Tratamiento químico efluente planta pulpa

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
ESCUELA DE POSTGRADO
SECCION DE POSTRGADO EN INGENIERIA QUIMICA
“TRATAMIENTO DEL EFLUENTE GENERADO EN LA
FABRICACION DE PAPEL DE LA EMPRESA TRUPAL S.A. PARA
SU REUSO EN EL PROCESO”.
TESIS
PARA OPTAR EL GRADO DE
MAESTRO EN INGENIERIA QUIMICA AMBIENTAL
AUTORA: Br. MARLY MARIBEL BURGOS VILLEGAS
ASESOR: Ms. JUAN DEL CARMEN MIMBELA LEON
TRUJILLO – PERU
2015
PRESENTACION
Sres. Miembros del Jurado:
En cumplimiento a lo dispuesto en el Reglamento de Grados y Títulos de la Escuela
de Post Grado de la Universidad Nacional de Trujillo pongo a vuestra disposición la
tesis
titulada:
“TRATAMIENTO
DEL
EFLUENTE
GENERADO
EN
LA
FABRICACION DE PAPEL DE LA EMPRESA TRUPAL S.A. PARA SU REUSO EN
EL PROCESO” para su evaluación y dictamen respectivo a efecto de poder obtener
el Grado Académico de Maestro en Ingeniería Química Ambiental.
Trujillo, 11 de diciembre del 2015
Ing. Maribel Burgos Villegas
i
JURADO EXAMINADOR
---------------------------------------------
--------------------------------------------
PRESIDENTE
SECRETARIO
Dr. José Silva Villanueva
Msc. Nilton Mecola Guadiamos
------------------------------------------MIEMBRO
Msc. Juan Mimbela León
ii
DEDICATORIA
El presente trabajo está dedicado a:
Dios.
Por haberme permitido llegar hasta este punto y haberme dado salud para lograr mis
objetivos, por estar en cada paso que doy, por fortalecer mi corazón e iluminar mi
mente, además de su infinita bondad y amor.
Mis padres Jesús Zoraida y José Lucio.
Por haberme apoyado en todo momento, por sus consejos, sus valores, por la
motivación constante que me ha permitido ser una persona de bien, pero más que
nada, por su amor.
Mis hermanos Marilú y Deyler.
Por su comprensión y apoyo constante, y sobre todo por la confianza depositada en
mí que hacen que cada día sea mejor.
iii
AGRADECIMIENTO
Expreso mis más sinceros agradecimientos:
A la empresa TRUPAL S.A. por haberme permitido realizar el desarrollo de mi tesis
en su entidad.
Al Ms. Juan Mimbela León, Docente de la Escuela de Post grado de la Universidad
Nacional de Trujillo, por su asesoría y apoyo en la realización de esta Tesis.
Al Ingeniero Felipe Grados Rodríguez, Jefe de Planta de la Empresa Trupal S.A,
quien con su conocimiento, experiencia, amabilidad y apoyo me facilitaron el
desarrollo de dicho trabajo.
A todos los docentes de la escuela de Post Grado de la Universidad Nacional de
Trujillo por sus enseñanzas durante todo este periodo de desarrollo de la maestría.
iv
INDICE
DEDICATORIA
iii
AGRADECIMIENTO
iv
INDICE
v
ANEXOS
vii
INDICE DE FIGURAS
viii
INDICE TABLAS
x
RESUMEN
xi
ABSTRACT
xii
I.
INTRODUCCION
1
II.
MARCO TEORICO
4
2.1. Efluentes
4
2.2. Tipos de tratamiento de efluentes
5
2.2.1. Por tipo de proceso
5
2.2.2. Por el grado de tratamiento
5
2.3. Sistemas de clarificación de efluentes
III.
IV.
10
2.3.1. Clarificador
10
2.3.2. Funcionamiento
11
2.3.3. Tratamiento químico
12
2.4. Deshidratación de lodos
13
2.5. Prensa de tornillo
15
OBJETIVOS
16
3.1. Objetivo general
16
3.2. Objetivo específicos
16
MATERIAL Y METODOS
16
4.1. Material de estudio
16
4.1.1. Efluente Líquido Industrial de la Empresa Trupal S.A
16
4.1.2. Composición del efluente Líquido Industrial
17
4.1.3. Sistema de tratamiento del Efluente Líquido
20
v
4.1.4. Principio de funcionamiento del Sistema de Tratamiento
de los Efluentes
33
4.1.5. Costo del Sistema de Tratamiento de Efluentes
37
4.1.6. Material y equipos de laboratorio
37
4.2. Método
38
4.2.1. Pruebas a nivel laboratorio para determinar tipos de productos
químicos y dosis a usar
38
4.2.2. Pruebas en planta para la obtención de agua clarificada para su
reúso en el proceso
V.
40
RESULTADOS Y DISCUSIONES
40
5.1. Pruebas a nivel laboratorio con diferentes tipos de Productos
Químicos
40
5.1.1. Efluente planta de pulpa
40
5.1.2. Efluente máquina papelera
47
5.2. Prueba en Planta
55
5.2.1. Efluente planta de pulpa
55
5.2.2. Efluente máquina papelera
63
5.2.3. Tratamiento de lodos
71
5.3. Cantidad de agua clarificada (efluente tratado) reusado en el proceso
74
CONCLUSIONES
75
VII. RECOMENDACIONES
76
VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
77
VI.
vi
ANEXOS
ANEXO 01. DIAGRAMA DE FLUJO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO
DE EFLUENTES
79
ANEXO 02. PLANOS DE DISTRIBUCION DE LOS EQUIPOS EN PLANTA
83
ANEXO 03. BALANCE DE MATERIALES – CLARIFICADORES
88
ANEXO 04. UNIDAD PREPARADORA DE POLIMERO
90
ANEXO 05. MÉTODO DE ENSAYO DE JARRAS
92
ANEXO 06. ANALISIS DE pH
96
ANEXO 07. ANALISIS DE TURBIDEZ
99
ANEXO 08. DETERMINACION DE SOLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES
102
ANEXO 09. ANALISIS DE HUMEDAD
106
ANEXO 10. RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE JARRA EFECTUADOS EN
LABORATORIO
109
ANEXO 11. PLANTA DE EFLUENTES INSTALADOS EN LA EMPRESA
TRUPAL S.A
110
ANEXO 12. RESULTADOS DE LAS PRUEBAS EN PLANTA
113
vii
INDICE DE FIGURAS
Figura 01. Producción total de Pasta y Papel
2
Figura 02. Utilización total de agua
2
Figura 03. Tamiz estático
6
Figura 04. Desarenador
7
Figura 05. Flotación
8
Figura 06. Sistema de Lodo activado
10
Figura 07. Clarificador
11
Figura 08. Prensa de Tornillo
15
Figura 09. Balance Hídrico de la Empresa Trupal S.A
21
Figura 10. Diagrama de Flujo - Sistema Tratamiento de Efluentes Trupal S.A
25
Figura 11. Coagulación
28
Figura 12. Punto de inyección del Coagulante
30
Figura 13. Floculación
31
Figura 14. Punto de inyección del Floculante
32
Figura 15. Principio de operación del Clarificador
34
Figura 16. Principio de operación de la Prensa Tornillo
36
Figura 17. Resultados laboratorio - Tratamiento químico efluente planta pulpa
43
Figura 18. Costo laboratorio - Tratamiento químico efluente planta pulpa
46
Figura 19. Resultados laboratorio - Tratamiento químico efluente máquina
Papelera
50
Figura 20. Costo laboratorio - Tratamiento químico efluente máquina papelera
53
Figura 21. Dosis de floculante - Efluente planta pulpa
57
Figura 22. Dosis de coagulante - Efluente planta pulpa
58
Figura 23. SST obtenidos - Agua clarificada planta pulpa
59
Figura 24. Resultados pruebas en planta – Costo tratamiento químico efluente
planta pulpa
62
Figura 25. Dosis de floculante - Efluente máquina papelera
65
Figura 26. Dosis de coagulante - Efluente máquina papelera
66
viii
Figura 27. SST obtenidos - Agua clarificada máquina papelera
67
Figura 28. Resultados pruebas en planta – Costo tratamiento químico
efluente máquina papelera
70
Figura 29. Resultados pruebas en planta – Tratamiento de Lodos
73
Figura 30. Diagrama de Flujo del Clarificador Poseidon PPM 450 - Planta
de Pulpa
80
Figura 31. Diagrama de Flujo del Clarificador Poseidon PPM 300 – Máquina
Papelera
81
Figura 32. Diagrama de Flujo de la Prensa Tornillo
82
Figura 33. Distribución del Sistema de Tratamiento de Efluentes en la Empresa
Trupal S.A
84
Figura 34. Vista Isométrica – Plano de Instalación del Clarificador en Planta de
Pulpa
85
Figura 35. Vista Isométrica – Plano de Instalación del Clarificador en la
Máquina Papelera
86
Figura 36. Vista Isométrica – Plano de Instalación de la Prensa Tornillo
87
Figura 37. Balance del Clarificador Poseidon Modelo PPM 450 - Planta de
Pulpa
88
Figura 38. Balance del Clarificador Poseidon Modelo PPM 300 – Máquina
Papelera
.89
Figura 39. Resultados de ensayos de jarras – Efluente planta de pulpa
109
Figura 40. Resultados de ensayos de jarras – Efluente máquina papelera
109
Figura 41. Sistema de clarificación – Efluente planta de pulpa
110
Figura 42. Sistema de clarificación – Efluente máquina papelera
111
Figura 43. Sistema de Deshidratación de Lodos en Planta
112
Figura 44. Calidad final del agua de Planta de Pulpa
113
Figura 45. Calidad final del agua de la Máquina Papelera
113
ix
INDICE DE TABLAS
Tabla 01. Caracterización de los efluentes
18
Tabla 02. Análisis físico químico de los efluentes
17
Tabla 03. Resultados laboratorio - Tratamiento químico efluente planta pulpa
42
Tabla 04. Costo laboratorio - Tratamiento químico efluente planta pulpa
45
Tabla 05. Resultados laboratorio - Tratamiento químico efluente máquina
Papelera
49
Tabla 06. Costo laboratorio - Tratamiento químico efluente máquina papelera
52
Tabla 07. Resultados pruebas en planta – Efluente planta pulpa
56
Tabla 08. Resultados pruebas en planta – Costo tratamiento químico
efluente planta pulpa
61
Tabla 09. Resultados pruebas en planta – Efluente máquina papelera
64
Tabla 10. Resultados pruebas en planta – Costo tratamiento químico
efluente máquina papelera
69
Tabla 11. Resultados pruebas en planta – Tratamiento de Lodos
72
x
RESUMEN
En el presente trabajo de investigación se ha evaluado tratamiento del efluente generado
en la fabricación de papel de la Empresa Trupal S.A. para su reúso en el proceso.
Para ello, se efectuó una la instalación de 2 Clarificadores para tratar los efluentes
generados en Planta de Pulpa y la Máquina Papelera; con un contenido Sólidos
Suspendidos Totales de 12,000 ppm y 1000 ppm respectivamente; así como la
instalación de 1 Prensa de Tornillo para tratar los lodos generados en los Clarificadores.
Se realizaron ensayos de jarras en el laboratorio a los efluentes, donde se determinó el
uso de 87 ppm coagulante Chemlok INX10 y 7.5 ppm floculante Nalco 9909 para el
efluente de Planta de Pulpa; y el uso de 3.75 ppm coagulante Chemlok MX375 y 2.5 ppm
floculante Nalco 9901 para el efluente de la Máquina Papelera.
Se efectuaron las pruebas en planta obteniéndose una agua clarificada con 222 ppm de
Sólidos Suspendidos Totales (SST requeridos ≤ 200 ppm) para el efluente de Planta de
Pulpa con el uso 452 ppm de coagulante Chemlok INX10 y 18 ppm de floculante Nalco
9909; de igual manera se obtuvo una agua clarificada con 58 ppm de sólidos
suspendidos totales (SST requeridos ≤ 100 ppm)
para el efluente de la Máquina
Papelera con el uso de 5.5 ppm de coagulante Chemlok MX375 y 3.3 ppm de floculante
Nalco 9901; las cuales fueron reusados para el proceso por cumplir con los
requerimientos de sólidos suspendidos totales de la planta.
Los lodos generados en el sistema de clarificación fueron tratados en la Prensa Tornillo
dando como resultado un lodo con 54.6% de humedad (Humedad requerida = 50%);
estos lodos fueron enviados a la Caldera TSXG para su uso como combustible.
En base a los resultados obtenidos, se determinó que fue factible el tratamiento del
efluente de la Empresa Trupal S.A. para su reúso en el proceso; reduciendo en un 51%
el consumo de agua fresca (de 390 m3/h a 191 m3/h) siendo el efluente reusado igual a
199 m3/h.
Palabras clave: Efluente, sólidos suspendidos totales, lodos, coagulante, floculante.
xi
ABSTRACT
In the present research work, it was evaluated treatment of effluent generated in the
papermaking of the Company Trupal S.A. for reuse in the process.
To do this, the installation of two clarifiers was made to treat the effluents generated in
pulp plant and paper machine; with a contained of Total Suspend Solids of 12,000
ppm and 1000 ppm respectively; and a screw press to treat the sludge generated in
the clarifiers.
Jar tests were conducted in the laboratory for the effluents, where the use of 87 ppm
of Chemlok INX10 coagulant and 7.5 ppm of Nalco 9909 flocculant for the effluent
from
pulp plant;
was determined; and the use of 3.75 ppm of Chemlok MX375
coagulant and 2.5 ppm of Nalco 9901 flocculant
to the effluent from the paper
machine.
Plant Tests
were performed
obtaining a clarified water with 222 ppm Total
Suspended Solids ( required TSS ≤ 200 ppm ) for the effluent of pulp plant using 452
ppm of Chemlok INX10 coagulant and 18 ppm of Nalco 9909 flocculant; likewise, a
clarified water with 58 ppm of Total Suspended Solids ( required TSS ≤ 100 ppm) for
the effluent from the paper machine using 5.5 ppm of Chemlok MX375 coagulant and
3.3 ppm of Nalco 9901 floculant; which they were reused in the process because meet
with the requirements of total suspended solids of the plant.
The sludge generated in the clarification system were treated in the screw press
resulting a sludge with 54.6% moisture (required humidity = 50%); these muds were
sent to the TSXG boiler for use as fuel.
Based on the results, it was determined that effluent treatment Trupal Company S.A. is
feasible for reuse in the process, reducing in a 51% the consumption of fresh water
(of 390 m3/h a 191 m3/h ) being the effluent reused equal to 199 m3 / h.
Keywords: Effluent, total suspended solids, sludge, coagulant, flocculant.
xii
I.
INTRODUCCION
Las actuales limitaciones medioambientales han provocado la disminución del
consumo de los recursos naturales para su utilización industrial. La industria de la
fabricación de papel y cartón constituye un claro ejemplo de esta tendencia, como
muestra su evolución hacia el uso de materias primas fibrosas recicladas y/o
alternativas, hacia un menor consumo de agua y hacia la disminución de la
calidad del agua de alimentación a la planta (Negro, Blanco, Gaspar y Tijero,
1995).
Las industrias papeleras han venido siendo enmarcadas tradicionalmente como
grandes consumidoras de agua. En las últimas décadas la industria papelera ha
realizado importantes esfuerzos en la reducción del consumo y en la reutilización
de agua dentro de las fábricas. Como consecuencia de ello los consumos de agua
se han reducido de forma muy notable. Sin embargo, la industria papelera sigue al
frente de las actividades que demandan una mayor cantidad de agua, situación
que se une a la alta calidad del agua demanda. La experiencia adquirida en la
reutilización de las aguas de las propias fábricas está permitiendo ir más allá, y ya
existen fábricas capaces de utilizar las aguas recicladas procedentes de las
Plantas de Tratamiento (Remtavares, 2008).
Las industrias papeleras son una de las industrias enmarcadas tradicionalmente
entre las grandes consumidoras de agua, debido a su utilización en buena parte
de las etapas del proceso de fabricación. En las últimas décadas la industria
papelera ha realizado importantes esfuerzos para la reducción del consumo y en
la reutilización de agua dentro de las fábricas. De acuerdo con ASPAPEL, la
industria papelera española consumió 134 millones de metros cúbicos de agua en
2006, 7 menos que en 2003. Actualmente, en el 2008 como media la producción
de pasta de papel consume unos 35,0 metros cúbicos por tonelada, mientras que
la de papel se sitúa en 8,7 metros cúbicos por tonelada.
1
Figura 01: Producción Total de Pasta y Papel – Año 2008
Fuente: Aspapel (Asociación Española de Fabricantes de Pasta, Papel y Cartón)
Figura 02: Utilización Total de Agua (millones m3) – Año 2008
Fuente: Aspapel (Asociación Española de Fabricantes de Pasta, Papel y Cartón)
2
A pesar de los esfuerzos realizados la cantidad de agua consumida por el sector
en conjunto es importante. Se mantiene por ellos la percepción de que la
utilización de agua por la industria papelera contribuye a la merma de los recursos
disponibles. Esta percepción se ve agravada por el hecho de que la producción de
pasta y papel precisa de agua de buena calidad para conseguir un producto
aceptable, y de que en algunos lugares las industrias consumen el agua
disponible en las redes de abastecimiento de poblaciones (Remtavares, 2008).
La importante reducción del consumo de agua acontecida en los últimos años se
debe en gran medida a la reutilización de agua dentro de las fábricas. La
producción de pasta y papel engloba numerosas etapas en las que participa el
agua y tras las cuales ve mermada su calidad, fundamentalmente por un
incremento del color, de la concentración de materia orgánica y de los sólidos en
suspensión. La aplicación de sistemas de tratamiento adecuados (filtración,
coagulación-floculación, membranas, etc.) hace posible la depuración de estas
corrientes de agua de forma que se puedan reutilizar en la misma etapa en la que
se han generado o en otras. La experiencia adquirida por la industria papelera en
la reutilización de aguas ha permitido la puesta a punto de técnicas de depuración
que hacen posible tratar el agua reciclada procedente de las estaciones
depuradoras de aguas residuales urbanas para conseguir un agua con la calidad
suficiente para ser utilizada por las fábricas. Este logro cambiará sin duda la visión
de las industrias papelera como despilfarradoras de recursos.
Actualmente, la empresa Trupal consume 36 m3/Ton de Papel fabricado de agua
fresca; pero con el tratamiento del efluente se estima que se reducirá en un 50%
el consumo de agua fresa reemplazándola con el efluente tratado.
3
II. MARCO TEORICO
2.1 Efluentes:
Término empleado para nombrar a las aguas residuales con desechos
sólidos, líquidos o gaseosos que son emitidos por viviendas y/o industrias,
generalmente a los cursos de agua; o que se incorporan a estas por el
escurrimiento de terrenos causado por las lluvias. (Ceamse, 1985).
Los productos tóxicos presentes en los efluentes son muy variados, tanto en
tipo como en cantidad, y su composición depende de la clase de efluente
que los genera. Los desechos que contienen los efluentes pueden ser de
naturaleza química y/o biológica. (Ceamse, 1985)
En términos generales, los principales componentes de los efluentes según
su origen son (Hernandez, M.A. y Gonzalez, N. 1993):
 Industria Metalúrgica: metales tales como cobre, níquel, plomo, zinc,
cromo, cobalto, cadmio; ácidos clorhídrico, sulfúrico y nítrico; detergentes.
 Industria Papelera: sulfitos, sulfitos ácidos, materia orgánica, residuos
fenólicos, cobre, zinc, mercurio.
 Industria
Petroquímica:
hidrocarburos,
plomo,
mercurio,
aceites,
orgánica,
ácidos,
derivados fenólicos y nafténicos, residuos semisólidos.
 Industrias
de
Alimentos:
Nitritos,
materia
microorganismos, etc.
 Industrias
Textiles:
Sulfuros,
anilinas,
ácidos,
hidrocarburos,
detergentes.
 Industrias del Cuero (curtiembres): Cromo, sulfuros, compuestos
nitrogenados, tinturas, microorganismos patógenos.
 Industrias químicas (en general): Amplia variedad de ácidos orgánicos
e inorgánicos, sales, metales pesados.
 Instalaciones sanitarias: Microorganismos, jabones, detergentes.
4
2.2 Tipos de Tratamiento de Efluentes
2.2.1 Por tipo de proceso:
 Procesos físicos: Remoción de material en suspensión, rejillas,
trituradores, sedimentador primario, espesadores y filtración.
 Procesos químicos: Aplicación de productos químicos para la
eliminación o conversión de los contaminantes. Precipitación,
adsorción y desinfección.
 Procesos biológicos: Se llevan a cabo gracias a la actividad
biológica de los microorganismos. Eliminación de las sustancias
orgánicas biodegradables presentes, eliminación del N y P y
producción de gases. (Collazos, Julio. 2008).
2.2.2 Por el grado de tratamiento:
Tratamientos preliminares
 Cribado: Rejas o rejillas de barras metálicas paralelas e
igualmente espaciadas. Su función es retener sólidos gruesos que
floten o que se encuentren suspendidos en el agua. Pueden ser
de limpieza manual (gruesas) o de limpieza mecánica (finas).
(Collazos, Julio. 2008).
 Tamices estáticos: Es un filtro utilizado para la separación
sólido-líquida en estaciones depuradoras de Aguas Residuales
(E.D.A.R.). Este equipo se instala como pre tratamiento en aguas
industriales, con luces de 0,5 a 1 mm, para eliminar los gruesos
en
industrias
papeleras,
textiles,
de
curtidos,
lavaderos,
conserveras, mataderos y lácteas. El tamiz estático también se
5
emplea como tratamiento primario en aguas urbanas, con luces
de malla de 1 a 1,5 mm. (Aldana, Zuluaga y Arredondo, 2011).
Ver Figura 01.
Figura 03: Tamiz estático
 Trituradores de canal: Reduce los sólidos de aguas servidas con
sus poderosos trituradores dobles y una avanzada tecnología de
barrido. Se emplean para triturar los sólidos gruesos con objeto
de mejorar las operaciones y procesos que se llevan luego a cabo
y para eliminar los problemas que producen los diferentes
tamaños de los sólidos presentes en el agua residual. Los sólidos
se trituran para conseguir partículas de tamaño menor y más
uniforme. (Aldana, Zuluaga y Arredondo, 2011).
 Homogenización o tanques de igualación: Son tanques que
sirven para regular o disminuir los efectos de la variación del flujo
o de la concentración de las aguas residuales. Estos tanques son
indispensables en el tratamiento de las aguas residuales
6
industriales y a veces se utilizan en las instalaciones municipales.
Un tanque de igualación es un depósito con capacidad suficiente
para contener el flujo de agua que sobrepasa un determinado
valor. (Collazos, 2008).
 Desarenadores: Estructuras destinadas a remover arenas y otros
guijarros presentes en las aguas residuales. Los desarenadores
pueden ser rectangulares o circulares; de flujo horizontal o
helicoidal; aireados o no; de limpieza manual o mecánica. Tienen
como función prevenir la abrasión de equipos mecánicos, evitar la
sedimentación de arenas en tuberías, canales y tanques ubicados
aguas abajo. (Schulz y Okun, 1990).
Figura 04: Desarenador
7
Tratamientos primarios: Reducen los sólidos en suspensión del
agua residual.
 Sedimentación: La sedimentación es un proceso físico que
aprovecha la diferencia de densidad y peso entre el líquido y las
partículas suspendidas. Los sólidos, más pesados que el agua, se
precipitan
produciéndose
su
separación
del
líquido.
La
sedimentación primaria aplica para partículas floculadas (con o
sin
coagulación
previa).
Los
sedimentadores
pueden
ser
circulares o rectangulares.
 Flotación: Es un proceso utilizado para la separación de
partículas sólidas o líquidas en un medio líquido. En el tratamiento
de las aguas residuales se utiliza para remover aceites y grasas y
también para aglutinar sólidos suspendidos. La separación se
consigue por flotación simple o introduciendo burbujas muy finas
de aire en la masa líquida para que arrastren las partículas
suspendidas hacia la superficie. (Collazos, 2008).
Figura 05: Flotación
8
 Coagulación: Es el proceso por el que los componentes de una
suspensión
o
dilución
estables
son
desestabilizados
por
suspensión de las fuerzas que mantienen su estabilidad, por
medio de coagulantes químicos. (Aguilar, 2002).
Tratamientos secundarios: Remoción de la DBO soluble y de
sólidos suspendidos que no son removidos en los procesos
anteriores; aproximadamente el 85% de DBO y SS, aunque la
remoción de nutrientes, nitrógeno, fosforo, metales pesados y
patógenos es baja. Las reacciones que generan estos procesos son
generalmente biológicas. (Aldana, Zuluaga y Arredondo, 2011).

Sistema de biomasa en suspensión (Lodos activados):
Desarrollado por Ardern y Lockett en Inglaterra en 1914. El
nombre del proceso se deriva de la formación de una masa de
¨microorganismos activos¨ capaz de estabilizar un desecho
orgánico bajo en condiciones aerobias. El ambiente aerobio se
logra mediante aireación difusa o mecánica en un tanque de
aireación. Después de tratado el residuo en el tanque de
aireación,
la
biomasa
es
separada
en
un
sedimentador
secundario. (Collazos, 2008).
En esencia es la agitación y aireación de una mezcla de agua
residual y lodos biológicos, a medida que las bacterias reciben el
oxígeno, consumen la materia orgánica del agua residual y la
transforma en sustancias más simples. Este caldo bacteriano
recibe el nombre de lodo activado. La mezcla de lodos activados y
agua residual recibe el nombre de licor mezclado que se lleva a
un tanque de sedimentación para su purga.
9
Figura 06: Sistema de Lodo Activado

Sistema de biomasa adherida: Los microorganismos se
encuentran pegados a un medio de soporte que puede ser de
plástico, piedra o cualquier otro material inerte. Dependiendo de
las condiciones ambientales que rodean el medio de soporte, los
sistemas de biomasa adherida pueden ser aerobios o anaerobios.
(Aguilar, 2002).
2.3 Sistema de Clarificación de efluentes
2.3.1 Clarificador
Es una unidad de flotación el cual utiliza las micro burbujas de aire
para separar los sólidos suspendidos provenientes de la fase liquida
(Poseidon, 2013).
10
Figura 07: Clarificador
2.3.2 Funcionamiento:
El agua a ser tratada es mezclada con una mezcla de aire/agua, la
cual contiene micro burbujas de un tamaño entre 30-50 µm. Estas
micro burbujas de aire se adhieren a las partículas suspendidas,
mezclándose suavemente en el compartimiento de entrada en el
fondo de la unidad de la flotación. Las partículas que ascienden
rápidamente y las burbujas de aire finas subirán inmediatamente a la
superficie de la unidad de flotación, formando una capa flotante de
lodo.
Las partículas que ascienden lentamente son separadas del agua a
través del arreglo de láminas onduladas. Este sistema funciona bajo el
principio de separación de contra-corriente. Debido a la distancia de
separación entre las láminas y a la velocidad del fluido, se mantiene
un flujo laminar entre éstas.
El ascenso de las partículas puede por lo tanto ocurrir virtualmente sin
obstáculos. Debido a las ondulaciones de las láminas del Poseipack,
las partículas tenderán a moverse por encima de estas ondulaciones.
11
Esto causa una acumulación de floculos, provocando con ello un
incremento en la flotación de las partículas.
Toda partícula pesada presente en el agua entrante se sedimentará
en el fondo de la unidad y será removida del Poseipack,
continuamente. El agua clarificada sale del Poseipack, por el fondo de
la unidad y es descargada vía canales efluentes y una válvula de
control o por vertederos ajustables. Un dispositivo de control de nivel
modula la válvula de control, mientras que los vertederos se ajustan
manualmente.
Parte del agua tratada se recircula a través de la bomba de
recirculación, la Poseipump, para producir la disolución de aire
apropiada. El aire se inyecta en el tubo de succión de la bomba de
recirculación a través del eje de salida de la bomba. La bomba de
recirculación, Poseipump, ha sido especialmente diseñada para
presurizar la mezcla de aire/agua.
El aire se disuelve en el sistema de recirculación por medio de la
acción de mezcla de la bomba Poseipump y por el tiempo de
retención adecuado en el tubo de la disolución del aire.
La descompresión ocurre momentos antes de que el agua
presurizada se mezcle con el agua cruda, antes del compartimiento
de entrada, en el fondo de la unidad de la flotación. (Poseidon, 2013)
2.3.3 Tratamiento Químico
Ciertos sistemas de clarificación requieren de la adición de Productos
Químicos para un óptimo tratamiento del Efluente. El tratamiento
químico consta de los siguientes productos químicos:
12

Coagulante:
Un coagulante son sales metálicas que reaccionan con la
alcalinidad del agua, para producir un floculo de hidróxido del
metal, insoluble en agua, que incorpore a las partículas coloidales
como Alumbre, Sulfato férrico, cloruro férrico, etc favoreciendo su
separación por medio de sedimentación. (Metcalf y Eddy, 1995)

Floculante
Un floculante es una sustancia química comúnmente orgánica que
aglutina sólidos en suspensión una vez efectuada su coagulación,
provocando su precipitación. Por ejemplo: el polímero de
acrilamida, es el polímero más empleado para floculación.
Ordinariamente el proceso de floculación sucede a la coagulación
que se realiza con un coagulante como el alumbre que es un
grupo
de
compuestos
químicos,
formado
por
dos
sales
combinadas en proporciones definidas una de las sales es el
sulfato de aluminio o el sulfato de amonio. (Metcalf y Eddy, 1995).
2.4 Deshidratación de Lodos
Una mayor reducción de lodos es necesaria antes del espesamiento de los
mismos. El líquido de los lodos tiene que drenarse consiguiendo un lodo
seco y poroso. La deshidratación puede producirse de manera natural
(mediante camas secas, secado solar), durante un largo periodo de tiempo.
Más rápidamente, aunque en más pequeñas cantidades (y también más
costoso) son las máquinas de proceso como las prensas (filtros de prensa) y
centrifugación.
13
La deshidratación tiene el propósito de concentrar los lodos, con el fin de
reducir el volumen que se va a estabilizar. Sus principales características
son:
- Disminuye los costos de transporte, al disminuir el volumen del lodo.
- Disminuye la generación de malos olores.
- Hace más manejables los lodos.
- Aumenta el poder calorífico de los lodos, al disminuir la humedad.
- Es necesaria si el lodo se va a compostar o a disponer en un relleno
sanitario, ya que disminuye la formación de lixiviados.
Existen varios métodos para deshidratar lodos, algunos de estos son:
 Estabilización con Cal: La adición de cal para la estabilización de lodos
es un proceso sencillo que permite eliminar olores y patógenos mediante
la creación de un pH igual a 12,0 durante más de dos horas. Cuando se
agrega cal, los microorganismos que producen los gases olorosos de la
descomposición anaerobia son destruidos o inactivados, así como los
patógenos. La adición de cal también mejora las características de
secado y sedimentación del lodo, reduce el poder fertilizante del lodo
estabilizado en comparación con el lodo digerido anaerobiamente y
aumenta su alcalinidad.
 Lechos de Secado: Consiste en una estructura rectangular de poca
profundidad con un fondo poroso sobre una red de drenaje subterráneo,
este sistema funciona mejor al ir agregando capas delgadas una encima
de la otra a medida que el lodo se va secando. En sitios con alta
pluviosidad debe estar cubierto para que la deshidratación sea efectiva.
 Filtros Prensa: Consiste en un bombeo a presión. Es un sistema
costoso y no es viable en sistemas que generen pequeñas cantidades
de lodo.
14
2.5 Prensa de Tornillo
La Prensa de Tornillo consta de un tornillo sin fin que se encarga de extraer
el agua contenida en el Lodo. (Bellmer, 2014).
Figura 08: Prensa de Tornillo
Funcionamiento
El lodo espesado se alimenta a la prensa de tornillo a través de un conducto
de entrada. El tornillo luego impulsa el material a la salida de la prensa que
está formado por una zona de espiral libre, la así llamada zona de prensado.
En la zona de prensado la fricción entre el lodo, la cesta de la pantalla y el
eje de tornillo estrangula el flujo y se acumula una contra-presión contra la
sección de transporte. Esta presión impulsa el agua libre de los lodos (pulse
agua) a través de las perforaciones de la canastilla que encierra el tornillo. El
agua de prensa se utiliza entonces para el tratamiento de efluentes.
(Bellmer, 2014).
La canastilla puede ser desplazado axialmente, por tanto, la longitud de la
zona de prensado puede ser cambiado durante el funcionamiento. La acción
de estrangulamiento de la zona de prensado se adapta continuamente a las
propiedades de los lodos
15
III. OBJETIVOS
3.1 Objetivo Principal
 Disminuir el consumo de agua fresca en el proceso de fabricación de
papel de la Empresa Trupal S.A. mediante el reúso de su efluente.
3.2 Objetivo Específicos
 Evaluar la calidad del efluente generado en el proceso.
 Evaluar la calidad del agua clarificada (efluente tratado) y determinar si
cumple con la calidad requerida para su reuso en el proceso (Contenido
de Sólidos Suspendidos Totales).
 Determinar el volumen de agua reusada en el proceso.
16
IV. MATERIAL Y METODOS
4.1. MATERIAL DE ESTUDIO
4.1.1 Efluente líquido industrial de la empresa Trupal S.A.
TRUPAL S.A., por ser una planta integrada de pulpa y papel, dedicada
a la fabricación de papeles y cartones a partir del bagazo desmedulado
de la caña de azúcar y de papel reciclado, emite, según su descarga,
dos tipos de efluentes líquidos:

Efluente líquido industrial, que es usado para el regadío de sus
campos de caña.

Licor Negro, que por su alto contenido de DBO, descarga a las
pozas de sedimentación-evaporación, en el cual es almacenado.
El efluente líquido industrial de la empresa Trupal S.A., está
conformado por los efluentes generados en planta de pulpa y la
máquina papelera, los cuales se describen a continuación:
a. Efluente de Planta de Pulpa:
Es obtenido del lavado de fibra de bagazo en la etapa de
tratamiento de fibra. La fibra de bagazo, procedente de los ingenios
azucareros, ingresa al sistema de tratamiento de fibra (comprende:
tinas lavadoras y molinos desmeduladores), en la cual se le adiciona
agua para eliminar el contenido de medula y las impurezas (arena,
azúcares residuales, generalmente sacarosa y glucosa que contiene
el bagazo desmedulado) existente en la misma.
17
b. Efluente de la Máquina Papelera:
El efluente de la máquina papelera contiene residual de fibra de
cartón reciclado y pulpa de bagazo generado por las pérdidas
durante el proceso de fabricación de papel.
4.1.2 Composición del efluente líquido industrial de la empresa Trupal
S.A.
Para determinar la composición de la muestra se efectuaron análisis
en 2 laboratorios externos y certificados como son: Inspectorate
Services Perú y Envirolab.
Para la toma de la muestra, se efectuaron muestreos horarios
(Volumen muestra = 1.0 Litro) al efluente de planta de pulpa y la
máquina papelera por separado durante un periodo de 8 horas.
A continuación, se muestra los resultados de la caracterización y
análisis físico químico de los efluentes:
TABLA 01
Caracterización de los efluentes
Descripción
Und.
Máquina Papelera
Planta Pulpa
Flujo
m³/hr.
175
68
SST
ppm.
1,200
8,000
DBO
ppm.
512
3,245
DQO
ppm.
1,323
4,688
Fuente: Análisis efectuados por Inspectorate Services Perú
(Bureau Veritas) el 17.05.2014
18
TABLA 02
Análisis físico químico del efluente
Análisis
Und.
pH
Máquina Papelera
Planta Pulpa
6.2
4.7
Temperatura
ºC
22
22
Aceites y grasas
mg/L
11
12
Sulfuro
mg/L
N.D.
N.D.
Sulfatos
mg/L
549.5
306
Cianuro
mg/L
N.D.
N.D.
Cadmio
mg/L
N.D.
N.D.
Cobre
mg/L
0.014
0.09
Cinc
mg/L
0.140
0.238
Cromo
mg/L
0.006
0.042
Manganeso
mg/L
0.172
0.679
Plomo
mg/L
N.D.
N.D.
Mercurio
mg/L
N.D.
N.D.
Arsénico
mg/L
N.D.
N.D.
Cromo hexavalente
mg/L
N.D.
N.D.
Nitrógeno amoniacal
mg/L
0.01
2.25
Aluminio
mg/L
2.82
6.954
Níquel
mg/L
0.013
0.023
Boro
mg/L
0.44
1.345
Sólidos sedimentables
mL/L/h
40.3
712.7
N.D.: No detectable a nivel de cuantificación de 0.001 mg/l
Fuente: Análisis efectuados por Envirolab el 17.05.2014.
19
4.1.3 Sistema de tratamiento del efluente líquido:
Para definir el tipo de tratamiento que se debe efectuar en el efluente
líquido industrial, se ha tenido en cuenta los siguientes puntos:
4.1.3.1 Composición del efluente líquido:
Comprende al efluente de planta de pulpa y de la máquina
papelera por separado. Los resultados se observan en la Tabla
01 y Tabla 02.
4.1.3.2 Balance Hídrico del Proceso
Para un mejor detalle del flujo de agua y efluente generado en
el proceso se ha efectuado un balance del proceso, el cual se
muestra a continuación:
20
BALANCE HIDRICO EMPRESA TRUPAL S.A
6,500 TM/MES
Materia prima usada en Pulpa :
Bagazo desmedulado (Fibra)
Base de cálculo :
1 hora
Soda (1.1 ton al 100%)
5.5 / - / Vapor
12.5/ - / Agua fresca
390/ - / -
275/ - / 80/ - / Agua máquina
107.5/0.10/0.11
Fibra
29.5/50/14.73
320
207/0.10/0.21
Tratamiento
fibra
Fibra wet
69/20/13.85
Digestión y
Lavado
η = 94%
Pulpa bagazo
208/4.0/8.31
η = 60%
Vapor
17/ - / -
L. Negro
a Pozas
68/1.45/0.99
166 m³/hr
Concent: 4.0%
6.64 Ton/hr
Máquina
Papelera
Papel
11.17/93/9.99
35/ - / 437/0.10/0.40
Agua máquina
14.4/0.10/0.01
OCC
2.6/80/2.08
329/0.09/0.30
Pulpa OCC
52/4.0/2.08
Hydrapulper
178/0.10/0.11
Efluente
Hidrapulper
Efluente
T. Fibra
Efluente
Máquina
176/0.63/1.10
-/-/-
leyenda:
m³/hr / % consist. / Ton. BD/hr.
Flujo, m³/hr
Efluente
Efluente
T. Fibra
Máquina
68
108
FIGURA 09: Balance Hídrico de la empresa Trupal S.A.
Fuente: Datos estimados obtenidos de la empresa Trupal S.A
21
Las consideraciones que se tuvieron en cuenta para el balance,
fueron las siguientes:
 Balance calculado en función del agua que se puede
recuperar, para lo cual se incluye máquina papelera y planta
de pulpa.
 Se considera producción: 6,500 TM/mes de papel, con 28
días de operación/mes y 90% eficiencia. Esto arroja 10.75
Ton/hr.
 Material fibroso usado en planta de pulpa es bagazo
desmedulado (Fibra). La formulación es de 80% de pulpa de
bagazo y 20% de OCC.
 Se considera 4% de pérdida de fibra como máximo en la
máquina papelera. El rendimiento en desmedulado en
húmedo es de 94% (6% de pérdidas: 5% es fibra y 1%
azúcares). En Hydrapulper se estima 80% (20% pérdidas:
12% es agua y 8% impurezas).
 Consumo de agua fresca en proceso productivo:
Máquina Papelera: 275 m³/hr
Planta de Pulpa: 80m³/hr
Hydrapulper: 35 m³/hr
 Efluentes generados:
22
El efluente de la máquina papelera, según balance es de
178 m³/hr con una consistencia de 0.10% (Concentración =
1.0 g/L)
Efluente en planta de pulpa (tratamiento de fibra) es de 68
m³/hr, con una consistencia de 1.45% (Concentración = 14.5
g/L).
Hydrapulper no tiene efluente.
El material que sale son
impurezas (plásticos, arena, piedrecillas, palos, trapos, etc.)
con el agua que absorben y nada más.
 Vapor a planta de pulpa se considera 1.5 TM por TM de
pulpa producida y se considera 8% de relación soda/fibra.
 Vapor a máquina papelera se considera 3.0 TM por TM de
papel producido.
 El Licor negro generado es de 166 m³/hr.
4.1.3.3 Calidad del efluente para su reuso en el proceso:
En la industria papelera la variable crítica que determina si es
factible el reuso del efluente en el proceso es la cantidad de
Sólidos Suspendidos Totales contenidos en el mismo.
Por lo tanto, para el reuso del efluente se requiere que se
cumpla con lo siguiente:
23
 Efluente máquina papelera: Sólidos Suspendidos Totales ≤
100 ppm.
 Efluente planta de pulpa: Sólidos Suspendidos Totales ≤ 200
ppm.
4.1.3.4 Diseño
del
sistema
de
tratamiento
de
efluentes
a
implementar:
Según se observa para poder reusar el efluente de planta de
pulpa y la máquina papelera es necesario implementar un
sistema de tratamiento el cual deberá principalmente reducir el
contenido de Sólidos Suspendidos Totales.
Con apoyo de asesoría técnica especializada (Empresa
Poseidon y Bellmer) se definió tratar por separado los efluentes
debido a las características bien diferenciadas que presenta
cada efluente (Planta de pulpa: SST 8000 ppm; Máquina
papelera: 1200 ppm).
De esta manera, se diseñó un Tratamiento Primario para cada
efluente el cual consistirá en la instalación de 2 Clarificadores
(Efluente Planta de Pulpa y Máquina Papelera) y 1 Prensa
Tornillo para tratar los lodos generados en los mismos. A
continuación en la Figura 10 se muestra el diagrama de flujo
del sistema de tratamiento de efluentes:
24
Agua clarificada
Máquina
Papelera
Agua clarificada
Efluente
Planta de
Pulpa
MP7
Efluente
Efluente
Clarificador Poseidon
Modelo PPM 300 – CB
Clarificador Poseidon
Modelo PPM 450 – CB
Lodo
Lodo
Tanque
Lodos
Lodo @ 3.0%
Sistema
Deshidratación
de Lodos
Agua Clarificada a
Campos de Caña
Lodo Prensado a Caldera TSXG
@ 50% Humedad
FIGURA 10: Diagrama de flujo - Sistema tratamiento de efluentes Trupal S.A.
Fuente: Área de proyectos –Trupal S.A
25
A continuación las características técnicas de los equipos que
fueron diseñados y serán usados en el sistema de tratamiento
de Efluentes:
A. Clarificador Poseidon Modelo PPM 450 – CB
Este equipo se encargara de tratar al efluente de planta pulpa
(Ver Figura 36).
Los datos técnicos del equipo son:
Flujo de entrada (Mínimo)
: 68 m3/h
Flujo de entrada (Máximo)
: 102 m³/h
Sólidos suspendidos de entrada (Mínimo)
: 8,000 ppm
Sólidos suspendidos de entrada (Máximo)
: 12,000 ppm
Sólidos suspendidos de salida
: ≤ 200 ppm
Concentración del lodo de rechazo
: 30 g/L
Contenido de sólidos volátiles en el efluente
: 11,000 ppm
Contenido de cenizas
: 3.02%
Eficiencia del equipo (en función del flujo)
: 60%
B. Clarificador Poseidon Modelo PPM 300 – CB
Este equipo se encargara de tratar al efluente de la máquina
papelera (Ver Figura 37)
26
Los datos técnicos del equipo son:
Flujo de entrada (Máximo)
: 250 m³/h
Sólidos suspendidos de entrada (Mínimo)
: 700 ppm
Sólidos suspendidos de entrada (Máximo)
: 1,500 ppm
Sólidos suspendidos de salida
: ≤ 100 ppm
Concentración del lodo de rechazo
: 30 g/L
Contenido de sólidos volátiles en el efluente
: 1,050 ppm
Contenido de cenizas
: 0.85%
Eficiencia del equipo (en función del flujo)
: 95%
C. Sistema de deshidratación de Lodos
Este equipo se encargará de tratar los lodos generados en los
clarificadores de planta pulpa y la máquina papelera:
Flujo de entrada (Máximo)
: 1.60 Ton/h BD
Flujo de entrada (Mínimo)
: 0.72 Ton/h BD
Concentración de ingreso
: 30 g/L
Contenido de cenizas
: 5%
Humedad de salida de lodos
: 50%
Eficiencia del equipo (en función al flujo)
: 95%
27
Para el óptimo funcionamiento de los clarificadores se usaran
productos químicos que ayudaran a una rápida y eficiente
clarificación del efluente.
Los Productos Químicos, a usar serán:
Coagulante:
El coagulante es un producto químico que al adicionar al agua
es
capaz
de
producir
una
reacción química
con
los
componentes químicos del agua, especialmente con la
alcalinidad del agua para formar un precipitado voluminoso,
muy absorbente, constituido generalmente por el hidróxido
metálico del coagulante que se está utilizando. El mecanismo
de reacción del coagulante es:
FIGURA 11: Coagulación
28
Los principales coagulantes utilizados para desestabilizar las
partículas y producir el floc son:
a) Sulfato de Aluminio.
b) Aluminato de Sodio.
c) Cloruro de Aluminio.
d) Cloruro Férrico.
e) Sulfato Férrico.
f) Sulfato Ferroso.
g) Polielectrolitos (Como ayudantes de floculación).
El punto de inyección del coagulante debe ser colocado tan
lejos como sea posible de la entrada del clarificador, con el
objeto de optimizar el tiempo de contacto entre el coagulante y
el agua a ser tratada. Antes de poner en marcha el equipo, se
recomienda que se instale, si es posible, el punto de inyección
en la succión de la bomba de alimentación al clarificador; el
tubo de inyección del coagulante debe penetrar el conducto de
alimentación hasta una distancia equivalente a 1/3 del diámetro
del tubo de alimentación.
29
Figura 12: Punto de inyección del Coagulante
El tipo de coagulante a usar para cada efluente se determinara
en los ensayos de jarras que se harán en el Laboratorio.
Floculante:
Los floculantes son polímeros o polielectrolitos con pesos
moleculares muy elevados moléculas orgánicas solubles en
agua
formadas
por
bloques
denominados
monómeros,
repetidos en cadenas larga.
Los floculantes pueden ser de naturaleza: mineral, orgánico
natural y orgánico de síntesis, diseñados para proporcionar:
 Altas velocidades de asentamiento de sólidos.
 Claridad superior del agua clarificada.
 Fácil drenado de lodos lo que facilita su manejo.
30
El mecanismo de reacción del floculante es:
Figura 13: Floculación
La ubicación del punto de inyección del polímero depende de la
velocidad de formación del floculo (floc), la cual depende en
parte del efluente a ser tratado. En la mayoría de las
aplicaciones, el punto ideal de inyección del polímero está
ubicado en el inyector de agua de recirculación, en el conducto
de alimentación del clarificador.
31
Figura 14: Punto de inyección del Floculante
Para
la
adición
del
floculante
se
requiere
prepararlo
previamente en una Unidad Preparadora de Polímero, que se
encarga de preparar polímeros en polvo y obtener soluciones
con 0.1% a 1.0% de concentración. (Ver Anexo 04).
El tipo de Floculante a usar para cada efluente será
determinado en la prueba de jarras del Laboratorio.
32
4.1.4 Principio de funcionamiento del sistema de tratamiento de los
efluentes
4.1.4.1 Sistema de clarificación de los efluentes
El efluente a ser tratado es alimentado por la parte inferior de la
Unidad de Flotación del Clarificador. El efluente se mezcla con
la corriente de agua clarificada, antes de pasar por el
compartimiento de entrada. El agua clarificada reciclada se
transfiere
a
través
de
la
bomba
de
recirculación,
la
POSEÏPUMP, y pasa a través de un sistema de saturación de
aire, con el propósito de generar micro burbujas en el agua en
recirculación, las cuales se adherirán a los sólidos en
suspensión.
Los conglomerados de aire/partículas flotan hacia la superficie
de la unidad, formando una capa de lodo, la cual es removida
continuamente por medio de un sistema de raspado de lodo.
Las partículas más pesadas son interceptadas en el fondo
cónico de la unidad y son removidas intermitentemente por
medio de una válvula de drenaje automático. El agua drenada
puede ser enviada directamente al tanque de almacenamiento
de lodo o al sistema de tratamiento de efluentes de la planta.
33
El agua clarificada es recogida en tubos recolectores en el
fondo de la unidad, y es descargada en el tanque de agua
clarificada.
Figura 15: Principio de operación del Clarificador
Unidad de Flotación
La unidad de flotación es un clarificador en forma rectangular,
el cual se extiende horizontalmente y utiliza las microburbujas
de aire para separar los sólidos suspendidos provenientes de la
fase liquida.
El agua a ser tratada es mezclada con una mezcla de
aire/agua, la cual contiene microburbujas de un tamaño entre
34
30-50 µm. Estas microburbujas de aire se adhieren a las
partículas suspendidas, mezclándose suavemente en el
compartimiento de entrada en el fondo de la unidad de la
flotación. Las partículas que ascienden rápidamente y las
burbujas de aire finas subirán inmediatamente a la superficie
de la unidad de flotación, formando una capa flotante de lodo.
4.1.4.2 Sistema de deshidratación de lodos
La suspensión (Lodo) a espesar entra en un distribuidor de
flujo integral y se dirige en el hueco formado por dos discos de
malla cubiertos.
Estos dos discos forman un par y están fijos en un eje central
que gira concéntricamente en una cuba. El lado de entrada de
los discos está aislado del agua clarificada o lado del filtrado
por un labio de sellado flexible, fijado al borde exterior de los
discos. Este labio apoya contra otro anillo de sellado sintético
fijo dentro de la cuba.
Los drenajes suspensión a través de la malla y el material
espesado se transporta por la rotación de los discos hacia el
lado opuesto a la entrada, aquí el lodo espesado se lanza hacia
fuera y se eliminan a través de un conducto de descarga.
La malla de los discos se limpia por tubos de rociado situadas
35
en la parte posterior de los discos. La salida del material
espesado
no
requiere
una
boquilla
de
pulverización.
El rendimiento del equipo, así como el contenido de sólidos en
el agua clarificada / filtrado dependen, por una parte, de las
características del flujo entrante, tales como contenido de
sólidos, la deshidratación de la capacidad (refinado) y el
contenido de finos y, por otra parte, en el modo de
funcionamiento de la unidad, tales como rpm y el tipo de malla
de filtro.
Figura 16: Principio de operación de la Prensa Tornillo
36
4.1.5 Costo del sistema de tratamiento de efluente:
La inversión efectuada para la implementación del sistema de
tratamiento de efluentes descrito anteriormente, fue el siguiente:

Clarificador PPM 450 (Planta de pulpa)
290,000 USD

Clarificador PPM 300 (Máquina papelera)
190,000 USD

Prensa Tornillo (lodos)
280,000 USD

Unidad de Preparación de Polímero (2)
30,000 USD

Adquisición de motores, válvulas, PLC
74,000 USD

Otros equipos (tuberías, soportes, etc)
95,000 USD

Obras civiles
70,000 USD

Adicionales (Fletes, etc)
20,000 USD
1’049,000 USD
COSTO TOTAL
4.1.6 Material y equipos de laboratorio
4.1.6.1 Equipo de jarras Mini Mixer ECE CLM de 4 estaciones (usando
jarras de 500 mL).
4.1.6.2 Tina para el mezclado de la pulpa y soda
4.1.6.3 pH-metro Hanna Instruments Modelo 8417 N
4.1.6.4 Equipo medidor de conductividad, ORP, Resistividad, TDS, pH.
37
4.1.6.5 Vasos de precipitación Pirex de 250 ml
4.1.6.6 Agitador de vidrio Pirex
4.1.6.7 Agitador eléctrico vertical VORTEX
4.1.6.8 Balanza electrónica Mottler Modelo PE11
4.1.6.9 Estufa BLUE M, Mod. OV – 520C – 2, Serie OV3-21825
4.2 METODO
Para el desarrollo del siguiente trabajo se ha seguido la siguiente
metodología:
4.2.1 PRUEBAS A NIVEL LABORATORIO PARA DETERMINAR TIPOS DE
PRODUCTOS QUIMICOS Y DOSIS A USAR
4.2.1.1 Caracterización del efluente
Se procede a tomar muestras de 1 litro cada 10 min durante 1
hora para cada efluente y se efectúa su análisis físico químico:
Sólidos Suspendidos Totales y pH.
4.2.1.2 Ensayos de jarras en Laboratorio
Se convoca a los diferentes proveedores de productos
químicos para efectuar pruebas en Laboratorio con los
diferentes tipos de productos químicos con los que cuentan.
38
Para el tipo de efluente que se tiene en Planta es necesario
trabajar con un coagulante y floculante para garantizar un buen
tratamiento químico y una óptima calidad de agua clarificada.
Las pruebas a nivel laboratorio son efectuadas usando el
Método de Ensayo de Jarras. (Anexo 02).
4.2.1.3 Evaluación de resultados
La calidad de agua clarificada obtenida es evaluada según los
siguientes análisis:

Análisis de pH (Anexo 03)

Análisis de Turbidez (Anexo 04)

Determinación de Sólidos Suspendidos Totales (Anexo 05)
A los Lodos obtenidos en la Prensa Tornillo, se efectuará el
siguiente análisis:

Análisis de Humedad (Anexo 06)
Los resultados obtenidos en el laboratorio con los diferentes
tipos de productos químicos son evaluados en la Tablas 03, 04,
05 y 06 en el cual se compara la calidad de agua clarificada
obtenida y el costo que se obtendrá por el mismo.
Una vez elegidos el coagulante y floculante a usar en cada
clarificador se procede a efectuar las pruebas en planta
correspondientes.
39
4.2.2 PRUEBAS
EN
PLANTA PARA LA OBTENCION
DE
AGUA
CLARIFICADA PARA SU REUSO EN EL PROCESO.
Se procede a efectuar la puesta en marcha del sistema de tratamiento
de efluentes descrito anteriormente en el punto 4.1.3.
En estas pruebas se usarán los productos químicos (coagulante y
floculante) seleccionados en el laboratorio para cada efluente.
Durante la corrida se evaluará la efectividad de los productos químicos
seleccionados. En el caso de no tener los resultados esperados se
procederá a probar con los demás productos químicos que también
dieron buenos resultados durante las pruebas de laboratorio.
40
V. RESULTADOS Y DISCUCIONES
5.1 PRUEBAS A NIVEL LABORATORIO CON DIFERENTES TIPOS DE
PRODUCTOS QUIMICOS
5.1.1 Efluente planta de pulpa
5.1.1.1 Caracterización del efluente
Se tuvieron los siguientes resultados:

pH
:
5.5
5.1.1.2 Resultados de los ensayos de jarras
Para efectuar los ensayos de jarras en laboratorio se
convocaron a los diferentes proveedores de productos
químicos existentes a nivel nacional, de los cuales se
presentaron 6 como son: Quimtia, Grand Invest, Tecca, Interoc,
Comercial Líder y Lipesa.
Se efectuaron los ensayos de jarras usando diferentes
productos químicos de cada proveedor, con lo cual se
determinó el tipo de productos químico y la dosis a usar para
obtener la calidad de agua clarificada requerida para su reuso
en el Proceso.
41
A continuación, en la Tabla 03, se muestran los resultados
obtenidos en el laboratorio con el efluente de planta de pulpa.
42
TABLA 03
Resultados laboratorio - Tratamiento químico efluente planta pulpa
Efluente
Proveedor Producto Químico
Floculante
Nombre Comercial
Base Química
Nalco 9909 @ 0.10%
Policacrilamida catiónica
Quimtia
SST
ppp
Dosis
ppm
Chemlok INX10
Policacrilamida catiónica y sales de Alumnio
Floculante
Polychem 8600 @ 0.10%
Poliacrilamida anionica
Grand Invest
Polychem 313
Poliamina catiónica
Floculante
Lipesa 1640 @ 0.10%
Polimero catiónico
Lipesa
Turbidez
NTU
71
145
50
98
60
152
74
155
98
210
124
325
87
10
12,050
Coagulante
SST
ppm
7.5
12,000
Coagulante
Agua Clarificada
220
30
11,980
Coagulante
Floculante
SP 7009 HMW
Poliacrilamida aniónica
Tecca
30
11,950
Coagulante
SP 7011
Poliacrilamida catiónica y Sales
Floculante
Interfloc A663
Poliacrilamida aniónica
Interoc
500
15
12,050
Coagulante
Q-N 001
Poliacrilamida catiónica
Floculante
Superfloc A 130
Policacrilamida aniónico
Kemira
300
40
12,020
Coagulante
Callaway 4015
Poliacrilamida catiónica (emulsión aceite)
60
Fuente: Resultados de ensayos de jarras del efluente de planta de pulpa - Laboratorio Central Trupal S.A.
43
Resultados laboratorio - Tratamiento químico efluente planta pulpa
500
Dosis, ppm
400
300
200
100
0
Quimtia
Grand Invest
Lipesa
Tecca
Interoc
Kemira
Floculante, ppm
7.5
10
30
30
15
40
Coagulante, ppm
87
220
500
300
60
SST Agua Clarificada, ppm
71
50
74
98
124
60
FIGURA 17: Resultados laboratorio - Tratamiento químico efluente planta pulpa
Fuente: Resultados de ensayos de jarras del efluente de planta de pulpa - Laboratorio Central Trupal S.A.
44
Según se observa en la Tabla 03, tenemos que luego de los
ensayos de jarras efectuados al efluente de planta de pulpa se
obtuvo un agua clarificada con un contenido de sólidos
suspendidos totales ≤ 150 ppm (Valor requerido por el proceso
≤ 200 ppm). Así tenemos, que los 6 proveedores de productos
químicos cumplieron con la calidad de agua clarificada
requerida por el proceso, teniendo al proveedor Grand Invest
con el mejor resultado: 50 ppm de sólidos suspendidos totales
(Ver Figura 17) usando 10 ppm de floculante y 220 ppm de
coagulante. Sin embargo; para determinar la mejor opción del
tratamiento químico que será usado en planta es necesario
evaluar el costo por proveedor.
45
TABLA 04
Costo laboratorio - Tratamiento químico efluente planta pulpa
Nombre Comercial
Base Química
Dosis
ppm
Precio
$/Kg
Costo
$/m³
Floculante
Nalco 9909 @ 0.10%
Policacrilamida catiónica
7.5
5.41
0.04
Coagulante
Chemlok INX10
Policacrilamida catiónica y sales de Alumnio
87
1.13
0.10
Proveedor Producto Químico
Quimtia
0.14
Grand Invest
Floculante
Polychem 8600 @ 0.10%
Poliacrilamida anionica
10
5.5
0.06
Coagulante
Polychem 313
Poliamina catiónica
220
2.8
0.62
0.67
Lipesa
Floculante
Polimero catiónico
Lipesa 1640 @ 0.10%
30
6.2
0.19
0.19
Tecca
Floculante
SP 7009 HMW
Poliacrilamida aniónica
30
1.36
0.04
Coagulante
SP 7011
Poliacrilamida catiónica y Sales
500
6.24
3.12
3.16
Interoc
Floculante
INTERFLOC A663
Poliacrilamida aniónica
15
6.5
0.10
Coagulante
Q-N 001
Poliacrilamida catiónica
300
0.95
0.29
0.38
Kemira
Floculante
Superfloc A 130
Policacrilamida aniónico
40
5.45
0.22
Coagulante
Callaway 4015
Poliacrilamida catiónica (emulsión aceite)
60
3.50
0.21
0.43
Fuente: Resultados de ensayos de jarras del efluente planta de pulpa - Laboratorio Central Trupal S.A.
46
Costo Laboratorio - Tratamiento químico efluente planta pulpa
3.500
3.000
Costo, $/m³
2.500
2.000
1.500
1.000
0.500
0.000
Costo Total
Quimtia
Grand Invest
Lipesa
Tecca
Interoc
Kemira
0.14
0.67
0.19
3.16
0.38
0.43
FIGURA 18: Costo laboratorio - Tratamiento químico efluente planta pulpa
Fuente: Resultados de ensayos de jarras del efluente planta de pulpa - Laboratorio Central Trupal S.A.
47
En la Tabla 04, se muestra el costo del tratamiento químico por
metro cúbico de efluente tratado por proveedor y según se
observa el menor costo del tratamiento químico se obtuvo con
el proveedor Quimtia (0.14 $/m³ efluente); por lo tanto, se
procederá a efectuar las pruebas en planta con este proveedor.
5.1.2 Efluente máquina papelera
5.1.2.1
Caracterización del efluente

5.1.2.2
pH
:
7.0
Resultados de los ensayos de jarras
Para efectuar los ensayos de jarras en laboratorio se
convocaron a los diferentes proveedores de productos
químicos existentes a nivel nacional, de los cuales se
presentaron 6 como son: Quimtia, Grand Invest, Tecca, Interoc,
Comercial Líder y Lipesa.
Se efectuaron los ensayos de jarras usando diferentes
productos químicos de cada proveedor, con lo cual se
determinó el tipo de productos químico y la dosis a usar para
obtener la calidad de agua clarificada requerida para su reuso
en el proceso.
48
A continuación, en la Tabla 05, se muestran los resultados
obtenidos en el Laboratorio con el efluente de la máquina
papelera.
49
TABLA 05
Resultados laboratorio - Tratamiento químico efluente máquina papelera
Efluente
Proveedor Producto Químico
Floculante
Nombre Comercial
Base Química
Nalco 9901 @ 0.10%
Policacrilamida aniónico
Quimtia
SST
ppm
Dosis
ppm
Chemlok MX375
Pocliacrilamida catiónica
Floculante
Polychem 8600 @ 0.10%
Poliacrilamida anionica
Grand Invest
Polychem 328
Poliamina catiónica
Floculante
Lipesa 1633 @ 0.10%
Polímero aniónico
Lipesa
Lipesa 1544
Polimero catiónico
Floculante
SP 709 @ 0.10%
Poliacrilamida aniónica
Tecca
SP 701
Poliacrilamida catiónica y Sales
Floculante
Interfloc C-5
Polimero aniónico
Interoc
Q-N 001
Policloruro de Aluminio
Floculante
Superfloc A 130 HMW
Policacrilamida aniónico
Kemira
Callaway 4015
Poliacrilamida catiónica (emulsión aceite)
28
25
65
28
75
24
68
10
25
2.0
3.0
10.0
5.0
10
1.0
1,010
Coagulante
10
2.5
1,000
Coagulante
46
20
1,030
Coagulante
18
4.0
1,050
Coagulante
Turbidez
NTU
3.75
1,020
Coagulante
SST
ppm
2.5
1,050
Coagulante
Agua Clarificada
10
Fuente: Resultados de ensayos de jarras del efluente máquina papelera - Laboratorio Central Trupal S.A.
50
Resultados laboratorio - Tratamiento Químico efluente máquina papelera
30
25
ppm
20
15
10
5
0
Quimtia
Grand Invest
Lipesa
Tecca
Interoc
Kemira
Floculante, ppm
2.5
4.0
2.5
3.0
5.0
1.0
Coagulante, ppm
3.75
20
2.0
10.0
10
10
18
10
25
28
24
10
SST Agua Clarificada, ppm
FIGURA 19: Resultados laboratorio - Tratamiento químico efluente máquina papelera
Fuente: Resultados de ensayos de jarras del efluente máquina papelera - Laboratorio Central Trupal S.A.
51
Según se observa en la Tabla 05, tenemos que luego de los
ensayos de jarras efectuados al efluente de la máquina papelera
se obtuvo un agua clarificada con un contenido de sólidos
suspendidos totales ≤ 50 ppm (Valor requerido por el proceso ≤
100 ppm). Así tenemos, que los 6 proveedores de productos
químicos cumplieron con la calidad de agua clarificada requerida
por el proceso, teniendo al proveedor Grand Invest con el mejor
resultado: 10 ppm de sólidos suspendidos totales (Ver Figura 19)
usando 4 ppm de floculante y 20 ppm de coagulante. Sin
embargo; para determinar la mejor opción del tratamiento químico
que será usado en planta es necesario evaluar el costo por
proveedor.
52
TABLA 06
Costo laboratorio - Tratamiento químico efluente máquina papelera
Proveedor
Quimtia
Producto Químico
Nombre Comercial
Base Química
Dosis
ppm
Precio
$/Kg
Costo
$/m³
Floculante
Nalco 9901 @ 0.10%
Policacrilamida aniónico
2.5
3.34
0.008
Coagulante
Chemlok MX375
Pocliacrilamida catiónica
3.75
1.44
0.005
0.014
Grand Invest
Floculante
Polychem 8600 @ 0.10%
Poliacrilamida anionica
4
5.5
0.022
Coagulante
Polychem 328
Poliamina catiónica
20
3.3
0.066
0.088
Lipesa
Floculante
Lipesa 1633 @ 0.10%
Polímero aniónico
2.5
5.0
0.013
Coagulante
Lipesa 1544
Polimero catiónico
2.0
4.0
0.008
0.021
Tecca
Floculante
SP 709 @ 0.10%
Poliacrilamida aniónica
3
6.24
0.019
Coagulante
SP 701
Poliacrilamida catiónica y Sales
10.0
4.63
0.046
0.065
Interoc
Floculante
Interfloc C-5
Polimero aniónico
5
6.5
0.033
Coagulante
Q-N 001
Policloruro de Aluminio
10
0.95
0.010
0.042
Kemira
Floculante
Superfloc A 130 HMW
Policacrilamida aniónico
1
5.45
0.005
Coagulante
Callaway 4015
Poliacrilamida catiónica (emulsión aceite)
10
3.5
0.035
0.040
Fuente: Resultados de ensayos de jarras del efluente de la máquina papelera - Laboratorio Central Trupal S.A.
53
3.500
Costo Laboratorio - Tratamiento químico efluente máquina
papelera
3.000
Costo, $/m³
2.500
2.000
1.500
1.000
0.500
0.000
Costo Total
Quimtia
Grand Invest
Lipesa
Tecca
Interoc
Kemira
0.139
0.67
0.12
3.16
0.38
0.43
FIGURA 20: Costo laboratorio - Tratamiento químico efluente máquina papelera
Fuente: Resultados de ensayos de jarras del efluente de la máquina papelera - Laboratorio Central Trupal S.A.
54
En la Tabla 06, se muestra el costo del tratamiento químico por
metro cúbico de efluente tratado por proveedor y según se
observa el menor costo del tratamiento químico se obtuvo con el
proveedor Quimtia (0.014 $/m³ efluente); por lo tanto, se
procederá a efectuar las pruebas en planta con este proveedor.
5.2 PRUEBAS EN PLANTA
Las pruebas en planta se efectuaron con el proveedor Quimtia para ambos
efluentes por presentar los mejores resultados en los ensayos de jarras. A
continuación el detalle de los resultados de las pruebas en planta:
5.2.1 Efluente de planta de pulpa
Los resultados obtenidos en planta de pulpa se muestran en la Tabla
07, donde podemos observar que el efluente tiene un contenido
promedio de sólidos suspendidos totales de 12,040 ppm, generando
que el consumo de coagulante y floculante sea en promedio de 452
ppm y 18 ppm respectivamente. Asimismo, el agua clarificada obtenida
tuvo un contenido de sólidos suspendidos totales de 222 ppm.
55
TABLA 07
Resultados pruebas en planta – Efluente planta pulpa
EFLUENTE
FECHA
COAGULANTE
AGUA CLARIFICADA
FLOCULANTE
Flujo
m³/h
SST
ppm
Nombre
Comercial
Dosis
ppm
Nombre
Comercial
Dosis
ppm
02-mar-15
03-mar-15
04-mar-15
05-mar-15
06-mar-15
07-mar-15
09-mar-15
10-mar-15
11-mar-15
12-mar-15
13-mar-15
14-mar-15
16-mar-15
17-mar-15
18-mar-15
19-mar-15
20-mar-15
21-mar-15
23-mar-15
24-mar-15
25-mar-15
26-mar-15
27-mar-15
28-mar-15
30-mar-15
31-mar-15
75
68
75
68
66
64
64
66
64
68
68
64
66
75
68
66
66
68
64
64
70
70
66
66
68
68
11,500
12,200
12,100
11,600
11,400
12,300
12,400
12,000
12,050
11,950
11,850
11,950
12,100
12,150
12,000
11,840
11,760
11,910
12,010
12,400
12,300
12,050
12,040
12,100
12,080
13,000
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
Chemlok INX10
407
407
407
423
437
453
453
437
443
465
465
498
451
432
446
461
461
465
467
498
450
450
481
471
465
465
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Nalco 9909
Promedio
67
12,040
Chemlok INX10
452
Nalco 9909
Flujo
Flujo
m /h
SST
ppm
m 3 /h
16
16
16
18
18
19
19
18
19
18
18
19
18
16
18
18
18
18
19
19
17
17
18
18
18
18
45
40
45
41
40
38
38
40
38
41
41
38
39
45
41
40
39
40
38
38
42
42
39
39
41
41
220
215
217
211
215
218
227
226
228
225
212
210
225
231
227
213
214
210
225
226
224
225
224
235
227
232
30
28
30
27
26
26
26
26
26
27
27
26
27
30
27
26
27
28
26
26
28
28
27
27
27
27
18
40
222
27
3
Fuente: Resultados de pruebas en planta pulpa - Trupal S.A.
56
LODO
Dosis de floculante - Efluente planta pulpa
25.0
20.0
Dosis , ppm
15.0
10.0
5.0
0.0
02- 03- 04- 05- 06- 07- 09- 10- 11- 12- 13- 14- 16- 17- 18- 19- 20- 21- 23- 24- 25- 26- 27- 28- 30- 31mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
Dosis Propuesta 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5
Dosis Planta
16
16
16
18
18
19
19
18
19
18
18
19
18
16
18
18
18
18
FIGURA 21: Dosis de floculante - Efluente planta pulpa
Fuente: Resultados de pruebas en planta pulpa - Trupal S.A.
57
19
19
17
17
18
18
18
18
600
Dosis de Coagulante - Efluente planta pulpa
500
Dosis , ppm
400
300
200
100
0
02- 03- 04- 05- 06- 07- 09- 10- 11- 12- 13- 14- 16- 17- 18- 19- 20- 21- 23- 24- 25- 26- 27- 28- 30mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
Dosis Propuesta 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87
Dosis Planta
407 407 407 423 437 453 453 437 443 465 465 498 451 432 446 461 461 465 467 498 450 450 481 471 465
FIGURA 22: Dosis de coagulante - Efluente planta pulpa
Fuente: Resultados de pruebas en planta pulpa - Trupal S.A.
58
STT obtenidos - Agua clarificada planta pulpa
300
275
250
Dosis , ppm
225
200
175
150
125
100
02- 03- 04- 05- 06- 07- 09- 10- 11- 12- 13- 14- 16- 17- 18- 19- 20- 21- 23- 24- 25- 26- 27- 28- 30- 31mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
SST Requerido 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200
SST Obtenido
220 215 217 211 215 218 227 226 228 225 212 210 225 231 227 213 214 210 225 226 224 225 224 235 227 232
FIGURA 23: SST obtenidos - Agua clarificada planta pulpa
Fuente: Resultados de pruebas en planta pulpa - Trupal S.A.
59
El agua clarificada obtenida es retornada al sistema de lavado de la fibra
de bagazo para su reusó y los lodos generados son trasladados a la
siguiente etapa del proceso para su posterior tratamiento.
Asimismo, según se observa en la Tabla 08 el costo promedio del
tratamiento químico del efluente de planta de pulpa fue de 0.61 $/m3
frente a 0.14 $/m3 obtenidos en las pruebas en laboratorio; es decir 4
veces mayor.
60
TABLA 08
Resultados pruebas en planta – Costo tratamiento químico efluente planta pulpa
EFLUENTE
COAGULANTE
FLOCULANTE
Flujo
m³/h
Dosis
ppm
Dosis
ppm
02-mar-15
03-mar-15
04-mar-15
05-mar-15
06-mar-15
07-mar-15
09-mar-15
10-mar-15
11-mar-15
12-mar-15
13-mar-15
14-mar-15
16-mar-15
17-mar-15
18-mar-15
19-mar-15
20-mar-15
21-mar-15
23-mar-15
24-mar-15
25-mar-15
26-mar-15
27-mar-15
28-mar-15
30-mar-15
31-mar-15
75
68
75
68
66
64
64
66
64
68
68
64
66
75
68
66
66
68
64
64
70
70
66
66
68
68
407
407
407
423
437
453
453
437
443
465
465
498
451
432
446
461
461
465
467
498
450
450
481
471
465
465
16
16
16
18
18
19
19
18
19
18
18
19
18
16
18
18
18
18
19
19
17
17
18
18
18
18
Promedio
67
452
18
FECHA
AGUA CLARIFICADA
Flujo
COSTO TRATAMIENTO QUIMICO
m /h
SST
ppm
Coagulante
$/m³
Floculante
$/m³
Total
$/m³
45
40
45
41
40
38
38
40
38
41
41
38
39
45
41
40
39
40
38
38
42
42
39
39
41
41
220
215
217
211
215
218
227
226
228
225
212
210
225
231
227
213
214
210
225
226
224
225
224
235
227
232
0.46
0.46
0.46
0.48
0.49
0.51
0.51
0.49
0.50
0.53
0.53
0.56
0.51
0.49
0.50
0.52
0.52
0.53
0.53
0.56
0.51
0.51
0.54
0.53
0.53
0.53
0.09
0.09
0.09
0.10
0.10
0.10
0.10
0.10
0.10
0.10
0.10
0.10
0.10
0.09
0.10
0.10
0.10
0.10
0.10
0.10
0.09
0.09
0.10
0.10
0.10
0.10
0.55
0.55
0.55
0.57
0.59
0.61
0.61
0.59
0.60
0.62
0.62
0.67
0.61
0.57
0.60
0.62
0.62
0.62
0.63
0.67
0.60
0.60
0.64
0.63
0.62
0.62
40
222
0.51
0.10
0.61
3
Fuente: Resultados de pruebas en planta pulpa - Trupal S.A.
61
Costo tratamiento químico - Agua clarificada planta pulpa
1.00
Costo, $/m3
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
02- 03- 04- 05- 06- 07- 09- 10- 11- 12- 13- 14- 16- 17- 18- 19- 20- 21- 23- 24- 25- 26- 27- 28- 30- 31mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
Costo Propuesto 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14
Costo Obtenido 0.55 0.55 0.55 0.57 0.59 0.61 0.61 0.59 0.60 0.62 0.62 0.67 0.61 0.57 0.60 0.62 0.62 0.62 0.63 0.67 0.60 0.60 0.64 0.63 0.62 0.62
FIGURA 24: Resultados pruebas en planta – Costo tratamiento químico efluente planta pulpa
Fuente: Resultados de pruebas en planta pulpa - Trupal S.A.
62
5.2.2 Efluente máquina papelera
Los resultados obtenidos en la máquina papelera se muestran en la
Tabla
09, donde podemos observar que el efluente tiene un
contenido promedio de SST (sólidos suspendidos totales) de 1,089
ppm, generando que el consumo de coagulante y floculante sea en
promedio de 5.5 ppm y 3.3 ppm respectivamente. Asimismo, el agua
clarificada obtenida tuvo un contenido de SST (sólidos suspendidos
totales) de 58 ppm.
63
TABLA 09
Resultados pruebas en planta – Efluente máquina papelera
EFLUENTE
Fecha
02-mar-15
03-mar-15
04-mar-15
05-mar-15
06-mar-15
07-mar-15
09-mar-15
10-mar-15
11-mar-15
12-mar-15
13-mar-15
14-mar-15
16-mar-15
17-mar-15
18-mar-15
19-mar-15
20-mar-15
21-mar-15
23-mar-15
24-mar-15
25-mar-15
26-mar-15
27-mar-15
28-mar-15
30-mar-15
31-mar-15
Promedio
COAGULANTE
FLOCULANTE
Flujo
m³/h
SST
ppm
Nombre
Comercial
Dosis
ppm
Nombre
Comercial
Dosis
ppm
125
130
150
160
165
165
162
170
164
171
165
168
167
180
184
169
169
175
180
175
180
175
175
180
178
177
168
1,120
1,096
1,084
1,110
1,095
1,150
995
1,085
1,050
1,020
1,020
1,035
1,050
1,105
1,120
1,100
1,110
1,095
1,090
1,150
1,140
1,120
1,095
1,110
1,075
1,095
1,089
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
7.2
6.9
5.6
4.5
4.0
4.7
4.4
5.3
5.5
4.9
5.8
6.1
5.0
4.7
5.2
6.0
6.4
5.8
5.3
6.5
6.0
5.8
5.8
5.3
5.1
4.7
5.5
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
4.1
4.1
3.2
2.8
2.5
2.7
3.1
3.2
3.1
3.5
3.3
3.0
3.2
3.3
3.4
3.4
3.2
3.1
3.2
3.3
3.3
2.7
3.6
3.3
3.6
3.8
3.3
AGUA CLARIFICADA
Flujo
Flujo
m /h
SST
ppm
m 3 /h
119
124
143
152
157
155
154
162
156
160
157
160
159
170
175
160
161
165
170
165
170
165
165
170
170
168
159
60
58
55
52
65
62
55
53
58
61
62
58
59
57
61
59
58
57
57
56
58
57
58
54
56
52
58
6.0
6.0
7.0
8.0
8.0
10.0
8.0
8.0
8.0
11.0
8.0
8.0
8.0
10.0
9.0
9.0
8.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
8.0
9.0
8.7
3
Fuente: Resultados de pruebas en máquina papelera - Trupal S.A.
64
LODO
Dosis de floculante - Efluente máquina papelera
15.0
13.0
11.0
Dosis , ppm
9.0
7.0
5.0
3.0
1.0
-1.0
02mar15
Dosis Propuesta 2.5
Dosis Planta
03mar15
2.5
04mar15
2.5
05mar15
2.5
06mar15
2.5
07mar15
2.5
09mar15
2.5
10mar15
2.5
11mar15
2.5
12mar15
2.5
13mar15
2.5
14mar15
2.5
16mar15
2.5
17mar15
2.5
18mar15
2.5
19mar15
2.5
20mar15
2.5
21mar15
2.5
23mar15
2.5
24mar15
2.5
25mar15
2.5
26mar15
2.5
27mar15
2.5
4.1 4.1 3.2 2.8 2.5 2.7 3.1 3.2 3.1 3.5 3.3 3.0 3.2 3.3 3.4 3.4 3.2 3.1 3.2 3.3 3.3 2.7 3.6
FIGURA 25: Dosis de floculante - Efluente máquina papelera
Fuente: Resultados de pruebas en máquina papelera - Trupal S.A.
65
Dosis de Coagulante - Efluente máquina papelera
15.0
12.5
Dosis , ppm
10.0
7.5
5.0
2.5
0.0
02mar15
Dosis Propuesta 3.8
Dosis Planta
03mar15
3.8
04mar15
3.8
05mar15
3.8
06mar15
3.8
07mar15
3.8
09mar15
3.8
10mar15
3.8
11mar15
3.8
12mar15
3.8
13mar15
3.8
14mar15
3.8
16mar15
3.8
17mar15
3.8
18mar15
3.8
19mar15
3.8
20mar15
3.8
21mar15
3.8
23mar15
3.8
24mar15
3.8
25mar15
3.8
26mar15
3.8
27mar15
3.8
7.2 6.9 5.6 4.5 4.0 4.7 4.4 5.3 5.5 4.9 5.8 6.1 5.0 4.7 5.2 6.0 6.4 5.8 5.3 6.5 6.0 5.8 5.8
FIGURA 26: Dosis de coagulante - Efluente máquina papelera
Fuente: Resultados de pruebas en máquina papelera - Trupal S.A.
66
STT obtenidos - Agua clarificada máquina papelera
140
120
Dosis , ppm
100
80
60
40
20
0
02- 03- 04- 05- 06- 07- 09- 10- 11- 12- 13- 14- 16- 17- 18- 19- 20- 21- 23- 24- 25- 26- 27mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
SST Requerido 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
SST Obtenido
60
58
55
52
65
62
55
53
58
61
62
58
59
57
61
59
58
57
FIGURA 27: SST obtenidos - Agua clarificada máquina papelera
Fuente: Resultados de pruebas en máquina papelera - Trupal S.A.
67
57
56
58
57
58
El agua clarificada obtenida es retornada al sistema de lavado de la fibra
de bagazo para su reusó y los lodos generados son trasladados a la
siguiente etapa del proceso para su posterior tratamiento.
Asimismo, según se observa en la Tabla 10 el costo promedio del
tratamiento químico del efluente de planta de la máquina papelera fue de
0.07 $/m3 frente a 0.01 $/m3 obtenidos en las pruebas en laboratorio; es
decir 7 veces mayor.
68
TABLA 10
Resultados pruebas en planta – Costo tratamiento químico efluente máquina papelera
EFLUENTE
Fecha
COAGULANTE
FLOCULANTE
AGUA CLARIFICADA
Flujo
Flujo
m³/h
Nombre
Comercial
Dosis
ppm
Nombre
Comercial
Dosis
ppm
02-mar-15
03-mar-15
04-mar-15
05-mar-15
06-mar-15
07-mar-15
09-mar-15
10-mar-15
11-mar-15
12-mar-15
13-mar-15
14-mar-15
16-mar-15
17-mar-15
18-mar-15
19-mar-15
20-mar-15
21-mar-15
23-mar-15
24-mar-15
25-mar-15
26-mar-15
27-mar-15
28-mar-15
30-mar-15
31-mar-15
125
130
150
160
165
165
162
170
164
171
165
168
167
180
184
169
169
175
180
175
180
175
175
180
178
177
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
Chemlok MX375
7.2
6.9
5.6
4.5
4.0
4.7
4.4
5.3
5.5
4.9
5.8
6.1
5.0
4.7
5.2
6.0
6.4
5.8
5.3
6.5
6.0
5.8
5.8
5.3
5.1
4.7
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
Nalco 9901
4.1
4.1
3.2
2.8
2.5
2.7
3.1
3.2
3.1
3.5
3.3
3.0
3.2
3.3
3.4
3.4
3.2
3.1
3.2
3.3
3.3
2.7
3.6
3.3
3.6
3.8
m 3 /h
119
124
143
152
157
155
154
162
156
160
157
160
159
170
175
160
161
165
170
165
170
165
165
170
170
168
Promedio
168
5.5
Nalco 9901
3.3
159
COSTO TRATAMIENTO QUIMICO
SST
ppm
Coagulante
$/m³
Floculante
$/m³
Total
$/m³
60
58
55
52
65
62
55
53
58
61
62
58
59
57
61
59
58
57
57
56
58
57
58
54
56
52
0.03
0.03
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.03
0.02
0.02
0.03
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.06
0.06
0.05
0.04
0.04
0.04
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.04
0.05
0.05
0.05
0.06
0.09
0.09
0.07
0.06
0.05
0.06
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.07
0.08
0.07
0.07
0.07
0.08
0.08
0.06
0.08
0.07
0.07
0.08
58
0.02
0.05
0.07
Fuente: Resultados de pruebas en máquina papelera - Trupal S.A.
69
0.1
Costo tratamiento químico - Agua clarificada máquina papelera
0.09
0.08
0.07
Costo, $/m3
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
02- 03- 04- 05- 06- 07- 09- 10- 11- 12- 13- 14- 16- 17- 18- 19- 20- 21- 23- 24- 25- 26- 27- 28- 30- 31mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
Costo Propuesto 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
Costo Obtenido 0.09 0.09 0.07 0.06 0.05 0.06 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.08 0.07 0.07 0.07 0.08 0.08 0.06 0.08 0.07 0.07 0.08
FIGURA 28: Resultados pruebas en planta – Costo tratamiento químico efluente máquina papelera
Fuente: Resultados de pruebas en máquina papelera - Trupal S.A.
70
5.2.3 Tratamiento de lodos
Los lodos generados en los clarificadores son tratados en una
prensa tornillo, la cual se encarga de extraer la cantidad de agua
necesaria para poder quemarlos en la Caldera TSXG (Humedad
requerida: 50%).
En la tabla 11, se observa que el lodo proveniente del clarificador
tiene un contenido promedio de SST (sólidos suspendidos totales)
de 28,914 ppm; así como el lodo ya prensado tiene una humedad
de 54.6% de humedad, el cual se encuentra dentro de los
parámetros de operación requeridos por la Caldera TSXG.
Finalmente, el lodo prensado es alimentado como combustible a la
Caldera TSXG.
71
TABLA 11
Resultados pruebas en planta – Tratamiento de Lodos
Fecha
Lodos (Clarificador)
Flujo
SST
3
m /h
02-mar-15
03-mar-15
04-mar-15
05-mar-15
06-mar-15
07-mar-15
09-mar-15
10-mar-15
11-mar-15
12-mar-15
13-mar-15
14-mar-15
16-mar-15
17-mar-15
18-mar-15
19-mar-15
20-mar-15
21-mar-15
23-mar-15
24-mar-15
25-mar-15
26-mar-15
27-mar-15
28-mar-15
30-mar-15
31-mar-15
Promedio
Agua Clarificada (Prensa)
Flujo
SST
Lodo Prensado
ppm
Flujo
Ton/h
Humedad
%
34.0
32.3
35.1
33.2
32.0
33.8
31.8
32.2
31.8
36.1
33.3
31.8
33.0
37.8
34.3
33.0
33.0
36.1
33.7
33.7
36.4
36.4
34.9
34.9
33.3
34.2
236
289
230
286
310
256
217
245
243
235
216
205
198
201
189
243
245
280
253
218
200
205
217
270
267
258
1.9
1.8
1.9
1.9
1.8
1.8
1.8
1.7
1.7
2.0
1.8
1.8
1.8
2.1
1.9
1.9
1.8
2.0
1.9
1.9
2.0
2.0
2.0
1.9
1.8
1.9
55.5
55.8
56.8
52.2
54.3
57.4
54.0
54.9
54.9
54.3
54.1
54.0
53.9
53.9
54.1
54.4
54.7
55.0
55.0
54.3
53.9
53.8
53.9
54.8
54.7
54.5
33.9
239
1.9
54.6
ppm
3
m /h
36
34
37
35
34
36
34
34
34
38
35
34
35
40
36
35
35
38
36
36
38
38
37
37
35
36
29,940
29,420
28,990
29,100
29,340
29,050
28,970
27,020
28,670
28,950
28,430
29,150
28,670
28,910
27,990
29,120
29,130
29,300
29,080
28,970
28,810
28,670
28,960
29,170
28,990
28,960
36
28,914
Fuente: Resultados de pruebas en planta pulpa - Trupal S.A.
72
Flujo, Ton/h
Tratamiento de Lodos - Lodo prensado
2.5
60.0
2.0
58.0
1.5
56.0
1.0
54.0
0.5
52.0
0.0
50.0
02- 03- 04- 05- 06- 07- 09- 10- 11- 12- 13- 14- 16- 17- 18- 19- 20- 21- 23- 24- 25- 26- 27- 28- 30- 31mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar- mar15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
Flujo
Ton/h
1.9 1.8 1.9 1.9 1.8 1.8 1.8 1.7 1.7 2.0 1.8 1.8 1.8 2.1 1.9 1.9 1.8 2.0 1.9 1.9 2.0 2.0 2.0 1.9 1.8 1.9
Humedad
55.5 55.8 56.8 52.2 54.3 57.4 54.0 54.9 54.9 54.3 54.1 54.0 53.9 53.9 54.1 54.4 54.7 55.0 55.0 54.3 53.9 53.8 53.9 54.8 54.7 54.5
%
FIGURA 29: Resultados pruebas en planta – Tratamiento de Lodos
Fuente: Resultados de pruebas en máquina papelera - Trupal S.A.
73
5.3 CANTIDAD DE AGUA CLARIFICADA (EFLUENTE TRATADO) REUSADO
EN EL PROCESO
Tenemos lo siguiente:
Agua Clarificada obtenida en Planta de Pulpa
:
40 m3/h
Agua Clarificada obtenida en Máquina Papelera
:
159 m3/h
Lodos generados
:
1.9 Ton/h
El agua reusada en el proceso será de 199 m3/h (40 +159), reduciendo el
consumo de agua fresca a 191 m3/h de los 390 m3/h, es decir 51% menos de
lo que se usaban anteriormente.
74
VI. CONCLUSIONES
 El sistema de tratamiento de efluentes implementado en la empresa Trupal
S.A. consistió en la instalación de 2 clarificadores rectangulares (Un
Clarificador de 250 m3/h para el efluente de la máquina papelera y un
Clarificador de 102 m3/h para el efluente de planta de pulpa) y 1 Prensa Tornillo
(1.60 Ton BD/h de Lodo) con una inversión total de 1´049,000 USD, los cuales
permitieron reducir el contenido de Sólidos Suspendidos Totales de los
efluentes y de esta manera su posterior reuso en el proceso.
 En planta de pulpa, se obtuvo 40 m3 de agua clarificada con un contenido de
SST (sólidos suspendidos totales) de 222 ppm (SST requeridos ≤ 200 ppm), la
cual es reusada en el proceso por estar en valores cercanos con los
estándares solicitados,
 En la máquina papelera, se obtuvo 159 m3
de agua clarificada con un
contenido de SST (sólidos suspendidos totales) de 58 ppm (SST requeridos ≤
100 ppm), la cual es reusada en el proceso por cumplir con los estándares
solicitados, generando de esta manera una reducción del consumo de agua
fresca para este proceso.
 El efluente reusado (agua clarificada) en todo el proceso de fabricación de
papel será de 199 m3/h, reduciendo en un 51% el consumo de agua fresca (de
390 m3/h a 191 m3/h).
 El costo del tratamiento químico de las pruebas efectuadas en planta, fue de
0.61 $/m3 para el efluente de planta de pulpa y de 0.07 $/m3 para el efluente
de la máquina papelera.
 El lodo generado en ambos clarificadores fueron enviados a la prensa tornillo
con un contenido de SST (sólidos suspendidos totales) de 28,914 ppm y se
obtuvo un lodo con 54.6% de humedad (Humedad requerida = 50%), el cual
75
fue enviado a la Caldera como combustible por encontrarse dentro de los
parámetros de operación requeridos.
76
VII. RECOMENDACIONES
 Es necesario acondicionar un tratamiento previo al efluente de planta de pulpa
antes de ser enviado al clarificador con la finalidad de reducir el contenido de
SST y de esta manera reducir el costo del tratamiento químico.
 Revisar si es factible optimizar el consumo de productos químicos actual para
ambos efluentes.
 Hacer ensayos en laboratorio con nuevos proveedores de productos químicos
para mejorar la calidad del agua clarificada en planta de pulpa y optimizar los
costos del tratamiento químico para ambos efluentes.
 Capacitar al personal de operación para un mejor manejo del equipo y una
adecuada dosificación de los productos químicos en el tratamiento de los
efluentes.
77
VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:
1. AENOR. 1997. Calidad del agua. Medio Ambiente - Tomo 1. Recopilación
de Normas UNE. España. Pág.165-174.
2. AGUILAR M.I. 2002. Tratamiento físico-químico de aguas residuales:
Coagulación- Floculación. Universidad de Murcia. España.
3. ALDANA MARTHA, ZULUAGA NUBIA Y ARREDONDO SILVIA. 2011.
Seminario: Manejo integrado del agua: Tratamiento de aguas residuales
‖. Universidad de Manizales. Colombia.
4. APHA, AWWA, APLF. 1992. Métodos normalizados para análisis de
aguas y aguas residuales. American Public Health Association Enc. New
York.
5. BELLMER. 2014. Dewatering of sludge with Akupress BX625LL-H AKSES 175/03. Alemania.
6. COLLAZOS, JULIO. 2008. Tratamiento de aguas residuales domesticas e
industriales. Cátedra internacional. Facultad de Ingeniería. Universidad
Nacional de Colombia.
7. GRADOS, F. 2009. Referencias Personales. Jefe de Planta de la Empresa
TRUPAL S.A. - Santiago de Cao
8. HENRY, J.GLYNN. 1999. Ingeniería ambiental. Pág. 778p.
9. HERNANDEZ, M.A. y GONZALEZ, N. 1993. Recursos Hídricos y
Ambiente. Elementos de política ambiental. Goin,F. y Goñi, R.
Eds.H.Cámara de Diputados de la provincia de Buenos Aires. Argentina.
10. METCALF & EDDY. 1995. Ingeniería de aguas residuales. Vol. 1 Ed.Mc
Graw Hill. España.
78
11. NEGRO, C.; BLANCO, M. A.; GASPAR, I.; TIJERO, J. 1995. El Agua en la
Industria Papelera. Editorial Alción S.A.
12. PAREDES, D., GUERRERO, J., CASTAÑO, JM. 2001. Metodología para la
evaluación de la calidad del agua. Scientia et technical, Nº 5, Pág 113119.
13. POHJOLAINEN, TUIJA; ALCALA GALIANO, ALFONSO. 1998. Gestión del
Agua en la Industria Papelera. Editorial: Ingeniería Química.
14. POSEIDON, 2013. Manual de Instalación, Operación y Mantenimiento
del Clarificador. Pág.6 -18. Alemania.
15. REMTAVARES, 2008. La industria papelera se pone al día en su gestión del
agua.
http://www.madrimasd.org/blogs/remtavares/author/remtavares
[Consultado el 15 de septiembre del 2015]
16. SADAR, MJ. 1998. Turbidity Science. Hach Company Technical
Information Series. Alemania.
17. SANCHEZ LAFRAYA, FERNANDO. 1996. Calidad y Medio Ambiente en la
Industria de la Celulosa. Editorial: Ingeniería Química. Pág. 123 – 131.
18. SCHULZ, C. R Y OKUN D. A. 1990. “Tratamiento de aguas superficiales
para países en desarrollo”. LIMUSA. México.
19. SEOANEZ CALVO, MARIANO. 1999. Ingeniería del Medio Ambienteaplicada al medio natural continental. 2da Edición. Ediciones MundiPrensa. España.
79
ANEXOS
ANEXO 01
DIAGRAMA DE FLUJO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES
80
FIGURA 30: Diagrama de flujo del clarificador Poseidon PPM 450 - Planta de pulpa
81
FIGURA 31: Diagrama de flujo del clarificador Poseidon PPM 300 – Máquina papelera
82
FIGURA 32: Diagrama de flujo de la Prensa Tornillo
83
ANEXO 02
PLANOS DE DISTRIBUCIÓN DE LOS EQUIPOS EN PLANTA
84
PRENSA
TORNILLO
CLARIFICADOR
PLANTA DE PULPA
CLARIFICADOR MAQUINA
PAPELERA
FIGURA 34
Vista Isométrica – Plano de Instalación del Clarificador en Planta de Pulpa
Figura 33: Distribución del sistema de tratamiento de efluentes en la empresa Trupal S.A
85
Figura 34: Vista isométrica – Plano de instalación del clarificador en Planta de Pulpa
86
FIGURA 35: Vista isométrica – Plano de instalación del clarificador en Máquina Papelera
87
FIGURA 36: Vista isométrica – Plano de instalación de la Prensa Tornillo
88
ANEXO 03
BALANCE DE MATERIALES – CLARIFICADORES
FIGURA 37: Balance del clarificador Poseidon modelo PPM 450 – Planta de Pulpa
89
FIGURA 38: Balance del clarificador Poseidon modelo PPM 300 – Máquina Papelera
90
ANEXO 04
UNIDAD PREPARADORA DE POLÍMERO EN POLVO
La Unidad Preparadora de Polímero se encarga de la preparación del
floculante para su posterior adición al clarificador. Este equipo está constituido
por las siguientes partes:
1. Tanque de preparación del Polímero
2. Tablero de control
3. Tolva de alimentación
4. Motor de agitadores
5. Línea de alimentación de agua
91
Las características del equipo adquirido por Trupal, son:
 Material: Acero Inoxidable 2.0 mm Sch304
 Modelo: POLI2
 Dimensiones: 2400mm x 1200mm x 1200mm
 Entrada de agua por electroválvula, regulador de presión y filtro.
 Medidor de flujo, Sensores de nivel para mínimo, medio y máximo.
 03 Compartimientos de dilución, maduración y almacenaje
- Capacidad de preparación 2.5 m3
- Doble separador interno de caída por rebose.
- 01 Válvula independiente para cada compartimiento.
 01 Dosificador en polvo sin fin
-
Tolva
-
Motor: 220V/380V/440V/60Hz 0.5 HP 1650rpm
-
Reductor: 50/1 de 20rpm
 02 Agitadores de baja velocidad con eje y hélices en acero inoxidable
304sch con asiento para evitar vibración; y motor: 2 HP con reductor
380/440V/60Hz trifásico 600 rpm
 01 Tablero de control hermético IP55
-
Variador de velocidad (Dosificador volumétrico)
-
Mando automático y manual
-
Mando con sistema de conmutadores de operación
-
Permite al operador al total control de la máquina.
92
ANEXO 05
MÉTODO DE ENSAYO DE JARRAS
1
OBJETIVO
Establecer el método para determinar las condiciones óptimas de operación
generalmente para el tratamiento de aguas. Una prueba de jarras simula los
procesos de coagulación o floculación que promueven la remoción de coloides
suspendidos y materia orgánica.
2
ALCANCE
El método de ensayo es aplicable para todo el sistema de tratamiento de
efluentes de la Planta.
3
DEFINICIONES
3.1 pH: Término correspondiente al “Potencial de Hidrógeno” Es la
concentración de iones hidrógeno presentes en determinada sustancia. El
pH típicamente va de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo ácidas las
disoluciones con pH menores a 7, y básicas las que tienen pH mayores a
7. El pH = 7 indica la neutralidad de la disolución (siendo el disolvente
agua). pH varía con el contenido de sólidos y la temperatura.
3.2 Coagulante: Un coagulante son sales metálicas que reaccionan con la
alcalinidad del agua, para producir un floculo de hidróxido del metal,
93
insoluble en agua, que incorpore a las partículas coloidales.
3.3 Turbidez: Se entiende por turbidez o turbiedad la falta de transparencia
de un líquido debido a la presencia de partículas en suspensión. Cuantos
más sólidos en suspensión haya en el líquido (generalmente se hace
referencia al agua), más sucia parecerá ésta y más alta será la turbidez.
La turbidez es considerada una buena medida de la calidad del agua,
cuanto más turbia, menor será su calidad. Según la OMS (Organización
Mundial para la Salud), la turbidez del agua para consumo humano no
debe superar en ningún caso las 5 NTU, y estará idealmente por debajo
de 1 NTU.
3.4 Filtración: Proceso de separación de sólidos en suspensión en un líquido
mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el pasaje del
líquido. Las aplicaciones de los procesos de filtración son muy extensas,
encontrándose en muchos ámbitos de la actividad humana, tanto en la
vida doméstica como de la industria general, donde son particularmente
importantes aquellos procesos industriales que requieren de las técnicas
químicas.
4
MÉTODO DE ENSAYO
4.1. CONDICIONES BÁSICAS
No aplica
94
4.2 MATERIALES
4.3
4.2.1
Baldes
4.2.2
Jeringas
4.2.3
Agua cruda
4.2.4
Sulfato de aluminio
4.2.5
Vaso de precipitación
4.2.6
Matraz
EQUIPOS E INSTRUMENTOS
4.3.1
Balanza electrónica, con una exactitud de 0,001 g.
4.3.2 Estufa
4.3.3 Equipo de pruebas de jarras
4.3.4 Turbidimetro
4.3.5 pH-metro
4.4.
DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO
4.4.1 Se toma una muestra grande en un balde.
4.4.2 Homogenizar la muestra y transferirla a los 4 recipientes del
equipo de jarras. Un recipiente debe ser el control, mientras que
los demás pueden ser ajustados en las condiciones deseadas.
4.4.3 Preparar el coagulante y floculante en las concentraciones
95
necesarias.
4.4.4 Adicionar
el
coagulante
a
cada
contenedor
y
mezclar
aproximadamente a 100 rpm durante 1 minuto.
4.4.5 Reducir la velocidad de mezclado a 25 ó 35 rpm y adicionar el
floculante a cada contenedor, luego continuar el proceso de
mezclado por 15 ó 20 min.
4.4.6 Apagar el equipo de mezclado y esperar a que sedimente de 20 a
30 min.
4.4.7 Filtrar el contenido de los contenedores y hacer las pruebas
necesarias con el precipitante y sobrenadante.
4.5.
CÁLCULOS Y EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS
Los resultados estarán en función a los análisis que se efectúen.
RECOMENDACIONES
Mantener en buenas condiciones el equipo de jarras.
96
ANEXO 06
ANALISIS DE pH
1
OBJETIVO
Establecer el método para determinar el pH de muestras de bagazo y fibra de
bagazo, licor, agua de máquina, agua desmineralizada, agua de alimentación al
caldero, agua de caldero y otras muestras que lo requieran.
2
ALCANCE
Este método puede ser usado para la determinación de pH de muestras de
bagazo, fibra de bagazo, licor negro, agua de máquina, agua desmineralizada,
agua de alimentación al caldero, agua de caldero y otras muestras que lo
requieran.
3
REFERENCIAS
3.1
Norma TAPPI T 252 om-02
pH
y Conductividad Eléctrica de Aguas
calientes extraídas de Pulpas, papel y Cartón.
3.2
4
“Tratamiento de Aguas Industriales”, Francisco Vergara Yayón.
DEFINICIONES
pH: Término correspondiente al “Potencial de Hidrógeno” Es la concentración
de iones hidrógeno presentes en determinada sustancia. El pH típicamente va
de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo ácidas las disoluciones con pH menores
97
a 7, y básicas las que tienen pH mayores a 7. El pH = 7 indica la neutralidad de
la disolución (siendo el disolvente agua). pH varía con el contenido de sólidos y
la temperatura.
5
PRINCIPIO
El
valor
del
pH
se
puede
medir
de
forma
precisa
mediante
un
potenciómetro, también conocido como pH-metro, un instrumento que mide
la diferencia de potencial entre dos electrodos: un electrodo de referencia
(generalmente de plata/cloruro de plata) y un electrodo de vidrio que es
sensible al ión hidrógeno.
6
MÉTODO DE ENSAYO
6.1
CONDICIONES BÁSICAS
No aplica
6.2
MATERIALES
6.2.1 Vasos de Precipitación, 250 ml.
6.2.2 Jarra, 1 L
6.2.3 Frasco lavador
6.3
EQUIPOS E INSTRUMENTOS
MICROPROCESSOR Ph/mV/°C Meter-HANNA INSTRUMENTS 8417N.
98
6.4
REACTIVOS
No aplica
6.5
DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO
6.5.1 Añadir una muestra de 50 - 100 ml. a un matraz Erlenmeyer o a
un vaso de precipitación y llevar al pH-metro.
6.5.2 Introducir el electrodo a la muestra y leer directamente del equipo
el valor reportado correspondiente al pH de dicha muestra.
6.6
CÁLCULOS Y EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS
Los resultados se leen directamente desde el potenciómetro y se
expresan con 1 decimal.
RECOMENDACIONES

Evitar el excesivo manipuleo de las muestras.

Finalizada la determinación de pH, lavar el electrodo con agua destilada
contenida en el frasco lavador.
99
ANEXO 07
ANALISIS DE TURBIDEZ
1
OBJETIVO
Establecer el método para determinar la turbiedad presente en una muestra de
agua.
2
ALCANCE
El método es aplicable a prácticamente todos los tipos de aguas: crudas, de
proceso, tratadas, residuales y naturales, incluyendo la de mar, siempre que
estén libres de residuos y sedimentos gruesos que sedimenten rápidamente.
3
REFERENCIAS
3.1 “Tratamiento de Aguas Industriales”, Francisco Vergara Yayón.
4
DEFINICIONES
Turbiedad: La turbiedad es una expresión de la propiedad óptica que hace que
los rayos luminosos se dispersen y se absorban, en lugar de que se transmitan
sin alteración a través de una muestra. No debe relacionarse la turbiedad con
la concentración en peso de los sólidos en suspensión, pues el tamaño, la
forma y el índice de refracción de las partículas, son factores que también
afectan la dispersión de la luz. El método nefelométrico se basa en la
comparación de la intensidad de la luz dispersada por la muestra en
100
condiciones definidas, con la intensidad de la luz dispersada por una solución
patrón de referencia en idénticas condiciones. Cuanto mayor es la intensidad
de la luz dispersada, más intensa es la turbiedad.
5
PRINCIPIO
El valor de la turbiedad se puede medir usando el Turbidimetro (nefelómetro),
el cual ofrece la lectura directa de turbiedad en unidades nefelométricas de
turbiedad (UNT).
6
MÉTODO DE ENSAYO
6.1
CONDICIONES BÁSICAS
No aplica
6.3
MATERIALES
6.3.1 Vasos de Precipitación, 250 ml.
6.3.2 Frasco lavador
6.4
EQUIPOS E INSTRUMENTOS
Equipo medidor de conductividad, ORP, Resistividad, TDS, pH. Marca
HACH.
6.5
REACTIVOS
No aplica
101
6.5
DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO
6.5.1
Recolectar la muestra en un vaso de precipitación.
6.5.2
Añadir la muestra al Turbidimetro y leer directamente del equipo
el valor reportado correspondiente a la turbidez de dicha
6.6
muestra.
CÁLCULOS Y EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS
Los resultados se leen directamente desde el Turbidimetro y se
expresan con 1 decimal.
RECOMENDACIONES

Evitar alterar la muestra a analizar.

Tener calibrado el Turbidimetro.
102
ANEXO 08
DETERMINACION DE SOLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES
1
OBJETIVO
Establecer el método para determinar el contenido de Solidos Suspendidos
Totales en cualquier tipo de solución.
2
ALCANCE
El método es aplicable a prácticamente todos los tipos de aguas: crudas, de
proceso, tratadas, residuales y naturales, incluyendo la de mar.
3
REFERENCIAS
APHA, AWWA, APLF. Métodos normalizados para análisis de aguas y aguas
residuales.
4
DEFINICIONES
4.1 Sólidos Suspendidos: Los sólidos en suspensión son aquellos que se
encuentran en el agua sin estar disueltos en ellas, pueden ser sedimentables o
no y, para determinar su cantidad en forma directa es complicado, para ello se
calcula matemáticamente conociendo la cantidad de sólidos no sedimentables
y de sólidos en suspensión y realizando una diferencia de estas dos medidas.
5
PRINCIPIO
Este método se determina por la diferencia de peso de un filtrado por el cual
103
se hace pasar la muestra.
6
MÉTODO DE ENSAYO
6.1
CONDICIONES BÁSICAS
No aplica
6.2
6.3
6.4
MATERIALES
6.2.1
Filtros de análisis de sólidos
6.2.2
Crisol de porcelana
6.2.3
Probetas, vasos de precipitados
6.2.4
Conos Imhoff
EQUIPOS E INSTRUMENTOS
6.3.1
Equipo de filtración
6.3.2
Bomba de vacío
6.3.3
Balanza electrónica, con una exactitud de 0,01 g.
6.3.4
Estufa
DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO
6.4.1 Tomar un filtro de análisis de sólidos y ponerlo en un crisol de
porcelana.
6.4.2 El conjunto se introducirá en una estufa a 105ºC durante dos
horas. Una vez pasadas las dos horas se sacará el filtro con el
104
crisol de porcelana y se enfriará en el desecador.
6.4.3 El filtro con el crisol una vez enfriado se pesará hasta conseguir
un peso constante.
6.4.4 Agitar la muestra vigorosamente y filtrar un volumen conocido (V)
de la misma, utilizando para ello un equipo de filtración al vacío,
constituido por un matraz de recepción del líquido filtrado, un
porta filtros para colocar el filtro y un embudo de filtración donde
se adicionará la muestra. El filtro utilizado para este análisis se
caracteriza por presentar dos superficies bien diferenciadas, una
más rugosa que será la que se colocará encima del porta filtro.
6.4.5 Una vez filtrada la muestra se recogerá el filtro y se colocara en
el crisol de porcelana.
6.4.6 El filtro utilizado anteriormente será secado a 105ºC durante 1
hora.
6.4.7 Posteriormente se deja enfriar en el desecador y se pesa, hasta
conseguir peso constante. Si el depósito sobre el filtro es inferior
a 2,5 mg/l se filtrará un volumen mayor.
6.5
CÁLCULOS Y EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS
El resultado obtenido corresponde al porcentaje de sólidos suspendidos
totales en la muestra.
Sólidos Suspendidos Totales (SST)
105
Dónde:
Pd: peso del filtro-vidrio después de evaporar el agua, en mg.
Pa: peso del filtro-vidrio antes de añadir la muestra, en mg.
V: volumen de muestra utilizado, en litros.
Los resultados se expresan con 2 decimales.
RECOMENDACIONES
Temperatura óptima de la estufa a 105 ± 3°C.
106
ANEXO 09
ANALISIS DE HUMEDAD PARA FIBRAS Y PULPAS
1
OBJETIVO
Establecer el método para determinar el porcentaje de humedad de
cualquier tipo de fibra, y pulpa.
2
ALCANCE
El método de ensayo se aplica para determinar la humedad contenida en el
Bagazo o Fibra recepcionado, alimentado al proceso; así como para todo
de fibras secundarias y pulpas.
3
REFERENCIAS
Norma TAPPI – T412 om-02 Humedad en Pulpa, Papel y Cartón.
4
DEFINICIONES
4.1
Humedad: Es la masa de agua contenida en la masa total de una
muestra de fibra.
4.2
Fibra: Material que se obtiene luego de que el material fibroso (bagazo
entero, bagazo desmedulado o paja de arroz) es sometido a
desmedulado.
107
5
PRINCIPIO
Este método se determina por diferencia de peso, secando la muestra en
una estufa que está 105 ± 3°C de. Se calcula como la razón de la masa de
agua a la masa total y se expresa en porcentaje.
6
MÉTODO DE ENSAYO
6.1
CONDICIONES BÁSICAS
No aplica
6.2
6.3
MATERIALES
6.2.1
Probeta
6.2.2
Tara para pesado
EQUIPOS E INSTRUMENTOS
6.3.1 Balanza electrónica, con una exactitud de 0,01 g.
6.3.2 Estufa
6.3.3 Disgregador
6.4
DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO
6.4.1
Se toma una muestra.
6.4.2
Cuando no hay agua libre:
6.4.2.1
Pesar ± 100 g AD. de muestra.
6.4.2.2
Secar por un período de 3 horas, luego pesar.
108
6.4.3
6.6
Cuando hay agua libre:
6.4.3.1
Pesar la muestra total
: Pt
6.4.3.2
Prensar y pesar la fibra
: Pp
6.4.3.3
Pesar ± 100 g AD. de fibra prensada
6.4.3.4
Secar y pesar
: Ph
: Ps
CÁLCULOS Y EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS
El resultado obtenido corresponde al porcentaje de humedad
obtenido en la fibra.

Cuando no hay agua libre:
%H 

Peso A.D.  Peso B.D.
 100
Peso A.D.
Cuando hay agua libre:
%H 
Pp  Ps
 100
Pt  Ph
Los resultados se expresan con 2 decimales.
RECOMENDACIONES
Temperatura óptima de la estufa a 105 ± 3°C.
109
ANEXO 10
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE JARRAS EFECTUADOS EN
LABORATORIO
FIGURA 39: Resultados de ensayos de jarras – Efluente planta de pulpa
FIGURA 40: Resultados de ensayos de jarras – Efluente máquina papelera
110
ANEXO 11
PLANTA DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES INSTALADOS EN LA EMPRESA
TRUPAL S.A.
FIGURA 41: Sistema de clarificación – Efluente planta de pulpa
111
FIGURA 42: Sistema de clarificación – Efluente máquina papelera
112
FIGURA 43: Sistema de Deshidratación de Lodos en Planta
113
ANEXO 12
RESULTADOS DE LAS PRUEBAS EN PLANTA
FIGURA 44: Calidad final del agua de Planta de Pulpa
FIGURA 45: Calidad final del agua de la Máquina Papelera
114