Het afvalwater van papierfabrieken wordt in grote hoeveelheden geproduceerd en bevat een verscheidenheid aan onzuiverheden die worden veroorzaakt door de verschillende productieprocessen. Een bijzonder kenmerk van dit afvalwater is het hoge gehalte aan lignine, een organische stof die vrijkomt bij het verpulveren van hout. Naast lignine bevat het afvalwater ook vezelresten, vulstoffen, chemicaliën (zoals bleekmiddelen en kleurstoffen) en organische verbindingen. Vanwege deze samenstelling vormt de behandeling van afvalwater in papierfabrieken een speciale uitdaging en het hoge waterverbruik in de industrie maakt het vaak noodzakelijk om rivierwaterzuiveringsinstallaties te gebruiken.
Inhoudsopgave
Technische achtergrond
De samenstelling van afvalwater in papierfabrieken varieert afhankelijk van de gebruikte grondstof en het type productieproces. Naast organische stoffen zoals cellulose en lignine zijn er ook chemicaliën die tijdens het productieproces worden gebruikt om het papier te bleken, te kleuren of te versterken. Vanwege de hoge waterbehoefte gebruiken veel papierfabrieken water uit natuurlijke waterlichamen, dat voor gebruik wordt gezuiverd in rivierwaterzuiveringsinstallaties en geschikt wordt gemaakt voor het productieproces.
Proces voor afvalwaterbehandeling in papierfabrieken
Het afvalwater wordt behandeld met een combinatie van mechanische, biologische en chemisch-fysische processen. Het doel is om de organische en chemische vervuiling te verminderen en te voldoen aan de wettelijke vereisten voor het lozen van afvalwater.
1. mechanische voorreiniging
Mechanische voorbehandeling is de eerste stap in afvalwaterbehandeling en wordt gebruikt om grotere vaste stoffen zoals vezelresten en zwevende vaste stoffen te verwijderen. Deze resten worden vastgehouden door zeven om het daaropvolgende biologische en chemische behandelingsproces te ontlasten.
2. flotatie-installaties
Flotatie met opgeloste lucht wordt vaak gebruikt om fijn gedispergeerde vaste stoffen en vezeldeeltjes uit afvalwater te verwijderen. Bij dit proces worden luchtbellen in het afvalwater gebracht, die zich vasthechten aan de vaste deeltjes en ze naar het oppervlak transporteren. Daar kunnen ze worden afgeschuimd. Deze methode is bijzonder effectief voor het verwijderen van vaste organische deeltjes en gesuspendeerde vaste stoffen en het voorbereiden van het afvalwater op biologische behandeling.
Foto: Onze ALMA NeoDAF flotatie-installatie
3. biologische behandeling
Biologische behandeling is gericht op het verminderen van de organische belasting in afvalwater. Er worden verschillende processen gebruikt om organische onzuiverheden zoals lignine en andere plantenresten af te breken.
Actiefslibproces
- In dit proces wordt het afvalwater in een beluchte tank gemengd met micro-organismen die de organische stoffen in het afvalwater afbreken. Het resulterende actieve slib wordt gedeeltelijk gerecycled om de microbiële activiteit en het afbraakproces continu in stand te houden.
Foto: beluchtingstank voor grote afvalwaterstromen(ALMA BHU BIO)
Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR)
- Een andere optie voor de behandeling van afvalwater uit de papierindustrie is het gebruik van Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) systemen. In deze reactoren zorgen speciale plastic dragers voor een groter oppervlak waarop biofilms zich kunnen vestigen, waardoor de biologische afbraak efficiënter verloopt. Dankzij de bewegende biofilmdragers maakt de MBBR een hogere belastingscapaciteit en een verbeterde afbraaksnelheid van organische stoffen mogelijk, wat het proces bijzonder voordelig maakt voor zwaar verontreinigd afvalwater van de papierproductie.
Anaërobe zuivering / biogasinstallaties
- Anaerobe afvalwaterzuivering wordt vaak gebruikt in papierfabrieken met een hoge organische belasting. Deze processen vinden plaats in afwezigheid van zuurstof, waarbij micro-organismen de organische stoffen afbreken en biogas (voornamelijk methaan) produceren. Het geproduceerde biogas kan worden gebruikt als energiebron in de papierfabriek, waardoor de energie-efficiëntie toeneemt en de bedrijfskosten dalen.
- Een ander voordeel van deze anaerobe behandeling is de vorming van korrelslib, dat wordt gevormd door de hoge calciumconcentraties in het afvalwater. Dit korrelslib wordt gekenmerkt door zijn hoge dichtheid en is bijzonder gemakkelijk te hanteren in biogasinstallaties (zoals de ALMA BHU GMR). Door de compacte structuur wordt het slib niet gemakkelijk uit de anaerobe reactor afgevoerd, wat het risico op versleping van biomassa aanzienlijk vermindert. Deze eigenschap zorgt voor een stabiele en efficiënte afvalwaterbehandeling, aangezien het verlies van biomassa tot een minimum wordt beperkt en de processtabiliteit in de reactor behouden blijft.
Foto: Onze biogasreactor speciaal ontworpen voor hoge calciumconcentraties ALMA BHU GMR
Biofiltratie
- Biologisch geactiveerde filtratie kan worden gebruikt als een extra stap om restverontreiniging in afvalwater te verminderen. Deze technologie, zoals gebruikt in de ALMA BHU BAF installatie is bijzonder effectief in het verwijderen van fijne organische residuen die in het afvalwater achterblijven na mechanische en biologische voorbehandeling.
Een belangrijk voordeel van biofiltratie is dat het het risico op biofouling in omgekeerde osmosesystemen stroomafwaarts aanzienlijk vermindert(productoverzicht van omgekeerde osmosesystemen). Dit maakt de werking van omgekeerde osmose stabieler en efficiënter. Dit maakt het mogelijk om het gezuiverde water te behandelen voor hergebruik in een WaterReUse-proces. Vanwege de grote hoeveelheden water die nodig zijn in de papierindustrie, biedt deze methode een uiterst winstgevende en milieuvriendelijke oplossing voor papierfabrieken. Waterrecycling verlaagt niet alleen de bedrijfskosten, maar draagt ook aanzienlijk bij aan de duurzaamheid van het bedrijf.
Afbeelding: Biologisch geactiveerde filtratie in betonconstructie voor afvalwaterstromen tot 1.000 m³/h(ALMA BHU BAF)
Probleem met kalkaanslag
In de papierindustrie is het kalkprobleem een vaak voorkomend obstakel in afvalwatersystemen en zuiveringsinstallaties. Een van de belangrijkste redenen hiervoor is het hoge calciumcarbonaatgehalte in afvalwater, dat ontstaat door het gebruik van calciumcarbonaat (CaCO₃) als vulstof in papier. Het recirculeren van het productiewater verhoogt ook de calciumconcentratie in het water, wat leidt tot de vorming van afzettingen in leidingen, reactoren en fittingen.
Deze afzettingen kunnen de efficiëntie van de systemen aanzienlijk schaden door de doorstroming te belemmeren, het energieverbruik te verhogen en de slijtage van de systeemonderdelen te versnellen.
Om deze kalkaanslag te bestrijden, zijn vaak chemisch-fysische processen nodig, met name calciumcarbonaatneerslag. In dit proces wordt calcium neergeslagen door precipitatiemiddelen toe te voegen, zodat het niet meer in opgeloste vorm aanwezig is en niet als kalkaanslag kan worden afgezet. Door het gericht neerslaan van calciumcarbonaat kan de afzetting onder controle worden gehouden en als slib worden afgescheiden tijdens de afvalwaterbehandeling voordat het tot bedrijfsstoringen leidt.
Uitdagingen in afvalwaterbehandeling in papierfabrieken
Hoge organische belasting: De verwerking van houtvezels en het gebruik van lignine leiden tot een hoge organische belasting van het afvalwater, wat een efficiënte biologische behandeling vereist.
Chemicaliën in afvalwater: Het gebruik van bleekmiddelen, kleurstoffen en andere chemicaliën vereist specifieke chemisch-fysische processen om deze stoffen veilig te verwijderen.
Kalkafzetting: De vorming van kalkaanslag kan de efficiëntie van afvalwaterzuiveringssystemen ernstig schaden en vereist het gebruik van speciale onthardings- en ontkalkingsprocessen.
Behandeling van rivierwater
Vanwege de hoge watervereisten zijn papierfabrieken vaak afhankelijk van waterzuiveringsinstallaties in rivieren om voldoende water te leveren voor het productieproces. Het ruwe water uit rivieren of meren wordt in verschillende stappen behandeld. Eerst vindt er een voorbehandeling plaats in CP-installaties (chemisch-fysische installaties) om opgeloste stoffen en zwevende deeltjes te verwijderen door middel van precipitatie en vlokvorming. Daarna wordt het water verder gezuiverd in meerlaagse filters om alle resterende vaste stoffen en onzuiverheden eruit te filteren. Afhankelijk van de gewenste waterkwaliteit wordt het water uiteindelijk behandeld in omgekeerde osmose systemen (ALMA BHU BiosS-Treat) om opgeloste zouten en fijne deeltjes te verwijderen en zo zeer zuiver water voor het productieproces te verkrijgen.
Afbeelding: Rivierwaterzuiveringsinstallatie voor een papierfabriek in Polen(ALMA BHU BiosS-Treat)
Conclusie
Afvalwater van papierfabrieken vormt een bijzondere uitdaging voor industriële afvalwaterbehandeling vanwege de hoge organische en chemische belasting en de grote hoeveelheid water die nodig is. Door een combinatie van mechanische voorbehandeling, flotatie-installaties (zoals de ALMA NeoDAF), biologische processen zoals het actiefslibproces, MBBR-reactoren en anaerobe biogasinstallaties kan het afvalwater efficiënt worden behandeld. Het kalkprobleem moet worden aangepakt met geschikte onthardingsmaatregelen om de operationele efficiëntie van de installaties op lange termijn te garanderen.
Door gebruik te maken van biofiltratiesystemen (bijv. de ALMA BHU BAF) in combinatie met omgekeerde osmosesystemen kan afvalwater efficiënt worden gerecycled en hergebruikt. Vanwege het hoge waterverbruik in de papierindustrie is dit een uiterst winstgevende en duurzame oplossing voor papierfabrieken.
