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Tipo: Dissertação
Título: Uso de ozônio como pré e pós-tratamento de efluentes da indústria de celulose kraft branqueada
Título(s) alternativo(s): Pre and post ozone treatment of bleached kraft pulp mill effluents
Autor(es): Morais, Anderson de Assis
Primeiro Orientador: Mounteer, Ann Honor
Primeiro coorientador: Bastos, Rafael Kopschitz Xavier
Segundo coorientador: Silva, Cláudio Mudado
Primeiro avaliador: Paiva, Teresa Cristina Brazil de
Segundo avaliador: Bellato, Carlos Roberto
Abstract: Neste trabalho foi avaliada a aplicação combinada de ozonização e lodos ativados para o tratamento de efluentes de celulose kraft branqueada de eucalipto. A ozonização foi aplicada antes e após o tratamento biológico. Inicialmente foi avaliada a influência do pH, da temperatura e de peróxido de hidrogênio na ozonização para se estabelecerem as condições que levassem a uma maior eficiência de tratamento após o tratamento com ozônio. A eficiência dos tratamentos foi avaliada com base em alguns parâmetros de relevância ambiental, como DQO, DBO5, lignina, biodegradabilidade e toxicidade. Após as avaliações preliminares e definição das condições de aplicação do ozônio, foi realizada a ozonização como prétratamento e como tratamento intermediário ao sistema de tratamento biológico. Os resultados mostraram que o pH e temperatura não apresentaram influência na remoção de DQO e no aumento da DBO5 e da biodegradabilidade do efluente, sugerindo que não é necessária nenhuma manipulação do efluente para correção de temperatura e pH. O teste com peróxido de hidrogênio indicou que a sua adição, apesar de melhorar a biodegradabilidade, apresenta a desvantagem de deixar um residual que é tóxico ao tratamento biológico, devendo esse residual ser eliminado. O efluente analisado já apresentava um residual de 0,7 mmol L-1 de peróxido de hidrogênio devido ao uso desse reagente no branqueamento da celulose. Com esse residual foi observado um aumento da biodegradabilidade do efluente de até 50% nas doses aplicadas de ozônio, optando-se por nos tratamentos seguintes não se adicionar peróxido de hidrogênio aos efluentes. Na etapa posterior foi realizado o pré-tratamento com ozônio seguido de tratamento biológico, conseguindo-se um aumento da remoção de DQO (3%), COT (1,5%), AOX (9%) e lignina (9%) com uma dose de 5 mmol L-1 de ozônio. Avaliou-se também nessa etapa o comportamento na ozonização e no tratamento biológico das frações de alta e baixa massa molar, separadas através de membrana com limite de exclusão molar de 500 g mol-1. Foi observado que a remoção da matéria orgânica é muito mais eficiente na fração de baixa massa molar (< 500 g mol-1) e que a maior parte da matéria orgânica recalcitrante ao tratamento biológico está contida na fração de alta massa molar (> 500 g mol-1). A última etapa do trabalho consistiu na avaliação da influência do tempo de detenção hidráulica (TDH) na remoção dos parâmetros analisados e o uso de ozônio como tratamento intermediário a dois tratamentos biológicos. Foram coletadas amostras nos reatores biológicos da indústria em diferentes TDH teóricos (1,2; 2,3; 3,5; 7 e 14 horas) e do sistema de lodos ativados de bancada operado com diferentes TDH (2; 4; 8 e 12 horas). Embora as maiores remoções de DQO e DBO5 fossem conseguidas em TDH maiores que sete horas, a maior parte de todos os parâmetros avaliados foi removida dentro de duas horas de tratamento, tanto no sistema industrial como no laboratorial. Para a avaliação do uso de ozônio como tratamento intermediário, os efluentes tratados por 2 e 4 horas no laboratório foram submetidos à ozonização com doses de 2; 5 e 10 mmol L-1. O processo foi eficiente para remoção de cor e lignina, mas apresentou potencial limitado na remoção de DQO e COT. Foi observado um aumento da DBO5, que a princípio indicaria que um tratamento biológico posterior aumentaria a remoção de matéria orgânica, porém a DBO5 após a ozonização foi no máximo de 30 mg L-1, valor pequeno considerando-se que a legislação exige valores menores que 60 mg L-1. Esses resultados sugerem que o uso de ozônio como tratamento intermediário após tratamento biológico aeróbio não é viável do ponto de vista de remoção de DQO, mas é muito eficiente se o objetivo for a remoção de cor e de lignina.
This work evaluated the combination of ozone and activated sludge for treatment of bleached kraft pulp effluents. Ozonation was done before and after biological treatment. First the influence of pH, temperature and hydrogen peroxide dose on ozonation was assessed in order to optimize treatment efficiency, which was evaluated in terms of COD, BOD5, lignin, biodegradability and toxicity. After the preliminary assessments and definition of conditions, ozonation was run as pre-treatment and as intermediate treatment between biological treatments. Results showed that neither pH nor temperature played an important role in COD removal and increasing BOD5 and biodegradability, suggesting that is not necessary to adjust temperature and pH before ozone application. Although addition of hydrogen peroxide improved biodegradability, it left a residual that is toxic to biological treatment and would have to be eliminated. The effluent contained a hydrogen peroxide residual of 0.7 mmol L-1 due the use of this reagent as a bleaching agent at the mill. Given that ozonation (2; 5 and 10 mmol L-1) without addition of hydrogen peroxide led to a 50% increase in biodegradability it was decided not to add hydrogen peroxide to the effluents in further experiments. Pretreatment with ozone followed by biological treatment improved COD, TOC, AOX and lignin removals. The effects of ozonation and biological treatment on low and high molecular weight compounds were also assessed, by filtration at a membrane of 500 g mol-1 cut off. It was observed that organic matter removal was much more efficient in the low molecular weight fraction (< 500 g mol-1) and that the majority of recalcitrant organic matter is in the high molecular weight fraction (> 500 g mol-1). The last part of the work assessed the use of ozone as intermediate treatment, between aerobic biological treatments and the influence of the hydraulic retention time (HRT) on removal of the analyzed parameters. Samples were collected in the mill biological reactor at different theoretical HRT (1.2; 2.3; 3.5; 7 and 14 hours) and in the bench-scale laboratory reactor operated at different HRT (2; 4; 8 and 12 hours). In both the industrial and laboratory systems the majority of organic matter was removed within the first two hours of treatment, although higher removals were achieved at HRT greater than seven hours. Effluent treated in the laboratory two and four hours were treated with ozone doses of 2; 5 and 10 mmol L-1. Post-ozonation was efficient in removal of color and lignin, but had limited potential for the removal of COD and TOC. BOD5 increased, suggesting that a subsequent biological treatment would improve overall organic matter removal, but BOD5 after ozonation was at most 30 mg L-1, only half the legal limit for discharge, and further biological treatment was not attempted. Use of ozone as an intermediate after aerobic biological treatment was not a viable alternative for COD reduction, but would be very efficient if the aim was to remove color and lignin.
Palavras-chave: Recalcitrância
Lodos ativados
Branqueamento ECF
Recalcitrant organic matter
Activated sludge
ECF bleaching
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::TRATAMENTO DE AGUAS DE ABASTECIMENTO E RESIDUARIAS::ESTUDOS E CARACTERIZACAO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS
Idioma: por
País: BR
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Sigla da Instituição: UFV
Departamento: Geotecnia; Saneamento ambiental
Programa: Mestrado em Engenharia Civil
Citação: MORAIS, Anderson de Assis. Pre and post ozone treatment of bleached kraft pulp mill effluents. 2006. 110 f. Dissertação (Mestrado em Geotecnia; Saneamento ambiental) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2006.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://locus.ufv.br/handle/123456789/3795
Data do documento: 18-Dez-2006
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