A eletrocoagulação como pré-tratamento de efluente cervejeiro

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Costa, Antony Murillo
• Orientador(a): Freire, Flavio Bentes
• Banca de defesa: Freire, Flavio Bentes , Coral, Lucila Adriani de Almeida , Doll, Maria Magdalena Ribas
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Águas residuais - Purificação; Cerveja - Indústria; Eletrodos; Flotação; Cinética química; Fósforo; NItrogênio; Bebidas fermentadas - Indústria; Sewage - Purification; Beer industry; Electrodes; Flotation; Chemical kinetics; Phosphorus; Nitrogen; Brewing industry
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::TRATAMENTO DE AGUAS DE ABASTECIMENTO E RESIDUARIAS
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24341

A indústria de bebidas, em especial a do setor de cervejas, tem papel expressivo na economia do país e do mundo, gerando empregos e renda para a população. Todavia, subprodutos e rejeitos são gerados em abundância no processo fabril, entre eles o efluente líquido, proveniente do rejeito líquido da fermentação e produção da bebida, e dos processos de limpeza e esterilização do maquinário. Estima-se que para cada litro de cerveja produzido geram-se de 3 a 10 litros de efluente, esse com elevada carga orgânica e de nutrientes (N e P), nocivos se lançados in natura no meio ambiente. Nesse contexto, o objetivo do presente estudo foi investigar a viabilidade técnica e econômica do processo de eletrocoagulação como pré-tratamento do efluente cervejeiro. Foram utilizados eletrodos de ferro e alumínio, e após análise de eficiência, optou-se por aprofundar a pesquisa utilizando-se apenas eletrodos de alumínio, por alcançar índices de tratamento superiores, quando comparado ao ferro. Em uma segunda etapa, utilizando a técnica de planejamento fatorial experimental, investigou-se os fatores pH inicial, tempo de tratamento, diferença de potencial aplicada e quantidade de eletrólito adicionada. Foram monitorados os parâmetros: pH final, turbidez (TU), demanda química de oxigênio (DQO), açúcares totais (AT), fósforo (P), alumínio residual (ALR) e sólidos totais (ST). Foram atingidas, com eletrodos de alumínio, remoções de 61% da TU (pH0 7, 40 min, 12 V, 3 g/L de eletrólito), 35% da DQO (pH0 7, 40 min, 12 V, 0 g/L de eletrólito), 57% dos AT (pH0 5, 20 min, 6 V, 3 g/L de eletrólito) e 100% do P (múltiplos casos). Todavia, o processo promove aumento do pH0 e da quantidade de ST. Em uma terceira etapa, foi avaliada a redução do espaçamento intra-eletrodos, adotada para aumentar a densidade de corrente, sem alterar a tensão, além de incluir aeração no fundo do reator, para facilitar a flotação do lodo. Concluiu-se, neste caso, que a aeração não acrescentou ganhos significativos ao processo, contrariamente a redução do espaçamento. Porém, a aproximação excessiva dos eletrodos não gerou resultados satisfatórios. Com a otimização dos parâmetros de operação realizou-se ensaios cinético, elaborando-se curvas de comportamento dos parâmetros pH, corrente aplicada, condutividade, P, TU, ALR, DQO e AT. As taxas de remoção de P e TU estabilizaram a partir de 25 min de operação e as taxas de DQO e AT a partir de 3 min. Nos ensaios cinéticos, as taxas de remoção máximas obtidas foram de 59% da TU, 96% do P, 19% da DQO e 36% dos AT. O melhor custo/benefício de operação do reator foi alcançado aos 25 minutos, sendo de 0,836 R$/kgDQO removida e 0,146 R$/gP removido (0,208 US$/kgDQO e 0,036 US$/gP). Concluiu-se que o processo de eletrocoagulação é uma alternativa viável para pré-tratamento do efluente cervejeiro estudado, com excelente remoção de fósforo total, com custo de operação baixo, reduzindo, neste caso, a necessidade de tratamentos complexos posteriores.