Las aguas residuales de las fábricas de papel se producen en grandes cantidades y contienen una variedad de impurezas causadas por los distintos procesos de producción. Una característica particular de estas aguas residuales es el alto contenido de lignina, una sustancia orgánica que se libera durante el despulpado de la madera. Además de lignina, las aguas residuales también contienen residuos de fibras, cargas, productos químicos (como blanqueantes y colorantes) y compuestos orgánicos. El tratamiento de las aguas residuales en las fábricas de papel plantea retos especiales debido a esta composición, y el elevado consumo de agua de la industria obliga a menudo a utilizar plantas de tratamiento de aguas fluviales.
Índice
Antecedentes técnicos
La composición de las aguas residuales de las fábricas de papel varía en función de la materia prima utilizada y del tipo de proceso de fabricación. Además de sustancias orgánicas como la celulosa y la lignina, también hay productos químicos que se utilizan durante el proceso de producción para blanquear, colorear o reforzar el papel. Debido a las elevadas necesidades de agua, muchas fábricas de papel utilizan agua de masas de agua naturales, que se purifica en plantas de tratamiento de aguas fluviales antes de su uso y se hace apta para el proceso de producción.
Proceso de tratamiento de aguas residuales en papeleras
Las aguas residuales se tratan mediante una combinación de procesos mecánicos, biológicos y químico-físicos. El objetivo es reducir la contaminación orgánica y química y cumplir los requisitos legales de vertido de aguas residuales.
1. limpieza mecánica previa
El pretratamiento mecánico es el primer paso en el tratamiento de aguas residuales y se utiliza para eliminar los sólidos de mayor tamaño, como residuos de fibras y sólidos en suspensión. Estos residuos son retenidos por cribas y tamices para aliviar el posterior proceso de tratamiento biológico y químico.
2. plantas de flotación
La flotación por aire disuelto se utiliza a menudo para eliminar sólidos finamente dispersos y partículas de fibra de las aguas residuales. En este proceso, se introducen burbujas de aire en las aguas residuales, que se adhieren a los sólidos y los transportan a la superficie. Allí pueden ser desespumados. Este método es especialmente eficaz para eliminar partículas orgánicas sólidas y sólidos en suspensión y preparar las aguas residuales para el tratamiento biológico.
Foto: Nuestra planta de flotación ALMA NeoDAF
3. tratamiento biológico
El tratamiento biológico tiene como objetivo reducir la carga orgánica de las aguas residuales. Se utilizan diversos procesos para descomponer impurezas orgánicas como la lignina y otros residuos vegetales.
Proceso de fangos activados
- En este proceso, las aguas residuales se mezclan en un tanque aireado con microorganismos que descomponen las sustancias orgánicas contenidas en las aguas residuales. Los lodos activados resultantes se reciclan parcialmente para mantener continuamente la actividad microbiana y el proceso de degradación.
Foto: Tanque de aireación para grandes caudales de aguas residuales(ALMA BHU BIO)
Reactor de biopelícula de lecho móvil (MBBR)
- Otra opción para tratar las aguas residuales de la industria papelera es el uso de sistemas de reactores de biopelícula de lecho móvil (MBBR). En estos reactores, unos soportes de plástico especiales proporcionan una mayor superficie para la colonización de biopelículas, lo que aumenta la eficacia de la biodegradación. Gracias a los soportes móviles de las biopelículas, el MBBR permite una mayor capacidad de carga y una tasa de degradación mejorada de las sustancias orgánicas, lo que hace que el proceso sea especialmente ventajoso para las aguas residuales muy contaminadas procedentes de la producción de papel.
Tratamiento anaeróbico / plantas de biogás
- El tratamiento anaeróbico de las aguas residuales se utiliza a menudo en las fábricas de papel con grandes cargas orgánicas. Estos procesos tienen lugar en ausencia de oxígeno, por lo que los microorganismos descomponen las sustancias orgánicas y producen biogás (principalmente metano). El biogás producido puede utilizarse como fuente de energía en la fábrica de papel, lo que aumenta la eficiencia energética y reduce los costes de funcionamiento.
- Otra ventaja de este tratamiento anaerobio es la formación de lodos peletizados, que se forman por las altas concentraciones de calcio en las aguas residuales. Este lodo gran ulado se caracteriza por su alta densidad y es especialmente fácil de manejar en las plantas de biogás (como la GMR de ALMA BHU). Debido a su estructura compacta, los lodos no se descargan fácilmente del reactor anaerobio, lo que reduce significativamente el riesgo de arrastre de biomasa. Esta propiedad garantiza un tratamiento estable y eficaz de las aguas residuales, ya que se minimiza la pérdida de biomasa y se mantiene la estabilidad del proceso en el reactor.
Foto: Nuestro reactor de biogás especialmente diseñado para altas concentraciones de calcio ALMA BHU GMR
Biofiltración
- La filtración biológicamente activada puede utilizarse como etapa adicional para reducir la contaminación residual de las aguas residuales. Esta tecnología, utilizada en la planta BAF de ALMA BHU es particularmente eficaz para eliminar los residuos orgánicos finos que permanecen en las aguas residuales tras el pretratamiento mecánico y biológico.
Una ventaja clave de la biofiltración es que reduce significativamente el riesgo de bioincrustaciones en los sistemas de ósmosis inversa aguas abajo (resumen de productos de los sistemas de ósmosis inversa). Esto hace que el funcionamiento de la ósmosis inversa sea más estable y eficaz. Esto permite tratar el agua purificada para su reutilización en un proceso WaterReUse. Debido a los elevados volúmenes de agua necesarios en la industria papelera, este método ofrece una solución extremadamente rentable y respetuosa con el medio ambiente para las fábricas de papel. El reciclaje del agua no sólo reduce los costes de explotación, sino que también contribuye significativamente a la sostenibilidad de la empresa.
Foto: Filtración biológicamente activada en construcción de hormigón para caudales de aguas residuales de hasta 1.000 m³/h(ALMA BHU BAF)
Problema de cal
En la industria papelera, el problema de la cal es un obstáculo que se presenta con frecuencia en los sistemas de aguas residuales y en las plantas de tratamiento. Una de las principales razones es el alto contenido de carbonato cálcico en las aguas residuales, que resulta del uso de carbonato cálcico (CaCO₃) como carga en el papel. La recirculación del agua de producción también aumenta la concentración de calcio en el agua, lo que provoca la formación de depósitos en tuberías, reactores y accesorios.
Estos depósitos pueden mermar considerablemente la eficacia de los sistemas al obstaculizar el flujo, aumentar el consumo de energía y acelerar el desgaste de los componentes del sistema.
Para combatir estos depósitos calcáreos, a menudo son necesarios procesos químico-físicos, en particular la precipitación de carbonato cálcico. En este proceso, el calcio se precipita mediante la adición de agentes precipitantes para que deje de estar presente en forma disuelta y no pueda depositarse como cal. Mediante la precipitación selectiva del carbonato cál cico, los depósitos pueden controlarse y separarse como lodos durante el tratamiento de las aguas residuales antes de que provoquen trastornos operativos.
Retos del tratamiento de aguas residuales en las papeleras
Elevada carga orgánica: La transformación de fibras de madera y el uso de lignina provocan una elevada carga orgánica en las aguas residuales, lo que requiere un tratamiento biológico eficaz.
Sustancias químicas en las aguas residuales: El uso de agentes blanqueadores, tintes y otras sustancias químicas requiere procesos químico-físicos específicos para eliminar estas sustancias de forma segura.
Depósitos de cal: La formación de depósitos calcáreos puede perjudicar gravemente la eficacia de los sistemas de tratamiento de aguas residuales y requiere el uso de procesos especiales de ablandamiento y desincrustación.
Tratamiento de aguas fluviales
Debido a las elevadas necesidades de agua, las papeleras suelen recurrir a plantas de tratamiento de aguas fluviales para obtener agua suficiente para el proceso de producción. El agua bruta de ríos o lagos se trata en varias etapas. En primer lugar, se realiza un pretratamiento en plantas CP (plantas químico-físicas) para eliminar las sustancias disueltas y los sólidos en suspensión mediante precipitación y floculación. A continuación, el agua se depura en filtros multicapa para filtrar los sólidos e impurezas restantes. En función de la calidad del agua deseada, el agua se trata finalmente en sistemas de ósmosis inversa (ALMA BHU BiosS-Treat) para eliminar las sales disueltas y las partículas finas y obtener así agua de gran pureza para el proceso de producción.
Foto: Planta de tratamiento de aguas fluviales para una fábrica de papel en Polonia(ALMA BHU BiosS-Treat)
Conclusión
Las aguas residuales de las fábricas de papel plantean un reto particular para el tratamiento de aguas residuales industriales debido a las elevadas cargas orgánicas y químicas y a la gran cantidad de agua necesaria. Mediante una combinación de pretratamiento mecánico, plantas de flotación (como la ALMA NeoDAF), procesos biológicos como el proceso de fangos activados, reactores MBBR y plantas anaerobias de biogás las aguas residuales pueden tratarse eficazmente. El problema de la cal debe abordarse con medidas de ablandamiento adecuadas para garantizar la eficacia operativa de las plantas a largo plazo.
La utilización de sistemas de biofiltración (por ejemplo, ALMA BHU BAF) junto con sistemas de ósmosis inversa permite reciclar y reutilizar eficazmente las aguas residuales. Debido al elevado consumo de agua en la industria papelera, se trata de una solución extremadamente rentable y sostenible para las fábricas de papel.
