Estudo de processos de tratamento de águas residuais de lagares de azeite

Abstract

O presente trabalho teve por finalidade analisar processos de tratamento de águas residuais de lagares de azeite (OMW – Olive Mill Wastewaters). A produção de azeite gera uma grande quantidade de águas residuais, que devido às suas características causam desmedidos impactes ambientais. Os efluentes gerados apresentam elevado teor de carga orgânica, baixa biodegradabilidade e são altamente tóxicos fazendo com que o seu tratamento seja essencial. Os tratamentos biológicos são as mais frequentes técnicas utilizadas para redução da carga orgânica de efluentes líquidos. Porém, para efluentes contendo compostos com baixa biodegradabilidade é necessário recorrer a tratamentos físico-químicos alternativos como são exemplo os processos de oxidação avançada, nomeadamente o processo Fenton. Neste trabalho foi estudada a aplicação do processo Fenton seguido do processo de permuta iónica para tratar OMW. Os estudos de Fenton iniciaram-se com a aplicação de um desenho de experiências baseado num plano fatorial a 2 níveis com o objetivo de avaliar a influência de diferentes variáveis (concentração de Fe2+, concentração de H2O2, tempo e pH) na eficiência de remoção de carga orgânica. Um segundo desenho de experiências foi seguidamente aplicado com a finalidade de encontrar condições ótimas para o processo, variando as concentrações de Fe2+ e o rácio [Fe2+]/[H2O2]. Os resultados do tratamento com reagente de Fenton permitiram obter uma eficiência ótima do processo usando 50 ppm de Fe2+ e 0,002 (m/m) como rácio Fe2+/H2O2. Para estas condições obteve-se uma remoção de 81% da CQO,81 e 97% de TPh e CBO5, respetivamente. As experiências de permuta iónica foram efetuadas recorrendo à resina Lewatit TP207 que revelou maior afinidade para a remoção de iões ferro trivalente. O ajuste das isotérmicas de equilíbrio com efluente simulado e efluente real foi conseguido recorrendo aos modelos de Freundlich e Langmuir sendo que o melhor ajuste se conseguiu para o primeiro modelo. Estudos para avaliar a influência da carga orgânica, em termos da CQO, que variou entre 0 e 2000 mg O2 L-1 demonstraram que a sua presença no efluente pode favorecer a remoção de ferro. Após o tratamento por Fenton verificou-se que a remoção de ferro pela resina é independente da valência do ferro inicial (Fe2+ ou Fe3+). A descrição da isotérmica de equilíbrio obtida com uma solução cuja concentração inicial de ião ferro era de 50 mg L-1, com recurso ao modelo de Langmuir, conduziu a uma quantidade máxima (qmáx) de adsorção de 26,74 mg/g resina.

This study aimed to analyze possible processes for treating wastewaters generated from olive oil mills (OMW - Olive Mill Wastewaters). The production of olive oil generates a large amount of wastewater, which due to their characteristics cause unmeasured environmental impacts. The generated effluents have high content of organic load, low biodegradability and are highly toxic being its treatment essential. Biological treatments are the most common used techniques to reduce the organic load of liquid effluents. However, for wastewaters containing compounds with low biodegradability it is necessary to use alternative physical-chemical treatments such as advanced oxidation processes, including Fenton’s process. In this work, the application of the Fenton oxidation process followed by ion exchange to treat OMW was studied. The studies of Fenton started with the application of a two level factorial design with the aim of assessing the influence of different variables (Fe2+ concentration, H2O2 concentration, time and pH) in the process. A second design of experiments was then applied with the purpose of finding optimal conditions for the process by varying the concentrations of Fe2+ and the ratio of [Fe2+]/[H2O2]. The results of the treatment with Fenton´s reagent allowed to obtain optimal efficiency of the process using 50 ppm of Fe2+ and 0.002 (w/w) as ratio of Fe2+/H2O2. For these conditions, a removal of 81% of COD, 81 and 97% of TPh and BOD5, respectively, were achieved. Ion-exchange experiments were carried out by using the resin Lewatit TP 207 that showed higher affinity for the removal of trivalent iron ions. The fitting of the equilibrium isotherms using simulated effluent and real effluent was achieved using the Freundlich and Langmuir models in which the best fit was achieved with the first model. Studies to evaluate the influence of organic load, in terms of COD, varying between 0 and 2000 mg L-1 have showed that its presence can enhances iron removal from solution. After the Fenton treatment, it was found that the iron removal by resin is independent of the iron valence (Fe2+ or Fe3+). The description of the equilibrium isotherm obtained with a solution in which the initial concentration of iron was 50 mg L-1, using the Langmuir model, leading to a maximum amount (qmax) adsorption of 26.74 mg / gresin.