Mecanismos de remoção de AOX de efluentes da indústria de pasta Kraft

Abstract

A indústria de pasta e do papel, no seu processo produtivo utiliza grande quantidade de água, que após diferentes usos, torna-se água residual. O efluente gerado torna-se uma fonte de poluição das águas e representa sérios problemas nomeadamente pela presença dos compostos orgânicos halogenados absorvíveis (AOX). Estes compostos são formados como resultado da reação entre a lenhina residual das fibras da madeira e os compostos de cloro usados no branqueamento da pasta. Os compostos AOX encontrados podem ser divididos em duas categorias: de elevado (>1000Da) e de baixo peso molecular(<1000Da). Os compostos de baixo peso molecular são os que mais contribuem para os efeitos mutagénicos e para a bioacumulação, uma vez que são hidrofóbicos e têm uma excelente capacidade de penetrar as membranas celulares. É imperativo que estes compostos sejam removidos ou degradados antes de serem lançados no ambinte, em virtude dos efeitos tóxicos que provocam. Existem vários mecanismos para a degradação dos AOX. Os mecanismos testados neste trabalho foram a Adsorção e a Biodegradação. Sendo alvo deste estudo as fábricas da Portucel - Cacia e Soporcel - Figueira da Foz como principal objetivo deste trabalho pretendeu-se identificar as causas para as diferenças identificadas entre as duas unidades nomeadamente estudando os mecanismos de remoção de AOX, adsorção e biodegradação, e o efeito das características de efluente e das lamas biológicas das duas unidades fabris. Relativamente à composição dos efluentes e das biomassas, as diferenças entre as fábricas são notórias. A Portucel apresenta efluentes e biomassas com níveis de AOX em média mais baixos que na Soporcel. As biomassas de ambas as fábricas apresentam características bastante distintas ao nível dos SSV. A fábrica da Portucel apresenta valores que rondam os 50% de SSV, valor muito baixo para biomassa oriunda de um sistema de lamas ativadas. Apresenta também níveis bastante elevados de carbonatos (40%). Os resultados obtidos nos ensaios de adsorção permitem concluir que a capacidade de adsorção das lamas da Soporcel é superior (14%) à capacidade de adsorção das lamas da Portucel (11%) relativamente a cada efluente. A adição de Cal às lamas da Soporcel não altera o mecanismo de adsorção, verificando-se na percentagem de AOX adsorvida às lamas uma diferença apenas de um ponto percentual (14%-13%). Com a análise dos balanços mássicos de AOX verifica-se que quando é usado efluente da Portucel as remoções por biodegradação são de 26% independentemente do tipo de biomassa. As remoções por biodegradação utilizando o efluente da Soporcel são mais elevadas sendo de 36% quando são utilizadas lamas da mesma fabrica e de 32% quando usadas lamas da Portucel. Com a adição de amido ao efluente da Portucel os resultados demonstraram um aumento da remoção de AOX para níveis idênticos aos verificados com efluente da Soporcel (32%). Assim, os resultados obtidos indicam que as diferenças de remoção de AOX verificadas entre as fábricas da Portucel e da Soporcel se devem fundamentalmente à presença de substrato de fácil biodegradação na fábrica da Soporcel.

The paper and pulp industry, in their production process uses large amount of water, which becomes waste water after different uses. The produced effluent represents a pollution source for water bodies and may constitute a serious problem, because they include the presence of absorbable organic halides (AOX). These compounds are formed as between residual lignin from wood fibers and chlorine compounds used in pulp bleaching. The AOX compounds found could be divided into two categories: high (>1000 Da) and low (<1000 Da) molecular weight. The compounds of low molecular weight, are hydrophobic and have an excellent ability to penetrate cell membranes, thus contributing to mutagenic effects and bioaccumulation. These compounds must be removed or degraded before discharging in to water bodies because of the toxic effects they cause. There are several mechanisms for AOX degradation. In this study it was tested adsorption and biodegradation mechanisms. The study targets were the factories Portucel-Cacia and Soporcel- Figueira da Foz. The main objective of this study was to identify the causes of the different behavior in these two factories, namely the AOX removing mechanisms, such as adsorption and biodegradation, and the effects of the type of effluent and biological sludge which are typical to each unit. Regarding effluent and biomass composition, the differences are very pronounced. Portucel presents lower levels of AOX in biomass and in effluent than Soporcel. The biomass of both factories has quite distinct characteristics at SSV level. Portucel has values that round 50% of SSV, a very low value for biomass from a activated sludge system. It also shows very high levels of carbonates (40%). The results obtained in adsorption assays showed that the adsorption capacity of Soporcel sludge is higher (14%) relatively to the adsorption capacity of Portucel sludge (11%) for each effluent. Lime addition to Soporcel sludge doesn’t change the absorption mechanisms, being the percentage of AOX adsorbed to sludge different in one percentage point only (14% -13%). With the analysis of the mass balances of AOX it is possible to verify that, when is used Portucel effluent the removal by biodegradation is 26% regardless the type of biomass. Removals by biodegradation using the Soporcel effluent are higher, corresponding to 36% when the same factory sludge is used, and 32% when Portucel sludge is used. With the addition of starch to Portucel effluent the results demonstrated an increase in the removal of AOX to levels similar to those encountered with the effluent of Soporcel (32%). Thus, the results indicate that the differences found between AOX removal by Portucel and Soporcel can be explained by the presence of easy biodegradation substrate factory Soporcel.