Reciclagem de resíduos sólidos Porte 1
adição de dregs ao efluente do
branqueamento ácidoAlcwIldre Brandão Landim
Untrodução
Aatual tendência mundial para a buscao desenvolvimento sustentado con
sidera como priorilária todas as formaspossíveis de reciclagem dos materiaismanipulados pelo homem 12 Corno asescalas industriais operam com
quantidades elevadas de diversos resíduostornase fundamental a existência de uma
política gerencía1 para o re aproveita mentodos mesmos c otimização de processosvisando reduzir sua disposição no meioambiente
Desde 1990 a CeluloseNipoBrasileiraSA Cenibra vem desenvolvendo um
extenso programa de reaproveitamentointerno de resíduos e seu gerenciamentoambienta Executado de forma simultânea
com outros projetos relacionados âreciclagem foi estudado a possibilidadede uma nova utilização para o dregs 31resíduo sólido gerado em sua planta decaustificação como mostrado na figura 1
Anteriormente o resíduo era adi
cionado em uni tanque onde se fazia aneutralização de outros efluentes do processo celulose branqueada de eucaliptokrqft que no caso Cenibra correspondiam aos efluentes do digestor lavagem e depuração da polpa nãobranqueada evaporação do licor negro e dosváilos estágios de sua seqüência de branqueamento standard CD EoHD ED
Devido ao alto teor de matéria orgânicaDBO e DQO presente a mistura dosmesmos é enviada para urna estação detratamento por lodos ativados separadamente dos outros efluentes do processode carga orgânica reduzida
Alexandre Brandão Landim Celulose
NipoBrasileira SA CenibraTrabalho apresentado no 27 CongressoAnual de Celulose e Papel da ABTCPrealizado em São Paulo SP Brasil de 7 a11 de nmembro de 1994
Passouse a Lima série de determina
ções analíticas testes e simulações paraverificar quais seriam os resultados obtidos caso o dregs fosse adicionado aosefluentes ditos ácidos de sua sequênciade branqueamento de acordo cominvestigações prévias sobre o resíduo ebibliografia disponíveis 561
Ao final destes estudos tínhamos
corno objetivo a reciclagem do resíduo euma melhor percepção do processo deneutralização dos efluentes com possíveis racionalizações de custo
2 Metodologia experimental
2 1 Ensaios quantitativos equalitativos
Para as primeiras verificações dahipótese proposta foram executados osseguintes itens 781
levantamentos de dados de área taiscomo vazão sólidos totais sólidos
suspensos e teor de NaOa análises químicas para quantificação
dos seguintes compostos SiO A10Fel03 SO4 CaO MgO NaO K0 eMnO
perda por calcinação a 600 e 900 CpH in naturatestes de solubilização lixiviação e
testes de líquidos livres com o resíduopara sua caracterização como resíduosólido 9 10 I l 121
levantamentos das curvas de
solubilidade 13 do resíduo versus pHinicial do meio utilizandoseágua destiladaa 25 C 0 controle de pH do meio eraobtido com HO em váfias concentrações
0 equipamento para realização destasmedições compunhase de agitadorescontroláveis vidraria adequada paraoperar corri 500 ml de amostra total eequipamentos de filtração a vácuo 0
Figura 1 Diagrama de blocos da caustificação Cenibra 4
Flora de I 0d
L13XLaPara
ald1
LB
Pare
digantor
LWFF
FLuddira s
Arsgs
LEGENDA
L8 Llcw branco dent
LV V
LB F LBFF Licor branco fraco
Causilticadoras
cao 1
cal
caco IOOHir
Para neutraodeOMO
32 0 PapelFevereiro 1995
Tabela 1 Dados do efluente de alta carga orgãnica Cenibra
EfluenteVazão
pH Temperatura DBO DOO
79411276
mllh
AI2o
3
00 m9011 mqOA
Branqueamento
047
S0 557
cao 6130
ácido 1300 1500 19 530
K0 062
MnO 059
Outros 685
193 753
Branqueamentoalcalino 500700
100 150
50100
109 600
482Digestor 90 410 176
Evaporação 86 500 1180 8900
Tabela 2 Dados do resíduo
Vazão
m31hSólidos totais
glSólidos suspensos
Wl
Na 20911
3256 1745 3698 79411276 75477
volume de resíduo adicionado correspondia a 10 vezes o valor adicionado na
prática industriai normalmente em torno de 0 1314 em volume de efluente bruto
mistura fina
22 Ensaios de verificação final0 dadospicliiiiiiiziieforarn comple
mentados e verificado com mais uma
bateria de testes a saber
o simulações adicionandoseo resíduoà mistura dos efluentes ácidos de sua
seqúéncía de branqueamento C D I e Dque posteriormente w misturavam aosoutros efluentes de alia carga orgânicamantendose as temperaturas características do processo real e utilizandose taxasde adição do resíduo na faixa de 1 a 3vezes maior que o normal relativas aovolume tola de efluente ácido do bran
queamento
a dentro da mesma sequência e nasmesmas condições laboratoriais acimase realizou também a simulação daoperação de mistura e adição do resíduode acordo com o processo existente Atabela 1 apresenta alguns dados característicos de cada efluente de alta cargaorgânica tais como vazão pH temperatura DBO e DQ
o levantamento das curvas de solu
bilidade do resíduo versus pH inicial doefluente sem neutralização comparativamente à cal hidratada CaOH e
lama de cal CaCO neuiralizanies normalmente utilizados oriundos da plantade caustificação ver figura 1 Neste ca
o não foram utilizadas amostras compostas mas efluente bruto para tratamentocom taxa de adição do resíduo nascondições operacionais
1 e vai i ai iiento das curvas de consumo
de neutrafizante versus pH final doefluente para o resíduo novarnenle comparandose o corriportarnenio do mesmocom CaOH e CaCO nas mesmascondições de temperatura e pH As taxasde adição variaram de zero a cinco vezeso valor praticado
o os equipamentos e materiais utilizados seguem basicamente a estruturadescrita para as curvas de solubilidadecom água agora para um volume total de2600 ini Lin todos os casos foram
t0nIadaIprCCiAUÇOCS para as condições detemperatura e pH das amostras e dainisluiu final
o manuseio dos dados possibilitou ainferência sobre o aumento porcenlual depH versus pH inicial do efluente bruto eos custos operacionais USIdia emfunção do pH final requerido para o encaininhamento à planta de tratamentoSetpoinf
3 Resultados e discussões
31 Ensaios quanfik e1
As tabelas 2 3 e 4 apresentam osdados de área análises físicoquímicas eteNie de solubi 1 izaçãolixiviação doresiduo respectivamente Com base nosdados da tabela 2 foram determinadas
T3 Análises fisicoquímicasdo duo
Perda a 600 OC 90
Perda a 900 C 373
Resíduos após 900 OC
Sita 392
AI2o
3133
Fe2o 108
CI 047
S0 557
cao 6130
MgO 536
Na2o 1291
K0 062
MnO 059
Outros 685
pH n natura 127
as quantidades de resíduo para os ensaiosdescritos nos itens 21 e 22 As análises
físicoquímicas tabela 3 forneceramsubsídios para revelar sua potencialidadeneutralizante CaO Na0 e MgO emmeios ácidos 0 teor de matéria orgânicapresente perda a 600 C indica unicomportamento mais complexo dosistema neutralizaçàosólidos em suspensão final do cilucrile bruto o quepoderia explicaras ari ações observadasna prática industrial Apesar de nãoapresentar característica de um resíduopotencialmente perigoso testes desolubi 1 ização 1 i x i v iação o dregs possuicorrosividade e iicckssita de beneficia
mento para sua disposição em aterros deacordo com os dado tlo Lestes de
líquidos livres 1121 tabela 4 onerandorazoavelmente o custo operacional de seumanuseio As curvas de solubilidade em
água à temperatura ambiente figura 2abriram a perspectiva de reciclagem total do dregs de acordo com suascaracterísticas e o comportamento de suasolubilidade em meios ácidos fpH25independente do teor de Na0 rendimento da caustificação
32 Ensaios de verificação finalA figura 3 apresenta o resultado da
simulação quando se adiciona o resíduoà sorna dos efluentes acidou do
branqueamento antes e após a misturaaos outros efluentes de alta carga orgánicapara tratamento Ao adicionarmo o drégsantes da mistura de efluentes aumen
0 PapelFevereiro 1995 33
tamos a quantidade de sólidos soluhiliiadoscoai conseqüente elevação dopH final elo efluente bruto
Os resultados descritos acima levaram
à realização de mais testes de verificaçãoagora comparandose o dregs com osneutralizantes utilizados em função dasolubilidade figura 4 e consumo figura5 0 CaCO3mostrou ser mais solúvel doque o dregs ou CaOH para baixosvalores de pH reduzindo continuamentetal característica à medida que o pHaumenta o dregs e o CaOH possuemum comportamento mais homogênco nasfaixas de pH estudadas tambémconfirmando a tendência de maior
solubilidade para baixos valores de pHNa medida em que adicionamos maior
quantidade de cada um dos compostosfica característico o comportamento singular do tCO para valores de pH60dregs posui comportamento similar aoCaOH sendo este o de meIliorperforMance ascendente de neutralização
Ao analisarmos o aumento porcentualde pH do efluente a partir de seu pHinicial figura 6 percebemos que oCaCO reduz a sua potencialidadeneutralizante à medida que o pH aumentaJá o dregs e o CaOH possuem compOrtamento semelhante e aumentam suapotencialidade ricutralizante até a faixade pH4 A partir deste ponto o comportamento dos mesmos passa a ser senielhaiuc ai do CaCO3porém com maiorpotencial neutralizante
As conseqüências destas observaçõestornamse relevantes no case das
variações do processo de branqueamentoalterarem as características do pH finaldo efluente bruto já que este efluente é omaior responsável pelo seu valor vertabela 1 As observações de área aolongo do tempo mostraram que o uso doCaCO sempre aumentou o teor dem1 idos suspensos no efluente de acordocoin o processo de diluição e bomheamento da solução neutral i zante até otanque onde se faz a mistura dosefluentes Observandose os dados da
tabela S percebemos que o CaCO possuium teor de sólidos mais elevado que odregs e CaOH o que poderia explicarseu comportamento inadequado a umaboa performarice prática de neutralização
Através do manuseio dos dados acima
elaborouseum pequeno estudo do custode tratamento de acordo com o valor da
faixa onde se requer a neutralização doefluente bruto seipoint organizados natabela 6 Percebesea relação de economiapara a adoção do Ca OHIdregv emfunção do custo elevado quando se utiliza o CaCO além do fato do mesmo ser
Tabela 4 Teste de solubilização lixiviação
Valores em t7iq1 ND não dere rado
Tabela 5 Dados dos compostos neutralizastes
Sólidos totais Sólidos suspensos0 1 911
Ca OHZ 757
Dregs 3698
CaCO3 5467
matériaprima para a produção do licorbranco de cozimento ver figura 1 Emobservação a certos procedimentosinternos o CaM não é utilizado comoneutra i7anÉe na planta desde 1991 poisrevelou uni aumento consíkrável no teor
de sólidos em suspensão eloçllkieille brutoquando utilizado
4 Aplicação industrial0 desenvolvimento dos trabalhos e a
análise global dos resultados possibilitaram uma visão mais ampla do processode neutralização dos efluentes proporcionando o compartilhamento de idéiase experiências entre todas as áreas daempresa envolvidas com o sistema
Foram desenvolvidos estudos para
738
1276
5077
ope rac i ona ização da forma de adição doneutralizaste dregs CaOH queculminaram em pequenas niodificaçõesnas linhas de bombeamento e efluente
ácido do branqueamento executadas emoutubro de 1992 General SimiDown e
janeiro de 1993 A mistura entreneutralizaste e efluente era faciliuda pelopercurso curvas caixas etc existindotambém boa proximidade entre os pontosenvolvidos gerando um custo reduzidona sua execução
A partir de 11 de janeiro de 1993 oefluente do branqueamento ácido passoua receber o ncuLralizante antes de se juntaraos outros efluentes de alta cargaorgânica Neste processo o dregs passou
34 0 PapelFevereiro 1995
Figura 2 Solubilidade do droga x pH inicial H2021SOC
Lixiviação SolubilizaçãoAlumínio 82 ND
Cloretos 629 975
Cobre 0168 0177
Ferro 0380 0025
Manganês 0032 0159
Sódio 4310 16214
Sulfatos 918 1400
Zinco 0023 NI
120 MESHLiquidas livresValores em t7iq1 ND não dere rado
Tabela 5 Dados dos compostos neutralizastes
Sólidos totais Sólidos suspensos0 1 911
Ca OHZ 757
Dregs 3698
CaCO3 5467
matériaprima para a produção do licorbranco de cozimento ver figura 1 Emobservação a certos procedimentosinternos o CaM não é utilizado comoneutra i7anÉe na planta desde 1991 poisrevelou uni aumento consíkrável no teor
de sólidos em suspensão eloçllkieille brutoquando utilizado
4 Aplicação industrial0 desenvolvimento dos trabalhos e a
análise global dos resultados possibilitaram uma visão mais ampla do processode neutralização dos efluentes proporcionando o compartilhamento de idéiase experiências entre todas as áreas daempresa envolvidas com o sistema
Foram desenvolvidos estudos para
738
1276
5077
ope rac i ona ização da forma de adição doneutralizaste dregs CaOH queculminaram em pequenas niodificaçõesnas linhas de bombeamento e efluente
ácido do branqueamento executadas emoutubro de 1992 General SimiDown e
janeiro de 1993 A mistura entreneutralizaste e efluente era faciliuda pelopercurso curvas caixas etc existindotambém boa proximidade entre os pontosenvolvidos gerando um custo reduzidona sua execução
A partir de 11 de janeiro de 1993 oefluente do branqueamento ácido passoua receber o ncuLralizante antes de se juntaraos outros efluentes de alta cargaorgânica Neste processo o dregs passou
34 0 PapelFevereiro 1995
Figura 2 Solubilidade do droga x pH inicial H2021SOC
Figura 3 Simulação tia adição de dregs ao efluente dobranqueamento ácido x situação normal
ra
reV
sa
60 ua
63
4S i
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07 çe aa
Caewemtaglb de dNe em w elrame dc nranyuearnnmw aunx
I nWnml
Figura 4 Solubilidade do neutraliaante x pH inicialefl alta carga 55 C
w
3W
too i
A
Cundepsom raLcãu aa eeue ek lrewpsen40vdu
Tabela B Custos de tratamento x rH final setnoint
pH final apósadição fsetpoínt
Custo de tratamentoUjdl
Ca OH CaCO dre s
50 1702 1058 241
55 1799 1209 275
60 1872 2251 317
65 1969 5697 376
Ca QH 5448UIon Ca CO 4896 U ton Dregs 372 USSItanpH inicia 20 pH operacional 60
a ser totalmente reaproveitado emconjunto com a cal hidratada A tabela 7apresenta os dados médios anuais de 1991a 1993 do consumo de cal hidratada e
das horas operadas do equipamento deprepara da mesma Lime Slacker e atabela 8 os dados médios anuais no mesmo
período para o teor de sólidos em suspensão cor aparente e pH final do efluente bruto A variabilidade do processo foianalisada comparandose os dois anosanteriores à data da implantação doprojeto e do ano subseqüente indicadospelos desviospadrões de cada variávelcontrolada Um aspecto positivo observado foi a redução em aproxïmadamente50 das quantidades de CaMH utilizadas e das horas operadas dei LimeSlacker tabela 7 Os ganheis não seresumiram aos dados de quantidadesapenas estendendose a maior flexibilidade operacional nos processos deneutralização e obtenção do dregs clarificação do licor verde 4s dados ambientais tabela 8 mostram certa reduçãoem nível de sólidos em suspensão comconseqüente redução na quantidade desólidos finais no sistema U pH doefluente possou a ser mais próximo daneutralidade com menor variaçãomantendose o mesmo patamar para ossólidos sedimentáveis
Tornase importante salientar que osresultadas apresentados levaram em consideração a produção de celulose ECFEleirental CIdorine Frec implementada pela empresa desde outubro de1992 com seqüência de branqueamentoDEoDEDe efluentes com características diferentes do branqueamentostandard pH alcalino
S ConclusõesA análise dos resultados revelou as
seguintes conclusõesa variação nos valores de sólidos
principalmente os sólidos em suspensãono efluente de alta carga orgânica êinfluenciada pela adição do resíduo Parauma mesma eficiência de neutralizaçãoserpoinr teremos grandes variações nossólidos presentes
s a solubilidade aumenta com a
redução do pH para todos os compostosem particular para o CaCCIa Coro atendência para o pH 7 os produtos têmbaixa solubilidade como um todo sendo
o caco o menos solúvel A solubilidadedo resíduo no efluente aumenta com a
diminuição de pHa a adição do resíduo à soma dos
efluentes ácidos da seqüência debranqueamento Cenibra proporcionaredução na quantidade de sólidos em
0 Papel Fevereiro 1995 35
suspensão presentes cota elevação cio pHs a mudança no processo de neutra
lização e a reciclagem do resíduo reduziram o consumo de produto químicoCaOH 1 i e o custo operacional do equipamento para manuscãlo
s o pncedimento de reciclagem execulado n to trouxe prejuízos ambientaisao efluente bruto reduzindo inclusive a
quantidade dr sólidos no sistemaa continuidade da pesquisa deverá
ser mantida ao longo dos próximos anosem observação aos fenômenos descritose programas Futuros de expansão
AgraclecitrtentosAo Sr Takashi Kobayashi pelo apoio
e investimento na realização do projeto eaos colegas da Divisão de Tratamento deAgua e Efluentes Diagua divisão deMeio Ambiente Diambi e Divisão de
FabricaçáolSeção de Preparo de LicoríDiafabrLl pela participação e incentiw na sua execução
Referências bibliográficas1 Comissão Mundial sobre Meio
Ambiente e Desenvolvimento PNUMADNosso Futuro Comum Rire de Janeira
Fundação Getúlio Vargas 19882 CA PRA F 0 Ponta de Mutação SãoParola Cultrix 1982
3 Pulp And Paper Manufacture The
Pulping qf Wood v 1 P 540548 MCGraw Hill Book Company 19694 LANHA A E REGUEIRA A
Otimização da Caustifacação Cenibra0 Papel Sito Paulo v 54 n 12 P 6973 Dez 935 BLACKWELL BR S1KES JEG
WONG T Kraft Iffluent NeutralizationTlreorv And Laboratorv Results P elpPaper Ca n 9 11 7409416 Nrn 19896 KURIHARA K Operatin8EyreríenceWitlt Artivated Sladçe CoagulatângSedimenimion Process of Kraft MíllEfluent Japan Taappi P 7623p628331341350042April 19777 Standard Methtdsjcar lhe ExarmnationaWaier and Waste Waier 171h EditionAlpIta Washinvon DC 19898 Tappi Test Medtads 089852201 3Atlanta 1989 Adaptada9 NBR 10004 Resíduos Sólidas
C1tassifteaç ão 01043 Ser 198710 NBR 10H5 Lixiviaçâo de ResíduosProcedimenlo 01 043 Set 198711 NBR 10006 Solubilizaçãode Resíduos
Procedimento 01 043 Sei 195712 PN 160306004 Teste paraDeterminação de Líquidas Livres ABNTCETESB 1993
13 PERRY RN CHILTdN CH
Chemical Engincer Handhaak FifthEdition MC GrawHíll Inc P36 371973 A
Tabela 7 Consumo de CaOHz e horas de operaçãodo lime slacker
1991 a 1993
Ano Operação do Lime slackerh op1dl
Consumo de Ca 011
Kgld
91 10766 4082 2603
92 112257 4664 2208
93 6555 2147 1940
Tabela 8 Dados do efluente de alta carga orgânica1991 a 1993
Figura S Taxa de consumo de neutralizantes x pH finalefl alta carga 55 C
W trai 02
rua de e emVtb Nt ata C
CCH
Figura 6 Aumento percentual de pH x pH inicialefI alta carga 55 C
98r x
36 0 Papel Fevereiro 1995
Sólidos em Síticiosdor aparente
Ano suspensão sedimentáveisun pi pH
mg1 m111h
91 17677 2706 4483658 6608
92 117047 2608 4525 1100 7202
93 124 37 23 L36 3806 845 7303
Figura S Taxa de consumo de neutralizantes x pH finalefl alta carga 55 C
W trai 02
rua de e emVtb Nt ata C
CCH
Figura 6 Aumento percentual de pH x pH inicialefI alta carga 55 C
98r x
36 0 Papel Fevereiro 1995