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O tratamento de águas residuais é uma tarefa de personalização, em que a solução tem de ser feita à medida para a fábrica de papel individual. Certamente, quando o desafio assume a forma de espaço limitado e a necessidade de descarregar em segurança em águas superficiais, a resposta é um desenho de planta que combina tecnologia biológica inovadora com um compressor de parafuso.
O tratamento de águas residuais numa fábrica de papel pode ser optimizado de várias formas, mas ter de adaptar um sistema existente, onde existem limites devido à configuração da fábrica, complica indubitavelmente o trabalho. No entanto, pode sempre ser feito. O segredo está em encontrar a solução tecnológica que melhor se adapta às características particulares do site. Foi o que aconteceu em Lucca, na fábrica de um dos principais fabricantes de cartão canelado da indústria do papel - Toscopaper. Robuschi, em parceria com a Italprogetti (que se ocupou da engenharia), forneceu as tecnologias de tratamento de águas residuais, trabalhando para oferecer a melhor solução para as necessidades reais do sistema em termos de eficiência, fiabilidade e facilidade de manutenção.
A tarefa consistia em intervir num sistema existente que já não satisfazia as necessidades de desenvolvimento da fábrica de papel. A solução foi desenvolvida pela Italprogetti (www. italprogetti. it.), decidindo utilizar um tipo de tecnologia que até agora só tinha sido aplicada no campo do tratamento de águas residuais municipais, adaptando-a, neste caso, às características específicas da planta. Estamos a falar de um MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor). "Com este tipo de tratamento biológico", explica Daniele Bacchi, Chefe do Sector de Tratamento de Águas Residuais da Italprogetti, "as colónias bacterianas - capazes de limpar a água através da decomposição da matéria orgânica nela contida - não são livres de se movimentarem na água; permanecem presas a suportes especiais de plástico chamados 'portadores'. Estes, por sua vez, são mantidos em movimento dentro do reactor graças à acção agitadora do processo de aeração cuja função é fornecer ao sistema o oxigénio necessário para o tratamento, através da injecção de ar comprimido. Grelhas especiais instaladas no reactor biológico impedem que os portadores surjam juntamente com a água tratada. Isto evita qualquer risco de perda de biomassa, para além do excesso que, separando-se espontaneamente dos portadores, é depois retirado pelo sistema biológico.
Por outro lado, para as fábricas de papelão ondulado, o tipo e a quantidade de água e o grau de salinidade criam problemas diferentes dos encontrados na produção de papelão ondulado. Neste caso, a Italprogetti utiliza tecnologia MBR (Membrane Bio Reactor). "Estamos a testar este método em empresas importantes no terreno, e a obter bons resultados", diz Daniele Bacchi.
"Com esta tecnologia, a biomassa é suspensa com a ajuda de um reactor biológico tradicional, mas no lugar do sedimentador final tem membranas ultrafiltrantes semi-permeáveis que separam a água tratada e a lama activada". Isto significa não só um aumento quase triplo na concentração de lodo activado, mas também uma redução dos volumes e da água ultrafiltrada final. "Na prática, a tecnologia MBR é tanto um sistema biológico como um sistema terciário, pois garante um tratamento biológico juntamente com uma filtragem final altamente eficiente que poderia até permitir a reciclagem directa da água".Este sistema é ideal mesmo no caso de maior fecho do ciclo; de facto, os parâmetros de COD e salinidade são adequadamente tratados e reduzidos - "o primeiro é gerido através da reciclagem da água sem aumentar o nível de COD no ciclo de produção, enquanto o objectivo de aumentar ainda mais o fecho sem afectar a salinidade (que geralmente aumenta durante o ciclo da máquina, fechando o ciclo) é alcançado através da aplicação de um sistema MBR seguido de osmose inversa, permitindo a reciclagem da água mesmo quando os dois parâmetros têm valores muito baixos".
"Renovámos um processo de pré-tratamento de água existente com uma solução biológica que satisfaz as necessidades da fábrica de papel, criando assim um novo sistema eficiente" diz Daniele Bacchi, Chefe do Sector de Tratamento de Águas Residuais da Italprogetti.
"Este é um aspecto decididamente importante, especialmente na indústria do papel onde os processos tradicionais com lodo activado com um sedimentador produzem flocos de lodo que são particularmente leves e por isso não se instalam bem. O risco de arrastar a biomassa juntamente com a água tratada é considerável. "Nestas condições, a utilização da tecnologia MBR (mesmo no caso de problemas de funcionamento, erros de dosagem, etc.) assegura a persistência das bactérias no tanque e, portanto, a recuperação do sistema, restaurando as condições óptimas num curto espaço de tempo e reduzindo os volumes em questão em 2 ou 3 vezes em comparação com a tecnologia tradicional".
E isso não é tudo. O tipo de efluente também apresentou certos aspectos distintivos: uma elevada COD de entrada, uma elevada fracção de substâncias orgânicas com fraca biodegradabilidade, e uma elevada concentração de cálcio. "Estas necessidades exigiam não só um sistema MBBR, mas também a adopção de outras soluções tecnológicas para evitar que a fracção substancial de baixa biodegradabilidade invalidasse o resultado da COD de saída e para evitar que o cálcio caísse sobre os portadores, limitando a sua eficácia". Para resolver o problema, o último dos três reactores MBBR instalados em série foi entregue à reciclagem da lama activada. "Isto significava que a fracção de COD pouco biodegradável podia ser mantida sob controlo, enquanto que o nível de cálcio era gerido através da monitorização cuidadosa do pH nos reactores e da dosagem de um produto que impedisse a sua queda".
O resultado é um sistema com taxas de capacidade de 1.000 mᶟ por dia, com uma COD de cerca de 4.500mg/l na entrada e 80-100mg/l na saída - muito abaixo do valor limite para a autorização de descarga em águas superficiais (160mg/l).
A solução Italprogetti também satisfaz outra das necessidades específicas da Toscopaper. Para além de ter de escolher uma tecnologia que reduz os volumes em geral, uma das características particulares desta intervenção foi o espaço muito limitado disponível. Como Bacchi explica, "é por isso que precisávamos de uma solução com reactores muito altos - mais de 8 metros - para os quais uma tecnologia tradicional como o soprador de lóbulo teria sido extremamente desperdiçadora em termos de energia. No final, optámos por duas unidades compressoras WS 85/3P da Robuschi ROBOX SCREW Gama de baixa pressão que, graças à sua eficiência reforçada, nos permitiram reduzir os níveis de potência e assim obter grandes benefícios em relação aos custos de operação do sistema. As duas unidades compressoras trabalham cada uma com um nível de pressão de 880 mbar, com uma capacidade de 1.994 Nm3/h no ponto máximo de trabalho". Os compressores Robuschi são isentos de óleo, garantindo um funcionamento ainda mais ecológico (Certificação Classe 0, em conformidade com a norma ISO 8573-1); as suas emissões sonoras mínimas garantem um funcionamento silencioso graças à compressão interna de alto rendimento, silenciadores e as mais recentes caixas de ruído cuja forma simples e robusta os torna fáceis de manter.
Uma das razões que tornam esta escolha de engenharia de instalações ideal para actualizar um sistema existente é a sua capacidade de melhorar e simplificar a gestão do sistema, e reduzir o consumo de energia - um objectivo salientado pelo próprio Bacchi. "Para este fim, trabalhámos com Robuschi para implementar uma monitorização dos compressores. A empresa foi capaz de modificar a sua configuração inicial, intervindo nas polias e correias do compressor para optimizar a sua vida útil, manutenção e, acima de tudo, o seu consumo de energia". O compressor Robuschi, explica o engenheiro, é uma solução de parafuso e não o tradicional ventilador de lóbulo, "garantindo um fluxo de ar contínuo. Além disso, existe um inversor que modula a velocidade do ventilador de acordo com a concentração de oxigénio dissolvido no tanque, distribuindo apenas a quantidade de ar estritamente necessária e mantendo o oxigénio dissolvido a um nível óptimo, ao mesmo tempo que reduz o consumo de energia. O compressor parafuso também permite valores de pressão de entrega mais elevados do que as soluções de lóbulo; é, portanto, a melhor escolha para sistemas desenvolvidos verticalmente, e pode ser facilmente modulado para lidar com picos de capacidade. Mas o aspecto mais interessante é que, especialmente com alturas significativas, o desperdício de energia é reduzido em cerca de 15-20% em comparação com as soluções tradicionais, dependendo das condições de trabalho". Uma vantagem notável que ajuda a assegurar um rápido retorno económico do investimento feito para o sistema.
O inovador sistema de tratamento de águas residuais adoptado pela Toscopaper está a funcionar com sucesso desde 2013, e a colaboração com os seus fornecedores continua através de um serviço de assistência constante. É realizada uma verificação do sistema a cada 15 dias para medir as funções vitais; os operadores vão directamente à fábrica para verificar pessoalmente se todos os parâmetros estão a ser cumpridos. Existe também um sistema de monitorização remota. no entanto.
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