Treatment of pulp wastewater by membrane bioreactor
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Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNICENTRO |
Texto Completo: | http://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/1406 |
Resumo: | O tratamento de efluentes da indústria de celulose e papel é geralmente um desafio, principalmente devido a rápidas mudanças em sua composição e presença de grandes variedades de compostos tóxicos e inibidores como enxofre, taninos, lignina, compostos orgânicos clorados, matéria orgânica e compostos orgânicos refratários. Biorreatores de membrana (BRM) estão sendo adotados no tratamento de efluentes de celulose e papel para a obtenção de efluentes de alta qualidade, a fim de atender a um rigoroso limite de descarga ou para a reutilização sustentável do efluente tratado. A estrutura microbiana da biomassa está diretamente correlacionada ao tipo de sistema de tratamento, o que melhora a eficiência e a estabilidade do processo. Neste estudo, foi realizado o monitoramento em escala de bancada dos sistemas anaeróbio (SAnBRM) e aeróbio de BRM tratando o efluente resultante da produção de celulose. O foco foi avaliar o desempenho operacional para a investigação dos mecanismos de remoção de compostos e comparar os resultados deste estudo com dados obtidos de um reator anaeróbio convencional (AR) em escala industrial, tratando o mesmo efluente. Avaliando as diferenças na comunidade bacteriana, bem como a utilização de ozônio e nanofiltração (NF) como pós-tratamento, visando atingir parâmetros de qualidade da água para reutilização. O SAnBRM teve 79% de eficiência de remoção de DQO, comparado a 20% do AR. A maior eficácia de remoção de sólidos em suspensão do SAnMBR foi o resultado da separação dos biossólidos pelas membranas sendo independente das características da biomassa. A alta e estável eficiência de remoção de DQO mostra que o SAnBRM apresenta robustez para variações no afluente e para problemas operacionais, quando comparado com o digestor anaeróbio em escala industrial. Análises taxonômicas indicaram que Bacteroidetes, Proteobacteria, Euryarchaeota e Firmicutes, são as quatro populações microbianas mais abundantes nas amostras de lodo do SAnMBR, sendo responsáveis por 77,6% de toda a população. Para o AR, os quatro principais filos, representando 60,4% do total de taxa, foram Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria e Bacteroidetes. As diferenças nas principais configurações operacionais entre AR e SAnMBR e a adição de módulos de membrana influenciaram a eficiência global, bem como na diversidade de biomassa. SAnBRM+NF, SAnBRM+BRM e BRM+NF são métodos atrativos para purificar águas de descarga para reutilização, ao comparar os resultados de efluentes finais com as diretrizes de reutilização de água para reutilização de águas residuais em todo o mundo. Experimentos com efluentes do SAnBRM e BRM com e sem aplicação de ozônio como pós-tratamento indicaram que o efeito fitotóxico em sementes de Lactuca sativa final foi reduzido (GI> 50%). O efluente final também mostrou um bom potencial para sua reutilização, e poderia ser como água de processo ou uma finalidade menos nobre. |
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Biorreatores de membrana (BRM) estão sendo adotados no tratamento de efluentes de celulose e papel para a obtenção de efluentes de alta qualidade, a fim de atender a um rigoroso limite de descarga ou para a reutilização sustentável do efluente tratado. A estrutura microbiana da biomassa está diretamente correlacionada ao tipo de sistema de tratamento, o que melhora a eficiência e a estabilidade do processo. Neste estudo, foi realizado o monitoramento em escala de bancada dos sistemas anaeróbio (SAnBRM) e aeróbio de BRM tratando o efluente resultante da produção de celulose. O foco foi avaliar o desempenho operacional para a investigação dos mecanismos de remoção de compostos e comparar os resultados deste estudo com dados obtidos de um reator anaeróbio convencional (AR) em escala industrial, tratando o mesmo efluente. Avaliando as diferenças na comunidade bacteriana, bem como a utilização de ozônio e nanofiltração (NF) como pós-tratamento, visando atingir parâmetros de qualidade da água para reutilização. O SAnBRM teve 79% de eficiência de remoção de DQO, comparado a 20% do AR. A maior eficácia de remoção de sólidos em suspensão do SAnMBR foi o resultado da separação dos biossólidos pelas membranas sendo independente das características da biomassa. A alta e estável eficiência de remoção de DQO mostra que o SAnBRM apresenta robustez para variações no afluente e para problemas operacionais, quando comparado com o digestor anaeróbio em escala industrial. Análises taxonômicas indicaram que Bacteroidetes, Proteobacteria, Euryarchaeota e Firmicutes, são as quatro populações microbianas mais abundantes nas amostras de lodo do SAnMBR, sendo responsáveis por 77,6% de toda a população. Para o AR, os quatro principais filos, representando 60,4% do total de taxa, foram Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria e Bacteroidetes. As diferenças nas principais configurações operacionais entre AR e SAnMBR e a adição de módulos de membrana influenciaram a eficiência global, bem como na diversidade de biomassa. SAnBRM+NF, SAnBRM+BRM e BRM+NF são métodos atrativos para purificar águas de descarga para reutilização, ao comparar os resultados de efluentes finais com as diretrizes de reutilização de água para reutilização de águas residuais em todo o mundo. Experimentos com efluentes do SAnBRM e BRM com e sem aplicação de ozônio como pós-tratamento indicaram que o efeito fitotóxico em sementes de Lactuca sativa final foi reduzido (GI> 50%). O efluente final também mostrou um bom potencial para sua reutilização, e poderia ser como água de processo ou uma finalidade menos nobre.Treatment of pulp and paper industry wastewaters is usually a challenge mainly due to rapid changes in their composition and presence of large varieties of toxic and inhibitors compounds such as sulfur, tannins, lignin, chlorinated organic compounds, organic matter and organic refractory compounds. Membrane bioreactors (MBR) are being adopted in the treatment of pulp and paper wastewater to obtain high quality effluents in order to meet a strict discharge limit or for the sustainable reuse of the treated effluent. Biomass microbial structure is directly correlated on the type of treatment system hence that enhances process efficiency and stability. Within this study, bench-scale monitoring of anaerobic (SAnMBR) and aerobic MBR systems treating effluent resulted from pulp production was performed. The focus was on the evaluation of the operational performance for the investigation of the mechanisms of removal of compounds and compare the outcomes of this study with data obtained from a full-scale conventional anaerobic reactor (AR) treating the same effluent. Assessing differences in bacterial community, as well as the suitability of ozone and nanofiltration (NF) as post treatment, aiming to achieve water quality parameters for reuse. SAnMBR had 79% removal efficiency of chemical oxygen demand (COD), compared to 20% from AR. The higher SAnMBR suspended solids removal effectiveness was the result of the separation of biosolids by membranes being independent of the biosludge characteristics. The stable and high COD removal efficiency shows that the SAnMBR presents operational robustness for variations in the feed strength and for operational problems, when compared with the full-scale anaerobic digester. Taxonomic analysis indicated Bacteroidetes, Proteobacteria, Euryarchaeota and Firmicutes, are the four most abundant microbial populations in SAnMBR sludge samples, being responsible for 77.6% of the whole population. For full-scale AR, the four main phyla, representing 60.4% of the total taxa, were Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria and Bacteroidetes. The differences in the main operational configurations between AR and SAnMBR and the addition of membrane modules influenced the global efficiency, herewith the biomass diversity. SAnMBR+NF, SAnMBR+MBR and MBR+NF are attractive methods to purify discharge waters for reuse, when comparing final effluents results to water reuse guidelines for wastewater reuse around the world. Experiments with SAnMBR and MBR effluents with and without ozone application as a post-treatment, indicated that the final phytotoxic effect was reduced (GI >50%). The final effluent also showed a good potential for water reuse, and could be as process water or a less rigorous finality.Submitted by Fabiano Jucá (fjuca@unicentro.br) on 2021-03-08T18:46:22Z No. of bitstreams: 1 Tese Bruna Luiza Managó.pdf: 2000236 bytes, checksum: 93b272e708edfeca79ba59c5bc8199b8 (MD5)Made available in DSpace on 2021-03-08T18:46:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Bruna Luiza Managó.pdf: 2000236 bytes, checksum: 93b272e708edfeca79ba59c5bc8199b8 (MD5) Previous issue date: 2018-11-09Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESapplication/pdfhttp://tede.unicentro.br:8080/jspui/retrieve/5308/Tese%20Bruna%20Luiza%20Manag%c3%b3.pdf.jpghttp://tede.unicentro.br:8080/jspui/retrieve/5310/Tese%20Bruna%20Luiza%20Manag%c3%b3.pdf.jpgporUniversidade Estadual do Centro-OestePrograma de Pós-Graduação em Ciências Florestais (Doutorado)UNICENTROBrasilUnicentro::Departamento de Ciências Florestaisanaerobic digestionmembrane bioreactorpulp and paper wastewaterDNA next-generation sequencingwater reusedigestão anaeróbiabiorreator de membranaefluente de papel e celulosesequenciamento de DNA de nova geraçãoreutilização de águaCIENCIAS AGRARIAS::RECURSOS FLORESTAIS E ENGENHARIA FLORESTALRECURSOS FLORESTAIS E ENGENHARIA FLORESTAL::MANEJO FLORESTALTreatment of pulp wastewater by membrane bioreactorTratamento de águas residuais de celulose por biorreator de membranasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis2828826774026714864600500600600600-5938256993918186975-604049389552879283-76664982548871839512075167498588264571info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNICENTROinstname:Universidade Estadual do Centro-Oeste (UNICENTRO)instacron:UNICENTROTHUMBNAILTese Bruna Luiza Managó.pdf.jpgTese Bruna Luiza Managó.pdf.jpgimage/jpeg1943http://localhost:8080/tede/bitstream/jspui/1406/4/Tese+Bruna+Luiza+Manag%C3%B3.pdf.jpgcc73c4c239a4c332d642ba1e7c7a9fb2MD54TEXTTese Bruna Luiza Managó.pdf.txtTese Bruna Luiza Managó.pdf.txttext/plain152542http://localhost:8080/tede/bitstream/jspui/1406/3/Tese+Bruna+Luiza+Manag%C3%B3.pdf.txt25ae08901d99ea7e9d81a504d7bbc207MD53THUMBNAILTese Bruna Luiza Managó.pdf.jpgTese Bruna Luiza Managó.pdf.jpgimage/jpeg1943http://localhost:8080/tede/bitstream/jspui/1406/4/Tese+Bruna+Luiza+Manag%C3%B3.pdf.jpgcc73c4c239a4c332d642ba1e7c7a9fb2MD54TEXTTese Bruna Luiza Managó.pdf.txtTese Bruna Luiza Managó.pdf.txttext/plain152542http://localhost:8080/tede/bitstream/jspui/1406/3/Tese+Bruna+Luiza+Manag%C3%B3.pdf.txt25ae08901d99ea7e9d81a504d7bbc207MD53ORIGINALTese Bruna Luiza Managó.pdfTese Bruna Luiza Managó.pdfapplication/pdf2000236http://localhost:8080/tede/bitstream/jspui/1406/2/Tese+Bruna+Luiza+Manag%C3%B3.pdf93b272e708edfeca79ba59c5bc8199b8MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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