Optimization of wastewater treatment plant after modification of the pulping process at Oulu mill

Abstract

In this thesis, possibilities for optimizing the operation of Stora Enso's Oulu pulp mill's wastewater treatment plant were investigated. The target of this thesis is to reduce the costs of energy and chemical consumption in the wastewater treatment plant. Odour problems caused by hydrogen sulphide were also researched.

The work includes three different test phases. In the first test phase, a target value was set for oxygen concentration in the aeration tank and the automation control was taken into use. Before starting the test phase, oxygen concentration was unnecessarily high. The test phase was successful because a lower oxygen concentration and energy savings were achieved.

At the pulp mill's wastewater treatment plant, ferric sulphate is used to control odour problems caused by hydrogen sulphide. In the second test phase, the goal was to investigate the possibility of using redox potential as a parameter for adjusting ferric sulphate. During the test phase input of ferric sulphate was first adjusted to lower and then to higher values. Samples were taken daily from which changes in the redox value and sulphate concentration were analysed. The results shows that redox potential can be used for adjusting ferric sulphate, because redox potential reacts quickly when adjusting ferric sulphate. The normalization of the sulphate concentration back to the normal value needed a longer reaction time than the normalization of redox potential.

In the third test phase, the quality of the wastewater flows from different fractions is analysed and the largest sources of sulphate were found. Sulphate is one of the most important factors for the generation of hydrogen sulphide, in addition to suitable conditions. The biggest sources of sulphate were found from the circulation overflow water of the pulp drying process, the wastewater from the continuous cooking process, and in the wastewater from the recovery process.

Tässä diplomityössä tutkittiin optimointi mahdollisuuksia Stora Enson Oulun sellutehtaan jätevedenpuhdistamon toiminnassa. Tavoitteena oli vähentää kemikaali ja energia kustannuksia jätevedenpuhdistamolla. Samalla ratkottiin rikkivedyn aiheuttamia hajuongelmia.

Työ sisältää kolme eri koepistettä. Ensimmäisessä koepisteessä ilmastuksen happipitoisuudelle asetettiin tavoite arvo sekä otettiin automaatiosäätö käyttöön. Ennen koepisteen aloittamista happipitoisuus oli tarpeettoman korkea. Koepiste onnistui. sillä alempi happipitoisuus ja energian säästö saavutettiin.

Sellutehtaan jätevedenpuhdistamolla käytetään ferrisulfaattia rikkivedyn aiheuttamien hajuongelmien hallintaan. Koepiste 2:ssa tavoitteena oli tutkia redox-potentiaalin käyttömahdollisuutta ferrisulfaatin säätö parametrinä. Koepisteen aikana säädettiin ferri sulfaatin syöttöä ensin pienempiin ja sitten suurempiin arvoihin. Päivittäin otettiin näytteitä, joista tutkittiin redox-arvon ja sulfaatin konsentraation muutoksia. Tuloksena voidaan sanoa, että redox-potentiaali toimisi hyvin ferrisulfaatin säätöön, sillä redox potentiaali reagoi nopeasti ferrisulfaatin syöttöä säädettäessä. Sulfaattipitoisuuden palautuminen takaisin normaaliin arvoon, tarvitsee kuitenkin pidemmän reagointi ajan kuin redox.

Kolmannessa koepisteessä analysointiin jätevedenpuhdistamolle kulkeutuvien jätevesien laatuja eri jakeista ja löydettiin suurimmat sulfaatin lähteet. Sulfaatti on rikkivedyn syntymiselle yksi tärkeimmistä tekijöistä, sopivien olosuhteiden lisäksi. Suurin sulfaatin lähde löytyi kuivatuksen nollaveden ylikaadosta, keittämön alueen jätevesistä sekä lipeäpuolen jätevesistä.