Efeitos do lixiviado de cinzas de precipitadores eletrostáticos de caldeiras de recuperação no tratamento biológico de efluentes de indústrias de polpa celulósica Kraft

Abstract

O processo de lixiviação das cinzas de precipitadores eletrostáticos da caldeira de recuperação de fabricas de polpa celulósica kraft tem sido um procedimento adotado com o intuito de remover sais de cloreto e potássio, buscando minimizar problemas de incrustação e corrosão nos equipamento e tubulações do sistema de recuperação. O lixiviado das cinzas constitui um efluente com uma elevada concentração de sais e alta condutividade elétrica. Tais características podem promover efeitos negativos no tratamento biológico, especialmente, podendo influenciar na biofloculação do lodo e na comunidade microbiana, culminando em perda de sólidos, baixa qualidade do lodo, e, consequentemente, na redução da eficiência global do tratamento. A presente pesquisa teve como objetivo avaliar a influência do lixiviado das cinzas de precipitador eletrostático de caldeira de recuperação na eficiência do tratamento biológico de efluentes da fábrica de polpa celulósica kraft, quando este é aplicado em doses graduais e crescentes e em doses súbitas (carga de choque). A avaliação foi realizada em três reatores biológicos por batelada (R1, R2, R3) de 1000 mL de volume. O Reator R1 foi operado como referência e alimentado apenas com efluente de uma fábrica de polpa celulósica; o Reator R2 foi alimentado com efluente da fábrica acrescido de doses graduais e crescentes do lixiviado em proporções fixas e com incremento até atingir as condições de um cenário industrial real. O Reator R3 foi alimentado com efluentes da fábrica, e o lixiviado aplicado em carga de choque. Todos os reatores foram operados com os mesmos parâmetros operacionais, ou seja, o oxigênio dissolvido OD > 2 mg L^-1, relação DQO:N:P igual a 250:5:1, tempo de retenção hidráulica igual a 12 h. O estudo demonstrou que a presença de lixiviado provocou inibição da atividade microbiológica, e afetou negativamente a eficiência de remoção da DQO em até 20%. A perdas sólidos no decantador secundário foi 40%. Salienta-se que os efeitos negativos durante as cargas de choque foram sempre mais expressivos comparados aos efeitos das cargas graduais.

The electrostatic precipitator ash leaching process from kraft pulp recovery boiler has been a common procedure used in modern pulp mills seeking the removal of chloride and potassium, in order to minimize fouling and corrosion problems in the of the black liquor recovery system equipment and pipes. The ash leaching consists of an effluent with high salt content and, therefore, with a high electrical conductivity. Such characteristic can affect the effluent biological treatment plant, especially on the bio- sludge flocculation and microbial community, culminating in sludge losses, low sludge quality, and consequently, in the global efficiency reduction. This research evaluated the influence of the recovery boiler electrostatic precipitator ash leaching on the efficiency of the biological wastewater treatment of a pulp mill considering two scenarios when this stream was fed to the biological reactor i) continuously and ii) in batchwise mode. The evaluation was carried out in three biological sequential batch reactors (R1, R2, R3) of 1000 ml volume each. Reactor R1 operated as a reference and it was fed only with a conventional bleached kraft pulp mill effluent without ash leaching; Reactor R2 was fed continuously with the same pulp mill effluent added with ash leaching in fixed proportions, which were increased gradually to reach a real scenario of a modern mill. Reactor R3 was fed with the same pulp mill effluent, added with ash leaching in a batchwise mode. All reactors were kept with the same operating parameters, i.e, the dissolved oxygen OD>2 mg/L, COD:N:P ratio equals to 250:5:1 and a hydraulic retention time equals to 12 h. The study demonstrated that the presence of ash leaching at certain concentrations affected negatively the biological treatment COD reduction efficiency. It also worsened the bioflocculation and therefore caused solid losses in the sedimentation stage. The most prominent negative effects were observed during the batchwise feeding scenario.