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Title: Tratamento de efluentes da indústria de frutas confitadas por combinação de processos: coagulação/floculação química e oxidação avançada
Authors: Barbosa, Daniela Sofia Luz
Advisor: Peres, José Alcides Silvestre
Lucas, Marco Paulo Gomes de Sousa
Keywords: Tratamento de efluentes
Indústria de fruta confitada/cristalizada
Coagulação/floculação química
Reagente de Fenton
Issue Date: 2015
Abstract: A poluição da água e a sua escassez são dois dos graves problemas que a humanidade enfrenta hoje em dia. Esta dissertação apresenta uma revisão bibliográfica sobre técnicas para os problemas relacionados com o tratamento de águas residuais agroindustriais, em particular processos de coagulação/floculação química e processos de oxidação avançados (POA). A indústria de fruta confitada/cristalizada gera grandes volumes de águas residuais, provenientes essencialmente da lavagem e cozimento de frutas frescas em calda. Estes efluentes caracterizam-se pela sua composição sazonal variável e elevada carga orgânica, que em muitas situações são lançados para os cursos de água sem tratamento adequado. O presente trabalho pretende dar um contributo para o desenvolvimento de processos e aplicação de técnicas físico-químicas, na remoção de matéria orgânica persistente em efluentes da indústria de fruta confitada/cristalizada. Para o efeito utilizaram-se efluentes industriais recolhidos na Douromel (Tabuaço). Numa primeira parte, apresenta-se a caracterização inicial de três amostras dos efluentes em estudo, recolhidas em diferentes épocas de laboração da empresa, denominadas por A, B e C. Após esta caracterização das amostras iniciais, foram realizados ensaios de coagulação/floculação química para os intervalos de atuação ótimos de pH de diferentes coagulantes/floculantes. Para além dos quatro coagulantes mais comumente usados (cloreto férrico, sulfato ferroso, hidróxido de cálcio e sulfato de alumínio), foram também alvo de estudo o policloreto de alumínio e dois coagulantes orgânicos comerciais, designados QT e QTH. Os resultados obtidos revelaram como melhor coagulante/floculante o policloreto de alumínio para o tratamento do efluente A, observando-se uma redução significativa de CQO (67,4%) e turvação (96,5%). Para o efluente B, o coagulante QT apresentou uma redução de CQO de 56,1% e para o efluente C o QTH apresentou uma redução global de CQO de 77,6%. Estes resultados representam também os melhores compromissos para a redução dos restantes parâmetros físico-químicos estudados, no caso da coagulação/floculação. Numa segunda parte, apresentam-se os resultados obtidos com um processo de oxidação avançada (reagente de Fenton) para os efluentes B e C. Estudaram-se os efeitos de várias condições operatórias, como o pH e as concentrações de peróxido de hidrogénio e sulfato ferroso, procurando otimizar o POA em estudo. Dos resultados, destacam-se os que traduzem o melhor compromisso na remoção de CQO. Assim, para o efluente B obtiveram-se como condições ótimas [H2O2] = 0,485 M e [FeSO4.7H2O] = 0,064 M, observando-se uma redução significativa de CQO (66,3%) e de turvação (46,7.%) Por seu turno, ara o efluente C as melhores condições obtidas foram [H2O2] = 0,485 M e [FeSO4.7H2O] = 0,032 M, observando-se igualmente uma importante redução de CQO (86,1%) e da turvação (77,8%). Por último, apresentam-se os resultados obtidos no processo foto-Fenton e UV-LEDs/Fenton com o efluente C. No primeiro caso, processo foto-Fenton, a maior remoção de CQO atingiu-se com uma dose ótima de [H2O2] = 0,485 M e [FeSO4.7H2O] = 0,016 M, observando-se uma redução significativa de CQO (90,6%) e turvação (69,7%). Nos ensaios UV-LEDs/Fenton as doses ótimas foram [H2O2] = 0,194 M e [FeSO4.7H2O] = 0,012 M, observando-se uma redução significativa de CQO (66,1%) e turvação (41,7%). Os resultados obtidos neste trabalho revelam as potencialidades de utilização de processos de coagulação/floculação química, bem como de processos baseados no reagente de Fenton (foto-Fenton e UV-LEDs/Fenton) no tratamento dos efluentes de fruta confitada/cristalizada. Em particular, o processo UV-LEDs/Fenton, poderá servir de base para o desenvolvimento de tecnologias inovadoras de tratamento de águas residuais industriais.
Water pollution and scarcity are two of the major problems that humanity is facing today. This work presents a brief review of technologies applied to problems related with the agro-industrial wastewater treatment, particularly chemical coagulation/flocculation and advanced oxidation processes (AOP). Candied/crystallized fruit industry generates large volumes of wastewater, mainly from washing and cooking fresh fruit in syrup. These wastewaters are characterized by seasonal variability composition and high organic load. Thus, it is important to develop a proper solution that helps to minimize and deal with this problem. On this point, several techniques related to the treatment of agro-industrial wastewater have been employed in the last years. The current work aims to contribute for the development of processes and the application of physicochemical techniques to remove the organic matter of candied/crystallized fruit wastewater. In a first approach, three different effluent samples (A, B and C) were collected at Douromel industry (Tabuaço – Portugal), in different operational phases. An initial characterization was performed and the study was focused on the outcome of coagulation/flocculation under optimal pH actuation range of each coagulant/flocculant, commonly used in wastewater treatment. The behaviour of four quite common and economic coagulants (ferric chloride, ferrous sulphate, calcium hydroxide, aluminium sulphate) was studied as well as the behaviour of three “new” coagulants, namely aluminium (III) chloride and two commercial organic coagulants designated QT and QTH. From the obtained results it was selected as the best coagulant, aluminium chloride, to the treatment of effluent A. In this case it was achieved a significant reduction of COD (67.4%). The effluent B, natural coagulant QT, presented a COD reduction of 56.1% and the effluent C, QTH coagulant, showed an overall reduction of 77.6% of COD. These results also represent the best compromises for the reduction of the other physicochemical parameters studied in coagulation/flocculation experiments. In a second phase, advanced oxidation processes were applied to effluents B and C, using the Fenton reagent. The influence of different operational conditions was studied, such as pH, hydrogen peroxide and ferrous sulphate concentration, in order to optimize the AOP under study. From these experiments, it is possible to highlight the best commitments in terms of COD removal. Thus, for effluent B the optimal conditions were obtained with [H2O2] = 0.485 M and [FeSO4.7H2O] = 0.064 M, and for effluent C [H2O2] = 0.485 M and [FeSO4.7H2O] = 0.032 M. Photo-Fenton and UV-LED/Fenton processes were also applied to effluent C. For the photo-Fenton process, the higher COD removal was achieved with an optimal dose of [H2O2] = 0.485 M and [FeSO4.7H2O] = 0.016 M. For the UV-LED/Fenton experiments, the optimal doses obtained were [H2O2] = 0.194 M and [FeSO4.7H2O] = 0.012 M. The results obtained in this work show the potential use of chemical coagulation/flocculation processes, as well as Fenton-based processes (photo-Fenton and UV-LEDs/Fenton) in the treatment of candied/crystallized fruit wastewaters. Among these, the UV-LEDs/Fenton process, can be an important basis for the development of innovative wastewater treatment technologies.
Description: Dissertação de Mestrado em Engenharia do Ambiente
URI: http://hdl.handle.net/10348/7034
Document Type: Master Thesis
Appears in Collections:TD - Dissertações de Mestrado

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