O processo de tratamento de águas residuais na indústria de celulose e papel é um processo complexo e sistemático, normalmente compreendendo três etapas: pré-tratamento, tratamento biológico e tratamento avançado. As etapas detalhadas deste processo são as seguintes:
I. Estágio de pré-tratamento
O principal objetivo da etapa de pré-tratamento é remover sólidos em suspensão, ajustar o pH e reduzir a concentração de matéria orgânica nas águas residuais, criando condições para posterior tratamento biológico.
1. Tela de barra: Remove grandes sólidos suspensos e matéria flutuante das águas residuais para reduzir a carga nos processos de tratamento subsequentes. As telas de barra são geralmente soldadas em aço plano e torcido, e o espaçamento entre as barras pode ser ajustado de acordo com as condições reais.
2. Tanque de Equalização: Regula o fluxo de águas residuais e estabiliza a qualidade da água, proporcionando condições estáveis de qualidade da água para tratamento posterior. Os tanques de equalização geralmente têm um grande volume para amortecer as flutuações no fluxo de águas residuais.
3. Tanque de sedimentação/tanque de flotação: Remove ainda mais sólidos finos em suspensão e alguma matéria orgânica das águas residuais. Os tanques de sedimentação utilizam a gravidade para sedimentar os sólidos em suspensão, enquanto os tanques de flotação injetam microbolhas nas águas residuais, fazendo com que os sólidos em suspensão adiram às bolhas e flutuem para a superfície.
4. Tanque de Neutralização: Ajusta o pH das águas residuais para uma faixa adequada para tratamento biológico. Isto geralmente é conseguido adicionando ácido ou álcali.
II. Estágio de tratamento biológico
A etapa de tratamento biológico é a etapa central do tratamento de águas residuais da fabricação de papel, empregando principalmente tecnologias de tratamento biológico, como lodo ativado e processos de biofilme, para remover poluentes como matéria orgânica, nitrogênio e fósforo das águas residuais.
1. Tratamento Biológico Aeróbico:
* Processo de Lodo Ativado: Oxigênio dissolvido suficiente é fornecido às águas residuais através de equipamento de aeração, permitindo que o lodo e as águas residuais se misturem completamente. Os microrganismos degradam a matéria orgânica. Após um período de tempo, o licor misturado no tanque de aeração entra em um tanque de sedimentação para separação de sólidos-líquidos. A água tratada é descarregada ou tratada posteriormente, enquanto parte do lodo é devolvida ao tanque de aeração para manter a população microbiana.
* Processo de Biofilme: Utiliza um biofilme preso à superfície de um transportador para degradar poluentes orgânicos. À medida que as águas residuais passam através da camada de biofilme, os poluentes orgânicos são degradados por microorganismos. Comparado ao processo de lodo ativado, o processo de biofilme tem maior resistência a cargas de choque, requer menos terreno e é mais fácil de operar e gerenciar.
2. Tratamento Biológico Anaeróbico: Sob condições anaeróbicas, os microrganismos anaeróbicos convertem poluentes orgânicos nas águas residuais em substâncias como metano e dióxido de carbono. As tecnologias de tratamento biológico anaeróbico incluem principalmente sistemas de manta anaeróbica de lodo de fluxo ascendente (UASB), caracterizados por alta capacidade de carga, baixo custo e recuperação de energia.
3. Remoção Biológica de Nitrogênio e Fósforo: Na etapa do tratamento bioquímico, a remoção de nutrientes como nitrogênio e fósforo também precisa ser considerada. A remoção biológica do nitrogênio normalmente inclui três estágios: amonificação, nitrificação e desnitrificação, alcançando a conversão e remoção do nitrogênio através da ação sinérgica de diferentes tipos de microrganismos. A remoção biológica de fósforo utiliza bactérias-acumuladoras de polifosfato para acumular fósforo nas águas residuais como polifosfato dentro dos microrganismos, que é então removido através da descarga de lodo.
III. Estágio de tratamento avançado
A fase de tratamento avançado visa principalmente águas residuais que ainda contêm altas concentrações de matéria orgânica recalcitrante e poluentes coloridos após o tratamento bioquímico. Tecnologias avançadas de oxidação, adsorção e separação por membrana são usadas para tratamento adicional para garantir que as águas residuais atendam aos padrões de descarga.
1. Tecnologias avançadas de oxidação: como a oxidação do ozônio e a oxidação de Fenton, utilizam oxidantes fortes para decompor a matéria orgânica recalcitrante, reduzindo o DQO e a cor nas águas residuais.
2. Tecnologias de adsorção: Utilize materiais de adsorção, como carvão ativado, para remover matéria orgânica, cor e outros poluentes das águas residuais.
3. Tecnologias de separação por membranas: Empregue tecnologias de separação por membranas, como nanofiltração e osmose reversa, para obter uma separação eficiente de matéria orgânica, sólidos em suspensão e outros poluentes de águas residuais.
