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Tipo: Dissertação
Título: Otimização do tratamento de efluente lácteo sintético com o uso de coagulantes alternativos
Optimization of the treatment of synthetic dairy effluent with the use of alternative coagulants
Autor(es): Muniz, Gustavo Lopes
Abstract: Os laticínios geram, diariamente, elevados volumes de águas residuárias que são originadas das limpezas das instalações e da fabricação de produtos. Estas águas caracterizam-se por apresentar concentrações elevadas de nutrientes, gorduras, sólidos suspensos e dissolvidos, demanda bioquímica (DBO) e química de oxigênio (DQO) e pH que varia em função do que é produzido e dos produtos utilizados na higienização deste tipo de empreendimento. Dentre os métodos disponíveis para tratamento dos efluentes lácteos, destaca-se o Tratamento Primário Quimicamente Assistido (TPQA), conhecido também como CEPT (Chemically Enhanced Primary Treatment). No TPQA coagulantes químicos são adicionados na etapa do tratamento primário a fim de aprimorar a remoção de poluentes. Entretanto, a aplicação de coagulantes químicos tem gerado um inconveniente às indústrias e estações de tratamento que utilizam este método, que é a produção de grandes volumes de lodo com características tóxicas e não biodegradável. Alguns resíduos agroindustriais, como o quiabo (Abelmoschus esculentus), sementes de maracujá (Passiflora edulis), resíduos da carcinocultura e as cascas da mutambeira (Guazuma ulmifolia) apresentam elevado potencial para serem utilizados como coagulantes alternativos no tratamento de efluentes, devido às suas características químicas. O emprego de coagulantes no tratamento de efluentes envolve a otimização da dose de coagulante e do pH, uma vez que influenciam, diretamente, na eficiência de remoção de poluentes. Para isso, métodos de superfície de resposta (MSR) vêm sendo utilizados na otimização dessas variáveis. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a eficiência de coagulantes naturais no tratamento de efluente lácteo sintético (ELS) via flotação por ar dissolvido (FAD), otimizando as condições operacionais de dose de coagulante e pH na remoção da turbidez, DQO e compostos orgânicos que absorvem na região do ultravioleta no comprimento de onda 254 nm (compostos UV 254 ) e comparar planejamentos estatísticos na descrição dos resultados. Em primeiro momento comparou-se dois planejamentos experimentais, a matriz de Doehlert e o delineamento composto central rotacional (DCCR) na descrição de remoção de poluentes do ELS, utilizando dois coagulantes orgânicos, o Tanfloc e a poliacrilamida (PAM). Observou-se nos resultados obtidos que ambos os planejamentos geraram modelos matemáticos significativos (p ≤ 0,05) e com elevada capacidade de predição. Além disso, foi verificado que o ponto ótimo obtido para remoção de poluentes foi próximo entre os planejamentos, observando, porém, pequena diferença entre as dosagens de coagulantes. Em segundo momento foi avaliado a eficiência dos coagulantes obtidos do extrato do quiabo, das sementes de maracujá, a quitosana e as cascas da mutambeira na remoção da turbidez, DQO e compostos UV 254 do ELS, otimizando as condições de dose de coagulante e de pH através do DCCR para os dois primeiros e da matriz de Doehlert para os demais. Foi observado que os coagulantes estudados são eficientes na remoção de poluentes do ELS, sendo a eficiência diretamente relacionada ao pH e à dose de coagulante aplicada. Os pontos ótimos de remoção de poluentes encontrados foram: 2,0 g L -1 de extrato de quiabo em pH 9,00; com eficiência de remoção de turbidez e DQO de 91,1 e 48,3%, respectivamente; 1,3 g L -1 de extrato de semente de maracujá em pH 5,00; com eficiência de remoção de turbidez e DQO de 91,5 e 50,3%, respectivamente; dose de quitosana igual a 73,34 mg L -1 em pH 5,00; com eficiência de remoção da turbidez, DQO, e compostos UV 254 de 97,6; 77,5 e 88,8%, respectivamente e 775,8 mg L -1 de cascas de mutambeira em pH 5,00; com eficiência de remoção de turbidez, DQO e compostos UV 254 de 95,8; 76,0 e 85,6%, respectivamente. Assim, quando aplicados na condição ideal, os coagulantes testados apresentam potencial para substituir os coagulantes químicos atualmente comercializados, minimizando, assim, o passivo ambiental.
Dairies, daily, generate high volumes of wastewater from cleaning site and manufacturing products. These waters have high concentrations of nutrients, fats, suspended and dissolved solids, biochemical oxygen demand (BOD) and chemical oxygen demand (COD) and pH that varies according to what is produced and the products used in the sanitation of this type of enterprise. Among the available methods for the treatment of dairy effluents, stands out the Chemically Enhanced Primary Treatment (CEPT). In CEPT, chemical coagulants are added in the primary treatment step in order to improve the removal of pollutants. However, the application of chemical coagulants generates high volumes of toxic and not biodegradable sludge. Some agroindustrial residues, such as okra (Abelmoschus esculentus), passion fruit seeds (Passiflora edulis), shrimp waste and bark of Guazuma ulmifolia have potential to be used as alternative coagulants in the treatment of effluents, due to their chemical characteristics. The use of coagulants in the treatment of effluents involves the optimization of the coagulant dosage and pH, once they directly influence in the efficiency of pollutants removal. For this, surface response methodology (SRM) have been used in the optimization of these variables. Thus, the objective of this study was to evaluate the efficiency of natural coagulants in the treatment of synthetic dairy effluent (SDE) by dissolved air flotation (DAF), optimizing the operational conditions of coagulant dose and pH in the removal of turbidity, as well as COD and organic compounds that absorb in the ultraviolet region at a wavelength of 254 nm (UV 254 compounds) and compare statistical design in the description of results. At first, two experimental designs were compared, the matrix of Doehlert and Central Composite Rotational Design (CCRD), in the description of pollutants removal of SDE using two organic coagulants, Tanfloc and polyacrylamide. It was observed in the obtained results that the both plans generated significant mathematical models (p ≤ 0,05) and with high predictive capacity. Furthermore, it was verified that the optimum point obtained for the removal of pollutants was close between the designs, noting, however, a small difference between the coagulant dosages. Secondly, was evaluate the efficiency of the coagulants obtained from the okra extract, passion fruit seeds, chitosan and bark of Guazuma ulmifolia in the removal of turbidity, COD and UV 254 compounds of SDE. The coagulant dosage and pH conditions were optimized through the CCDR for the first two extracts and the Doehlert matrix for the others. It was observed that the coagulants studied are efficient in the removal of SDE pollutants, once the efficiency is directly related to the pH and the coagulant dosage applied. The optimal points of removal of pollutants were: 2,0 g L -1 extract of okra in pH 9,00; with removal efficiency of turbidity and COD of 91,1 and 48,3%, respectively; 1,3 g L -1 passion fruit seeds extract in pH 5,00; with removal efficiency of turbidity and COD of 91,5 e 50,3%, respectively; 73,34 mg L -1 dose of chitosan in pH 5,00; with removal efficiency of turbidity, COD and UV 254 compounds of 97,6; 77,5 e 88,8%, respectively and 775,8 mg L -1 of Guazuma ulmifolia bark in pH 5,00; with removal efficiency of turbidity, COD and UV 254 compounds of 95,8; 76,0 e 85,6%, respectively. Thus, when applied in the optimum condition, the coagulants tested have potential to replace the currently marketed chemical coagulants, minimizing, this way, environmental liability.
Palavras-chave: Resíduos industriais
Águas residuais - Purificação
Águas residuais - Purificação - Floculação
Águas residuais - Purificação - Coagulação
Indústria de laticínios
Matrizes (Matemática)
CNPq: Processos Simplificados de Tratamento de Águas
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Titulação: Mestre em Engenharia Agrícola
Citação: MUNIZ, Gustavo Lopes. Otimização do tratamento de efluente lácteo sintético com o uso de coagulantes alternativos. 2018. 181 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2018.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/20891
Data do documento: 21-Fev-2018
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