Tratamento de efluente da produção de biodiesel utilizando processos físico-químicos e reações de Fenton

In this work, the treatment of biodiesel wastewater by physical-chemical and Fenton reactions was evaluated. Firstly, the physical-chemical processes were evaluated, being compared the use of two inorganic coagulant FeCl3 and Al2(SO4)3, and determined the optimal conditions of the operational parameters (dosages of the coagulant ions, initial pH of solution, treatment time, aeration and stirring) by response surface methodology, monitoring the removal of turbidity as response factor. The optimized condition to Al3+ was 243 mg L-1 of the coagulant ion Al3+, initial pH of solution 9.6, and 70 minutes of treatment time while for Fe3+ the best condition was 56 mg L-1 of the coagulant ion Fe3+, initial pH of solution 5.0 and 53 minutes of treatment time, both in the presence of stirring and aeration. The treatment with Al3+ was applied in all the matrix due to the removal of observed toxicity, besides not being necessary the initial pH adjustment of the effluent. Under optimized conditions, the efficiency of both coagulants was evaluated in turbidity removal, color removal, suspended solids and oil & grease removal, being obtained high efficiency, between 82 and 99%. On the other hand, an inefficient removal of organic matter was observed, since there was 20 and 35% removal of dissolved organic carbon (DOC) and chemical oxygen demand (COD) removal were obtained, respectively. These results show the necessity of coupling with other treatment for degradation of the organic matter. In this context, advanced oxidation processes were combined with the physical-chemical process for the mineralization of organic matter. The contribution to the reduction of organic matter by evaporation of methanol and ethanol was also evaluated. The efficiency of the degradation process was monitored by removal of the organic matter given by decay of DOC, COD, consumption of H2O2 and total dissolved iron. Different H2O2 concentrations (500 - 4000 mg L-1) and Fe2+ (15, 25, 50 and 100 mg L-1) were evaluated, and, among the concentrations evaluated, the best removal of organic matter was obtained using 3500 mg L-1H2O2 and 25 mg L-1 Fe2+. The development of acute toxicity for Vibrio fischeri and biodegradability was also monitored in order to compare the viability of the process. There was an increase in toxicity during application processes, however, after 24 hours of photo-Fenton experiment the toxicity became similar to the initial sample. Based on these results, it can be observed that the coupling between the physical and chemical processes and photo-Fenton is a good alternative for the treatment of the effluent, since the physical-chemical process is effective for reduction of turbidity, color, sound suspended and oils & greases, while the photo-Fenton process is effective for the degradation of organic matter, occurring simultaneously degradation and volatilization.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoMestre em QuímicaNeste trabalho foi avaliado o tratamento de efluente da produção de biodiesel por processos físico-químicos e reações de Fenton. Primeiramente foram avaliados processos físicoquímicos, sendo comparado o uso de dois coagulantes inorgânicos FeCl3 e Al2(SO4)3, e determinado as condições ótimas dos parâmetros operacionais (dosagens dos íons coagulantes, pH inicial da solução, tempo de tratamento, aeração e agitação) pela metodologia da superfície de resposta, monitorando-se como fator resposta a remoção de turbidez. A condição otimizada para Al3+ foi 243 mg L-1 do íon coagulante Al3+, pH inicial da solução 9,7 e 70 minutos de tratamento enquanto para Fe3+ a melhor condição foi empregando 56 mg L-1 do íon coagulante Fe3+, pH inicial da solução 5,0 e 53 minutos de tratamento, ambos em presença de agitação e aeração. O tratamento utilizando o Al3+ foi aplicado em toda a matriz devido à remoção de toxicidade observada, além de não ser necessário o ajuste de pH inicial do efluente. Sob condição otimizada, avaliou-se a eficiência de ambos coagulantes na remoção de turbidez, cor, sólidos em suspensão e óleos & graxas, obtendo-se alta eficiência, entre 82 e 99%. Por outro lado, foi observada uma ineficiente remoção da carga orgânica, uma vez que 20 e 35% de remoção de carbono orgânico dissolvido (COD) e demanda química de oxigênio (DQO) foram obtidos, respectivamente. Estes resultados mostram a necessidade de acoplamento com outro tratamento para degradação da matéria orgânica. Neste contexto, processos avançados de oxidação foram combinados com o processo físico-químico para mineralização da matéria orgânica. Também foi avaliada a contribuição da redução da matéria orgânica pela volatilização de metanol e etanol. A eficiência do processo de degradação foi monitorada pela remoção da carga orgânica obtida pelo decaimento de COD, DQO, consumo de H2O2 e determinação de ferro total dissolvido. Diferentes concentrações de H2O2 (500 4000 mg L-1) e Fe2+ (15, 25, 50 e 100 mg L-1) foram avaliadas, e, dentre as concentrações testadas, a melhor remoção da carga orgânica foi obtida com uma dose única de 3500 mg L-1 de H2O2, 25 mg L-1 de Fe2+. Também foi monitorada a evolução da toxicidade aguda para Vibrio fischeri e biodegradabilidade com a finalidade de comparar a viabilidade dos processos. Houve um aumento na toxicidade durante a aplicação dos processos, no entanto, após 24h de experimento foto-Fenton a toxicidade se tornou semelhante à amostra inicial. Com base nos resultados obtidos, pode ser observado que o acoplamento entre os processos físico-químicos e foto-Fenton é uma boa alternativa para o tratamento desse efluente, uma vez que o processo físico-químico é eficaz para diminuição de turbidez, cor, sólidos suspensos e óleos & graxas, enquanto o processo foto-Fenton é eficiente para a degradação da matéria orgânica, ocorrendo simultaneamente degradação e volatilização