TRATAMIENTO DE RESIDUOS INDUSTRIALES LÍQUIDOS EN EL PROCESO DE OBTENCIÓN DE FIBRAS DE CELULOSA EN PLANTA ARAUCO VALDIVIA
María José Montecinos Sandoval
[email protected] Ingeniería Civil Industrial, Facultad de Ciencias de Ingeniería, Universidad Austral de Chile. Valdivia, Chile.
R E S U M E N : La Planta de Celulosa Arauco Valdivia es una de las empresas forestales más grandes de Latinoamérica. Se ubica en el km. 788 de la ruta 5 sur, cercana Valdivia y próxima al rio Cruces. Es una planta de producción de celulosa y estación generadora de energía. Debido a que para llevar a cabo el proceso de producción dentro de sus instalaciones se utilizan grandes cantidades de agua provenientes del rio Cruces, se implementó un tratamiento especial para el control de aguas residuales líquidas y de esta manera cumplir con los parámetros ambientales de la legislación para poder descargar o dicho de otra manera, devolver el agua ocupada al rio de forma segura y sin dañar al medio ambiente ni al ecosistema que ahí se encuentra.
PALABRAS CLAVE: Celulosa, coloides, efluentes, lignina, lodo biológico, presas de lodo, residuos industriales luíquidos, rotíferos. A B S TR A C T : The ARAUCO’s cellulose plant is one of the biggest forestry companies of Latin -America. It is located at the kilometer 788 of the south route 5, it’s near to the city of Vadivia and next to the Cruces river. It is a production p lant of cellulose and an energy’s generator station. For the execution of the production process, inside their installations there ar e ar e used big quantities of water coming from the river Cruces, because of that it was implemented a special treatment for the control of residuals liquids waters, searching in this manner, satisfy the environment parameters of legislation of offload, or said in another way, the devolution of used water in a safety way to the river, without damage the environment or the ecosystem found in that place.
KEYWORDS: Cellulose, colloids, biological sludge, effluents, Liquid industrial waste, lignin, mud prey, rotifers.
INTRODUCCIÓN
caudal respectivo teniendo que pasarla previamente por un tratamiento de efluentes. Por lo tanto, la pregunta que nos plantemos fue la siguiente: ¿Qué medidas toman para disminuir la contaminación que producen estos riles?, de acuerdo a lo que sabíamos, dado que el agua es usada para propósitos industriales y se contamina con diferentes sustancias, el proceso al que se someta debe tener como propósito eliminar los contaminantes del agua para que se cumplan los parámetros ambientales de la legislación chilena de modo que pueda ser descargada en forma segura al medio ambiente y posteriormente usada de nuevo.
Como se sabe, el requerimiento de papel en el mundo ha ido en aumento año tras año y la materia prima para la elaboración de éste ya sea libros, revistas, confort, etc., es la fibra de celulosa, la cual se extrae de la madera. La Planta de celulosa Arauco Valdivia lleva a cabo este proceso de obtención de la celulosa, el que consta de diversas etapas pero que en resumidas palabras es: separar las fibras de celulosa de los demás componentes de la madera dentro de los que se encuentra la lignina, siendo la que une las fibras de celulosa entre sí y le otorga rigidez a la madera.
Ahora bien, los objetivos serán conocer el proceso de producción de celulosa y explicar las etapas del tratamiento de riles que se utilizan en Planta Arauco Valdivia.
Para que el proceso se lleve a cabo de forma efectiva se utilizan se utilizan grandes cantidades de agua que son extraídos por la planta desde algún caudal cercano. En el caso de la Planta Arauco Valdivia, el agua es extraída desde el rio Cruces, por su ubicación. Una vez terminado el proceso, es necesario devolver el agua al
MATERIALES Y MÉTODOS 1
Para lograr los objetivos de visitó la Planta Arauco Valdivia que es una planta productora de celulosa construida en 2004. Conocida también como CELCO por su abreviación de Celulosa Arauco y Constitución S.A. es una de las empresas forestales más grandes en Latinoamérica. Está ubicada 6 km. Al sureste de San José de la Mariquina, Valdivia, 500 metros aproximadamente de la ribera del río Cruces, en el km. 788 de la ruta 5 sur. Es una planta de producción de celulosa y estación generadora eléctrica, ambos procesos se realizan dentro de las instalaciones de Arauco. Es importante saber que la energía eléctrica se produce a partir del proceso de producción de celulosa, cabe destacar que esta esta de esta energía se autoabastece la planta y además de vender al Sistema Interconectado central de Chile.
Imagen 1. Proceso de producción celulosa. Tomado de internet. En la imagen 1, se muestra el pr oceso de producción de celulosa que se lleva a cabo, comenzando por la llegada de tos trozos a la industria hasta que salen las hojas de celulosa listas para ser vendidas.
RESULTADO Y DISCUCIÓN
El proceso de producción de celulosa comienza cuando los trozos de pino y eucalipto llegan a la industria y se almacenan. Luego son llevados a los descortezadores para quitarles la corteza ya que esta no posee celulosa. Posteriormente los trozos sin corteza pasar a los astilladores donde se convierten en chip o astillas de un tamaño conveniente para enviarlo al digestor. Paralelo a este proceso, la corteza y el aserrín que son producto del descortezador, son enviados a la caldera de poder donde se quema sirviendo como combustible para generar vapor y producir energía eléctrica para la industria y Chile.
TRATAMIENTO DE RILES
El agua que se utiliza en los procesos anteriores es extraída del río Cruces y para devolverla al caudal es estrictamente necesario tratarla, para eliminar las diferentes sustancias que la contaminan. Es por esta razón que dentro de la Planta de celulosa Arauco Valdivia existe un método exclusivo para tratar los residuos industriales líquidos que consiste en un tratamiento primario, secundario y terciario.
Una vez en chip en el digestor, se cuece con licor blanco que se compone de soda caustica, sulfuro de sodio y agua. Durante la cocción de las astillas, se separa la lignina de la celulosa y se obtiene licor negro, que es principalmente lignina y también fibra de celulosa cocida de color café. El licor negro también se quema en la caldera recuperadora donde sale convertido en licor verde (con la caldera recuperadora también se genera vapor, por lo tanto, se produce energía eléctrica) y luego este último se limpia para recuperar el licor blanco y devolverlo al digestor. Este es un ciclo cerrado de reacciones.
Este proceso de limpieza de riles comienza con el tratamiento primario. Es aquí donde ocurre la separación de sólidos, neutralización y enfriamiento del Efluente. La separación se realiza por medio de dos etapas: mecánica gruesa y separación fina por diferencia de densidad de las partículas con respecto al agua, luego la neutralización del efluente se realiza adicionando soda o ácido sulfúrico y la etapa de enfriamiento se realiza a través de dos torres de enfriamiento. A demás la Planta Arauco Valdivia cuenta con una Piscina de Derrames, para canalizar emergencias.
La fibra de celulosa cocida, es lavada muchas veces y posteriormente blanqueada. Cuando ese proceso termina, se obtiene celulosa blanca disuelta en gran cantidad de agua por lo que ingresa a equipos que la estrujan y compactan para dar forma a una sábana larga que se corta en hojas de un tamaño predeterminado y se juntan para formar fardos. Finalmente son estos fardos de celulosa los que se venden a Chile y el mundo.
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uno de estas etapas del tratamiento primario es de vital importancia el pH del efluente, es por esta razón que cuando no cumple el parámetro necesario es enviada a la laguna de derrame para que se envíe nuevamente al tratamiento primario. También son enviados aquí aquellos efluentes con otro tipo d e contaminantes como, licor negro, petróleo, etc.
Imagen 2. Tratamiento primario de riles. Tomado de internet.
El tratamiento primario es un proceso físico en el que se realiza la separación de los sólidos gruesos con densidad mayor que el agua. Ocurre primeramente una etapa que se denomina como preliminar y c omienza todo el proceso de limpieza de riles a partir de eso. En la imagen 2 se muestra el flujo del proceso del tratamiento primario.Es aquí donde llegan dos tipos de efluentes. El efluente de bajos sólidos, marcados en la imagen con número 2, éste pasa por un cámara que mide el pH (se debe encontrar en 7) y si el pH está fuera del rango normal, es enviado a la laguna de derrames. Si por el contrario el pH se encuentra estable, el efluente se descarga directamente en la cámara de neutralización. El efluente general de la planta, marcado en la imagen dos con el número 1, entra primeramente a la cámara de separación gruesa donde se procede a extraer los sólidos de mayor tamaño como astillas, corteza u otros, de forma mecánica a través de un harnero de barras. Luego, el efluente continúa su camino hasta el clarificador primario donde los sólidos de menor densidad son separados del agua por decantación, por diferencia de densidad de las partículas con el agua (arena, fibra, arcilla).
Imagen 3. Tratamiento secundario de riles. Tomado de internet.
El tratamiento secundario es un proceso biológico que tiene el objetivo de disminuir la carga de materia orgánica en el efluente, a través de un sistema aeróbico. Además, c uenta con un Clarificador Secundario el cual sedimenta los Lodos y obtiene un Efluente Clarificado. Las principales características del Sistema de tratamiento Secundario son: la descomposición (reducción) del BOD que es un parámetro que permite determinar la cantidad de oxígeno requerido para convertir la materia orgánica en agua y CO2 y la descomposición del Clorato proveniente del efluente del área de Blanqueo. Todo lo anterior con una mínima generación de lodo biológico [1]. Es en esta etapa donde la mayor parte del material no sedimentable que aún se encuentra en el efluente, se procesa para que pueda decantar. Existen diferentes formas para este proceso como por ejemplo tratamiento de lodo activado, depósito aireado de estabilización, lagunas aireadas, entre otros.
El sobrenadante es enviado a la cámara de neutralización y lo decantado se extrae por la parte inferior del clarificador y enviado al mezclador de lodos. En la cámara de neutralización se mezclan ambos efluentes (general y bajos sólidos) para neutralizar el pH al rango de operación, esto se logra mediante el monitoreo de pH en la cámara de neutralización para controlar la adición de soda o acido según corresponda y posteriormente enviado a las Torres de Enfriamiento que como lo dice su nombre, son las encargadas de disminuir la temperatura del efluente. Este último ingresa a la torre de enfriamiento por la parte superior a través de duchas aspersoras. Las gotas entran en contacto con aire ascendente lo que provoca que el agua se enfríe. A medida que el efluente avanza y se procesa, se descarga en las bandejas receptoras en el fondo de la Torre y finalmente es enviado de forma gravitacional hasta la etapa de aireación del tratamiento secundario. En cada
Como se puede ver en la imagen 2, el tratamiento secundario comienza con el efluente (lodo activado 1 y 2) entrando de manera paralela la Torre de Enfriamiento, ingresa específicamente a la cámara de mínima producción de lodo biológico (MPB). Posteriormente, en forma gravitacional se desplaza en dirección a las cámaras anóxicas la cual posee un ambiente escaso de oxígeno, forzando de esta manera a los microorganismos a captar el oxígeno promoviendo la degradación del clorato. Luego el efluente sigue hasta las cámaras de aireación donde se realiza una aireación extendida para
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CONCLUSIONES
obtener una purificación del efluente ya que los protozoos y rotíferos se alimentan de bacterias. Finalmente, el efluente es enviado al clarificador secundario el que tiene como función separar por decantación los lodos gruesos y los finos del efluente. El efluente clarificado ingresa al tratamiento terciario. Los lodos más livianos producidos son recirculados al tratamiento de lodos activados, en cambio el lodo decantado en clarificador es enviado al mezclador de lodos. La idea es descargar el efluente lo más limpio posible hasta el tratamiento terciario.
Imagen 4. Tratamiento terciario de riles. Tomado de internet.
El tratamiento terciario tiene como por finalidad decantar los Coloidales (partícula que no decanta) suspendidos en el efluente y que son responsables del color del efluente, obteniendo un efluente clarificado con bajo color, el cual es enviado al Parshall de Efluente Tratado y luego derivado al rio Cruces como se ve en la imagen 4. A demás cuenta con un sistema de tratamiento de lodos. Estos lodos se prensan en las líneas de prensas, para obtener un lodo bastante seco, el cual es enviado al galpón de corteza e incinerado en la caldera de biomasa [2].
La Planta Celulosa Arauco Valdivia tiene posee un control de riles bastante avanzado y eficiente en comparación a otras industrias de la misma índole. Posee un tratamiento primario, secundario y terciario en el control de sus aguas residuales para cumplir con los parámetros que exige la legislación. Los objetivos de este tratamiento de residuos industriales líquidos es clarificar el efluente sedimentando en lodos, neutralizar el efluente, y bajar su temperatura, disminuir la carga orgánica y los compuestos clorados del efluente y también disminuir el color del efluente. El tratamiento primario es un tratamiento físico, el secundario un tratamiento biológico y el terciario es un tratamiento químico. Cada uno de estos tratamientos es de vital importancia ya que cumplen con la función de medir los parámetros del efluente y determinar de esta manera si es posible devolverla al rio Cruces o es necesario realizar nuevamente algún tratamiento.
REFERENCIAS
[1] KIESSKING Salas, Yeisse. Implementación de un plan piloto aplicando mantenimiento de confiabilidad, en planta de tratamientos de efluentes, Celulosa Arauco y Constitución, Valdivia. Tesis (Ingeniero Mecánico). Valdivia, Chile. Universidad austral de Chile, Escuela Ingeniería civil Mecánica. 2008. 101p. [2] REYES, J. Manual de operación planta de tratamiento de efluentes. 2007.
Este tratamiento comienza cuando el efluente ingresa desde el clarificador hasta la cámara de coagulación y floculación donde se le adiciona sulfato de aluminio para desestabilizar las cargas negativas del coloide y se agita para asegurar la mezcla, luego se envía el efluente al clarificador de flotación y aquí se s eparan los coloides del efluente. El efluente clarificado es enviado al Parshall de efluente tratado y finalmente al rio Cruces. El lodo que flota se extrae del clarificador, es enviado al Tk. de lodo terciario y posteriormente a las prensas de lodo. En la imagen 4 se ve el camino que siguen los efluentes, desde que entran al tratamiento terciario hasta que salen de éste en dirección al rio o de vuelta al tratamiento.
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