Advanced

Ultrafiltration of Bleach Plant Effluent from a Sulfite Pulp Mill – Influence of pH on Fouling

Nilsson, Elin LU (2017) KET920 20171
Chemical Engineering (M.Sc.Eng.)
Abstract
The fouling of an ultrafiltration plant, separating bleach plant effluent coming from a sulfite pulp mill, was evaluated depending on the pH value of the feed stream for both softwood and hardwood. The objective was to decrease the dosage of the alkaline substance NaOH in the first bleaching stage, without altering the performance of the ultrafiltration.

Incoming feed streams, as well as permeate, and retentate from the last stages of the ultrafiltration plant were characterized. Analyzes showed that the ultrafiltration plant have a sufficient degree of separation and that the feed streams consist mostly of lignin, and to a lesser level of inorganic substances, probably residues of NaOH, as well as low levels of hemicellulose.

The... (More)
The fouling of an ultrafiltration plant, separating bleach plant effluent coming from a sulfite pulp mill, was evaluated depending on the pH value of the feed stream for both softwood and hardwood. The objective was to decrease the dosage of the alkaline substance NaOH in the first bleaching stage, without altering the performance of the ultrafiltration.

Incoming feed streams, as well as permeate, and retentate from the last stages of the ultrafiltration plant were characterized. Analyzes showed that the ultrafiltration plant have a sufficient degree of separation and that the feed streams consist mostly of lignin, and to a lesser level of inorganic substances, probably residues of NaOH, as well as low levels of hemicellulose.

The fouling experiments confirmed that a higher pH, around pH 11, would give the best flux during operation. However, the irreversible fouling seemed to be more severe at higher pH, which was surprising.

During the time of the Master thesis work, new information surfaced. This information suggested that the answer to the NaOH dosage question did not lie within the ultrafiltration plant, or even the bleaching step before. The key to the problem could be the washing presses, supposed to remove the spent cooking liquor from the pulp. Through optimization of the washing stages, enabling more spent pulping liquor to be washed out, providing a higher pH value in the clean pulp, less NaOH would be needed in the first stage of the bleaching process. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Från barnsben uppmanas vi till att tänka utanför boxen, något som kan komma att visa sig inte bara användbart, utan också nödvändigt när det gäller att lösa de miljöfrågor vårt samhälle ställs inför.

Att hitta nya sätt att minska miljöpåverkan på vår omgivning är alltid aktuellt. Pappers- och massaindustrin har länge varit stämplad som miljöbov, något som med tiden blivit mindre och mindre sanningsenligt. De svenska pappers- och massabruken ställs ständigt inför nya utmaningar att sänka sina utsläppshalter, något som gör dem optimeringsinriktade och miljömedvetna.

Våren 2017 påbörjades ett examensarbete på Stora Enso, Nymölla bruk. Man ville hitta ett sätt att halvera doseringen av basiska ämnen i det första bleksteget på... (More)
Från barnsben uppmanas vi till att tänka utanför boxen, något som kan komma att visa sig inte bara användbart, utan också nödvändigt när det gäller att lösa de miljöfrågor vårt samhälle ställs inför.

Att hitta nya sätt att minska miljöpåverkan på vår omgivning är alltid aktuellt. Pappers- och massaindustrin har länge varit stämplad som miljöbov, något som med tiden blivit mindre och mindre sanningsenligt. De svenska pappers- och massabruken ställs ständigt inför nya utmaningar att sänka sina utsläppshalter, något som gör dem optimeringsinriktade och miljömedvetna.

Våren 2017 påbörjades ett examensarbete på Stora Enso, Nymölla bruk. Man ville hitta ett sätt att halvera doseringen av basiska ämnen i det första bleksteget på pappersmassabruket, men misstänkte att detta skulle kunna ha en negativ inverkan på deras ultrafiltreringsanläggning som renar blekeriavloppsvattnet. Mina studier visade att doseringslösningen förmodligen ligger i ett tidigare skede av processen, nämligen i tvättpressarna.

Tvättpressarna fungerar som en blöt trasa. För att få trasan ren sköljs den med vatten som sedan kramas ut. Varje gång trasan vrids tom på vatten, och sedan sköljs på nytt, minskar halten av smutsigt vatten i trasan. Samma princip gäller för att få pappersmassan på bruket fri från lut, alltså den vätska som använts för att koka flisen till pappersmassa. Luten har ett väldigt lågt pH. Det är vätskan som använts för att koka flisen till pappersmassa. I nuläget har pappersmassan fortfarande ett lågt pH när den är färdigtvättad. Det pH’t kräver en stor mängd basiska ämnen för att nå upp till det pH som blekprocessen kräver. Skulle det vara möjligt att optimera tvättpressarna, så att de lyckas krama ut mer av den sura luten, så skulle en doseringsminskning av basiska ämnen i allra högsta grad vara möjlig.

Att optimera en befintlig process, i detta fall tvättpressarna, istället för att eventuellt tillsätta ytterligare kemikalier i bleksteget bör på sikt löna sig både ekonomiskt och miljömässigt. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Nilsson, Elin LU
supervisor
organization
course
KET920 20171
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
ultrafiltration, fouling, membrane filtration, sulfite plant, COD, bleach plant effluent, cleaning, washing presses
language
English
id
8913478
date added to LUP
2017-06-16 11:47:33
date last changed
2017-06-16 11:47:33
@misc{8913478,
  abstract     = {The fouling of an ultrafiltration plant, separating bleach plant effluent coming from a sulfite pulp mill, was evaluated depending on the pH value of the feed stream for both softwood and hardwood. The objective was to decrease the dosage of the alkaline substance NaOH in the first bleaching stage, without altering the performance of the ultrafiltration.
 
Incoming feed streams, as well as permeate, and retentate from the last stages of the ultrafiltration plant were characterized. Analyzes showed that the ultrafiltration plant have a sufficient degree of separation and that the feed streams consist mostly of lignin, and to a lesser level of inorganic substances, probably residues of NaOH, as well as low levels of hemicellulose. 

The fouling experiments confirmed that a higher pH, around pH 11, would give the best flux during operation. However, the irreversible fouling seemed to be more severe at higher pH, which was surprising. 

During the time of the Master thesis work, new information surfaced. This information suggested that the answer to the NaOH dosage question did not lie within the ultrafiltration plant, or even the bleaching step before. The key to the problem could be the washing presses, supposed to remove the spent cooking liquor from the pulp. Through optimization of the washing stages, enabling more spent pulping liquor to be washed out, providing a higher pH value in the clean pulp, less NaOH would be needed in the first stage of the bleaching process.},
  author       = {Nilsson, Elin},
  keyword      = {ultrafiltration,fouling,membrane filtration,sulfite plant,COD,bleach plant effluent,cleaning,washing presses},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Ultrafiltration of Bleach Plant Effluent from a Sulfite Pulp Mill – Influence of pH on Fouling},
  year         = {2017},
}