CLÁUDIA REGINA MEGDA FILTRO ANAERÓBIO ASCENDENTE COMBINADO COM REATOR AERÓBIO DE LODOS ATIVADOS EM BATELDA NO TRATAMENTO DE ÁGUA RESIDUÁRIA SINTÉTICA DE INDÚSTRIA DE POLPA CELULÓSICA NÃO BRANQUEADA SOB CONDIÇÕES TERMOFÍLICAS Tese apresentada à Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo para obtenção do Título de Doutor em Engenharia – Área de Hidráulica e Saneamento. Orientador: Prof. Titular Eduardo Cleto Pires São Carlos 2007 i DEDICATÓRIA À meu pai, Jorge, por tudo que já fez na vida para me proporcionar essa conquista. À minha mãe, Lair (em memória) pelo exemplo que herdei de coragem, constância e fortaleza de espírito. À meu irmão, Marcelo, pelos incentivos nos momentos difíceis. Às minhas tias, Leda e Lílian, pelo carinho maternal e ajuda espiritual. À minha avó, Elza, meu espelho, pelas doces palavras e lição de vida. À minha família em geral, que de uma forma ou outra rezaram e torceram por mim. À Deus, por tudo e por todos. ii iii AGRADECIMENTOS A Deus, por ter me dado saúde, força, coragem e perseverança para caminhar até aqui; Ao Prof. Eduardo Cleto Pires, pela oportunidade, orientação, amizade e ensinamento durante o desenvolvimento desse trabalho; À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES pela concessão da bolsa de doutorado; À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo – FAPESP pelo auxílio financeiro para a realização dessa pesquisa; À Empresa VCP –Votorantim Celulose e Papel, unidade de Luis Antônio-SP pelo fornecimento do licor negro e inóculo aeróbio utilizados neste trabalho; À Elizabeth Moraes e Maria Ângela Tallarico Adorno pela colaboração, carinho e amizade; À Eloísa Pozzi, pelos exames e interpretações da microbiologia; Aos técnicos e funcionários do SHS: Glauce, Wagner, André, Roberto, Paulo, Júlio, Cidinha, Sá, Pavi, Fernanda, Flávia, Valdecir, Chico, Rose, Edson e Maurílio, por todo auxílio prestado e pela boa vontade em fazê-lo; A todo o corpo docente do SHS pela competência na transmissão e compartilhamento do conhecimento; À Andréa Buzzini, pelos conselhos, orientações e dicas, sobretudo pela amizade; iv Aos colegas do Laboratório de Processos Biológicos e Programa de Pós-Graduação em Hidráulica e Saneamento: Andréa Buzzini, Karina Querne, Monique Salgado, Erich Keller, Isabel Sakamoto, Kátia Del Aguila, Iolanda Duarte, Lorena Oliveira, Daniele Vich, Sandra Maintinguer, Bruna Fernandes, Renata Médici, Leonardo Damasceno, Cristina Iamamoto, Júlia Hirasawa, Lara Steil, Gabriel Souto, Pedro Carneiro, Renato Siman, Fernando Passig, Thiago Momenti, Mércia Domingues, Gunther Brucha, Marcelo Barroso, Ronan Contrera, Adriana Lopes, Tânia Almeida, Alexandre Ono, Jenny Victoria, Tatiana Caparro, Gláucio Filho, Thiago Martins, Katt Lapa, Diego Ruas, Luis Hamilton Garbossa, Daniel Medeiros,.... ter convivido com vocês foi um privilégio que fez toda diferença quando estive em São Carlos! A todos àqueles que, direta e indiretamente contribuíram de alguma maneira para a realização deste trabalho, como: Prof. Sergio Ruzzante (FEB-Barretos), Prof. e ex-assessor técnico Aparecido de Almeida (SAAE-Barretos), Prof.Dr. Valter Lúcio de Pádua (UFMG- Belo Horizonte). E, finalmente, agradeço a toda minha família, em especial aos meus pais Jorge Augusto Megda e Lair Kraut Megda (in memória) e meu irmão Marcelo Luis Megda pelo apoio incondicional de sempre e por acreditarem na minha escolha. v RESUMO MEGDA, C. R. (2007). Filtro anaeróbio ascendente combinado com reator aeróbio de lodos ativados em batelada no tratamento de água residuária sintética de indústria de polpa celulósica não branqueada sob condições termofílicas. Tese (Doutorado) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2007. Um sistema combinado anaeróbio-aeróbio composto de um filtro anaeróbio ascendente seguido de reator aeróbio de lodos ativados em batelada, foi continuamente alimentado com água residuária sintética da indústria de polpa celulósica não branqueada, durante o período de trezentos e sessenta e três dias, com o objetivo de verificar o desempenho dos reatores operados sob condições termofílicas. Os reatores foram inoculados com lodo mesofílico com gradual adaptação para a condição termofílica e operados em duas fases distintas. A primeira e segunda fases contemplam os períodos em que os reatores foram operados em temperatura termofílica de 55°C e 65°C, respectivamente. O filtro anaeróbio trabalhou com tempo de detenção hidráulica de 48 horas em fluxo contínuo e o reator aeróbio operado em bateladas seqüenciais (RBS) com tempos de ciclo de 12, 18 e 24 horas. A melhor eficiência de remoção de DQO do sistema combinado anaeróbio- aeróbio foi de 65%, devida, em maior parte ao reator anaeróbio. O filtro anaeróbio operado em temperatura de 55°C e 65°C demonstrou eficiência na capacidade de retenção de biomassa termofílica, evitando a perda no efluente. O RBS, quando operado em temperatura de 55°C e tempo de ciclo de 18 horas, demonstrou melhor eficiência para pós-tratamento de água residuária sintética. Os resultados gerais mostram uma melhor eficiência dos reatores operados em temperatura termofílica de 55°C. Palavras-chave: processo termofílico, filtro anaeróbio, RBS, sistema de tratamento combinado, polpa celulósica não branqueada, efluentes industriais. vi