Resposta rápida: Uma fábrica de pasta e papel produz três lamas muito diferentes: lama primária (fibra e carga do clarificador, fácil de desidratar), lama secundária (biológica, da fase de arejamento, difícil de desidratar) e, em fábricas de papel reciclado, lama de destintagem (fibra, tinta, argila e carbonato de cálcio). As prensas de parafuso e as prensas de correia lidam bem com a lama primária fibrosa; uma prensa de filtro de câmara ou de membrana é a melhor escolha para lama de destintagem com alto teor de cinzas, para lama mista primária e secundária quando é necessário um bolo acima de 35–40% de sólidos para combustível de caldeira ou aterro sanitário, e para lama de cal e borras de licor verde em fábricas kraft.
Os três lodos de uma fábrica de papel
Qualquer discussão sobre lodo de celulose e papel precisa começar pela separação dos fluxos, porque a escolha errada do equipamento de desidratação geralmente decorre de tratá-los como um único material.
| Lamas | Fonte | O que ele contém | Comportamento de desidratação |
|---|---|---|---|
| Lodo primário | Clarificador primário ou DAF no efluente da fábrica | Fibra curta, finos, carga (argila, carbonato de cálcio, talco), algum amido e cola | Fácil: fibroso, forma um bolo aberto, alta desidratabilidade |
| Lodo secundário (biológico) | Estação de lodo ativado, lagoa aerada, MBBR ou MBR tratando o efluente | Floco bacteriano, polímero extracelular, água ligada | Duro: compressível, gelatinoso, alta demanda de polímeros |
| Lodo de destintagem | Etapas de flotação e lavagem de uma linha de fibra reciclada (DIP) | Tinta, argila de revestimento e carbonato, fibra curta, stickies; 40–60% de cinzas | Moderado: o alto teor de cinzas torna-o denso, mas os finos obstruem o tecido |
| Lama de cal e resíduos | Recausticização Kraft: carbonato de cálcio do clarificador de licor branco; borras de licor verde | Sólidos inorgânicos finos, alcalinos, quentes | Inorgânico e fácil em um filtro-prensa; os resíduos são pegajosos e alcalinos |
A maioria das fábricas mistura lodo primário e secundário antes da desidratação, tipicamente numa proporção entre 2:1 e 4:1 em peso seco, porque a fibra no lodo primário atua como auxiliar de filtração e transporta o lodo biológico consigo. Essa proporção é o maior determinante individual de quão bem o lodo misturado desidrata, e o design do tratamento de efluentes da fábrica fixa-a. O nosso guia para quando a DAF é necessária abrange o estágio primário, e MBR vs MBBR vs SBR a fase biológica.
O que o bolo é determina o alvo
O lodo da indústria de celulose e papel tem mais usos finais do que a maioria dos lodos industriais, e cada um tem uma meta de umidade:
- Combustível para caldeira na caldeira de casca ou biomassa da fábrica: o lodo deve estar seco o suficiente para contribuir com calor em vez de absorvê-lo. Abaixo de cerca de 35% de sólidos, o lodo representa uma perda líquida de energia na caldeira; 40–50% de sólidos é a meta usual, e quanto maior, melhor.
- Aterro sanitárioA maioria das jurisdições exige um bolo que passe no teste de filtro de pintura e seja suficientemente estável para ser transportado, na prática 25–35% de sólidos para lodo misto. As taxas de aterro são cobradas por tonelada úmida, portanto, cada ponto de sólidos é dinheiro.
- Aplicação no solo e compostagem20–30% de sólidos é suficiente; a restrição são os contaminantes, não a secura.
- Fornalhas de cimento, fabricação de tijolos e placasO lodo de destintagem, com seu alto teor mineral, é uma matéria-prima; o forno ou a planta define a especificação de umidade, geralmente 40–60% de sólidos.
A escolha do equipamento decorre do objetivo. Uma prensa de correia atinge confortavelmente 20–30% de sólidos em lodo misto; uma prensa de parafuso atinge 25–35% em lodo fibroso; um filtro-prensa de câmara atinge 35–45%; um filtro-prensa de membrana atinge 40–55% em lodos de destintagem e mistos. Se o bolo for para uma caldeira ou um forno, o filtro-prensa é geralmente o único equipamento que chega lá sem secagem térmica.
Comparação de equipamentos para lodo de fábrica de papel
| Equipamento | Lodo primário / fibroso | Primário + secundário mistos | Lodo de destintagem | Notas |
|---|---|---|---|---|
| Prensa parafuso | 30–40% de sólidos, excelente | 25–35% | 25–35%, desgaste da tela por cinzas | Baixa energia, contínuo, tolerante à fibra; fraco em lodo com pouca fibra |
| Filtro-prensa de correia | 25–35% | 20–30% | 25–35% | Contínuo, baixo capital; sensível a polímeros; torta úmida |
| Centrífuga decanter | 25–35% | 20–30% | 30–40% | Compacto; alta potência e polímero; a fibra pode envolver o pergaminho |
| Filtro-prensa de câmara | 35–45% | 30–40% | 40–50% | Lote; bolo mais seco entre equipamentos convencionais; o entupimento do tecido por finos e materiais pegajosos deve ser gerenciado |
| Filtro-prensa de membrana | 40–50% | 35–45% | 45–55% | A prensagem compensa a fração biológica compressível; ciclo mais curto para uma umidade alvo |
Uma configuração comum em fábricas maiores é uma prensa de parafuso ou prensa de correia para lodo primário de rotina e uma prensa de filtro para o lodo de destintagem ou misto que precisa ir para a caldeira. Veja nosso completo Comparação entre filtro-prensa, centrífuga e prensa de correia e nosso prensa de parafuso multi-disco página.
Projetando um filtro-prensa para lodo de fábrica de papel
Condicionamento
A lama primária frequentemente não necessita de polímero num filtro-prensa, ou necessita apenas de uma pequena quantidade. A lama mista necessita de um polímero catiónico numa dose que aumenta com a fração biológica, tipicamente 2–6 kg de polímero ativo por tonelada seca. A lama de destintagem responde frequentemente a um sistema duplo: uma dose baixa de coagulante inorgânico (alumínio ou cloreto de polialumínio) seguida de polímero. Ensaios de jarro e um teste de folha de filtro na sua própria lama valem um dia do tempo de qualquer pessoa; eles definem o polímero, o tecido e o tempo de ciclo.
Tecido
A fibra não cega o tecido; os finos, o revestimento de argila, o carbonato e os stickies é que o fazem. Para lodo primário, um tecido de polipropileno multifilamento ou feltro agulhado libera bem. Para lodo de destintagem, passe para um monofilamento ou combinação mono/multifilamento com face calandrada e baixa permeabilidade, e planeje lavagem regular do tecido com alta pressão, porque os stickies (adesivos do papel reciclado) se acumulam na superfície do tecido. A lavagem alcalina quente remove-os; nosso Guia de seleção de tecidos e o nosso artigo sobre entupimento do tecido Dê os detalhes.
Alimentar e ciclar
A lama de papel não é abrasiva, pelo que uma bomba centrífuga ou de cavidade progressiva com uma rampa de pressão até 6–8 bar é suficiente. A lama fibrosa enche e filtra rapidamente: ciclos de 45–90 minutos são comuns para lama primária, mais longos para lama mista com uma fração biológica elevada. A compressão por membrana a 12–15 bar durante 10–20 minutos remove os últimos pontos de humidade e, mais importante, uniformiza o bolo de forma que a caldeira receba um combustível consistente.
Manuseio do bolo
O bolo fibroso é coerente e cai de forma limpa, mas é volumoso e pode formar pontes em uma tremonha. Projete a descarga do bolo com uma tremonha larga, um triturador se o bolo for para um parafuso de alimentação de caldeira, e capacidade de transportador suficiente para a descarga instantânea de uma prensa de 100 placas, que deixa cair várias toneladas em poucos minutos. Nossa página sobre prensas totalmente automáticas cobre automação de descarga e lavagem de tecido.
Lama de cal e borras de licor verde em fábricas de kraft
Numa fábrica de pasta kraft, a instalação de recausticização produz dois sólidos inorgânicos. A lama de cal (carbonato de cálcio) é normalmente desidratada num filtro de tambor com pré-revestimento antes do forno de cal, mas quando o forno está parado ou a lama é vendida, um filtro-prensa produz uma torta com 65–75% de sólidos sem pré-revestimento. Os resíduos verdes, o resíduo escuro do clarificador de licor verde, são pegajosos, alcalinos e quentes, e são uma das tarefas mais difíceis de filtro-prensa na indústria: espere uma prensa de câmaras com placas de polipropileno de alta temperatura, um tecido escolhido para libertação em vez de claridade, e lavagem completa. As tortas de resíduos com 50–60% de sólidos são depositadas em aterro ou, cada vez mais, usadas em correção de solos. O nosso filtro-prensa da indústria química página cobre materiais de placas para serviços quentes e alcalinos.
Reutilização de água e o lodo que a acompanha
O fechamento dos circuitos de água das fábricas, seja para atender aos limites de descarga ou para reduzir a captação de água doce, concentra sólidos dissolvidos e finos na água de processo. As etapas extras de tratamento que se seguem (DAF, filtração por membrana, evaporação) produzem cada uma mais lodo ou concentrado, e o sistema de desidratação deve ser dimensionado para isso. Nossos artigos sobre descarga líquida zero e em Quanto lodo uma estação de tratamento produz Dê o método para estimar essa carga.
Perguntas frequentes
Qual é a melhor maneira de desidratar o lodo de fábrica de papel?
Depende do lodo e do destino da torta. Prensas de parafuso e de correia são adequadas para lodo primário fibroso destinado a aterro sanitário ou aplicação no solo. Para lodo de destintagem, para lodo misto destinado a caldeira e para qualquer aplicação que exija uma torta acima de 35–40% de sólidos, um filtro-prensa de câmara ou de membrana é a escolha usual.
Que grau de secura do bolo uma prensa-filtro atinge em lodo de papel?
Normalmente, 35–45% de sólidos em lodo primário ou misto com uma prensa de câmara e 40–55% com uma prensa de membrana; o lodo de destintagem, com seu alto teor de cinzas, atinge o limite superior dessas faixas.
Por que o lodo secundário é tão difícil de desidratar?
É um floco biológico com uma grande quantidade de água ligada em polímero extracelular. É compressível, portanto, apenas uma pressão mais alta faz pouco. Misturá-lo com lodo primário fibroso na proporção de 2:1 a 4:1, dosar polímero catiônico e usar uma prensa de membrana são as soluções práticas.
Quão seco o lodo deve estar para queimar na caldeira do moinho?
Abaixo de aproximadamente 35% de sólidos, o lodo absorve mais calor evaporando sua água do que libera ao queimar; 40–50% de sólidos ou mais é a meta usual para uma contribuição líquida. Um filtro-prensa de membrana é a maneira comum de alcançar isso sem um secador.
O que é lodo de destintagem e como ele é desidratado?
O rejeito das etapas de flotação e lavagem de uma linha de papel reciclado: tinta, argila de revestimento, carbonato de cálcio, fibra curta e stickies, com 40–60% de cinzas. Desidrata bem em um filtro-prensa com um tecido monofilamento calandrado e lavagem regular do tecido, e o bolo é frequentemente usado em fornos de cimento ou na fabricação de chapas.
Uma prensa-filtro pode lidar com lama de cal e resíduos de licor verde?
Sim. A lama de cal filtra facilmente para 65–75% de sólidos. Os dregs são pegajosos, quentes e alcalinos e necessitam de placas resistentes ao calor, um tecido orientado para a liberação e lavagem completa, atingindo cerca de 50–60% de sólidos.
Diga-nos os seus tipos de lodo, a proporção entre eles, a tonelagem e para onde vai o bolo, e proporemos a prensa, o tecido e o condicionamento para isso: solicitar uma proposta de desidratação de lodo de fábrica de papel.
Referências: US EPA — Diretrizes de Efluentes para Polpa, Papel e Papelão, 40 CFR Parte 430, US EPA — Ficha informativa do setor de celulose e papel, Gabinete Europeu de IPPC — Documento de Referência sobre as Melhores Técnicas Disponíveis para a Produção de Pasta, Papel e Cartão.
Este artigo faz parte do nosso guia para wastewater sludge dewatering.