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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.18.2008.tde-19052008-104235
Documento
Autor
Nome completo
Diego Botelho Ruas
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2008
Orientador
Banca examinadora
Zaiat, Marcelo (Presidente)
Daniel, Luiz Antonio
Mounteer, Ann Honor
Título em português
Aplicação do processo oxidativo avançado 'H IND.2'O IND.2'/UV como pós-tratamento de reator anaeróbio em efluentes de indústrias de celulose kraft branqueada
Palavras-chave em português
Biodegradabilidade
Compostos organoclorados
Efluentes de branqueamento
Peróxido de hidrogênio
Radiação ultravioleta
Tratamento anaeróbio
Resumo em português
A proposta desta pesquisa foi avaliar a aplicação do processo oxidativo avançado (POA), peróxido de hidrogênio ('H IND.2'O IND.2') e radiação ultravioleta (UV), como pós-tratamento de um reator anaeróbio utilizado para tratar efluentes de branqueamento de indústrias de celulose kraft. O principal objetivo do pós-tratamento químico foi aumentar a biodegradabilidade e a remoção de compostos recalcitrantes nos efluentes. O tratamento biológico foi realizado por meio de reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF), em escala de bancada, seguido pelo tratamento 'H IND.2'O IND.2'/UV dos efluentes. As doses do agente oxidante variaram de 50 a 500 mg 'H IND.2'O IND.2'/L e as aplicações de energia pela lâmpada de radiação ultravioleta foram variadas, principalmente, de 3,8 a 15,0 kWh por 'M POT.3' de efluente tratado. Desta forma, amostras de efluentes foram coletadas de duas indústrias brasileiras de celulose kraft branqueada, originando respectivamente duas fases experimentais. Na primeira fase, o RAHLF apresentou boa estabilidade de operação, obtendo adequadas eficiências de remoção de DQO (61 ± 3%), COT (69 ± 9%), 'DBO IND.5' (90 ± 5%) e AOX (55 ± 14%). Todavia, não ocorreu boa remoção dos compostos de absorbância na 'UV IND.254'. Além disso, houve aumento de constituintes da lignina do afluente para o efluente do RAHLF. Por sua vez, o pós-tratamento com 'H IND.2'O IND.2'/UV no efluente anaeróbio proporcionou eficiência de remoção variada nos parâmetros DQO (0 a 11%), 'UV IND.254' (16 a 35%), lignina (0 a 29%) e AOX (23 a 54%). Em relação a melhoria da biodegradabilidade, todas as dosagens de 'H IND.2'O IND.2' estudadas promoveram aumento na relação 'DBO IND.5'/DQO. Para uma relação 'DBO IND.5'/DQO média inicial igual a 0,09, correspondente ao efluente do RAHLF, o maior aumento obtido foi de 131% aplicando 500 mg 'H IND.2'O IND.2'/L e 7,5 kWh/'M POT.3'. O tratamento conjugado biológico e químico foi necessário para atingir ao padrão europeu de emissão de AOX (< 0,4 kg AOX por tonelada de polpa de celulose seca produzida). Na segunda fase, o RAHLF apresentou alguns problemas operacionais, tais como entupimento nas conexões e quebras do reator de vidro, pelo possível aumento da carga orgânica volumétrica aplicada presente nos efluentes coletados na segunda indústria de celulose. O pós-tratamento com 'H IND.2'O IND.2'/UV mostrou menor desempenho nessa fase experimental, o que pode ser explicado também pelo maior teor de matéria orgânica residual, lignina, alcalinidade e íons cloretos ainda remanescentes nos efluentes tratados biologicamente. Visando complementar os estudos, testes em reatores aeróbios nos efluentes do RAHLF, tratados e não tratados pelos processos 'H IND.2'O IND.2'/UV, foram avaliados. Os resultados demonstraram que os melhores resultados (menor tempo de aeração necessário para atingir a mesma concentração dos parâmetros avaliados) foram alcançados pelos reatores que receberam efluentes previamente tratados pelo POA. Uma avaliação simplificada do custo operacional associado com a aplicação do tratamento 'H IND.2'O IND.2'/UV, em escala plena, indicou um custo de R$ 1,87 por 'M POT.3' de efluente tratado.
Título em inglês
Application of the advanced oxidative process 'H IND.2'O IND.2'/UV as post-treatment of anaerobic reactor in bleached kraft pulp mill effluents
Palavras-chave em inglês
Anaerobic treatment
Biodegradability
Bleaching effluents
Chlorinated organics compounds
Hydrogen peroxide
Ultraviolet radiation
Resumo em inglês
The purpose of this research was to assess the application of the advanced oxidation processes (AOP), hydrogen peroxide ('H IND.2'O IND.2') and ultraviolet radiation (UV), as post-treatment for an anaerobic reactor used to treat bleaching effluents from kraft pulp mills. The main objective of the chemical post-treatment was to increase the biodegradability and remove recalcitrant compounds from the wastewater. The biological treatment was performed in a fixed bed anaerobic horizontal reactor (FBAHR), in bench scale, followed by 'H IND.2'O IND.2'/UV treatment of the effluents. The oxidizer dosage varied from 50 to 500 mg 'H IND.2'O IND.2'/L while the energy applied by the UV lamp ranged, mainly, from 3.8 to 15.0 kWh per 'M POT.3' of treated effluent. This way, wastewater samples were collected from two brazilian bleached kraft pulp mills thus the results were reported as two different experimental phases. In the first phase the FBAHR showed good operational stability and reached the expected removal efficiencies for COD (61 ± 3%), TOC (69 ± 9%), 'BOD IND.5' (90 ± 5%) and AOX (55 ± 14%). However, the anaerobic treatment did not provide good removal of compounds indicated by 'UV IND.254' absorbency. Furthermore, there was an increase of lignin from the affluent to effluent of the FBAHR. In its turn the 'H IND.2'O IND.2'/UV post-treatment provided a wide range of removal depending upon the dosage: COD (0 to 11%), 'UV IND.254' (16 to 35%), lignin (0 to 29%) and AOX (23 to 54%). Regarding to the improvement in biodegradability, all dosages of 'H IND.2'O IND.2' applied in this work promoted an increase in the 'BOD IND.5'/COD ratio. For an average initial 'BOD IND.5'/COD ratio equal to 0.09, which corresponds to the FBAHR effluent, the greatest increase was 131% with 500 mg 'H IND.2'O IND.2'/L and 7.5 kWh/'M POT.3'. It was necessary to couple the anaerobic and the oxidative treatment to reach the current European allowable AOX emission load (< 0.4 kg AOX per ton of produced dried cellulose pulp). During the second phase of the experiments, the FBAHR had operational problems as plugging of the tubes and cracking of the reactor wall that may be partially attributed to the higher organic load applied, as the effluents from the second mill were stronger. The AOP post-treatment also had lower performance during this experimental phase, which may be explained by the higher concentration of the organic matter, lignin, alkalinity and chloride ions, still present in the biologically treated effluents. To complete the experiments samples from effluents of the FBAHR and AOP process were submitted to aerobic assays. By tests done in aerobic reactors in the FBAHR effluents, treated and non-treated by the processes 'H IND.2'O IND.2'/UV, it was verified that the best results, shorter aeration time requirement to reach the same concentration of the evaluated parameters, were obtained from reactors that received previously treated by AOP effluents. A simplified evaluation of the operational cost associated with the use of the tested AOP, in full scale, indicated a cost of R$ 1.87 per 'M POT.3' of treated effluent.
 
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Dissertacao_Diego.pdf (1.25 Mbytes)
Data de Publicação
2008-06-12
 
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  • CHAPARRO, Adela Tatiana Rodriguez, RUAS, Diego Botelho, y PIRES, Eduardo C. Tratamiento de efluentes industriales de naturaleza recalcitrante usando ozono, peróxido de hidrógeno y radiación ultravioleta. Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia [online], 2008, vol. 46, p. 24-38. Disponible en Internet: http://ingenieria.udea.edu.co/grupos/revista/revistas/nro046/articulos.html#3.
  • RUAS, Diego Botelho, CHAPARRO, Adela Tatiana Rodriguez, and Cleto Pires, Eduardo. Advanced oxidation process H2O2/UV combined with anaerobic digestion to remove chlorinated organics from bleached kraft pulp mill wastewater. Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia, 2012, vol. 63, p. 43-54.
  • DAMIANOVIC, M. H. R. Z., et al. Remoção de sulfato e matéria orgânica de efluentes de indústria de reciclagem de papel e indústria de papel Kraft por processo anaeróbio. In 25 Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, Recife, 2009. Anais.Rio de Janeiro : ABES, 2009.
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