Optimisation of Water-Use in Pulp and Paper Mills:  A Streamlined Review of Scientific Journal Publications

Felicia Ocklind; Kristin Liback; Lova Lundqvist; Wilma Harge; G Venkatesh

doi:10.21697/seb.5813

Opublikowane: 2024-04-10

Optymalizacja wykorzystania wody w celulozowniach i papierniach: Usprawniony przegląd publikacji w czasopismach naukowych

Felicia Ocklind

, Kristin Liback

, Lova Lundqvist

, Wilma Harge

, G Venkatesh

Studia Ecologiae et Bioethicae

Dział: Artykuły naukowe

https://doi.org/10.21697/seb.5813

Abstrakt

Ślad wodny i energetyczny procesów w przemyśle celulozowo-papierniczym jest wystarczająco duży, aby uzasadnić inwestycję pieniężną i poświęcenie czasu na jego zmniejszenie. Ponadto istnieje tu także związek pomiędzy wodą i energią, przy czym optymalizacja wykorzystania jednego z tych zasobów umożliwia również optymalizację drugiego. W tym uproszczonym przeglądzie skupiono się na publikacjach w czasopismach (pochodzących z różnych części świata i skierowanych do badaczy i decydentów zaangażowanych w tę branżę). Opracowanie to skupiają się na optymalizacji zużycia wody w sektorze biogospodarki (leśnej). Synergia i komplementarność pomiędzy różnymi celami zrównoważonego rozwoju (SDG) obiecują pozytywne skutki uboczne, spowodowane dążeniem do ograniczenia śladu wodnego. W analizowanych artykułach zasadniczo zaleca się efektywne oczyszczanie ścieków wewnątrzzakładowych w połączeniu z recyrkulacją oczyszczonych ścieków i traktowanie wody jako źródła substancji organicznych, z których można w biorafineriach wytwarzać szereg bioproduktów, w tym bioenergę. Wykazano, że wykorzystanie analizy „skurczu wody” jako narzędzia umożliwiającego określenie możliwości wykorzystania wody w kaskadzie (w zależności od wymagań nałożonych na wodę w procesach znajdujących się poniżej kaskady) pomaga zoptymalizować w przedsiębiorstwie zarówno zużycia wody, jak i energii. Przykładowo przedstawiono studium przypadku, w którym wykazano, że zapotrzebowanie na parę można zmniejszyć o około 4 GJ na tonę produktu poprzez odzyskiwanie ciepła odpadowego ze strumieni wody.

Słowa kluczowe:

oczyszczanie ścieków, analiza punktów zbliżenia, celuzownia, papiernia, recyrkulacja, Cele Zrównoważonego Rozwoju, ślad wodny, optymalizacja zużycia wody, SDGs

Pobierz pliki

PDF (English)

Zasady cytowania

Ocklind, F., Liback, K., Lundqvist, L., Harge, W., & Venkatesh, G. (2024). Optymalizacja wykorzystania wody w celulozowniach i papierniach: Usprawniony przegląd publikacji w czasopismach naukowych. Studia Ecologiae Et Bioethicae. https://doi.org/10.21697/seb.5813

Cited by / Share

Licencja

Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Bez utworów zależnych 4.0 Międzynarodowe.

Bibliografia

Ahmetović, Elvis, Zdravko Kravanja, Nidret Ibrić, Ignacio E. Grossmann, and Luciana E. Savulescu. 2021. “State of the art methods for combined water and energy systems optimization in Kraft pulp mills.” Optimization and Engineering 22(3): 1831-1852. https://doi.org/10.1007/s11081-021-09612-4.
Google Scholar

Atkins, Martin, Michael Walmsley, Andrew Morrison, and James Neale. 2012. “Process integration in pulp and paper mills for energy and water reduction - A review.” Appita Journal 65(2): 170-177.
Google Scholar

Boguniewicz-Zablocka, Joanna, and Iwona Klosok-Bazan. 2020. “Sustainable Processing of Paper Industry Water and Wastewater: A Case Study on the Condition of Limited.” Polish Journal of Environmental Studies 29(3): 2063-2070. https://doi.org/10.15244/pjoes/111676.
Google Scholar

Chew, Irene Mei Leng, Dominic Chwan Yee Foo, Jean-Christophe Bonhivers, Paul Stuart, Alberto Alva-Argaez, and Luciana Savulescu. 2013. “A model-based approach for simultaneous water and energy reduction in a pulp and paper mill.” Applied Thermal Engineering 51(1-2): 393–400. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2012.08.070.
Google Scholar

Esmaeeli, Ali, and Mohammad-Hossein Sarrafzadeh. 2023. “Reducing freshwater consumption in pulp and paper industries using pinch analysis and mathematical optimization.” Journal of Water Process Engineering 53: 103646. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2023.103646.
Google Scholar

Francisco, Flavio, Reinaldo C. Mirre, Ewerton Emmanuel da Silva Calixto, Fernando Luiz Pellegrini Pessoa, and Eduardo Mach Queiroz. 2014. “Management of water consumption in pulp and paper industry–a case study using water sources diagram.” Chemical Engineering Transactions 39: 1255-1260. https://doi.org/10.3303/CET1429310.
Google Scholar

Han, Ngoc, Jianghua Zhang, Monh Hoang, Stephen Gray, and Zongli Xie. 2021. “A review of process and wastewater reuse in the recycled paper industry.” Environmental Technology and Innovation 24: 101860. https://doi.org/10.1016/J.ETI.2021.101860.
Google Scholar

Kamali, Mohammadreza, and Zahra Khodaparast. 2015. “Review on recent developments on pulp and paper mill wastewater treatment.” Ecotoxicology and Environmental Safety 114: 326-342. https://doi.org/j.ecoenv.2014.05.005.
Google Scholar

Karthik, Manikavasagam, Rita Sandeep Dhadapkar, Pravin Manekar, Pawan Aswale, and Tapas Nandy. 2011. “Closing water loop in a paper mill section for water conservation and reuse.” Desalination 281: 172-178. https://doi.org/j.desal.2011.07.055.
Google Scholar

Laestadius, Staffan. 2023. Större än du nånsin tror [Bigger than you sometimes believe]. Sweden: Verbal Forlag.
Google Scholar

Li, Yugang, Huanbin Liu, and Jinsong Tao. 2018. “Optimizational analysis of heat-recovery in drying-section of coating machine based on pinch technology.” Zhongguo Zaozhi Xuebao/Transactions of China Pulp and Paper 25(2): 71-75.
Google Scholar

Määtta, Linda. 2019. “Reduction of Chemical Oxygen Demand from Pulp Mill Wastewater with Intergrated Membrane Filtration.” Bachelor’s thesis submitted to the Tampere University, Finland, in January 2019. Accessed November 17, 2023. https://trepo.tuni.fi/handle/123456789/27118.
Google Scholar

Möbius, Christian, and A. Helble, A. 2004. “Combined ozonation and biofilm treatment for reuse of papermill wastewaters.” Water Science and Technology 49(4): 319–324. https://doi.org/10.2166/wst.2004.0294.
Google Scholar

Patel, Kartik, Niky Patel, Nilam Vaghamshi, Kamlesh Shah, Srinivas Duggirala, and Pravin Dudhagara. 2021. “Trends and strategies in the effluent treatment of pulp and paper industries: A review highlighting reactor options.” Current Research in Microbial Sciences 2(100077-). https://doi.org/10.1016/j.crmicr.2021.100077.
Google Scholar

Perin-Levasseur, Zoe, Luciana Savulescu, and Marzouk Benali. 2011. “Lignin production path assessment: Energy, water, and chemical integration perspective.” J-FOR 1(3): 25-30.
Google Scholar

Pervaiz, Muhammad, and Mohini Sain. 2011. “Protein extraction from secondary sludge of paper mill wastewater and its utilisation as a wood adhesive.” BioResources 6(2): 961-970. https://doi.org/10.15376/biores.6.2.961-970.
Google Scholar

Pizzichini, Massimo, Claudio Russo, and Chiara Di Meo. 2005. “Purification of pulp and paper wastewater, with membrane technology, for water reuse in a closed loop.” Desalination 178: 351-359. https://doi.org/j.desal.2004.11.045.
Google Scholar

RI.SE (Research Institutes of Sweden). (n.d. A). “Så påverkas låg vattenkvalitet produktionsprocessen [This is how poor water quality affects the production processes].” Accessed November 17, 2023. https://www.ri.se/sv/berattelser/sa-paverkar-lag-vattenkvalitet-produktionsprocessen.
Google Scholar

RI.SE (Research Institutes of Sweden). (n.d. B). “Industrin behöver minska sin vattenförbrukning [The industry needs to reduce its water usage].” Accessed November 17, 2023. https://www.ri.se/sv/berattelser/industrin-behover-minska-sin-vattenforbrukning.
Google Scholar

Rosado Corrêa Filho, Jose Roberto, Claudio Mudadu Silva, Daiane Cristina Diniz Caldeira, Leandro Coelho Dalvi, Deyvisson Araújo Nascimento, and Rodrigo Silva Leite. 2023. “Ultrafiltration and reuse opportunities of sectorial effluents from a kraft pulp mill in Brazil.” Nordic Pulp & Paper Research Journal 38(1): 171–179. https://doi.org/10.1515/npprj-2022-0030.
Google Scholar

Sousa, Ana, I.S.S Pinto, Luis Machado, Licinio Gando-Ferreira, and Margarida Quina. 2023. “Sustainability of kraft pulp mills: Bleaching technologies and sequences with reduced water use.” Journal of Industrial and Engineering Chemistry 125: 58-70. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2023.05.033.
Google Scholar

Tewari, Prahlad Kumar, S. Vidya Batra, and Malini Balakrishnan. 2009. “Efficient water use in industries: Cases from the Indian agro-based pulp and paper mills.” Journal of Environmental Management 90(1): 265–273. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2007.09.001.
Google Scholar

Toczyłowska-Mamińska, Renata. 2017. “Limits and perspectives of pulp and paper industry wastewater treatment – A review.” Renewable and Sustainable Energy Reviews 78: 764-772. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.021.
Google Scholar

Venkatesh, G. 2018A. “Recovery of different types of resources from wastewater – A structured review.” Vatten 74(2): 65-82.
Google Scholar

Venkatesh, G. 2018B. “Water pinch analysis – a review of recent peer-reviewed publications.” Vatten 74(3): 147-152.
Google Scholar

Wising, Ulrika, Thore Berntsson, and Paul Stuart. 2005. “The potential for energy savings when reducing the water consumption in a Kraft Pulp Mill.” Applied Thermal Engineering 25(7): 1057–1066. https://doi.org/j.applthermaleng.2004.07.023.
Google Scholar

WWF (World Wildlife Fund, Sweden). 2015. “Globalt WWF-index visar: Ökat fokus på miljö bland pappersjättar [Global WWF-index shows that there is a growing awareness of environmental sustainability among the paper-sector giants].” Accessed November 17, 2023. https://www.wwf.se/pressmeddelande/globalt-wwf-index-visar-okat-fokus-pa-miljo-bland-pappersjattar-2030093.
Google Scholar

Zetterlund, Selma, Olivia Schwartz, Maria Sandberg, and G. Venkatesh. 2023. “Computation modelling to advise and inform optimization for aeration and nutrient-dosing in wastewater treatment: case study from pulp and paper mill in south-central Sweden.” Journal of Water Process Engineering 56: 104508. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2023.104508.
Google Scholar