UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA CARLA CRISTINA ALMEIDA LOURES

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1 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA CARLA CRISTINA ALMEIDA LOURES Estudo da Aplicação de UV/F ENTON (Fe 2+ /H 2 O 2 ) no Tratamento de Efluentes de Laticínio Lorena SP 2011

2 CARLA CRISTINA ALMEIDA LOURES Estudo da Aplicação de UV/FENTON (Fe 2+ /H 2 O 2 ) no Tratamento de Efluentes de Laticínio Dissertação apresentada à Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo para a obtenção do título de Mestre em Ciências do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química na área de Novos Materiais e Química Fina Orientador: Prof. Dr. Hélcio José Izário Filho Edição reimpressa e corrigida Lorena SP Mês, 2011

3 AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE. Catalogação na Publicação Biblioteca Cel. Luiz Sylvio Teixeira Leite Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo Loures, Carla Cristina Almeida Estudo da aplicação de UV/FENTON (Fe 2+ + H 2 O 2 ) no tratamento de efluentes de laticínio / Carla Cristina Almeida Loures. ed. reimpr., corr XXX p: il. Dissertação (Mestre em Ciências Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Área de Concentração: Novos Materiais e Química Fina) Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo, Orientador: Hélcio José Izário Filho. 1. Processos Oxidativos Avançados 2. Tratamento de efluentes líquidos 3. Fotocatálise homogênea 4. Planejamento de experimentos. I. Título CDU

4 RESUMO LOURES, C. C. A. Estudo da Aplicação de UV/FENTON (Fe 2+ + H 2 O 2 ) no Tratamento de Efluentes de Laticínio XXXp. Dissertação (Mestrado em Ciências) - Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, O efluente lácteo é o resíduo obtido no beneficiamento do leite e seus derivados, sendo considerado um passivo de alto poder poluidor. Sem o devido tratamento, quando lançado nos rios compromete a sobrevivência da biota como um todo. O objetivo deste trabalho consistiu em avaliar a eficiência e aplicação do processo Foto-Fenton, seguido por um tratamento biológico (lodo ativado), para a redução da carga orgânica do efluente em questão. A caracterização do efluente lácteo in natura e tratado foi realizada empregandose métodos estabelecidos e otimizados [DQO, COT, DBO 5, Nitrogênio (orgânico e amoniacal), Fósforo total, Ferro, e Sólidos (ST, STF, STV), fenol, análise de elementos via absorção atômica]. Por meio de planejamentos estatísticos Taguchi, Box-Behnken e fatorial completo - foram determinados os melhores experimentos posteriores aos tratamentos fotocatalíticos e biológico, tendo como variável resposta a redução percentual de COT. Após o processo fotocatalítico, a amostra do melhor experimento foi tratada por um processo biológico (Sistema Lodo Ativado SLA), a fim de verificar a eficiência de degradação da matéria orgânica do efluente estudado através do sistema conjugado (POA- SLA). O sistema híbrido que apresentou maior eficiência teve como variáveis do processo de tratamento fotoquímico: ph = 3,5; Temperatura = 30 ºC; reagente Fenton ( 35 g H 2 O 2 + 3,6 g Fe 2+ ) e potência de radiação ultravioleta de 28 W, para um tempo de reação de 60 minutos. Para o tratamento biológico por lodo ativado, os melhores níveis das variáveis foram realizados em ph = 8 e concentração de lodo de 3,0 g L -1. Os resultados para o tratamento híbrido apresentou percentuais de reduções para COT = 94 %, DQO = 97 % e DBO = 83 %. Palavras-chave:. Processos Oxidativos Avançados. Tratamento de efluentes líquidos. Fotocatálise homogênea. Planejamento de experimentos.

5 ABSTRACT LOURES, C. C. A. Study of the Application of UV/Fenton (Fe 2+ + H 2 O 2 ) in the Treatment of Dairy Effluent XXXp. Dissertation (Master of Science) - Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, The dairy effluent is the residue obtained from the improvement of milk and its derivatives, being considered a high pollutant. Without the due treatment, when thrown in the rivers it puts in risk the survival of the biota as a whole. The objective of this work consisted of evaluating the efficiency and application of the process photo-fenton followed by a biological (activated sludge) treatment for the reduction of the organic load of the effluent. The characterization of the dairy effluent in natura and treated was accomplished using established methods [COD, TOC, BOD5, Nitrogen (organic and amoniacal), Total Phosphorus, Iron, and Solids (TS, FTS, VTS), phenol, analysis of elements through atomic absorption]. Through statistical designs, Taguchi, Box-Behnken and Full Factorial, the best experiments were determined for the photocatalytic and biological treatments having the reduction of TOC as their response. After the photocatalytic process, the sample of the best experiment was treated by a biological process in order to verify the efficiency of degradation of the organic matter of the effluent studied through the conjugated (AOP - AS) system. The hybrid system that presented larger efficiency had as factors of the photochemical treatment: ph = 3,5, temperature = 30 ºC, Fenton s reagent (35g H 2 O 2 + 3,6 g Fe 2+ ) and potency of ultraviolet radiation of 28 W, for 60 minutes of reaction time. As for the biological treatment, it was accomplished in ph = 8 and concentration of sludge of 3g L -1. Obtained were of the hybrid system the percentage of reductions of TOC = 94 %, COD = 97 % and BOD = 83 %. Keywords: Advanced Oxidation Process. Treatment of Liquid Effluents. Homogeneous Photocalalysis. Experimental Planning.

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