Advanced

Ultrafiltration of Bleach Plant Efflunet from a Sulphite Pulp Mill-Influence of operating parameters

Trokic, Erna LU (2017) KET920 20171
Chemical Engineering (M.Sc.Eng.)
Abstract
Stora Enso Nymölla Mill is an integrated pulp and paper mill located in south Sweden near the Baltic Sea. The mill uses ultrafiltration (UF) to remove compounds with a high chemical oxygen demand (COD) from the bleach plant effluent. UF is a separation technology using membranes. There is no phase change during the separation, which makes UF less energy demanding than other separation processes. UF can be used for many purposes in the pulp and paper industry; treatment of bleach plant effluent, white water, deinking effluent and separation of compounds in the spent pulping liquor.

The UF plant at Nymölla was built in 1995 and due to changes in the production, the feed and concentration to the UF is higher today than originally. Studies... (More)
Stora Enso Nymölla Mill is an integrated pulp and paper mill located in south Sweden near the Baltic Sea. The mill uses ultrafiltration (UF) to remove compounds with a high chemical oxygen demand (COD) from the bleach plant effluent. UF is a separation technology using membranes. There is no phase change during the separation, which makes UF less energy demanding than other separation processes. UF can be used for many purposes in the pulp and paper industry; treatment of bleach plant effluent, white water, deinking effluent and separation of compounds in the spent pulping liquor.

The UF plant at Nymölla was built in 1995 and due to changes in the production, the feed and concentration to the UF is higher today than originally. Studies have shown that the effluent has a COD above 10 g/l.

Flux, transmembrane pressure (TMP), crossflow velocity (CFV) and concentration in the different stages of the UF plant at the hardwood line were measured. A simulation tool in MATLAB, and experimental data from laboratory experiments with liquid withdrawn at different positions of the UF plant, was used to study the influence of pressure, CFV and module configuration on membrane performance.

The simulation showed that the UF plant is not running optimally today: the entire membrane length was not used in the last two stages. Three options to increase the flux was obtained from this study:
• Increase the driving force, which means increasing the transmembrane pressure.
• Decrease the frictional pressure drop by decreasing the crossflow velocity
• Decrease the frictional pressure drop by changing the module configuration to 18 membranes in parallel instead of two parallel flows with nine membranes in series.
Increasing the pressure and changing the module configuration means an investment cost, but these two options will increase the performance of the last stages the most. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
En bättre process för mindre miljöpåverkan ​

Människors miljöpåverkan har genom historien varit stor, men de senaste åren har miljömedvetenhet bland allmänheten och företagen ökat. Processer för att rena utsläpp har blivit allt viktigare och har en given plats i dagens fabriker.
I denna artikel har en sådan process utvärderats och förbättrats.

För människor, djur och natur är vatten livsviktigt, men vatten är även en stor del i tillverkningen av flera vardagliga saker, så som papper och textilier. Användningen av vatten har varit enorm och har orsakat utsläpp till hav och sjöar. Utsläppen är självklart inte bra och har haft konsekvenser för naturen.
En ökad miljömedvetenhet har lett till att företag och fabriken försöker minska... (More)
En bättre process för mindre miljöpåverkan ​

Människors miljöpåverkan har genom historien varit stor, men de senaste åren har miljömedvetenhet bland allmänheten och företagen ökat. Processer för att rena utsläpp har blivit allt viktigare och har en given plats i dagens fabriker.
I denna artikel har en sådan process utvärderats och förbättrats.

För människor, djur och natur är vatten livsviktigt, men vatten är även en stor del i tillverkningen av flera vardagliga saker, så som papper och textilier. Användningen av vatten har varit enorm och har orsakat utsläpp till hav och sjöar. Utsläppen är självklart inte bra och har haft konsekvenser för naturen.
En ökad miljömedvetenhet har lett till att företag och fabriken försöker minska utsläppen. Med hjälp av olika processer som renar vatten från fabriker kan både vattenanvändningen och utsläppen minskas och miljöpåverkan blir mindre.
Membranfiltrering är just en sådan reningsmetod, vilken har många användningsområden. Beroende på vilken typ av membran som används, så kan membranprocesser användas till att rena dricksvatten eller blod men också till att rena upp och separera ämnen i en avfallsström.

I ett examensarbete har jag tittat närmare på en ultrafiltreringsanläggning. Ultrafiltrering är en typ av membranfiltrering. Anläggningen används för att rena upp avloppsvatten från ett pappersmassabruk, och består av sex steg. Ultrafiltreringsanläggningen har varit i bruk i mer än 20 år. Förändringar i massabruket har lett till förändringar i avloppsvattnet som renas. Detta kan innebära att körsättet för ultrafiltreringen som bestämdes för tio år sedan inte är optimalt längre. Därför är det intressant att se hur bra ultrafiltreringen fungerar idag och om prestandan kan förbättras.

Genom att göra experiment på avloppsvattnet och använda mig av ett simuleringsverktyg, har jag skapat en simulering av ultrafiltreringen som ger en bild av hur anläggningen fungerar idag. Med hjälp av denna simulering har jag kunnat studera hur olika driftsparametrar påverkar ultrafiltreringensanläggningen. I mitt arbete kom jag fram till att sista steget kan förbättras på två olika sätt. Jag har funnit att kapacitet och energieffektivitet kan förbättras genom att modifiera driftsparametrarna transmembrantryck och tvärströmsflöde, eller genom att ändra sista stegets geometri.
Båda alternativen innebär att mer avloppsvatten kan renas vilket är positivt både för naturen och företaget. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Trokic, Erna LU
supervisor
organization
course
KET920 20171
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Ultrafiltration, bleach plant effluent, sulphite pulp mill
language
English
id
8913697
date added to LUP
2017-06-16 11:46:08
date last changed
2017-06-16 11:46:08
@misc{8913697,
  abstract     = {Stora Enso Nymölla Mill is an integrated pulp and paper mill located in south Sweden near the Baltic Sea. The mill uses ultrafiltration (UF) to remove compounds with a high chemical oxygen demand (COD) from the bleach plant effluent. UF is a separation technology using membranes. There is no phase change during the separation, which makes UF less energy demanding than other separation processes. UF can be used for many purposes in the pulp and paper industry; treatment of bleach plant effluent, white water, deinking effluent and separation of compounds in the spent pulping liquor.
 
The UF plant at Nymölla was built in 1995 and due to changes in the production, the feed and concentration to the UF is higher today than originally. Studies have shown that the effluent has a COD above 10 g/l. 
 
Flux, transmembrane pressure (TMP), crossflow velocity (CFV) and concentration in the different stages of the UF plant at the hardwood line were measured. A simulation tool in MATLAB, and experimental data from laboratory experiments with liquid withdrawn at different positions of the UF plant, was used to study the influence of pressure, CFV and module configuration on membrane performance.
 
The simulation showed that the UF plant is not running optimally today: the entire membrane length was not used in the last two stages. Three options to increase the flux was obtained from this study:
• Increase the driving force, which means increasing the transmembrane pressure.
• Decrease the frictional pressure drop by decreasing the crossflow velocity
• Decrease the frictional pressure drop by changing the module configuration to 18 membranes in parallel instead of two parallel flows with nine membranes in series.
Increasing the pressure and changing the module configuration means an investment cost, but these two options will increase the performance of the last stages the most.},
  author       = {Trokic, Erna},
  keyword      = {Ultrafiltration,bleach plant effluent,sulphite pulp mill},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Ultrafiltration of Bleach Plant Efflunet from a Sulphite Pulp Mill-Influence of operating parameters},
  year         = {2017},
}