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Ampliación de la EDARI de Ahlstrom-Munksjö Paper en Gipuzkoa con tecnología AnoxKaldnes™ MBBR y Actiflo™

03/10/2018

Ampliación de la EDARI de Ahlstrom-Munksjö Paper en Gipuzkoa con tecnología AnoxKaldnes™ MBBR y Actiflo™

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  • Juan José Odriozola - Project Sponsor. Ahlstrom-Munksjö Paper S.A.
  • Federico Berganza- Project Manager. Ahlstrom-Munksjö Paper S.A.
  • Aitor Mier- QHSE Manager. Ahlstrom-Munksjö Paper S.A.
  • Luis Gómez- Project Manager. Veolia Water Systems Ibérica
  • Gorka Zalakain- Director Técnico. Veolia Water Systems Ibérica
 

Ahlstrom-Munksjö Paper S.A.

 
Ahlstrom-Munksjö es líder global en materiales basados en fibra, suministrando soluciones innovadoras y sostenibles para clientes en todo el mundo. La oferta incluye papel decor paper, medios de filtración, release liners, soporte para abrasivos, nonwovens tejido no tejido, papel electrotécnico, materiales de fibra de vidrio, etiquetado, embalaje y envase alimentario, cintas, materiales para aplicaciones médicas y soluciones para diagnóstico. Las ventas netas combinadas anuales son aproximadamente de 2.150 millones de euros y se emplean 6.000 personas en 41 plantas productivas y de converting en 14 países. Las acciones de Ahlstrom-Munksjö cotizan en los Nasdaq de Helsinki y de Estocolmo. La compañía se creó el 1 de abril de 2017 tras la fusión de Ahlstrom Corporation y Munksjö Oyj.
 
La planta Ahlstrom-Munksjö Paper S.A. está situada en Berastegi (Gipuzkoa, España) próxima a la otrora villa papelera de Tolosa y fue fundada en 1920 como “Calparsoro y Compañía” por el Sr. D. Ildefonso Calparsoro en comandita. A lo largo de su historia ha elaborado diferentes gamas de papel, desde papel para escritura a partir de trapos y papel prensa a partir de paja en sus orígenes, pasando por papeles de impresión, papeles de seguridad, papel vegetal, cartulinas o papeles para la maduración de la uva en la vid. En la actualidad, y desde 1964, fabrica papel decorativo, base para la elaboración de los laminados empleados en suelos, mobiliario y revestimiento de edificios entre otros. En la planta trabajan 166 personas.
 
La factoría cuenta con dos máquinas de papel de 162 y 265 centímetros de ancho útil, una capacidad productiva de 40.000 toneladas anuales, y la posibilidad de servir pedidos mínimos a partir de 0,5 toneladas. Se dispone de 5,2 hectáreas de las que 1,8 están construidas.
 


Situación de partida

 
Las fábricas de papeles especiales se definen por producir numerosas calidades de papel o cartón para aplicaciones especiales caracterizadas por propiedades determinadas y dirigidas a mercados finales relativamente pequeños o aplicaciones nicho que a menudo se diseñan para un cliente o un grupo de usuarios determinado. Esto implica que, por ejemplo en la planta de Berastegi, se pueda llegar a fabricar hasta 12 calidades diferentes en un mismo día, resultando más de 5 cambios de calidad al día como media anual. Esta singularidad, junto con las exigencias de calidad y limpieza, o la incompatibilidad entre diferentes grados que limitan la recirculación de aguas dentro del proceso, conlleva un uso de agua específico elevado en comparación con la fabricación de papeles ordinarios.
 
La aplicación de un sistema de mejora continua en el uso del agua desde el año 2010 ha permitido reducir el uso específico desde los 47 m3/tn hasta los 24 m3/tn en 2017. De ella, sólo se consume un 4% en la producción (correspondiente a la evaporación, la humedad del producto final y del fango de depuración), mientras que el 96% restante se devuelve al medio convenientemente depurada.
 
La planta ya disponía de un tratamiento primario fisicoquímico de floculación y decantación precedido de desbaste y homogeneización instalado en el año 1978. El efluente resultante del primario se vierte al medio receptor, rio Zelai de la cuenca del Oria.
 


Proyecto

 
La prioridad durante todas las etapas del proyecto, desde su diseño inicial hasta la fase de operación actual, es obtener un alto nivel de seguridad con el objetivo de Cero Accidentes siguiendo la política de la compañía Ahlstrom-Munksjö “Safety is our mindset”.
 
A pesar de que la calidad del efluente a la salida del tratamiento primario estaba dentro de lo fijado por la Autorización Ambiental Integrada derivada de la aplicación de la directiva de emisiones industriales sobre prevención y control integrados de la contaminación (IPPC), Ahlstrom-Munksjö tenía como objetivo mejorar el vertido implantando un tratamiento biológico secundario. Para ello confió en la tecnología de Veolia Water Technologies que previamente, para demostrar la viabilidad tecnológica de este proceso, llevó a cabo un pilotaje, realizando diversos ensayos y pruebas que permitieron optimizar el diseño de la planta a escala real.
 
Las obras de la nueva EDARI comenzaron en diciembre de 2016 finalizando, según lo proyectado, un año después. El proyecto ha sido cofinanciado por la Unión Europea a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) y por el Departamento de Medio Ambiente y Política Territorial del Gobierno Vasco.
 
 
 
 
La nueva EDARI, con una capacidad de diseño de 200 metros cúbicos a la hora, cuenta con la combinación de las tecnologías AnoxKaldnes™ MBBR (Moving Bed Biological Reactor) de lecho móvil de volumen 610 m3 para la depuración biológica del agua, y con la tecnología Actiflo™ para la clarificación de agua con decantación lastrada con microarena. Ambas tecnologías, patentadas por Veolia, permiten la eliminación de la demanda química de oxígeno (DQO) disuelta en el reactor biológico, y de la materia particulada en suspensión (SPM) en el decantador Actiflo.
 
Otro de los factores decisivos para la elección de la propuesta tecnológica de Veolia por parte de Ahlstrom-Munksjö Paper ha sido la capacidad del proceso Actiflo™ para reconvertirse en el futuro en sus variantes Actiflo™ Carb o Actiflo™ Soft, permitiendo a la industria papelera anticiparse a las nuevas exigencias medioambientales de acuerdo con los estándares medioambientales del grupo que demuestran su compromiso y concienciación ambiental.
 


Descripción de la tecnología de lecho móvil AnoxKaldnes™ MBBR

 
El principio básico del proceso de lecho móvil es el crecimiento de la biomasa en soportes plásticos que se mueven en el reactor biológico mediante la agitación generada por sistemas de aireación (reactores aerobios) o por sistemas mecánicos (en reactores anóxicos o anaerobios). Los soportes son de material plástico (Figura 1 (a)) con densidad próxima a 1 g/cm3 que les permite moverse fácilmente en el reactor incluso con porcentajes de llenado del 65%. En el caso de Ahlstrom-Munksjö Paper el llenado es de un 16% con soportes Z200.
 
 
 
Figura 1. (a) Diferentes tipo de relleno producidos por AnoxKaldnes para su uso en los reactores MBBR.
(b) Soporte plástico tipo K5 de AnoxKaldnes con biopelícula desarrollada en la superficie protegida del soporte.
 
 
La biopelícula que se forma en las paredes del relleno (Figura 1 (b)) se caracteriza por tener una mayor efectividad que los flóculos biológicos. A su vez, los soportes plásticos empleados contienen una elevada superficie específica por unidad de volumen. Estas dos particularidades hacen que los reactores de lecho móvil sean de volumen mucho menor que los de fangos activos convencionales.
 
Este tipo de procesos puede aplicarse tanto a plantas de tratamiento para la biodegradación de materia orgánica, como para instalaciones con eliminación de nutrientes, en aguas residuales urbanas e industriales. La tecnología de lecho móvil es también empleada en casos de ampliación de plantas de tratamiento de fangos activos ya existentes al permitir llevarlos a cabo de forma sencilla y sin la necesidad de construir nuevos reactores biológicos. Los reactores de lecho móvil suelen utilizarse tanto en los casos de ampliación por incrementos de cargas orgánicas influentes como en el rediseño de procesos que tratan únicamente materia orgánica y requieren también la eliminación de nitrógeno.
 
El oxígeno necesario para los microorganismos presentes en el proceso es suministrado mediante un sistema de parrillas que cubre todo el fondo de los reactores de lecho móvil. La aireación también permite mantener en suspensión el soporte plástico para una adecuada operación del proceso. Asimismo, el soporte plástico debe quedar retenido dentro del reactor biológico en todo momento, por ello, en cada uno de los reactores de lecho móvil se disponen colectores de salida de chapa perforada. Tanto el sistema de parrillas de aireación como los colectores de salida están diseñados específicamente para su utilización en reactores con soporte plástico móvil.
 
De forma general, las principales ventajas que presenta el proceso de lecho móvil frente a los procesos biológicos convencionales son:
 
  • Reducción de volumen del reactor biológico por empleo de un soporte que proporciona una superficie específica elevada.
     
  • Son procesos con gran flexibilidad ya que en función del porcentaje de soporte plástico empleado en el reactor (se recomienda que no sea superior al 65%), se consigue modificar la superficie y en consecuencia la eficiencia del proceso. Esta flexibilidad permite diseñar los reactores para tratar las aguas estimadas en un futuro y emplear el relleno adecuado a la carga actual.
     
  • La operación y control sencillos. Por una parte, el proceso evita los problemas de atascamiento y consecuentemente períodos de limpieza continuados. Además, no es necesario un control de la purga de fangos, ya que el sistema mantiene la biomasa en el reactor hasta que es desprendida del soporte.
     
  • Ausencia de bulking filamentoso. A diferencia de los procesos de fangos activos, en los procesos de biomasa adherida el funcionamiento del reactor es independiente del decantador, no se requiere una recirculación, y no se produce bulking filamentoso. La cantidad de biomasa presente en el reactor no depende de las características de sedimentación.
     
  • Recuperación rápida del proceso ante inhibiciones. La formación de biopelícula en el soporte plástico se hace de forma estratificada de forma que sean las primeras capas de la biopelícula las que se vean afectadas en casos de presencia de inhibidores o posibles picos de carga excesiva (p.ej. vertidos de tóxicos empleados durante limpiezas de circuitos). En estos escenarios se produciría un decremento del rendimiento de eliminación, pero una recuperación muy rápida una vez pasado el inhibidor. A diferencia de los procesos de fangos activos la generación de la nueva biomasa y la recuperación total de la actividad biológica se ve reestablecida rápidamente tras el paso del inhibidor.
 
La tecnología de depuración biológica con lecho móvil AnoxKaldnes™ MBBR cuenta en la actualidad con más de 700 referencias en todo el mundo, tanto para aplicaciones municipales como industriales. En la industria de la celulosa y el papel, los principales productores mundiales como ENCE, Iberpapel, Papelera Zicuñaga, SCA, Stora Enso, Alier, United Paper, Sniace o International Paper, entre otros, han confiado con éxito en esta tecnología.
 


Tecnología AnoxKaldnes™ Z-MBBR™: nueva generación de biosoporte 3D

 
Una de las principales novedades de la solución implantada por Veolia en la planta de Ahlstrom-Munksjö Paper radica en la utilización de la nueva generación de soporte Z-MBBR, cuyo diseño en 3D permite el crecimiento del biofilm de forma controlada y protegida hasta alcanzar un grosor predeterminado. La utilización de estos soportes permite eliminar la DQO filtrada biodegradable del agua y evitar la formación de posibles precipitados de calcio proveniente de la dureza del agua en cuestión.
 
Z-MBBRTM es una nueva generación de MBBR mediante el cual, por vez primera, el proceso de biopelícula se puede operar de tal forma que el grosor de la biopelícula es ajustado a un valor constante y predeterminado. El diseño único de los soporte Z-MBBRTM, en 3D y con una altura delimitada, permite desarrollar las condiciones ambientales deseadas en la biopelícula y favorecer la selección de bacterias que se requiera en cada aplicación. Además, elimina las variaciones de operación asociadas al cambio de grosor de biopelícula y las limitaciones que puedan ocurrir debido a la obturación de los huecos del soporte que suelen ocurrir en algunos casos aislados cuando existen picos de carga orgánica.
 
En la Figura 2 (a) y Figura 2 (b) se pueden observar las diferencias entre los soportes tipo K5 y los nuevos soportes Z-MBBRTM y se intuye el tipo de desarrollo de biopelícula en los dos tipos de carrier.
 
 

Figura 2. (a) Desarrollo de biopelícula en soportes tipo K5 y (b) en soporters AnoxKaldnesTM Z-MBBRTM de Veolia Water Technologies.
 
Los soportes Z-MBBRTM se producen de tal forma que en toda el área superficial pueda desarrollarse el crecimiento de biopelícula, dentro de los compartimentos de la parte externa del soporte (Figura 2 (b)).  Estos compartimentos se generan mediante los denominados ejes de protección en forma de cruz con una altura delimitada. La biopelícula crece hacia el exterior de los compartimentos y lo que sobresale es eliminado a través de la acción de la erosión debido a la colisión entre soportes, que están en continuo movimiento dentro del reactor. Durante la fabricación de los soportes se elige la altura de los compartimentos en función de la altura de biopelícula deseada según su aplicación;  por ejemplo, el modelo Z-400 tiene un grosor de 400 µm mientras que el modelo Z-200 un grosor de 200 µm. Su forma de silla de montar aumenta la fricción entre los soportes, asegurando la erosión de la biopelícula que sobresale de los ejes de protección.  La nueva generación de soportes Z-MBBRTM parte de la idea de controlar el grosor de biopelícula de tal forma que se puedan seleccionar aquellas bacterias que interesan para el proceso y eliminar las que no interesan. Mediante el control del grosor de biopelícula se puede alcanzar un mejor control de la microbiología presente, lo que implica la ampliación del rango de aplicaciones de la tecnología MBBR.
 
 
 
 
Los soportes Z-MBBRTM pueden ser diseñados de forma personalizada de acuerdo a las necesidades específicas de la aplicación y, por lo tanto, abre considerablemente el espectro de aplicaciones donde la tecnología AnoxKaldnes™ puede ser implantada de forma competitiva. Entre otras, se ha confirmado su aplicación efectiva en el tratamiento de aguas residuales con alto contenido de calcio, en procesos de eliminación de nitrógeno mediante nitritación parcial.
 


Resultados

 
Los resultados recogidos durante las primeras semanas tras la puesta en marcha del sistema en noviembre de 2017, muestran que se han alcanzado las metas proyectadas. Es decir, la etapa secundaria MBBR y su clarificación con decantación lastrada con microarena, reducen la DQO en un 30% y la DBO en un 50%, además de una importante disminución de los sólidos en suspensión y turbidez del vertido.
 
La versatilidad del diseño permitirá futuras optimizaciones (combinando el grado de llenado de biosoportes en el  reactor, o actualizando el tipo de soporte, o implementando los módulos Actiflo™ Carb o Actiflo™ Soft) con el objetivo de reutilizar el agua de vertido en el proceso productivo, y que la planta de Ahlstrom-Munksjö se anticipe una vez más a nuevas exigencias medioambientales de acuerdo con los estándares medioambientales de la compañía.
 
 
Más información sobre las soluciones de Veolia Water Technologies en www.veoliawatertechnologies.es
 
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