ÁREA: Ambiental
TÍTULO: Tratamento de Efluente de Indústria de Papel e Celulose por Reator MBBR
AUTORES: VANZETTO, C. S. (UTFPR) ; ROSA, M. C. S. (UTFPR) ; XAVIER, R. C. (UTFPR)
RESUMO: RESUMO: As indústrias de celulose são caracterizadas pelo alto consumo de água em seus processos produtivos, consequentemente, gerando grandes volumes de efluentes líquidos que apresentam na maior parte de sua composição compostos lignínicos, matéria orgânica, cor e toxicidade. O objetivo do trabalho é avaliar a eficiência de tratamento de efluente de papel e celulose por reator MBBR, através da remoção de matéria orgânica (DQO e DBO5), compostos fenólicos, cor, compostos lignínicos e aromáticos. Quanto à biomassa foram quantificados os sólidos aderidos e em suspensão na massa liquida. O efluente analisado apresentou 50 – 95% de remoção de DQO e DBO5, também houve remoção de compostos fenólicos, ligninicos e aromáticos, com valores mais expressivos na maior VCO empregada 0,4 kgDQO/L.d-1.
PALAVRAS CHAVES: palavras – chaves: tratamento de efluente, papel e celulose, reator mbbr.
INTRODUÇÃO: INTRODUÇÃO: O setor de produção de celulose e papel utiliza enormes volumes de águas, gerando grandes quantidades de efluentes. Em média, são consumidos 60 m3 de água por tonelada de celulose produzida (DIEZ et al., 2007).
O efluente de celulose, quando não tratado ou tratado de forma indevida, pode comprometer a qualidade da água dos corpos receptores, por conter substâncias tóxicas à comunidade aquática (WONG et al., 2006). Este apresenta, em média, uma relação DBO5/DQO de 0,3, indicando a possibilidade de se realizar o tratamento biológico (XAVIER, 2006; KREETACHAT et al., 2007).
Os processos biológicos de tratamento de águas residuárias encontram-se atualmente bastante desenvolvidos. Uma das maiores contribuições para essa evolução foi o desenvolvimento de processos que utilizam biofilmes suportados em materiais inertes, denominado Reator Biológico com Leito Móvel, usualmente conhecido como MBBR, sigla que expressa o termo inglês: Moving Bed Biofilm Reactor (OLIVEIRA, 2008).
O processo MBBR mantém em suspensão no interior do reator biológico meio suporte plástico (biomedia) com densidade menor que 1 g/cm3, que sujeitos à agitação promovida pelo sistema de aeração, apresentam elevada mobilidade e exposição e contato com a massa líquida em suspensão. Consiste, portanto em um reator biológico híbrido, no qual organismos decompositores são mantidos tanto em suspensão na massa líquida, como também aderidos a biomedia. Assim, é possível manter maior quantidade de biomassa, permitindo maior quantidade de substrato para biodegradação, o que implica em maior velocidade de carga orgânica (VCO) e redução do TDH (OLIVEIRA, 2008).
Com isso, o presente trabalho visa avaliar a eficiência de tratamento de efluente de papel e celulose por reator MBBR, apresentando variações na VCO.
MATERIAL E MÉTODOS: MATERIAL E MÉTODOS: O efluente utilizado para o estudo foi proveniente de uma indústria de celulose Kraft (ICK) da região de Curitiba. A indústria utiliza Pinus taeda e Pinus elliotti como matéria-prima e produz celulose Kraft sem branqueamento. O efluente foi coletado antes do tratamento biológico, após o medidor de vazão (calha Parshall). O efluente foi armazenado em galões de 10L, preservado a 4 oC e na ausência de luz.
O reator MBBR foi confeccionado em acrílico, com dimensões de 23 cm de altura, 10 cm de diâmetro. O reator possuía um volume útil de 1L. Este continha biomedias Kaldnes K1, dotados de uma área especifica de 500 m2/m-3. O percentual de ocupação das biomedias no reator era de 30% (OLIVEIRA, 2008).
O tratamento do efluente de ICK em MBBR foi em temperatura ambiente e o pH(a) ajustado para 7,0 ± 0,2, foram adicionados NH4Cl e K2HPO4 como fontes de nitrogênio e fósforo na razão DQO:N:P= 100:5:1. A estratégia de operação era o aumento da VCO, sendo que em 40 dias duas velocidades foram testadas 0,2 e 0,4 kgDQO/L.d-1.
Para caracterização das amostras de efluente do reator MBBR foram avaliados parâmetros de controle: pH (afluente) e pH (efluente), tempo de detenção hidráulico (TDH), (VCO) e parâmetros de eficiência: demanda química de oxigênio (DQO), demanda biológica de oxigênio (DBO) sendo estes parâmetros analisados de acordo com Standard Methods (APHA, 1998), compostos aromáticos, compostos lignínicos, (ÇEÇEN et al., 2003), compostos fenólicos e cor (FIELD e LETTINGA, 1987; SIERRA-ALVAREZ et al., 1990).
A medida do pH (a) e pH (e) e (TDH), foram realizadas diariamente. As demais analises foram realizadas com o efluente filtrado em membrana de 0,45 µm, com uma freqüência de três dias por semana, sendo que a medição das analises foram feitas em triplicat
RESULTADOS E DISCUSSÃO: RESULTADOS E DISCUSSÃO: Se observa na Figura 1(a) que o pH(e) manteve-se dentro dos padrões de emissão estipulados na Resolução CONAMA nº 357/2005 onde os valores de pH devem estar entre 5 e 9. Também é importante controlar o pH, pois ele pode influenciar no processo de nitrificação e desnitrificação no efluente do reator.
No caso dos reatores MBBR, em função da concentração de OD mantida no meio, pode haver a formação de ambientes anóxicos, principalmente nas áreas internas das biomedias e na respectiva biomassa aderida, perfazendo a condição ideal para que ocorram tanto a nitrificação como a desnitricação (REIS, 2007).
Segundo a Figura 2(a,b), a remoção de DQO e DBO5 no reator MBBR foi de 50% e 95% respectivamente. O aumento da VCO causou um aumento de 5% na remoção da DBO5, sendo que esta diferença não é estatisticamente significativa.
Observa-se na Figura 2(c) uma boa remoção de compostos fenólicos 20 – 40%, mas uma baixa remoção de cor, principalmente com a maior VCO. Em (MOHAMED, 1989) são listados os valores médios de remoção de compostos fenólicos em lodos ativados entre 20 – 70%, sendo que os valores obtidos no reator MBBR, mostra que a eficiência de remoção apresenta-se dentro da faixa de valores para reatores biológicos aeróbicos.
Os compostos aromáticos e lignínicos, Figura 2(d) apresentaram uma remoção baixa, com valores negativos de remoção, o que indica que pode estar havendo fracionamento de suas moléculas recalcitrantes de elevado peso molecular (XAVIER, 2006).
Quanto à quantidade de biomassa aderida e em suspensão no reator Figura 1(b) observamos que no inicio da operação os sólidos suspensos compreendiam a maior parcela, sendo que ao longo do tempo de operação os sólidos aderidos a biomedia foram aumentando. Ultrapassando 56% do conteúdo do reator.
CONCLUSÕES: CONCLUSÕES: Observou-se que para a maior VCO (0,4 kg DQO/L.d-1) os valores de eficiência de remoção de DQO, DBO5, foram 50 – 95%, compostos fenólicos 20 – 40%, apresentando-se dentro da faixa de valores para reatores biológicos aeróbicos.
O Reator MBBR mostrou-se eficiente mesmo quando operado em baixa VCO (0,2 – 0,4 kg DQO/L.d-1), não sendo sua condição ideal de funcionamento. Para isso o trabalho segue com novas etapas de tratamento para verificar a eficiência de remoção de matéria orgânica (DBO5 e DQO), compostos fenólicos, cor, compostos lignínicos e aromáticos.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: APHA, 1998. AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION in Standard Methods for the Examination Of Water And Wastewater, 19º ed., Washington: American Public Health Association.
BRASIL. Resolução nº. 357, de 17 de março de 2005. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Diário Oficial [da República Federativa do Brasil].
ÇEÇEN, F., 2003. The use of UV-VIS measurements in the determination of biological treatability of pulp bleaching effluents. In Conference Proceedings – 7th International Water Association Symposium on Forest Industry Wastewaters, Seattle Washington, USA.
DIEZ, M. C.; RUBILAR, O.; CEA, M.; NAVIA, R.; DE MARTINO, A.; CAPASSO, R., 2007. Recovery and characterization of the humate-like salified polymeric organic fraction (lignimerin) from Kraft cellulose mill wastewater. Chemosphere, 68 (9), 1798 – 1805.
FIELD, J. A.; LETTINGA, G., 1987. The methanogenic toxicity and anaerobic biodegradability of a hydrolysable tannin. Water Research, 21, 367 – 374.
KREETACHAT, T.; DAMRONGSRI, M.; PUNSUWON, V.; VAITHANOMSAT, P.; CHIEMCHAISRI, C; CHOMSURIN, C. 2007. Effects of ozonation process on lignin-derived compounds in pulp and paper mill effluents. Journal of Hazardous Materials, n. 142, p. 250-257.
MOHAMED, M.; MATAYUN, M.; LIM, T. 1989. Chlorinated Organics in Tropical Hardwood Kraft Pulp and Paper Mill Effluents and Their Elimination in an Activated Sludge Treatment System. Pertanika, 12(3) p.387-394.
OLIVEIRA, D. V. M. DE.,2008. Caracterização dos Parâmetros de Controle e Avaliação de Desempenho de um Reator Biológico com Leito Móvel (MBBR). XII, 91p. (COPPE/UFRJ, MSc., Engenharia Civil)
REIS, G. G. DOS., 2007. Influência da carga orgânica no desempenho de reatores de leito móvel com biofilme (MBBR). XIX, 134p.
WONG, S. S.; TENG, T. T.; AHMAD, A. L.; ZUHAIRI, A.; NAJAFPOUR, G., 2006. Treatment of pulp and paper mill wastewater by polyacrylamide (PAM) in polymer induced flocculation. Journal of Hazardous Materials, B 135, 378 – 388.
XAVIER, C., 2006. Influencia de la tecnologia de tratamiento en la eliminación de fitoesteroles contenidos en efluentes de celulose kraft y en la toxicidad de estos compuestos en organismos acuáticos. Dissertação apresentada à Universidad de Concepción - Chile, como parte das exigências do Programa de Doutorado em Ciências Ambientales.
