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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.18.2016.tde-08012016-133839
Document
Author
Full name
Dirlane de Fátima do Carmo
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2004
Supervisor
Committee
Pires, Eduardo Cleto (President)
Chernicharo, Carlos Augusto de Lemos
Silva, Cláudio Mudado
Vazoller, Rosana Filomena
Zaiat, Marcelo
Title in Portuguese
Tratamento biológico termofílico de efluente sintético de polpa celulósica através do processo combinado anaeróbio-aeróbio
Keywords in Portuguese
Efluente
Lodos ativados
Pasta de celulose não branqueada
Termofílico
UASB
Abstract in Portuguese
A viabilidade técnica de um sistema termofílico combinado de reatores anaeróbio-aeróbio foi avaliada para tratamento de efluente sintético da indústria de pasta de celulose não branqueada. Estas indústrias apresentam efluente com temperatura superior a 40ºC e o tratamento termofílico pode eliminar a necessidade do resfriamento, necessário para a faixa mesofílica de tratamento, reduzindo custos. Os reatores foram inoculados com lodo mesofílico com gradual adaptação para a condição termofílica. Na faixa mesofílica (37,5 a 42,5ºC) a eficiência do sistema foi de (69±3)%, com maior eficiência do reator anaeróbio (56±7)%. Depois que os reatores apresentaram equilíbrio dinâmico aparente, a temperatura foi gradualmente aumentada de 45,0 para 52ºC. As eficiências de remoção de DQO do sistema variaram de 57% a 88%. A porcentagem de metano no biogás foi decrescendo com o aumento de temperatura, de 77% para valores abaixo do limite de detecção do método cromatográfico utilizado. A eficiência do reator anaeróbio foi baixa e houve acúmulo de ácidos, principalmente acético. O reator aeróbio apresentou maior eficiência de remoção de DQO porém a concentração no licor misto foi baixa. Após a alteração no tempo de detenção hidráulica dos reatores UASB e de lodos ativados para 24 horas e 8 horas, respectivamente, os reatores operaram em faixa de temperatura de 52 a 57ºC por 85 dias. As eficiências de remoção de DQO do sistema variaram de 54% a 70%. A eficiência do reator UASB continuou baixa enquanto o reator aeróbio apresentou bom desempenho, com eficiências variando de 3% a 35% e de 43% a 75%, respectivamente. As concentrações de SSV no licor misto aumentaram, variando de 122 mg/L a 2940 mg/L. Em faixa de temperatura termofílica houve predomínio de Methanosaetas sp e bacilos no reator anaeróbio, não havendo diferenciação significativa de morfologias comparando com a fase mesofílica. No reator aeróbio houve diferenciação a partir da temperatura de 42,5ºC e predominaram bacilos, cocos e filamentos em temperatura termofílica. Os resultados demonstram a viabilidade do tratamento termofílico, mas outros experimentos são necessários antes da aplicação industrial do processo.
Title in English
Thermophilic treatment biologic of synthetic effluent from unbleached cellulose pulp through combined system anaerobic-aerobic
Keywords in English
Activated sludge
Industrial wastewater
Thermophilic
UASB
Unbleached pulp wastewater
Abstract in English
The technical feasibility of a combined thermophilic anaerobic-aerobic biological reactors configuration was evaluated in this work using a synthetic unbleached pulp mill effluent. These industries introduce effluent with temperature greater 40ºC and the treatment would eliminate the need of cooling that is required for the mesophilic range, reducing the costs. The reactors were inoculated with mesophilic sludge with gradual adaptation to the termophilic condition. In the mesophilic range (37.5 to 42.5ºC) the efficiency of the combined system was (69±3)%, with the higher efficiency in the anaerobic reactor (56±7)%. After the reactors reached apparent steady state regime the temperature was gradually increased from 42.5 to 52ºC. The system efficiency ranged from 57% to 88%. The percentage of methane in the biogas decreased with the increase in temperature, from 77% to values below the detection limit of the chromatographic measurement used in this work. The anaerobic efficiency was low and the reactor accumulated fatty acid, mostly acetic. The aerobic reactor presented higher efficiency removal of COD but the mixed liquor concentration was lower. After adjustment in the hydraulic retention time of both reactors, with the UASB operating with 24 hours HRT and the aerobic with 8 hours HRT, the reactors operated in the temperature range of 52 to 57ºC during 85 days. The overall removal efficiency ranged from 54% to 70%. The efficiency of the UASB reactor remained lower while the aerobic reactor presented good performance, with COD removal efficiency in the range of 3% to 35%, respectively. The mixed liquor VSS concentration increased with the increase in temperature from 122 mg/L to 2940 mg/L. In thermophilic temperature there was predominance of Methanosaetas sp and baccilus in the anaerobic reactor, without significant differentiation of morphology in comparison with the mesophilic temperature. In the aerobic reactor there was differentiation in temperature of 42.5ºC and baccilus, cocus and filamentous predominated in the thermophilic temperature. These results indicated the feasibility of the thermophilic treatment but other experiments are needed before industrial application of this process.
 
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Publishing Date
2016-01-08
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • CARMO, Dirlane de Fátima Do, e PIRES, E. C. Comparação de sistema combinado anaeróbio-aeróbio operando em faixa mesofílica e em faixa termofílica para tratamento de efluente sintético da indústria de pasta de celulose não-branqueada. In Simpósio Luso-Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, Natal, 2004. Anais.Rio de Janeiro : ABES, 2004.
  • CARMO, Dirlane de Fátima Do, e PIRES, E. C. Tratamento anaeróbio termofílico de efluente sintético de indústria de celulose utilizando reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente. In 22 Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, Joinville, 2003. Anais. : ABES, 2003.
  • CARMO, Dirlane de Fátima Do, e PIRES, E. C. Utilização de sistema combinado de reatores anaeróbio-aeróbio (UASB/Lodos ativados) termofílicos para tratamento de efluente simulado da indústria de celulose. In ABTCP-TAPPI 2003 - Congresso e Exposição Internacional de Celulose e Papel, São Paulo, 2003. Anais. : ABTCP, 2003.
  • CARMO, Dirlane de Fátima Do, GIANOTTI, Eloiza Pozzi, e PIRES, E. C. Pós tratamento aeróbio termofílico de efluente de reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente alimentado por substrato sintético de indústria de polpa de celulose não-branqueada. In 22 Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, Joinville, 2003. Anais. : ABES, 2003.
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