaçabilir. Tasarım gereği kurutucularda buharlaşma nedeniyle kaybolan kağıt safihasındaki su, hamur kasası akışının sadece yaklaşık yüzde 1'ini temsil eder.

İkinci ve üçüncü elek altı su döngüleri iki amaca hizmet eder. İlk olarak, elek altı suyu içindeki elyafların geri kazanılması; ikinci olarak, su yeniden kullanım için tutulur. Elek altı suyu genellikle, elyafı elek altı suyundan ayıran ve filtrelenmiş temiz su üreten bir tür bariyer filtre sistemi (geri kazanım) aracılığıyla işlenir. İkinci döngü, kağıt makinesinin yaş kısmındaki fıskiyeler ve diğer uygulamalar için filtrelenmiş elek altı suyunu kullanır ve çoğunlukla elek altı suyu bütesine geri döner. Üçüncü döngü, özellikle safiha kopmaları sırasında suyu hamurlaştırıcılara, seyrelticilere ve temizleyicilere sevk eder ve oluşan döküntü hamurunu başlangıç kısmı olan hamur sistemine doğru yönlendirir. Mükemmel bir sistemde, bu suyun çoğu teorik olarak hep elek altı suyu sistemine de geri döner.

Su genellikle bir elek altı bütesinden taşar. İdeal olarak, makineye giren ve çıkan su arasında mükemmel bir denge olması halinde taşma olmamalıdır. Sürecin çok büyük hacimleri ve doğasında var olan karmaşıklıklar göz önüne alındığında, böyle bir kesin yaklaşım mümkün değildir. Kararlı hal süreci, çok az su girmesiyle sürdürülebilir olmadığından, en azından bir miktar fazlalık/taşma olmalıdır.

Çoğu makine, taşmaya izin verilen su olarak en az elyaf içeren su olacak şekilde tasarlanmıştır. Bu da, elek altı suyunun disk filtrelerden(Save-All) geçerek elyafının alındığı ve temiz filtrat olarak çıkan suyun taşması ile olacaktır. Ancak uygulamada ise, elek altı su genellikle diğer elyafca daha zengin elek altı tanklarından taşar. Sebepler, yetersiz disk filtre ile temizleme sistemi (düşük kapasiteli save-all seçimi), düşük elek altı su talebi veya yetersiz pompalama kapasitesini içerir.

İdeal olarak, yalnızca devreye alma sırasında soğuk su eklenir. Çalışma sırasında soğuk su eklenirse, proses sıcaklığını korumak için buhar da eklenmelidir. Yetersiz elek altı su hacmi veya özellikle yetersiz elek altı su kalitesi gibi çeşitli nedenlerle su eklenir.
Örneğin, filtrelenmiş elek altı suyu ile beslenen makine fıskiyeleri kronik olarak tıkanır ve taze suya çevrilirse, daha az elek altı suyu kullanılır (bu durumda elek altı suyu taşma hacimleri artar) ve sisteme taze su girmiş olur. Makineler yaşlandıkça ve üretim tasarlanan kapasitenin üzerine çıktıkça, bu tür uygun olamayan uygulamalar daha yaygın hale gelir.

Kayıp suyun değerinin üç bileşeni vardır:
1. Suyun kendisinin değeri.
Su maliyeti, rapor edilen atık su değeri için genellikle en az önemli faktördür. Su, nehir ya da yer altından pompalama ve basit arıtma mantığından geçirilen sistemlerde ortaya çıkan maliyetlerle temin edilir. Ayrıca, temin edilen suyun m3 başına ilgili devlet kurumlarına temin ödemesi de ilave edilmelidir. Ancak, gelecek yıllar içinde su tasarrufu yapılmasının teşvik edilmesi düşüncesi ile, su temin ödeme bedellerinin yükseltilmesi de muhtemel olacaktır.
2. Sudaki lifin değeri.
Bu değer de su ile atılan elyafın kalitesine, makinede elyaf tutulmasına, üretimin elyafla sınırlı olup olmamasına ve elyafı prosese getirmenin ne kadar pahalı olduğuna bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir. Makinenin elek üzerinde elyaf tutma özelliği zayıfsa ve taşan elek altı suyu elyafça zenginse, sudaki lif değeri yüksek değerlere çıkabilir.
3. Sudaki ısı.
Verimlilik için proses sıcaklığı önemliyse ve her zaman öyledir, o zaman kaybedilen bir m3 ılık suyun yerine eklenen her m3 soğuk su ısıtılmalıdır. Proses sıcaklığı 54 °C ve giren soğuk su 21 °C ise, 3780 m3 için giren suyu ısıtmak yaklaşık 500 milyon BTU alacaktır. Isıtma genellikle bir elek altı su silosunda buhar enjeksiyonu ile gerçekleştirilir. Bu durumda buharla ısıtmanın maliyeti, yaklaşık (2.500 ABD$)/(3780 m3) yani 1,51 ABD$/m3 giren taze su değerindedir.
En kötü kalite su taşsa bile, o suyun hala alınması gereken ısısı vardır. Bu genellikle taşmaya karşı önlem alınmasının anahtarı olarak kullanılmaktadır.

Entegre bir kağıt fabrikasında, suyun ve atık suyun değeri o kadar basit olmayabilir. Kraft selüloz üreten selüloz fabrikaları çok fazla ısı üretir. Bazı fabrikalarda, bu ısıyı kağıt makinelerinde, genellikle sıcak su olarak kullanmak için, buharla ısıtma ihtiyacını ortadan kaldıran veya büyük ölçüde azaltan sistemler vardır. Bu enerji kullanılmazsa, selüloz fabrikasında bir soğutma kulesi veya benzeri bir sistem aracılığıyla atmosfere verilir.

Suyun nasıl israf edildiğini ve bir miktar su taşmasının kaçınılmaz olduğunu genel bir şekilde tartıştık. İşte birkaç özel örnek daha.
Kağıt makinesi taze su kullanımının şaşırtıcı bir göstergesi, makine çalışmıyorken akıştır. Kağıt makineleri, binlerce valfi olan büyük, karmaşık ve gelişmiş sistemlerdir. Hepsinin mükemmel bir şekilde çalışmasını beklemek gerçekçi değildir. Yine de, eğer ölçülürse, duruş zamanında su kullanımının hacmi genellikle şaşırtıcıdır ve 3,8 m3/dak. kadar yüksek gözlemlenir. Duruş zamanında su kullanımının en yaygın suçlularından bazıları şunlardır: karıştırıcı ve pompa salmastra suyu; yağ ve hidrolik soğutma suyu; hortumlar; ve vakum pompası gövde suları.
Şaft yatak suyunu gözden kaçırmak kolaydır, çünkü her şaft tipik olarak 10-40 l/dak. gibi küçük hacimlerde su gerektirir. Kağıt Makinelerinin çok fazla şaftı vardır ve toplam hacim yüzlerce l/dak. olacaktır. Bu su, duruşlar sırasında gözden kaçarak neredeyse her zaman açık bırakılır. Su kullanımını en aza indirmek için, yüksek boşluklardan kaçınarak salmastralar iyi durumda tutulmalıdır. Her bir salmastranın hacimleri sınırlandırılmalı ve aşırı akışı ortadan kaldırmak için basınç ayarlanmalıdır. Fabrikalar, mekanik, kuru contalar kullanabilir - bunlar daha pahalıdır, ancak uzun vadede kendilerini amorti eder. Son olarak, sirkülasyon sistemleri mevcuttur. Genellikle bu sistemler yalnızca su temininin çok pahalı olduğu uygulamalarda düşünülebilir.
Yağ ve özellikle hidrolik sistem soğutması için her zaman mevcut en soğuk su kullanılır. Bu mantıklıdır; çünkü bu sistemlerin arızalanmasının bedeli çok yüksektir. Kullanılan soğuk su bu sistemlerden ısınarak çıkar ve soğutma suyu genellikle kağıt makinesinin sıcak su sistemine eklenir, bu da çok temiz su olduğu için mantıklıdır. Ancak dikkat edilmesi gereken bir konu vardır; bu da genellikle duruşlar sırasında açık bırakılmasıdır.
Yıkama hortumları her zaman bir kağıt makinesinin her tarafında bulunur. En iyi çalışan makinelerde bile, genellikle sıçrayan bir elyaf birikintisini yıkamak veya bir şeyi soğutmak için bırakılan en az bir hortum bulunur. Bu hortumlar sadece yıkayarak temizleme amaçlı ve anlık kullanılmalıdır.
Bir çok ağıt makinesinde, blower ile vakum yerine sıvı halkalı vakum pompaları tercihe edilmektedir. Sıvı halkalı vakum pompaları, kağıt yapımına mükemmel şekilde uygundur ve birçok kağıt makinelerinde bulunabilir. Vakum oluşturmak için kullanılan sıvı halkayı korumak için çok suya ihtiyaç duyarlar. Tipik bir 1.000 ton/gün kapasiteli makinede, talep muhtemelen yaklaşık 3,8 m3/dak. olacaktır. Vakum pompası halka suyu, duruşlar sırasında anlaşılmaz bir şekilde genellikle kapatılmaz. Çalışma sırasında da, soğutma kuleleri yoluyla soğutma amaçlı sirküle düşünebilir ve bu şekilde tasarruf edilebilir .

Şu anda kullanılmakta olan kağıt makinelerinin çoğu yeni değildir. Çoğu onlarca yıldır çalışıyor ve çoğu, kurulduklarında hayal bile edilemeyen yüksek üretim oranlarında çalıştırılıyor. Su için “özgür ve sınırsız” paradigma artık geçerli değilse, su kullanımına yönelik yaklaşımlarımızı nasıl değiştirebiliriz? “Azalt ve yeniden kullan” yeni ve zamanında bir yaklaşım sağlar.
Azaltın: Bahsettiğimiz ikinci elek altı su döngüsündeki suyun çoğu fıskiyelere gidiyor. Örneğimiz, 1.000 ton/gün kapasiteli kağıt makinesi, muhtemelen yaklaşık 4 m3/dak. veya daha fazla fıskiye suyu kullanacaktır. Bu miktarın yaklaşık yarısı ile idare edebilir. TAPPI TIP 0404-61, kağıt makinesi duşları için bazı referans standartları sağlar.
Çoğu makinedeki en yüksek hacimli fıskiye, kopmalarda safihanın elekten uzaklaştırılması için kullanılan yaş kısım safiha uzaklaştırma fıskiyeleridir. Modern yaş kısım elekleri, yüksek su tüketimine ait safiha uzaklaştırmaya yarayan bu fıskiyeleri, safiha kopmaları sırasında güvenilir safiha uzaklaştırması için çok çekici hale getirir. Bu fıskiyedeki su hacmini azaltmak için kanıtlanmış iki koşul:
1. Çalışma sırasında bu fıskiyenin basıncını azaltın. Yüksek hacimler yalnızca safihayı ayırmak için gereklidir. Safihaya ayırmaya yarayan bu fıskiyenin normal çalışmada, iyi bir temizlik için safiha ayırmadaki hacimlerde kullanılmasına gerek yoktur.
2. Elek altı sevk valsleri, düzgün bir şekilde yağlanırsa ve üzerinde işlem yapılırsa, genellikle yüzde 20'den daha az olmak üzere çok daha düşük suda çalışan kanıtlanmış cihazlarıdır.

Makine üzerindeki en kritik temizlik fıskiyeleri yüksek basınçlı iğneli fıskiyelerdir. Bunlar tipik olarak yağlama fıskiyelerinin yaklaşık yarısı kadar su kullanır. Gerekli su hacmini azaltmanın iki etkili yolu vardır:
1. Temizleme etkinliğinden hiçbir ödün vermeden fıskiyede kullanılan suyun yaklaşık yüzde 40'ını kazanmak için daha yüksek basınçta daha küçük nozullar kullanın,
2. Single-jet taramalı fıskiyeler, tam genişlikteki fıskiyelere eşdeğer temizleme gücü uygulayabilir ve gerekli duş akışını yüzde 90'dan fazla azaltabilir.
Bazen de kaybı azaltmak, sadece kapatılması gereken açık vanaları bulmak meselesidir.

Yeniden kullanım: İki kritik faktör genellikle elek altı suyunun kullanımını engeller ve sonuç olarak israfına neden olur. Bunlar:
1. Elyaf tasarrufu sağlamak ve kağıt makinesi kullanımı için daha temiz elek altı suyu oluşturmak için elek altı suyun filtrasyonunda için yetersiz kapasite; ve
2. Kağıt makinesi kullanımı için yetersiz kalitede işlenmiş elek altı suyu, taze suyun ikamesine neden oluyor.
Bu faktörlerin her ikisi de genellikle yetersiz işleyen veya aşırı yüklenmiş bir disk filtrelerle suyu temizlemenin yanısıra elyaf kazanan sisteme(save-all) hemen atfedilebilir. Çoğu zaman, yetersiz disk filtre uygulama işlemi, hem elyaftan tasarruf etmek hem de makine kullanımı için daha iyi su yaratmak için daha basit mekanik filtreleme cihazları eklenerek hafifletilebilir. Bu filtreler disk filtre ile temizleme sistemine(save-all) paralel olarak veya makine duşlarında kullanım için daha iyi su elde etmek için berrak veya bulutlu olarak adlandırılan su kalitelerinde kendinden akışlı ayaklarla toplanan su tanklarında biriktirilebilir. Bu tür yaklaşımlar, onları son teknoloji haline getirmek için yeterli sayıda fabrikada başarılı olmuştur. Aşırı yüklenmiş veya yetersiz çalışan sistemlere katkı sağlayarak, kağıt yapım sistemlerine ekonomik olarak yardımcı olabilirler.

Su tasarrufu yapmak mantıklıdır ve su kritik ve azalan bir kaynaktır; ayrıca bundan sonraki dönemlerde su tasarrufunun ciddi maliyet tasarrufu sağlayacağını da görmek mümkün olacaktır. Kağıt fabrikaları, tipik bir kağıt makinesinin su tüketimini önemli ölçüde azaltmak için başka teknikler kullanabilir. Bu teknikler basitten pahalıya kadar çeşitlilik göstermektedir ve yakın gelecekte su sıkıntısı çeken birçok fabrika için giderek daha önemli hale gelecektir.

Şimdi gelecek için programları yapmanın zamanı!