TRATAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS IMDUSTRIAIS

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

ESCOLA POLITÉCNICA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA

                                    PHD 2552

TRATAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS IMDUSTRIAIS

Tratamento de Efluentes de Usinas do Setor Sucroalcooleiro

Prof. Roque Passos Piveli

Maurício Guimarães Sabbag          3534620

Nicolas Moura Rodrigues          3731432

                                                                            Alexandre RuizPicchi                

São Paulo, 22 de junho  de 2006

Introdução

O vinhoto ou vinhaça é um subproduto líquido da indústria do álcool com carga orgânica bastante elevada, variando de 30.000 a 40.000 mg/L (Bhandari et al., 1992) e com muitos nutrientes da cana-de-açúcar da qual se originou. Estima-se que resultem de 10 a 15 litros de vinhaça de cada litro de álcool produzido. Assim, considerando que o Brasil produza cerca de dezesseis bilhões de litros de álcool ao ano, a indústria do álcool provavelmente produz por volta de 160 bilhões de litros de vinhaça anualmente.

        Grande parte desse subproduto é atualmente lançado ao solo como fertilizante, reaproveitando assim os nutrientes contidos na vinhaça para o próprio cultivo da cana-de-açúcar, ao mesmo tempo que promove a irrigação do cultivar, já que a sua maior parte é constituída de água. Porém, dada a quantidade gerada e a suas particularidades, a vinhaça também demonstra um grande potencial para a cogeração de energia em biodigestores.

        Processo de produção de açúcar e etanol

        No Brasil, todo o açúcar é produzido a partir da cana-de-açúcar e, atualmente, cerca de 50% da cana cultivada é usada na produção de álcool combustível (etanol).

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Os processos utilizados nas usinas e destilarias de cana e álcool são:

1- Transporte, pesagem, descarga e armazenamento da cana

O transporte é geralmente rodoviário, feito por caminhões com reboque. A cana cortada manualmente é carregada inteira, e a cana colhida mecanicamente é picada e carregada em pedaços de 20 a 25 cm. As cargas são pesadas na usina e algumas amostras são selecionadas para que se determine o teor de sacarose da matéria-prima. A cana pode ser descarregada para armazenamento temporário ou diretamente nas moendas para ser processada.

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Figura 1 - Caminhões para transporte da cana

2 – Extração do caldo da cana

Mesa alimentadora transfere a carga para o conjunto de moagem (desfibrador, picador e todas as moendas). Lava-se a cana nas mesas de alimentação para remover pedras, pedregulhos, terra e areia.

Prepara-se a cana para que sua densidade aumente e se force ao máximo a abertura de suas células para liberação do caldo. Usam-se um ou dois conjuntos de facas e envia-se o material para o desfibrador.

Através de chapa de ferro com campo eletromagnético remove-se pedaços de material ferroso, para proteger o conjunto de moagem. A moagem consiste na compressão da cana entre rolos compressores. Passa-se sucessivamente pelas várias unidades de moagem e adiciona-se água para diluir o caldo remanescente no bagaço (embebição). O bagaço é usado como combustível em caldeiras e garante auto-suficiência da indústria açucareira em eletricidade e energia térmica. A sobra pode ser vendida para outras indústrias. Parte do vapor gerado pela queima é enviado aos turbogeradores para produção de energia elétrica.

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Figura 2 – Turbogeradores para produção de energia elétrica

 3 – Produção de açúcar

Durante o tratamento do caldo misto, que é um caldo impuro, é necessário um processo de clarificação para retirada de sólidos em suspensão. Após passar por peneiras fixas e móveis, o caldo é sulfitado e caleado. Este processo é chamado de dosagem. A adição de enxofre e cal facilita a floculação das substâncias coloidais.

3.1 - A sulfitação consiste na absorção de SO2 pelo caldo, que reduz seu pH para valores entre 4,0 e 4,4. Esse processo visa: inibir reações que poderiam dar cor ao caldo; causar a coagulação dos sólidos solúveis; formar um precipitado de CaSO3; reduzir a viscosidade do caldo, facilitando operações de evaporação e cristalização.

3.2 - Adiciona-se cal hidratada (Ca(OH)2) ao caldo para aumentar seu pH entre 6,8 e 7,2, e esse tratamento: elimina colorantes no caldo; neutraliza ácidos orgânicos; forma sulfato e fosfato de cálcio que, ao sedimentar, carreiam impurezas presentes no líquido. Consome-se de 500 a 100 g/TC.

3.3 – Aquece-se o cálcio até 105ºC para acelerar a coagulação e floculação dos colóides de proteína não açucarados e para emulsificar as gorduras, resinas e ceras, além de remover os gases. A sedimentação é processada em um clarificador (tanque cilíndrico vertical) no qual o caldo é deixado para decantação. Polímeros (cerca de 2g/tonelada de cana) aceleram a velocidade de decantação.

3.4 – O caldo decantado é enviado para evaporação, para que seja concentrado. As impurezas sedimentadas formam o lodo, removido do clarificador, que é enviado para filtragem, recuperando o açúcar presente em sua composição. O tempo de residência no clarificador varia de 45 minutos a 4 horas e a quantidade de lodo removida do caldo varia de 15 a 20 % do peso do caldo que entra no clarificador. Após atingir concentração adequada, o caldo passa a se denominar xarope.

3.5 – Saindo dos evaporadores, o xarope passa por outro processo de concentração, no qual a precipitação da sacarose dissolvida na água forma cristais. O processo de cristalização por cozimento pode ser como o da Usina Ester: