Pretreatment of eucalyptus kraft pulp mill waste activated sludge to enhance anaerobic digestion

• Autor(a) principal: Fioreze, Mariele
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
• Texto Completo: https://locus.ufv.br//handle/123456789/29863; https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2022.062
• topic: Digestão anaeróbia; Metano; Pré-tratamento; Papel e celulose; Lodo biológico; Resíduos Sólidos, Domésticos e Industriais

O setor de produção de polpa celulósica e papel (P&P) é um dos maiores consumidores industriais de água e, em consequência, um dos maiores geradores de efluentes em todo o mundo. Nos processos de tratamento biológico aplicados aos efluentes, um grande volume de lodo biológico é gerado, o que resulta em altos custos de gerenciamento. Uma opção interessante para o gerenciamento do lodo é a digestão anaeróbia, capaz de reduzir o volume do lodo concomitantemente à geração de energia renovável que pode ser aproveitada nos processos industriais. No entanto, a digestão anaeróbia demanda melhorias tecnológicas e operacionais, principalmente devido ao elevado tempo de detenção hidráulica, da ordem de 30 a 40 dias, necessário para digerir o lodo de fábricas de P&P. A presente tese está dividida em 3 capítulos. O Capítulo 1 apresenta uma revisão da literatura sobre o potencial da digestão anaeróbia para o tratamento de lodos de fábricas de P&P, além da aplicação de métodos de pré- tratamento objetivando o aumento da produção de metano, a diminuição do tempo de detenção hidráulica e a diminuição do volume requerido aos digestores. É apresentado um estudo de caso, visando avaliar o potencial de integração das tecnologias de pré-tratamento e digestão anaeróbia de lodo biológico em uma típica fábrica de celulose kraft brasileira. A revisão da literatura resultou no encontro de 52 trabalhos publicados, sendo 16 artigos relacionados à digestão anaeróbia ou co-digestão de lodo de P&P sem pré-tratamento e 20 artigos relacionados à digestão anaeróbia de lodo de P&P após pré-tratamento. Foi verificada uma grande discrepância entre os resultados apresentados, o que dificultou nas avaliações e verificação dos reais impactos do pré-tratamento do lodo na viabilidade do sistema. Simulações foram realizadas usando dados atuais de uma fábrica de celulose kraft brasileira e demonstraram a grande influência do pré-tratamento na produção potencial de metano. O Capítulo 2 objetivou avaliar a aplicação de métodos de pré-tratamento térmicos, termo alcalinos e mecânicos, com o objetivo de promover a solubilização da matéria orgânica para potencializar a digestão anaeróbia. Os resultados demonstraram um ganho na solubilização, com um aumento superior a 1,2 vezes para DQO total, 7 vezes para DQO solúvel e 4 vezes para DBO 5 . As condições de pré-tratamento termo alcalinas apresentaram os melhores resultados para todos os parâmetros avaliados, com a vantagem de requererem menores temperaturas e tempos de retenção quando comparado às condições térmicas. O Capítulo 3 teve como objetivo avaliar o potencial de produção de metano a partir do lodo biológico de uma fábrica de celulose kraft branqueada aplicando testes BMP (potencial bioquímico de metano). Após 30 dias, a produção acumulada de metano aumentou de 90 mL CH 4 /gSV (lodo bruto) para 181-194 mLCH 4 /gSV (pré- tratamento térmico) e 203-204 mLCH 4 /gSV (pré-tratamento termo alcalino). A condição de pré-tratamento de 175 °C por 15 min em pH 11 foi suficiente para alcançar alta solubilização do lodo biológico e alta produção de metano. Os resultados demonstram que o pré-tratamento pode melhorar significativamente a digestão anaeróbia do lodo biológico da fábrica de celulose kraft, tornando a digestão anaeróbia uma opção atraente para o gerenciamento de lodo neste setor. Palavras-chave: Digestão anaeróbia. Metano. Pré-tratamento. Papel e celulose. Lodo biológico.