ES2331049T3 - Purificacion de circuitos para la industria de fabricacion del papel. - Google Patents

Abstract

Proceso para el tratamiento de agua de proceso o vertido de un proceso de fabricación de papel, donde se tratan al menos dos corrientes de dicha agua de proceso o vertido mediante una combinación diferente de fases de purificación, caracterizada por el hecho de que una primera corriente se somete al menos a una fase de purificación anaeróbica (1) y una fase de aireación (2), y una segunda corriente se somete al menos a una fase de purificación anaeróbica (1), una fase de aireación (2) y una fase de separación de sólidos (3, 4), y que estas al menos dos corrientes de agua de tratado de diferente calidad se devuelven en momentos diferentes al proceso de fabricación del papel.

Description

Purificación de circuitos para la industria de fabricación del papel.

La invención se refiere a un proceso para tratar agua de proceso de las fábricas de papel, en el cual se han llevado a cabo al menos una purificación anaeróbica y una fase de aireación.

Dentro del sector de la fabricación del papel, está aumentando la tendencia a reducir el consumo de agua. Hay diferentes motivos para ello, tales como reducir el consumo de agua dulce, reducir las cantidades de agua residual y limitar las pérdidas de calor.

Un inconveniente del consumo reducido de agua es que aumentan las concentraciones de contaminantes. Para prevenir problemas en circuitos sustancialmente cerrados, es cada vez más común purificar los circuitos. Una purificación de circuito de esta naturaleza comprende preferiblemente una purificación biológica que se utiliza para eliminar sustancias orgánicas disueltas, si es necesario, seguida del empleo de un filtro de arena para eliminar el exceso de materia suspendida.

Antes de la purificación, el agua de proceso se enfría de 55ºC a 35ºC, ya que hasta la fecha se ha asumido que las bacterias crecen más exitosamente a esta temperatura. Estas bacterias mesofílicas son incapaces de sobrevivir a una temperatura superior a 44ºC.

Una purificación de esta naturaleza se realiza en Zülpich Papier en Alemania. El proceso comprende una fase de purificación anaeróbica, seguida de una fase de purificación aeróbica y una fase de filtración por arena. La purificación aeróbica comprende un proceso de lodos activados, el cual comprende depósitos aireados que contienen biomasa segui-
dos de tanques de asentamiento secundarios, en los cuales se recoge la biomasa y se devuelve a los depósitos aireados.

El proceso de purificación se ha simplificado en Kappa Graphic Board en Hoogezand, Países Bajos, donde se ha cultivado una biomasa que alcanza un nivel alto de actividad a una temperatura de aprox. 55ºC. Como resultado, se puede prescindir del enfriamiento y la mayor actividad de las bacterias termofílicas permite incluso reducir el tamaño de los reactores.

Para fabricar papel, en principio se requieren 200 litros de agua por kilogramo de papel producido. Generalmente los procesos circulatorios reducen esta cantidad a menos de 20 l/kg para grados de papel blanco y a menos de 10 l/kg o frecuentemente a menos de 5 l/kg para grados de papel de embalar.

Obviamente, la calidad juega un papel importante en la reutilización del agua. Si todo el agua excedente pudiera convertirse en agua potable, podría reutilizarse todo sin problemas y no se perdería nada de agua. No obstante, los costes de purificación para lograr este objetivo son extremadamente elevados, ya que se habrían tratado grandes cantidades de agua utilizando instalaciones de membrana (UF y RO).

La invención se refiere al uso de diferentes fases de purificación sucesivas y, si es necesario, en paralelo, dando como resultado diferentes calidades de aguas residuales purificadas que pueden reutilizarse en diferentes momentos en una fábrica de papel. Según la invención es posible suministrar una cantidad de agua que ha pasado por una purificación anaeróbica y una fase de recuperación aeróbica pero que aún sigue conteniendo materiales suspendidos. Este agua es en principio adecuada como agua de relleno o agua de dilución en aquellas áreas de la fábrica donde el material suspendido no causa problemas (por ejemplo en el triturador). Una parte de este agua se somete a un tratamiento adicional durante el cual se extrae el material suspendido, por ejemplo mediante flotación o sedimentación. Este agua es adecuada para su uso cuando las cantidades de sólidos suspendidos (SS) de más de 100 mg/l no causan problemas, por ejemplo en determinados sprays. Se puede conseguir otro aumento en la calidad posicionando un filtro de arena corriente abajo en las unidades de flotación o sedimentación. El resultado es agua con una cantidad de SS < 10 mg/l, la cual es adecuada para los más sofisticados sprays.

En el proceso de la invención, la fase de separación de sólidos comprende una flotación y/o sedimentación y/o filtración por arena y/o filtración por membrana, preferiblemente más de una de estas fases de separación. Estas diferentes fases de separación pueden tener lugar consecutivamente, opcionalmente pasando parte de cada vertido a la siguiente fase de separación, y devolviendo parte directamente en puntos específicos durante el proceso de fabricación del papel, de acuerdo con la calidad del agua requerida en ese específico momento.

El tratamiento anaeróbico y/o el tratamiento aeróbico, preferiblemente ambos, pueden incorporarse en dos o más líneas de tratamiento diferentes. Preferiblemente, dos corrientes de agua tienen una proporción volumétrica de 1:9 a 9:1. De manera adecuada una de las dos corrientes tratadas se somete adicionalmente a una filtración por arena y/o una filtración por membrana, antes de devolverse al proceso de fabricación del papel. Preferiblemente al menos una de las fases de aireación tiene un tiempo de permanencia hidráulica de 1 a 8 horas, especialmente de 2 a 6 horas. El tratamiento anaeróbico y/otro tratamiento aeróbico puede realizarse parcial o completamente bajo condiciones mesofílicas o termofílicas, en particular a una temperatura de 30 a 60ºC, preferiblemente de 40 a 60ºC. Ventajosamente la fase de purificación anaeróbica y/o la fase de aireación puede(n) realizarse en tanques altos con una altura de 16 a 24 m y una S de 16 m, respectivamente. La aireación se realiza usando medios convencionales, por ejemplo usando inyectores.

Finalmente, una parte del agua biológicamente purificada también puede volver a purificarse con ayuda de una membrana UF con el fin de proporcionar una cantidad de agua de alta calidad completamente libre de sólidos suspendidos y en la cual se hayan eliminado las moléculas más grandes (relacionadas con el color). Este agua es apropiada, por ejemplo, para su uso en limpiadores de alta presión, recortadores de bordes y para preparar productos químicos. De esta manera, se proporcionan todas las cualidades requeridas, mientras que las fases de purificación adicionales se mantienen lo más cortas posibles, con el fin de limitar los costes de inversión.

El uso de la temperatura del agua más alta provoca una actividad biológica más alta y también impulsa el flujo a través de la membrana, de manera que el área de superficie de la membrana puede ser más pequeña. Además, se ha descubierto que los resultados de un tratamiento de UF mejoran considerablemente si este tratamiento va precedido de una fase de purificación anaeróbica, a través de la cual se han eliminado las moléculas más pequeñas.

La Figura 1 ilustra un ejemplo de una purificación de circuito para una fábrica de papel. Esta figura sirve como ejemplo de una forma de realización de la presente invención. Otras formas de realización con, por ejemplo, una distribución diferente de las corrientes también están dentro del campo de la invención.

En la figura 1, (1) es una purificación termofílica anaeróbica, (2) es un tanque aireado, (3) es un tanque Dortmund o Flotación con aire disuelto, y (4) es una unidad de ultrafiltración. Un tanque Dortmund es un tanque redondo de sedimentación de lodo, en el cual la base cónica tiene un ángulo de inclinación de aproximadamente 60 grados, de manera que no existe una necesidad de un mecanismo raspador para arrastrar el lodo hasta el centro de la base.

La Figura 2 ilustra una purificación de circuito para una fábrica de papel según el ejemplo descrito abajo. La instalación para la producción de papel (10) produce una corriente de agua clarificada (11) que se separa en dos corrientes parciales (12) y (13). Una unidad de enfriamiento (14), un reactor anaeróbico (15) y un depósito de aireación (16) están dispuestos en fila para el tratamiento de la corriente (12). Corriente abajo del depósito de aireación (12), se coloca un tanque de sedimentación (17) con una serie de lodos activados de retorno (18). Los vertidos de la unidad de sedimentación se dividen en una corriente de vertido (19) y una corriente de reciclaje (20), la cual conduce a una unidad de filtración por arena (21) y vuelve a la fábrica de papel a través de la corriente (22). La segunda corriente (13) conduce a un reactor anaeróbico (23) y un tanque de aireación (24) el cual produce la corriente tratada (25) que se devuelve a la fábrica de papel en un punto diferente de la corriente (22). Se puede proporcionar una unidad opcional de filtración por membrana (26) aparte de la corriente (25). Otra corriente de retorno adicional (27) pasa por una unidad de reblandecimiento (28), una unidad de filtración por arena (29), una unidad de filtración por membrana (30) y vuelve en otro momento diferente a la fábrica de papel.

Ejemplo

Una fábrica de papel produce 900 toneladas al día (tpd) de producto semielaborado para la fabricación de cajas corrugadas a base de papel residual como materia prima. El desagüe de vertido ha sido limitado por las autoridades de agua a 150 m^{3}/h, lo cual se corresponde con 4 m^{3} por tonelada de papel producido.

Para conseguir un aumento de la producción de 900 a 1500 tpd, se necesitaba poner más agua en circulación, pero el agua de proceso se contaminó demasiado y empezó a causar descascarillado y olores. La solución para el problema está representada en la Figura 2. En esta figura se puede ver que además del tratamiento para vertidos existente (14-15-16-17), se ha añadido un tratamiento consecutivo anaeróbico (23) y aeróbico (24), el cual trata
400 m^{3}/h de agua de proceso. Esta planta puede funcionar tanto a temperaturas mesofílicas como termofílicas, de manera que no se requiere un enfriamiento del agua de proceso. El tratamiento aeróbico consiste simplemente en un tanque sin retención de sólidos. Puesto que el vertido de este tanque puede contener 400 mg/l de sólidos suspendidos (SS), el agua se usa principalmente como agua de relleno (25) para los trituradores. De esta manera, la planta en línea actúa simplemente para reducir la materia orgánica disuelta y la dureza del agua.

Además, el tratamiento para vertidos existente se amplió con una filtración por arena (21) para refinar parte del agua tratada, de modo que pueda devolverse al proceso de producción como agua para el sellado de la bomba. Después de la filtración por arena la cantidad de SS es menor de 10 mg/l. La siguiente fase consistirá en añadir la filtración por membrana a parte de los fluidos que se devuelven al proceso (26) y a parte del vertido que normalmente se expulsa (27-28-29-30). De esta manera, se puede producir una calidad de agua adecuada para la dilución de los productos químicos que se usan para fabricar el papel así como para pulverizar agua. El objetivo final es llegar a los 0 m^{3} de vertido (19) por tonelada de papel producido con el fin de cumplir con la futura legislación.

Claims (11)

1. Proceso para el tratamiento de agua de proceso o vertido de un proceso de fabricación de papel, donde se tratan al menos dos corrientes de dicha agua de proceso o vertido mediante una combinación diferente de fases de purificación, caracterizada por el hecho de que una primera corriente se somete al menos a una fase de purificación anaeróbica (1) y una fase de aireación (2), y una segunda corriente se somete al menos a una fase de purificación anaeróbica (1), una fase de aireación (2) y una fase de separación de sólidos (3, 4), y que estas al menos dos corrientes de agua de tratado de diferente calidad se devuelven en momentos diferentes al proceso de fabricación del papel.

2. Proceso según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la fase de separación de sólidos comprende una flotación y/o una sedimentación y/o una filtración por arena y/o una filtración por membrana.

3. Proceso según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que la fase de aireación tiene un tiempo de permanencia hidráulica de 1 a 8 horas, preferiblemente de 2 a 6 horas.

4. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado por el hecho de que la purificación se desarrolla a una temperatura de 30 a 60ºC, preferiblemente de 40 a 60ºC.

5. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado por el hecho de que la fase de purificación anaeróbica y/o la fase de aireación se realiza(n) en tanques altos con una altura de 16 a 24 m y 8 a 16 m, respectivamente.

6. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado por el hecho de que la aireación se realiza usando inyectores.

7. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado por el hecho de que se realiza una sedimentación en un así llamado tanque Dortmund.

8. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado por el hecho de que se realiza una filtración por membrana en módulos UF.

9. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado por el hecho de que una de las al menos dos corrientes de agua ha sufrido adicionalmente una filtración por arena y/o una filtración por membrana.

10. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, donde las dos corrientes de agua de tratado tienen una proporción volumétrica de 1:9 a 9:1.

11. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado por el hecho de que al menos tres corrientes de agua de vertido se devuelven en diferentes momentos al proceso de fabricación del papel.