{"id":131573,"date":"2011-03-08T10:26:16","date_gmt":"2011-03-08T09:26:16","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/?p=131573"},"modified":"2011-03-14T10:06:11","modified_gmt":"2011-03-14T09:06:11","slug":"tratamiento-del-agua-residual-industrial-de-una-papelera-mediante-ozonazacion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/2011\/03\/08\/131573","title":{"rendered":"TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL INDUSTRIAL DE UNA PAPELERA MEDIANTE OZONACI\u00d3N"},"content":{"rendered":"

Los sistemas de ozonaci\u00f3n a escala industrial han sido usados para tratar aguas residuales procedentes de industrias textiles, farmac\u00e9uticas o papeleras con el principal objetivo de eliminar compuestos org\u00e1nicos refractarios al tratamiento biol\u00f3gico. En esta noticia se muestra la aplicaci\u00f3n del sistema de ozonaci\u00f3n-biofiltraci\u00f3n utilizado por la papelera SCA Graphic Laakirchen AG<\/em> en el tratamiento de sus aguas residuales (a partir de Kaindl y Liechti, 2008; Kaindl, 2010).<\/p>\n

[Jos\u00e9 B. Carbajo, Departamento de Qu\u00edmica Anal\u00edtica e Ingenier\u00eda Qu\u00edmica, Universidad de Alcal\u00e1]<\/p>\n

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Introducci\u00f3n<\/span><\/strong><\/p>\n

La papelera SCA Graphic Laakirchen AG<\/em> localizada en la Regi\u00f3n de Salzkammergut (Austria) posee una capacidad de producci\u00f3n de 486.000\u00a0Tn\/a\u00f1o de papel gr\u00e1fico. Como resultado de su actividad productiva, SCA Graphic Laakirchen AG<\/em> genera anualmente 7.240.000\u00a0m3<\/sup> de aguas residuales con una carga en DQO cercana a los 7.800.000\u00a0kg. Estas aguas son tratadas en una planta de tratamiento propia antes de ser vertidas al r\u00edo Traun.<\/p>\n

La planta est\u00e1 dise\u00f1ada para tratar un caudal de 26.000\u00a0m3<\/sup>\/d\u00eda de aguas procedentes del sistema de producci\u00f3n. Estas aguas residuales despu\u00e9s de su homogenizaci\u00f3n en un tanque de 1.800\u00a0m3<\/sup> son distribuidas en dos l\u00edneas sim\u00e9tricas de tratamientos formadas por cuatro procesos ordenados secuencialmente; sedimentador primario, doble etapa biol\u00f3gica (reactor aerobio de lecho fluidizado y tratamiento convencional de fangos activos) y un sedimentador secundario.<\/p>\n

Sin embargo, el deseo de SCA Graphic Laakirchen AG<\/em> de expandir su producci\u00f3n hacia un tipo de papel con un mayor grado de brillantez, requiri\u00f3 de un blanqueamiento m\u00e1s intenso de la pasta mec\u00e1nica de madera as\u00ed como un aumento en el uso de agentes quelantes y de abrillantadores, productos qu\u00edmicos dif\u00edciles de degradar a trav\u00e9s de los tratamientos biol\u00f3gicos existentes en la planta. Adem\u00e1s, un mayor blanqueamiento de la pasta mec\u00e1nica provoca un incremento en la concentraci\u00f3n de lignina disuelta, compuesto tambi\u00e9n de dif\u00edcil biodegradaci\u00f3n. Estos hechos produjeron que la eficiencia en la eliminaci\u00f3n de la DQO de la planta descendiera significativamente y, debido a ello, que SCA Graphic Laakirchen AG<\/em>, en colaboraci\u00f3n con CM Consultores<\/em> y Machowets&Partner<\/em>, estudiase un nuevo dise\u00f1o de la planta de tratamiento\u00a0para incrementar su capacidad productiva sin superar los niveles m\u00e1ximos de vertido establecidos.<\/p>\n

A partir de los datos obtenidos tanto en la papelera Lang Papier<\/em> en Ettringen (Alemania) (Schmidt y Large,\u00a02000), la cual cuenta con una unidad de ozonaci\u00f3n, como los satisfactorios resultados en planta piloto (Kaindl\u00a0y\u00a0col.,\u00a01999) se dise\u00f1o una unidad de ozonaci\u00f3n-biofiltraci\u00f3n tras las l\u00edneas de tratamiento f\u00edsico-biol\u00f3gico para la degradaci\u00f3n de aguas residuales no biodegradables (DBO5<\/sub>\/DQO\u22480).<\/p>\n

Sistema de Ozonaci\u00f3n-Biofiltraci\u00f3n<\/span><\/strong><\/p>\n

La planta de SCA Graphic Laakirchen AG<\/em> se dise\u00f1o para tratar 26.000\u00a0m3<\/sup>\/d de aguas pre-tratadas biol\u00f3gicamente. Como se puede observar en la Figura 1, las aguas residuales procedentes de los tratamientos f\u00edsicos y biol\u00f3gicos son conducidas a un tanque de homogeneizaci\u00f3n antes de llegar a la torre de refrigeraci\u00f3n. Esta torre (Q0<\/sub>=13\u00a0MW) enfr\u00eda las aguas residuales hasta una temperatura de 32\u00baC con el objeto de compensar el calentamiento previsto en el proceso de ozonaci\u00f3n. Posteriormente, las aguas residuales son conducidas a una c\u00e1mara de pre-ozonaci\u00f3n (V=300\u00a0m3<\/sup>) desde la cual se impulsan hacia un filtro (\u03a6=1\u00a0mm) que protege los sistemas de tratamiento posteriores. El agua filtrada es bombeada hacia el reactor pasando por el inyector. El flujo de agua a presi\u00f3n pasa por un peque\u00f1o orificio creando un vac\u00edo parcial, que extrae el gas oxidante. En este punto se genera una intensa mezcla que asegura una alta transferencia. Para el correcto funcionamiento del sistema de ozonaci\u00f3n es necesario un flujo constante de agua. Por ello, existe una conducci\u00f3n de recirculaci\u00f3n que permite que el agua pueda ser bombeada desde el reactor hacia el inyector.<\/p>\n

El flujo de agua presurizada llega al reactor de acero inoxidable, en el que tienen lugar dos procesos; una reacci\u00f3n del ozono con los compuestos no biodegradables y una desgasificaci\u00f3n del ozono disuelto. Un difusor radial permite una distribuci\u00f3n \u00f3ptima de las burbujas de gas, hecho que asegura una utilizaci\u00f3n m\u00e1s eficiente del ozono residual no transferido. En la parte superior del reactor se extrae el gas remante. El ozono del gas se descompone en ox\u00edgeno mediante una reacci\u00f3n t\u00e9rmica catal\u00edtica antes de ser conducido a la unidad de biofiltraci\u00f3n.<\/p>\n

La l\u00ednea de agua continua hasta un c\u00e1mara de post-ozonaci\u00f3n (V=200\u00a0m3<\/sup>) donde el ozono disuelto se descompone, evitando que el potente oxidante pase al posterior proceso biol\u00f3gico. Tras la unidad de biofiltraci\u00f3n, las aguas tratadas son descargas al r\u00edo Traun.<\/p>\n

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Figura\u00a01.<\/strong> Diagrama de flujo del sistema de ozonaci\u00f3n-biofiltraci\u00f3n (Tomado de Kaindl, 2010).<\/p>\n

La unidad de ozonaci\u00f3n seleccionada est\u00e1 formado por un generador de ozono LWO 75000 con una capacidad de producci\u00f3n de 75\u00a0kgO3<\/sub>\/h a partir de ox\u00edgeno l\u00edquido (LOX Liquid OXigen<\/em>), que puede eliminar 1.830\u00a0kg\/d de DQO dif\u00edcilmente biodegradable. El dise\u00f1o de la planta permitir\u00eda incrementar su capacidad de ozonaci\u00f3n hasta los 225\u00a0kg\/h con dos generadores m\u00e1s.<\/p>\n

El ox\u00edgeno l\u00edquido pasa desde los tanques criog\u00e9nicos de almacenamiento al gasificador, y una vez evaporado, se introduce en el inyector. El generador es refrigerado por un corriente de agua (5\u00baC) gracias a un intercambiador de calor (liquido-gas) y a una unidad de refrigeraci\u00f3n de aire independiente.<\/p>\n

El coste total de proyecto ascendi\u00f3 a los 7.600\u00a0millones de \u20ac, de los cuales 3.508 millones son costes debidos a la instalaci\u00f3n de la etapa de ozonaci\u00f3n y 1.561 millones son costes de refrigeraci\u00f3n de las aguas. El resto son costes de ingenier\u00eda, suministro de ox\u00edgeno e instalaciones compartidas.<\/p>\n

\u00a0Resultados<\/span><\/strong><\/p>\n

La planta de tratamiento est\u00e1 permitiendo cumplir los valores m\u00e1ximos de vertido exigidos por la legislaci\u00f3n desde su puesta en marcha. La dosis de ozono (gO3<\/sub>\u00a0transferido\/gDQO\u00a0influente) para alcanzar una determinada eliminaci\u00f3n de DQO (%) en el proceso de ozonaci\u00f3n-biofiltraci\u00f3n (O3<\/sub>+BF), estimadas en la planta piloto, tuvieron un muy significativo grado de correspondencia con las posteriormente observadas en la escala industrial. Adem\u00e1s, como tambi\u00e9n se estim\u00f3 en la escala piloto, la eficiencia de utilizaci\u00f3n de ozono fue siempre superior a 98% (Kaindl y col., 1999).<\/p>\n

En la Figura 2 se muestra un per\u00edodo de ejemplo comprendido entre los meses de julio y agosto de 2005. Como se puede observar, los l\u00edmites de vertido sin el sistema de O3<\/sub>+BF hubieran sido superados varios d\u00edas. Especialmente en el mes de agosto, donde con una producci\u00f3n superior de papel con mayor grado de brillantez se generaron aguas residuales m\u00e1s concentradas en compuestos menos biodegradables, hecho que produjo una menor reducci\u00f3n de la DQO en el tratamiento f\u00edsico-biol\u00f3gico.<\/p>\n

Por otro lado, el tratamiento de ozonaci\u00f3n consigui\u00f3 reducir significativamente tanto el color del agua como su concentraci\u00f3n en compuestos clorados determinados como compuestos organohalogenados adsorbibles (AOX).<\/p>\n

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Figura\u00a02.<\/strong> Evoluci\u00f3n de la DQO (kg\/g) tras el sistema\u00a0 f\u00edsico-biol\u00f3gico (—<\/span><\/strong>)\u00a0 y\u00a0\u00a0\u00a0tras el sistema ozonaci\u00f3n-biofiltraci\u00f3n\u00a0 (—)<\/span><\/span><\/strong> as\u00ed como la producci\u00f3n de papel con mayor grado de brillantez (kg\/g) durante los meses de julio y agosto de 2005. L\u00edmite m\u00e1ximo de vertido (– —<\/span><\/strong>) y el 80% del l\u00edmite m\u00e1ximo de vertido (– –<\/span>) (Tomado de Kaindl y Liechti, 2008).<\/p>\n

La media anual (2005) del coste del tratamiento en los dos procesos de la planta de SCA Graphic Laakirchen AG<\/em> fue de:<\/p>\n

DQO-eliminaci\u00f3n proceso f\u00edsico-biol\u00f3gico\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 \u00a00,27\u00a0\u20ac\/kgDQOel.<\/p>\n

DQO-eliminaci\u00f3n proceso de ozonaci\u00f3n-biofiltraci\u00f3n\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 1,33\u00a0\u20ac\/kgDQOel.<\/p>\n

El coste del tratamiento O3<\/sub>+BF es similar al estimado en la planta piloto (1,40\u00a0\u20ac\/kgDQOel.) y significativamente mayor al del tratamiento f\u00edsico-biol\u00f3gico (Kaindl y col., 1999). Este hecho es consecuencia de que los compuestos f\u00e1cilmente biodegradables son degradas en el primer proceso, siendo los m\u00e1s dif\u00edciles de degradar los eliminados en el proceso de O3<\/sub>+BF. Por tanto, cuando relacionamos los costes de tratamiento con el papel producido, cumpliendo los l\u00edmites m\u00e1ximos de vertido, la relaci\u00f3n es notablemente m\u00e1s favorable al tratamiento O3<\/sub>+BF.<\/p>\n

DQO-eliminaci\u00f3n proceso f\u00edsico-biol\u00f3gico\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 3,68\u00a0\u20ac\/Tn papel<\/p>\n

DQO-eliminaci\u00f3n proceso de ozonaci\u00f3n-biofiltraci\u00f3n\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 0,53\u00a0\u20ac\/Tn papel<\/p>\n

Estos costes incluyen un incremento de un 30% en la producci\u00f3n de papel con mayor grado de brillantez. S\u00ed la producci\u00f3n de esta calidad de papel se incrementase, los costes para el proceso de avanzado tambi\u00e9n aumentar\u00edan.<\/p>\n

Conclusiones<\/span><\/strong><\/p>\n

Por tanto, la ozonaci\u00f3n y la posterior biofiltraci\u00f3n del agua residual industrial pre-tratada f\u00edsica y biol\u00f3gicamente consiguieron:<\/p>\n