Sellu- ja paperitehtaan puhdistamolietteen kuivauksen optimointi ja flokkauspolymeerin annostelu

Abstract

Tämän työn tarkoituksena oli tutkia teollisuuslaitoksen puhdistamolietteen kuivauksen tehostamista ja polymeerin käytön vaikutuksia hyödyntäen samalla online-kiintoainemittausta. Tehostamista haluttiin tutkia eri säätötapoja vertaamalla. Työ tehtiin UPM:n tutkimuskeskuksen toimeksiannosta ja toteutettiin Kaukaan puhdistamolla. Työssä perehdyttiin UPM:n Kaukaan jätevedenpuhdistamon lietteen kuivaukseen ja tavoitteena oli saada tiivistetyn lietteen kuiva-ainepitoisuus nousemaan kuivausprosessin aikana. Toisaalta tarkoitus oli saada myös polymeerin käyttö kuivauksessa optimaaliselle tasolle, jotta sen käyttö olisi tarkoituksenmukaista hyvän lopputuloksen saavuttamiseksi. Samalla oli tarkoitus mahdollisesti saavuttaa säästöjä säätämällä polymeerin määrää kohtuulliseksi. Tavoitteena oli jopa polymeerikustannusten mahdollinen pieneneminen paremman säätötavan avulla. Työssä käytettiin hyväksi aiempia ajoparametreja, kuivaustuloksista tallennettua dataa ja tehtaalle hankittua TS-mittauslaitetta.

Sopivia polymeerin käyttöarvoja etsittiin koeajon avulla, jossa muuttujina oli säätötapa, polymeerin määrä ja lietesuhde. Koeajon tavoitteena oli testata löytyykö polymeerin käytölle parempi säätötapa, jossa kuivatun lietteen kiintoainepitoisuus olisi hyvä ja rejektiveden mukana poistuva kiintoainemäärä alhainen. Työssä päädyttiin tulokseen, jossa polymeerin määrä olisi kuivaustuloksen kannalta ihanteellisinta pitää 3 - 3,5 kg/t. Tällöin kuivaustuloksen pitäisi pysyä yli 30 %:ssa. Koeajossa verrattiin vanhaa virtausperustaista ja uutta massaperustaista polymeerin syöttöä. Tavoitteena, että uusi malli olisi tehokkaampi. Kuivaustulos parani koeajon aikana molemmilla malleilla, mutta koeajon jälkeen uudella säädöllä ohjattu linja on kuivannut lietteen samaan kuivuuteen hieman vähemmällä polymeerimäärällä.

Työn aikana huomattiin, että lietteenkuivaus on prosessina hyvin haastava vaihtelevan lietelaadun vuoksi. Optimaalisen polymeerin käyttömäärän määrittäminen on hyvin hankalaa johtuen vaihtelevasta lietelaadusta. Kokonaisuutena voidaan todeta, että koeajoviikolla lietteen kuivauksen lopputulos saatiin yleensä kohtuullisen kuivaksi ja kuivatun kakun kuiva-ainepitoisuuden tulokset paranivat noin 5 %.

The first aim of this thesis was to study the drying efficiency of a pulp mill’s sewage sludge. The second aim was to study the impact of polymer utilizing the on-line total solids measurement device in the process. The optimization was done by comparing the mass and flow dosing methods. The laboratory tests were carried out in the UPM Research centre at the Kaukas waste water plant. The purpose of the test was to study the drying sludge of UPM’s Kaukas waste water treatment plant to get the dry solids content of thickened sludge to rise during the drying process. On the other hand, the purpose was to make the feed of the polymer to an optimum level, so that the use would be appropriate in order to achieve a good result, at the same time taking into account the cost of maintaining a reasonable level. This work utilized previous driving parameters, stored data of the drying results and the new TS measuring device.

Most suitable values of polymer feed were searched by a test drives. Variables were the feeding of polymer, quantity of polymer and the ratio of sludge. The aim was to find weather there is a better method to feed the polymer, where the solids of dried sludge would be sufficient keeping the solids of the reject water staying low. The conclusion of the tests was that the ideal amount of polymer feed is 3 – 3.5 kg /t. In this case, the drying result should be more than 30%. In this trial, the old flow-based and the new mass-based polymer feed were compared. The aim was that the new model would be more effective. Drying performance improved during the trial in both models, but after the test drive, the new mass-based line has dried up the sludge to the same drought levell but consuming a smaller amount of polymer.

During this work, it was found that the sludge drying process is very challenging because of the varying quality of the sludge. Determination of the optimal use of polymer feed is difficult due to the quality of the sludge. The conclusions of the tests were that the cake’s solid content improved by about 5 %.