Tehtaan aktiivilietelaitoksen toimintapisteen määritys ja toiminnan kehittäminen

Opinnäytetyön taustalla on Oy Essity Finland Ab:n paperitehtaalla Nokialla käytössä oleva Best Practice -standardi, joka määrittelee vedenkäsittelyprosessille optimaalisen toiminnan eri laskentamenetelmien ja prosessimuuttujien avulla. Opinnäytteen tarkoitus on tutkia aktiivilietteen mikrobiologista koostumusta ja määrittää optimaalisia toimintaparametreja aktiivilietelaitoksen vedenkäsittelyprosessille. Työn empiirisessä osuudessa kerättiin tietoja jäteveden laadusta ottamalla näytteitä aktiivilieteprosessin ilmastusaltaasta. Opinnäytetyössä käytettiin yrityksen Best Practice -aineiston laskentamenetelmiä sekä tehtaan laboratorion analyysimenetelmiä näytteiden tutkimiseen ja datan keräämiseen. Best Practice -aineisto kuuluu opinnäytteen salassa pidettäviin kohtiin. Työssä mitattiin aktiivilietteeseen liuennutta happea ja muodostettiin lietealtaan happiprofiili. Lietenäytteistä mitattiin kemiallinen hapentarve sekä määritettiin mikrobien jakauma yksittäisissä näytteissä laskemalla havaintoyksiköt mikroskoopin avulla. Prosessin kannalta olennaisista mikrobeista otettiin digitaalikuvia, joiden tarkoitus on olla apuna mikrobien tunnistamisessa ja jakauman määrittämisessä. Työn aikana happiprofiili asettui prosessiin kohdistettujen muutosten avulla kohti tässä työssä tavoiteltuja arvoja. Kemiallisen hapentarpeen jakautuminen ilmastusprosessin eri vaiheissa tasoittui ensimmäisiin mittauksiin nähden. Mikrobijakauma muuttui niin, että ripsieläinten suhteellinen osuus kasvoi ja rataseläinten osuus väheni. Näistä tuloksista voidaan johtaa, että ilmastusventtiilejä ja palautuslietteen virtaamaa säätämällä voidaan vaikuttaa lietteen ominaisuuksiin, prosessin tehokkuuteen ja lietteessä elävään mikrobiekosysteemiin. Tutkitut parametrit antavat selkeitä viitteitä prosessin toiminnasta ja aktiivilietteen laadusta, ja ne voidaan ottaa käyttöön tehtaan prosessinseurannassa. Saadun tiedon perusteella prosessille on löydetty tapoja vaikuttaa prosessin tehokkuuteen sekä parametreja, joilla sitä voidaan seurata entistä tarkemmin. Tätä tietoa voidaan hyödyntää edelleen kehittämällä menetelmiä ja uusilla mittalaitehankinnoilla.The background of this bachelor’s thesis is the Best Practice Standard applied by the paper mill of Oy Essity Finland Ab in Nokia, Southern Finland. The standard defines an optimal function for the water treatment process with different kinds of calculation methods and process parameters. The aim of this thesis is to research microbiological structure of the activated sludge and to determine the optimal parameters for the water treatment process of the activated sludge basin. In the empirical part of this work, data was collected concerning the quality of the wastewater by taking samples from the aeration tank of the activated sludge process. The examination of samples and the compilation of data was undergone by using the mill laboratory’s analysis methods and the calculation methods found in literature of the Best Practice standard. The Best Practice literature used in this thesis work is considered confidential information. As a part of the work, dissolved oxygen was measured and converted into the oxygen profile of the sludge basin. The chemical oxygen demand was measured from the sludge samples. The distribution of micro-organisms in samples was determined by counting singular sightings seen via microscope. Digital photos were taken of the micro-organisms relevant for the process through the microscope lens. The photos are supposed to aid in the recognition of the organisms and in determining the microbiological distribution. During the work, the oxygen profile settled towards the desired values set in this work by changes that were targeted at the process. The segmentation of the chemical oxygen demand in the different phases of the aeration process was evened out in comparison to the initial measurements. The microbiological distribution was altered so that the relative number of ciliates rose, and the number of rotifers subsided. From these results can be concluded that the sludge properties, efficiency of the process and the microbial ecosystem of the sludge can be affected by controlling the aeration valves and by controlling the flow of the return activated sludge. Examined parameters show clear implications of the process functioning and the quality of the activated sludge, thus they can be applied in the process control of the mill. The acquired data has provided new ways to affect the efficiency of the process and new parameters to observe the process more closely. Investing in equipment and developing the methods would further the benefit from this data