Metsäteollisuuden jätevedenpuhdistamon lietteiden vaihtoehtoiset käsittelymenetelmät.

Abstract

Työ on tehty osana ympäristöklusterin tutkimusohjelmaa "Materiaalivirrat ja energiankäyttö metsäteollisuusintegraatissa ja niihin liittyvät toimintastrategiat ympäristövaikutuslähtöisesti". Juha Räsänen on tehnyt metsäteollisuuden sivuainevirroista projektissa perusselvityksen, joka on tämän työn pohjana. Työn tavoitteena on ollut selvittää neljän itäsuomalaisen metsäteollisuusintegraatin tapauksissa vaihtoehtoisten lietteenkäsittelymenetelmien tekninen ja taloudellinen soveltuvuus nykyiseen käsittelyyn verrattuna. Tutkimuksessa hyödynnettiin aikaisempia tutkimustuloksia ja eri laitevalmistajien ja metsäteollisuusintegraattien kokemuksia. Työssä esitettäviä arvioita voidaan hyödyntää myös sektoritasolla. Metsäteollisuuden jätevedenpuhdistamon lietteistä käsiteltävyyden kannalta vaativin on bioliete, jonka osuuden kasvaessa perinteinen mekaaninen puristaminen ja poltto vaikeutuvat useilla tehtailla merkittävästikin nykyään ja lähivuosina. Polton ongelmat ja niistä aiheutuva ajoittainen aumakompostointitarve voivat puoltaa joko sekalietteen termistä tai biotermistä kuivausta ennen polttamista. Toinen tapa ratkaista lieteongelma on käsitellä bio- ja primäärilietteet erikseen. Biolietteen lipeälinjakäsittelyssä liete lingotaan, käsitellään mustalipeällä, haihdutetaan ja poltetaan soodakattilassa. Bioliete voidaan myös mädättää ja käsitellä sen jälkeen perinteisessä mekaanisessa puristuksessa. Kaikki käsitellyt menetelmät ovat teknisesti toteutettavissa, kunhan tietyt prosessireunaehdot täyttyvät. Vaihtoehtoiset käsittelymenetelmät vähentävät lietteen jäteluonnetta, mutta vastaavasti kustannukset lisääntyvät usein merkittävästi. Menetelmien käytöstä aiheutuvat integraatin puhdistamolietteen käsittelyn kokonaiskustannukset laskettiin työn osana olevalla taulukkolaskentasovelluksella laitetoimittajien budjettitarjouksia hyödyntäen. Biolietteen poltto soodakattilassa tarjoaa kustannusten kannalta houkuttelevimman ratkaisun. Työhön sisältyvää laskentamenettelyä voidaan soveltaa periaatteessa minkä tahansa metsäteollisuusintegraatin tapaukseen.

This thesis is a part of the research programme "Materiaalivirrat ja energiankäyttö metsäteollisuusintegraatissa ja niihin liittyvät toimintastrategiat ympäristövaikutuslähtöisesti". The study is based on Mr. Juha Räsänen's basic study on forest industry waste material flows. The aim of this study was to find out the applicability of alternative methods of wastewater sludge handling in the four Finnish pulp and paper integrates participating the research project. The work was made by utilizing the results of earlier studies and the experience of various handling equipment suppliers. The results achieved are useful also in the scope of the whole Finnsh forest industry. Forest industry's wastewater treatment plants produce mainly sludge from primary clarifiers and biosludge from activated sludge plant. Biosludge normally has especially poor dewatering properties because of its intercellular water that cannot be removed by mechanical presses. The biosludge portion of the total mixed sludge is often increasing as a result of minimizing the fibre releases to wastewater, consequently causing the dried sludge total solids get lower and thereby troubling sludge incineration conditions in the mill's bark boiler. The difficulties in sludge incineration and the resulting need of open windrow composting may suggest drying the dewatered mixed sludge in a thermal dryer or biothermally in a composting facility. Another option for solving the problem is to treat primary and biological sludges separately. Biosludge can be dewatered by centrifuges, treated with black liquor, evaporated in a conventional evaporation plant and burned in the mill's recovery boiler. Biosludge can alternatively be digested anaerobically and subsequently mixed with primary slude before mixing with primary sludge. All methods mentioned were investigated and found out being technically feasible, although various process factors may set limits for suitability. This study included also a profound economical evaluation, which indicated that burning in a recovery boiler is the most attractive option economically.