<p>During pulp and papermaking process a huge amount of water is used. The wastewater contains a large amount of pollutants and has to be treated before it reaches the recipient. In March 2004 a new bleaching plant was started up at SCA Graphic Sundsvall AB, Ortviken’s paper mill using peroxide. The production of bleached thermo mechanical pulp and thus the load to the wastewater plant increased. During bleaching substances dissolve from the pulp and the amount of COD in the wastewater increase. To keep the efficiency of chemical and biological oxygen demand (COD, BOD) removal, the aerated lagoon is supplied by liquid oxygen. In November the same year a new pre-step including a pre-aeration, carrier and selector step was added to the existing wastewater plant. The COD-loading to the lagoon decreased and the supply of liquid oxygen was reduced.</p><p>This master thesis has been carried out at SCA Graphic Research AB, Sundsvall. The aim was to chemically characterize the wastewater with focus on the composition of carbohydrates, lignin and extractives and its influence on the biodegradability. Measurements have been carried out on total samples, suspended solids, colloidal and dissolved substances using GF/A and ultra filtration. Measurements were performed on process water from the bleaching plant and on water during the wastewater treatment process. The results show that the chemical composition of dissolved substances has a larger impact on the biodegradability than the total amount of COD. A large amount of lignin will make the wastewater harder to degrade. Suspended solids have lower biodegradability compared to the dissolved fraction. Analyzes of suspended material from the bleaching plant show a relative composition of around 41 % lignin. Analyzes done before on the dissolved fraction show a composition of 29 %. It seems that a larger amount of lignin is represented in suspended solids compared to the dissolved fraction. This can explain the low biodegradability, combined with the theory that the suspended solids are less accessible for the microorganisms. To reduce the outgoing COD the incoming flow of dissolved lignin and suspended solids to the active sludge plant has to decrease. COD in the outgoing wastewater to the recipient consists of around 90 % lignin. Extractives as saturated fatty acids, palmitic and stearic acid plus lignans (which is interpreted as a byproduct from lignin degradation) do not degrade remarkable during wastewater treatment. Flocculation of COD is one way to reduce the discharge to the recipient. Addition of 2,6 g/l PAX-18 (a high charged aluminum complex) to the wastewater from the bleaching plant gives a reduction of 40 % COD and 50 % lignin in laboratory scale and it is recommended to study further. Time related studies of BOD show that the microorganisms need five days to degrade organic material and the hydraulic retention time in the aerated lagoon has to be guaranteed.</p> / <p>Vid massa- och pappersframställning åtgår stora mängder vatten. Det processberörda avloppsvattnet innehåller mycket föroreningar varför det måste renas innan det släpps ut till recipienten. I mars 2004 startades ett nytt väteperoxidblekeri vid SCA Graphic Sundsvall AB, Ortvikens pappersbruk varvid produktionen av blekt termomekanisk massa ökade och den biologiska reningen belastades hårdare. Blekning löser ut vedämnen från massan och bidrar således till ökad mängd syreförbrukande ämnen i avloppet. För att upprätthålla reduktionen av syreförbrukande ämnen (COD, BOD) tillförs ren syrgas till den luftade dammen. I november samma år utökades den externa reningsanläggningen med ett biologiskt försteg, en s.k. multibioanläggning bestående av ett frisimmarsteg, ett bärarsteg samt ett selektorsteg. COD-belastningen in till den luftade dammen minskade och tillförseln av ren syrgas kunde reduceras.</p><p>Examensarbetet har utförts vid SCA Graphic Research AB, Sundsvall med syftet att kemiskt karaktärisera avloppsvattnets sammansättning av kolhydrater, lignin och extraktivämnen och dess inverkan på vattnets grad av biologisk nedbrytbarhet. Analyser har gjorts på totalprov, suspenderande ämnen samt kolloidalt och löst material via fraktionering med hjälp av GF/A- och ultrafiltrering. Analyser gjordes dels på processvatten från blekerierna och dels på avloppsvatten under reningsprocessen. Resultaten visar att den kemiska sammansättningen hos löst material har större inverkan på avloppsvattnets grad av nedbrytbarhet än den absoluta halten av syreförbrukande ämnen. En hög andel lignin ger ett mer svårnedbrytbart vatten. Suspenderat material är vidare mer svårnedbrytbart än de lösta fraktionerna. Analys av suspenderande substans hos blekpressat visar att andelen lignin är omkring 41 % medan arkiverade analysresultat på den lösta fasen visar ett innehåll på omkring 29 %. Det tyder alltså på en betydligt högre andel lignin i den partikulära fasen jämfört med den lösta, vilket i kombination med att materialet inte är lika lättillgängligt för mikroorganismerna kan förklara den låga bionedbrytbarheten. Om COD-utsläppet ska minskas bör inkommande flöde av löst lignin och suspenderande substans till den biologiska reningen reduceras. COD-halten i utgående avloppsvatten till recipienten utgörs av omkring 90 % lignin. De extraktivämnen som inte bryts ned är mättade fettsyror, exempelvis palmitin- och stearinsyra samt lignan, vilket antas bildas som restprodukt vid degradering av lignin. Flockning av syreförbrukande ämnen är ett sätt att gå till väga för att minska utsläppet av dessa till recipienten. Genom tillsats av 2,6 g/l PAX-18 (ett högladdat aluminiumkomplex) till blekeriavloppet kunde 40 % COD och 50 % lignin reduceras. Flockningsförsöket är gjort i laboratorieskala vid rumstemperatur och ytterligare utvärdering rekommenderas. Tidsstudier av BOD visar att mikroorganismerna behöver fem dagars uppehållstid för att hinna bryta ned organiskt material i avloppsvattnet, varför omloppstiden i den luftade lagunen inte bör understiga denna tidsrymd.</p>

During pulp and papermaking process a huge amount of water is used. The wastewater contains a large amount of pollutants and has to be treated before it reaches the recipient. In March 2004 a new bleaching plant was started up at SCA Graphic Sundsvall AB, Ortviken’s paper mill using peroxide. The production of bleached thermo mechanical pulp and thus the load to the wastewater plant increased. During bleaching substances dissolve from the pulp and the amount of COD in the wastewater increase. To keep the efficiency of chemical and biological oxygen demand (COD, BOD) removal, the aerated lagoon is supplied by liquid oxygen. In November the same year a new pre-step including a pre-aeration, carrier and selector step was added to the existing wastewater plant. The COD-loading to the lagoon decreased and the supply of liquid oxygen was reduced. This master thesis has been carried out at SCA Graphic Research AB, Sundsvall. The aim was to chemically characterize the wastewater with focus on the composition of carbohydrates, lignin and extractives and its influence on the biodegradability. Measurements have been carried out on total samples, suspended solids, colloidal and dissolved substances using GF/A and ultra filtration. Measurements were performed on process water from the bleaching plant and on water during the wastewater treatment process. The results show that the chemical composition of dissolved substances has a larger impact on the biodegradability than the total amount of COD. A large amount of lignin will make the wastewater harder to degrade. Suspended solids have lower biodegradability compared to the dissolved fraction. Analyzes of suspended material from the bleaching plant show a relative composition of around 41 % lignin. Analyzes done before on the dissolved fraction show a composition of 29 %. It seems that a larger amount of lignin is represented in suspended solids compared to the dissolved fraction. This can explain the low biodegradability, combined with the theory that the suspended solids are less accessible for the microorganisms. To reduce the outgoing COD the incoming flow of dissolved lignin and suspended solids to the active sludge plant has to decrease. COD in the outgoing wastewater to the recipient consists of around 90 % lignin. Extractives as saturated fatty acids, palmitic and stearic acid plus lignans (which is interpreted as a byproduct from lignin degradation) do not degrade remarkable during wastewater treatment. Flocculation of COD is one way to reduce the discharge to the recipient. Addition of 2,6 g/l PAX-18 (a high charged aluminum complex) to the wastewater from the bleaching plant gives a reduction of 40 % COD and 50 % lignin in laboratory scale and it is recommended to study further. Time related studies of BOD show that the microorganisms need five days to degrade organic material and the hydraulic retention time in the aerated lagoon has to be guaranteed. / Vid massa- och pappersframställning åtgår stora mängder vatten. Det processberörda avloppsvattnet innehåller mycket föroreningar varför det måste renas innan det släpps ut till recipienten. I mars 2004 startades ett nytt väteperoxidblekeri vid SCA Graphic Sundsvall AB, Ortvikens pappersbruk varvid produktionen av blekt termomekanisk massa ökade och den biologiska reningen belastades hårdare. Blekning löser ut vedämnen från massan och bidrar således till ökad mängd syreförbrukande ämnen i avloppet. För att upprätthålla reduktionen av syreförbrukande ämnen (COD, BOD) tillförs ren syrgas till den luftade dammen. I november samma år utökades den externa reningsanläggningen med ett biologiskt försteg, en s.k. multibioanläggning bestående av ett frisimmarsteg, ett bärarsteg samt ett selektorsteg. COD-belastningen in till den luftade dammen minskade och tillförseln av ren syrgas kunde reduceras. Examensarbetet har utförts vid SCA Graphic Research AB, Sundsvall med syftet att kemiskt karaktärisera avloppsvattnets sammansättning av kolhydrater, lignin och extraktivämnen och dess inverkan på vattnets grad av biologisk nedbrytbarhet. Analyser har gjorts på totalprov, suspenderande ämnen samt kolloidalt och löst material via fraktionering med hjälp av GF/A- och ultrafiltrering. Analyser gjordes dels på processvatten från blekerierna och dels på avloppsvatten under reningsprocessen. Resultaten visar att den kemiska sammansättningen hos löst material har större inverkan på avloppsvattnets grad av nedbrytbarhet än den absoluta halten av syreförbrukande ämnen. En hög andel lignin ger ett mer svårnedbrytbart vatten. Suspenderat material är vidare mer svårnedbrytbart än de lösta fraktionerna. Analys av suspenderande substans hos blekpressat visar att andelen lignin är omkring 41 % medan arkiverade analysresultat på den lösta fasen visar ett innehåll på omkring 29 %. Det tyder alltså på en betydligt högre andel lignin i den partikulära fasen jämfört med den lösta, vilket i kombination med att materialet inte är lika lättillgängligt för mikroorganismerna kan förklara den låga bionedbrytbarheten. Om COD-utsläppet ska minskas bör inkommande flöde av löst lignin och suspenderande substans till den biologiska reningen reduceras. COD-halten i utgående avloppsvatten till recipienten utgörs av omkring 90 % lignin. De extraktivämnen som inte bryts ned är mättade fettsyror, exempelvis palmitin- och stearinsyra samt lignan, vilket antas bildas som restprodukt vid degradering av lignin. Flockning av syreförbrukande ämnen är ett sätt att gå till väga för att minska utsläppet av dessa till recipienten. Genom tillsats av 2,6 g/l PAX-18 (ett högladdat aluminiumkomplex) till blekeriavloppet kunde 40 % COD och 50 % lignin reduceras. Flockningsförsöket är gjort i laboratorieskala vid rumstemperatur och ytterligare utvärdering rekommenderas. Tidsstudier av BOD visar att mikroorganismerna behöver fem dagars uppehållstid för att hinna bryta ned organiskt material i avloppsvattnet, varför omloppstiden i den luftade lagunen inte bör understiga denna tidsrymd.