Folding boxboard mill wastewater treatment plant performance and operation

Abstract

This thesis was done to evaluate the performance of a folding boxboard mill wastewater treatment plant. In the literature part the folding boxboard production process was introduced, and the different board mill wastewater characteristics were discussed. Also, possible board mill wastewater treatment methods were presented. Lastly, the board mill sludge handling prospects were presented and compared. In the case study, the Ingerois mill wastewater treatment plant was introduced. The plant performance and operation were examined based on the theory and gathered data. The plant’s operational hazards and problems were mapped out with the help of process data and operational notes. The formation of hydrogen sulphide (H2S) was recognized as one of the major issues in the treatment plant as it impacts on the operational safety. A simulation was done with VTT BALAS to study the mass balances in the primary treatment and sludge handling. It was discovered that the surface loading rate (SLR) and detention period (DP), were significantly off in the primary clarifier and the buffer tank. Calculated with the average inflow rate, the primary clarifier had the SLR of 0.29 m/h and DP of 16.7 h. The buffer tank’s SLR and DP were 0.33 m/h and 12.6 h, respectively. The desired SLR rates for a primary clarifier are within 0.8 and 1.2 m/h and detention periods should be 3 – 6 h. The H2S formation is most likely the result of the long detention periods, as they augment the anaerobic conditions in a clarifier. The ideal inflow rates were calculated based on the desired SLR and DP values, and they were 213.8 – 320.7 L/s for the primary clarifier and 190.1 – 285.1 L/s for the buffer tank. As the average inflow for both tanks is currently approximately 78 L/s, the mission was to determine how the inflow increase should be implemented. Two possible inflow increase implementations were presented. Either a new pipeline should be constructed to lead the return flow from the buffer tank to the primary clarifier, or the existing buffer tank sludge pumps and pipelines should be replaced with ones that can handle the significantly increased flow rates

Tämän diplomityön tarkoituksena oli arvioida taivekartonkitehtaan jätevesilaitoksen toimintaa ja ajotapaa, ja luoda ratkaisuja laitoksen ongelmakohtiin. Suurimpana ongelmakohtana esiin nostettiin rikkivedyn muodostuminen prosessissa, mikä on merkittävä turvallisuusriski laitoksen operoinnin kannalta. Kirjallisuusosassa perehdyttiin taivekartongin valmistusprosessiin ja kartonkitehtaan jäteveden tyypillisiin ominaisuuksiin, ja esiteltiin kartonkitehtaan jätevedenpuhdistuksessa käytettävät mahdolliset käsittelymenetelmät. Tämän lisäksi kirjallisuusosassa esiteltiin jätevesilaitoksella syntyvän lietteen käsittelymenetelmiä. Tapaustutkimuksessa käsitellään Inkeroisten kartonkitehtaan jätevesilaitoksen toimintaa kerätyn datan ja teorian perusteella. Laitoksen ongelmakohdat kartoitettiin prosessidatan sekä käyttöhenkilökunnan muistiinpanojen avulla. Jätevesilaitoksen massataseiden tutkimista varten luotiin simulaatio VTT:n BALASsimulaatio-ohjelmalla. Selkeytys- ja puskurialtaan pintakuormitusten ja viipymäaikojen huomattiin olleen altaiden kunnollisen toiminnan kannalta epäsuotuisalla tasolla. Keskimääräisen tulovirtauksen mukaan laskettuna selkeytysaltaan pintakuormitusarvo oli 0.29 m/h ja viipymäaika 16.7 h. Puskurialtaan tapauksessa vastaavat arvot olivat 0.33 m/h ja 12.6 h. Tavoiteltu pintakuormitus selkeytysaltaille on 0.8 – 1.2 m/h viipymäajan tavoitearvojen ollessa 3 – 6 h. Rikkivedyn muodostuminen laitoksella on todennäköisesti seurausta hapettomista olosuhteista, jotka syntyvät altaiden pohjaan liian pitkien viipymäaikojen seurauksena. Tavoiteltujen pintakuormitusarvojen perusteella selkeytys- ja puskurialtaille määritettiin ideaalinen tulovirtaustaso, joka oli 213.8 – 320.7 L/s selkeytysaltaalle ja 190.1 – 285.1 L/s puskurialtaalle. Nykyinen keskimääräinen tulovirtaus molemmille altaille on noin 78 L/s. Työssä selvitettiin, kuinka jätevesivirtauksen kierrätys olisi järkevää toteuttaa. Virtauksen lisäämiseen ehdotettiin kahta mahdollista toimintatapaa. Puskurialtaan alitteelle voitaisiin rakentaa uusi putkilinja suoraan selkeytysaltaalle, tai olemassa olevat puskurialtaan lietepumput ja -putket korvattaisiin vastaavilla pumpuilla ja putkilla, jotka soveltuvat uusille, suuremmille virtausmäärille.