Respuesta rápida: Una fábrica de pasta y papel produce tres lodos muy diferentes: lodo primario (fibra y carga procedentes del clarificador, fácil de deshidratar), lodo secundario (biológico, procedente de la etapa de aireación, difícil de deshidratar) y, en las fábricas de papel reciclado, lodo de destintado (fibra, tinta, arcilla y carbonato de calcio). Las prensas de tornillo y las prensas de banda manejan bien el lodo primario fibroso; una prensa de filtro de cámara o de membrana es la mejor opción para el lodo de destintado con alto contenido de cenizas, para la mezcla de lodo primario y secundario cuando se necesita una torta con más del 35–40% de sólidos para combustible de caldera o vertedero, y para el lodo de cal y los residuos de licor verde en las fábricas kraft.
Los tres lodos de una fábrica de papel
Cualquier discusión sobre los lodos de pulpa y papel debe comenzar separando los flujos, porque la elección incorrecta del equipo de deshidratación generalmente proviene de tratarlos como un solo material.
| Lodo | Fuente | Lo que contiene | Comportamiento de deshidratación |
|---|---|---|---|
| Lodo primario | Clarificador primario o DAF en el efluente de la planta | Fibra corta, finos, carga (arcilla, carbonato de calcio, talco), algo de almidón y encolante | Fácil: fibroso, forma una torta abierta, alta deshidratabilidad |
| Lodo secundario (biológico) | Planta de lodos activados, laguna aireada, MBBR o MBR que tratan el efluente | Flóculo bacteriano, polímero extracelular, agua ligada | Duro: compresible, gelatinoso, alta demanda de polímeros |
| Lodo de destintado | Etapas de flotación y lavado de una línea de fibra reciclada (DIP) | Tinta, arcilla de recubrimiento y carbonato, fibra corta, stickies; 40–60% de cenizas | Moderado: el alto contenido de cenizas lo hace denso, pero los finos obstruyen la tela |
| Lodo de cal y residuos | Recausticización Kraft: carbonato de calcio del clarificador de licor blanco; sedimentos de licor verde | Sólidos inorgánicos finos, alcalinos, calientes | Inorgánico y fácil en un filtro prensa; los residuos son pegajosos y alcalinos |
La mayoría de las fábricas mezclan lodos primarios y secundarios antes del deshidratado, normalmente en una proporción entre 2:1 y 4:1 en peso seco, porque la fibra del lodo primario actúa como coadyuvante de filtración y arrastra consigo el lodo biológico. Esa proporción es el factor determinante más importante de la eficacia con que se deshidrata el lodo mezclado, y el diseño del tratamiento de efluentes de la fábrica la fija. Nuestra guía para cuando se necesita DAF cubre la etapa primaria, y MBR vs MBBR vs SBR la etapa biológica.
Para qué es el pastel decide el objetivo.
Los lodos de la industria de la pasta y el papel tienen más usos finales que la mayoría de los lodos industriales, y cada uno tiene un objetivo de humedad:
- Combustible para calderas En la caldera de corteza o de biomasa de la fábrica: los lodos deben estar suficientemente secos para aportar calor en lugar de absorberlo. Por debajo de aproximadamente 35% de sólidos, los lodos representan una pérdida neta de energía en la caldera; 40–50% de sólidos es el objetivo habitual, y cuanto más alto, mejor.
- VertederoLa mayoría de las jurisdicciones exigen una torta que pase una prueba de filtro de pintura y sea lo suficientemente estable para ser transportada; en la práctica, entre 25 y 35 % de sólidos para lodo mixto. Las tarifas de vertedero se cobran por tonelada húmeda, por lo que cada punto de sólidos es dinero.
- Aplicación en el terreno y compostaje: Un 20–30 % de sólidos es suficiente; la limitación son los contaminantes más que la sequedad.
- Hornos de cemento, fabricación de ladrillos y tablerosEl lodo de destintado, con su alto contenido mineral, es una materia prima; el horno o la planta establece la especificación de humedad, generalmente 40–60% de sólidos.
La elección del equipo se deriva del objetivo. Una prensa de banda alcanza cómodamente un 20–30% de sólidos en lodos mixtos; una prensa de tornillo alcanza un 25–35% en lodos fibrosos; un filtro prensa de cámara alcanza un 35–45%; un filtro prensa de membrana alcanza un 40–55% en lodos de destintado y mixtos. Si la torta va a una caldera o a un horno, el filtro prensa es generalmente el único equipo que llega allí sin secado térmico.
Comparación de equipos para lodos de fábrica de papel
| Equipo | Lodo primario / fibroso | Primario mixto + secundario | Lodo de destintado | Notas |
|---|---|---|---|---|
| Prensa de tornillo | 30–40 % de sólidos, excelente | 25–35% | 25–35 %, desgaste de la pantalla por ceniza | Baja energía, continuo, tolerante a la fibra; deficiente con lodos con poca fibra |
| Filtro de banda | 25–35% | 20–30% | 25–35% | Continuo, bajo capital; sensible a los polímeros; torta húmeda |
| Centrífuga decantadora | 25–35% | 20–30% | 30–40% | Compacto; alta potencia y polímero; la fibra puede envolver el rollo |
| Prensa de filtro de cámara | 35–45% | 30–40% | 40–50% | Lote; el pastel más seco entre los equipos convencionales; el cegamiento de la tela por finos y pegajosos debe gestionarse |
| Filtro prensa de membrana | 40–50% | 35–45% | 45–55% | El prensado compensa la fracción biológica compresible; el ciclo más corto para una humedad objetivo |
Una configuración común en molinos más grandes es una prensa de tornillo o prensa de banda para lodos primarios de rutina y una prensa de filtro para el lodo de destintado o mixto que debe ir a la caldera. Consulte nuestro completo Comparación entre filtro prensa, centrífuga y prensa de banda y nuestro prensa de tornillo de discos múltiples página.
Diseño de un filtro prensa para lodos de fábrica de papel
Acondicionamiento
El lodo primario a menudo no necesita polímero en un filtro prensa, o solo un poco. El lodo mixto necesita un polímero catiónico en una dosis que aumenta con la fracción biológica, típicamente 2–6 kg de polímero activo por tonelada seca. El lodo de destintado frecuentemente responde a un sistema dual: una dosis baja de coagulante inorgánico (alumbre o cloruro de polialuminio) seguida de polímero. Los ensayos de jarra y un ensayo de hoja de filtro con su propio lodo merecen un día del tiempo de cualquiera; definen el polímero, la tela y el tiempo de ciclo.
Tela
La fibra no obstruye el paño; lo hacen los finos, la arcilla de recubrimiento, el carbonato y las sustancias pegajosas. Para el lodo primario, un paño de polipropileno multifilamento o de fieltro agujado libera bien. Para el lodo de destintado, pase a un monofilamento o una combinación de mono/multifilamento con una cara calandrada y baja permeabilidad, y planifique el lavado regular del paño a alta presión porque las sustancias pegajosas (adhesivos del papel reciclado) se acumulan en la superficie del paño. El lavado alcalino en caliente las elimina; nuestro Guía de selección de telas y nuestro artículo sobre cegamiento del paño Da los detalles.
Alimentar y ciclar
Los lodos de papel no son abrasivos, por lo que basta con una bomba centrífuga o de cavidad progresiva con una rampa de presión hasta 6–8 bar. El lodo fibroso llena y filtra rápidamente: los ciclos de 45–90 minutos son comunes para el lodo primario, y más largos para el lodo mixto con una alta fracción biológica. El prensado de membrana a 12–15 bar durante 10–20 minutos elimina los últimos puntos de humedad y, más importante aún, uniformiza la torta para que la caldera reciba un combustible constante.
Manejo de la torta
La torta fibrosa es coherente y cae limpiamente, pero es voluminosa y puede formar puentes en una tolva. Diseñe la descarga de la torta con una tolva ancha, una trituradora si la torta va a un tornillo de alimentación de caldera, y suficiente capacidad de transportador para la descarga instantánea de una prensa de 100 placas, que deja caer varias toneladas en pocos minutos. Nuestra página sobre prensas totalmente automáticas cubre la automatización de descarga y lavado de tela.
Lodo de cal y residuos de licor verde en las fábricas de kraft
En una fábrica de pasta kraft, la planta de recaustificación produce dos sólidos inorgánicos. El lodo de cal (carbonato de calcio) normalmente se deshidrata en un filtro de tambor con precapa antes del horno de cal, pero cuando el horno está parado o el lodo se vende, un filtro prensa produce una torta con un 65–75% de sólidos sin precapa. Los residuos verdes, el residuo oscuro del clarificador de licor verde, son pegajosos, alcalinos y calientes, y son una de las tareas de filtración por prensa más complicadas de la industria: se debe prever una prensa de cámara con placas de polipropileno de alta temperatura, una tela elegida por su capacidad de liberación más que por la claridad, y un lavado exhaustivo. Las tortas de residuos con un 50–60% de sólidos se depositan en vertederos o, cada vez más, se utilizan en enmiendas del suelo. Nuestro Filtro prensa de la industria química La página cubre materiales de placas para servicios con altas temperaturas y álcalis.
La reutilización del agua y los lodos que conlleva
El cierre de los circuitos de agua en las fábricas, ya sea para cumplir con los límites de vertido o para reducir la captación de agua dulce, concentra los sólidos disueltos y los finos en el agua de proceso. Las etapas adicionales de tratamiento que siguen (DAF, filtración por membranas, evaporación) producen cada una más lodos o concentrado, y el sistema de deshidratación debe dimensionarse para ello. Nuestros artículos sobre Descarga líquida cero y en ¿cuánto lodo produce una planta de tratamiento? Dé el método para estimar esa carga.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la mejor manera de deshidratar los lodos de la fábrica de papel?
Depende del lodo y de adónde vaya la torta. Las prensas de tornillo y de banda son adecuadas para lodos primarios fibrosos que van a vertedero o a aplicación en el terreno. Para lodos de destintado, para lodos mixtos que van a una caldera y para cualquier servicio que requiera una torta con más del 35–40% de sólidos, la elección habitual es una prensa de filtro de cámara o de membrana.
¿Qué sequedad de torta alcanza un filtro prensa en lodos de papel?
Normalmente, del 35 al 45 % de sólidos en lodos primarios o mixtos con una prensa de cámara y del 40 al 55 % con una prensa de membrana; el lodo de destintado, con su alto contenido de cenizas, alcanza el extremo superior de esos rangos.
¿Por qué es tan difícil deshidratar el lodo secundario?
Es un flóculo biológico con una gran cantidad de agua ligada en el polímero extracelular. Es compresible, por lo que una mayor presión por sí sola hace poco. Mezclarlo con lodo primario fibroso en una proporción de 2:1 a 4:1, dosificar polímero catiónico y usar un prensado de membrana son las soluciones prácticas.
¿Qué tan seco debe estar el lodo para quemarse en la caldera del molino?
Por debajo de aproximadamente 35 % de sólidos, los lodos absorben más calor al evaporar su agua del que liberan al quemarse; un 40–50 % de sólidos o más es el objetivo habitual para una contribución neta. Un filtro prensa de membrana es la forma común de alcanzarlo sin un secador.
¿Qué es el lodo de destintado y cómo se deshidrata?
El rechazo de las etapas de flotación y lavado de una línea de papel reciclado: tinta, arcilla de recubrimiento, carbonato de calcio, fibra corta y stickies, con 40–60% de cenizas. Se deshidrata bien en un filtro prensa con una tela monofilamento calandrada y lavado regular de la tela, y la torta se utiliza a menudo en hornos de cemento o en la fabricación de tableros.
¿Puede una prensa de filtro manejar lodos de cal y residuos de licor verde?
Sí. Los lodos de cal se filtran fácilmente hasta un 65–75 % de sólidos. Las heces son pegajosas, calientes y alcalinas y necesitan placas resistentes al calor, una tela orientada a la liberación y un lavado exhaustivo, alcanzando aproximadamente un 50–60 % de sólidos.
Díganos sus tipos de lodos, su proporción, tonelaje y adónde va la torta, y le propondremos la prensa, la tela y el acondicionamiento para ello: solicitar una propuesta de deshidratación de lodos de fábrica de papel.
Referencias: US EPA — Directrices sobre efluentes de pulpa, papel y cartón, 40 CFR Parte 430, US EPA — Hoja informativa del sector de pasta y papel, Oficina Europea de IPPC — Documento de Referencia sobre las Mejores Técnicas Disponibles para la Producción de Pasta, Papel y Cartón.
Este artículo es parte de nuestra guía sobre wastewater sludge dewatering.