Hachジャーナル

【海外事例】紙パルプ産業における生物処理プラントの最適化

Smurfit Kappa Piteå社はスウェーデン最大のクラフトライナー工場です。年間約80万トンのクラフトライナーを生産しており、紙質に応じて異なったデザインの漂白パルプと未漂白パルプの他、さまざまなレベルの再生繊維を使用しています。

課題

排水汚泥の品質変動やフィラメントの成長により、汚泥の排出やTOC(全有機炭素)による汚染レベルが高い

ソリューション

生物処理プラントの負荷と排水中の栄養レベルをオンラインで継続的に監視することで、より良いプラント制御が可能となった。その結果、高品質の製紙スラッジが得られ、プラントの処理効率と排水品質を向上させた

ベネフィット

Smurfit Kappa Piteå社は、排出基準を超えることなくクラフトライナーの生産量を増やすことが可能となった


こちらの工場では、年間約80万トンのクラフトライナーを生産しており、紙質に応じて異なったデザインの漂白パルプと未漂白パルプの他、さまざまなレベルの再生繊維を使用しています。そして、異なる紙質を生産する2台のライナーマシンがあります。

その目的は、生物処理プラントの管理・制御を改善し、結果として生じる負荷の変動に最適な方法で対応できるようにすることでした。目標は、汚泥の質が均一で、排出レベルが規制値を大きく下回る、生物処理プラントの安定稼働を実現することでした。

Smurfit Kappa社 製紙工場image

Smurfit Kappa社 製紙工場

Smurfit Kappa Piteå社では、以前より生物処理における汚泥の質にばらつきがあり、生物処理プラントの機能が信頼できない状態でした。TOCレベルが上昇し、生物処理プラントの負荷が増加したため、排出要件を満たすことができなくなりました。この問題の原因を調査し、さまざまな改善を実施しましたが、そのひとつが生物処理プラントの栄養剤注入の制御を改善することでした。

以前は、生物処理プラントへの流入量とTOCの実験値を使い、投与する多くの栄養素を制御していました。栄養塩の投与量が少ないとフィラメントの成長やスカムが発生し、過剰に投与すると化学薬品コストの増加や脱窒が起こり、フィラメントの蓄積やSSの問題につながります。

そこで、生物処理への流入水のTOCを測定することで、既存の養分計量を補完し、負荷の連続的な監視を行うことを目的としたのです。以前は、栄養剤の注入に関連する決定的なパラメーターとして、抄紙機の生産速度を活用していました。オンラインTOC計には、精度、操作性、ユーザー監視機能など高い要求が課せられました。

Smurfit Kappa Piteå社では、これまでリン酸塩(Phosphax sigma)、アンモニウム(Amtax sc)、硝酸塩(Nitratax plus)用のHach製機器とサンプルの前処理用ろ過装置を導入していました。分析装置群に、TOC分析装置(BioTector B7000)が追加されました。これにより、栄養剤の投与を最も効率的に制御するための完全な分析装置が揃いました。

分析する水の質は、残留する繊維片、充てん剤粒子、薬品の残留などがあり、前処理装置と分析装置の両方に高い要求が課されます。

燃焼式TOC計によるテストでは、チューブの詰まりや炉内の結晶化によって故障が発生し、稼働時間が短くなるなど、満足のいくものではありませんでしたが、Hachの湿式二段階酸化方式のTOC計により、アップタイムの問題を克服しました。これにより、サンプルの完全な酸化、測定精度、必要なアップタイム性能が得られ、もともと設置されている他のHachの分析装置でもこのことが実証されています。

Smurfit Kappa Piteå社は、提供されるオンラインデータとラボでのクロスチェックとの一貫した相関関係に、大きな信頼を寄せています。

オンラインTOC計 BioTector B7000設置状況

オンラインTOC計 BioTector B7000設置状況


写真:
オンラインTOC計 BioTector B7000は、独自の湿式二段階酸化方式によりサンプルを完全に分解。最大2mmまでの粒子径に対応します。

Smurfit Kappa Piteå社は、TOCと栄養塩について、正確で信頼性の高い分析を継続的に行うことで、生物処理を制御し、流入する水質の大きな変動に対応できるようになりました。また、以前からあった排出許可の超過や、汚泥の品質問題や過剰投与による必要以上の薬品使用などの問題はなくなり、生物処理プラントの性能は向上しています。

フィラメントの顕微鏡写真

フィラメントの顕微鏡写真


写真左:
汚泥の初期品質の顕微鏡画像では、フィラメントが広範囲に渡って成長しています。これは、生物学的処理性能に悪影響を及ぼし、排出問題につながる可能性があります。
写真右:プラント分析のアップグレード後の顕微鏡画像。フィラメントの数が減り、より緻密なフロック形成が見られます。

Smurfit Kappa Piteå社は、TOCと栄養塩について、正確で信頼性の高い分析を継続的に行うことで、生物処理を制御し、流入する水質の大きな変動に対応できるようになりました。以前からあった排出許可の超過や、汚泥の品質問題や過剰投与による必要以上の薬品使用などの問題はなくなり、生物処理プラントの性能は向上しています。

まとめ

オンラインTOC計 BioTector B7000の設置試運転による変更後、Smurfit Kappa Piteå社は、排出要件を満たすことができるようになりました。同工場は、最高品質のクラフトライナーを環境的に持続可能な形で生産するという社内要件を損なうことなく、将来の増産に対応できる体制を整えています。

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