Biological treatment of pulp and paper mill effluents with aerobic granular sludge

• Main Author: Morais, Ismarley Lage Horta
• Other Authors: Mounteer, Ann Honor
• Language: English
• Published: Universidade Federal de Viçosa 2017
• Subjects: Águas residuais - Purificação - Tratamento biológico; Lodo aeróbico granular; Celulose e papel; Tratamento de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Online Access: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/9372

Submitted by Cleber Casali ([e-mail]) on 2017-01-23T18:48:59Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 971488 bytes, checksum: 19e0c0d9a60547273b821e1120b83e1b (MD5) === Made available in DSpace on 2017-01-23T18:48:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 971488 bytes, checksum: 19e0c0d9a60547273b821e1120b83e1b (MD5) Previous issue date: 2016-12-15 === O tratamento de águas residuárias com lodo aeróbio granular apresenta muitas vantagens em comparação ao processo convencional de lodos ativados com lodo floculento. Os grânulos são agregados microbianos densos e compactos que possibilitam uma maior retenção de biomassa no reator biológico e uma elevada capacidade de sedimentação, favorecendo a remoção biológica de matéria orgânica, nutrientes, compostos tóxicos e clarificação final do efluente devido à estrutura e propriedade de sedimentação do lodo. Estes benefícios resultaram em um aumento do interesse de implantação do processo de tratamento com lodo aeróbio granular e a busca de maiores informações à respeito da formação, estabilidade e a influência dos parâmetros operacionais sobre a granulação. Assim, este trabalho apresenta uma revisão bibliográfica com a compilação das informações recentes sobre o lodo aeróbio granular incluindo a possibilidade de utilização dos grânulos aeróbios em biorreatores a membrana, em elevadas temperaturas e as aplicações em plantas de tratamento de larga escala. Foi realizada, ainda, a avaliação da adição de 100 mg.L-1 e 200mg.L-1 de cálcio na estabilidade, resistência mecânica e diâmetro dos grânulos formados em reatores em batelada sequencial alimentados com efluente de uma fábrica de polpa celulósica kraft. Os reatores apresentaram eficiências similares de remoção de matéria orgânica e o diâmetro médio dos grânulos foi de cerca de 11 mm em todos os reatores, embora os grânulos formados no reator que recebeu 100 mg.L-1 de Ca2+ apresentou velocidade de sedimentação 36% superior aos demais e maior resistência mecânica. A melhoria da granulação pode ser obtida ainda pela seleção de microrganismos que contribuem para a formação dos agregados. A produção de substâncias poliméricas extracelulares (SPE) pelas bactérias é um dos fatores que influencia a agregação celular, uma vez que as SPE agem como agente cimentante e atuam na adesão entre as células. A produção de SPE de dezenove isolados microbianos, obtidos de grânulos aeróbios formados no tratamento de efluente de fábrica de papel reciclado foi avaliada e seis isolados dos gêneros Staphylococcus, Agrobacterium, Enterobacter e Rhodococcus melhoraram a granulação biológica. A ausência destes isolados nos testes de co-agregação reduziu a relação entre proteínas e polissacarídeos (relação PN/PS) e diminuiu a formação de agregados. === Aerobic granular sludge wastewater treatment has many advantages over the conventional activated sludge process. The granules are dense and compact microbial aggregates that allow a higher biomass retention in the biological reactor and a high settling velocity, favoring the biological removal of organic matter, nutrients, toxic substances and improves wastewater clarification. Due to the sludge structure and settleability, these benefits have attracted considerable interest in the implementation of the aerobic granular sludge process and givenrise to the need for better understanding of the formation, stability and influence of the operational parameters on the granulation. Thus, this work was divided into three chapters. Chapter 1 presents a review of recent developments on aerobic granular sludge including the possibility of using aerobic granules in membrane bioreactors, at high temperatures and for a full-scale implementation. The addition of divalent cations in the reactors can enhance granulation and granule stability. In Chapter 2, the effect of the addition of 100 mg.L-1 and 200 mg.L- of calcium in the stability, mechanical strength and diameter of the granules formed in sequential batch reactors (SBR) fed with pulp mill effluent was evaluated. The reactors showed similar organic matter removal efficiencies and granule size was approximately 11 mm in all SBR, although the granules formed in the reactor with addition of 100 mg.L- of Ca2+ had a settling velocity 36% higher and greater mechanical resistance than the others. Granulation can also be enhanced by the selection of microorganisms that contribute to the aggregates formation. Bacterial extracellular polymeric substances (EPS) production is one factor that contributes to cell aggregation, since EPS acts as an intercellular cement that may reinforce cohesion inside the bacterial clusters. In Chapter 3, EPS production of nineteen microbial isolates obtained from aerobic granules formed in the recycled paper wastewater treatment was evaluated and six isolates of the genera Staphylococcus, Agrobacterium, Enterobacter and Rhodococcus contributed to biological granulation. The absence of these isolates in the co-aggregation tests reduced the protein-polysaccharide ratio (PN / PS ratio) and reduced the aggregates formation.