ROBOXスクリューによるMBBRシステムの管理改善とエネルギー消費の削減

廃水処理は、個々の製紙工場に合わせて解決策をオーダーメイドする必要がある。確かに、限られたスペースと地表水への安全な排出という課題がある場合、その答えは革新的な生物学的技術とスクリューコンプレッサーを組み合わせたプラント設計にある。

製紙工場における廃水処理は、さまざまな方法で最適化することができるが、プラント構成によって限界がある既存のシステム構成を適応させなければならないことは、間違いなく作業を複雑にする。でも、それはいつでもできる。その秘密は、サイトの特定の機能に最も適した技術的ソリューションを見つけることにある。ルッカにある製紙業界有数の段ボールメーカー、トスコペーパーの工場で、それが起こった。 Robuschi社は、Italprogetti社（エンジニアリング面を担当）と共同で排水処理技術を供給し、効率性、信頼性、容易なメンテナンスという観点から、実際のシステムニーズに最適なソリューションを提供することに努めた。

バイオフィルム技術

課題は、製紙工場の開発ニーズに合わなくなっていた既存のシステムに介入することだった。このソリューションは、Italprogetti社（www. italprogetti.it）によって開発された。Italprogetti社は、これまで自治体の廃水処理分野でのみ適用してきた技術を、今回は特定のプラントの特性に合わせて使用することにした。MBBR（ムービングベッド・バイオフィルム・リアクター）のことだ。「この種の生物学的処理では、水中の有機物を分解して水を浄化するバクテリアのコロニーは、水中を自由に動き回ることはできません。これらは、圧縮空気を注入してシステムに処理に必要な酸素を供給する曝気プロセスの攪拌作用によって、リアクター内で動き続ける。生物学的リアクターに設置された特殊なグリルが、処理水とともにキャリアが出現するのを防ぐ。これにより、余剰分が担体から自然に剥がれ落ち、生物システムによって持ち去られることを除けば、バイオマスの損失リスクを回避することができる。

組織WWTプラント用MBR技術

一方、ティッシュ・ミルでは、水の種類と量、塩分濃度が、段ボール製造とは異なる問題を引き起こす。この場合、イタルプロジェッティはMBR（膜分離活性汚泥法）技術を使用する。ダニエレ・バッキは、「私たちはこの方法を重要な企業の現場でテストしており、良い結果を得ています」と言う。

「この技術では、バイオマスは従来の生物リアクターの助けを借りて懸濁されるが、最終沈殿槽の代わりに半透過性の限外ろ過膜があり、処理水と活性汚泥を分離する」。これは、活性汚泥の濃度がほぼ3倍になっただけでなく、処理量が減り、最終水が限外濾過されたことを意味する。「実際には、MBR技術は生物学的処理と三次システムの両方であり、非常に効率的な最終ろ過とともに生物学的処理を保証するため、水を直接リサイクルすることも可能です」。実際、CODパラメータと塩分濃度は適切に処理され、低減される。「1つ目は、生産サイクルのCODレベルを上げることなく水をリサイクルすることで管理され、塩分濃度（一般的に機械サイクルの間に上昇し、サイクルを閉じる）に影響を与えることなく閉鎖性をさらに高めるという目標は、MBRシステムに続いて逆浸透膜を適用することで達成され、2つのパラメータが非常に低い値であっても水のリサイクルを可能にする」。

「既存の水前処理プロセスを、製紙工場のニーズを満たす生物学的ソリューションで刷新し、効率的な新システムを構築しました」と、イタルプロジェッティの廃水処理部門責任者、ダニエレ・バッキは語る。

「特に製紙業界では、従来の活性汚泥を沈殿槽で処理する方法では、汚泥フロックが特に軽量であるため、うまく沈殿しない。バイオマスを処理水と一緒に引きずってしまうリスクはかなり大きい。「このような条件下では、MBR技術を使用することで、（運転上の問題や投与ミスなどの場合でも）タンク内のバクテリアの持続性が確保されるため、システムの回復が可能になり、短時間で最適な状態に回復し、従来の技術に比べて問題量を2～3分の1に減らすことができます」。

それだけではない。このタイプの排水は、入口CODが高いこと、生分解性の悪い有機物の割合が高いこと、カルシウムの濃度が高いことといった特徴的な側面も示した。「これらのニーズは、MBBRシステムだけでなく、低生分解性画分が出口CODの結果を無効にするのを防ぎ、カルシウムが担体に落下してその効果が制限されるのを防ぐために、他の技術的ソリューションの採用も必要としていました」。この問題を解決するため、直列に設置された3基のMBBRリアクターのうち最後の1基を活性汚泥のリサイクルに充てた。「カルシウムレベルは、反応器内のpHを注意深く監視し、pHの低下を防ぐ製品を投入することで管理しました」。

その結果、1日あたり1,000m_1の処理能力を持つシステムが完成し、CODは入口で約4,500mg/l、出口で80～100mg/lとなり、表流水への排出許可限界値（160mg/l）をはるかに下回った。

スクリューコンプレッサーの選択

Italprogettiのソリューションは、Toscopaper社特有のもうひとつのニーズも満たしている。一般的に容積を縮小する技術を選択しなければならないことは別として、今回の介入で特に特徴的だったのは、利用できるスペースが非常に限られていたことだ。そのため、8メートルを超えるような非常に背の高い原子炉では、ローブブロワーのような従来の技術ではエネルギーの浪費が甚だしいため、このようなソリューションが必要だったのです」とバッキは説明する。最終的に、私たちはRobuschi ROBOX SCREW低圧シリーズのWS 85/3Pコンプレッサーユニット2台を選択しました。2基のコンプレッサーユニットはそれぞれ880mbarの圧力レベルで作動し、最大作動時の能力は1,994Nm3/hです」。Robuschiコンプレッサはオイルフリーで、さらに環境に優しい運転を保証します（ISO 8573-1に準拠した認証クラス0）。高出力の内部圧縮、サイレンサー、シンプルで頑丈な形状の最新のノイズエンクロージャにより、最小限のサウンドエミッションで静かな運転が保証され、メンテナンスも簡単です。

このプラント・エンジニアリングの選択が、既存のシステムを最新のものにするのに理想的である理由のひとつは、システム管理を改善・簡素化し、エネルギー消費を削減する能力である。「この目的のために、私たちはロブスキと協力してコンプレッサーのモニタリングを実施しました。同社は、コンプレッサーのプーリーとベルトの寿命、メンテナンス、そして何よりもエネルギー消費を最適化するために、初期設定を変更することができました」。Robuschiコンプレッサーは、従来のローブ・ブロワーではなくスクリュー・ソリューションであり、「連続的なエアフローを保証する」とエンジニアは説明する。さらに、タンク内の溶存酸素濃度に応じてブロワーの回転数を調節するインバーターがあり、必要な空気量だけを厳密に吐出し、溶存酸素を最適なレベルに保つと同時に、エネルギー消費量を削減する。スクリューコンプレッサーはまた、ローブソリューションよりも高い吐出圧力値を可能にするため、垂直方向に開発されたシステムに最適で、容量のピークに対処するために簡単に調節することができます。しかし、最も興味深い点は、特に高さがある場合、作業条件にもよりますが、従来のソリューションに比べてエネルギーの無駄が約15～20％削減されることです」。これは、システムへの投資に対する迅速な経済的リターンを確保する上で、特筆すべき利点である。

製紙部門におけるビジネスチャンス

Toscopaper社が採用した革新的な廃水処理システムは、2013年から順調に稼動しており、サプライヤーとの協力関係は、常時アシスタンスサービスを通じて続いている。システム・チェックは15日ごとに実施され、重要な機能を測定する。オペレーターは直接工場に赴き、すべてのパラメーターが満たされていることを自ら確認する。遠隔監視システムもある。