Uscarea nămolului de la fabricile de hârtie cu uscătoare cu bandă: ținte de umiditate, integrare energetică și controlul emisiilor

Fabricile de celuloză și hârtie generează două fluxuri distincte de nămol din sistemele de tratare a efluenților. Nămolul primar — interceptat în clarificatorul primar — constă în principal din fibre de lemn, particule fine și materiale de umplutură care scapă din secțiunea de formare. Se deshidratează relativ ușor pe o presă cu șurub sau presă cu bandă, atingând 30–40% substanță uscată (SU). Nămolul secundar este problema mai dificilă — masa biologică generată în sistemul de nămol activat. Compus în principal din materie celulară bacteriană și substanțe polimerice extracelulare (EPS), este lipicios și rezistent la deshidratare mecanică. După presare agresivă, nămolul secundar iese tipic la doar 18–25% SU. Tortul mixt nămol primar/secundar prezintă 25–45% SU (55–75% umiditate). Provocarea: fracția fibroasă cauzează împâslire și aglomerare, în timp ce fracția biologică face materialul lipicios.

Pentru nămolul din fabricile de celuloză, combinația de textură fibroasă și vâscozitate biologică creează probleme pe care uscătoarele rotative le gestionează prost. Într-un uscător rotativ cu încălzire directă, nămolul se răstoarnă într-un flux de gaz fierbinte la 400–600°C. Nămolul fibros de hârtie la 60% umiditate nu se răstoarnă curat — se lipește de paletele tobei, formează inele de acumulare și se desprinde periodic în mase care cauzează umiditate neuniformă la ieșire. Uscătoarele cu bandă funcționează la 60–130°C cu un circuit de aer forțat printr-o bandă orizontală perforată din oțel inoxidabil. Materialul stă pe bandă într-un strat format — tipic 50–150 mm adâncime — iar aerul de uscare trece prin el de jos, sus sau în zone alternative. Temperatura scăzută de operare înseamnă generare substanțial mai mică de COV.

Ținta de umiditate pentru nămolul de hârtie uscat este aproape întotdeauna determinată de calea de eliminare sau recuperare din aval. Pentru co-ardere în cazanul de scoarță sau multi-combustibil al fabricii, pragul cheie este tipic 25–30% umiditate — sub acesta, nămolul contribuie pozitiv la căldura de ardere. Cazanele moderne de co-ardere cu biomasă pot accepta nămol până la 40% umiditate, dacă debitul de alimentare este controlat. Uscarea la 10–15% oferă o marjă de siguranță și maximizează contribuția calorică specifică. Pentru co-incinerarea externă la un cuptor de ciment sau o instalație de valorificare energetică, instalația receptoare specifică tipic minimum 65–70% substanță uscată. Pentru peletizare sau granulare, umiditatea sub 15% este în general necesară pentru ca presa să genereze produs cu rezistență mecanică suficientă.

Un uscător cu bandă funcționează cu aer încălzit la 80–130°C — un interval de temperatură obținut cu abur de joasă presiune la 3–6 bar(g), disponibil în orice fabrică de hârtie ca subprodus al cazanului de recuperare sau cazanului de scoarță. Circuitul termic este simplu: aburul fabricii (tipic la 4–6 bar(g), saturat, ~155–165°C) trece printr-un schimbător de căldură abur-aer — o baterie cu țevi cu aripioare — la intrarea fiecărei zone de uscare. Aburul se condensează cedând căldura latentă (~2.100 kJ/kg la 4 bar), iar condensatul se întoarce la circuitul de apă de alimentare a cazanului. Pentru un uscător cu bandă care evaporă 3 t/h de apă din nămol, consumul de abur este de aproximativ 1,8–2,2 t/h la 4 bar. Punct critic de proiectare: verificați condensatul returnat pentru COV și H₂S înainte de returnarea în sistemul cazanului.

Conform Directivei IED a UE și concluziilor BAT pentru sectorul pastă și hârtie, aerul de evacuare din uscarea nămolului este o sursă de emisie difuză care trebuie captată și tratată. Calea practică de conformitate pentru o instalație de uscător cu bandă este o mașină complet închisă cu aerul de evacuare direcționat către: (1) Biofiltru: eficient pentru H₂S, NH₃ și odoranți; costul de capital pentru un biofiltru dimensionat pentru 3 t/h evaporare tipic 150.000–300.000 €. (2) Epurator chimic (acid + caustic două etape): mai fiabil pentru eliminarea NH₃ și H₂S, cost operațional mai ridicat. (3) Oxidant termic cu recuperare de căldură: necesar dacă fluxul de masă COV depășește pragul permisului (tipic >1 kg/h COT). Pentru majoritatea instalațiilor de uscător cu bandă, biofiltrul este tratamentul primar standard.

Setul minim credibil de date pentru un ofertă de uscător cu bandă pentru nămolul de hârtie include: (a) debitul de nămol în t/h (umed) sau t/zi; (b) conținutul de umiditate la intrare, confirmat prin cel puțin trei măsurători; (c) ținta de umiditate la ieșire și procesul din aval; (d) sursa de căldură disponibilă — presiunea aburului, tragerea maximă admisă și temperatura; (e) compoziția nămolului, în special raportul nămol primar/secundar și conținutul de cenușă. Un furnizor de echipamente competent va solicita o probă de nămol înainte de a confirma orice garanție de performanță. Așteptați un debit specific de evaporare garantat de 4–8 kg apă pe m² suprafață bandă pe oră. Un uscător care procesează 5 t/h nămol umed la 60% umiditate intrare până la 12% necesită aproximativ 300–600 m² suprafață bandă.