Evaluation of ozonation combined with activated sludge treatment of effluent from bleached kraft pulp mills

A indústria de celulose é uma grande consumidora de água e, conseqüentemente, responsável pela geração de volumes relativamente grandes de efluentes, que se não forem tratados adequadamente, podem causar sérios danos aos corpos aquáticos receptores, uma vez que são ricos em matéria orgânica e compostos recalcitrantes. O presente estudo teve como objetivo avaliar a eficiência do processo de ozonização como pré-, intermediário ou pós-tratamento ao tratamento biológico, visando principalmente à remoção da matéria orgânica de efluentes de celulose kraft branqueada. Foram coletados três tipos de efluentes (primário, intermediário e secundário) de uma fábrica brasileira de celulose kraft branqueada. Estes efluentes foram caracterizados e tratados com ozônio nas doses de 50 mgO3 L-1 a 1000 mgO3 L-1, à temperatura de 35ºC, tendo como parâmetros de análise: pH, COT, lignina, DQO, DBO5, cor, carboidratos e AOX. Foram testadas duas diferentes vazões de ozônio para o efluente primário, 5 mgO3 min-1 e 50 mgO3 min-1, enquanto para os demais efluentes utilizou-se apenas a vazão de 5 mgO3 min-1. A ozonização no efluente primário resultou em diminuição da biodegradabilidade, demonstrando não ser indicada para este efluente. A ozonização do efluente secundário foi muito eficiente na remoção de DQO, COT, cor e lignina. A aplicação de ozônio no efluente intermediário apresentou bons resultados, como aumento da biodegradabilidade do efluente e remoções de lignina e cor. O efluente intermediário, após a ozonização à 50 mgO3/L, foi tratado biologicamente, atingindo maiores eficiências de remoção que o tratamento da fábrica, para quase todos os parâmetros analisados. O tratamento com ozônio reduziu os compostos de alta massa molar, transformando-os em compostos de baixa massa molar, que são mais facilmente degradados. A avaliação da toxicidade aguda revelou que os três tipos de efluentes coletados não apresentam toxicidade aguda para o microcrustáceo Daphnia similis, mesmo após a ozonização e o tratamento biológico. Os efluentes primário e intermediário apresentaram toxicidade crônica na forma de inibição de crescimento à alga verde Pseudokirchneriella subcapitata, enquanto o efluente secundário estimulou o crescimento deste organismo-teste. O tratamento com ozônio diminuiu a toxicidade do efluente intermediário e também o efeito do estímulo causado pelo efluente secundário. O tratamento biológico também eliminou a toxicidade do efluente intermediário tratado com 50 mgO3 L-1, chegando a causar um estímulo ao crescimento do organismo-teste.The pulp industry consumes large quantities of water and is consequently responsible for generating relatively large volumes of effluents, that if not adequately treated can cause serious harm to receiving waters since they are rich in organic matter and recalcitrant compounds. The objective of the present study was to evaluate the efficiency of ozone as pre, intermediary or post-secondary treatment, aimed at removing organic matter in bleached kraft pulp effluents. Three types of effluents were collected (primary, partially biologically treated, or intermediate and secondary) from a Brazilian bleached kraft pulp mill. These effluents were treated with ozone at doses of 50 to 1000 mgO3 L-1 and temperature of 35ºC. The effluents were characterized before and after treatments by quantifying: pH, TOC, lignin, COD, BOD5, color, carbohydrates and AOX. Two ozone flow rates, 5 and 50 mgO3 min-1, were tested in treatment of the primary effluent, while the other effluents were treated at the lower flow rate only. Ozonation of primary effluent resulted in a decrease in biodegradability, and is thus not indicated for this effluent. Ozonation of secondary effluent was efficient in reducing effluent COD, TOC, color and lignin. Application of ozone to intermediate effluent resulted in an increase in biodegradability as well as reductions in lignin and color. Combined biological + O3 (50 mgO3/L) + biological treatment reached higher removal efficiencies than obtained in the mill biological treatment system for all parameters evaluated except BOD and color, which presented equal efficiencies. Ozone treatment reduced the high molar mass fraction of organic matter, transforming it into low molecular mass compounds that can be more easily biodegraded. None of the three effluents, before or after ozonation, presented toxicity to the micro-crustacean Daphnia similis. Primary and intermediate effluents presented chronic toxicity in the form of growth inhibition to the green algae Pseudokirchneriella subcapitata, whereas secondary effluent stimulated growth of this test organism. Ozone treatment reduced the chronic toxicity of the intermediate effluent as well as the stimulatory effect of the secondary effluent. Biological treatment eliminated the inhibitory effect and actually led to a stimulatory effect of the intermediate effluent treated with 50 mgO3 L-1.Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerai