A necessidade de produção de papel por processo ambientalmente corretos é um grande desafio. A polpa celulósica branqueada gera um dos efluentes mais problemáticos e estudados atualmente. O tipo de efluente na planta de branqueamento é mais importante que a quantidade gerada. O efeito da DBO no corpo receptor desse resíduo não é o principal problema, o problema está na geração dos compostos organoclorados, que estão dissolvidos nesse efluente. Muitas substâncias desse grupo são tóxicas e também podem ter efeitos carcinogênicos e mutagênicos. O estudo desse tipo de efluente em sistemas de tratamento biológico é de extrema importância e é tema de diversos trabalhos científicos. Entretanto, há algumas dificuldades relacionadas com a viabilidade de composição, a obtenção, o manuseio e o armazenamento de amostras desse tipo de efluente em laboratórios de pesquisa. O objetivo desse trabalho foi, portanto, obter um efluente sintético em escala laboratorial, sob condições controladas, que pudesse simular o comportamento de um efluente gerado em uma planta de branqueamento, quando em um sistema de tratamento biológico. Para isso, partiu-se de uma amostra de polpa celulósica não-branqueada e realizou-se a etapa de branqueamento no laboratório sob condições semelhantes às industriais, obtendo-se assim, o efluente desejado, que foi chamado de Efluente Sintético. A comparação foi realizada através da caracterização físico-química deste efluente e de um efluente de uma planta industrial de branqueamento, chamado de Efluente Industrial. Reatores anaeróbios operando em batelada foram utilizados para avaliação do comportamento destes influentes de tratamento biológico. Observou-se que o comportamentos de ambos os efluentes pôde ser considerado semelhante. A avaliação foi feita através do acompanhamento da produção de gás metano e eficiências de remoção de DQO e AOX. / The necessity of producing paper by environmental friendly processes is a big challenge; bleached cellulose pulp produces one of the most problematic and studied kind of effluent nowadays. The kind of effluent produced in the bleaching mill is more important than the quantity of this effluent. The effect of the BOD of this effluent in the receiving water is not the main problem, the problem is on the generation of organochlorines compounds that are dissolved in this effluent. A lot of substances of this group are toxic and can show carcinogenic and mutagenic effects. The study of effluent in biologic systems of treatment is extremely important and is theme of a variety of scientific works. However, there are some difficulties related to the variability of composition, the obtainment, the handling and the storage of samples of this kind of effluent in a research laboratory. Therefore, the purpose of this work was to obtain a synthetic effluent in a laboratory scale, under controlled conditions, that could simulate the behavior of an effluent produced in a bleaching mill, when in a biological system of treatment. For this, it was used a sample of a unbleached cellulose pulp and it was done the stage of bleaching in the laboratory under similar conditions to the mill\'s, obtaining in this way the desired effluent, that was called Synthetic Effluent. It was done a comparison between this effluent and a bleaching mill effluent, that was called Industrial Effluent, by a physical and chemical characterization. It was used anaerobic batch reactors to make a evaluation of the behavior of these effluents in a biological system of treatment. It was observed that the behavior of both effluents can be considered similar. The evaluation was done by the observation of methane gas production and by the efficiencies of COD and AOX removal.

A necessidade de produção de papel por processo ambientalmente corretos é um grande desafio. A polpa celulósica branqueada gera um dos efluentes mais problemáticos e estudados atualmente. O tipo de efluente na planta de branqueamento é mais importante que a quantidade gerada. O efeito da DBO no corpo receptor desse resíduo não é o principal problema, o problema está na geração dos compostos organoclorados, que estão dissolvidos nesse efluente. Muitas substâncias desse grupo são tóxicas e também podem ter efeitos carcinogênicos e mutagênicos. O estudo desse tipo de efluente em sistemas de tratamento biológico é de extrema importância e é tema de diversos trabalhos científicos. Entretanto, há algumas dificuldades relacionadas com a viabilidade de composição, a obtenção, o manuseio e o armazenamento de amostras desse tipo de efluente em laboratórios de pesquisa. O objetivo desse trabalho foi, portanto, obter um efluente sintético em escala laboratorial, sob condições controladas, que pudesse simular o comportamento de um efluente gerado em uma planta de branqueamento, quando em um sistema de tratamento biológico. Para isso, partiu-se de uma amostra de polpa celulósica não-branqueada e realizou-se a etapa de branqueamento no laboratório sob condições semelhantes às industriais, obtendo-se assim, o efluente desejado, que foi chamado de Efluente Sintético. A comparação foi realizada através da caracterização físico-química deste efluente e de um efluente de uma planta industrial de branqueamento, chamado de Efluente Industrial. Reatores anaeróbios operando em batelada foram utilizados para avaliação do comportamento destes influentes de tratamento biológico. Observou-se que o comportamentos de ambos os efluentes pôde ser considerado semelhante. A avaliação foi feita através do acompanhamento da produção de gás metano e eficiências de remoção de DQO e AOX. / The necessity of producing paper by environmental friendly processes is a big challenge; bleached cellulose pulp produces one of the most problematic and studied kind of effluent nowadays. The kind of effluent produced in the bleaching mill is more important than the quantity of this effluent. The effect of the BOD of this effluent in the receiving water is not the main problem, the problem is on the generation of organochlorines compounds that are dissolved in this effluent. A lot of substances of this group are toxic and can show carcinogenic and mutagenic effects. The study of effluent in biologic systems of treatment is extremely important and is theme of a variety of scientific works. However, there are some difficulties related to the variability of composition, the obtainment, the handling and the storage of samples of this kind of effluent in a research laboratory. Therefore, the purpose of this work was to obtain a synthetic effluent in a laboratory scale, under controlled conditions, that could simulate the behavior of an effluent produced in a bleaching mill, when in a biological system of treatment. For this, it was used a sample of a unbleached cellulose pulp and it was done the stage of bleaching in the laboratory under similar conditions to the mill\'s, obtaining in this way the desired effluent, that was called Synthetic Effluent. It was done a comparison between this effluent and a bleaching mill effluent, that was called Industrial Effluent, by a physical and chemical characterization. It was used anaerobic batch reactors to make a evaluation of the behavior of these effluents in a biological system of treatment. It was observed that the behavior of both effluents can be considered similar. The evaluation was done by the observation of methane gas production and by the efficiencies of COD and AOX removal.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:46:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leandro Fleck.pdf: 1897702 bytes, checksum: b3e258336499f4a0de7936279b0ee27c (MD5) Previous issue date: 2014-01-31 / The development of human activities generates high amounts of industrial effluent, which has a high impact on watercourses, mainly due to organic load constituents. Among the methods used to control water pollution, the method of mathematical modeling stands out, a simulation tool that allows the generation of future scenarios. This study proposes to generate a mathematical model of water quality that simulates the process of aerobic self-depuration of organic matter from watercourses. For this purpose, it was used a water bath coupled to a jar test, providing temperature control from 20 to 28 °C, and flow velocity from 0.29 to 0.87 m s-1, similarly to natural conditions. The trials were conducted using a synthetic effluent with an initial COD concentration of 50 mg L-1, based on a Central Composite Design (DCC), composed of seven trials. All trials lasted 15 days, with effluent samples collected daily for the analysis of Chemical Oxygen Demand (COD) and Dissolved Oxygen (OD). A mathematical equation was developed for each day of self-depuration. The final mathematical model gathers 15 equations of self-depuration. The significance of the equations was measured using the analysis of variance to 10%. To validate the proposed model, a self-depuration trial was carried out under the conditions of 26 °C and 0.38 m s-1 with an initial COD concentration of 30 mg L-1. The analysis of variance was performed for the proposed mathematical model as well as the analysis of normality and homoscedasticity for waste, with a significance level of 5%.There are indications that the temperature significantly had an influence in the kinetics of aerobic decomposition of organic matter in the first and from the sixth to the fifteenth day self-depuration. The flow velocity significantly influenced in the eighth and from the twelfth to the fifteenth day of self-depuration, and the interaction between the factors in the eighth and fifteenth day of self-depuration, with p-values lower than the significance level adopted. With a confidence interval of 90%, the equations representing the first and from the seventh to the fifteenth day of self-depuration are statistically significant, with coefficients of determination (R2) greater than 84%. The proposed model adequately described the experimental data obtained in the validation trial, presented p-value of 2.49 E-17, lower than the level of significance adopted, of 5%. Thus, the model proposed can be considered statistically significant, describing the total variation of responses, with a ratio of 99.46%. The proposed mathematical model described the process of self-depuration in watercourses within the temperature and flow velocity intervals in which it was generated / O desenvolvimento das atividades humanas teve como consequência direta a geração de elevada quantidade de efluentes industriais, altamente impactantes aos cursos hídricos receptores, devido principalmente à carga orgânica constituinte. Dentre os métodos utilizados para o controle da poluição hídrica, destaca-se a modelagem matemática, a qual, sendo uma ferramenta de simulação, possibilita a geração de cenários futuros. O presente estudo propõe a geração de um modelo matemático de qualidade da água que possibilite simular o processo de autodepuração aeróbia da matéria orgânica de um corpo hídrico. Para a realização do estudo utilizou-se um banho-maria acoplado a um jar test, possibilitando o controle da temperatura na faixa de 20 a 28 °C e velocidade de fluxo na faixa de 0,29 a 0,87 m s-1, valores típicos encontrados em condições naturais. Os ensaios foram conduzidos utilizando-se efluente sintético a partir de uma concentração inicial de DQO de 50 mg L-1, com base em um Delineamento Composto Central (DCC), composto por 7 ensaios. Todos os ensaios tiveram duração de 15 dias, com coletas diárias de amostras de efluente para análise de Demanda Química de Oxigênio (DQO) e Oxigênio Dissolvido (OD). Gerou-se uma equação matemática para cada dia de autodepuração. O modelo matemático final reúne 15 equações de autodepuração. A significância das equações foi avaliada utilizando-se a Análise de Variância a 10%. Realizou-se a validação do modelo proposto, com base em um ensaio de autodepuração conduzido nas condições de 26 °C e 0,38 m s-1 a partir de uma concentração inicial de DQO de 30 mg L-1. Realizou-se a análise de variância para o modelo matemático proposto, assim como análise de normalidade e homoscedasticidade para os resíduos, com um nível de significância de 5%. Há indícios de que a temperatura influenciou significativamente na cinética de decomposição aeróbia da matéria orgânica no primeiro e do sexto ao décimo quinto dia autodepuração. A velocidade de fluxo influenciou significativamente no oitavo e do décimo segundo ao décimo quinto dia de autodepuração e a interação entre os fatores, no oitavo e no décimo quinto dia de autodepuração, apresentando p-valores menores que o nível de significância adotado. Com um intervalo de confiança de 90%, as equações representativas do primeiro e do sétimo ao décimo quinto dia de autodepuração, são estatisticamente significativas, apresentando coeficientes de determinação (R2) superiores a 84%. O modelo proposto descreveu satisfatoriamente os dados experimentais obtidos no ensaio de validação, apresentado p-valor de 2,49E-17, menor que o nível de significância adotado, de 5%. Assim, considera-se o modelo proposto como sendo estatisticamente significativo, descrevendo a variação total das respostas, com uma proporção de 99,46%. O modelo matemático proposto descreve satisfatoriamente o processo natural de autodepuração em cursos hídricos, dentro dos limites de temperatura e velocidade de fluxo em que foi gerado

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:23:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leandro Fleck.pdf: 1897702 bytes, checksum: b3e258336499f4a0de7936279b0ee27c (MD5) Previous issue date: 2014-01-31 / The development of human activities generates high amounts of industrial effluent, which has a high impact on watercourses, mainly due to organic load constituents. Among the methods used to control water pollution, the method of mathematical modeling stands out, a simulation tool that allows the generation of future scenarios. This study proposes to generate a mathematical model of water quality that simulates the process of aerobic self-depuration of organic matter from watercourses. For this purpose, it was used a water bath coupled to a jar test, providing temperature control from 20 to 28 °C, and flow velocity from 0.29 to 0.87 m s-1, similarly to natural conditions. The trials were conducted using a synthetic effluent with an initial COD concentration of 50 mg L-1, based on a Central Composite Design (DCC), composed of seven trials. All trials lasted 15 days, with effluent samples collected daily for the analysis of Chemical Oxygen Demand (COD) and Dissolved Oxygen (OD). A mathematical equation was developed for each day of self-depuration. The final mathematical model gathers 15 equations of self-depuration. The significance of the equations was measured using the analysis of variance to 10%. To validate the proposed model, a self-depuration trial was carried out under the conditions of 26 °C and 0.38 m s-1 with an initial COD concentration of 30 mg L-1. The analysis of variance was performed for the proposed mathematical model as well as the analysis of normality and homoscedasticity for waste, with a significance level of 5%.There are indications that the temperature significantly had an influence in the kinetics of aerobic decomposition of organic matter in the first and from the sixth to the fifteenth day self-depuration. The flow velocity significantly influenced in the eighth and from the twelfth to the fifteenth day of self-depuration, and the interaction between the factors in the eighth and fifteenth day of self-depuration, with p-values lower than the significance level adopted. With a confidence interval of 90%, the equations representing the first and from the seventh to the fifteenth day of self-depuration are statistically significant, with coefficients of determination (R2) greater than 84%. The proposed model adequately described the experimental data obtained in the validation trial, presented p-value of 2.49 E-17, lower than the level of significance adopted, of 5%. Thus, the model proposed can be considered statistically significant, describing the total variation of responses, with a ratio of 99.46%. The proposed mathematical model described the process of self-depuration in watercourses within the temperature and flow velocity intervals in which it was generated / O desenvolvimento das atividades humanas teve como consequência direta a geração de elevada quantidade de efluentes industriais, altamente impactantes aos cursos hídricos receptores, devido principalmente à carga orgânica constituinte. Dentre os métodos utilizados para o controle da poluição hídrica, destaca-se a modelagem matemática, a qual, sendo uma ferramenta de simulação, possibilita a geração de cenários futuros. O presente estudo propõe a geração de um modelo matemático de qualidade da água que possibilite simular o processo de autodepuração aeróbia da matéria orgânica de um corpo hídrico. Para a realização do estudo utilizou-se um banho-maria acoplado a um jar test, possibilitando o controle da temperatura na faixa de 20 a 28 °C e velocidade de fluxo na faixa de 0,29 a 0,87 m s-1, valores típicos encontrados em condições naturais. Os ensaios foram conduzidos utilizando-se efluente sintético a partir de uma concentração inicial de DQO de 50 mg L-1, com base em um Delineamento Composto Central (DCC), composto por 7 ensaios. Todos os ensaios tiveram duração de 15 dias, com coletas diárias de amostras de efluente para análise de Demanda Química de Oxigênio (DQO) e Oxigênio Dissolvido (OD). Gerou-se uma equação matemática para cada dia de autodepuração. O modelo matemático final reúne 15 equações de autodepuração. A significância das equações foi avaliada utilizando-se a Análise de Variância a 10%. Realizou-se a validação do modelo proposto, com base em um ensaio de autodepuração conduzido nas condições de 26 °C e 0,38 m s-1 a partir de uma concentração inicial de DQO de 30 mg L-1. Realizou-se a análise de variância para o modelo matemático proposto, assim como análise de normalidade e homoscedasticidade para os resíduos, com um nível de significância de 5%. Há indícios de que a temperatura influenciou significativamente na cinética de decomposição aeróbia da matéria orgânica no primeiro e do sexto ao décimo quinto dia autodepuração. A velocidade de fluxo influenciou significativamente no oitavo e do décimo segundo ao décimo quinto dia de autodepuração e a interação entre os fatores, no oitavo e no décimo quinto dia de autodepuração, apresentando p-valores menores que o nível de significância adotado. Com um intervalo de confiança de 90%, as equações representativas do primeiro e do sétimo ao décimo quinto dia de autodepuração, são estatisticamente significativas, apresentando coeficientes de determinação (R2) superiores a 84%. O modelo proposto descreveu satisfatoriamente os dados experimentais obtidos no ensaio de validação, apresentado p-valor de 2,49E-17, menor que o nível de significância adotado, de 5%. Assim, considera-se o modelo proposto como sendo estatisticamente significativo, descrevendo a variação total das respostas, com uma proporção de 99,46%. O modelo matemático proposto descreve satisfatoriamente o processo natural de autodepuração em cursos hídricos, dentro dos limites de temperatura e velocidade de fluxo em que foi gerado