Biotreatment process and membrane fractionation of dissolving pulp pre-hydrolysis liquor

Atualmente fábricas de polpa celulósica kraft estão sendo transformadas em fábricas de polpa solúvel. No processo de polpação de celulose solúvel existe uma etapa da pré- hidrólise dos cavacos. Nesta etapa é gerado um licor da pré- hidrólise (LPH), possuidor de uma alta demanda química de oxigênio (DQO). Ainda não existe um destino definitivo e eficaz para o LPH. Normalmente é direcionado aos evaporadores junto com o licor negro, aumentando a carga hidráulica e o consumo de energia requerida para a sua evaporação. O envio do LPH para a Estação de Tratamento de Efluentes (ETE) pode ser uma opção a ser considerada desde que não afete negativamente a ETE e o meio ambiente. Assim, este estudo teve como objetivo (i) avaliar a tratabilidade biológica do LPH por sistema e lodos ativados em batelada em diversas proporções de mistura com efluente de uma fábrica de celulose; (ii) estudar o fraccionamento de LPH através da utilização de processos de separação por ultrafiltração (UF) que procurem a separação dos componentes do LPH, sendo o permeado direcionado à ETE e o concentrado aos evaporadores. O LPH foi gerado no laboratório por processo hidrotérmico a 180oC por 30 minutos, para uma relação agua/madeira de 4:1. Foi adicionado o LPH em doses de 7,5; 12,5; 17,5 e 22,5% em relação a 200 ml de efluente de uma fábrica de celulose kraft, aos reatores biológicos, avaliando a DQO de entrada e saída como principal parâmetro para se estimar a eficiência do sistema. O LPH foi filtrado por um processo de UF, sendo o permeado misturado ao efluente da fábrica com uma dose de 22,5%, em relação a 200 mL de efluente, e tratado em reatores de lodos ativados em batelada. Adotou-se como principal parâmetro de avaliação a DQO de entrada e saída. O LPH apresentou uma DQO bruta de 55.000 mg L-1 e DBO 5 de 31.521 mgL-1 com uma relação DBO 5 /DQO de 0,57. O efluente da fábrica de celulose apresentou uma DQO bruta de 1.217 mg L-1 e DBO 5 de 525 mg L-1 com uma relação DBO 5 /DQO de 0,43. A adição das crescentes doses de LPH ao efluente proporcionou, como esperado, uma tendência de aumento da DQO da mistura LPH:efluente. A eficiência de redução da DQO nas diversas condições de dosagem do LPH manteve-se sempre alta (>80%) demonstrando a alta biodegradabilidade da matéria orgânica presente no LPH. No entanto, observou-se que as concentrações de DQO do efluente tratado apresentaram valores q ue poderiam inviabilizar o seu lançamento em corpos d’água, por exemplo, 1422 mg L-1 como média na dose de 22,5% do licor. Buscando solucionar esse problema, propôs-se utilizar um tratamento prévio do LPH utilizando-se membrana de UF. Os permeados da unidade de UF deveriam possuir uma menor concentração de DQO e, sobretudo de matéria orgânica recalcitrante ao tratamento biológico uma vez que a matéria orgânica de alta massa molar (menos biodegradável) ficaria retida na corrente concentrada da UF. No tratame nto com membranas obteve-se no permeado uma taxa de recuperação do72% com uma DQO bruta de 13.400 mg L-1 e DBO 5 de 9.500 mg L-1 com uma relação de DBO 5 /DQO igual a 0,71. A DQO e DBO 5 de entrada da mistura para a dose 22,5% de permeado forem de 3.400 e 1840 mg L-1 , respectivamente. A DQO e DBO 5 de saída foram de 480 e 44 mg L-1 . Considerando a taxa de recuperação no processo de filtração igual a 72%, conclui-se que a corrente concentrada poderia ser enviada aos evaporadores com uma significativa economia energética (72%) quando comparada ao envio de todo o LPH para a unidade de evaporação. A alta remoção da carga orgânica do LPH por tratamento de lodos ativados em batelada confirma a boa tratabilidade do licor. No entanto a DQO final em nenhuma das doses avaliadas alcançou a concentração de DQO estipulada pela legislação. O tratamento por membranas de UF apresenta uma melhor alternativa ao alcançar valores de DQO similares às estipuladas, além do aproveitamento do concentrado para geração de energia ao poder ser queimado na caldeira de recuperação.Currently, some kraft pulp mills are being converted into dissolving pulp mills which normally generate a specific liquor produced during the wood chip pre-hydrolysis (PHL). This liquor has a high COD and BOD content due to the presence of hemicellulose, lignin, and other wood components. The most common form to dispose this liquor is to send it to the black liquor kraft recovery cycle. However, some mills do not have enough capacity to process this PHL in their evaporation and/or recovery boiler system. An alternative for disposing the PHL would be to send it to the effluent treatment plant. Another alternative to manage this PHL was to pre-treat the PHL using UF membrane. The objectives of the present work were i) to evaluate the biotreatability of PHL ii) to evaluate the use of polymeric ultrafiltration in order to pre-treat the PHL. The PHL was generated in lab conditions on a hydrothermal process and it was added in dosages of 7,5%; 12,5%; 17,5% and 22,5% to sequential batch biological reactors (SBBR). The SBBR reached high COD removal (> 75%) during all dosages scenarios. However, the final treated effluent presented higher COD concentration as the PHL doses were increased. The treatment of the PHL liquor using UF membranes reduced the COD load and improved the biotreatability of the permeate. The concentrate had a 72% volume decrease and higher solids content which could reduce significantly the evaporation demand.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio