Avloppsrening vid tillverkning av kartongförpackningar

• 1. Avloppsvatten vid tillverkning av förpackningar och kartonger
• 2. Användning av system för flotation med upplöst luft inom kartongförpackningsindustrin
• 3. Framgångsberättelse
• 4. Pilotanläggning för golv- och beläggningsindustrin

1. Avloppsvatten vid tillverkning av förpackningar och kartonger

Avloppsvattnet som uppstår vid tillverkningen av förpackningar och kartonger har vissa särdrag jämfört med det som uppstår vid andra verksamheter inom pappersindustrin och liknande branscher. Dessa kan sammanfattas enligt följande:

• De vattenmängder som ska renas är mindre än vid pappersfabriker i allmänhet.
• Förorenande ämnen av varierande karaktär och med hög koncentration.
• Förekomst av giftiga ämnen såsom tryckfärger, lim, lösningsmedel och så vidare.

Produktionsanläggningarna genererar avloppsvattenmängder som vanligtvis inte överstiger 200 m³ per dag, varför det är vanligt att använda sats vis rening.

En batchprocess genomförs i följande faser:

• 1. Fyllning av reaktorn
• 2. Dosering av reagenser (om tillämpligt) och blandning
• 3. sedimentering av slam
• 4. dekantering
• 5. utvinning av den klarade fasen
• 6. borttagning av sedimenterat slam

Om vattnet renas kontinuerligt under 24 timmar måste en utjämningstank installeras med kapacitet att lagra den vattenmängd som släpps ut under de faser av processen då det inte är möjligt att tillföra denna vattenmängd.

En av de största utmaningarna i en satsvis process är att fastställa lämplig varaktighet för varje fas och cykel, särskilt detsamma gäller för sedimenterings- och extraktionsfaserna. Riskerna som är förknippade med en traditionell satsvis process kan sammanfattas enligt följande:

Det krävs kvalificerade operatörer för att sköta denna typ av anläggningar. De viktigaste arbetsuppgifterna är att justera kemikaliedoserna och tiderna för varje fas samt att övervaka reningen av avloppsvattnet och slamavskiljningen.

Risken för fel i batchprocesserna, både vad gäller varje fas tid och doseringen av reagenser.

Långa reaktionstider. För att säkerställa en korrekt drift tenderar man att överdimensionera tiden för cykelns kritiska faser, vilket innebär reaktorer med större volym.

Det är komplicerat att kontrollera parametrarna och justera kemikaliedoserna på grund av reaktorernas stora volymer.

Problem med sedimentering eller avskiljning. Även med korrekt flockning och god reningskvalitet kan man inte garantera att slammet sedimenterar tillräckligt för att vattnet ska kunna renas fullständigt i varje cykel.

Problem med avgränsningen och/eller beräkningen av den renade fraktionen. Eftersom det inte går att exakt fastställa volymen av renat vatten och sedimenterat slam blir placeringen av ventilerna för tömning av det renade vattnet osäker. För att undvika detta problem används flytande eller vippande avskiljare i kombination med sensorer för turbiditet eller suspenderade fasta ämnen, vilket leder till mer avancerade och kostsamma system.

För att undvika felaktigt val av kemikalier används ofta sammansatta eller multifunktionella reagenser i höga doser, vilket medför höga driftskostnader och risker för att överskott av kemikalier hamnar i det renade vattnet.

DAF-system: Ett effektivt alternativ till dekanteringssystem

Ett alternativ till traditionella batch-dekanteringssystem är system för flotation med upplöst luft (DAF). Denna lösning erbjuder många fördelar, bland vilka följande kan nämnas:

• Den största fördelen är att DAF-reningsanläggningen är utrustad med en mekanism som tvingar fram separationen mellan fasta ämnen och vätska genom kontinuerlig flotation. Tack vare detta elimineras de olika faserna i en cyklisk process, vilket minskar risken för driftstopp. Dessutom blir uppehållstiderna kortare, vilket innebär att anläggningens volym kan minskas.
• Det är enkelt att ställa in doseringen av kemikalier. Man fastställer en lämplig dos utifrån avloppsvattnets volym och konfigurerar styrsystemet. Därefter styr själva doseringssystemet doseringsflödet i doseringspumpen, vilket säkerställer en exakt reaktion.
• Riskerna med en bristfällig separation mellan fasta ämnen och vätska elimineras eftersom DAF-utrustningen ökar flokulernas uppåtgående hastighet och säkerställer att de separeras. Dessutom är våra DAF-anläggningar utrustade med en sedimentuppsamlingsbehållare som regelbundet avleder de sedimenterbara fasta ämnena.
• Det krävs inga speciella kemikalier, utan man använder vanliga kemikalier som koaguleringsmedel baserade på järn- och/eller aluminiumsalter samt flockningsmedel som är lättillgängliga på marknaden.

SIGMADAF:s system för flotation med upplöst luft (DAF) förenklar reningsanläggningarna och tar betydligt mindre plats. De är konstruerade med en homogeniseringsbehållare, vilket gör att inga ytterligare reaktorer med stor volym behövs.

Ett annat sätt att öka processens tillförlitlighet är att utrusta anläggningen med två utjämningstankar av samma volym, eftersom den avsedda volymen behandlas i den ena tanken medan det överskjutande avloppsvattnet samlas upp i den andra.

2. Användning av system för flotation med upplöst luft inom kartongförpackningsindustrin

Våra DAF-system fungerar genom ett system med kontinuerlig mättnad för att generera mikrobubblor. Principen för luftsaturering bygger på att en luftström införs i en vattenström. Denna luftström införs med konstant tryck vid den punkt där turbulensen är som störst i reningsvattnets recirkulation. Från och med denna punkt blir vattnet mättat med luft. Detta uppnås under bästa förhållanden vid ett tryck på 6 bar och med en luftsatureringsgrad på 10 %.

I äldre system används stora behållare (mättnadsbehållare) där cirkulationspumpen måste skapa turbulens genom att spruta vattnet mot fasta mekaniska delar. Dessa system är svåra att hantera eftersom de i hög grad är beroende av vatten-luftbalansen och nivån i behållaren.

Våra DAF-anläggningar med hög mättnad eliminerar behovet av en traditionell värmepanna genom att använda samma pump som punkt för maximal turbulens och spruta in luften i den. Denna konstruktion har tydliga tekniska fördelar:

• Enheten är mer kompakt och har färre mekaniska delar.
• Systemet kan automatiseras.
• Trycket som används för luftningen överstiger inte 1 bar.

Tillgängliga DAF-modeller

Produkt	Användningsområden	Kapacitet	Egenskaper
FPBC	Dricksvatten, kraftverk, MBBR-reningsverk, köttindustri och slakterier (fjäderfä, svin och nötkreatur), fiskförädling, gruvdrift, petrokemisk industri och pappersindustri, bland annat.	5 – 175m³/h	Motströmssystem. Perfekt för fysikalisk-kemiska processer och vatten med medelhög till hög föroreningshalt, enkel hantering, lågt underhållsbehov, kompakt maskin, unikt skimmersystem.
FPAC	FBR (biologiska flotationsreaktorer), slamförtjockare, slaktavfallshantering, kött- och slaktindustrin (fjäderfä, svin och nötkreatur), livsmedelsindustrin, gruvindustrin, petrokemisk industri och pappersindustrin, bland annat.	5–160m³/h	Korsflödessystem. Perfekt för förbehandling och mycket höga halter av fasta ämnen. Statisk förtjockare, enkel hantering, lågt underhållsbehov, unikt skimmersystem.
FPHF	Dricksvatten, FBR (biologiska flytande reaktorer), MBBR-reningsbassänger, industri i allmänhet, textilindustri, oljeraffinaderier, mejeriindustri och pappersindustri.	200–1 000m³/h	En kombination av motströms- och tvärströmsflöde. Perfekt för hantering av stora vattenvolymer, enkel hantering, lågt underhållsbehov, kompakt maskin, exklusivt skumavskiljningssystem.

Här följer några framgångsrika exempel på rening av avloppsvatten från pappers- och kartongindustrin samt liknande verksamheter med hjälp av SIGMADAF-utrustning.

3. Framgångsberättelse

I detta projekt, som genomfördes i Portugal 2021, installerades ett kompakt system för flotation med upplöst luft, som inkluderar enheten för fysikalisk-kemisk behandling.

Följande data har hämtats både från tilloppet och avloppet i DAF-systemet samt från reningssystemet med aktivt kol. Uppgifterna visar den genomsnittliga koncentrationen av föroreningar sedan anläggningen nått ett stabilt och jämntillstånd. Anläggningen är utrustad med ett filtreringssystem med aktivt kol för rening av mikroföroreningar.

DAF-systemets reningsgrad för SST är 97 % och för COD är den 78 %. COD-halten uppfyller ännu inte utsläppsgränserna på grund av de stränga gällande bestämmelserna, varför en biologisk rening krävs för att avlägsna organiska föroreningar och näringsämnen.

Parameter	ni	Influerande	DAF-rening	DAF:s resultat	Avloppsvatten med aktivt kol
pH	–	9,2	7,0		6,9
SST	mg/l	1.495	45	97%	34
DOQ	mg/l	3.688	817	78%	673
DBO5	mg/l	#n/a	#n/a		149

4. Pilotanläggning för golv- och beläggningsindustrin

Avloppsvattnet från golvbeläggningsindustrin uppvisar många likheter med avloppsvattnet från pappers- och kartongindustrin, på grund av de fasta ämnen och partiklar som ingår i det flytande avloppsvattnet. Den organiska sammansättningen, färgämnena och fiberhalten kan jämföras med det avloppsvatten som genereras inom pappers- och kartongindustrin.

Detta projekt, som är en pilotanläggning för ett stort franskt företag inom golvbeläggningsbranschen, omfattar ett DAF-system och en filterpress för avvattning av slam. Nedan redovisas de viktigaste resultaten som uppnåtts hittills.

Före och efter: Bild 1: 10 september 2024 – Bild 2: 17 september 2024

Tabellen nedan visar prestandaresultaten för de bästa kemikaliekombinationerna:

Parameter	ni	Influerande	DAF-rening	DAF:s prestanda
pH	–	6,7	7,6
SST	mg/l	420	36	92%
COD	mg/l	2.767	1130	59%
DBO5	mg/l	420	180	57%

• SST-avskiljningen uppgår till 92 %
• Avskiljningen av kemisk syreförbrukning (KSB) uppgår till 59 %
• Avskiljningen av BOD5 uppgår till 57 %

Indikatorerna för organiska föroreningar (COD och BOD5) ligger över de utsläppsgränser som fastställts i lag, varför biologisk rening krävs för att avlägsna de organiska föroreningarna och näringsämnena.

För dehydratisering av slam genomförs bänkprov med filterpressar, med följande resultat:

• Slammet flockas effektivt med hjälp av en grenad katjonisk polyelektrolyt som är speciellt avsedd för filterpressar.
• Det flockulerade slammet kan behandlas i en filterpress utrustad med ett tryckmembransystem, vilket ger en kaka med 10,54 % torrsubstans som är lätt att hantera som ett kompakt restprodukt.
• Det renade vattnet som avskiljs från pressen under avvattningen har en grumlighet på 138,3 NTU.

Från vänster till höger: flockulerat slam; klarfas; slamkaka som avvattnats med filterpress.