Teste respirométrico na predição de efeitos adversos ao tratamento biológico em paradas gerais de fábricas de polpa celulósica e papel

Abstract

No presente trabalho buscou-se determinar as taxas máximas de envio de efluentes setoriais de fábricas de polpa celulósica e papel para a Estação de Tratamento de Efluentes (ETE) durante o período de paradas gerais (PG), sem que ocorram efeitos adversos ao bom funcionamento da ETE e ao meio ambiente. Durante as PG alguns tanques e linhas de transferência precisam ser drenados, mas possuem substâncias potencialmente tóxicas em seu interior. O objetivo deste estudo foi determinar formas de drenar essas substâncias sem causar efeitos adversos especialmente no estágio de tratamento biológico. Amostras de efluentes e lodo biológico da ETE de uma fábrica integrada de polpa celulósica e papel foram utilizadas nos testes. Os testes respirométricos, utilizando reatores de bancada, foram montados para determinar as proporções máximas de adição desses efluentes setoriais com o mínimo efeito sobre a respiração celular dos microrganismos presentes no reator biológico. Durante os testes todas as condições ambientais foram mantidas dentro das faixas ideais, de acordo com a literatura. A taxa de utilização de oxigênio (TUO) foi medida antes e depois da adição de cada efluente. A inibição da respiração microbiológica foi utilizada para determinação da Concentração de Efeito para 50% da população (CE 50) e Concentração de Efeito Não Observado (CENO). Os testes se mostraram bastante sensíveis e adequados à previsão de efeitos tóxicos sobre sistemas de tratamento biológicos aeróbios. Os resultados, assim como o método utilizado, podem ser utilizados para melhorar o gerenciamento de envios de efluentes tóxicos à ETE durante as paradas gerais. Foram testadas cinco substâncias presentes nas fábricas de polpa celulósicas e duas substâncias comumente utilizadas em fábricas de papel: licores preto e verde, condensado terciário (contaminado), lixiviado de cinzas da caldeira de recuperação (Ash Leaching), água industrial proveniente do processo de síntese de dióxido de cloro, contendo traços dos reagentes e produtos utilizados nesse processo, e, por último, as duas substâncias utilizadas em fábricas de papel: biocida e anilina azul. Dentre as substâncias testadas, o método utilizado apontou para efeitos tóxicos do condensado terciário, da água industrial proveniente do gerador de dióxido de cloro, do lixiviado de cinzas, do biocida e da anilina azul. Para essas substâncias foram estabelecidas recomendações sobre taxas de descarte para a ETE de forma a evitar a ocorrência de danos ao sistema biológico de tratamento de efluentes. Todos os resultados foram aplicados a uma situação real em uma fábrica de polpa celulósica, e após cada parada geral o sistema de tratamento se manteve tão eficiente quanto antes do início das drenagens.

This work deals with the determination of maximum sectorial effluents flow rates to the Wastewater Treatment Plant (WWTP) during maintenance shutdowns on Pulp and Paper Mills without any important consequence to the treatment facility. During shutdowns some tanks and pipe lines must be drained, but sometimes they have toxic substances in them, the major purpose of this work was to determine ways to drain these substances causing no undesirable effect especially on the biological effluent treatment stage. Effluents samples of a Brazilian pulp and paper integrated mill and its biological WWTP sludge were used in the tests. Respirometric tests in lab scale reactors were used to determine the major acceptable flux of each considerate sectorial effluent without causing any significant toxic effect to the biological treatment system. During tests each environmental condition was kept in the best range, accordingly to the literature. The Oxygen Uptake Rate (OUR) was measured before and after sectorial effluent incorporation. The inhibition of microbial respiration was considered to determine the Medium Inhibitive Concentration (IC50) and the no-observed-effect-concentration (NOEC). Five substances from pulp mill and two from the paper mill were tested, they are: black and green liquor, foul condensate, ash leaching, contaminated water from chloride dioxide generation process, and the two substances from paper mill: a biocide and blue aniline. Between the tested substances, the foul condensate, ash leaching, contaminated water from chloride dioxide generation process, the biocide and blue aniline appeared to be toxic to the biological stage of the WWTP. The results and the proposed methodology seem to be useful in the definition of strategies to the optimization of drainages occurring during maintenance shutdowns of Pulp and Paper Mills and can be often used as a strategy to increase system stability. All the results were applied to a real situation in a 2 million tons per year pulp and paper mill, and after each maintenance shutdown the biological system kept as efficient as before the drainages started.