Application of alkaline waste from pulp industry to acid soil with pine

In Brazil extensive areas are covered with pine forests, planted for pulp and paper production. This industry generates solid alkaline waste, such as dregs. The application of this dregs to forest soils is an alternative for soil acidity correction and plant nutrient supply, as well as a solution for its proper disposal. The purpose of this study was to compare the residual effect of surface application of dregs and dolomitic lime on (a) changes in the physical and chemical properties of an acidic soil and (b) pine tree development. The experiment was carried out in 2004 in Bocaina do Sul, Santa Catarina, consisting of the application of increasing dreg and lime rates to a Pinus taeda L. production area, on a Humic Cambisol, in a randomized block design with four replications and 10 x 10 m plots. The treatments consisted of levels of soil acidity amendments corresponding to the recommendations by the SMP method to reach pH 5.5 in the 0-20 cm layer, as follows: no soil amendment; dregs at 5.08 (1/4 SMP), 10.15 (1/2 SMP) and 20.3 Mg ha-1 (1 SMP); and lime at 8.35 (1/2 SMP) and 16.7 Mg ha-1 (1 SMP). Soil layers were sampled in 2010 for analyses of soil chemical and physical properties. The diameter at breast height of the 6.5 year old pine trees was also evaluated. Surface application of dregs improved soil chemical fertility by reducing acidity and increasing base saturation, similar to liming, especially in surface layers. Dregs, comparable to lime, reduced the degree of clay flocculation, but did not affect the soil physical quality. There was no effect of the amendments on increase in pine tree diameter. Thus, the alternative to raise the pH in forest soils to 5.5 with dregs is promising for the forestry sector with a view to dispose of the waste and increase soil fertility.

Fiber flows in global paper and pulp industry. A panel data approach.

The purpose of this thesis is to study factors that explain the bilateral fiber trade flows. This is done by analyzing bilateral trade flows during 1990-2006. It will be studied also, whether there are differences between fiber types. This thesis uses a gravity model approach to study the trade flows. Gravity model is mostly used to study the aggregate data between trading countries. In this thesis the gravity model is applied to single fibers. This model is then applied to panel data set. Results from the regression show clearly that there are benefits in studying different fibers in separate. The effects differ considerably from each other. Furthermore, this thesis speaks for the existence of Linder’s effect in certain fiber types.

Production planning and optimization of a pulp mill: introduction of the optimisation based scheduling software for pulp industry

The objective of this project was to introduce a new software product to pulp industry, a new market for case company. An optimization based scheduling tool has been developed to allow pulp operations to better control their production processes and improve both production efficiency and stability. Both the work here and earlier research indicates that there is a potential for savings around 1-5%. All the supporting data is available today coming from distributed control systems, data historians and other existing sources. The pulp mill model together with the scheduler, allows what-if analyses of the impacts and timely feasibility of various external actions such as planned maintenance of any particular mill operation. The visibility gained from the model proves also to be a real benefit. The aim is to satisfy demand and gain extra profit, while achieving the required customer service level. Research effort has been put both in understanding the minimum features needed to satisfy the scheduling requirements in the industry and the overall existence of the market. A qualitative study was constructed to both identify competitive situation and the requirements vs. gaps on the market. It becomes clear that there is no such system on the marketplace today and also that there is room to improve target market overall process efficiency through such planning tool. This thesis also provides better overall understanding of the different processes in this particular industry for the case company.

Modelling the exothermic heat and the demand of cooling in paper and pulp industry biological wastewater treatment

This master thesis presents a study on the requisite cooling of an activated sludge process in paper and pulp industry. The energy consumption of paper and pulp industry and it’s wastewater treatment plant in particular is relatively high. It is therefore useful to understand the wastewater treatment process of such industries. The activated sludge process is a biological mechanism which degrades carbonaceous compounds that are present in waste. The modified activated sludge model constructed here aims to imitate the bio-kinetics of an activated sludge process. However, due to the complicated non-linear behavior of the biological process, modelling this system is laborious and intriguing. We attempt to find a system solution first using steady-state modelling of Activated Sludge Model number 1 (ASM1), approached by Euler’s method and an ordinary differential equation solver. Furthermore, an enthalpy study of paper and pulp industry’s vital pollutants was carried out and applied to revise the temperature shift over a period of time to formulate the operation of cooling water. This finding will lead to a forecast of the plant process execution in a cost-effective manner and management of effluent efficiency. The final stage of the thesis was achieved by optimizing the steady state of ASM1.

Ultrafiltration of pulp mill bleaching effluents

Main objective of this research was to find suitable polymeric ultrafiltration membranes with high retentions, good capacities and low fouling tendencies for the E2- and EP-effluent ultrafiltration. Purpose was to treat alkaline bleaching effluents with ultrafiltration in a way that permeates of the filtrations could be recycled back to process and the consumption of fresh water in the pulp mill could be reduced significantly. In the theoretical part of this work the challenges set by the pulp and paper indus-try processes for membranes were examined. An overview of the membrane tech-nology in the pulp industry was also provided. In addition process conditions in the chemical pulp bleaching and properties of bleaching effluents were discussed in literature study. In experimental part the E2- and EP-stage bleaching effluents from Stora Enso Imatra kraft pulp mill were ultrafiltered with CR250- and CR200-filters. Suitable membranes for ultrafiltration were chosen after screening experiments. Concentra-tion experiment was made for the E2-effluent in order to estimate water saving potential. The E2-effluent was finally ultrafiltered in the pulp mill in order to test the feasibility of ultrafiltration in a real industrial environment. Good membrane for the EP-effluent ultrafiltration based on the EP-screening ex-periments was polyethersulfone membrane UP020 with cut-off value of 20 000 Da. Polysulfone membrane UFX05 with cut-off value of 5 000 Da was promising membrane for the ultrafiltration of the E2-effluent. Based on the concentration filtration of the E2-effluent with UFX05 membrane the water saving potential could be 2.2 m3/Adt for the industrial scale ultrafiltration process. Retention re-sults, such as average COD retention of 60 %, from the trial filtration at the pulp mill with UFX05 membrane were modest compared to the screening experiments, where average COD retention was 75 %. Therefore tighter ultrafiltration mem-branes should be tested for the ultrafiltration of the E2-effluent. The UP020 mem-brane seemed to be suitable for the ultrafiltration of the EP-effluent however con-centration and pilot scale ultrafiltration experiments are needed to verify this.

e-Business and collaboration: A case study of pulp supply chain

This thesis studies how the case company could digitalize its supply chain and what kind of advantages this would create in the light of supply chain efficiency. The case company manufactures several pulp products that are used for paper, fabrics and packaging products by customers worldwide. The paper and pulp industry has been paying more and more attention to increasing supply chain efficiency with new operating and service models made possible by today’s information technology. The main focus of this study is on the supply chain between the case company and its key customers and the goal is to find ways to make the operations between them as efficient as possible. The study relays heavily on collaboration techniques and digitalization technologies. In addition to a theoretical framework, the study includes several empirical studies that offer real-life examples of how these theories and technologies are applied in operating environments similar to the case company. A plan with strategic and operational levels is created according to the findings of the previous sections to support the case company’s future operations. The plan is based on an RFID-supported collaboration model that aims to advance information sharing between the supply chain partners. The time for an RFID-investment is sought to be very optimal and the benefits of such system to be noteworthy, but challenging to measure in monetary terms.

Toxicity of pulp and paper mill effluent : a literature review /

Mode of access: Internet.

Advanced filtration of pulp mill wastes /

Mode of access: Internet.

Uma abordagem à incorporação de lenhinosulfonatos e materiais reciclados em misturas de SBR para produção sustentável de solas

Mestrado em Engenharia Química - Ramo Otimização Energética na Indústria Química

Industrial and urban organic wastes increase soil microbial activity and biomass

Microbial processes have been used as indicators of soil quality, due to the high sensitivity to small changes in management to evaluate, e.g., the impact of applying organic residues to the soil. In an experiment in a completely randomized factorial design 6 x 13 + 4, (pot without soil and residue or absolute control) the effect of following organic wastes was evaluated: pulp mill sludge, petrochemical complex sludge, municipal sewage sludge, dairy factory sewage sludge, waste from pulp industry and control (soil without organic waste) after 2, 4, 6, 12, 14, 20, 28, 36, 44, 60, 74, 86, and 98 days of incubation on some soil microbial properties, with four replications. The soil microbial activity was highly sensitive to the carbon/nitrogen ratio of the organic wastes. The amount of mineralized carbon was proportional to the quantity of soil-applied carbon. The average carbon dioxide emanating from the soil with pulp mill sludge, corresponding to soil basal respiration, was 0.141 mg C-CO2 100 g-1 soil h-1. This value is 6.4 times higher than in the control, resulting in a significant increase in the metabolic quotient from 0.005 in the control to 0.025 mg C-CO2 g-1 Cmic h-1 in the soil with pulp mill sludge. The metabolic quotient in the other treatments did not differ from the control (p < 0.01), demonstrating that these organic wastes cause no disturbance in the microbial community.

Sellutehtaan hajukaasujen hallinnan kehittäminen

Diplomityössä on tarkasteltu sellutehtaan laimeiden ja väkevien hajukaasujen käsittely-järjestelmän toimivuutta ja riittävyyttä muuttuvassa tuotantotilanteessa. Käyttöhenkilökunnan nimeämiin järjestelmän ongelmiin on esitetty parannusehdotuksia. Työssä arvioidaan kyseiselle sellutehtaalle paras käyttökelpoinen tekniikka hajukaasujen polttotavaksi. Työssä on tutustuttu nykyaikaisiin erilaisiin hajukaasujen käsittelytapoihin ja esitetty niiden heikkouksia ja vahvuuksia. Työssä on tuotu esille hajukaasujen keräilyyn liittyviä turvallisuusnäkökohtia. Diplomityössä arvioitiin koivu- ja havusellua valmistavan sellutehtaan hajukaasujen käsittelyjärjestelmän toimivuutta haastattelemalla käyttöhenkilökuntaa ja seuraamalla järjestelmän poikkeusilmoituksia. Työssä on annettu muutosehdotuksia, jotta keräily saadaan aikaisempaa turvallisemmaksi ja helpommin hallittavaksi. Riittävyyttä on arvioitu vertaamalla hajukaasujen käsittelyjärjestelmän mitoitusarvoja toteutuneisiin arvoihin ja tuotannon nousun vaikutusta syntyvien hajukaasujen määriin on arvioitu karkeasti laitetoimittajan ohjeiden mukaan. Pääosin hajukaasujen keräily onnistuu hyvin ja on riittävä keräämään syntyvät hajukaasut. Tilanne on harkittava uudelleen, mikäli prosesseissa tehdään merkittäviä muutoksia, jotka vaikuttavat syntyvien hajukaasujen määriin tai niiden rikkipitoisuuteen.

Eräällä pelkkahakkurilla tuotetun selluhakkeen laatujakauman hallinta

Tämän diplomityön tarkoituksena on selvittää eräällä pelkkahakkurilla tuotetun selluhakkeen laadun vaihtelua ja laadun hallinnan mahdollisuuksia. Tutkittu laite on Veisto Oy:n suunnittelema ja valmistama HewSaw R200 - pelkkahakkuri. Tutkimuksessa selvitetään sahauksen yhteydessä pelkkahakkurilla tuotettavaan selluhakkeeseen vaikuttavien parametrien: hakkurin pyörimisnopeuden, tukin syöttönopeuden, hakkurin terien vaihtovälin, selluhakkeen palakoon, tukkiluokan, puun lämpötilan ja puulajin välisiä korrelaatioita ja edellä mainittujen tekijöiden vaikutusta tuotettavan hakkeen palakokojakaumaan. Tämä palakokojakauma määrää selluhakkeen laadunmäärityksessä käytettävän, niin sanotun hintakertoimen. Kyseinen hintakerroin määritellään SCAN – CM 40 – standardin mukaisella seulonnalla. Tämä standardi on käytössä laadunmäärityksen perusteena kaikilla pohjoismaisilla sellutehtailla.Tutkimuksen kirjallisessa osuudessa esitellään sahateollisuuden merkittävimmät sahausmenetelmät ja sivuotteiden tuotanto . Seuraavassa osassa käsitellään erikseen selluhaketta sahateollisuuden sivutuotteena ja sen taloudellista merkitystä sahateollisuudessa. Jatkossa keskitytään selluhakkeen tuottamiseen pelkkahakkurilla ja puun työstämiseen liittyviin periaatteisiin.Tutkimuksen kokeellisessa osuudessa tutkittaan, eri sahalaitoksilta otettujen hakenäytteiden perusteella, tärkeimmiksi havaittujen tuotantoparametrien vaikutusta selluhakkeen laatuun ja saantoon. Näytteitä otettiin tutkimuksen kokeellisessa osuudessa yhteensä noin 250 kappaletta. Tutkimuksen tuloksia käsittelevässä osuudessa on annettu malli tutkitulla HewSaw R200 - pelkkahakkurilla tuotetun selluhakkeen laadun ja määrän arvioimiseen.

Materiaalin valinta sulatuskuljettimen kuluviin kohteisiin

Sellutehtaiden vesikiertojen sulkeutuminen on lisännyt prosessiveden korrodoivuutta. Korroosio- ja mekaanisen kulumisen aiheuttamat ongelmat ovat nousseet esille, kun käytettävät kulutusteräkset eivät enää kestä muuttuneita prosessiolosuhteita. Tässä diplomityössä materiaalin valinnan avulla on etsitty paremmin kulumista kestävää terästä sellutehtaan kuorimon sulatuskuljettimeen. Työssä on tutkittu terästen kulumiskestävyyttä ja siihen vaikuttavia tekijöitä. Tarkastelun kohteena ovat olleet materiaalien koostumus ja ominaisuudet sekä kulumisympäristö. Työn tavoitteina oli lisätä ymmärtämystä ketjukuljettimissa esiintyvistä kulumismekanismeista ja niihin vaikuttavista tekijöistä. Hankittua tietämystä on käytetty apuna materiaalin valinnassa. Kulumiskestävyyden selvittämiseksi eri koostumuksen omaavia kaupallisia teräksiä testattiin oikeissa käyttöolosuhteissa ja kontrolloiduissa laboratorio-olosuhteissa. Työssä on valittu testattujen terästen joukosta parhaiten sulatuskuljettimen kuluviin kohteisiin soveltuva teräs.

Tilastollisen laadunhallintatoiminnan kehittäminen selluteollisuudessa

Työn päätavoitteena oli kehittää Oy Metsä-Botnia Ab:n Rauman tehtaan tilastollista laadunhallintatoimintaa ratkaisemalla toimintatapoihin ja DNA SPC -sovelluksen syy-seurauskaavion sisältöön liittyvät ongelmat. Ensimmäinen osatavoite oli erityissyiden tilaston keräysmenetelmänä ja ongelmanratkaisun apuvälineenä käytetyn syy-seurauskaavion sisällön kehittäminen ja sen päivityksen toimintamallien luominen. Toisena osatavoitteena oli aluevastaavien SPC-viikkoraportoinnin kehittäminen ja kolmantena SPC-toiminnan aikaansaaman tehtaan suorituskykymuutoksen määrittäminen. Työn kirjallisuusosassa esiteltiin prosessien kehittämiselle tärkeät työkalut sekä tilastollisen ajattelun ja SPC:n perusperiaatteet. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin myös SPC:n käyttöä hankaloittavia selluteollisuuden erityispiirteitä. Työssä kehitettiin syy-seurauskaaviota entistä helppokäyttöisemmäksi vaihtamalla yleisten pääluokkien tilalle ohjauskortteja vastaavat pääluokat. Syy-seurauskaavion päivitykselle ja SPC-viikkoraportoinnille luotiin tehokkaat toimintamallit. SPC-viikkoraportoinnin toimintamallin pitäisi muun muassa parantaa tiedonkulkua tehtaalla. Työssä tehtyjen tilastollisten testien mukaan Rauman tehtaan suorituskyky oli useiden mittareiden osalta parantunut SPC-toiminnan myötä. Muutaman mittarin osalta Rauman tehtaan suorituskyky oli heikentynyt SPC-toiminnan aloittamisen jälkeen.