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Mestrado - Ketinny Camargo de Castro

por dirppg-ct publicado 11/03/2020 09h16, última modificação 11/03/2020 09h16
Tratamento de efluente kraft por sistemas de lodos ativados com adição de carvão ativado e grafeno.
Quando
30/03/2020
de 09h30 até 12h30
(America/Sao_Paulo / UTC-300)
Onde
Sede Ecoville - Sala EB 103
Pessoa de contato
Profa. Claudia Regina Xavier, Dra.
Participantes
Orientador(a): Profa. Claudia Regina Xavier, Dra. - UTFPR
Banca examinadora:
Presidente: Profa. Claudia Regina Xavier, Dra. - UTFPR
Prof. Fernando Hermes Passig, Dr. - UTFPR
Profa. Simone Maria Ribas Vendramel, Dra. - IFRJ
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Resumo: O presente estudo teve como objetivo avaliar o tratamento de efluente kraft por sistemas de lodos ativados com adição de meio suporte, separadamente, de carvão ativado em pó (CAP) e grafeno (GO). Operou-se dois sistemas de tratamento, lodos ativados com CAP (LA-CAP) e lodos ativados com GO (LA-GO) em 4 etapas cada, a primeira apenas lodos ativados (etapa I) e as demais com concentrações de meio suporte de 2, 4 e 6 g L-1 (etapas II, III e IV, respectivamente). Aplicou-se carga orgânica volumétrica (COV) de 1,2 kgDQO.m-3d-1 em ambos os tratamentos e inóculo de 2.500 mg SSV L 1. Foi possível observar que as remoções da demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio (DBO5) e do carbono orgânico total (COT) foram maiores nas etapas com a presença de meio suporte para ambos os sistemas. No LA-CAP as remoções foram semelhantes durante as etapas II, III e IV, remoções médias de DQO, DBO5 e COT de 55, 94 e 58%, respectivamente. No LA-GO, os melhores resultados foram obtidos na etapa IV, com remoções médias de DQO, DBO5 e COT de 70, 96 e 74%, respectivamente. Quanto à cor, a etapa II do LA-CAP apresentou melhor eficiência, remoção de 28%. Enquanto que no tratamento com GO a melhor remoção foi verificada na etapa IV, com 47% de eficiência na remoção de cor. Verificou-se incremento de CFT em ambos os tratamentos, sendo o incremento de 45% na etapa IV do LA-GO, o maior valor observado. Embora os compostos derivados de lignina tenham sido removidos em todas as etapas, a etapa IV foi a que apresentou melhores resultados nos sistemas de tratamento, sendo que no LA CAP a remoção de compostos lignínicos e aromáticos foi de 36% e de compostos lignossulfônicos de 29%, enquanto que no LA-GO as remoções foram de 57% e 60%, respectivamente. A partir de análises de Matriz de Emissão e Excitação de Fluorescência (MEFF), observou-se a diminuição de intensidade entre as amostras dos afluentes e efluentes durante todas etapas dos tratamentos, apontando eficiência de remoção de compostos fluorogênicos. A caracterização dos meios suporte demonstrou área superficial do CAP 5 vezes maior que a do GO, entretanto, o diâmetro e volume dos poros do GO foram maiores que os do CAP e ambos apresentam superfície irregular, favorecendo a aderência de microrganismos. A maior concentração de microrganismos foi na etapa IV, para ambos os tratamentos, sendo o maior valor para LA-GO com 4.457 mg SSV L 1. A partir de análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), foi observado a formação de biofilme aderido tanto no CAP quanto no GO, com maiores aglomerações no LA-GO. De modo geral, observou-se que para LA-CAP a adição do CAP melhorou a eficiência do tratamento, mas o aumento da concentração desse material não contribuiu para a melhora do sistema. Já no LA-GO, a etapa IV com 6 g L-1 de GO foi a que apresentou os melhores resultados, mesmo quando comparada com as etapas do LA-CAP sendo, portanto, a melhor configuração de tratamento para o efluente kraft, sob as condições aplicadas nesse estudo.
Palavras-chave: Efluente de indústria de celulose. Tratamento biológico. Meio suporte. Remoção de matéria orgânica. Biofilme.

Treatment of kraft effluent by activated sludge systems with the addition of activated charcoal and graphene.
Abstract:
The present study aimed to evaluate the treatment of kraft effluents by activated sludge systems with the addition of support medium of powdered activated carbon (PAC) and graphene (GO), separately. Operated two treatment systems, activated sludge with PAC (AS-PAC) and sludge activated with GO (AS-GO) in 4 stages each, the first only activated sludge (stage I) and the rest with medium support 2, 4 and 6 g L-1 (stages II, III and IV, respectively). Organic load rate (OLR) of 1.2 kgDQO.m-3 d-1 was applied at both levels and inoculum of 2500 mg SSV L -1. It was possible to observe how the chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD5) and total organic carbon (TOC) removals were greater in the stages with a medium support presence for both systems. In AS-PAC, the removals were similar during stages II, III and IV of AS-GO, the average removal of COD, BOD5 and TOC were 55, 94 and 58%, respectively. In AS-GO, the best results were shown in stage IV, with the COD, BOD5 and TOC average of 70, 96 and 74%, respectively. As for color, the stage II AS-PAC showed better efficiency with a removal of 28%. While in the treatment with GO, the best removal was found in stage IV with 47% removal efficiency. There was an increase in total phenolic compounds (TPC) in both systems, with an increase of 45% in stage IV, the highest observed value. Although the specific compounds derived from lignin were removed in all stages, stage IV had the best results in the treatment systems, with AS-PAC removing 36% of ligninics and aromatic compounds and 29% of lignosulfonic compounds, while in AS-GO, removals were 57% and 60%, respectively. From the analysis of the Fluorescence Emission and Excitation Matrix (FEEM), it was observed a reduction in intensity between the inffluent and effluent samples during all stages of application, using the variation of fluorogenic reaction tests. A characterization of the support medium demonstrated that the surface area of the PAC is 5 times bigger than the GO, however, the diameter and volume pores of GO were larger than the CAP and both had an irregular surface, favoring the adherence of microorganisms. The highest concentration of microorganisms was in stage IV, for both treatments, and the highest value was for AS-GO with 4457 mg SSV L -1. From the analysis of Scanning Electron Microscopy (SEM), it was observed the development of the biofilm adhered to PAC and GO, with greater agglomerations in AS-GO. In general, the use of AS-PAC with an addition of PAC improved the efficiency of the treatment, however, the increase in the concentration of this material did not contribute to the improvement of the system. In AS-GO, a stage IV with 6 g L-1 of GO showed the best results, even when compared with the stages of AS-PAC, being, therefore, the best treatment configuration for kraft effluent, under the conditions applied in that study.
Keywords: Cellulose effluent. Biological treatment. Medium Support. Organic Matter Removal. Biofilm.


Lista de publicações: CASTRO, K. C., VALENDOLF, J. N., BORDINI, E. R., XAVIER, C. R. Sistema de lodos ativados para remoção de matéria orgânica e compostos recalcitrantes de efluente kraft. In: 30 ° Congresso Nacional de Saneamento e Meio Ambiente. São Paulo, 2019.