Vatten som används av pappers- och massaindustrin måste renas och då bildas olika sorters slam. För avvattning av slam går det åt stora mängder kemikalier och processen är ofta kostsam. Dock är det en viktig process inom vattenreningen. Skoghalls bruk vill förbränna så mycket slam som möjligt på plats för energiutvinning, vilket kräver en relativt hög torrhalt på slammet. I det här arbetet har det undersökts om det finns förbättringsmöjligheter i slamavvattningsprocessen genom att undersöka olika parametrar som bland annat torrhalter, flöden, slamkvoter och drift av skruvpressar.    En del av syftet med arbetet var att bedöma precisionen av de installerade mätinstrumenten Acospector Acoustic Chemometer som mäter torrhalter i processen genom akustisk spektroskopi. Torrhalterna jämfördes mot uppmätta labbvärden vid samma position och slutsatsen blev att alla fem instrumenten bedömdes kunna följa labbvärdena relativt bra, men det var ACO 4 som mäter blandslam bestående av framförallt bio- och kemslam som visade på bäst resultat.   Målet med arbetet var att minska polymerdoseringen innan skruvpressarna för att på så sätt spara pengar. Parametrar i processen har jämförts mot sluttorrhalterna efter skruvpressarna med hjälp av bland annat korrelationsanalys för att upptäcka eventuella samband. Resultaten visade på att det bästa slammet att polymerdosera efter var blandslam bestående av bio- och kemslam. Genom att polymerdosera efter torrsubstansmängden genom att utgå från torrhalten på slammet tillsammans med flödet skulle doseringen av polymerer kunna minska. Dessutom skulle en kostnad på mellan 219 000 – 274 000 kr under månaderna maj och april 2018 kunna sparas, vid användandet av en sats på 8 kgpolymer/tonTS blandslam. Sluttorrhalten visade ett samband gällande slamkvoter där det var gynnsamt med en hög kvot av fiberslam och en lägre kvot av blandslam (bio- och kemslam). Torrhalten efter den nya skruvpressen gynnades av en låg nivå av slam i pressen och ett högt moment medan den äldre pressen gav högre sluttorrhalter vid ett lågt varvtal. Ett fortsatt arbete skulle kunna vara att testa förslaget av polymerdosering i den verkliga processen. / Water used in the pulp and paper industry needs to be purified and through that forms different types of sludge. Large amounts of chemicals are used for dewatering sludge and the process is often expensive. However, it is an important process within wastewater treatment. Skoghall’s mill wants to incinerate as much sludge as possible on site to produce energy, which requires a relatively high dry content of the sludge. In this work, the improvement possibilities have been examined by analyzing different parameters. For example, the amount of suspended solids, flows, sludge ratios and operation of the screw presses.    Part of the purpose of the work was to assess the accuracy of the installed measuring instruments Acospector Acoustic Chemometer which measures dry content in the process by using acoustic spectroscopy. The measured dry content was compared to values measured by lab at the same position and the conclusion was that all five instruments were able to follow the lab values quite well. Though it was ACO 4 that measures mixed sludge consisting of biological and chemical sludge which showed the best results.    The aim of the work was to reduce the polymer dosage before the screw presses in order to save money. Parameters were compared to the final dry content after the presses by correlation analysis among other methods. The results showed that, by polymer dosing based on the dry content of mixed sludge, consisting of biological and chemical sludge, together with the flow, large amounts of polymers could be saved. Also, about 219 000 – 274 000 SEK could be saved during the months May and April 2018, when using a batch of 8 kgpolymers/tondry matter mixed sludge. The final dry content after the screw presses showed a correlation to sludge ratios where it was favorable with a high ratio of fiber sludge and a lower ratio of mixed sludge (biological and chemical sludge). The final dry matter after the newest screw press were favored by a low level of sludge in the press and a high moment. The older press showed a higher final dry content with a lower speed. Continued work could be to test the proposal of polymer dosage in the actual process.

Traditionell mätteknik innebär att instrument monteras i rör eller på andra sätt förs in i processen. Detta kan vara problematiskt vid svårhanterliga processfluider och i vissa fall ge missvisande analysresultat. Tekniken Aktiv Akustisk Spektroskopi, som bygger på att mäta en utsänd ljudsignals dämpning genom processfluider, kan dock kringgå detta. Mätinstrumentet med denna teknik kallas för Acospector och marknadsförs av företaget Acosense. Instrumentet är helt beröringsfritt och kan installeras och underhållas utan processtopp. Genom multivariat analys av ljudspektrum från instrumentet fås information om processen, fluiden och dess fysikaliska egenskaper så som viskositet, koncentration, torrsubstans, densitet m.m.   Projektet ”Realtidsanalys av kiselsol” genomfördes under 10 veckor som en del av Acosenses utvecklingsarbete för nya användningsområden för Acospector. Projektet utredde möjligheten till realtidsanalys av specifik yta för kiselsol vid en ny mätposition hos Akzo Nobel Pulp Performance Chemicals (tidigare Eka Chemicals).   Projektet har haft som mål att validera Acosense teknik för den nya mätpositionen mot den fysikaliska egenskapen specifik yta. Detta skulle göras genom att ta fram ett så bra kalibreringsunderlag som möjligt och skapa en kalibrerad modell som kan prediktera egenskaper hos ett valideringsset. Ett annat mål var även att granska befintliga laborationsmetoder hos Akzo Nobel för specifik yta.   Arbetet bestod till stor del av att samla in kalibreringsprover som analyserades med avseende på specifik yta, pH, Na2O-halt, turbiditet, densitet, viskositet och konduktivitet. För proverna erhölls även spektrum som behandlades med Direct Fourier Transform och analyserades samt korrelerades med laborationsresultaten med hjälp av multivariat analys.    Viktiga parametrar för att få så jämförbara resultat för specifik yta som möjligt är noggrant och konsekvent utförda laborationsanalyser, pH-elektrodens känslighet och tiden från det att prov tagits ut till dess att analys utförs. Granskning av Akzo Nobels laborationsmetoder gav inga konkreta förslag på förändringar i laborationsinstruktionen, även om projektets och fabriksoperatörers resultat skilde sig åt.     Resultaten från multivariat analys av spektrumen och laborationsresultaten visade efter den initiala valideringen med befintlig data ge en bra modell för att mäta specifik yta. Arbetet med att få fram modellen, genomfördes genom att börja med att identifiera ett fåtal observationer som avvek från övriga. De kunde efter fortsatt granskning uteslutas. Rekommendation är att genomföra ytterligare validering av modellen med ett externt dataset. När ett sådant test är gjort skulle det kunna bevisas hur applicerbar framtagen modell är för applikationen realtidsanalys av specifik yta hos kiselsol.   Inför nya installationer av Acospectorn verkar liknade projekt med riktade punktinsatser för insamling av större mängd laborationsprover genomförda på samma sätt, vara ett bra sätt att kunna säkerställa ett kalibreringsunderlag med bra kvalitet. Noggrant utförda analyser och bra analysmetoder begränsar spridningen i resultaten vilket kan ge bra resultat under en kort tidsperiod. / Traditional measurement techniques are often conducted by mounting instruments inside pipes or are in other ways introducing them to the process. This can be problematic when handling process fluids that are dangerous, cause precipitations or are in other ways hard to handle and might give misleading results. One way to avoid these problems are using the measuring technique Active Acoustic Spectroscopy. Active Acoustic Spectroscopy is conducted by measuring sound signals attenuation through process fluids. The instrument for this is called Acospector and is produced and marketed by the company Acosense. The Acospector is noninvasive and can be installed and maintained without needing to stop the manufacturing process. Through multivariate data analysis of the spectrums from the instrument, vital information is revealed about the process.   The project “Real Time Analysis of Silica Sol” was conducted during 10 weeks as a part of Acosense development plan for new application areas. The project evaluated the possibility of real time analysis of specific surface of silica sol at a new position at Akzo Nobel Pulp & Performance Chemicals (former known as Eka Chemicals).   The objective of the project was to validate Acosense technique for the new position and specific surface. This was to be done by collecting as good calibration data as possible and create a model which could predict properties of a validation data set. Another objective was to evaluate Akzo Nobel’s lab methods for analyzing specific surface.   A large part of the work was to collect calibration samples from the process and analyze them for specific surface, pH, Na2O-content, turbidity, density, viscosity and conductivity. A spectrum was also collected for each calibration sample with the Acospector. These spectrums were then treated with Direct Fourier Transform and analyzed and correlated with lab results by multivariate data analysis.   Important parameters for comparable results are carefully and consistent conducted analysis, the pH-electrodes sensitivity and the time that passes between the out take of the sample and analysis. Evaluation of Akzo Nobel’s lab methods for specific surface gave no suggestions to changes in the lab instruction even though the projects results and factory operators’ results deviated.   The results from the multivariate analysis of the spectrums and lab results showed after an initial validation with collected data to give a good model for prediction of specific surface. The work to develop the model was done by identifying some observations that deviated from the others. These could after further review be excluded from the data set. It is recommended to conduct further validation of the model with a new data set that hasn’t been used to build the model. When this is done, it would be proved how useful the model is for the application of real time analysis of specific surface at Akzo Nobel.    For new installations of the Acospector similar projects, with targeted operations for collecting large amounts of lab samples conducted in the same way, seems to be a good way to ensure good quality of the calibration data. Thoroughly and consistent conducted analyzing methods are crucial to limit the error in the calibration data and produce good results during a short period of time.

<p>Vid analys av fluider med akustisk spektroskopi finns ett behov av att finna multivariata metoder för att utifrån akustiska spektra prediktera storheter såsom viskositet och densitet. Användning av artificiella neurala nätverk och bayesiska nätverk för detta syfte utreds genom teoretiska och praktiska undersökningar. Förbehandling och uppdelning av data samt en handfull linjära och olinjära multivariata analysmetoder beskrivs och implementeras. Prediktionsfelen för de olika metoderna jämförs och PLS (Partial Least Squares) framstår som den starkaste kandidaten för att prediktera de sökta storheterna.</p> / <p>When analyzing fluids using acoustic spectrometry there is a need of finding multivariate methods for predicting properties such as viscosity and density from acoustic spectra. The utilization of artificial neural networks and Bayesian networks for this purpose is analyzed through theoretical and practical investigations. Preprocessing and division of data along with a handful of linear and non-linear multivariate methods of analysis are described and implemented. The errors of prediction for the different methods are compared and PLS (Partial Least Squares) appear to be the strongest candidate for predicting the sought-after properties.</p>

Vid analys av fluider med akustisk spektroskopi finns ett behov av att finna multivariata metoder för att utifrån akustiska spektra prediktera storheter såsom viskositet och densitet. Användning av artificiella neurala nätverk och bayesiska nätverk för detta syfte utreds genom teoretiska och praktiska undersökningar. Förbehandling och uppdelning av data samt en handfull linjära och olinjära multivariata analysmetoder beskrivs och implementeras. Prediktionsfelen för de olika metoderna jämförs och PLS (Partial Least Squares) framstår som den starkaste kandidaten för att prediktera de sökta storheterna. / When analyzing fluids using acoustic spectrometry there is a need of finding multivariate methods for predicting properties such as viscosity and density from acoustic spectra. The utilization of artificial neural networks and Bayesian networks for this purpose is analyzed through theoretical and practical investigations. Preprocessing and division of data along with a handful of linear and non-linear multivariate methods of analysis are described and implemented. The errors of prediction for the different methods are compared and PLS (Partial Least Squares) appear to be the strongest candidate for predicting the sought-after properties.