Ścieki z papierni są produkowane w dużych ilościach i zawierają różne zanieczyszczenia spowodowane różnymi procesami produkcyjnymi. Szczególną cechą tych ścieków jest wysoka zawartość ligniny, substancji organicznej uwalnianej podczas roztwarzania drewna. Oprócz ligniny, ścieki zawierają również pozostałości włókien, wypełniacze, chemikalia (takie jak środki wybielające i barwniki) oraz związki organiczne. Oczyszczanie ścieków w papierniach stanowi szczególne wyzwanie ze względu na ten skład, a wysokie zużycie wody w przemyśle często wymaga stosowania oczyszczalni wody rzecznej.
Spis treści
Zaplecze techniczne
Skład ścieków w papierniach różni się w zależności od użytego surowca i rodzaju procesu produkcyjnego. Oprócz substancji organicznych, takich jak celuloza i lignina, w procesie produkcji wykorzystywane są również substancje chemiczne służące do wybielania, barwienia lub wzmacniania papieru. Ze względu na wysokie zapotrzebowanie na wodę, wiele papierni wykorzystuje wodę z naturalnych zbiorników wodnych, która przed użyciem jest oczyszczana w stacjach uzdatniania wody rzecznej i dostosowana do procesu produkcyjnego.
Proces oczyszczania ścieków w papierniach
Ścieki są oczyszczane przy użyciu kombinacji procesów mechanicznych, biologicznych i chemiczno-fizycznych. Celem jest zmniejszenie zanieczyszczenia organicznego i chemicznego oraz spełnienie wymogów prawnych dotyczących odprowadzania ścieków.
1. wstępne czyszczenie mechaniczne
Wstępne oczyszczanie mechaniczne jest pierwszym etapem oczyszczania ścieków i służy do usuwania większych ciał stałych, takich jak pozostałości włókien i zawiesiny. Pozostałości te są zatrzymywane przez sita i przesiewacze w celu odciążenia późniejszego procesu oczyszczania biologicznego i chemicznego.
2. instalacje flotacyjne
Flotacja rozpuszczonym powietrzem jest często stosowana do usuwania drobno zdyspergowanych ciał stałych i cząstek włókien ze ścieków. W tym procesie do ścieków wprowadzane są pęcherzyki powietrza, które przyczepiają się do ciał stałych i transportują je na powierzchnię. Tam mogą zostać odtłuszczone. Metoda ta jest szczególnie skuteczna w usuwaniu stałych cząstek organicznych i zawieszonych ciał stałych oraz przygotowywaniu ścieków do oczyszczania biologicznego.
Zdjęcie: Nasza instalacja flotacyjna ALMA NeoDAF
3. oczyszczanie biologiczne
Oczyszczanie biologiczne ma na celu zmniejszenie ładunku organicznego w ściekach. Różne procesy są wykorzystywane do rozkładu zanieczyszczeń organicznych, takich jak lignina i inne pozostałości roślinne.
Proces osadu czynnego
- W tym procesie ścieki są mieszane w napowietrzanym zbiorniku z mikroorganizmami, które rozkładają substancje organiczne zawarte w ściekach. Powstały osad czynny jest częściowo poddawany recyklingowi w celu ciągłego utrzymania aktywności mikroorganizmów i procesu degradacji.
Zdjęcie: Zbiornik napowietrzający dla dużych przepływów ścieków(ALMA BHU BIO)
Reaktor z ruchomym złożem biologicznym (MBBR)
- Inną opcją oczyszczania ścieków z przemysłu papierniczego jest zastosowanie systemów MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor). W reaktorach tych specjalne plastikowe nośniki zapewniają większą powierzchnię do kolonizacji biofilmów, co zwiększa wydajność biodegradacji. Dzięki ruchomym noś nikom biofilmu, reaktor MBBR zapewnia wyższą obciążalność i lepszą szybkość degradacji substancji organicznych, dzięki czemu proces ten jest szczególnie korzystny w przypadku silnie zanieczyszczonych ścieków z produkcji papieru.
Oczyszczalnie beztlenowe / biogazownie
- Beztlenowe oczyszczanie ścieków jest często stosowane w papierniach o dużym obciążeniu organicznym. Procesy te zachodzą przy braku tlenu, w wyniku czego mikroorganizmy rozkładają substancje organiczne i wytwarzają biogaz (głównie metan). Wytworzony biogaz może być wykorzystywany jako źródło energii w papierni, zwiększając wydajność energetyczną i zmniejszając koszty operacyjne.
- Kolejną zaletą tego beztlenowego oczyszczania jest tworzenie granulowanego osadu, który powstaje w wyniku wysokiego stężenia wapnia w ściekach. Ten granulowany osad charakteryzuje się wysoką gęstością i jest szczególnie łatwy w obsłudze w biogazowniach (takich jak ALMA BHU GMR). Ze względu na zwartą strukturę, osad nie jest łatwo odprowadzany z reaktora beztlenowego, co znacznie zmniejsza ryzyko przenoszenia biomasy. Ta właściwość zapewnia stabilne i wydajne oczyszczanie ścieków, ponieważ utrata biomasy jest zminimalizowana, a stabilność procesu jest utrzymywana w reaktorze.
Zdjęcie: Nasz reaktor biogazu specjalnie zaprojektowany do wysokich stężeń wapnia ALMA BHU GMR
Biofiltracja
- Filtracja aktywowana biologicznie może być stosowana jako dodatkowy etap redukcji zanieczyszczeń resztkowych w ściekach. Technologia ta, stosowana w ALMA BHU BAF jest szczególnie skuteczna w usuwaniu drobnych pozostałości organicznych, które pozostają w ściekach po mechanicznym i biologicznym oczyszczaniu wstępnym.
Kluczową zaletą biofiltracji jest to, że znacznie zmniejsza ona ryzyko biofoulingu w dalszych systemach odwróconej osmozy (przegląd produktów systemów odwróconej osmozy). Dzięki temu działanie odwróconej osmozy jest bardziej stabilne i wydajne. Umożliwia to uzdatnianie oczyszczonej wody do ponownego wykorzystania w procesie WaterReUse. Ze względu na duże ilości wody wymaganej w przemyśle papierniczym, metoda ta stanowi niezwykle opłacalne i przyjazne dla środowiska rozwiązanie dla papierni. Recykling wody nie tylko zmniejsza koszty operacyjne, ale także znacząco przyczynia się do zrównoważonego rozwoju firmy.
Zdjęcie: Biologicznie aktywowana filtracja w konstrukcji betonowej dla przepływu ścieków do 1000 m³/h(ALMA BHU BAF)
Problem z kamieniem
W przemyśle papierniczym problem wapna jest często występującą przeszkodą w systemach ściekowych i oczyszczalniach. Jednym z głównych powodów jest wysoka zawartość węglanu wapnia w ściekach, która wynika z zastosowania węglanu wapnia (CaCO₃) jako wypełniacza w papierze. Recyrkulacja wody produkcyjnej również zwiększa stężenie wapnia w wodzie, co prowadzi do powstawania osadów w rurach, reaktorach i armaturze.
Osady te mogą znacząco pogorszyć wydajność systemów, utrudniając przepływ, zwiększając zużycie energii i przyspieszając zużycie elementów systemu.
Aby zwalczyć te osady kamienia, często konieczne są procesy chemiczno-fizyczne, w szczególności wytrącanie węglanu wapnia. W tym procesie wapń jest wytrącany poprzez dodanie środków strącających, dzięki czemu nie jest już obecny w postaci rozpuszczonej i nie może odkładać się w postaci kamienia. Dzięki ukierunkowanemu wytrącaniu węglanu wap nia, osady mogą być kontrolowane i oddzielane jako szlam podczas oczyszczania ścieków, zanim doprowadzą do zakłóceń operacyjnych.
Wyzwania związane z oczyszczaniem ścieków w papierniach
Wysoki ładunek organiczny: Przetwarzanie włókien drzewnych i stosowanie ligniny prowadzi do wysokiego ładunku organicznego w ściekach, co wymaga skutecznego oczyszczania biologicznego.
Substancje chemiczne w ściekach: Stosowanie środków wybielających, barwników i innych substancji chemicznych wymaga określonych procesów chemiczno-fizycznych w celu bezpiecznego usuwania tych substancji.
Osady wapienne: Tworzenie się kamienia może poważnie pogorszyć wydajność systemów oczyszczania ścieków i wymaga zastosowania specjalnych procesów zmiękczania i odkamieniania.
Uzdatnianie wody rzecznej
Ze względu na wysokie zapotrzebowanie na wodę, papiernie często polegają na stacjach uzdatniania wody rzecznej, aby zapewnić wystarczającą ilość wody do procesu produkcyjnego. Surowa woda z rzek lub jezior jest uzdatniana na kilku etapach. Po pierwsze, wstępne oczyszczanie odbywa się w zakładach CP (zakłady chemiczno-fizyczne) w celu usunięcia rozpuszczonych substancji i zawieszonych ciał stałych poprzez wytrącanie i flokulację. Następnie woda jest dalej oczyszczana w wielowarstwowych filtrach w celu odfiltrowania wszelkich pozostałych ciał stałych i zanieczyszczeń. W zależności od pożądanej jakości wody, woda jest ostatecznie oczyszczana w systemach odwróconej osmozy (ALMA BHU BiosS-Treat) w celu usunięcia rozpuszczonych soli i drobnych cząstek, a tym samym uzyskania wody o wysokiej czystości do procesu produkcyjnego.
Zdjęcie: Oczyszczalnia wody rzecznej dla papierni w Polsce(ALMA BHU BiosS-Treat)
Wnioski
Ścieki z papierni stanowią szczególne wyzwanie dla oczyszczania ścieków przemysłowych ze względu na wysokie ładunki organiczne i chemiczne oraz dużą ilość wymaganej wody. Dzięki połączeniu mechanicznego oczyszczania wstępnego, instalacji flotacyjnych (takich jak ALMA NeoDAF), procesów biologicznych, takich jak proces osadu czynnego, reaktorów MBBR i biogazowni beztlenowych, oczyszczanie ścieków z papierni stanowi szczególne wyzwanie. biogazownie beztlenowe ścieki mogą być skutecznie oczyszczane. Problem kamienia kotłowego należy rozwiązać za pomocą odpowiednich środków zmiękczających, aby zapewnić wydajność operacyjną oczyszczalni w perspektywie długoterminowej.
Dzięki wykorzystaniu systemów biofiltracji (np. ALMA BHU BAF) w połączeniu z systemami odwróconej osmozy, ścieki mogą być skutecznie poddawane recyklingowi i ponownie wykorzystywane. Ze względu na wysokie zużycie wody w przemyśle papierniczym, jest to niezwykle opłacalne i zrównoważone rozwiązanie dla papierni.
