RCF-flotaattorin käyttöönotto MM Kotkamillsin tuotantolaitoksella

Abstract

Insinöörityön tavoitteena oli tutkia RCF-flotaattorin käyttöönoton mielekkyyttä ja optimoida operointia ja kemikaaliannostusta. Flotaattori on rakennettu tuotantolaitokselle jo vuonna 2016, mutta erinäisten ongelmien vuoksi se on ollut vähäisessä käytössä. Käyttöönotettuna RCF-flotaattori voisi vähentää kierrätyskuitulaitoksen (RCF) jätevesien aiheuttamaa kuormaa jätevedenpuhdistamolla. Flotaattorin kirkasteen voisi myös saada tehtaalle sisäiseen kiertoon, mikäli puhdistustehokkuus on riittävä.

Flotaatiossa nesteestä erotetaan kiintoainesta kuplien avulla. Kiintoainepartikkelit nostetaan kuplilla nesteen pinnalle, josta ne poistetaan. Kuplien tuottamistapa vaihtelee eri flotaatiotyyppien välillä. RCF-flotaattori on korkeapaineflotaattori, jossa kuplat tuotetaan paineenalaisessa säiliössä ilmalla kyllästetystä dispersiovedestä. Teoriaosuudessa käsiteltiin lisäksi elektrolyyttistä flotaatiota ja dispergoitua flotaatiota.

Ennen koeajoja suoritettiin panoskokeita, joissa tutkittiin kemikaaliannostusta. Kokeissa analysoitiin sameutta ja kemiallista hapenkulutusta (COD). Vertailtavat polymeerit olivat Kemser Oy:n KS 1000, KS 1003, KS 1004, KS 1005, KS 1006 ja KS 1007. Vertailtavat koagulantit olivat ferrisulfaatti ja polyalumiinikloridi (PAC). PAC toimi paremmin kuin ferrisulfaatti, ja koagulantin käyttö paransi puhdistustehokkuutta merkittävästi. Polymeerin KS 1007 todettiin toimivan muita polymeerejä huonommin. Sameusreduktiossa päästiin noin 70 %:iin ja COD-reduktiossa noin 10–20 %:iin.

Koeajoja suoritettiin pelkällä RCF-jätevedellä sekä 0-vesilaimennuksella. Ajojen näytteistä analysoitiin kiintoainepitoisuutta ja sameutta. Todettiin, että flotaattorille hyvä syöttövirtaus on 25 l/s, sillä se vastaa flotaattorille mitoitettua maksimikuormaa. Lisäksi korkeammilla syöttövirtauksilla syöttövesisäiliö pääsi tyhjenemään. Hyväksi dispersiovesivirtaukseksi todettiin 35 % syöttövirtauksen määrästä. 0-vesilaimennus ei parantanut kiintoainereduktiota, ja flotaattorilla ei saatu tuotettua sisäiseen kiertoon soveltuvaa kirkastetta. Kiintoainereduktiossa päästiin noin 60–70 %:iin. Putkistomuutoksin flotaattorilla voisi kuitenkin vähentää RCF-jätevesien jätevesilaitokselle tuomaa kuormaa. Liete tulisi pumpata lietesäiliöstä suoraan lietteenkäsittelyyn, mikä ei nykytilanteessa onnistu putkiston pienen koon vuoksi. Kirkasteen korkeahkon kiintoainepitoisuuden vuoksi se voitaisiin myös pumpata ilmastusaltaan sijasta etuselkeyttimeen.

The goal of this bachelor’s thesis was to examine the implementation of flotation for the effluent of the plant’s recycled fiber department (RCF). The optimal operation and chemical addition were also studied. The dissolved air (DAF) flotator was built on site in 2016, but it has seen little use due to various issues. The flotator could reduce the load that the RCF wastewaters cause in the water treatment process. The clarified effluent could also be utilized at the plant as is, if sufficient clarification is achieved.

In flotation, solid particles are separated from a liquid by the use of bubbles. The solid particles are floated to the surface of the liquid, from where they are removed. Bubble formation varies between different flotation types. In DAF flotation the air bubbles are formed from water that has been saturated with air in a pressure vessel. In the theory section, electrolytic flotation and dispersed air flotation are also discussed.

Before trials with the flotator, batch tests were conducted with the RCF wastewater in a laboratory. The chemical coagulation and flocculation were studied. Turbidity and chemical oxygen demand (COD) were measured. The polymers that were compared were Kemser Oy Ltd’s KS 1000, KS 1003, KS 1004, KS 1005, KS 1006, and KS 1007. The used coagulants were ferric sulfate and polyaluminium chloride (PAC). PAC performed better that ferric sulfate and the addition of a coagulant improved clarification significantly. KS 1007 performed worse than the other polymers. Approximately 70 % turbidity reduction and 10–20 % COD reduction were achieved.

The trials with the RCF flotator were conducted with and without dilution. Turbidity and total suspended solids (TSS) were measured. Optimal feed flow was found to be 25 l/s, since it matches the designed maximum TSS load. Higher feeds were also not suitable for the feed vessel. Optimal dispersion water flow rate was found to be 35 % of the feed flow rate. Dilution of the RCF wastewater did not improve TSS reduction, and the achieved reduction of 60–70 % is not enough for utilization of the clarified effluent as is. However, the flotator could reduce the load at the wastewater department with certain piping alterations. The sludge should be pumped directly to the sludge treatment process, which is not currently possible due to the small size of the pipeline. Because the TSS content is relatively high, the clarified effluent could also be pumped to the primary clarifier instead of the aeration basin.