Utilização de ozônio no tratamento de águas residuárias da lavagem e despolpa do café

Abstract

A necessidade de encontrar alternativas para o tratamento da água residuária proveniente do processamento dos frutos do cafeeiro estimula o estudo de métodos alternativos, visando a novas técnicas que possibilitem a remoção da carga poluidora desse efluente. Uma das alternativas que necessitam ser estudadas é o tratamento químico com aplicação de gás ozônio, haja vista o alto poder oxidante desse composto. Assim, objetivouse, com este estudo, avaliar o efeito do processo de ozonização nas características físicas, químicas e bioquímicas da água residuária resultante da lavagem e descascamento/despolpa do café (ARC) e verificar a influência do pH na eficiência da ozonização da água residuária em tratamento. Para o processo de ozonização, utilizou-se um frasco lavador de gás com capacidade de 1 L. O gás ozônio foi injetado no frasco, por meio de uma placa porosa, com uma vazão de 1 L min-1. Avaliou-se a influência de diferentes combinações de pH (3,7; 7,0 e 10,0), concentração do gás ozônio ( 4,3; 8,6 e 12,8 mg L-1) e períodos de ozonização (0, 30, 60, 90, 120, 150 e 180 min). Os dados foram submetidos à análise estatística por meio de regressão linear múltipla. De acordo com os resultados obtidos, foi possível concluir que o tratamento da água residuária do processamento dos frutos do cafeeiro com ozônio para as análises de DBO, DQO, compostos fenólicos e cor aparente não mostrou influência significativa do pH inicial da água na redução de seus valores durante o tratamento. Assim, as remoções de DBO, DQO e cor aparente foram maiores com o aumento da concentração de ozônio, à medida que ocorria o processo de ozonização, obtendo-se eficiências de remoção máximas de 11,0; 12,0 e 99,0%, respectivamente, para a concentração de 12,8 mg L-1 no período de ozonização de 180 min. Com relação aos compostos fenólicos, observou-se aumento no percentual de remoção até a concentração do gás ozônio de 8,6 mg L-1, com posterior decréscimo da eficiência de remoção. O maior percentual de remoção de compostos fenólicos foi de 68,0%, observado depois de 180 min. de ozonização e concentração do gás de 8,6 mg L-1. Para as variáveis nitrogênio total, sólidos suspensos totais e turbidez, verificou-se diferença significativa em decorrência da interação entre pH inicial da água residuária e período de ozonização. A redução da concentração de nitrogênio total foi mais acentuada na água residuária com menor pH, obtendo-se remoção de 58,0% depois de 180 min. para pH igual a 3,7. Com relação às variáveis sólidos totais, suspensos e turbidez, obteve-se maior redução durante o período de ozonização, à medida que se elevou o pH inicial da água. Com relação às variáveis sólidos totais e sólidos voláteis totais, ocorreu variação significativa somente em decorrência do período de ozonização, independentemente da concentração do gás e do pH inicial da água residuária. Com base nos resultados obtidos, é possível afirmar que o uso do gás ozônio no tratamento de águas residuárias provenientes do processamento dos frutos do cafeeiro é eficiente quando comparado aos tratamentos normalmente empregados para esse tipo de efluente, já que necessita de curto período de tratamento para obter eficientes remoções de compostos fenólicos, nitrogênio, turbidez e cor. Todavia, assim como a maioria dos tratamentos existentes, esta água residuária tratada com gás ozônio, isoladamente, não atendeu a alguns limites de lançamento estabelecidos pela legislação brasileira vigente, sendo necessários estudos posteriores para aumentar a eficiência do processo.

Needing for treatment alternatives of wastewater from coffee fruits processing stimulates the study of alternative methods, in view to new techniques aimed at enabling the removal of these effluent pollutant load. One of the alternatives that need to be studied is the application of chemical treatment with ozone gas, considering the high oxidizing power of this compound. This study aimed to evaluate the effect of ozonation process on physical, chemical, and biochemical characteristics of wastewater from washing and peeling/pulping (ARC) coffee and to verify the pH influence on efficiency of wastewater ozonation in treatment. For the ozonation process, a gas-washing bottle was used with a capacity of one liter. Ozone gas was injected into the bottle through a porous plate with a flow rate of one liter/min-1. The influence of different combinations of pH (3.7, 7.0, and 10.0), ozone gas concentration (4.3, 8.6, and 12.8 mg L-1), and ozonation periods (0, 30, 60, 90, 120, 150, and 180 min.) was evaluated. Data were statistically analyzed by multiple linear regression. According to results, it was concluded that the treatment of wastewater from coffee fruits processing with ozone for analysis of Biological Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD), phenolic compounds, and apparent color does not appear to significantly affect the initial pH of the water in reducing their values during treatment. Thus, the removal of BOD, COD, and apparent color were higher with increasing ozone concentration, as the ozonation process occurred, resulting in maximum removal efficiencies of 11.0, 12.0, and 99.0%, respectively, for the concentration of 12.8 mg L-1 during 180 min. of ozonation. With regard to phenolic compounds, an increase in the removal percentage to ozone gas concentration of 8.6 mg L-1 was observed, with subsequent decrease in removal efficiency. The highest removal percentage of phenolic compounds was 68.0%, observed after ozonation and gas concentration of 8.6 mg L-1 for 180 min. Variables for total nitrogen, total suspended solids, and turbidity showed significant difference due to interaction between initial pH of wastewater and ozonation period. Concentration reduction of total nitrogen was more pronounced in the wastewater with lower pH, resulting in removal of 58.0% after 180 min. for pH equal to 3.7. With respect to total suspended solids variables and turbidity, a greater reduction was obtained during ozonation period, as they raised the initial pH of water. With respect to the total solids variables and total volatile solids, there was significant variation only due to the ozonation period, regardless of the gas concentration and initial pH of wastewater. Based on the results, it is possible to say that the use of ozone gas to treat wastewater from the coffee fruits processing is effective when compared to commonly used treatments for this effluent type, since it needs a short treatment period for more efficient removal of phenolic compounds, nitrogen, turbidity, and color. However, as most existing treatments, the treated wastewater with ozone gas alone did not respond to release some limits established by Brazilian legislation in force and further studies are needed to increase the process efficiency.