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Título: Avaliação da dosagem de nutrientes em sistema de lagoa aerada facultativa tratando efluente kraft
Título(s) alternativo(s): Evaluation of nutrient dosage in a aerated facultative lagoon system treating kraft effluent
Autor(es): Pazda, Ana Paula
Orientador(es): Xavier, Claudia Regina
Palavras-chave: Águas residuais - Purificação - Tratamento biológico
Celulose - Biodegradação
Nitrogênio
Fósforo
Polpação alcalina por sulfato
Industria de celulose
Papel - Indústria
Sewage - Purification - Biological treatment
Cellulose - Biodegradation
Nitrogen
Phosphorus
Sulphate pulping process
Cellulose industry
Paper industry
Data do documento: 25-Mar-2022
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: PAZDA, Ana Paula. Avaliação da dosagem de nutrientes em sistema de lagoa aerada facultativa tratando efluente kraft . 2022. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022.
Resumo: O processo kraft é o mais empregado para a produção de celulose e papel em todo o mundo. Ele gera em média 60 m3 de efluente por tonelada de celulose produzida, e contém matéria orgânica, cor e diversos compostos recalcitrantes. O tratamento biológico é o mais empregado na indústria de celulose e papel. O sistema de lagoa aerada facultativa é amplamente utilizado, onde o consórcio de microorganismos atuam na remoção dos compostos biodegradáveis. Para um bom desempenho do tratamento biológico é necessária uma relação de C↑P adequada, para tanto, a suplementação de nitrogênio pela adição de ureia e de fósforo pela adição de fosfato de potássio são práticas comuns nesse setor. O objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos da dosagem de nutrientes no desempenho de sistema de lagoa aerada tratando efluente de celulose kraft. O desempenho de uma lagoa aerada facultativa em escala de laboratório tratando efluente real de indústria de celulose kraft foi acompanhado para as seguintes relações C↑P: 100:0,7:0,3 (Etapa I), 100:0,7:0,1 (Etapa II) e 100:0,5:0,1 (Etapa III). A carga orgânica volumétrica (COV) foi de 0,2 kg DQO.m-3.d-1 em todas as Etapas e além da eficiência na remoção da demanda bioquímica de oxigênio (DBO5) e demanda química de oxigênio (DQO), foram acompanhados também o carbono orgânico total (COT), cor, compostos fenólicos totais (CFT) e compostos derivados de lignina. As remoções de matéria orgânica em termos de DBO5, DQO e COT entre todas etapas, foram em média de 80%, 40% e 40%, respectivamente. Para a cor houve remoção em torno de 8% nas Etapas I e II e na Etapa III não houve remoção de cor. Os CFT tiveram remoção média de 7% nas diferentes etapas. Não foram observadas diferenças significativas na remoção dos parâmetros DQO e DBO5, por diminuição de fósforo (Etapa II) ou nitrogênio (Etapa III). A diminuição no teor de P na razão C↑P de 100:0,7:0,3 para 100:0,7:0,1 impactou negativamente os parâmetros CFT e NT. Já na Etapa III, quando ocorreu a redução de N mudando a razão C↑P de 100:0,7:0,1 para 100:0,5:0,1, a maioria dos parâmetros apresentou menor remoção, comparativamente às duas etapas anteriores, porém sem diferença significativa entre elas. Com base na eficiência de remoção dos parâmetros no efluente de celulose kraft, avaliados através do tratamento no sistema de lagoa aerada facultativa (LAF) com diferentes razões nutrientes, pode se inferir que a proporção pode ser menor que a utilizada atualmente pela indústria que cedeu as amostras para a pesquisa sem que haja impactos no atendimento a legislação ambiental. A razão de C↑P utilizada que demonstrou melhor desempenho global para a maioria dos parâmetros avaliados foi 100:0,7:0,1 correspondente à Etapa II.
Abstract: All over the world the kraft process is the most used for the production of pulp and paper. In average it generates 60 m3 of effluent per ton of cellulose and contains organic matter, color and various recalcitrant compounds. Biological treatments are the most used in the pulp and paper industry. The aerated facultative lagoon (AFL) is widely used, where the group of microorganisms act in the removal of biodegradable compounds. For a good performance of the biological treatment, an adequate C↑P ratio is necessary. Therefore, nitrogen supplementation by the addition of urea and phosphorus by the addition of potassium phosphate are common practices in this sector. The aim of this study was to evaluate the effects of nutrient dosage on the performance of an AFL treating kraft pulp effluent. The performance of a laboratory scale AFL treating real effluent from the kraft pulp industry was monitored for the following ratios C↑P: 100:0.7:0.3 (Stage I), 100:0.7 :0.1 (Stage II) and 100:0.5:0.1 (Stage III). The organic load rate (OLR) was 0.2 kg COD (chemical oxygen demand).m-3.d-1 in all steps and in addition to the efficiency in removing the biochemical oxygen demand (BOD5) and COD, also followed by total organic carbon (TOC), color, total phenolic compounds (TPC) and lignin-derived compounds were also monitored. The removal of organic matter in terms of BOD5, COD and TOC among all stages were on average 80%, 40% and 40%, respectively. For the color, there was a decrease on the average of 8% in Stages I and II and in Stage III there was no color removal. The TPC had an average decrease of 7% in the different stages. No significant differences were observed in the removal of COD and BOD5 parameters, due to phosphorus (Stage II) or nitrogen (Stage III) decrease. The reduction in P content in the C↑P ratio from 100:0.7:0.3 to 100:0.7:0.1, affects the TPC and total nitrogen (TN) decrease parameters. In Stage III, when the N reduction occurred, changing the C↑P ratio from 100:0.7:0.1 to 100:0.5:0.1, most parameters showed lower removal, compared to two previous steps, but without significant difference between them. Based on the removal efficiency of the parameters in the cellulose and kraft effluent, evaluated through the treatment in the AFL system with different C↑P ratios, it can be inferred that the proportion of nutrients may be lower than that currently used by the industry that provided the samples for research without impacts on compliance with environmental legislation. The C↑P ratio used that showed the best global performance for most of the parameters evaluated was 100:0.7:0.1 corresponding to Stage II.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30410
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