Modeling of closed water circulation on a testliner machine

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Alanne, Henri
dc.contributor.advisor Käki, Päivi
dc.contributor.author Toroi, Sofia
dc.date.accessioned 2019-05-12T15:02:28Z
dc.date.available 2019-05-12T15:02:28Z
dc.date.issued 2019-05-07
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/37865
dc.description.abstract Manufacturing of paper is a water-intensive process, and although the majority of the waters are circulated back to the process, some effluent water is produced which needs to be handled. However, discharging effluent might not be feasible due to strict legislation, expensiveness or unavailability of external effluent treatment, or high cost of fresh water. Thus, implementing zero liquid effluent (ZLE) discharge and including an in-line effluent treatment plant (ETP) in the process might be a viable option. The aim of this thesis was to investigate the effect of water circulation closure on the accumulation of contaminants in the process, as well as on other process parameters, in a testliner mill. Background about the water circulations, contaminant in the waters as well as effluent treatment methods were studied in the literature review. Also references to existing ZLE mills are presented. Three distinct cases have been simulated and evaluated: a mill with an ETP and discharge of the treated effluent (case 1), a ZLE mill without an ETP (case 2) and a ZLE mill with an ETP (case 3). The chemical oxygen demand (COD) concentrations and temperatures of the whole processes were studied for each case, as well as process steam and fresh water consumption and solids removal in the effluent treatment plants. The COD concentrations were in all simulated cases lower at the paper machine (PM) compared to the levels in the stock preparation (SP) due to efficient separation of the water loops. Case 1 had lower COD levels than case 3 due to discharge of the treated effluent and increased fresh water intake, while the COD levels in case 2 were almost tenfold compared to cases 1 and 3. The COD concentrations in the treated effluents were partly within the set limits. The temperatures of the headbox and warmwater at the PM were fixed and governed both PM and SP temperatures. In case 1 the temperatures SP rose to levels above the PM because of counter-current flow, while the temperatures in the SP were at normal levels in cases 2 and 3. Closing the circulation reduced fresh water intake to around 1 m3/t paper. The results show that the COD concentrations of ZLE mills resemble those of mills discharging effluents, and thus suggests that system closure does not cause problems in terms of COD accumulation when an ETP is implemented. Process measurements and modeling of other contaminants are however advised to evaluate the feasibility of complete water circulation closure. en
dc.description.abstract Tillverkning av papper är en vattenintensiv process, och även om merparten av vattnen cirkuleras tillbaka till processen produceras en del avloppsvatten som behöver hanteras. Emellertid är utsläpp av avloppsvatten inte alltid möjligt på grund av strikt lagstiftning, kostamhet eller otillgänglighet av extern avloppsrening eller hög kostnad för färskvatten. Sålunda kan implementering av nollutsläpp av vätskeformiga avlopp (zero liquid effluent, ZLE) och infattning av ett avloppsreningsverk i processen vara ett lönsamt alternativ. Syftet med detta arbete var att undersöka effekten av vattencirkulationens stängning på ackumulering av föroreningar i processen, liksom på andra processparametrar, i ett testlinerbruk. Bakgrund om vattencirkulationerna, föroreningar i vattnen samt avloppsreningsmetoder studerades i litteraturöversynen. Även referenser till befintliga ZLE-bruk presenteras. Tre olika fall har simulerats och utvärderats: ett bruk med ett avloppsreningsverk och utsläpp av det behandlade utflödet (fall 1), ett ZLE-bruk utan ett avloppsreningsverk (fall 2) och ett ZLE-bruk med ett avloppsreningsverk (fall 3). Koncentrationer av kemisk syreförbrukning (chemical oxygen demand, COD) och temperaturer för hela processerna studerades för varje fall, såväl som processång- och färskvattenförbrukning samt avlägsnande av fasta ämnen i avloppsreningsverket. COD-koncentrationerna var i alla simulerade fall lägre vid pappersmaskinen (PM) jämfört med nivåerna i mäldberedningen tack vare effektiv separation av vattenkretsarna. Fall 1 hade lägre COD-nivåer än fall 3 på grund av utsläpp av det behandlade avloppsvattnet och ökat färskvattenintag, medan COD-nivåerna i fall 2 var nästan tiofaldiga jämfört med fall 1 och 3. COD-koncentrationerna i de behandlade flödena var delvis inom givna gränser. Temperaturerna i inloppslådan och varmvattnet vid PM var fasta och reglerade temperaturerna i både PM och mäldberedningen. Temperaturerna i mäldberedningen i fall 1 var högre än vid PM på grund av motströmsflöde medan temperaturerna i MB var vid normala nivåer i fall 2 och 3. Recirkulation av det behandlade avloppsvattnet till processen minskar färskvattenintaget till cirka 1 m3/t papper. Resultaten visar att COD-koncentrationerna i ett ZLE-bruk inte skiljer sig avsevärt från bruk som utlöser utflödet och antyder sålunda att tillslutning av vattencirkulationen inte orsakar problem med avseende på COD-ackumulering när ett avloppsreningsverk implementeras. Processmätningar och modellering av andra föroreningar rekommenderas dock för att utvärdera genomförbarheten av vattencirkulationens fullständiga tillslutning. sv
dc.format.extent 82+5
dc.language.iso en en
dc.title Modeling of closed water circulation on a testliner machine en
dc.title Modellering av tillsluten vattencirkulation i en testlinermaskin sv
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Kemian tekniikan korkeakoulu fi
dc.subject.keyword zero liquid effluent en
dc.subject.keyword closed water circulation en
dc.subject.keyword effluent treatment en
dc.subject.keyword simulation en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201905122967
dc.programme.major Fibre and Polymer Engineering fi
dc.programme.mcode CHEM3024 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Paltakari, Jouni
dc.programme Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering fi
dc.location PK fi
local.aalto.electroniconly yes
local.aalto.openaccess no


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account