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

s

gc

ar

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