Composting pulp and paperboard sludge : the impact of composting on the lower heating value of bark and sludge

Abstract

At Stora Enso Imatra Mills, the conventional method of disposing sludge is to co-incinerate it with bark, but the co-storage causes decrease in bark’s heating value. Improving the dry solid content of the sludge would improve biofuel’s heating value, but also decrease the degradation of bark. This master’s thesis goal was to investigate how the biothermal drying effect of composting could be utilized. The thesis first presented the theory of wastewater treatment and sludge handling pulp-, paper-, and paperboard industry.

A composting trial was conducted with five windrows. Based on these results and results from other studies, change in energy content was calculated. From these it was possible to compare financial feasibility of a separate pre-composting before storage against potential other option of separate storage of bark and sludge by means of net present value (NPV) and payback period. Based on the trial results, no notable change in heating value occurred and the pre-composting was deemed unfeasible investment. However, separate storage of bark and sludge was deemed as financially feasible.

Stora Enso Imatran tehtailla tavanomainen tapa hävittää lietettä on poltto kuorikattilassa yhdessä kuoren kanssa, mutta yhteisvarastointi heikentää kuoren lämpöarvoa. Lietteen kuiva-aineen parantaminen nostaisi biopolttoaineen lämpöarvoa ja vähentäisi kuoren maatumista.

Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia, miten kompostoinnin kuivaavaa vaikutusta voisi hyödyntää teollisesti. Teoriaosuudessa selitetään yleisellä tasolla jätevedenpuhdistuksen ja lietteenkäsittely metsäteollisuudessa. Koejärjestelyinä rakennettiin 5 kappaletta koeaumoja, joissa kuorta ja lietettä sekoitettiin eri suhteissa. Näiden tulosten ja aikaisempien tutkimusten perusteella laskettiin energiasisällön muutos kompostoinnin aikana. Potentiaaliselle energiansäästölle laskettiin rahallinen arvo, josta edelleen määritettiin investointien nettonykyarvo (NPV) ja takaisinmaksuaika. Nykyarvoa ja takaisinmaksuaikaa verrattiin toiseen mahdolliseen vaihtoehtoon, kuoren ja lietteen erilliseen varastointiin.

Koetulosten perusteella lämpöarvossa ei saavuteta suurta hyötyä, eikä approksimoidun lämpöarvon perusteella erillinen lietteen välikompostointi ennen varastointia ole taloudellisesti kannattavaa. Kuoren ja lietteen erillisvarastointi todettiin kuitenkin kannattavaksi.