Kalvoerotusprosessin esikäsittely

Abstract

Työn tavoitteena oli tutkia kiertoveden puhdistamiseen käytetyn kalvosuodatuksen esikäsittelymenetelmien vaikutusta ultrasuodatukseen. Suodatettava vesi oli kierrätyskuitua käyttävän paperikoneen kiekkosuotimen kirkassuodosta. Koeajon loppuosassa käytettiin biokirkassuodosta. Paperitehtaassa oli suljettu vesikierto. Pilot-laitteistona käytettiin Metso PaperChemin OptiFilter CR550/40 ultrasuodatusyksikköä. Testatut kalvot olivat C30 kalvoja. Suodatuksissa seurattiin esikäsittelymenetelmien vaikutusta permeaatin määrään ja laatuun. Ultrasuodatus tehtiin sekä ilman esikäsittelyä että lamelliselkeytin esikäsittelynä. Esikäsittelykemikaalina käytettiin talkkia.

Ultrasuodatuksissa havaittiin, että suodatuslämpötilalla oli suora vaikutus kapasiteettiin. Lämpötila vaikutti lineaarisesti kirkassuodoksen ja biokirkassuodoksen permeaattivuohon. Lämpötila nostettiin 55oC:een suodatuslämpötilasta 35 – 40oC. Korkeassa lämpötilassa kirkassuodos oli kapasiteetiltaan suurempi kuin biokirkassuodos. Konsentrointiajoista nähtiin, että ultrasuodatuksen syötön konsentraatioaste vaikutti kirkassuodoksen permeaattivuohon. Syötön konsentraatioastetta lisättäessä kapasiteetti laski. Konsentrointiajoja vertailtaessa havaitaan, että ilman esikäsittelyä vuo laski konsentroitaessa nopeammin kuin suodatuksissa, joissa käytettiin esikäsittelyä. Lamelliselkeyttimellä ja talkilla esikäsitelty suodatus laski kapasiteettia vähiten. Konsentraatioasteen nostaminen lisäsi konsentraatin kemiallista hapenkulutusta. Konsentraatin viskositeetti nousi konsentraatioastetta lisättäessä.

Analyysitulosten perusteella saadaan ultrasuodatuskalvoille tyypilliset reduktiot. COD-reduktio oli 10 – 30 %, anionisuuden 40 – 70 % ja värin 80 – 90 %. Vuon kanssa korreloivat pH, uuteaine, ligniini, viskositeetti ja hemiselluloosat.

The aim of this study was to examine pretreatments for membrane filtration. The water used in the filtrations was paper mill clear filtrate from disc filter. The paper mill used recycled fibre and there was a closed water system. Bioclear filtrate was used in the end of trials. Tests were made with Metso PaperChem OptiFilter CR550/40 pilot equipment. The C30 membranes were tested. Influence of pretreatments to permeate flux and quality were tested in the trials. Ultrafiltration was tested without pretreatments and with lamella sedimentation. Talc was used as a pretreatment chemical.

In ultrafiltration it was seen that the filtration temperature had a straight influence to capacity. Temperature had a linear effect on clear filtrate and bioclear filtrate permeate fluxes. Clear filtrate had better capacity at high temperature than the Bioclear filtrate. In the concentrate trials it was seen that the feed concentration of ultrafiltration had an effect on permeate flux of the clear filtrate. Capacity decreased when the feed concentrate was increased. It was also seen that the permeate flux decreased faster in filtration without pretreatments than in filtration with pretreatments. Lamella sedimentation with talc decreased the capacity with the slowest speed. Chemical oxygen demand in the concentrate and the viscosity of the concentrate were increased with increasing volume reduction factor.

The typical reductions obtained for the ultrafiltration membranes were COD 10 – 30 %, charge 40 – 70 % and colour 80 – 90 %. The flux correlated with the pH, extracts, lignin, viscosity and hemicelluloses.