L'industria della produzione del legno si trova ad affrontare una crescente pressione per affrontare le problematiche ambientali, mantenendo al contempo l'efficienza operativa. Trattamento delle acque di lavorazione del cartone è emerso come un componente critico per le operazioni sostenibili, con strutture che trattano milioni di galloni di acqua contaminata ogni giorno. Recenti studi di settore rivelano che una gestione inadeguata delle acque reflue può comportare multe normative superiori a $100.000 per violazione, mentre sistemi di trattamento adeguati possono ridurre il consumo di acqua fino a 60% grazie a iniziative di riciclaggio.
Gli impianti di lavorazione del legno generano flussi complessi di acque reflue contenenti solidi sospesi, composti organici e additivi chimici che richiedono approcci di trattamento specializzati. Senza sistemi di trattamento efficaci, questi contaminanti comportano rischi ambientali significativi e problemi di conformità alle normative. Le conseguenze vanno oltre le sanzioni pecuniarie: gli scarichi non trattati possono danneggiare gli ecosistemi locali, contaminare le sorgenti di acqua sotterranea e avere un grave impatto sulla reputazione e sulle licenze operative di un'azienda.
Questa guida completa esplora le strategie collaudate per l'implementazione di sistemi efficaci di trattamento delle acque di lavorazione del cartone, esaminando le tecnologie all'avanguardia, i requisiti normativi e le soluzioni pratiche che i principali produttori di legno utilizzano per raggiungere la conformità ambientale e l'eccellenza operativa.
Che cos'è il trattamento dell'acqua a bordo e perché è importante?
Il trattamento delle acque di lavorazione del legno comprende la gestione completa e la purificazione delle acque reflue generate durante le operazioni di produzione del legno. PORVOO Clean Tech ha osservato che gli impianti moderni richiedono approcci integrati che combinino metodi di trattamento fisico, chimico e biologico per affrontare i diversi contaminanti presenti negli effluenti dell'industria del legno.
Capire la composizione delle acque reflue nella produzione del legno
I sistemi di trattamento delle acque reflue dell'industria del legno devono affrontare contemporaneamente più fonti di contaminazione. I contaminanti principali includono fibre di legno, particelle di corteccia, composti di lignina e vari additivi chimici utilizzati nella lavorazione. Le ricerche condotte dal Forest Products Laboratory indicano che le concentrazioni di solidi sospesi possono variare da 500 a 5.000 mg/L, superando in modo significativo i limiti tipici di scarico di 30 mg/L.
I livelli di richiesta chimica di ossigeno (COD) nelle acque reflue non trattate delle fabbriche di legname superano spesso i 1.000 mg/l, con alcune strutture che riportano concentrazioni fino a 3.500 mg/l. Questi livelli elevati derivano dai composti organici disciolti rilasciati durante la disgregazione del legno e dai trattamenti chimici applicati durante la lavorazione.
Quadro normativo e requisiti di conformità
Le normative ambientali che regolano il trattamento delle acque di lavorazione del legname sono diventate sempre più severe. La categoria delle fonti puntuali di prodotti legnosi dell'EPA stabilisce limitazioni specifiche per gli scarichi, con l'obbligo per le strutture di raggiungere un'efficienza di rimozione dei solidi sospesi di 95% e una riduzione dei livelli di COD di 80%.
In base alla nostra esperienza di lavoro con diverse aziende di produzione del legno, la conformità va oltre i limiti di scarico di base. Molte strutture devono affrontare anche le fluttuazioni del pH, il contenuto di oli e grassi e parametri chimici specifici a seconda dei metodi di lavorazione e delle normative locali.
In che modo gli impianti di produzione del legno generano acque reflue?
Il processo di generazione delle acque reflue nella produzione del legno è complesso e varia in modo significativo in base ai metodi di produzione, alle materie prime e alle operazioni dell'impianto. La comprensione di queste fonti è essenziale per la progettazione di sistemi di trattamento efficaci.
Fonti di generazione primaria
Le operazioni di preparazione e scortecciatura dei tronchi rappresentano la maggiore fonte di volume di acqua contaminata nella maggior parte delle strutture. Questi processi generano notevoli quantità di acque reflue cariche di fibre, con concentrazioni di solidi sospesi che in genere variano da 2.000 a 4.000 mg/L. L'azione meccanica di scortecciatura rilascia tannini e altri composti organici che contribuiscono a livelli elevati di COD.
Le operazioni di lavaggio e pulizia del legno contribuiscono a un'ulteriore contaminazione attraverso la rimozione di sporco, sabbia e particelle di corteccia residue. Questi processi richiedono spesso acqua riscaldata, che può aumentare la solubilità dei composti organici e creare scenari di trattamento più impegnativi.
Percorsi di contaminazione secondaria
Le attività di pulizia e manutenzione delle apparecchiature introducono vari contaminanti, tra cui lubrificanti, fluidi idraulici e prodotti chimici per la pulizia. Sebbene queste fonti rappresentino volumi minori, possono avere un impatto significativo sulle prestazioni del sistema di trattamento e richiedono approcci di gestione specializzati.
Il deflusso delle acque meteoriche dalle aree di stoccaggio dei tronchi crea eventi di contaminazione intermittenti ma sostanziali. Gli studi dimostrano che il deflusso dalle aree di stoccaggio del legname può contenere concentrazioni di solidi sospesi superiori a 1.500 mg/L durante eventi di precipitazione significativi.
Fonte delle acque reflue | Volume (% del totale) | Contaminanti primari | Priorità di trattamento |
---|---|---|---|
Scortecciatura dei tronchi | 45-60% | Solidi in sospensione, tannini | Alto |
Lavaggio del legno | 20-30% | Fibre, composti organici | Alto |
Pulizia delle apparecchiature | 10-15% | Oli, prodotti chimici | Medio |
Deflusso delle acque piovane | 5-20% | Solidi in sospensione, detriti | Variabile |
Considerazioni specifiche sul processo
I diversi metodi di lavorazione del legno generano caratteristiche di acque reflue diverse che richiedono approcci di trattamento personalizzati. Gli impianti di produzione di impiallacciatura generano in genere volumi più elevati di acque reflue riscaldate con un elevato contenuto organico, mentre le segherie producono flussi più carichi di fibre con una minore contaminazione chimica.
Quali sono i componenti chiave di un efficace sistema di trattamento delle acque di lavorazione a bordo?
Il successo del trattamento degli effluenti della produzione del legno richiede sistemi integrati che combinino più tecnologie di trattamento. Ogni componente si occupa di contaminanti specifici e supporta le prestazioni e l'affidabilità del sistema nel suo complesso.
Tecnologie di trattamento primario
La separazione fisica è alla base di un efficace trattamento delle acque di lavorazione dei cartoni. I sistemi di chiarificazione primaria rimuovono il 70-85% dei solidi sospesi attraverso la decantazione per gravità, con unità adeguatamente progettate che raggiungono concentrazioni di effluenti inferiori a 100 mg/L. Le installazioni moderne incorporano sedimentatori a piatti inclinati o sistemi di flottazione ad aria disciolta per aumentare l'efficienza di rimozione in spazi compatti.
I sistemi di vagliatura e filtrazione forniscono un pretrattamento essenziale per i processi a valle. I vagli a tamburo rotante con aperture di 0,5-1,0 mm rimuovono efficacemente le fibre di legno e le particelle di corteccia, proteggendo al contempo le apparecchiature di trattamento successive da danni e intasamenti.
Metodi di trattamento avanzati
I sistemi di trattamento biologico eccellono nel ridurre la contaminazione organica nelle acque reflue delle fabbriche di legname. I processi a fanghi attivi possono raggiungere tassi di rimozione del COD superiori a 90% se progettati e gestiti correttamente. Tuttavia, le applicazioni dell'industria del legno richiedono un'attenta attenzione al bilanciamento dei nutrienti, poiché le acque reflue derivate dal legno spesso non hanno azoto e fosforo sufficienti per un'attività biologica ottimale.
Gli approcci di trattamento chimico affrontano problemi specifici di contaminazione che i metodi fisici e biologici non sono in grado di risolvere. I processi di coagulazione e flocculazione che utilizzano sostanze chimiche a base di alluminio o ferro migliorano la rimozione dei solidi sospesi, mentre i processi di ossidazione avanzata possono affrontare i composti organici recalcitranti.
Progettazione del sistema integrato
Moderno sistemi di trattamento delle acque reflue combinano più tecnologie in configurazioni ottimizzate. I progetti più efficaci incorporano flussi di riciclo che consentono il riutilizzo dell'acqua trattata per le applicazioni di processo, riducendo il consumo di acqua dolce di 40-60%.
L'affidabilità del sistema di trattamento dipende in larga misura dalla scelta corretta delle apparecchiature e dalla pianificazione della ridondanza. Componenti critici come pompe, soffianti e sistemi di controllo richiedono unità di backup per garantire il funzionamento continuo durante la manutenzione o i guasti alle apparecchiature.
Come scegliere la giusta tecnologia di trattamento dell'acqua per la vostra struttura in legno?
La scelta della tecnologia di trattamento appropriata richiede una valutazione completa dei fattori specifici dell'impianto, tra cui le caratteristiche delle acque reflue, i requisiti di scarico e i vincoli operativi. Il processo decisionale deve considerare sia le esigenze immediate sia gli obiettivi operativi a lungo termine.
Valutazione delle caratteristiche delle acque reflue
La caratterizzazione dettagliata dei flussi di acque reflue costituisce la base per la selezione della tecnologia. I parametri chiave includono le portate, le concentrazioni di solidi sospesi, i livelli di COD, le variazioni di pH e gli intervalli di temperatura. Le variazioni stagionali possono avere un impatto significativo su questi parametri, richiedendo sistemi di trattamento in grado di gestire le condizioni di picco di carico.
Gli studi di trattamento in laboratorio aiutano a convalidare le prestazioni della tecnologia in condizioni operative reali. Questi studi, condotti in genere nell'arco di 4-6 settimane, valutano l'efficienza di rimozione, i requisiti chimici e le potenziali sfide operative prima dell'implementazione su scala reale.
Matrice di confronto delle tecnologie
Tecnologia di trattamento | Rimozione dei solidi sospesi | Riduzione del COD | Costo del capitale | Costo operativo | Requisiti di manutenzione |
---|---|---|---|---|---|
Chiarimento primario | 70-85% | 20-30% | Basso | Basso | Minimo |
Flottazione ad aria disciolta | 85-95% | 30-40% | Medio | Medio | Moderato |
Trattamento biologico | 40-60% | 80-95% | Alto | Medio | Alto |
Filtrazione a membrana | 95-99% | 60-80% | Alto | Alto | Moderato |
Considerazioni specifiche per il sito
Lo spazio disponibile spesso limita la scelta della tecnologia, in particolare per le strutture esistenti che richiedono sistemi di trattamento adattati. Le tecnologie compatte, come la flottazione ad aria disciolta o i bioreattori a membrana, possono essere necessarie nonostante i costi di capitale più elevati.
Le competenze operative e le capacità di manutenzione influenzano in modo significativo la scelta della tecnologia. I sistemi di trattamento biologico richiedono operatori qualificati e un'attenzione costante, mentre i metodi di trattamento fisico offrono un funzionamento più semplice ma capacità di rimozione dei contaminanti limitate.
Quali sono le sfide che i produttori di legno devono affrontare nella gestione delle acque reflue?
L'industria della produzione del legno incontra sfide uniche nella gestione delle acque reflue che la distinguono da altri settori industriali. La comprensione di queste sfide consente una progettazione e un funzionamento più efficaci dei sistemi di trattamento.
Complessità della conformità normativa
Le normative ambientali che riguardano il trattamento delle acque di lavorazione del legname sono in continua evoluzione, con limiti di scarico sempre più severi e requisiti di monitoraggio più ampi. Le recenti modifiche agli standard federali di pretrattamento hanno ridotto le concentrazioni di solidi sospesi consentite da 60 mg/L a 30 mg/L, richiedendo a molte strutture di aggiornare i sistemi di trattamento esistenti.
I processi di autorizzazione per i nuovi impianti di trattamento possono durare 12-18 mesi, creando notevoli ritardi nel progetto. Secondo la nostra esperienza, le strutture che coinvolgono gli enti normativi fin dalle prime fasi del processo di progettazione riescono a ottenere tempi di approvazione più rapidi e a evitare costose modifiche.
Variazioni stagionali e picchi di carico
Le operazioni di lavorazione del legno subiscono notevoli variazioni stagionali sia nei livelli di produzione che nelle caratteristiche delle acque reflue. Le operazioni di primavera spesso comportano la lavorazione di tronchi conservati in inverno con un contenuto di umidità più elevato e una maggiore contaminazione, creando problemi di trattamento durante i periodi di picco della produzione.
La gestione delle acque meteorologiche rappresenta una sfida particolare per le strutture di stoccaggio all'aperto. Un singolo evento di pioggia significativo può generare volumi di acque reflue che superano la normale produzione giornaliera di 300-500%, richiedendo sistemi di trattamento con una notevole capacità di spinta o di equalizzazione.
Pressioni economiche e gestione dei costi
I costi operativi del sistema di trattamento hanno un impatto diretto sulla redditività dell'impianto, con il consumo di energia che rappresenta il 40-60% delle spese operative totali. L'aumento dei costi delle utenze ha spinto molti impianti a studiare le opportunità di recupero energetico, compresa la generazione di biogas dai processi di trattamento biologico.
Sebbene i sistemi di trattamento efficaci richiedano un notevole investimento di capitale, i benefici a lungo termine spesso giustificano i costi iniziali. Le strutture che implementano sistemi di trattamento soluzioni per il trattamento delle acque In genere si ottiene una riduzione del 15-25% dei costi totali dell'acqua attraverso programmi di riciclo e riutilizzo.
In che modo i sistemi di trattamento avanzato possono migliorare la conformità ambientale?
Le tecnologie avanzate di trattamento offrono ai produttori di legno la possibilità di superare i requisiti normativi e di adottare al contempo pratiche operative sostenibili. Questi sistemi offrono una flessibilità operativa e prestazioni ambientali che gli approcci tradizionali non possono raggiungere.
Applicazioni della tecnologia a membrana
I sistemi di filtrazione a membrana offrono prestazioni eccezionali di rimozione dei contaminanti, raggiungendo concentrazioni di solidi sospesi inferiori a 10 mg/L e riduzioni del COD superiori a 85%. Le membrane di ultrafiltrazione rimuovono efficacemente le fibre di legno, le particelle colloidali e molti composti organici disciolti che il trattamento convenzionale non può trattare.
I recenti progressi nella tecnologia delle membrane hanno migliorato la resistenza alle incrostazioni e ridotto i costi operativi. Le moderne membrane avvolte a spirale, progettate per applicazioni industriali, possono funzionare ininterrottamente per 6-12 mesi prima di richiedere la pulizia, riducendo in modo significativo i requisiti di manutenzione.
Controllo e monitoraggio automatizzati
I moderni sistemi di trattamento incorporano sofisticati sistemi di controllo che ottimizzano le prestazioni e riducono i requisiti dell'operatore. Il monitoraggio in tempo reale di parametri chiave come il pH, i solidi sospesi e l'ossigeno disciolto consente regolazioni automatiche che mantengono le condizioni di trattamento ottimali.
Le funzionalità di manutenzione predittiva identificano i potenziali problemi delle apparecchiature prima che si verifichino i guasti, riducendo i tempi di inattività non pianificati e i costi di manutenzione. Questi sistemi possono prevedere guasti alle pompe, incrostazioni delle membrane e altri problemi operativi giorni o settimane prima che abbiano un impatto sulle prestazioni del sistema.
Opportunità di riciclo e riutilizzo dell'acqua
I sistemi di trattamento avanzati consentono notevoli opportunità di riciclo dell'acqua all'interno delle attività di produzione del legno. L'acqua trattata che soddisfa gli standard di qualità appropriati può essere riutilizzata per il lavaggio dei tronchi, il controllo della polvere e il raffreddamento delle attrezzature, riducendo il consumo di acqua dolce del 50-70%.
I sistemi a ciclo chiuso rappresentano il massimo della conservazione dell'acqua, in quanto riciclano praticamente tutta l'acqua di processo dopo il trattamento. Pur richiedendo un investimento iniziale più elevato, questi sistemi eliminano i requisiti di scarico e garantiscono un sostanziale risparmio economico a lungo termine.
Quali sono i vantaggi economici di un corretto trattamento dell'acqua?
L'investimento in sistemi efficaci di trattamento delle acque di lavorazione delle tavole offre vantaggi economici misurabili che vanno ben oltre la conformità normativa. Questi benefici si accumulano nel tempo e spesso superano l'investimento iniziale in 3-5 anni.
Risparmio sui costi diretti
Le capacità di riciclaggio dell'acqua consentono di risparmiare immediatamente sui costi grazie alla riduzione del consumo di acqua dolce. Le strutture che attuano programmi di riciclo completi riducono in genere gli acquisti di acqua di 40-60%, con un risparmio annuo di $50.000-$200.000 a seconda delle dimensioni della struttura e dei costi dell'acqua locali.
La riduzione dei volumi di scarico delle acque reflue riduce le tariffe per il trattamento comunale, che possono rappresentare una notevole spesa corrente. Molte strutture pagano $2-5 per 1.000 galloni per il trattamento delle acque reflue, rendendo la riduzione degli scarichi economicamente interessante.
Mitigazione del rischio normativo
Sistemi di trattamento adeguati eliminano il rischio di violazioni normative e le relative sanzioni. Le multe ambientali per le violazioni della qualità dell'acqua possono superare $100.000 per incidente, e le violazioni ripetute comportano l'ordine di chiusura dell'impianto.
Le riduzioni dei costi assicurativi spesso derivano da una comprovata conformità ambientale e dalla gestione del rischio. Molti assicuratori offrono premi ridotti per le strutture con programmi di gestione ambientale completi, compresi sistemi efficaci di trattamento delle acque reflue.
Miglioramenti dell'efficienza operativa
I moderni sistemi di trattamento spesso migliorano l'efficienza complessiva dell'impianto grazie a una migliore gestione dell'acqua e all'ottimizzazione dei processi. Una qualità costante dell'acqua consente processi produttivi più prevedibili e riduce i requisiti di manutenzione delle apparecchiature.
L'implementazione di sistemi di trattamento dell'acqua adeguati consente ai produttori di legno di avere successo a lungo termine in un mercato sempre più attento all'ambiente. Questi sistemi forniscono le basi per operazioni sostenibili, offrendo al contempo vantaggi economici misurabili grazie alla riduzione del consumo di risorse e alla conformità alle normative.
Le strutture che stanno valutando l'aggiornamento del sistema di trattamento devono valutare sia le esigenze immediate che gli obiettivi operativi a lungo termine. Le installazioni di maggior successo combinano tecnologie collaudate con un supporto operativo completo per garantire prestazioni costanti e il massimo ritorno sull'investimento. Per i produttori di legno pronti a implementare soluzioni efficaci per il trattamento delle acque, Sistemi di trattamento completi fornire l'affidabilità e le prestazioni necessarie per operazioni sostenibili.
Quali sono le sfide specifiche che la vostra struttura deve affrontare nella gestione delle acque reflue e in che modo le tecnologie di trattamento avanzato potrebbero risolvere questi problemi, sostenendo al contempo i vostri obiettivi operativi a lungo termine?
Domande frequenti
Q: Che cos'è il trattamento dell'acqua di lavorazione del cartone nei sistemi dell'industria del legno?
R: Il trattamento delle acque di lavorazione dei pannelli nei sistemi dell'industria del legno si riferisce al trattamento specializzato delle acque reflue generate durante la produzione di pannelli a base di legno, come MDF o OSB. Queste acque di processo contengono composti organici, resine e solidi sospesi che devono essere trattati per soddisfare le normative ambientali in materia di scarichi. Un trattamento efficace garantisce la rimozione di contaminanti come la richiesta biologica di ossigeno (BOD) e i solidi sospesi totali (TSS) prima del riciclo o dello scarico, aiutando l'industria del legno a ridurre l'impatto ambientale e a preservare le risorse idriche.
Q: Perché il trattamento dell'acqua è importante nel processo di produzione dei pannelli di legno?
R: Il trattamento delle acque è essenziale perché la produzione di pannelli di legno rilascia acque di processo ricche di inquinanti organici, resine e solidi sospesi. Se non trattata, quest'acqua può danneggiare gli ecosistemi acquatici a causa dell'elevato carico di contaminanti. Il trattamento dell'acqua protegge l'ambiente, garantisce la conformità alle normative e consente il riutilizzo dell'acqua trattata nella produzione. In questo modo si riduce il consumo di acqua dolce e i costi operativi, gestendo i rifiuti in modo sostenibile.
Q: Quali sono i metodi comunemente utilizzati per il trattamento delle acque di lavorazione del cartone nelle industrie del legno?
R: I metodi più comuni includono:
- Trattamento fisico-chimico: La coagulazione, la flocculazione e la sedimentazione riducono i solidi sospesi e la domanda chimica di ossigeno (COD).
- Trattamento biologico: I bioreattori utilizzano microrganismi per degradare gli inquinanti organici, riducendo i livelli di BOD.
- Tecnologia a membrana: Utilizzato per la filtrazione fine e la concentrazione, per ottenere elevati tassi di recupero dell'acqua in sistemi a scarico zero.
- Evaporazione sotto vuoto: Separa l'acqua dai contaminanti per riutilizzarla e genera concentrati di rifiuti utilizzabili.
Questi metodi possono essere combinati per ottimizzare l'efficienza del trattamento e il riciclo dell'acqua nell'industria del legno.
Q: In che modo il trattamento delle acque di lavorazione del cartone contribuisce alla sostenibilità dei sistemi dell'industria del legno?
R: Questo trattamento migliora in modo significativo la sostenibilità:
- Riciclaggio del 90-95% dell'acqua di processo, riducendo notevolmente l'utilizzo di acqua dolce.
- Recupero di prodotti preziosi, come l'acqua trattata che può essere riutilizzata per lo scrub o l'acqua di reintegro delle caldaie, riducendo il consumo di prodotti chimici e di energia.
- Ridurre al minimo i contaminanti scaricati, proteggere gli ambienti acquatici.
- Ridurre i fanghi e i rifiuti di biomassa attraverso tecnologie di trattamento avanzate, facilitando la valorizzazione dei rifiuti o lo smaltimento sicuro.
Nel complesso, supporta l'uso circolare dell'acqua e riduce l'impronta ambientale della produzione di pannelli di legno.
Q: Quali sono le sfide da affrontare nel trattamento delle acque reflue derivanti dalla lavorazione del cartone e come vengono superate dai sistemi moderni?
R: Le sfide includono alti livelli di composti organici, variabilità della qualità dell'acqua e limiti di scarico severi. I sistemi tradizionali spesso producono fanghi di scarto ed effluenti non sufficientemente trattati. Le soluzioni moderne affrontano questi problemi:
- Combinare processi fisici, chimici e biologici con la filtrazione a membrana per ottenere una maggiore rimozione degli inquinanti e il recupero dell'acqua.
- Implementazione di impianti a scarico zero che riciclano quasi tutta l'acqua e producono sottoprodotti riutilizzabili.
- Utilizzo di una gestione innovativa dell'aerazione e dei nutrienti nei bioreattori per ottimizzare la degradazione biologica.
Questi progressi migliorano l'efficienza del trattamento, l'efficacia dei costi e la conformità alle normative nel trattamento delle acque dell'industria del legno.
Q: L'acqua trattata dai sistemi di lavorazione dei pannelli può essere riutilizzata nella produzione del legno?
R: Sì, l'acqua trattata può essere riutilizzata in modo sicuro in diverse fasi della produzione del legno. L'acqua riciclata viene comunemente utilizzata per il lavaggio dei trucioli, l'acqua di reintegro degli scrubber e l'acqua di alimentazione delle caldaie, dopo ulteriori fasi di trattamento come la filtrazione a carboni attivi per garantire bassi livelli di durezza e contaminazione. Questo riutilizzo riduce la domanda di acqua dolce e i costi operativi, mantenendo la qualità del prodotto e gli standard ambientali.
Risorse esterne
Bonifica delle acque di processo dei pannelli OSB (Oriented Strand Board) - Questo documento di ricerca esamina le tecnologie di trattamento delle acque di processo generate dalla produzione di pannelli a trefoli orientati, concentrandosi sulla riduzione di inquinanti come il BOD e i solidi sospesi totali utilizzando bioreattori.
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