Risposta rapida: Un mulino di pasta e carta produce tre fanghi molto diversi: fango primario (fibra e carica dal chiarificatore, facile da disidratare), fango secondario (biologico, dalla fase di aerazione, difficile da disidratare) e, nei mulini di carta riciclata, fango di deinchiostrazione (fibra, inchiostro, argilla e carbonato di calcio). Le presse a vite e le presse a nastro gestiscono bene il fango primario fibroso; una pressa a filtro a camera o a membrana è la scelta migliore per il fango di deinchiostrazione ad alto contenuto di ceneri, per il fango misto primario e secondario quando è necessario un panello superiore al 35–40% di solidi per il combustibile della caldaia o per la discarica, e per il fango di calce e i residui di liquore verde nei mulini kraft.
I tre fanghi di una cartiera
Qualsiasi discussione sui fanghi della pasta e della carta deve iniziare separando i flussi, perché la scelta sbagliata delle attrezzature di disidratazione di solito deriva dal trattarli come un unico materiale.
| Fango | Fonte | Cosa contiene | Comportamento di disidratazione |
|---|---|---|---|
| Fango primario | Chiarificatore primario o DAF sull'effluente del mulino | Fibra corta, fini, carica (argilla, carbonato di calcio, talco), un po' di amido e colla | Facile: fibroso, forma una torta aperta, elevata disidratabilità |
| Fango secondario (biologico) | Impianto a fanghi attivi, laguna aerata, MBBR o MBR che trattano l'effluente | Fiocco batterico, polimero extracellulare, acqua legata | Duro: comprimibile, gelatinoso, elevata richiesta di polimeri |
| Fango di deinchiostrazione | Fasi di flottazione e lavaggio di una linea per fibre riciclate (DIP) | Inchiostro, argilla di rivestimento e carbonato, fibra corta, sostanze appiccicose; 40–60% ceneri | Moderato: un alto contenuto di ceneri lo rende denso ma i fini intasano il tessuto |
| Fango di calce e residui | Ricausificazione Kraft: carbonato di calcio dal chiarificatore del liquore bianco; fanghi del liquore verde | Solidi inorganici fini, alcalini, caldi | Inorganico e facile da trattare con un filtro-pressa; i residui sono appiccicosi e alcalini |
La maggior parte delle cartiere miscela i fanghi primari e secondari prima della disidratazione, tipicamente in un rapporto tra 2:1 e 4:1 in peso secco, perché la fibra nel fango primario agisce come coadiuvante di filtrazione e trascina con sé il fango biologico. Tale rapporto è il singolo fattore più importante nel determinare l'efficacia della disidratazione del fango misto, e il design del trattamento delle acque reflue della cartiera lo fissa. La nostra guida a quando è necessario il DAF copre la fase primaria, e MBR vs MBBR vs SBR la fase biologica.
Il motivo per cui è destinata la torta decide il target
I fanghi della pasta e della carta hanno più usi finali rispetto alla maggior parte dei fanghi industriali, e ciascuno ha un obiettivo di umidità:
- Combustibile per caldaia Nel boiler a corteccia o a biomassa dello stabilimento: il fango deve essere sufficientemente secco da contribuire al calore anziché assorbirlo. Al di sotto di circa il 35% di solidi, il fango rappresenta una perdita netta di energia nel boiler; il 40–50% di solidi è l'obiettivo abituale, e più alto è meglio.
- Discarica: la maggior parte delle giurisdizioni richiede una torta che superi un test di filtrazione della vernice e sia sufficientemente stabile da poter essere trasportata, in pratica il 25–35% di solidi per i fanghi misti. Le tariffe di discarica vengono addebitate per tonnellata umida, quindi ogni punto di solidi è denaro.
- Applicazione al suolo e compostaggio: 20–30% di solidi è sufficiente; il vincolo sono i contaminanti piuttosto che l'asciugatura.
- Forni per cemento, produzione di mattoni e pannelliil fango di deinchiostrazione, con il suo elevato contenuto minerale, è una materia prima; il forno o l'impianto stabilisce la specifica di umidità, di solito 40–60% di solidi.
La scelta dell'attrezzatura deriva dall'obiettivo. Una pressa a nastro raggiunge comodamente il 20–30% di solidi su fanghi misti; una pressa a vite raggiunge il 25–35% su fanghi fibrosi; un filtropressa a camere raggiunge il 35–45%; un filtropressa a membrana raggiunge il 40–55% su fanghi da disinchiostrazione e misti. Se il panello è destinato a una caldaia o a un forno, il filtropressa è generalmente l'unica attrezzatura che ci arriva senza essiccazione termica.
Confronto delle attrezzature per i fanghi di cartiera
| Attrezzatura | Primario / fango fibroso | Misto primario + secondario | Fango di deinchiostrazione | Note |
|---|---|---|---|---|
| Pressa a vite | 30–40% solidi, eccellente | 25–35% | 25–35%, usura dello schermo causata dalla cenere | Bassa energia, continuo, tollerante alle fibre; scarso sui fanghi con poche fibre |
| Filtropressa a nastro | 25–35% | 20–30% | 25–35% | Continuo, a basso capitale; sensibile ai polimeri; torta più umida |
| Decanter centrifuge | 25–35% | 20–30% | 30–40% | Compatto; alta potenza e polimero; la fibra può avvolgere il rotolo |
| Filtropressa a camera | 35–45% | 30–40% | 40–50% | In lotti; torta più secca tra le apparecchiature convenzionali; l'intasamento del tessuto da parte di fini e sostanze appiccicose deve essere gestito |
| Filtropressa a membrana | 40–50% | 35–45% | 45–55% | La compressione compensa la frazione biologica comprimibile; ciclo più breve per un'umidità target |
Una configurazione comune nei grandi impianti prevede una pressa a vite o una pressa a nastro per i fanghi primari di routine e un filtropressa per i fanghi da deinchiostrazione o misti che devono essere inviati alla caldaia. Consulta la nostra gamma completa Filtropressa vs centrifuga vs pressa a nastro: confronto e il nostro pressa a vite multi-disco pagina.
Progettazione di un filtropressa per i fanghi di cartiera
Condizionamento
I fanghi primari spesso non necessitano di polimero su un filtro pressa, o solo di poco. I fanghi misti necessitano di un polimero cationico a una dose che aumenta con la frazione biologica, tipicamente 2–6 kg di polimero attivo per tonnellata secca. I fanghi di deinchiostrazione spesso rispondono a un sistema duale: una bassa dose di coagulante inorganico (allume o cloruro di polialluminio) seguita da polimero. I test in jar test e un filter leaf test sul proprio fango valgono una giornata del tempo di chiunque; stabiliscono il polimero, il tessuto e il tempo di ciclo.
Tessuto
La fibra non intasa il tessuto; lo fanno le particelle fini, l'argilla di rivestimento, il carbonato e le sostanze appiccicose. Per i fanghi primari, un tessuto in polipropilene multifilamento o in feltro agugliato si libera bene. Per i fanghi da deinchiostrazione, passare a un monofilamento o a una combinazione mono/multifilamento con superficie calandrata e bassa permeabilità, e prevedere un lavaggio regolare del tessuto ad alta pressione perché le sostanze appiccicose (adesivi dalla carta riciclata) si accumulano sulla superficie del tessuto. Il lavaggio alcalino a caldo le rimuove; il nostro Guida alla scelta del tessuto e il nostro articolo su tessuto per oscuramento Fornisci i dettagli.
Alimentazione e ciclo
I fanghi di carta non sono abrasivi, quindi è sufficiente una pompa centrifuga o a cavità progressiva con una rampa di pressione fino a 6–8 bar. I fanghi fibrosi riempiono e filtrano rapidamente: cicli di 45–90 minuti sono comuni per i fanghi primari, più lunghi per i fanghi misti con un'elevata frazione biologica. La spremitura a membrana a 12–15 bar per 10–20 minuti elimina gli ultimi punti di umidità e, cosa più importante, uniforma il pannello in modo che la caldaia riceva un combustibile costante.
Gestione delle torte
La torta fibrosa è coerente e cade in modo pulito, ma è voluminosa e può formare ponti in una tramoggia. Progettare lo scarico della torta con una tramoggia larga, un trituratore se la torta va a una coclea di alimentazione della caldaia, e una capacità del trasportatore sufficiente per lo scarico istantaneo di una pressa a 100 piastre, che scarica diverse tonnellate in pochi minuti. La nostra pagina su presse completamente automatiche Copre lo scarico e l'automazione del lavaggio dei tessuti.
Fango di calce e residui di liquore verde nei mulini kraft
In una cartiera kraft l'impianto di recausticizzazione produce due solidi inorganici. Il fango di calce (carbonato di calcio) viene normalmente disidratato su un filtro a tamburo con precoat a monte del forno di calce, ma quando il forno è fermo o il fango viene venduto, un filtro pressa produce una torta con il 65–75% di solidi senza precoat. I residui di liquore verde, il residuo scuro del chiarificatore del liquore verde, sono appiccicosi, alcalini e caldi, e rappresentano uno dei compiti di filtrazione a pressione più difficili del settore: aspettatevi una pressa a camere con piastre in polipropilene ad alta temperatura, un tessuto scelto per il distacco piuttosto che per la limpidezza, e un lavaggio accurato. Le torte di residui al 50–60% di solidi vengono smaltite in discarica o, sempre più spesso, utilizzate per l'ammendamento del suolo. Il nostro Filtropressa per l'industria chimica La pagina riguarda i materiali delle piastre per servizi a caldo e alcalini.
Riuso dell'acqua e i fanghi che ne derivano
La chiusura dei circuiti idrici nei mulini, sia per rispettare i limiti di scarico sia per ridurre il prelievo di acqua dolce, concentra solidi disciolti e fini nell'acqua di processo. Gli ulteriori passaggi di trattamento che ne derivano (DAF, filtrazione a membrana, evaporazione) producono ciascuno più fanghi o concentrato, e il sistema di disidratazione deve essere dimensionato di conseguenza. I nostri articoli su Zero liquid discharge e su Quanto fango produce un impianto di trattamento fornisci il metodo per stimare quel carico.
Domande frequenti
Qual è il modo migliore per disidratare i fanghi di cartiera?
Dipende dal fango e da dove va il panello. Le presse a vite e a nastro sono adatte per fanghi primari fibrosi destinati a discarica o a uso agricolo. Per i fanghi di deinking, per i fanghi misti destinati a caldaia e per qualsiasi impiego che richieda un panello superiore al 35–40% di solidi, la scelta abituale è una pressa filtro a camere o a membrane.
Che grado di secchezza della torta raggiunge un filtropressa sui fanghi di carta?
Tipicamente dal 35 al 45% di solidi su fanghi primari o misti con una pressa a camera e dal 40 al 55% con una pressa a membrana; il fango da deinchiostrazione, con il suo elevato contenuto di ceneri, raggiunge il limite superiore di tali intervalli.
Perché il fango secondario è così difficile da disidratare?
È un fiocco biologico con una grande quantità di acqua legata nel polimero extracellulare. È comprimibile, quindi una pressione più alta da sola fa poco. Mescolarlo con fango primario fibroso in rapporto da 2:1 a 4:1, dosare polimero cationico e utilizzare una spremitura a membrana sono le risposte pratiche.
Quanto deve essere asciutto il fango per bruciare nella caldaia del mulino?
Al di sotto di circa il 35% di solidi, il fango assorbe più calore evaporando la sua acqua di quanto ne rilasci bruciando; il 40–50% di solidi o più è l'obiettivo abituale per un contributo netto. Un filtropressa a membrana è il modo comune per raggiungerlo senza un essiccatore.
Che cos'è il fango di disinchiostrazione e come viene disidratato?
Il rifiuto proveniente dalle fasi di flottazione e lavaggio di una linea per carta riciclata: inchiostro, argilla di rivestimento, carbonato di calcio, fibra corta e stickies, con 40–60% di ceneri. Si disidrata bene in un filtro-pressa con un tessuto monofilamento calandrato e un lavaggio regolare del tessuto, e il panello è spesso utilizzato nei forni da cemento o nella produzione di cartone.
Una filtropressa può gestire fanghi di calce e residui di liquore verde?
Sì. I fanghi di calce filtrano facilmente fino a 65–75% di solidi. I residui (dregs) sono appiccicosi, caldi e alcalini e richiedono piastre resistenti al calore, un tessuto orientato al distacco e un lavaggio accurato, raggiungendo circa 50–60% di solidi.
Dicci i tuoi tipi di fanghi, il loro rapporto, il tonnellaggio e dove va il panello, e ti proporremo la pressa, il telo e il condizionamento per esso: richiedere una proposta di disidratazione dei fanghi di cartiera.
Riferimenti: US EPA — Linee guida sugli effluenti per pasta, carta e cartone, 40 CFR Parte 430, US EPA — Scheda informativa sul settore della pasta e della carta, Ufficio IPPC Europeo — Documento di riferimento sulle migliori tecniche disponibili per la produzione di pasta, carta e cartone.
Questo articolo fa parte della nostra guida a Disidratazione dei fanghi di depurazione.