1 Discente do curso de Engenharia Qumica (Graduao), Faculdade de Telmaco Borba

(FATEB), Telmaco Borba, PR, valdirdeoliveira@gmail.com 2 Docente especialista do curso de Engenharia Qumica, Faculdade de Telmaco Borba (FATEB), Telmaco Borba, PR, robsonjm@gmail.com 3 Docente mestre do curso de Engenharia Qumica, Faculdade de Telmaco Borba (FATEB), Telmaco Borba, PR, rubianegm@gmail.com

Categoria

Trabalho Acadmico / Artigo Completo

Eixo Temtico Sade, Saneamento e Meio Ambiente

ESTUDO COMPARATIVO DE TRATAMENTO BIOLGICO E

FOTOCATALISE HETEROGNEA PARA A REDUO DE COR

E DQO DE EFLUENTE DE FBRICA DE CELULOSE E PAPEL

INTEGRADA

Valdir de Oliveira 1

Robson Jos Martussi 2

Rubiane Ganascim Marques 3

RESUMO:

O efluente de celulose e papel um efluente que apresenta uma elevada carga orgnica e

colorao. Atualmente seu tratamento realizado por uma srie de etapas que abrange tratamentos

primrios, secundrios e tercirios. O presente trabalho teve como objetivo comparar a eficincia do

tratamento biolgico e da fotocatlise para reduo de cor e de demanda qumica de oxignio em efluente

de celulose e papel. Observou-se que a fotocatlise heterognea apresentou um melhor desempenho que o

tratamento biolgico, mas mesmo assim no se conseguiu enquadrar o efluente dentro dos parmetros de

demanda qumica de oxignio da legislao.

Palavras chaves: fotocatlise heterognea; tratamento biolgico; efluente de celulose e papel.

1 INTRODUO

A indstria de celulose e papel tem um alto potencial poluidor. De acordo com Ali e

Sreekrishnan (2001), este setor foi considerado o sexto maior potencial poluidor em 2001,

com grandes fontes de poluio do ar e dos recursos hdricos.

O efluente lquido gerado na indstria de celulose e papel contm uma grande

variedade de matria orgnica, a qual apresenta: baixa biodegradabilidade, alta

colorao, compostos orgnicos halogenados adsorvveis (AOX) e toxicidade elevada

(YEBER et al., 2000; KO et al., 2009). O principal constituinte desse efluente so

fragmentos de lignina e sais inorgnicos, como sulfatos e cloretos (MACHADO et al.,

2003). O setor de celulose e papel apresenta uma qualidade de efluente bruto de

caracterstica acentuada quanto aos seus parmetros macros, em funo dos processos

empregados pelas principais empresas brasileiras. Mesmo com a diversificao dos

produtos e processos do setor de celulose e papel, os sistemas e tecnologias

empregados no apresentam uma grande variabilidade e os resultados obtidos atendem a

legislao brasileira, chegando a alguns casos a super-la.

O tratamento de efluente gerado na indstria de celulose e papel integrado pode

ser dividido em trs etapas: tratamento primrio, tratamento secundrio e tratamento

tercirio.

O tratamento primrio constitudo unicamente de processos fsico-qumicos.

Nesta etapa de tratamento ocorre a retirada de material grosseiro e particulado. O

tratamento secundrio a etapa na qual ocorre a remoo da matria orgnica, por meio

de reaes bioqumicas. E o tratamento tercirio consiste de tcnicas avanadas de

tratamento de efluentes (BRAGA, 2005).

Na figura 1 pode-se observar uma estao de tratamento de efluentes tpica de

uma industria de celulose e papel.

Figura1. Planta tpica de tratamento de efluente de uma indstria de celulose e papel.

(fonte: autor)

O presente trabalho tem como objetivo comparar o tratamento biolgico atravs de

lodo ativado com o tratamento tercirio de fotocatlise heterognea.

2 MATERIAIS E MTODOS

O efluente e o lodo utilizados nos experimentos foram cedidos pela indstria Klabin

S/A unidade Monte Alegre. O efluente foi coletado antes de seguir para o tratamento

biolgico de efluentes. O lodo utilizado no experimento foi coletado no reciclo dos

decantadores biolgicos.

O fotocatalisador utilizado foi o dixido de titnio Aeroxide P25 cedido pela

empresa Evonik.

2.1- Tratamento biolgico.

Foi realizada uma simulao em laboratrio de um tanque de lodo ativado com

tratamento por batelada.

A figura 2 apresenta o reator laboratorial para o tratamento biolgico.

Figura 2. Vista frontal e lateral do biorreator com lodo ativado.

O biorreator tem um volume total de 10 litros, mas para a reao foi utilizado 4 litros

de efluente e 3 litros de lodo ativo, esta quantidade foi realizada tomando base a relao

de efluente e lodo ativado utilizado no tratamento biolgico industrial. O tempo reacional

foi de 2 horas com aerao distribuda pelo reator atravs de duas bombas de insuflar

oxignio em aqurio.

Ao final da reao foi coletada amostra de lodo para analise de microscopia para

identificao dos microrganismos existentes no mesmo.

A eficincia do tratamento de efluentes foi analisada pela reduo de Demanda

Qumica de Oxignio (DQO) e Cor.

2.2 Fotocatlise Heterognea.

A metodologia empregada foi a mesma de Ferrari (2010) e Marques (2005). Como

catalisadores o dixido de titnio Aeroxide P25. A unidade reacional consistiu em um

bquer de vidro de 1000 mL, com sistema de agitao magntica, lmpada com potncia

de 250 W (General Eletric) sem o bulbo de vidro protetor e caixa protetora para impedir a

passagem da luz UV, conforme mostrado na Figura 3.

Figura 3. Fotoreator

Os testes fotocatalticos foram realizados na unidade reacional em batelada (Figura

2), por 2h, temperatura ambiente, com uma concentrao de catalisador de 1g/L,

contendo 500mL de efluente, sob agitao magntica e irradiao de luz, sem aerao.

A eficincia do tratamento de efluentes foi analisada pela reduo de DQO e Cor.

3 RESULTADOS E DISCUSSES

Inicialmente foi feita a caracterizao do efluente coletado, este apresentou uma

DQO inicial de 617mg/L e uma cor de 1670ppm de cobalto-platina.

Durante o experimento de lodo ativado observou-se o crescimento do mesmo, o

que levou a reduo da DQO e a colorao do efluente. A DQO final foi de 414,5mg/L e

da cor foi de 1578 ppm de co-pt.

Figura 4. Alguns dos microrganismos encontrado no Lodo Ativado.

Ao final do experimento foi feita uma lamina do lodo do bioreator, neste ensaio de

microscopia foi encontrado diversos tipos de protozorios, na figura 4 observa-se as

espcies de Rotfero e Vorticella os quais indicam uma boa qualidade do lodo pois eles s

se desenvolvem quando as caractersticas deste efluente esta adequado com boa

oxigenao e baixa toxicidade.

No teste fotocataltico a demanda qumica de oxignio obtida aps 2 horas de teste

foi de 322mg/L e a cor reduziu para 1578 ppm de co-pt.

A eficincia dos processos pode ser observada na Figura 5.

Figura 5. Comparao entre os tratamentos fotocatalticos e biolgicos de um efluente de celulose e

papel.

Observa-se na Figura 5, que a fotocatalise heterognea foi mais eficiente tanto

para a remoo de cor quanto para reduo de DQO do efluente industrial.

Apesar de ambos os casos ter ocorrido a degradao, o efluente estudado

lanando em um rio pertencente classe 1,segundo resoluo 357 do CONAMA, 2005

(http://www.recursoshidricos.pr.gov.br). O padro de lanamento de DQO das indstrias

de celulose e papel, segundo normativa do IAP e resoluo do CONAMA 2005, de

260mg/L aproximadamente. Ento o efluente no encontra-se enquadrado para

lanamento no corpo receptor, necessitando assim de um maior tempo reacional em

ambos os casos para adequao da demanda qumica de oxignio.

Em relao a colorao do rio, como a legislao no tem uma especificao

padro, o efluente poderia ser descartado no rio.

4. CONCLUSES

O efluente da indstria de celulose e papel um efluente que apresenta uma

elevada carga orgnica com uma DQO de 617mg/L e uma colorao de 2230ppm de co-

pt.

No tratamento biolgico foi obtido uma reduo de 25% de cor e de 33% de

demanda qumica de oxignio. No lodo ativado foram identificadas as espcies de

Rotiferos e Vorticella.

No tratamento fotocataltico foi alcanada uma reduo de 29% de cor e de 48% de

DQO, mostrando este ter uma eficincia maior que o tratamento biolgico.

Em ambos os tratamentos no foram alcanados os padres legais para o

tratamento de efluente, ento faz-se necessrios mais estudos para alcanar os mesmos.

REFERNCIAS

ALI,M., SREEKRISHNAN, T.R.,Aquatic toxicity from pulp and paper mill effluents: a review, Advances in Environmental Research, v. 5, pp 175196, 2001.

BRAGA, B. Introduo Engenharia Ambiental, 2 ed So Paulo, 2005.

FERRARI, A.M.C.C. Tratamento de Efluente de Terminal de Combustvel: Coagulao/Floculao/Fotocatlise, Dissertao de mestrado, Universidade Estadual de Maring, 2011.

KO, C.H., HSIEH, P.H., CHANG, M.W., CHERN, J.M., CHIANG, S.M., TZENG, C.J., ,Kinetcs of pulp Mill effluent treatment by ozone-basead process, Jounal of Hazardous Materials, v.168, pp. 875-881, 2009.

MACHADO, A.E.H., MIRANDA, J.A., FREITAS, R.F., DUARTE, E.T.F.M., FERREIRA, L.F., ALBUQUERQUE, Y.D.T., RUGGIERO, R., SATTLER, C., OLIVEIRA, L., , Destruiction of the organic matter present in effluent from a cellulose and paper industry using photocatalysis, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 155 , pp 232-241, 2003.

MARQUES, R. G. Decomposio Fotocataltica de Gasolina Sinttica e Comercial. Dissertao de mestrado. Universidade Estadual de Maring, Maring PR, 2005.

YEBER, M.C.,RODRGUEZ, J., FREER, J. DURAN, N., MANSILLA, H.D., 2000, Photocatalytic degradation off cellulose bleaching effluent by supported TiO2 and ZnO, Chemosphere, 41, 1193-1197.