Ozônio no tratamento de águas residuárias de laticínios: otimização e cinética de degradação da matéria orgânica

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Carvalho, Marta Cristina Silva
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Resíduos industriais; Laticínios; Águas residuais - Purificação; Flotação; Ozonização; Cinética; Engenharia Agrícola
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/8212

As indústrias de laticínios geram um grande volume de efluentes com elevado potencial poluidor e o cumprimento da legislação sobre o lançamento destes efluentes é fundamental para a preservação dos recursos hídricos. Devido às dificuldades em se obter tratamentos eficientes na degradação das águas residuárias de laticínios, alternativas tecnológicas tem sido investigadas. Reagentes químicos com elevado poder de oxidação vêm sendo utilizados na remoção de compostos recalcitrantes presentes nos efluentes, estes tratamentos são denominados Processos Oxidativos Avançados (POAs), dentre eles a ozonização se destaca por apresentar um potencial de oxidação superior à maioria. Além disso, a eficiência da ozonização pode ser melhorada quando combinada com processos físicos (flotação), outros POAs ou com íons metálicos. Nesse contexto, objetivou-se com o presente estudo avaliar a eficiência da flotação/ozonização na degradação da matéria orgânica presente em efluente sintético de laticínios. Em um primeiro momento avaliou-se a otimização da flotação/ozonização para a remoção da demanda química de oxigênio (DQO) de efluente sintético simulando águas residuárias de laticínios, considerando-se diferentes concentrações do gás ozônio, de peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ) ou íon metálico manganês (Mn 2+ ) para o efluente em diferentes pHs. A otimização do tratamento foi realizada por meio de inferências estabelecidas utilizando-se análise de variância, gráfico de Pareto, gráfico de contorno e função desejabilidade. Verificou-se, com base nos perfis de desejabilidade, que o tratamento flotação/ozonização combinado com o H 2 O 2 pode remover praticamente toda a DQO do efluente sintético, caso se utilize concentrações de gás ozônio acima de 42,9 mg L -1 , combinadas com concentrações de H 2 O 2 superiores a 1071,5 mg L -1 , para pH superior a 9,0, no entanto, em meio ácido (pH < 5,0) a adição do O 3 pode ser dispensada quando utilizada uma concentração de H 2 O 2 superior a 1071,5 mg L -1 . Para o processo de flotação/ozonização catalisado pelo Mn 2+ , a otimização do tratamento foi obtida para a máxima concentração de ozônio (53,8 mg L -1 ), no efluente sintético com pH 3,6, independente da concentração de Mn 2+ adicionada. Após a determinação dos pontos ótimos, verificou-se no segundo experimento a cinética de degradação da matéria orgânica (DQO), com o ajustamento de modelos matemáticos e a obtenção dos seus respectivos parâmetros cinéticos. A cinética da degradação da DQO foi realizada para o processo de flotação/ozonização utilizando-se: [O 3 ] de 42 mg L -1 e pH de 3,6; 7,0 e 10,4 e para o processo de flotação/ozonização catalisado pelo Mn 2+ utilizando-se concentração de O 3 de 42 mg L -1 , [Mn 2 ] de 0,040 mg L -1 e pH 7,0, por um período de reação de 240 min. Foram testados quatro modelos baseados na cinética de reação de primeira ordem: escoamento pistonado, mistura completa, modelo assintótico (residual) e o modelo de Chan e Chu (2003). Independente do tratamento utilizado, os modelos que mais se ajustaram foram o modelo assintótico e de Chan e Chu (2003). Os melhores resultados para a cinética foram obtidos para o meio ácido, apresentando coeficientes cinéticos aparentes (k) de 0,2394 min -1 para o modelo assintótico e o coeficiente experimental relacionado à cinética reacional (1/ρ) de 0,4816 min -1 para o modelo de Chan e Chu (2003). Com o intuito de validar os resultados obtidos, aplicou-se o processo de flotação/ozonização em água residuária bruta real de laticínios, durante 20 min em meio ácido, com concentração de gás ozônio de 42 mg L -1 . Os resultados mostraram remoções de aproximadamente 97% de DQO e DBO, 12% de nitrogênio total (N T ) e 91% da turbidez, atendendo assim os padrões estabelecidos pelo CONAMA 430/2011, exceto o N T . Palavras-chave: Laticínios, tratamento de efluentes, tratamento físico- químico, cinética.