<p>This thesis work was made for Södra Cell Mörrums bruk in Blekinge. The purpose of the work was to develop a computer model in the simulation program Extend for the removal and balance of organic oxygen consuming substances, measured as COD (Chemical Oxygen Demand), in the new biological treatment plant in the mill. The plant produces two different pulp products, TCF- (Totally Chlorine Free) pulp and ECF- (Elementary Chlorine Free) pulp, for sale. The different bleaching procedures affect the characteristic of the wastewater and thus the effectiveness of the biological treatment plant.</p><p>In the model that was developed the COD in the wastewater was divided into five different COD-fractions: soluble easily degradable (SS), soluble hardly degradable (SR), soluble inert (SI), particulate inert (XI) and particulate biomass (XB). To create the model FlowMac™ was used as a base. FlowMac™ is a library module in Extend adapted for pulp and paper mills. Some of the blocks only needed a slight modification while others, for example the sedimentation basin and the bioblocks, had to be done from scratch. The calibration of the model was made from data from a period of eleven weeks and a validation was made from data that differed as much as possible from the calibration data. Then the model was used to find out in what way an increase in production to 480 000 annual tons should affect the discharge of organic oxygen consumption substances.</p><p>Results from the model indicates that the goals for the total COD-discharge will be hard to achieve with an increase in production to 480 000 annual tons. Despite the fact that production of TCF-pulp generates more COD than ECF-production the total discharge of COD is lower at TCF-production. The reason is that easier degradable COD is generated in TCF-bleaching. One of the major problems is that the torrent of water that is bypassed the biological treatment plant contains a large amount of COD and the efficiency of the treatment plant must be very high if the goals for the total COD-discharge shouldn’t be exceeded.</p> / <p>Det här examensarbetet gjordes för Södra Cell på Mörrums Bruk i Blekinge. Arbetet bestod i att göra en modell i simuleringsprogrammet Extend över nedbrytningen och massbalansen av organiska syreförbrukande ämnen, mätt som COD (Chemical Oxygen Demand), i den nybyggda biologiska reningsanläggningen på bruket. Mörrums bruk är en sulfatmassafabrik som producerar både TCF- (Totally Chlorine Free) och ECF- (Elementary Chlorine Free) massa för avsalu. De olika blekningsmetoderna påverkar sammansättningen på avloppsvattnet och därmed också den biologiska reningsanläggningens reduktion av COD.</p><p>I modellen som utvecklades delades inkommande COD i obehandlat vatten upp i fem olika COD-fraktioner: löst lättnedbrytbart (SS), löst svårnedbrytbart (SR), löst inert (SI), partikulärt inert (XI) och partikulärt nedbrytbart COD i form av biomassa (XB). För att bygga modellen användes FlowMac™ som utgångspunkt. FlowMac™ är en biblioteksmodul i Extend avpassad för pappersbruk. En del block behövde bara modifieras medan andra block, t.ex. sedimenteringen och bioblocken, fick byggas till. Modellen kalibrerades med medelvärden från en elvaveckorsperiod och en validering gjordes med data från några veckor med mer extrema värden på inkommande vatten. Med modellen gjordes en simulering för att undersöka vad en produktionsökning till 480 000 årston skulle innebära med avseende på utsläppen av organiska syreförbrukande ämnen.</p><p>Resultat från modellen tyder på att det vid en ökning av produktionen till 480 000 årston blir svårt att nå de uppställda totala utsläppsmålen för COD. Vid produktion av TCF-massa bildas mer COD men utsläppsmängderna är lägre än vid ECF-produktion. Anledningen är att den COD som bildas ut vid TCF-blekning innehåller en större mängd lättnedbrytbart COD. En bidragande orsak till att det blir svårt att hålla utsläppsmålen för COD är att de flöden som leds förbi reningsanläggningen innehåller mycket COD vilket gör att verkningsgraden över reningsanläggningen måste vara hög för att klara målen för totala COD-utsläppet.</p>

<p>Målet med den här studien är att förhindra effektivitetssänkningar i moderna biologiska reningsanläggningar för skogsindustriella avloppsvatten. Biologiska processer är vanligtvis effektiva när det gäller att reducera lättnedbrytbart organiskt material. Eftersom den utgörs av levande mikroorganismer (MO) är tekniken känslig. Toxiska ämnen kan döda en kultur av MO. Innan de har ökat i antal igen kommer reduktionseffektiviteten att vara påverkad för en ansenlig tid framöver. I ett pappers- och massabruk finns många typer av vätskor som oavsiktligt kan hamna i reningsanläggningen. I den här studien har svartluts inverkan på reduktionsgraden studerats.</p><p>Biologiska reningsverk har använts under en lång tid. De har utvecklats från att vara generella reningsverk till att bli konceptanläggningar i flera steg, där varje steg har designats för sitt eget syfte med specifika MO. I det här arbetet har ett MultiBio-koncept vid Gruvön Bruk studerats. En anläggning i laboratorieskala har byggts för svartlutsförsöken. Resultatet har jämförts mot simulerade värden och värden från bruket.</p><p>När ett spill av svartlut passerar genom en MultiBio späds det ut mellan varje steg. Halten av svartlut är hög i de första stegen vilka påverkas kraftigt. I de första stegen lever snabbväxande organismer som återhämtar sig på ett par dagar. De mer känsliga aktivslamstegen finns längre bak i reningsverket och är skyddade från toxiska koncentrationer av svartlut. Endast vid försök med 24-timmarstillsatser blev koncentrationen av svartlut så hög att den påverkade MO negativt.</p><p>Den biologiska processen i ett reningsverk kan störas om MO förnekas något essentiellt behov. En biologisk process har ett flertal behov, bland annat behöver aeroba MO löst syre. Eftersom syresättning av vattnet är energikrävande och kostsamt är det inte problemfritt att skapa en omgivning som ger hög effektivitet samtidigt som man strävar efter att sänka energiförbrukningen. I avhandlingen beskrivs ett tillvägagångssätt för att studera energieffektiv syresättning.</p> / <p>The aim of this study is to prevent efficiency reduction in modern wastewater treatment plants for forest industry effluents. Biological processes are usually efficient in reducing biodegradable organic material. Since the technique depends on living microorganisms (MO) it is sensitive. Toxic substances can kill the population. It takes considerable time for the MOs to grow in number and the treatment efficiency will be affected accordingly. In a pulp and paper mill, a number of liquors are handled that can reach the treatment plant by accident. In this study the impact of black liquor spills on treatment efficiency has been studied.</p><p>Biological treatment methods have been used for a long time. They have developed from general treatment plants to multiple stage concepts, where each stage is designed for its own purpose with specific MO cultures. In this thesis, a plant with the MultiBio concept, located at Gruvön Mill in Sweden has been studied. A laboratory scale MultiBio plant has been constructed for the trials in which efficiency during black liquor exposure has been measured. The measured laboratory results were evaluated by comparing them with simulated values and a mill case.</p><p>When a shock of toxic black liquor passing through a MultiBio concept, the black liquor is diluted between the compartments. The first compartments that are exposed to high concentrations of black liquor are affected negatively. The MOs in the first compartment are fast growing and recover in a few days. The more sensitive activated sludge compartments are located further on in the plant. A toxic concentration is found in the activated sludge compartments only when the duration of the spill is 24 hours or more.</p><p>Denying the MOs their needs can disturb biological treatments. Among many things, a biological process needs dissolved oxygen. Since aeration is energy consuming and expensive, there is a conflict between gaining high efficiency and, at the same time, decreasing the energy consumption. In this study, an approach to saving energy for aeration is initiated.</p>

This thesis work was made for Södra Cell Mörrums bruk in Blekinge. The purpose of the work was to develop a computer model in the simulation program Extend for the removal and balance of organic oxygen consuming substances, measured as COD (Chemical Oxygen Demand), in the new biological treatment plant in the mill. The plant produces two different pulp products, TCF- (Totally Chlorine Free) pulp and ECF- (Elementary Chlorine Free) pulp, for sale. The different bleaching procedures affect the characteristic of the wastewater and thus the effectiveness of the biological treatment plant. In the model that was developed the COD in the wastewater was divided into five different COD-fractions: soluble easily degradable (SS), soluble hardly degradable (SR), soluble inert (SI), particulate inert (XI) and particulate biomass (XB). To create the model FlowMac™ was used as a base. FlowMac™ is a library module in Extend adapted for pulp and paper mills. Some of the blocks only needed a slight modification while others, for example the sedimentation basin and the bioblocks, had to be done from scratch. The calibration of the model was made from data from a period of eleven weeks and a validation was made from data that differed as much as possible from the calibration data. Then the model was used to find out in what way an increase in production to 480 000 annual tons should affect the discharge of organic oxygen consumption substances. Results from the model indicates that the goals for the total COD-discharge will be hard to achieve with an increase in production to 480 000 annual tons. Despite the fact that production of TCF-pulp generates more COD than ECF-production the total discharge of COD is lower at TCF-production. The reason is that easier degradable COD is generated in TCF-bleaching. One of the major problems is that the torrent of water that is bypassed the biological treatment plant contains a large amount of COD and the efficiency of the treatment plant must be very high if the goals for the total COD-discharge shouldn’t be exceeded. / Det här examensarbetet gjordes för Södra Cell på Mörrums Bruk i Blekinge. Arbetet bestod i att göra en modell i simuleringsprogrammet Extend över nedbrytningen och massbalansen av organiska syreförbrukande ämnen, mätt som COD (Chemical Oxygen Demand), i den nybyggda biologiska reningsanläggningen på bruket. Mörrums bruk är en sulfatmassafabrik som producerar både TCF- (Totally Chlorine Free) och ECF- (Elementary Chlorine Free) massa för avsalu. De olika blekningsmetoderna påverkar sammansättningen på avloppsvattnet och därmed också den biologiska reningsanläggningens reduktion av COD. I modellen som utvecklades delades inkommande COD i obehandlat vatten upp i fem olika COD-fraktioner: löst lättnedbrytbart (SS), löst svårnedbrytbart (SR), löst inert (SI), partikulärt inert (XI) och partikulärt nedbrytbart COD i form av biomassa (XB). För att bygga modellen användes FlowMac™ som utgångspunkt. FlowMac™ är en biblioteksmodul i Extend avpassad för pappersbruk. En del block behövde bara modifieras medan andra block, t.ex. sedimenteringen och bioblocken, fick byggas till. Modellen kalibrerades med medelvärden från en elvaveckorsperiod och en validering gjordes med data från några veckor med mer extrema värden på inkommande vatten. Med modellen gjordes en simulering för att undersöka vad en produktionsökning till 480 000 årston skulle innebära med avseende på utsläppen av organiska syreförbrukande ämnen. Resultat från modellen tyder på att det vid en ökning av produktionen till 480 000 årston blir svårt att nå de uppställda totala utsläppsmålen för COD. Vid produktion av TCF-massa bildas mer COD men utsläppsmängderna är lägre än vid ECF-produktion. Anledningen är att den COD som bildas ut vid TCF-blekning innehåller en större mängd lättnedbrytbart COD. En bidragande orsak till att det blir svårt att hålla utsläppsmålen för COD är att de flöden som leds förbi reningsanläggningen innehåller mycket COD vilket gör att verkningsgraden över reningsanläggningen måste vara hög för att klara målen för totala COD-utsläppet.

Målet med den här studien är att förhindra effektivitetssänkningar i moderna biologiska reningsanläggningar för skogsindustriella avloppsvatten. Biologiska processer är vanligtvis effektiva när det gäller att reducera lättnedbrytbart organiskt material. Eftersom den utgörs av levande mikroorganismer (MO) är tekniken känslig. Toxiska ämnen kan döda en kultur av MO. Innan de har ökat i antal igen kommer reduktionseffektiviteten att vara påverkad för en ansenlig tid framöver. I ett pappers- och massabruk finns många typer av vätskor som oavsiktligt kan hamna i reningsanläggningen. I den här studien har svartluts inverkan på reduktionsgraden studerats. Biologiska reningsverk har använts under en lång tid. De har utvecklats från att vara generella reningsverk till att bli konceptanläggningar i flera steg, där varje steg har designats för sitt eget syfte med specifika MO. I det här arbetet har ett MultiBio-koncept vid Gruvön Bruk studerats. En anläggning i laboratorieskala har byggts för svartlutsförsöken. Resultatet har jämförts mot simulerade värden och värden från bruket. När ett spill av svartlut passerar genom en MultiBio späds det ut mellan varje steg. Halten av svartlut är hög i de första stegen vilka påverkas kraftigt. I de första stegen lever snabbväxande organismer som återhämtar sig på ett par dagar. De mer känsliga aktivslamstegen finns längre bak i reningsverket och är skyddade från toxiska koncentrationer av svartlut. Endast vid försök med 24-timmarstillsatser blev koncentrationen av svartlut så hög att den påverkade MO negativt. Den biologiska processen i ett reningsverk kan störas om MO förnekas något essentiellt behov. En biologisk process har ett flertal behov, bland annat behöver aeroba MO löst syre. Eftersom syresättning av vattnet är energikrävande och kostsamt är det inte problemfritt att skapa en omgivning som ger hög effektivitet samtidigt som man strävar efter att sänka energiförbrukningen. I avhandlingen beskrivs ett tillvägagångssätt för att studera energieffektiv syresättning. / The aim of this study is to prevent efficiency reduction in modern wastewater treatment plants for forest industry effluents. Biological processes are usually efficient in reducing biodegradable organic material. Since the technique depends on living microorganisms (MO) it is sensitive. Toxic substances can kill the population. It takes considerable time for the MOs to grow in number and the treatment efficiency will be affected accordingly. In a pulp and paper mill, a number of liquors are handled that can reach the treatment plant by accident. In this study the impact of black liquor spills on treatment efficiency has been studied. Biological treatment methods have been used for a long time. They have developed from general treatment plants to multiple stage concepts, where each stage is designed for its own purpose with specific MO cultures. In this thesis, a plant with the MultiBio concept, located at Gruvön Mill in Sweden has been studied. A laboratory scale MultiBio plant has been constructed for the trials in which efficiency during black liquor exposure has been measured. The measured laboratory results were evaluated by comparing them with simulated values and a mill case. When a shock of toxic black liquor passing through a MultiBio concept, the black liquor is diluted between the compartments. The first compartments that are exposed to high concentrations of black liquor are affected negatively. The MOs in the first compartment are fast growing and recover in a few days. The more sensitive activated sludge compartments are located further on in the plant. A toxic concentration is found in the activated sludge compartments only when the duration of the spill is 24 hours or more. Denying the MOs their needs can disturb biological treatments. Among many things, a biological process needs dissolved oxygen. Since aeration is energy consuming and expensive, there is a conflict between gaining high efficiency and, at the same time, decreasing the energy consumption. In this study, an approach to saving energy for aeration is initiated.