Forskning för en effektiv och miljövänlig pappers- och massaindustri
Aerob reningen av industriellt avloppsvattnet ifrån pappers- och massaindustrin är det dyraste reningssteget i processen. Ny forskning visar nu hur man kan energieffektivisera reningen av avloppsvatten från massatillverkning genom att prediktera syresättningsbehovet och därmed kunna reglera luftningen.
– Vår publicerade studie handlar om att studera syresättning av vattnet för att kunna förutse syresättningsbehovet beroende på vattnets koncentration av ytaktiva ämnen, säger Kamal Rezk, universitetslektor i miljö- och energisystem. Det ämne som har analyserats i studien är laurinsyra, vilket är ett vanligt förekommande ämne i förorenat vatten ifrån papper- och massaindustrin.
Utan god kännedom om syresättningsbehovet kan luftningen av vatten antingen överdimensioneras vilket ökar driftkostnader till följd av ökat energibehov för luftningssystemet. Den andra risken är att luftningen underdimensioneras vilket leder till otillräcklig rening och därmed begränsar produktionen i pappers- och massaindustrin.
– Vi har genomfört en kombinerad laborativ och numerisk studie där syresättningen har mätts utifrån olika luftflöden och koncentrationer av laurinsyra i laborativ skala, säger Wamei Lin, universitetslektor i miljö- och energisystem. Variation av bubbelstorlekar har analyserats och använts som input till simuleringsmodellen.
Modell för optimerad rening
Forskarna har utvecklat en numerisk beräkningsmodell för att kunna förutse syresättningstakten utifrån luftflöde, koncentration av laurinsyra och därmed en representativ bubbelstorlek. Modellen kan förutse syresättningstakten av rent vatten vid lägre luftflöden och låga koncentrationer av laurinsyra.
– Pappers- och massaindustrins avlopp renas utifrån stränga miljökrav och det avgörande i reningen är luftningen, säger Kamal Rezk. Luftar man inte tillräckligt så blir reningen otillräcklig och man måste dra ner produktionstakten. Vår forskning innebär att man kan undvika produktionsbortfall och det är av stort ekonomisk betydelse för pappers- och massaindustrin.
Kamal Rezk, Fredrik Andersson, Maria Sandberg, Wamei Lin, Numerical and experimental analysis of oxygen transfer in bubble columns: Assessment of predicting the oxygen-transfer rate in clean water and with surfactant solutions, Environmental Technology & Innovation, Volume 33, 2024, 103522.