Performance of modified aerated lagoon system with moving bed support in the treatment of kraft pulp mill effluent

The pulp industry uses more than 40 m3 of water per ton of pulp produced, generating high effluent flows. In general, this presents high values of chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD5), colour and ecotoxicity. The effluent treatment systems most used in the pulp industry are biological treatments, such as aerated lagoon systems that are efficient in the removal of biodegradable organic matter, but have limitations for the removal of recalcitrant organic matter and colour. In addition, there is concern about the ecotoxicity of these effluents. Because of it they use Daphnia magna estimating ecotoxicity removal during treatment processes effluent. The objective of this work was to evaluate the treatment of Kraft effluent by aerated lagoon systems modified with the addition of sponge support media (APG) through, firstly, the arrangement of the support media in the aerated lagoons in the organic load 0.2 kgCOD m-3 d-1 and sequentially with organic load rate charge variation of 0.2 to 1.2 kgCOD m-3 d-1. Influent and effluent samples were characterized and evaluated by the parameters: BOD5, COD, Colour, lignin derivatives, total phenolic compounds and acute ecotoxicity in D. magna in the different stages. The solids were evaluated in the mixed liquor of the aerated lagoons by analysis of solids adhered to the support media and suspended in the reactor. Under optimal treatment conditions, where the biodegradability of the sample was favorable to the biological treatment (BOD5/COD> 0.3), the COD and BOD5 removal was 32% and 88%, respectively, in the free and confined support media, maintaining the volumetric organic load at 0.2 kgCOD m-3 d-1. When the sample had a higher recalcitrance, its performance was of 8% and 64%, on average, in the removal of COD and BOD5, respectively. Regarding Colour, there was an increase during the treatment, reaching values higher than 20% in this increasing. Removal of total phenolic compounds was not verified during the treatment by aerated ponds with spongy support medium. Statistical test showed no significant difference in the treatment dispositions. Considering the treatment in which there was a variation of the organic load rate in aerated lagoon with APG confined in plastic cage, the best performance was in the load 1.2 kgCOD m-3 d-1, with organic matter removal of 50% and 75% for COD and BOD5, respectively. Removal of Colour was near to 20%, removal of total phenolic compounds was of 18% and removal of lignin derivatives was greater than 10%. Regarding the solids these were concentrated in the mixed liquor during the treatments by aerated lagoons modified with spongy support means. On acute ecotoxicity, this was reduced to toxicity factor equal to 1 in all treatment conditions used. Comparing the aerated lagoon modified systems without the addition of APG, it was suggested to apply spongy carrier media specially in higher organic load rate than these typically used to treated lagoon even effluent with low biodegradability.A indústria de celulose utiliza mais de 40 m3 de água por tonelada de polpa produzida, gerando elevadas vazões de efluente. Em geral, este apresenta altos valores de demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio (DBO5), cor e ecotoxicidade. Os sistemas de tratamento de efluentes mais utilizados na indústria de celulose são os tratamentos biológicos, dentre eles os sistemas de lagoas aeradas, que são eficientes na remoção da matéria orgânica biodegradável, mas apresentam limitações para remoção da matéria orgânica recalcitrante e cor. Além disso, há uma preocupação com a ecotoxicidade desses efluentes, e para sua estimativa organismos testes como a Daphnia magna têm sido amplamente utilizados na avaliação de ecotoxicidade de efluentes. O objetivo deste trabalho foi avaliar o tratamento de efluente Kraft por sistemas de lagoas aeradas modificadas com a adição de meios de suporte esponjosos (APG) através, primeiramente, da disposição dos meios de suporte nas lagoas aeradas na carga orgânica 0,2 kgDQO m- 3 d-1 e sequencialmente com variação de carga orgânica volumétrica de 0,2 a 1,2 kgDQO m-3 d-1. Amostras do Afluente e Efluente foram caracterizadas e avaliadas pelos parâmetros: DBO5, DQO, Cor, derivados de lignina, compostos fenólicos totais e ecotoxicidade aguda em D. magna nas distintas etapas. Os sólidos foram avaliados no licor misto das lagoas aeradas por análise de sólidos aderidos aos meios de suporte e suspensos no reator. Nas condições ótimas de tratamento, nas quais a biodegradabilidade da amostra era favorável ao tratamento biológico (DBO5/DQO>0,3), a remoção de DQO e DBO5 foi de 32% e 88%, em média, respectivamente no estudo de disposição dos meios de suporte livre e confinado, mantendo a carga orgânica volumétrica em 0,2 kgDQO m-3 d-1. Quando a amostra apresentou maior recalcitrância, seu desempenho foi de 8% e 64%, em média, na remoção de DQO e DBO5, respectivamente. Com relação à Cor, houve incremento durante a maior parte do tratamento, sendo este superior a 20% em algumas condições. A remoção de compostos fenólicos totais não foi verificada durante a maior parte do tratamento por lagoas aeradas com meio de suporte esponjoso. Através de teste estatístico, não foi verificado diferença significativa nas disposições dos tratamentos. Considerando o tratamento, no qual houve variação de carga em lagoa aerada com APG confinado em gaiola plástica, o melhor desempenho foi na carga 1,2 kgDQO m-3 d-1, com remoção de matéria orgânica de 50% e 75% para DQO e DBO5, respectivamente, remoção de Cor próxima a 20%, remoção de compostos fenólicos totais de 18% e remoções de derivados de lignina superiores a 10%. Com relação aos sólidos estes se concentraram no licor misto durante todos os tratamentos por lagoas aeradas modificadas com meios de suporte esponjosos. Sobre a ecotoxicidade aguda, esta foi reduzida para FT igual a 1 em todas as condições de tratamento utilizadas. Comparando os sistemas modificados com lagoa aerada sem a adição de APG, se sugere a aplicação de meios de suporte esponjosos em cargas orgânicas da ordem de 1,2 kgDQO m-3 d-1 mesmo com relação DBO5/DQO baixa como a deste estudo