Pastapitoisen jäteveden jatkokäsittely ja hyötykäyttö taivekartonkitehtaalla

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää pastapitoisten jätevesien syntypaikat, määrät ja koostumus sekä tarkastella vaihtoehdot keräilysäiliöstä kemimekaaniselle puhdistamolle johdettavan pastapitoisen jäteveden jatkokäsittelystä ja hyötykäytöstä. Lisäksi tarkasteltiin nykytilannetta konekiertojen jätevesisäiliön kautta hylkyjärjestelmään johdettavien virtojen osalta. Tarkastelussa keskityttiin kiintoainemäärän kannalta merkittävimpiin lajinvaihdoissa ylimääräisiksi jääneisiin sekä epäkurantteihin pastaeriin.

Työ sisälsi kokeellisen osuuden, jossa koesuodatusten avulla arvioitiin SF200-suodatinlaitteiston soveltuvuutta pastapitoisen jäteveden suodattamiseen yhteistyössä Sofi Filtration Oy:n kanssa. Laitteistolla tehtiin lyhyt koeajo, jossa aksepti johdettiin konekiertojen jätevesisäiliön kautta kartonkikoneen hylkyjärjestelmään. Jätevesinäytteille tehtiin laaja karakterisointi, johon sisältyivät kiintoaine-, haihdutus- ja hehkutusjäännösanalyysit, partikkelikokoanalyysit sekä mikroskooppiset ja spektroskooppiset analyysit. Jätevesisäiliöiden välisiä eroja vertailtiin mikrobiologisissa tutkimuksissa. Pastapitoisten jätevesien vuosittaiset määrät ja kiintoainekuormat määritettiin automaatiojärjestelmää hyödyntäen.

Tulosten perusteella keräilysäiliöstä kemimekaaniselle puhdistamolle johdetaan vuosittain yli 110 000 m³ pastapitoista jätevettä, jonka mukana poistuu lähes 935 tonnia kiintoainetta. Konekiertojen jätevesisäiliöön johdetaan vuosittain arviolta 13 700 m³ pastapitoista jätevettä, josta 126 m³ koostuu varsinaisista pastaeristä. Koesuodatukset osoittivat laitteiston soveltuvuuden jatkuvaan käyttöön vuorokauden mittaisella jaksolla, mutta vaihteleva kiintoainepitoisuus lisäsi tukkeutumisherkkyyttä eikä tavoiteltuun viikon yhtäjaksoiseen suodatukseen päästy. Suodatuskoeajo kartonkikoneen hylkyjärjestelmään osoittautui lyhyen koe-ajon perusteella toteuttamiskelpoiseksi ilman välittömiä ajettavuushäiriöitä. Akseptin hyödyntämisellä hylkyjärjestelmässä arvioitiin olevan potentiaalia vähentää puhdistamolle johdettavaa kiintoainemäärää jopa 96 %.

Tulokset osoittavat, että kiintoaineen tehokkaampi talteenotto ja hyödyntäminen voivat vähentää kemimekaaniselle puhdistamolle päätyvää kiintoaineen määrää, pienentää raaka-ainehävikkiä ja parantaa materiaalitehokkuutta sekä tukea tehtaan siirtymää biologiseen jätevedenkäsittelyyn.

Asiasanat: jäteveden käsittely, kartonkiteollisuus, suodatus, pigmentti, kiintoaines

The aim of this thesis was to identify the sources, quantities, and composition of coating-containing wastewater generated at a folding boxboard mill and to evaluate potential options for the further treatment and utilization of the wastewater stream directed from the collection tank to the chemical-mechanical wastewater treatment plant. In addition, the current practice of directing certain wastewater streams through the machine circulation wastewater tank to the board machine broke system was examined. The analysis focused particularly on excess and off-spec coating colour batches generated during grade changes, which are the most significant sources of solids by mass.

The study included an experimental part in which pilot filtration trials were carried out to evaluate the suitability of the SF200 filtration unit for treating coating-containing wastewater in cooperation with Sofi Filtration Oy. During a short pilot run, the filtrate (accept) was directed via the machine circulation wastewater tank to the board machine broke system. Wastewater samples were comprehensively characterized using total suspended solids analysis, evaporation and ignition residue measurements, particle size analysis, as well as microscopic and spectroscopic methods. Microbiological analyses were also conducted to compare differences between wastewater storage tanks. Annual wastewater volumes and solids loads were estimated using process automation data.

The results showed that more than 110,000 m³ of coating-containing wastewater is annually discharged from the collection tank to the chemical-mechanical wastewater treatment plant, carrying approximately 935 tonnes of suspended solids. Filtration trials demonstrated that the filtration unit was capable of continuous operation for approximately one day; however, fluctuations in solids concentration increased the risk of clogging and prevented the targeted one-week continuous operation. Based on the pilot run, directing the accept to the broke system appeared feasible without immediate runability problems in the board machine. Reusing the accept in the broke system was estimated to reduce the solids load directed to wastewater treatment by up to 96%, while decreasing raw material losses and improving material efficiency at the mill.

Keywords: wastewater treatment, board industry, filtration, pigment, suspended solids