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1. Celulose: Definição e Classificação
A celulose é um material fibroso derivado de matérias-primas-de origem vegetal por meio de processos físicos, químicos ou combinados, servindo como matéria-prima primária para a fabricação de papel e papelão. É sistematicamente classificado em três dimensões principais:
a) Por processo de fabricação:
– Pasta química (ex. polpa kraft, soda, sulfito);
– Pasta mecânica (por exemplo, pasta de pedra-de madeira moída, pasta mecânica de refinador-, pasta termomecânica);
– Polpa químico-mecânica (por exemplo, polpa quimiotermomecânica).
b) Por origem da matéria-prima:
– Pasta de madeira (predominantemente madeiras coníferas e caducifólias folhosas e macias);
– Polpa não-de madeira (por exemplo, bambu, palha, bagaço, junco);
– Pasta de fibra reciclada (produzida a partir de resíduos de papel destintados).
c) Por grau de refinamento e branqueamento:
– Polpa não branqueada;
– Polpa semi-branqueada;
– Polpa totalmente branqueada;
– Polpa refinada (submetida a tratamento mecânico ou enzimático adicional para melhorar as propriedades de fibrilação e resistência).
2. Visão geral do processo de fabricação de papel
A fabricação de papel refere-se à conversão industrial de suspensões de celulose em produtos laminados,-ou seja, papel e papelão-por meio de operações unitárias sequenciais, incluindo preparação de massa, entrega na caixa de entrada, formação, prensagem, secagem, colagem e calandragem. Os usos finais abrangem aplicações de escrita, impressão, embalagem, tecido e especialidades.
3. Características dos fluxos de águas residuais na fabricação de celulose e papel
As águas residuais são geradas em vários estágios do processo e apresentam propriedades físico-químicas distintas:
a) Licor negro:
Efluente altamente alcalino e de cor escura-de polpação química (especialmente processos kraft e soda), constituindo a maior fonte individual de carga orgânica em fábricas integradas. Seus principais constituintes incluem lignina, derivados de hemicelulose, extrativos, sais de sódio (por exemplo, Na₂S, NaOH) e produtos químicos residuais de cozimento. Na China, onde predomina a polpação alcalina, o licor negro é responsável por aproximadamente 60–70% da carga total de DQO.
b) Água-de estágio intermediário (ou marrom):
Efluente proveniente de operações pós{0}}cozimento-incluindo triagem, lavagem, deslignificação com oxigênio e estágios de-branqueamento sem cloro-após a extração de licor negro. Apresenta força orgânica moderada, coloração marrom-amarelada e contém substâncias dissolvidas e coloidais (por exemplo, fragmentos de lignina degradados, hemiceluloses e agentes branqueadores residuais).
c) Água branca:
Água de processo recirculada coletada da parte úmida da máquina de papel (por exemplo, seção de arame, seção de prensa). Embora tenha baixa demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e demanda química de oxigênio (DQO), ele carrega altas concentrações de sólidos suspensos-incluindo finos, cargas (por exemplo, CaCO₃, caulim), pigmentos de revestimento, amidos, polímeros sintéticos (por exemplo, poliacrilamida) e biocidas-o que representa desafios para a separação de sólidos e fechamento do sistema.
4. Principais características dos poluentes
– Compostos orgânicos refratários: principalmente lignina e seus produtos de condensação, juntamente com carboidratos de alto-peso-molecular e substâncias semelhantes-húmicas, exibindo baixa biodegradabilidade sob condições aeróbicas convencionais.
– Produtos orgânicos facilmente biodegradáveis: incluindo monossacarídeos, ácidos orgânicos (por exemplo, acético, fórmico), álcoois de baixo-PM, ácidos resínicos e oligossacarídeos{3}}derivados de hemicelulose- suscetíveis à degradação microbiana, mas potencialmente inibitórios em concentrações elevadas.
– Sólidos suspensos (SS): compreendendo fibras finas, flocos, fibras fragmentadas e impurezas não{0}}fibrosas (por exemplo, partículas de casca, areia), contribuindo significativamente para a turbidez, resistência hidráulica e incrustações em unidades de tratamento a jusante.
– Substâncias tóxicas e inibidoras: Ex: ácidos colofônicos, ácidos graxos insaturados (no licor negro); sulfeto de hidrogênio, metil mercaptano, sulfeto de dimetila e halogenetos orgânicos adsorvíveis (AOX) formados durante o branqueamento-à base de cloro-apresentando toxicidade aguda/crônica à vida aquática e aos consórcios microbianos.
– Desequilíbrio ácido-base: Resultante da adição de álcalis na polpação e do uso de ácidos no branqueamento ou ajuste de pH, levando a grandes flutuações de pH (normalmente pH 9–12 em licor negro; pH 4–6 em efluentes de plantas de branqueamento), o que pode prejudicar a eficiência do tratamento biológico e acelerar a corrosão da infraestrutura.
– High volumetric flow and heterogeneity: Total wastewater generation ranges from 10–100 m³ per tonne of paper produced, depending on mill integration and water reuse level. White water constitutes >50% do fluxo total em sistemas modernos-de circuito fechado. A intensidade da cor (medida como unidades Pt-Co ou APHA) permanece elevada devido aos cromóforos residuais de lignina e aos complexos metal-lignina.
– Biodegradabilidade variável: o licor negro e a água-de estágio intermediário apresentam baixas proporções de DBO₅/DQO (<0.2), indicating poor inherent biodegradability; white water typically shows higher BOD₅/COD (>0,4), mas menor carga orgânica absoluta.
5. Operações da Unidade de Pré-tratamento de Águas Residuais
O pré-tratamento eficaz é essencial para proteger os sistemas de tratamento biológico e terciário a jusante:
– Peneiramento de barras: Remove detritos grossos (por exemplo, fragmentos de plástico, cordas, feixes de fibras superdimensionados e resíduos de madeira) para evitar entupimentos e danos mecânicos a bombas e tubulações.
– Remoção de areia (por exemplo, câmaras de areia aeradas ou de vórtice): Separa partículas inorgânicas densas (areia, cinzas, resíduos de carvão) que causam desgaste abrasivo em bombas, válvulas e misturadores.
– Bacia de equalização: fornece amortecimento de carga hidráulica e orgânica por meio de equalização e homogeneização de fluxo, mitigando flutuações diurnas e{0}}induzidas em lote no pH, temperatura e concentração de contaminantes-aumentando assim a estabilidade e a eficiência dos estágios de tratamento subsequentes.
