Tratamento de efluentes da indústria de celulose por processos biológicos e químicos

Dissertação de Mestrado em Biologia Clínica LaboratorialA indústria de pasta de papel produz elevadas quantidades de efluentes, estimando-se que sejam gerados cerca de 200 m3 de águas residuais por cada tonelada de pasta produzida. A matéria orgânica presente é expressa sob a forma de valores elevados de carência bioquímica de oxigénio (CBO5), carência química de oxigénio (CQO) e sólidos suspensos (SS). Em Portugal, a pasta de papel ocupa o primeiro lugar no ranking de poluição industrial, correspondendo a cerca de 14 milhões de habitantes equivalentes. No presente estudo avaliou-se a capacidade da utilização de processos, biológicos e químicos, para remoção de compostos recalcitrantes em dois efluentes, de entrada (á saída do reactor de leito móvel) e de saída (à saída do reactor de lamas activadas), da empresa CAIMA. Com base na razão CBO5/CQO, o efluente de entrada (0,51) foi tratado por processos biológicos, enquanto o de saída (0,14) sofreu tratamento químico. Foram efectuados testes a várias leveduras de forma a compreender a sua capacidade de crescimento a diferentes temperaturas e, nos efluentes em estudo, para optimizar as condições de análise. Foi seleccionada uma levedura, Cryptococcus podzolicus (AGG 691), cujo comportamento foi considerado o mais adequado aos objectivos pretendidos, de entre os 8 isolados. Após 32 horas de incubação no efluente, a monocultura de AGG 691, removeu 67,9% CQO e 27,4% dos polifenóis totais (PT). Como processo de tratamento químico para o efluente de saída, avaliou-se, numa primeira fase, a coagulação/floculação. Começou por testar-se quatro coagulantes diferentes: hidróxido de cálcio, sulfato de alumínio, sulfato ferroso e cloreto férrico, avaliando-se a turbidez e a remoção da CQO. Seleccionou-se o coagulante/floculante sulfato ferroso, pois foi o que teve um desempenho melhor no conjunto dos dois parâmetros testados. Devido à ineficácia da coagulação/floculação, estudou-se a aplicação de um processo de oxidação avançada (POA), o reagente de Fenton. Nestes ensaios foram usadas três concentrações diferentes de Fe2+: 1,3, 20 e 50 mg/L. A concentração inicial de peróxido de hidrogénio adicionada foi de 12 mM. Para este ensaio a maior grandeza obtida em termos de eficácia foi de 36%, para [Fe2+]=50 mg/L. Os testes com o reagente de Fenton não possibilitaram a eficaz remoção de carga poluente, por isso, realizou-se um teste de foto-Fenton, com concentração de 20 mg/L de ferro, onde a eficiência de remoção atingiu os 99%. O tratamento biológico revelou-se eficaz no efluente de entrada, porém, apresenta potencial para ampliação dos resultados obtidos. Por sua vez, o processo foto-Fenton mostrou-se eficiente na remoção do carbono orgânico total (COT), do efluente de saída.The pulp industry produces large quantities of waste, estimated to be generated about 200 m3 of wastewater per tonne of pulp produced. The organic matter is expressed in the form of high levels of biochemical oxygen demand (BOD5), chemical oxygen demand (COD) and suspended solids (SS). In Portugal, the pulp is first in the ranking of industrial pollution, accounting for about 14 million habitants equivalent. In the present study was evaluated the ability of the use of biological and chemical processes for removal of recalcitrant compounds in two effluents: entry effluent (out of the moving bed reactor) and exit effluent (out of the reactor activated sludge), of CAIMA company. Based on BOD5/COD ratio, the entry effluent (0.51) was treated by biological processes, while the exit effluent (0.14) suffered chemical treatment. Tests were performed at various yeasts in order to understand their capacity for growth at different temperatures, and in the effluent under study, to optimize the analysis conditions. It was selected a yeast, Cryptococcus podzolicus (AGG 691), whose behavior was considered to be more appropriate to the pursued aims, among the 8 isolates. After 32 hours of incubation in the effluents, the monoculture of AGG 691, has removed 67.9% of COD and 27.4% of total polyphenols (TP). As chemical treatment to the exit effluent, was first evaluated the coagulation/flocculation process. We began to test four different coagulants: calcium hydroxide, aluminum sulfate, ferrous sulfate and ferric chloride, by assessing the turbidity and COD removal. Was selected the coagulant/flocculant iron sulfate, because it had the best performance in the two tested parameters. Due to the ineffectiveness of the coagulation/flocculation, we studied the application of an Advanced Oxidation Process (AOP), Fenton's reagent. In these trials were used three different concentrations of Fe 2+: 1.3, 20 and 50 mg/L. The initial concentration of hydrogen peroxide added was 12 mM. For this test, the largest quantity obtained in terms of efficacy was 36% for [Fe2+]=50 mg/L. Tests with Fenton's reagent did not allow the effective removal of pollutant load, so we made another test, photo-Fenton, with a concentration of 20 mg/L of iron, where the removal efficiency reached 99%. Biological treatment has proved effective in the entry effluent, however, has potential for expansion of the results. In turn, the photo-Fenton process was efficient in the removal of total organic carbon (TOC), to the exit effluent