Paperikoneen kiertovesijärjestelmän kehittäminen

Abstract

Tässä työssä tutkitaan Kauttuan paperitehtaalla toimivan Jujo Thermal Oy:n Paperikone 1:n tuotantoprosessia ja sen osittain suljettua vesikiertoa. Veden laadulla on merkittävä vaikutus valmiin tuotteen laatuun. Kiertoveden tärkeimmät ominaisuudet ovat kiintoainepitoisuus, lämpötila ja pH. PK1:n prosessissa ei voida hyödyntää kiertovettä riittävästi. Vesitase on ylijäämäinen, mikä aiheuttaa merkittävät jätevesikustannukset. Työn ensimmäinen tavoite oli kehittää työkalu, jonka avulla voidaan arvioida kiertovesijärjestelmän toimintaa. Työssä mallinnetaan PK1:n tuotantoprosessi ja lasketaan massatase valmiin tuotteen kuiva-ainevirtauksesta taaksepäin. Prosessista kerätyn datan avulla lasketaan massataseet viidelle lajille, joiden neliöpainot ja massasuhteet eroavat toisistaan. Työn toinen tavoite oli osoittaa mallinnetun prosessin ja laskettujen massataseiden avulla merkittävimmät häiriöt ja niiden aiheuttajat. Työn tulokset osoittavat, että normaaliajossa merkittävin häiriö on vesitaseen ylijäämästä aiheutuva jätevesimäärä. PK1:n kiertovesitornin ylijuoksusta aiheutuva jätevesimäärä on 15–30 % koko tehtaan jätevesien osuudesta. Katkotilanteessa merkittävin häiriö on suihkuveden riittämättömyys ja siitä aiheutuva tuoreveden kulutuksen kasvu. PK1:n kiertovettä puhdistetaan flotaattorilla. Sen kapasiteetti ei riitä puhdistamaan kaikkea prosessin kiertovettä. Puhdistamaton vesi ja toistuvat katkot lisäävät kiertoveden kiintoainepitoisuutta. Työn kolmantena tavoitteena oli tutkia, millä keinoin häiriöitä voidaan vähentää. Työn tulosten pohjalta todetaan, että lisäämällä kiertoveden puhdistuskapasiteettia voidaan kiertovettä hyödyntää uusissa kohteissa, jolloin tuoreveden käyttö ja jätevesimäärät vähenevät. Viiraosan matalapainesuihkuissa voidaan käyttää kiertovettä, jos sen kiintoainepitoisuus on alle 50 mg/l. Johtopäätöksenä todetaan, että PK1:n kiertovesijärjestelmässä esiintyy häiriöitä, jotka aiheuttavat tuotannollisia ja taloudellisia haasteita. Jätevesimäärän hallinnalla on merkittävä vaikutus alueen jätevedenpuhdistamon toimintaan. Investoimalla kiertoveden puhdistuskapasiteettiin, voidaan parantaa PK1:n kiertovesijärjestelmän toimintaa ja vähentää jätevesimäärää.

This thesis focuses on the production process and water circulation of the Paper Machine 1 at Jujo Thermal Oy. Water quality has a key role in papermaking process. The main properties of white water are temperature, pH and solids content. Excess white water of the PM1 causes significant wastewater costs. The first goal of the thesis was to develop a tool that helps evaluating the state of the water circulation system. The process is modelled, and mass balance is calculated backwards starting from the solid mass flow of finished paper. The mass balance is calculated for five different paper grades with different basis weights. The second goal was to find disturbances of the process and causes of the disturbances were studied by using mass balances. The results of the thesis show that during the normal run PM1 wastewater causes 15–30 % of the whole paper mill wastewater amount. During a web break the most remarkable disturbance is the lack of shower water and the increased usage of fresh water. White water of the PM1 is purified with a flotator which capacity is inadequate. Unpurified water and frequent web breaks increase solids content of the white water storage. Third goal of the thesis was to study the tools to reduce aforementioned disturbances. The results of this thesis show that white water usage can be significantly increased by adding capacity to water purification. White water can be used for the low-pressure showers of the wire section if the solids content is lower than 50 mg/l. As a result, certain disturbances were discovered in the process causing challenges in white water system of the PM1. There could be positive effect for local wastewater purification plant by controlling the amount of wastewater from the paper mill. The better control is possible by investing in modern water purification devices.