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CENTRO ESTADUAL DE EDUCAO PROFISSIONAL CURSO TECNICO EM CELULOSE E PAPEL

MARCOS DE LIMA

RELATRIO DE ESTGIORecuperao de Fibras Estao de Tratamento de Efluentes

ARAPOTI PR 2011

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MARCOS DE LIMA

RELATRIO DE ESTGIORecuperao de Fibras Estao de Tratamento de Efluentes

Relatrio apresentado ao Curso Tcnico em Celulose e Papel, do Centro Estadual de Educao Profissional de Arapoti, como requisito obteno do ttulo de Tcnico em Celulose e Papel. Prof. Orientador:

ARAPOTI - PR 2011

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MARCOS DE LIMA

RELATRIO DE ESTGIORecuperao de Fibras Estao de Tratamento de Efluentes

Relatrio apresentado para a obteno do ttulo de Tcnico em Celulose e Papel, realizado no Centro Estadual de Educao Profissional de Arapoti CEEP.

Aprovado em _______/______/________

Professor Corretor

ARAPOTI - PR 2011

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RESUMO

Uma indstria de papel e celulose gera uma quantidade muito alta de efluente, a gua o insumo mais utilizado no processo. Na maioria das indstrias a gua captada de rios ou mananciais, onde tratada e utilizada varias vezes num circuito fechado, ou seja, reaproveitada ao mximo, ate ser descartada para a estao de recuperao, sendo devolvida ao local de onde foi captada. Nas indstrias, seu papel no desenvolvimento da civilizao reconhecido desde antiguidade. A gua pode ser subdividida em gua potvel, para o consumo humano e gua industrial, utilizada em processos de produo e transformao de matrias primas. A recuperao de fibras no processo de fabricao de papel, alm de ser economicamente vivel, ambientalmente correto. Economicamente vivel porque, junto com o efluente gerado na maquina de papel, h tambm, uma grande quantidade de fibras que no seguiram o processo de formao, ou seja, no ficaram retiradas na mesa plana, pode-se achar que no seja significativo, porem, se analisarmos uma reteno de 75% de fibras, 25% esta sendo desperdiada, sendo assim, custo de produo. Ambientalmente correto porque, quando estas fibras no so retidas na mesa plana, e no so recuperadas, sua destinao o tratamento de efluentes, que consequentemente, ira operar acima do suportado e assim, perder a eficincia, tornando propcio, a poluio do corpo receptor o rio. A recuperao por flotao constituda por etapas e processos que sero descritas neste trabalho.

Palavras chave: Recuperao. Qumica. Smelt

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LISTA DE ILUSTRAES

Figura 1 - Caixa de decantao...............................................................................13 Figura 2 - Filtro engrossador...................................................................................15 Figura 3 - Raspas para remoo de slidos flotados...........................................16 Figura 4 - Agua clarificada.......................................................................................17 Figura 5 - Recuperador Sven Pedersen..................................................................18 Figura 6 - Massa flotada na superfcie do flotador................................................18 Figura 7 - Tanque de ar para auxilio da flotao...................................................25 Figura 8 - Canaletas para envio do transbordo do flotador para a ETE..............28

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SUMRIO

OBJETIVO GERAL.......................................................................................................7 OBJETIVO ESPECFICO.............................................................................................8 INTRODUO..............................................................................................................9 DADOS DA EMPRESA..............................................................................................11 RECUPERAO DE FIBRAS E SUA IMPORTANCIA.............................................12 FLOTADORES............................................................................................................14 Recuperador Sven Pedersen...................................................................................16 Clarificao do Efluente do Processo....................................................................17 RECUPERAO POR FLOTAO..........................................................................18 Mecanismo da Flotao............................................................................................19 Coagulao................................................................................................................20 Floculao..................................................................................................................23 Utilizao do Sulfato de Alumnio na recuperao de fibras ..............................24 Produo de microbolhas........................................................................................25 Reutilizao de gua e massa recuperada no processo......................................26 CONCLUSO.............................................................................................................28 REFERENCIAS...........................................................................................................29

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OBJETIVO GERAL

Este trabalho tem por objetivo, desenvolver o relatrio de estgio supervisionado, para preencher a carga horaria necessria, destinada ao estagio, para a obteno da certificao de Tcnico em Celulose e Papel.

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OBJETIVO ESPECFICO

Tem por objetivo descrever o processo de recuperao de fibras, no departamento de Meio Ambiente, na empresa Sengs Papel e Celulose Ltda. O relatrio descreve o processo utilizado, o equipamento e a importncia se recuperar as fibras e materiais coloidais que, caso no sejam recuperados, iro gerar desperdcio de matria prima e poluio ambiental.

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INTRODUO

A recuperao de fibras o nome da operao que consiste em passar as guas provindas da mquina de papel, do poo da tela e do poo do rolo de suco, por uma instalao de recuperao de fibras, que, em alguns casos, tambm os slidos contidos na gua branca, so separados, voltando ao sistema de preparao de massa, A unidade de recuperao de fibras emprega a recuperao dos materiais slidos da gua branca, pelos princpios de sedimentao, floculao ou flotao. Os sistemas mais usados so o recuperador de tambor, ou engrossador de massa, o funil decantador e o recuperador de flotao. Ou recuperador de tambor, a mquina usada como recuperador de fibras, constando essencialmente de um tambor cilndrico, construdo de uma armao geralmente de material corrosivo, tendo seu corpo revestido de uma tela metlica fina, normalmente tela usada da mquina de papel. Este tambor gira dentro de uma caixa quase sempre com duas cabeceiras de ferro fundido ou chapa, e corpo de madeira, ou em alguns casos, construda em alvenaria e revestida de azulejos. A gua de recuperao que alimentada na parte externa do tambor, ao atravessar a tela, forma um depsito de fibras sobre a superfcie da mesma, que passa a servir como camada filtrante. Na parte superior do tambor colocado um rolo de borracha, fazendo-se ligeira presso sobre o mesmo. A camada de fibras passa ento do tambor para o rolo continuamente, sendo retirada do ltimo por uma raspa, caindo em uma calha, de onde vai normalmente para o tanque de mistura. Rotineiramente o trabalho do recuperador intermitente, funcionando automaticamente em funo do nvel na caixa externa. A recuperao por flotao, tambm conhecido como tipo Sven Petersen, o nome pelo qual conhecido um tipo de recuperador de fibras que emprega a flotao. Consiste essencialmente em um tanque retangular, construdo em concreto armado ou alvenaria, geralmente revestido de azulejos. A gua de recuperao bem misturada com cola animal e tendo ar comprimido borbulhado na mistura, alimentada atravs de uma vlvula dispersora,

10 montada no centro de um dos lados menores. As fibras e materiais slidos tendem a flotar na superfcie, onde so raspadas lentamente por meio de chicanas saindo pelo lado oposto entrada. A gua limpa retirada pelo fundo, ao longo do comprimento do tanque. A Sengs Papel emprega, em seu sistema de recuperao de fibras, o sistema de recuperao por flotao, onde ser descrito o processo neste relatrio.

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DADOS DA EMPRESA

Por volta do ano de 1900, a Famlia Sgurio, imigrantes de italianos chegaram ao Brasil, se instalaram na regio de Itarar SP, onde iniciaram suas atividades como colonos na explorao da madeira, posteriormente adquiriram algumas serrarias na regio. O Sr. Luiz Jose Sgurio (Pai do Sr. Celso Sgurio) montou no municpio de Itapeva SP, a fbrica de papel denominada Indstria, Comercio e Cultura de Madeiras Sgurio Ltda. Em 28 de maio de 1971, o Sr. Celso Sgurio, iniciou as atividades da Sengs Papel e Celulose Ltda. Hoje, com nome reconhecido nacionalmente no ramo papeleiro, o Sr. Celso Sgurio representa a Presidncia de 8 (oito) empresas, constitudas por capital 100 % nacional, voltados principalmente para esta atividade fabricao de papel. O Grupo Celso Sgurio tem como meta, acompanhar a evoluo tecnolgica no mercado, melhorando cada vez mais o relacionamento com seus clientes, tendo como prioridades o bem estar social dos funcionrios e proteo do meio ambiente. H vrios anos produzindo celulose e papeis com 100% fibra longa, de cor natural nas gramaturas de 35 a 300 g/m, tendo mais de 250 clientes no Brasil e no exterior (Argentina, Bolvia, Paraguai, Chile, Emirados rabes, Frana, Inglaterra, Sua, Turquia e Aruba), transformando o papel em bens de consumo pessoal e industrial. A produo de 4.700 Ton/ms destina-se a fabricao de sacarias, sacolas, embalagens, fitas adesivas, tubos e tubetes, isolamento acstico e eltrico, base para adesivos, resinados para embalagem de peas automotivas, base para transfers em tecidos, aplicao de camura para trabalhos escolares, suporte para fabricao de espumas usadas em assentos automotivos, embalagens comerciais e industriais, separao de vidros, molde de confeco de roupas, editorias, onduladeiras entre outros. Alm da fbrica de papel e celulose, a Sengs Papel possui ainda outros vrios empreendimentos em funcionamento, tais como: Sengs Florestal e Agrcola, Transportadora Cemil, Continental Embalagens de Papelo, Fbrica de Papelo Paran Milton Sgurio, Paina Fbrica de Pasta Mecnica e Papel e ainda 2 usinas

12 hidreltricas com capacidade de gerao de 4,35 MW/hora, atendendo 70% de sua demanda em energia eltrica.

RECUPERAO DE FIBRAS E SUA IMPORTANCIA

Quando se fala em recuperao de fibras, a realidade atesta para duas coisas: Evitar e prevenir que essas fibras tentem ou escapem do processo, isso se consegue com manuteno adequada dos equipamentos, com operadores conscientes e motivados para evitar jogar massa boa fora. Atravs da anlise adequada do processo podemos tambm definir as melhores prticas para impedir as sadas de guas arrastando fibras para os Efluentes. Se um tanque de massa transborda freqentemente, ele est jogando massa para o piso e/ou para o efluente. muito comum que os operadores tenham que trabalhar com o sistema aberto para drenar contaminantes orgnicos e inorgnicos de seu sistema. Recuperar as fibras que tentam escapar pelos efluentes e que se direcionariam ao efluente geral, para depois virarem o nosso indesejado lodo primrio. Para isso, contamos como o auxilio de diversos meios recuperadores de fibras, tais como filtros, flotadores, peneiras, decantadores, clarificadores, etc. Todos possuem sua utilidade, sua eficincia caracterstica e resultam em recuperao de no mnimo 60 a 70% do material fibroso. Em situaes otimizadas, a recuperao das fibras atinge percentagens acima de 95%. Mesmo com esta eficincia, o melhor evitar que as fibras tentem escapar do processo, mais uma vez, resolvendo o problema na origem da perda. Se ao mesmo tempo em que recuperamos as fibras, clarificamos e recuperamos gua, precisamos tambm encontrar um bom uso para essa gua. A primeira responsabilidade de reutilizar as fibras e as gua recuperadas da rea que as est perdendo. Ou seja, se uma fibra boa e uma gua boa esto sendo perdidas na depurao da celulose, elas devem ser preferencialmente reintroduzidas de novo nesse ponto.

13 Fibras podem ser perdidas em todos os locais onde esto presentes. Se estiverem presentes no licor preto, por exemplo, ao enviarmos esse licor para a evaporao e caldeira, sem antes filtr-lo, estaremos perdendo fibras. Elas acabaro virando combustvel pobre e no celulose nobre. A fibra que processada, dificilmente volta nas mesmas condies de qualidade. Qualquer furo em uma tela de engrossador j comear a drenar fibras, gerando perdas e contaminando o efluente. O somatrio de todas essas perdas perverso, podendo alcanar, valores que variam entre 0,3% (melhores situaes na fabricao de celulose) at 2 a 5% (fbricas de papel integradas e fbricas de papel reciclado). As quantidades de fibras perdidas variam caso a caso, dependendo da tecnologia que se dispe, da manuteno aplicada, dos cuidados operacionais e da gesto da empresa. As fibras recuperadas tm valor econmico significativo e tambm evitam a contaminao do rio. Os flotadores atuam na remoo de fibrilas e finos no retidos na formao da folha e limpeza da gua que enviada ETE para tratamento. Por esse motivo, muito importante o funcionamento desse equipamento. A Sengs Papel realiza a recuperao de fibras provindas das duas maquinas de papel, e tambm, faz a captao da agua do cho de fabrica, que tambm contem materiais suspensos e fibras. Para o efluente provindo das maquinas, canalizado e enviado a flotadores, a gua captada do cho da fbrica, enviada a uma caixa de decantao (figura 1),onde o material particulado com peso

Figura 1 - Caixa de decantao Fonte: Sengs Papel e Celulose Ltda.

14 especfico decanta, sendo enviada apenas, a agua para ser clarificada, tambm nos flotadores.

FLOTADORES

O fechamento de circuitos de uma mquina de papel uma forma de reaproveitamento de fibras e cargas, mas a rea da fabricao de papel, genericamente denominada de recuperao de fibras, tm duas funes bsicas: Processar o excesso de gua branca da mquina de papel, recuperando seu contedo de fibras e cargas permitindo sua reutilizao na composio da receita do papel. Produzir, a partir do excesso de gua branca, gua tratada com caractersticas adequadas para permitir seu reaproveitamento em diversas posies como chuveiros, pontos de diluio, etc. Os flotadores so usados como pr-tratamento da gua e efluentes para reduo de carga orgnica (DBO), pr-separao de resduos minerais, vegetais e orgnicos, recuperao de leos emulsionados, fibras de papel, efluentes de curtumes, refino de leo, conservas, lavanderias, recuperao de lanolina, matadouros e frigorficos, petroqumicas, fabricas de celulose e papel e mineradoras e adensamento de lodo ativado produzido em reatores biolgicos. So usados tambm para controle de odores da gua e como sistema de oxigenao temporrio da gua ou fluido. O flotador funciona por reduo de densidade das impurezas fazendo-as flutuar. As microbolhas produzidas na cmara de flotao se prendem s partculas slidas e leos formando aglomerados carregados para a superfcie. A espuma produzida na superfcie ento retirada. A flotao/flotador funciona para partculas com densidade semelhante ou pouco acima da gua e leos/graxas. A flotao permite o controle e remoo de gases e odores da gua; o oxignio/ar fornecido ao liquido em flotao leva a oxigenao saturao. Com a

15 oxigenao temos um controle dos agentes de produo de odores (microorganismos) e dos gases dissolvidos no efluente. A Sengs Papel utiliza para a recuperao de fibras, dois flotadores tambm conhecido como tipo Sven Petersen, nome pelo qual conhecido, como sendo um tipo de recuperador de fibras que emprega a flotao. Consiste essencialmente em um tanque retangular, construdo em concreto armado ou alvenaria, geralmente revestido de azulejos. A gua a ser recuperada misturada com coagulantes e floculantes no cilindro engrossador (figura 2), que tem a funo de concentrar de maneira primria, as fibras que acompanham o efluente das maquinas de papel, a fim de no sobrecarregar o flotador, diminuindo assim, sua eficincia. O ar comprimido

Figura 2 - Filtro engrossador Fonte: Sengs Papel e Celulose Ltda.

borbulhado, injetado na mistura na entrada do flotador, alimentada atravs de uma vlvula dispersora, montada no canto do flotador. As fibras e materiais slidos tendem a flotar na superfcie, onde so raspadas lentamente por meio de chicanas saindo pelo lado oposto entrada. A gua limpa retirada pelo fundo, ao longo do comprimento do tanque, onde enviada para uma caixa de agua recuperada, o transbordo ou excedente de agua clarificada, enviado para a Estao de Tratamento de Efluentes, atravs de canaletas.

16 Recuperador Sven Pedersen

O aparelho Sven Pedersen permanece basicamente sem alteraes desde 1920. Pode utilizar sulfato de alumnio como coagulante, seu ciclo de trabalho comea pela mistura ntima da gua branca com um volume determinado de ar o qual pressurizado em um tanque de reteno onde obtida uma completa absoro de ar. Na entrada deste tanque, a gua pressurizada completamente saturada com ar. A gua branca entra agora numa vlvula de desenho muito particular, na qual garantida uma descarga radial do centro da vlvula entre dois discos. Desta maneira, a gua branca expandida em forma de um filme fino e consequentemente, formam-se pequenas bolhas de ar distribudas de maneira uniforme na gua. As bolhas sobem at a superfcie de um grande tanque, revestido de azulejos, e carregam os slidos em suspenso. Os slidos recuperados so transferidos, suavemente por meio de raspas (figura 3), acionadas por correntes e distanciadas aproximadamente 60 cm at o fim

Figura 3 - Raspas para remoo de slidos flotados Fonte: Sengs Papel e Celulose Ltda.

do tanque. O material recuperado arrastado atravs da parte inferior de uma rampa de azulejos de onde retorna at um tanque de recuperao apropriado.

17 A consistncia da massa recuperada est na ordem de 2 a 4%. A gua branca clarificada retirada do tanque atravs de tubos perfurados, os quais se estendem por toda sua largura. Os tubos atravessam uma parede lateral do tanque e continuam em forma de ngulos retos, verticalmente, at atingirem o compartimento separado de gua clarificada (figura 4).

Figura 4 - Agua clarificada Fonte: Sengs Papel e Celulose Ltda.

O lado superior de cada tubo equipado com uma manga ajustvel, cuja regulagem para cima ou para baixo permite o controle do volume que sai de cada tubo e ao mesmo tempo permite controlar o nvel de dentro do recuperador. O tempo de reteno no tanque de floculao est entre 5 e 6 minutos nos aparelhos de desenho mais recentes. As ps raspadoras tm velocidade varivel, mas descolam-se normalmente, na ordem de 30 cm/min.

Clarificao do Efluente do Processo

A clarificao pode ser definida como sendo a remoo da matria finamente dividida e em suspenso de uma agua. Slidos suspensos consistem de

18 partculas insolveis e de sedimentao lenta provocada pelo tamanho muito pequeno destas partculas, e por apresentarem carga negativa. O processo de clarificao de gua consiste na manuteno de condies fsico-qumicas tais, que os slidos suspensos na gua so removidos por uma sedimentao. A clarificao o primeiro passo no tratamento do efluente do processo, aps a clarificao e ou, em conjunto a ela, sucedem outros tratamentos, tais como a coagulao e a floculao. Estes processos podem ser aplicados em conjunto com a flotao, com a insero de agentes que auxiliam no processo de recuperao de fibras e coloides presentes no efluente gerado pelo processo. A Sengs Papel utiliza o sistema de flotao, juntamente com a coagulao e a floculao, para recuperar as fibras arrastadas no efluente.

RECUPERAO POR FLOTAO

Os efluentes industriais apresentam caractersticas relacionadas com a matria prima a ser processada e tambm com o processo industrial empregado. Os recuperadores por flotao so equipamentos que funcionam sob presso, atravs de injeo de ar, que aps um determinado perodo transferido para um recipiente onde o ar liberado na forma de pequenas bolhas. Com o auxlio de um agente qumico, os slidos so levados superfcie onde so recolhidos por um dispositivo apropriado. Os recuperadores por flotao mais utilizada na indstria papeleira so: SVEN PEDERSEN (figura 5), ADKA e KROFTA.

Figura 5 - Recuperador Sven Pedersen Fonte: Sengs Papel e Celulose Ltda.

Figura 6 - Massa flotada na superfcie do flotador Fonte: Sengs Papel e Celulose Ltda.

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Mecanismo da Flotao

Consideram-se trs mecanismos como responsveis pela aderncia das bolhas de ar no material a ser flotado: Aderncia das bolhas ascendentes de ar com a partcula suspensa ou precipitao direta das bolhas sobre a partcula suspensa. Aprisionamento de bolhas de ar na estrutura dos flocos. Absoro e adsoro de bolhas de ar nos flocos durante formao dos mesmos. A eficincia de uma instalao de flotao depende de inmeros fatores, porm a relao ar-slido tem sido considerada o parmetro mais significativo. Por sua vez a quantidade de ar solubilizado na gua influenciada pelos seguintes fatores: Presso: de modo geral o aumento da presso conduz a uma diminuio do tamanho das bolhas de ar, o que proporciona uma maior superfcie de contato entre o ar e os flocos. A partir de 5 atm este efeito se torna desprezvel. Temperatura: a solubilidade do ar na gua limpa diminui com o aumento da temperatura e vice-versa. pH: o pH cido parece influir significativamente no tamanho das bolhas, porm, para valores de pH acima de 7 o tamanho das bolhas praticamente no se altera. Para que a massa seja foliada, ela deve estar bem floculada para que ocorra total separao entre os slidos e a gua. Por sua vez, a coagulao o primeiro passo para conseguirmos uma boa floculao. Isto porque a maioria das partculas que tero que ser floculadas, como as fibras, os finos e tambm as cargas minerais tem uma carga negativa em meio aquoso. Isso faz com que essas partculas fiquem distantes umas das outras.

20 Para unirmos essas partculas com maior facilidade necessrio reduzir a fora de repulso existente entre elas ou neutraliz-las.

Coagulao

A coagulao qumica nada mais que a adio de um produto qumico com carga positiva, permitindo que as partculas se aproximem e se juntem, ficando mais fceis de serem floculadas. A floculao consiste na captao mecnica das partculas por absoro em um pequeno flculo formado por um coagulante e tambm na formao de pontes com as partculas do floculante. A coagulao o processo de desestabilizao das partculas coloidais a fim de que possam agrupar-se e serem eliminadas por floculao. Acontece por dois mecanismos bsicos: periocintico e ortocintico. Mecanismo pericintico ou eletrocintico: Neutralizao da carga (coagulante). Mecanismo ortocintico: Enlace interparticular (polieltrolito polmero); Rede de precipitao (floculante). O processo mais comum por neutralizao de carga, a mistura do coagulante e o efluente provoca a hidrolisao, polimerizao e a reao com alcalinidade, formando hidrxidos denominados gel, produzindo, na soluo, ons positivos. Estes ons desestabilizaro as cargas negativas dos colides e slidos em suspenso, reduzindo o potencial zeta (demanda inica) a ponto prximo de zero, denominado ponto isoeltrico, permitindo a aglomerao das partculas e, consequentemente a formao de flocos (pela floculao). A mistura rpida dos coagulantes uma das fases mais importantes do tratamento, podendo esta ser efetuada atravs de misturadores mecnicos ou hidrulicos que fazem a disperso do coagulante na massa lquida. A reao do coagulante com a alcalinidade da gua ocorre em curtssimo espao de tempo, em torno de 1 segundo.

21 Para determinar o coagulante ideal, pH de operao, e a dose qumica tima para um determinado resduo lquido, realiza-se uma prova de agitao, tambm conhecida como teste de jarras (Jar Test). De acordo com o coagulante a ser aplicado dever ser observado a faixa de pH indicada, como pode ser visualizado na tabela a seguir, e se necessrio proceder a correo do mesmo com alcalinizante (cal por exemplo). Coagulantes e respectivas faixas de pH: Sulfato de Alumnio 5,0 a 8,0 Sulfato Ferroso 8,5 a 11,0 Sulfato Frrico 5,0 a 11,0 Cloreto Frrico 5,0 a 11,0 Sulfato Ferroso Clorado Acima de 4,0 Aluminato de Sdio e Sulfato de Alumnio 6,0 a 8,5

Portanto o floculante ou polmero adicionado aps o coagulante para unir as partculas neutralizadas formando grandes flculos. Outra condio que deve ser satisfeita para uma boa flotao a hidrofobao dos flocos formados e a produo de quantidades suficientes de pequenas bolhas de ar no meio da gua branca e promover sua aderncia aos flculos. Os colides possuem cargas eltricas nas suas superfcies, estabelecem atravs destas cargas um campo eletrosttico que o principal fator de sua estabilizao. No coagulao, acontece a neutralizao das cargas negativas destas partculas, fazendo com que as mesmas se atraiam, promovendo aglomerao, ocasionando a formao de partculas maiores. A principal funo da coagulao a desestabilizao, agregao e adeso simultnea dos coloides (figura 7), os quais se caracterizam pela sua estabilizao, isto , pela falta de tendncia a aglomerao.

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A adio de certas substncias qumicas na gua h a formao de um precipitado insolvel gelatinoso, floculento, o qual neutraliza e se combina com partculas carregadas e em sua descida atravs da gua, absorve e prende matria em suspenso e coloidal, apressa a sedimentao e remove as partculas mais eficientemente. As substncias qumicas utilizadas como coagulantes, quando adequadamente aplicadas, so inofensivas ao usurio da gua. Os coagulantesFigura 7 - Coagulao e aglomerao de colides Fonte: http://www.naturaltec.com.br/Tratamento-Agua-ReatorFisico-Quimico.html

mais efetivos utilizados no tratamento e recuperao de fibras so: sulfato de alumnio, sulfato frrico, sulfato ferroso, cloreto frrico, aluminato de sdio e os polieletrlitos. Quando se adiciona coagulantes na gua (figura 8), verifica-se que sulfato de alumnio, sulfato ferroso ou sulfato frrico, reagem com a alcalinidade natural da gua, ou adicionada, para formar polmeros como hidrxido de alumnio ou hidrxido de ferro. Os hidrxidos formados por essas reaes possuem carga superficial positiva, estes polmeros neutralizam as cargas negativas dos coloides em suspenso na gua. O processo de tratamento de gua transforma em flocos as impurezas em estado coloidal e em suspenso para posterior remoo. A coagulao usa produtos qumicos como sais de alumnio e ferro que reagem com a alcalinidade da gua formando hidrxidos desestabilizadores dos colides e partculas em suspenso.

Figura 8 - Efeito da adio de coagulantes Fonte: http://www.naturaltec.com.br/Tratamento-Agua-Reator-Fisico-Quimico.html

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Floculao

A floculao a aglomerao e compactao de partculas de coagulante e de matria em suspenso na gua, formando conjuntos mais adensados, denominados flocos. A floculao um processo mecnico que visa aglutinar as partculas minsculas coaguladas por meio de um contato estabelecido entre elas e outras existentes na gua, atravs de uma agitao prolongada durante a qual elas se unem, aumentam em tamanho e se acondicionam, tornando-se mais densas. Os contatos provocados permitem que os flocos aumentem em tamanho e densidade, tornando-se mais fceis de sedimentarem, o que contribui para que se obtenha uma melhor clarificao da gua que esta sendo purificada. Aps o processo de coagulao (mistura rpida) o efluente dever passar pelo processo de floculao (mistura lenta), objetivando fazer com que os cogulos, que so partculas desestabilizadas, tendam a formar agora partculas maiores denominadas flocos. A formao de flocos se d medida que h colises entre as partculas. Alm disso, importante salientar que, para haver formao de flocos perfeitamente grandes e com densidade suficiente para boa sedimentao, o tempo de agitao dever ficar em torno de 30 minutos. A formao de bons flocos ocorre quando se emprega dosagem de coagulante adequada, que sofre influncia do pH e outros fatores. Pequenas dosagens no chegam atingir prximo do ponto isoeltrico, enquanto altas dosagens podem reverter o sinal das cargas, estabilizado, sendo ambas prejudiciais. Nos efluentes industriais, tem-se verificado que os flocos formados necessitam de maior densidade para poderem sedimentar em decantadores. Recorre-se, ento, aos auxiliares de coagulao, que so polieltrolitos que aumentam a velocidade de sedimentao dos flocos e a resistncias s foras de cisalhamento.

24 O tipo de polieletrlito adequado dever ser pesquisado em laboratrio, atravs dos ensaios de floculao e pode-se prever reduo, no consumo de coagulante primrio, de at 20%. No caso de houver pequena turbidez, pode-se recorrer a substncias inertes para melhorar a floculao.

Utilizao do Sulfato de Alumnio na recuperao de fibras

Uma pequena quantidade de sulfato de alumnio, adicionada gua de entrada, interage com a alcalinidade natural da gua, ou nela adicionada, para formar um precipitado gelatinoso insolvel, chamado floco. Depois de uma rpida agitao inicial, uma agitao lenta nos tanques provoca que as partculas menores se agrupem entre si, aumentando seu tamanho e sedimentando posteriormente nos decantadores. Na formao de flocos, as cargas eltricas positivas do coagulante neutralizam as partculas eltricas negativas presentes na gua. Os compostos orgnicos so tambm separados no processo de coagulao. Os microflocos que podem permanecer na gua so posteriormente retidos nos filtros. O alumnio reage com a alcalinidade da gua numa reao 1: 2 formando hidrxido de alumnio AI (OH)3 que responsvel pela coagulao floculao. o produto de hidrlises eletricamente carregadas que resultam instabilidade no sistema coloidal causado ou permitido a floculao. De uma forma geral um colide no uma unidade isolada, mas sim um complexo que age como uma unidade no meio lquido. O sulfato de alumnio age como coagulante, formando um precipitado gelatinoso, ou seja, hidrxido de alumnio, que age aglutinando as impurezas. H formao de ons trivalentes de carga eltrica positiva, que atraem e neutralizam as cargas eltricas nos colides protegidos, que em geral so negativos e, assim, propiciam a remoo da turbidez e cor da gua tratada. Deve-se evitar elevar a alcalinidade bruscamente, a fim de melhorar a coagulao, para que no ocorra o perigo da fixao da cor proveniente de colides contidos na gua, que depois de fixada, ser de difcil remoo.

25 A faixa de pH ideal para aplicao do sulfato de alumnio para remoo da cor est entre o pH 5,0 6,0 e para coagulao entre pH 5,0 8,0. O pH 7,0 seria o ideal.

Produo de microbolhas

A flotao por ar dissolvido consiste na combinao de bolhas de ar com partculas suspensas causando uma diminuio da densidade destas partculas em relao fase lquida, e a ascenso do conjunto ar/partcula. Estes equipamentos tm como princpio bsico de funcionamento a flotao dos slidos suspensos na gua branca. Em geral, o efeito de flotao conseguido atravs da adio de ar comprimido no fluxo de entrada do flotador (figura 9).

Figura 7 - Tanque de ar para auxilio da flotao Fonte: Sengs Papel e Celulose Ltda.

26 Alm da floculao e hidrofobia a produo de bolhas de ar microdispersas na gua branca de fundamental importncia para o processo de flotao. As microbolhas devem estar presentes em quantidade e tamanho adequados. Em geral, emprega-se o processo chamado de processo de arejamento por presso. O ar introduzido na gua branca e dissolvido na gua por meio de presso. Aps o ajuste de presso de trabalho dentro de uma vlvula especial, estrangulada, que promove uma descompresso da gua liberando o ar dissolvido em forma de microbolhas ela entra no flotador. A quantidade de microbolhas gerada depende da queda de presso ocorrida.

Reutilizao de gua e massa recuperada no processo

Para reaproveitamento de guas de processo, isto , gua branca e gua clarificada, importante que esta gua tenha a qualidade adequada ao dispositivo onde se deseja empreg-la. No caso de utilizar-se gua clarificada para alimentao de chuveiros, imprescindvel verificar a especificao dos bicos para evitar entupimentos. Mesmo assim, recomendvel que se instale um filtro de gua branca (espiral rgido ou peneira) para garantir a qualidade da gua em para casos de ruptura de telas ou momentos de mal desempenho do sistema de recuperao de fibras. Dependendo do processo, a gua branca ou a gua clarificada, deve ser estocada em volume suficiente para evitar que esta seja descartada durante a operao normal e em momentos de quebras prolongadas da folha, seja necessrio empregar grandes quantidades de gua fresca para diluio dos refugos gerados. Da mesma forma, e operando de forma equilibrada com a estocagem de gua branca, o sistema de armazenagem de massa recuperada deve contemplar um volume suficiente de estocagem para evitar descartar esta matria-prima rica em fibras nos momentos de mal andamento.

27 Mesmo aps todos os esforos para a mxima reutilizao da gua branca e principalmente no caso de fbricas integradas, onde a mquina de papel recebe a matria-prima fibrosa na forma de uma suspenso, usual encontrar-se um grande volume de gua branca no reaproveitvel no processo. Por ltimo, podemos ainda recuperar fibras e evitar lanamentos de grande quantidade de gua e slidos, atravs de sistemas eficientes de depurao centrfuga e depurao com peneiras pressurizadas. A utilizao de vrios estgios em cascata assegura mnima perda de fibras com bom efeito de limpeza da massa e retirada dos contaminantes. Aps a recuperao das fibras e a clarificao da gua do processo, a agua clarificada enviada para uma caixa de agua recuperada (figura 10), onde enviada para a maquina de papel 1 e 2, para ser utilizada nos cleaners.

Figura 10 - Caixa de gua recuperada Fonte: Sengs Papel e Celulose Ltda.

A gua recuperada que transborda no flotador, enviada para a Estao de Tratamento de Efluentes (figura 11), onde so utilizados microrganismos, que so responsveis pela biodegradao das fibras (matria orgnica), evitando que haja a contaminao do corpo receptor desta gua, que no caso, o rio jaguaricatu.

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Figura 8 - Canaletas para envio do transbordo do flotador para a ETE Fonte: Sengs Papel e Celulose Ltda.

A massa recuperada pelo flotador reutilizada novamente no processo de fabricao. A massa enviada para um tanque de armazenagem, onde ser reintegrada ao processo de fabricao, em dosagens menores, pois, por serem fibras que j participaram do processo de fabricao, no podem ser constitudas como fonte principal de produo, entrando assim, como matria prima auxiliar no processo.

CONCLUSO

O sistema de guas de uma mquina de papel deve ser projetado de forma a reutilizar os efluentes assim que forem gerados e to logo quanto for possvel. Desta forma, podem-se reaproveitar os slidos, o residual de produtos qumicos e, alm de evitar que se misture com outros fluxos aumentando o volume e dificultando o tratamento. O fechamento de circuitos de uma mquina de papel uma forma de reaproveitamento de fibras e cargas, mas a rea da fabricao de papel, genericamente denominada de recuperao de fibras, tm duas funes bsicas: Processar o excesso de gua branca da mquina de papel, recuperando seu contedo de fibras e cargas permitindo sua reutilizao na composio da receita do papel.

29 Produzir, a partir do excesso de gua branca, gua tratada com caractersticas adequadas para permitir seu reaproveitamento em diversas posies como chuveiros, cleaners e pontos de diluio. O processo de recuperao de fibras tem carter econmico e ambiental, no lado econmico, consegue capturar novamente para o processo, fibras que no se formaram juntamente com o papel produzido na maquina, e no lado ambiental, impede que estas fibras acabem poluindo o meio ambiente. O estagio foi muito importante neste ponto, pois proporcionou esta viso que antes no era percebida.

REFERENCIAS

Literaturas e Manuais Internos da Sengs Papel e Celulose Ltda. Procedimentos de Anlises Qumicas Laboratrio Qumico Manual de Controle de Processo e Qualidade Sengs Papel e Celulose Ltda. Tratamento de gua e Efluentes | Tratamento Preliminar da gua. Flotao e Flotadores. 20h56min. 11/06/11. Disponvel em: http://www.naturaltec.com.br/Tratamento-Agua-Flotador.html Agua vital trate-a bem. 21h20min. http://www.iqc.com.br/img/_catalogo_iqc.pdf 11/06/11. Disponvel em:

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