As águas residuais das fábricas de papel são produzidas em grandes quantidades e contêm uma variedade de impurezas causadas pelos diferentes processos de produção. Uma caraterística particular destas águas residuais é o elevado teor de lenhina, uma substância orgânica que é libertada durante a polpação da madeira. Para além da lenhina, as águas residuais também contêm resíduos de fibras, cargas, produtos químicos (como agentes de branqueamento e corantes) e compostos orgânicos. O tratamento de águas residuais nas fábricas de papel coloca desafios especiais devido a esta composição, e o elevado consumo de água da indústria obriga frequentemente à utilização de estações de tratamento de águas fluviais.
Índice
Contexto técnico
A composição das águas residuais nas fábricas de papel varia consoante a matéria-prima utilizada e o tipo de processo de fabrico. Para além das substâncias orgânicas, como a celulose e a lenhina, existem também produtos químicos que são utilizados durante o processo de produção para branquear, colorir ou reforçar o papel. Devido à elevada necessidade de água, muitas fábricas de papel utilizam água de massas de água naturais, que é purificada em estações de tratamento de águas fluviais antes de ser utilizada e tornada adequada para o processo de produção.
Processo de tratamento de águas residuais em fábricas de papel
As águas residuais são tratadas através de uma combinação de processos mecânicos, biológicos e físico-químicos. O objetivo é reduzir a poluição orgânica e química e cumprir os requisitos legais para a descarga de águas residuais.
1. pré-limpeza mecânica
O pré-tratamento mecânico é o primeiro passo no tratamento de águas residuais e é utilizado para remover sólidos de maiores dimensões, tais como resíduos de fibras e sólidos em suspensão. Estes resíduos são retidos por crivos e peneiras de modo a aliviar o processo de tratamento biológico e químico subsequente.
2. instalações de flotação
A flotação por ar dissolvido é frequentemente utilizada para remover sólidos finamente dispersos e partículas de fibra das águas residuais. Neste processo, são introduzidas bolhas de ar nas águas residuais, que se ligam aos sólidos e os transportam para a superfície. Aí podem ser removidos por escumadeira. Este método é particularmente eficaz para remover partículas orgânicas sólidas e sólidos em suspensão e preparar as águas residuais para tratamento biológico.
Foto: A nossa instalação de flotação ALMA NeoDAF
3. tratamento biológico
O tratamento biológico tem por objetivo reduzir a carga orgânica das águas residuais. São utilizados vários processos para decompor as impurezas orgânicas, como a lenhina e outros resíduos vegetais.
Processo de lamas activadas
- Neste processo, as águas residuais são misturadas num tanque arejado com microorganismos que decompõem as substâncias orgânicas contidas nas águas residuais. As lamas activadas resultantes são parcialmente recicladas de modo a manter continuamente a atividade microbiana e o processo de degradação.
Foto: Tanque de arejamento para grandes fluxos de águas residuais(ALMA BHU BIO)
Reator de Biofilme de Leito Móvel (MBBR)
- Outra opção para o tratamento de águas residuais da indústria do papel é a utilização de sistemas de Reator de Biofilme de Leito Móvel (MBBR). Nestes reactores, os suportes de plástico especiais proporcionam uma maior área de assentamento para os biofilmes, o que aumenta a eficiência da biodegradação. Graças aos suportes de biofilme móveis, o MBBR permite uma maior capacidade de carga e uma melhor taxa de degradação de substâncias orgânicas, tornando o processo particularmente vantajoso para águas residuais altamente contaminadas provenientes da produção de papel.
Tratamento anaeróbio / instalações de biogás
- O tratamento anaeróbio de águas residuais é frequentemente utilizado em fábricas de papel com elevadas cargas orgânicas. Estes processos ocorrem na ausência de oxigénio, em que os microrganismos decompõem as substâncias orgânicas e produzem biogás (principalmente metano). O biogás produzido pode ser utilizado como fonte de energia na fábrica de papel, aumentando a eficiência energética e reduzindo os custos operacionais.
- Outra vantagem deste tratamento anaeróbio é a formação de lamas peletizadas, que se formam devido às elevadas concentrações de cálcio nas águas residuais. Esta lama peletizada caracteriza-se pela sua elevada densidade e é particularmente fácil de manusear em instalações de biogás (como a ALMA BHU GMR). Devido à sua estrutura compacta, as lamas não são facilmente descarregadas do reator anaeróbio, o que reduz significativamente o risco de transferência de biomassa. Esta propriedade assegura um tratamento estável e eficiente das águas residuais, uma vez que a perda de biomassa é minimizada e a estabilidade do processo é mantida no reator.
Foto: O nosso reator de biogás especialmente concebido para concentrações elevadas de cálcio ALMA BHU GMR
Biofiltração
- A filtração biologicamente activada pode ser utilizada como uma fase adicional para reduzir a contaminação residual nas águas residuais. Esta tecnologia, tal como utilizada na instalação BAF da ALMA BHU é particularmente eficaz na remoção de resíduos orgânicos finos que permanecem nas águas residuais após o pré-tratamento mecânico e biológico.
Uma das principais vantagens da biofiltração é o facto de reduzir significativamente o risco de bioincrustação nos sistemas de osmose inversa a jusante (visão geral do produto dos sistemas de osmose inversa). Isto torna o funcionamento da osmose inversa mais estável e eficiente. Isto torna possível tratar a água purificada para reutilização num processo WaterReUse. Devido aos elevados volumes de água necessários na indústria do papel, este método oferece uma solução extremamente rentável e amiga do ambiente para as fábricas de papel. A reciclagem de água não só reduz os custos operacionais, como também contribui significativamente para a sustentabilidade da empresa.
Foto: Filtração biologicamente activada em construção de betão para caudais de águas residuais até 1.000 m³/h(ALMA BHU BAF)
Problema de calcário
Na indústria do papel, o problema da cal é um obstáculo frequente nos sistemas de águas residuais e nas estações de tratamento. Uma das principais razões para este facto é o elevado teor de carbonato de cálcio nas águas residuais, que resulta da utilização de carbonato de cálcio (CaCO₃) como material de enchimento no papel. A recirculação da água de produção também aumenta a concentração de cálcio na água, o que leva à formação de depósitos em tubos, reactores e acessórios.
Estes depósitos podem afetar significativamente a eficiência dos sistemas, impedindo o fluxo, aumentando o consumo de energia e acelerando o desgaste dos componentes do sistema.
Para combater estes depósitos de calcário, são frequentemente necessários processos físico-químicos, nomeadamente a precipitação de carbonato de cálcio. Neste processo, o cálcio é precipitado através da adição de agentes precipitantes, de modo a que deixe de estar presente na forma dissolvida e não possa ser depositado como calcário. Através da precipitação orientada do carbonato de cálcio, os depósitos podem ser controlados e separados como lamas durante o tratamento de águas residuais, antes de provocarem perturbações operacionais.
Desafios no tratamento de águas residuais em fábricas de papel
Elevada carga orgânica: O processamento de fibras de madeira e a utilização de lenhina conduzem a uma elevada carga orgânica nas águas residuais, o que exige um tratamento biológico eficiente.
Produtos químicos nas águas residuais: A utilização de agentes de branqueamento, corantes e outros produtos químicos exige processos físico-químicos específicos para a remoção segura destas substâncias.
Depósitos de calcário: A formação de calcário pode afetar gravemente a eficiência dos sistemas de tratamento de águas residuais e requer a utilização de processos especiais de amaciamento e descalcificação.
Tratamento de águas fluviais
Devido às elevadas necessidades de água, as fábricas de papel dependem frequentemente de estações de tratamento de águas fluviais para fornecer água suficiente para o processo de produção. A água bruta dos rios ou lagos é tratada em várias fases. Em primeiro lugar, é efectuado um pré-tratamento em instalações de tratamento químico-físico ( CP ) para remover substâncias dissolvidas e sólidos em suspensão através de precipitação e floculação. A água é depois purificada em filtros de várias camadas para filtrar quaisquer sólidos e impurezas remanescentes. Dependendo da qualidade desejada, a água é finalmente tratada em sistemas de osmose inversa (ALMA BHU BiosS-Treat) para remover sais dissolvidos e partículas finas e assim obter água de alta pureza para o processo de produção.
Foto: Estação de tratamento de águas fluviais para uma fábrica de papel na Polónia(ALMA BHU BiosS-Treat)
Conclusão
As águas residuais das fábricas de papel representam um desafio particular para o tratamento de águas residuais industriais devido às elevadas cargas orgânicas e químicas e à grande quantidade de água necessária. Através de uma combinação de pré-tratamento mecânico, instalações de flotação (como a ALMA NeoDAF), processos biológicos como o processo de lamas activadas, reactores MBBR e instalações anaeróbicas de biogás as águas residuais podem ser tratadas de forma eficiente. O problema do calcário deve ser resolvido através de medidas de amaciamento adequadas, a fim de garantir a eficiência operacional das instalações a longo prazo.
Através da utilização de sistemas de biofiltração (por exemplo, o ALMA BHU BAF) em conjunto com sistemas de osmose inversa, as águas residuais podem ser eficientemente recicladas e reutilizadas. Devido ao elevado consumo de água na indústria do papel, esta é uma solução extremamente rentável e sustentável para as fábricas de papel.
