Efluentes de pulpa y papel: DQO y color persistente

El tratamiento de efluentes de pulpa y papel arrastra un problema que el barro activado no resuelve: después del secundario, la DQO baja pero el color sigue ahí y el efluente llega a la descarga con una tonalidad marrón que el inspector ve antes de leer el protocolo. Esa fracción remanente no es materia orgánica cualquiera: son ligninas, taninos y derivados clorados que la biomasa no mineraliza. A continuación se explica de dónde viene esa carga, qué límites tienen las alternativas habituales y cómo se plantea una etapa de oxidación avanzada de pulido.

Qué son la DQO y el color en un efluente papelero

Definición y química del problema

La DQO (demanda química de oxígeno) mide el oxígeno necesario para oxidar químicamente toda la materia orgánica presente, sea biodegradable o no. La DBO₅, en cambio, mide solo la fracción que los microorganismos consumen en cinco días. La diferencia entre ambas es, en la práctica, el mapa del problema: cuanto más se aleja la relación DBO₅/DQO de 0,4, más recalcitrante es el efluente.

En una papelera esa brecha la explican los derivados de lignina. La lignina es un polímero aromático tridimensional que la planta usa como cemento entre fibras de celulosa. Al despolimerizarse en el digestor queda en solución como fragmentos fenólicos de alto peso molecular, con dobles enlaces conjugados que absorben luz visible. Esos cromóforos son, literalmente, el color del efluente.

Los taninos y las resinas de la madera aportan carga orgánica adicional, y el blanqueo con compuestos clorados genera haluros orgánicos adsorbibles (AOX), otro grupo de difícil biodegradación.

Valores típicos en efluentes de pulpa y papel

Los rangos varían enormemente según el proceso (pulpa química, mecánica, reciclado de papel recuperado) y según el grado de cierre del circuito de agua. Como orden de magnitud para una planta integrada, la carga cruda combinada suele moverse entre varios cientos y unos pocos miles de mg/L de DQO, con una fracción coloreada que persiste después del biológico. El dato relevante para diseñar no es el valor de catálogo sino el protocolo del efluente real de cada planta, tomado en el punto y en el momento del ciclo productivo que concentra la carga.

Cómo se detecta en planta: análisis e indicadores de campo

• DQO y DBO₅ sobre la misma muestra, para calcular la relación de biodegradabilidad.
• Color verdadero medido sobre muestra filtrada a 0,45 µm, en unidades Pt-Co (escala platino-cobalto), y absorbancia a 465 nm como control rápido de proceso.
• Carbono orgánico total (COT), más estable que la DQO frente a interferencias por cloruros.
• AOX cuando hay etapa de blanqueo con compuestos clorados.
• Indicador de campo: si el efluente clarificado sigue tiñendo un vaso de precipitado contra fondo blanco, hay cromóforos disueltos, no sólidos en suspensión.

Causas: de dónde viene el problema

Ligninas y taninos liberados en el pulpado

El licor negro concentra la mayor parte de la lignina y normalmente se recupera, pero los arrastres, los lavados de pulpa y las pérdidas de sello del circuito llevan una fracción al efluente. Esa fracción es la que domina el color.

Compuestos clorados de blanqueo

Las etapas de blanqueo que emplean dióxido de cloro o hipoclorito generan organoclorados de bajo y alto peso molecular. Son los que elevan el AOX y resisten el tratamiento biológico convencional.

Materia orgánica coloreada muy estable

El cierre progresivo del circuito de agua —una medida correcta desde el punto de vista del consumo— concentra los cromóforos. Cada ciclo de reúso sube la carga específica por tonelada de producto, de modo que una planta que ahorra agua suele tener un efluente más oscuro y más difícil de tratar. Este efecto de concentración es el mismo que se observa en el agua de proceso de una papelera con sólidos y color, donde el problema aparece aguas arriba, dentro del circuito.

Consecuencias operativas y costos

Impacto sobre equipos, proceso y producto

El agua recirculada coloreada limita el grado de reúso: por encima de cierto umbral, aparecen manchas en papeles de gramaje fino y blancura degradada. La materia orgánica disuelta también actúa como nutriente y favorece el desarrollo biológico en los circuitos, con los depósitos y olores asociados.

Riesgo normativo y de descarga

En la provincia de Buenos Aires el vertido a cuerpo receptor o a colectora se encuadra en los permisos de la Autoridad del Agua (ADA), y en la cuenca Matanza-Riachuelo, en el régimen de ACUMAR; en otras jurisdicciones rigen las resoluciones provinciales de vertido correspondientes. Los parámetros habitualmente exigidos incluyen DBO₅, DQO, sólidos suspendidos y, en varios regímenes, un requisito explícito sobre color o sobre "sustancias que produzcan coloración". Los límites concretos dependen de la jurisdicción, del cuerpo receptor y del permiso particular: corresponde consultar el límite aplicable antes de fijar el objetivo de diseño.

Los lodos químicos con contenido de metales o de organoclorados pueden quedar alcanzados por el régimen de residuos peligrosos de la Ley 24.051 y su Decreto 831/93, con el costo de gestión que eso implica.

Costo total: OPEX, paradas no programadas y reposición de activos

El costo real rara vez es el del reactivo. Se compone de la disposición del lodo generado, del carbón activado que se satura y se reemplaza, de la energía del sistema de aireación sobredimensionado para compensar una DQO que no es biodegradable, y del riesgo regulatorio de una descarga fuera de parámetro. En muchos casos la partida de mayor peso es la disposición final de lodos, y ahí es donde una tecnología que no coagula masivamente cambia el número.

Tratamiento de efluentes de pulpa y papel: soluciones convencionales y sus límites

Tratamiento biológico: no remueve color de forma efectiva

Un barro activado bien operado puede remover la fracción biodegradable con alta eficiencia, pero los cromóforos de lignina atraviesan el reactor prácticamente intactos. Ampliar tiempo de retención o carga de biomasa mejora poco: el limitante no es el tiempo, es la estructura química.

Coagulación química: lodo voluminoso y costo

Las sales de hierro y aluminio precipitan una parte importante del color, pero lo hacen transfiriendo el contaminante a una fase sólida. El resultado es un lodo hidratado, difícil de deshidratar y caro de disponer. El volumen generado suele escalar más rápido que la eficiencia obtenida, como se analiza en detalle en el artículo sobre componentes y tratamiento del lodo.

Carbón activado convencional: saturación rápida con color

El carbón adsorbe cromóforos con eficacia, pero la carga de color de un efluente papelero satura el lecho en plazos cortos. Sin una etapa previa que destruya la mayor parte de la carga orgánica, el carbón pasa de ser un pulidor a ser un consumible caro.

Solución Watch Water: METAL-OXY® y RED-OXY®

METAL-OXY®: mecanismo de acción y qué resuelve

METAL-OXY®, el oxidante avanzado en polvo de Watch Water es un polvo cristalino inodoro de fácil disolución, formulado para la oxidación de metales pesados y la reducción de carga orgánica en aguas residuales. Al disolverse genera especies oxidantes de alto potencial que mineralizan sustancias orgánicas y reducen DBO, DQO y COT; actúa además sobre amoníaco y aldehídos aromáticos, y tiene efecto desinfectante sobre el agua residual.

Debe disolverse en agua desmineralizada u osmótica. La solución al 1% equivale a 10 g/L; el pH de esa solución se ubica entre 1,5 y 2,0, de modo que el punto de dosificación y los materiales de la línea deben seleccionarse en consecuencia.

RED-OXY®: mecanismo de acción y qué resuelve

RED-OXY®, el sistema de generación in situ de ferratos no es un químico único sino un proceso completo. Tres sales —RED-X®, OXY-X® y ADSORB-X®— se dosifican en un tanque de contacto: la reacción de RED-X® con OXY-X® genera ferratos (VI) e hidróxidos férricos de altísima superficie, mientras ADSORB-X® eleva el pH y potencia la adsorción. OXY-X® aporta radicales sulfato con un potencial REDOX comparable al del radical hidroxilo, sin generar subproductos peligrosos.

Los contaminantes se oxidan y quedan adsorbidos sobre el floc férrico, que luego se retira en un filtro de Katalox Light®; un pulido final con Catalytic Carbon® asegura la remoción de orgánicos, color y trazas de metales. Entre los contaminantes declarados para el sistema figuran expresamente la materia orgánica (DBO, DQO, COT), los aniones tóxicos y los subproductos de desinfección.

Tren de tratamiento recomendado y orden de las etapas

1. Primario y secundario existentes: no se reemplazan. El biológico sigue removiendo la fracción biodegradable, que es la más barata de tratar.
2. Ecualización del efluente secundario, para amortiguar la variabilidad por campaña de producción.
3. Etapa oxidativa en tanque de contacto con METAL-OXY® o con el tren RED-OXY®, según la carga remanente y el objetivo de color.
4. Separación del floc y filtración.
5. Pulido con carbón catalítico cuando el permiso exige un residual bajo y estable.

Qué NO hacen estos productos

• No reemplazan el tratamiento primario ni el secundario: son etapas de pulido sobre un efluente ya clarificado.
• No son inocuos. La solución de METAL-OXY® es fuertemente ácida y OXY-X® está clasificado como corrosivo y tóxico para organismos acuáticos según su hoja de datos de seguridad. Se requiere EPP, dosificación controlada y disposición conforme a la normativa.
• No hay una dosis de catálogo que sirva para todos los efluentes: la oxidación no es selectiva y la demanda la fija la matriz completa, no solo el contaminante objetivo.
• No garantizan por sí solos el cumplimiento de un límite: el objetivo se verifica con ensayo sobre el efluente real.

Parámetros de diseño y dosificación

Análisis de agua requerido antes de dimensionar

Antes de cotizar cualquier etapa oxidativa hace falta un protocolo completo del efluente en el punto donde se instalaría: DQO, DBO₅, COT, color verdadero en Pt-Co, sólidos suspendidos, pH, conductividad, cloruros, sulfatos, alcalinidad, temperatura y —si hay blanqueo— AOX. A eso se suman el caudal medio y el caudal pico en m³/h y el régimen de operación (continuo o por campaña).

Dosificación documentada

Para el tren RED-OXY®, RED-X® y OXY-X® se preparan típicamente en solución al 5% y se dosifican en el tanque de contacto; la relación entre componentes y la dosis final se determinan por ensayo de jarras sobre el efluente del cliente, porque la adsorción no es un proceso selectivo.

Puesta en marcha, control analítico y mantenimiento

La puesta en marcha se hace por escalones de dosis, midiendo DQO y color a la salida del tanque de contacto y después de la filtración. Conviene fijar dos puntos de control de rutina —color verdadero y DQO— y un control ampliado mensual que incluya COT y, cuando corresponda, AOX. El mantenimiento se concentra en la limpieza del sistema de dosificación (soluciones ácidas) y en el retrolavado del lecho filtrante.

Ejemplo típico de aplicación

Pulido oxidativo sobre efluente biológicamente tratado

Considérese una planta papelera del litoral argentino que procesa papel recuperado y descarga a un cuerpo receptor bajo permiso provincial. El efluente sale del secundario con la DBO₅ dentro de parámetro pero con color visible y una relación DBO₅/DQO baja, señal de fracción recalcitrante. El planteo es una etapa oxidativa de pulido sobre el efluente clarificado, no una intervención sobre el biológico.

Qué se mide antes y después

Antes: DQO, DBO₅, COT, color verdadero en Pt-Co, sólidos suspendidos, pH y caudal horario. Después de la etapa oxidativa y de la filtración se repiten los mismos parámetros, con especial atención a la relación DBO₅/DQO —que debe subir si la oxidación efectivamente fragmentó las moléculas recalcitrantes— y al volumen de lodo generado por metro cúbico tratado, que es la variable económica decisiva frente a la coagulación clásica.

Qué se puede y qué no se puede extrapolar

Se puede extrapolar la lógica del tren y el orden de las etapas. No se puede extrapolar la dosis: un efluente de pulpa química y uno de reciclado tienen demandas de oxidante muy distintas, y dentro de la misma planta la carga cambia con la campaña. La cifra de dosis solo es válida después de un ensayo de laboratorio sobre la muestra real y, en plantas grandes, de una prueba piloto en sitio.

Próximo paso: análisis de agua y cotización

Qué datos enviar a GWC

• Caudal medio y pico en m³/h, y régimen de operación.
• Protocolo fisicoquímico completo del efluente en el punto de instalación.
• Color verdadero en Pt-Co y relación DBO₅/DQO.
• Límite de vertido aplicable y organismo de control (ADA, ACUMAR o autoridad provincial).
• Destino del agua tratada: descarga, reúso interno o ambos.

Ensayo de laboratorio y prueba piloto en sitio

Con esos datos se hace un ensayo de laboratorio sobre la muestra real para fijar la dosis y estimar el residual alcanzable. En instalaciones de caudal alto conviene además una prueba piloto en sitio, que valida el comportamiento frente a la variabilidad de la producción. Si el objetivo de la planta es además bajar carga recalcitrante general, vale la pena revisar el enfoque del artículo sobre DQO recalcitrante y oxidación avanzada, y para efluentes con colorantes sintéticos, el de color en efluentes textiles.

General Water Company representa a Watch Water® en la Argentina y acompaña el proceso completo: análisis, ensayo, dimensionamiento, provisión y puesta en marcha. Si su planta tiene un problema de color o de DQO remanente, envíenos el protocolo y le devolvemos una propuesta técnica con dosis y tren definidos. La guía que ordena todas las alternativas es DQO recalcitrante, oxidación avanzada en efluentes.

Solicitar análisis y cotización