Odpadová voda z papierní vzniká vo veľkých množstvách a obsahuje množstvo znečistení, ktoré sú spôsobené rôznymi výrobnými procesmi. Špeciálnou vlastnosťou tejto odpadovej vody je vysoký obsah lignínu, organické látky, ktorá sa uvoľňuje pri rozklade dreva. Okrem lignínu obsahuje odpadová voda aj zvyšky vlákien, plnivá, chemikálie (ako bielidlá a farbivá) a organické zlúčeniny. Vzhľadom na toto zloženie kladie čistenie odpadových vôd v papierenských fabrikách osobitné požiadavky a vysoká spotreba vody v tomto odvetví často vyžaduje použitie zariadení na čistenie riečnej vody.
Obsah
Technické pozadie
Zloženie odpadových vôd v papierenských závodoch sa líši v závislosti od použitej suroviny a spôsobu výroby. Okrem organických látok, ako je celulóza a lignín, sa v nich nachádzajú aj chemikálie, ktoré sa používajú počas výrobného procesu na bielenie, farbenie alebo spevňovanie papiera. Vzhľadom na vysokú spotrebu vody mnohé papierne využívajú vodu z prírodných vodných zdrojov, ktorá sa pred použitím čistí v zariadeniach na úpravu riečnej vody a upravuje tak, aby bola vhodná na výrobný proces.
Postup na čistenie odpadových vôd v papierniach
Čistenie odpadových vôd prebieha kombináciou mechanických, biologických a chemicko-fyzikálnych postupov. Cieľom je znížiť organické a chemické zaťaženie a dodržať zákonné požiadavky na vypúšťanie odpadových vôd.
1. Mechanické predčistenie
Mechanická predúprava je prvým krokom čistenia odpadových vôd a slúži na odstránenie väčších tuhých látok, ako sú zvyšky vlákien a suspendované látky. Tieto zvyšky sa zachytávajú pomocou hrebeňov a sít, aby sa odľahčil následný biologický a chemický proces čistenia.
2. Flotačné zariadenia
Flotácia s uvoľnením tlaku sa často používa na odstraňovanie jemne dispergovaných tuhých látok a vláknitých častíc z odpadových vôd. Pri tomto procese sa do odpadovej vody vpustia vzduchové bubliny, ktoré sa pripájajú k tuhým látkam a transportujú ich na povrch. Tam ich možno odstrániť. Táto metóda je obzvlášť účinná na odstraňovanie tuhých organických častíc a suspendovaných látok a na prípravu odpadovej vody na biologické čistenie.
Foto: Naše flotačné zariadenie ALMA NeoDAF
3. Biologická úprava
Biologické čistenie má za cieľ znížiť organické zaťaženie odpadových vôd. Na rozklad organických znečisťujúcich látok, ako je lignín a iné rastlinné zvyšky, sa používajú rôzne postupy.
Metóda aktívneho kalu
- V tomto procese sa odpadová voda zmieša v prevzdušňovanej nádrži s mikroorganizmami, ktoré rozkladajú organické látky obsiahnuté v odpadovej vode. Vzniknutý aktivovaný kal sa čiastočne vracia späť, aby sa mikroorganizmami a proces rozkladu nepretržite udržiavali.
Foto: Aeróbna nádrž pre veľké množstvá odpadových vôd (ALMA BHU BIO)
Reaktor s pohyblivým ložom a biofilmom (MBBR)
- Ďalšou možnosťou na čistenie odpadových vôd z papierenského priemyslu je použitie systémov Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR). V týchto reaktoroch poskytujú špeciálne plastové nosiče väčšiu plochu pre usadzovanie biofilmov, čo zvyšuje účinnosť biologického rozkladu. MBBR umožňuje vďaka pohyblivým nosičom biofilmu vyššiu zaťažiteľnosť a zlepšenú rýchlosť rozkladu organických látok, čím je tento proces výhodný najmä pri silne zaťažených odpadových vodách z výroby papiera.
Anaeróbna úprava / bioplynové stanice
- V papierenských fabrikách s vysokým organickým zaťažením sa často používa anaeróbne čistenie odpadových vôd. Tieto procesy prebiehajú bez prítomnosti kyslíka, pričom mikroorganizmy rozkladajú organické látky a produkujú bioplyn (hlavne metán). Vyrobený bioplyn sa môže v papierenskej fabrike využiť ako zdroj energie, čím sa zvýši energetická účinnosť a znížia prevádzkové náklady.
- Ďalšou výhodou tohto anaeróbneho spracovania je vznik peletového kalu, ktorý vzniká vďaka vysokej koncentrácii vápnika v odpadovej vode. Tento peletový kal sa vyznačuje vysokou hustotou a je veľmi jednoducho spracovateľný v bioplynových zariadeniach (ako je ALMA BHU EGSB). Vďaka svojej kompaktnej štruktúre sa kal tak ľahko nevylučuje z anaeróbneho reaktora, čo výrazne znižuje riziko úniku biomasy. Táto vlastnosť zaisťuje stabilné a efektívne čistenie odpadových vôd, pretože minimalizuje stratu biomasy a udržuje stabilitu procesu v reaktore.
Foto: Náš dvojstupňový bioplynový reaktor ALMA BHU EGSB
biofiltrácia
- Biologicky aktivovaná filtrácia sa môže použiť ako dodatočná fáza na zníženie zvyškového zaťaženia v odpadových vodách. Táto technológia, ako sa používa v ALMA BHU BAF , je obzvlášť účinná pri odstraňovaní jemných organických zvyškov, ktoré zostávajú v odpadovej vode po mechanickom a biologickom predčistení.
Rozhodujúcou výhodou biofiltrácie je, že výrazne znižuje riziko biologického znečistenia v následných zariadeniach na reverznú osmózu (prehľad produktov zariadení na reverznú osmózu). Vďaka tomu je prevádzka reverznej osmózy stabilnejšia a efektívnejšia. To umožňuje upravenú vodu v procese WaterReUse pripraviť na opätovné použitie. Vzhľadom na veľké množstvo vody, ktoré sa v papierenskom priemysle spotrebuje, táto metóda ponúka mimoriadne rentabilné a ekologické riešenie pre papierne. Recyklácia vody nielenže znižuje prevádzkové náklady, ale aj výrazne prispieva k udržateľnosti podniku.
Foto: Biologicky aktivovaná filtrácia v betónovej konštrukcii pre prietoky odpadových vôd do 1 000 m³/h (ALMA BHU BAF)
Problémy s vápennými usadeninami
V papierenskom priemysle predstavuje problém vápna častú prekážku v kanalizačných systémoch a čistiarňach odpadových vôd. Hlavným dôvodom je vysoký obsah uhličitanu vápenatého v odpadových vodách, ktorý je výsledkom použitia uhličitanu vápenatého (CaCO₃) ako plniva v papieri. Recykláciou výrobnej vody sa koncentrácia vápnika vo vode ešte zvyšuje, čo vedie k tvorbe usadenín v potrubiach, reaktoroch a armatúrach.
Tieto usadeniny môžu výrazne ovplyvniť účinnosť zariadení tým, že bránia prietoku, zvyšujú spotrebu energie a urýchľujú opotrebovanie komponentov zariadení.
Na boj proti týmto usadeninám je často potrebné použiť chemicko-fyzikálne postupy, najmä zrážanie uhličitanu vápenatého. Pri tomto postupe sa vápnik vysráža pridaním srážacích činidiel, takže už nie je v rozpustenom stave a nemôže sa usadzovať vo forme vodného kameňa. Cieleným zrážaním uhličitanu vápenatého je možné usadeniny kontrolovať a v rámci čistenia odpadových vôd oddeľovať vo forme kalu, skôr ako spôsobia prevádzkové poruchy.
Výzvy pri čistení odpadových vôd v papierniach
Vysoká organická záťaž: Spracovanie drevných vlákien a použitie lignínu vedú k vysokej organickej záťaži odpadových vôd, čo si vyžaduje výkonné biologické čistenie.
Chemikálie v odpadových vodách: Používanie bielidiel, farbív a iných chemikálií si vyžaduje špecifické chemicko-fyzikálne postupy na bezpečné odstránenie týchto látok.
Usadeniny vápnika: Tvorba vápnika môže výrazne ovplyvniť účinnosť systémov na čistenie odpadových vôd a vyžaduje použitie špeciálnych postupov na zmäkčenie a odstránenie vápnika.
Úprava riečnej vody
Vzhľadom na vysokú spotrebu vody sa papierne často spoliehajú na zariadenia na úpravu riečnej vody, aby zabezpečili dostatočné množstvo vody pre výrobný proces. Surová voda z riek alebo jazier sa upravuje v niekoľkých krokoch. Najskôr prebieha predúprava v CP zariadeniach (chemicko-fyzikálnych zariadeniach), aby sa odstránili rozpustené látky a suspendované látky prostredníctvom zrážania a flokulácie. Následne sa voda ďalej čistí vo viacvrstvových filtroch, aby sa odfiltrovali zvyšné tuhé látky a nečistoty. V závislosti od požadovanej kvality vody sa voda nakoniec upravuje v zariadeniach na reverznú osmózu ( ALMA BHU BiosS-Treat), aby sa odstránili rozpustené soli a jemné častice a získala sa tak vysoko čistá voda pre výrobný proces.
Foto: Čistička odpadových vôd pre papierenskú fabriku v Poľsku (ALMA BHU BiosS-Treat)
Záver
Odpadová voda z papierní predstavuje vzhľadom na vysoké organické a chemické zaťaženie, ako aj veľkú spotrebu vody, osobitnú výzvu pre priemyselné čistenie odpadových vôd. Kombináciou mechanického predčistenia, flotačných zariadení (napr. ALMA NeoDAF), biologických procesov, ako je proces s aktivovaným kalom, MBBR reaktorov a anaeróbnych bioplynových zariadení je možné odpadovú vodu účinne čistiť. Problém vápenatých usadenín je potrebné riešiť vhodnými zmäkčovacími opatreniami, aby bola dlhodobo zabezpečená prevádzková efektívnosť zariadení.
Využitím biofiltračných systémov (napr. ALMA BHU BAF) v kombinácii s reverznými osmóznymi zariadeniami je možné odpadovú vodu efektívne recyklovať a opätovne využiť. Vzhľadom na vysokú spotrebu vody v papierenskom priemysle predstavuje toto riešenie pre papierne mimoriadne rentabilné a udržateľné riešenie.
