Wet Oxidation of Paper Mill Evaporation Concentrates

Abstract

Tämän työn tarkoituksena oli tutkia lämpötilan pH:n ja vetyperoksidin vaikutusta kuorimoveden haihdutuskonsentraatin märkähapetuksessa.

Kirjallisuusosassa esitellään massan ja paperin valmistusta sekä kuorintaprosessi. Lisäksi tarkastellaan kuoren kemiallista koostumusta, jäteveden ja prosessiveden käsittelymenetelmiä sekä märkähapetuksen periaatteita.

Kokeellinen osa käsittää erään suomalaisen paperitehtaan kuorimoveden haihdutuskonsentraatin märkähapetuskokeet. Hapetuskokeet tehtiin useammassa eri lämpötilassa, pH:ssa ja vetyperoksidikonsentraatiossa. Em. muuttujien vaikutusta tutkittiin kemialliseen hapenkulutukseen (COD), biologiseen hapenkulutukseen (BOD), välittömästi saatavana olevan biologiseen hapenkulutukseen (IABOD), orgaaniseen kokonaishiileen (TOC) ja tanniini/ligniini pitoisuuteen.

Koetulokset osoittivat, että korkeimmat COD- ja TOC-reduktiot saavutettiin H2O2-katalysoidulla märkähapetuksella jäteveden alkuperäisessä pH:ssa (60 % reduktio COD:lla ja 45 % reduktio TOC:lla lämpötilassa 170 °C ja 0.2 g H2O2/g COD). Toisaalta, parhaat tulokset biohajoavuuden paranemisen suhteen saavutettiin emäksisissä olosuhteissa, jossa 170 °C:ssa saavutettiin BOD/COD-arvo 76 %. Emäksisissä olosuhteissa saavutettiin lähes täydellinen tanniinin reduktio lämpötila-alueella 130-170 °C, mutta näissä lämpötiloissa orgaanisen kuorman alenemista ei havaittu.

The aim of the present research was to study the influence of temperature, pH and hydrogen peroxide during the wet oxidation of evaporation concentrate from the debarking process.

The literature review includes a description of the pulp and paper production, an overview of debarking process, descriptions of the chemical composition of bark, main wastewater and process water treatments and the principles of wet oxidation.

The experimental section consists of wet oxidation experiments of debarking process water evaporation concentrate obtained from a Finnish paper mill. The wet oxidation experiments were carried out at different temperatures, pH and hydrogen peroxide concentrations. The dependence of the Chemical Oxygen Demand (COD), Biochemical Oxygen Demand (BOD), Immediately Available Biochemical Oxygen Demand (IABOD), Total Organic Carbon (TOC) and tannin/lignin content of the water at the varied process parameters was studied. The experiments were carried out at temperatures from 110 oC to 200 oC, at the original pH of the wastewater and at an alkaline pH. The hydrogen peroxide dose was varied from 0 to 0.3 g H2O2/gCOD.

As a result of the experimental work, the highest COD and TOC removals were achieved during hydrogen peroxide promoted wet oxidation at the original pH of the wastewater (60% of COD and 45% of TOC removal at 170 °C and at 0.2 gH2O2/gCOD). However, the best results with respect to the improvement of biodegradability were observed under alkaline conditions, where at 170 °C the BOD/COD value of 76% was obtained. At alkaline pH almost complete elimination of tannins/lignins occurred in the temperature range of 130-170 °C, but at this temperature no high organic load removal was observed.