Application of Heterogenous Catalysis with TiO2 Photo Irradiated by Sunlight and Latter Activated Sludge System for the Reduction of Vinasse Organic Load

Abstract

Vinasse is the main residue generated during alcohol, sugar and blue rum production by fermentation process. This residue is effluent that could cause serious environmental pollution due to high organic load when is not treated adequately. The aim of this work consists of evaluating the efficiency and application of heterogeneous photocatalysis with TiO2, followed by a biological treatment (activated sludge system) to reduce organic load in the referred effluent. Complete factorial designs indicated the best experimental conditions subsequent to photacatalytic and biological treatments providing a reduction of non-purgeable organic carbon (NPOC) as a variable response. After the photocatalytic process, the sample from the best experiment condition was treated by a biological process in order to verify the degradation efficiency of the effluent organic matter studied according to the hybrid system (Advanced Oxidation Process—Acti- vated Sludge System). This system, which presented more efficiency, had a photochemical treatment of 180 minutes carried out in aerated solutions, pH 9 and effluent in natura, while the biological treatment was performed at pH 8 and sludge concentration of 5 gL–1. The reduction of biochemical oxygen demand (BOD) was >80%.

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J. Carrocci, R. Mori, O. Guimarães, R. Salazar, M. Oliveira, A. Peixoto and H. Filho, "Application of Heterogenous Catalysis with TiO2 Photo Irradiated by Sunlight and Latter Activated Sludge System for the Reduction of Vinasse Organic Load," Engineering, Vol. 4 No. 11, 2012, pp. 746-760. doi: 10.4236/eng.2012.411096.

Conflicts of Interest

The authors declare no conflicts of interest.

References

[1] E. P. Carvalho, “Formula??o de uma Estratégia para Garantir o Aumento da Produ??o,” In: Seminário “Uma Estratégia Para o Etanol Brasileiro”, Casa do Brasil, Rio de Janeiro, November 2006.
[2] Uni?o da Indústria de Cana-de-A?úcar (UNICA), 2009. http://www.portalunica.com.br
[3] I. C. Macedo, “Situa??o Atual e Perspectivas do Etanol,” Estudos Avan?ados, Vol. 21, No. 59, 2007, pp. 157-165.
[4] Universidade Estadual Paulista—UNESP, “Termo de Referência para o Workshop Tecnológico—Vinha?a,” 2007. http://www.apta.sp.gov.br/cana/anexos/Termo_de_Referencia_Vinhaca.pdf. Access on 15/ago/2009
[5] G. A. Nascimento, “Aproveitamento de Baga?o em Usinas de álcool e A?úcar—Venda, Queima ou Hidrólise,” Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Guaratinguetá, 2008.
[6] W. J. Freire and L. A. B. Cortêz, “Vinha?a de Cana-deA?úcar,” Agropecuária, Guaíba, 2000, p. 203.
[7] R. P. Barros, P. R. A. Viégas and F. S. R. Holanda, “Estudo dos Efeitos da Aplica??o da Vinha?a na Qualidade de Solos em Cultivo de Cana-de-A?úcar (Saccharum officinarum L.), e o Uso de Indicadores no Sistema de Produ??o,” 2009. http://hdl.handle.net/2315/139
[8] M. T. Ludovice, “Estudo do Efeito Poluente da Vinha?a Infiltrada em Canal Condutor de Terra Sobre o Len?ol Freático,” Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 1996.
[9] R. F. S. Salazar and H. J. I. Filho, “Aplica??o de Processo Oxidativo Avan?ado Baseado em Fotocatálise Heterogênea (TiO2/UVsolar) para o Pré-tratamento de Afluente Lácteo,” Augm Domus, 2009, pp. 27-44. http://revistas.unlp.edu.ar/index.php/domus/article/view/79/43
[10] R. F. P. Nogueira and W. F. Jardim, “A Fotocatálise Heterogênea e sua Aplica??o Ambiental,” Quimica Nova, Vol. 21, No. 1, 1998, pp. 69-72. doi:10.1590/S0100-40421998000100011
[11] X. Domènech, W. F. Jardim and M. I. Litter, “Procesos Avanzados de Oxidación para la Eliminación de Contaminantes,” In: Eliminiación de Contaminantes por Fotocatálisis Heterogênea. Rede CYTED, La Plata, 2001, Cap. 1.
[12] G. R. S. Samanamud, C. C. A. Loures, A. L. Souza, R. F. S. Salazar, Y. S. Oliveira, M. B. Silva and H. J. I. Filho, “Heterogeneous Photocatalytic Degradation of Dairy Wastewater Using Immobilized ZnO,” ISRN Chemical Engineering, Vol. 2012, 2012, Article ID: 275371.
[13] R. S. Freire, R. Pelegrini, L. T. Kubota, N. Duran and P. Peralta-Zamora, “Novas Tendências para o Tratamento de Resíduos Industriais Contendo Espécies Organocloradas,” Quimica Nova, Vol. 23, No. 4, 2000, pp. 504-511. doi:10.1590/S0100-40422000000400013
[14] A. P. Davis and C. P. Huang, “Removal of Phenols from Water by a Photocatalytic Oxidation Process,” Water Science and Technology, Vol. 21, No. 6-7, 1989, pp. 455464.
[15] R. L. Ziolli and W. F. Jardim, “Mecanismo de Fotodegrada??o de Compostos Organicos Catalisada por TiO2,” Quimica Nova, Vol. 21, No. 3, 1998, pp. 319-325. doi:10.1590/S0100-40421998000300013
[16] I. V. L. Ferreira and L. A. Daniel, “Fotocatálise Heterogênea com TiO2 Aplicada ao Tratamento de Esgoto Sanitário Secundário,” Engenharia Sanitária Ambiental, Vol. 9, No. 4, 2004, pp. 335-342. doi:10.1590/S1413-41522004000400011
[17] J. Rodríguez, R. J. Candal, J. Solís, W. Estrada and M. A. Blesa, “El Fotocatalizador: Síntesis, Propriedades y Limitaciones,” In: Solar Safe Water, Tecnologías Solares Para la Desinfección y Descontaminación del água. Proyecto FP6-510603 Del Sexto Programa Marco de la Unión Europea, Buenos Aires, 2006, pp. 135-152.
[18] M. J. Pelczar, R. Reid and E. C. S. Chan, “Microbiologia,” McGraw-Hill do Brasil, S?o Paulo, 1980, p. 576.
[19] W. F. Jardim and M. C. Canela, “Fundamentos da Oxida??o Química no Tratamento de Efluentes e Remedia??o de Solos,” Instituto de Química (IQ), Universidade de Campinas, Campinas, 2004.
[20] R. F. S. Salazar, J. S. Carrocci and H. J. I. Filho, “Employment of Factorial Design to Evaluate the Organic Loading and Aeration of Biological Systems in the Degradation of Dairy Wastewater,” Ambiente & água, Vol. 6, No. 3, 2011, pp. 98-109. doi:10.4136/ambi-agua.522
[21] Conselho Nacional do Meio Ambiente—CONAMA, “CONAMA No. 357: Disposi??o Sobre a Classifica??o dos Corpos de água e Diretrizes Ambientais para o Seu Enquadramento, Bem Como Estabelecimento das Condi??es e Padr?es de Lan?amento de Efluentes,” 2007. http://www.mma.gov.br/port/conama
[22] R. F. S. Salazar, “Aplica??o de Processo Oxidativo Avan?ado (POA) Como Pré-Tratamento de Efluente de Laticínio para Posterior Tratamento Biológico,” Disserta??o (Mestrado), Universidade de S?o Paulo, Lorena, 2009. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97136/tde-25102012-134440/pt-br.php
[23] CETESB (Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental), “Portal do Governo do Estado de S?o Paulo,” 2009. http://www.cetesb.sp.gov.br

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