Treatment of pulp wastewater by membrane bioreactor

Abstract

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.