PT105455A - TREATMENT OF RESIDUAL WATERS OF THE CHEESE INDUSTRY BY SERIAL CHEMICAL PRECIPITATION, NATURAL NEUTRALIZATION AND BIODEGRADATION SERIES AEROPIA - Google Patents

Abstract

A APLICAÇÃO DE PROCESSOS EM SÉRIE DE CLARIFICAÇÃO (PRECIPITAÇÃO QUÍMICA (PQ) SEGUIDO DE SEDIMENTAÇÃO POR CAMADAS), ESTABILIZAÇÃO NATURAL DE PH, POR CARBONATAÇÃO A PARTIR DO CO2 DO AR E BIODEGRADAÇÃO AERÓBIA (BA) CONSTITUEM UMA ALTERNATIVA EFICIENTE, ECONÓMICA E DE FÁCIL APLICAÇÃO NO TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUAIS DA INDÚSTRIA DE QUEIJO (ARIQ), QUER FRESCAS QUER ARMAZENADAS. A ETAPA DE PRECIPITAÇÃO OCORRE PELA ADIÇÃO DE CAL HIDRATADA ATÉ À OBTENÇÃO DE UM PRECIPITADO ABUNDANTE QUE APRESENTA SEDIMENTAÇÃO POR ZONAS. A ETAPA DE CLARIFICAÇÃO PERMITE A OBTENÇÃO DE UM EFLUENTE CLARIFICADO E TRANSPARENTE, BIODEGRADÁVEL, COM REDUZIDO TEOR DE SÓLIDOS EM SUSPENSÃO,TURVAÇÃO, FÓSFORO, AZOTO, PROTEÍNAS, ÓLEOS E GORDURAS. O EFLUENTE CLARIFICADO SE COLOCADO AO ABRIGO DO AR É ESTÁVEL E MANTÉM AS SUAS PROPRIEDADES AO LONGO DO TEMPO. QUANDO EXPOSTO AO AR O PH DESCE ATÉ PRÓXIMO DA NEUTRALIDADE POR REACÇÃO COM O CO2 DO AR E PRECIPITAÇÃO DE CACO3. A ETAPA DECLARIFICAÇÃO PERMITE A APLICAÇÃO DO PROCESSO DE BA COM REDUÇÃO DO TEMPO DE RETENÇÃO (31-74%) E DA CONTAMINAÇÃO ORGÂNICA (100%) BEM COMO SE VERIFICA A SEDIMENTAÇÃO DAS LAMAS POR ZONAS.THE APPLICATION OF CLARIFICATION SERIES (CHEMICAL PRECIPITATION (PQ) FOLLOWED BY SEDIMENTATION BY LAYERS), NATURAL STABILIZATION OF PH, BY CARBONATING FROM AIR CO 2 AND AEROPIA (BA) BIODEGRADATION CONSTITUTE AN EFFICIENT, ECONOMIC AND EASY APPLICATION ALTERNATIVE IN THE TREATMENT OF RESIDUAL WATERS OF THE CHEESE INDUSTRY (ARIQ), WANT FRESH WOULD BE STORED. THE PRECIPITATION STAGE OCCURS BY ADDING HYDRATED LIME TO THE OBTAINMENT OF AN ABUNDANT PRECIPITATION THAT PRESENTS SEDIMENTATION BY ZONES. The CLARIFICATION STAGE ALLOWS A CLARIFIED AND TRANSPARENT BIODEGRADABLE EFFLUENT WITH A REDUCED CONTENT OF SUSPENSION, TURBATION, PHOSPHORUS, NITROGEN, PROTEINS, OILS AND FATS. THE CLARIFIED EFFLUENT IF PLACED UNDER THE AIR IS STABLE AND MAINTAINS ITS PROPERTIES ALONG THE TIME. WHEN EXPOSED TO AIR THE PH DECREASES NEARLY NEUTRALITY BY REACTION WITH AIR CO2 AND CACO3 PRECIPITATION. THE STAGE DECLARATION ALLOWS THE APPLICATION OF THE BA PROCESS WITH REDUCTION OF THE RETENTION TIME (31-74%) AND OF THE ORGANIC CONTAMINATION (100%) AS WELL AS THE SEDIMENTATION OF THE PLASTERS BY ZONES IS VERIFIED.

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Tratamento de Águas Residuais da Indústria de Queijo Mediante Processos em Série de Precipitação Química, Neutralização Natural e Biodegradação Aeróbia 1. Domínio Técnico da Invenção 0 presente invento diz respeito ao desenvolvimento de uma sequência de tratamento para as águas residuais da indústria do queijo (ARIQ), sem necessidade de recurso a prévia diluição do efluente. Este invento é válido quer o efluente seja tratado no dia da sua produção, fresco, ou se encontre armazenado durante meses, figura 1 e 2. Estas águas são caracterizadas por apresentarem pH ácido, valor médio 4,23±0,11, elevada carga orgânica de difícil biodegradabilidade, bem como elevada salinidade. A sequência de tratamento inicia-se com uma etapa de pré-tratamento por precipitação química básica na qual é adicionada uma solução de cal hidratada, até atingir um pH entre 10,5 e 13, seguida de sedimentação por camadas, figura 1. Esta etapa de pré-tratamento permite a redução da carga orgânica, turvação, sólidos suspensos totais, óleos e gorduras, azoto kjeldhal, fósforo, proteínas e lactose, bem como a obtenção de sobrenadantes mais propensos à biodegradação aeróbia (lamas activadas), por redução considerável do tempo de retenção hidráulico e pela homogeneização da amostra.Technical Field of the Invention The present invention relates to the development of a treatment sequence for the waste water of the cheese industry (ARIQ) , without the need to resort to prior dilution of the effluent. This invention is valid whether the effluent is treated on the day of its production, fresh, or stored for months, figures 1 and 2. These waters are characterized by acid pH, mean value 4.23 ± 0.11, high load difficult to biodegrade, as well as high salinity. The treatment sequence begins with a pre-treatment step by basic chemical precipitation in which a solution of hydrated lime is added until it reaches a pH between 10.5 and 13, followed by layered sedimentation, figure 1. This step of the pre-treatment allows the reduction of organic load, turbidity, total suspended solids, oils and fats, kjeldhal nitrogen, phosphorus, proteins and lactose, as well as obtaining supernatants that are more prone to aerobic biodegradation (activated sludge). hydraulic retention time and homogenization of the sample.

Seguidamente o sobrenadante alcalino, obtido em resultado do pré-tratamento anterior, é exposto à atmosfera onde, ao fim de aproximadamente 4 dias, atinge um pH próximo da neutralidade em virtude das reacções de carbonatação que ocorrem com o CO2 do ar.Then, the alkaline supernatant obtained as a result of the previous pretreatment is exposed to the atmosphere where, after about 4 days, it reaches a pH close to neutrality by virtue of the carbonation reactions occurring with CO2 from the air.

Após neutralização natural do pH, o sobrenadante é sujeito a biodegradação aeróbia, por lamas activadas, num tempo de retenção hidráulico de aproximadamente 1,9 dias. 2. Técnica anteriorAfter natural neutralization of the pH, the supernatant is subjected to aerobic biodegradation by activated sludge in a hydraulic retention time of approximately 1.9 days. 2. Prior Art

Os tratamentos convencionais, utilizados no tratamento de ARIQ, baseiam-se em processos biológicos aeróbios e anaeróbios. Os tratamentos por processos aeróbios são apenas possíveis após diluição do efluente e para tempos de retenção hidráulica (TRH) elevados, maiores do que 8 dias. A variação da composição do caudal ou da concentração em lactose da ARIQ, tem como consequência a não obtenção de condições de operação estáveis e por isso dissuade as 1 pequenas e medias empresas de optarem por tratamentos aeróbios.Conventional treatments, used in the treatment of ARIQ, are based on aerobic and anaerobic biological processes. Aerobic processes are only possible after dilution of the effluent and for high hydraulic retention times (HRT), longer than 8 days. The variation in the composition of the flow rate or the lactose concentration of the ARIQ has the consequence of not obtaining stable operating conditions and therefore dissuades the 1 small and medium companies from choosing aerobic treatments.

Adicionalmente, os processos anaeróbios apresentam problemas de flotação de lamas, devido à presença de gorduras, com potencial perda da biomassa microbiana activa.Additionally, the anaerobic processes present problems of sludge flotation, due to the presence of fats, with potential loss of the active microbial biomass.

Por outro lado, o principal hidrato de carbono presente, lactose, é um dos responsáveis pelos elevados valores de matéria orgânica destes efluentes e não pode ser utilizado directamente como fonte de carbono pela maioria dos microrganismos. Assim, torna-se necessário a administração de nutrientes, como sais de amónio. A principal proteína existente, caseína, é muito resistente à degradação biológica, necessitando de microrganismos específicos. A patente US005562829A "Process for clarifiying milkhouse wastewater" refere-se a remoção de fósforo e sólidos através da adição de cálcio, sob a forma de cal, até pH no intervalo de 9-10. Este processo funciona apenas para relações de SST: fósforo de 1 a 2:1. Relações diferentes exigem a diluição do efluente, com remoção prévia de gorduras. Esta patente reporta-se a uma matriz diferente pois a sua aplicação reside em água residuais resultantes da lavagem de tubagens da indústria de leite, que apresenta pH neutro e com um objectivo muito mais restrito, o da remoção de fósforo. A patente US 4956093 "Wastewater Treatment Process" utiliza a cal no ajustamento do pH (9 ou preferencialmente a 11-12) para a aplicação de sulfato de alumínio ou cloreto férrico no pré - tratamento da água residual da indústria de lacticínios. A patente refere que a cal é menos eficiente que os dois coagulantes quando usada em efluentes de lacticínios pois tem a tendência a formar floculos de cal não sedimentáveis. O tratamento seguinte é um tratamento que utiliza carvão activado biologicamente activo ou outro material biologicamente activo como pós-tratamento da água residual pré-tratada em condições aeróbias. A patente US 4400315 "Method to removing phosphate materiais from deproteinized cheese whey" usa como material de partida o soro de queijo desproteinizado e correcção do pH a pH 6,5- a 7, com hidróxido de potássio. A adição de hidróxido de cálcio ocorre à temperatura de 150 a 180 °F e tem por objectivo a remoção de fósforo do soro desproteinizado, na forma de fosfato de cálcio. 2 0 artigo " Ayoub, G.M., Merhebi, F., Acra, A., El-Fadel, M. and Koopman, B. "Sewater Bittern for the Treatment iof Alkalinized Industrial Effluents". 2000. Wat. Res., 34 (2), pp. 640-656 estuda o tratamento de efluentes de lacticinios com recurso à cal, mas com o objectivo de aumentar o pH de 9,06 para 11,4 para permitir a precipitação de floculos de Mg (OH) 2, resultantes da adição de 35 mg/1 de Mg2+. Refere ainda que a floculação dos efluentes de lacticinios alcalinizados apresentava remoção insignificante de Turvação, CQO e SST. O artigo "Kushwaha, J.P., Sribastava, V.C., Mall, I.D., "Treatment of Dairy Wastewater by Inorganic Coagulants: Parametric and Disposal Studies". 2010. Wat. Res., 44 pp. 5867-5874, usa coagulantes no tratamento de uma solução de leite em pó e refere que o Ca (OH) 2 é eficaz na remoção de fósforo total e SST, mas refere que na bibliografia não há registo de estudos que prevejam a remoção de CQO com a cal, por variação de pH.On the other hand, the main carbohydrate present, lactose, is one of the responsible for the high values of organic matter of these effluents and can not be used directly as carbon source by most microorganisms. Thus, it becomes necessary to administer nutrients, such as ammonium salts. The main existing protein, casein, is very resistant to biological degradation, necessitating specific microorganisms. US005562829A " Process for clarifying milkhouse wastewater " refers to the removal of phosphorus and solids through the addition of calcium, in the form of lime, to pH in the range of 9-10. This process works only for SST ratios: phosphorus of 1 to 2: 1. Different relationships require dilution of the effluent, with prior removal of fats. This patent relates to a different matrix because its application resides in residual water resulting from the washing of pipelines of the milk industry, which has a neutral pH and a much narrower objective, the removal of phosphorus. US 4956093 " Wastewater Treatment Process " uses lime in the pH adjustment (9 or preferably 11-12) for the application of aluminum sulphate or ferric chloride in the wastewater pretreatment of the dairy industry. The patent states that lime is less efficient than the two coagulants when used in dairy effluent since it tends to form non-sedimentable lime flocs. The following treatment is a treatment using biologically active activated carbon or other biologically active material as post-treatment of pretreated wastewater under aerobic conditions. US 4400315 " Method to removing phosphate materials from deproteinized cheese whey " uses deproteinized cheese serum and pH correction at pH 6.5 to 7 with potassium hydroxide as the starting material. The addition of calcium hydroxide occurs at 150 to 180 ° F and aims to remove phosphorus from deproteinized serum in the form of calcium phosphate. 2 0 article " Ayoub, G. M., Merhebi, F., Acra, A., El-Fadel, M. and Koopman, B. " Sewater Bittern for Treatment Alkalinized Industrial Effluents ". 2000. Wat. Res., 34 (2), pp. 640-656 studies the treatment of lactic acid effluents using lime, but with the aim of raising the pH from 9.06 to 11.4 to allow the precipitation of Mg (OH) 2 flocs resulting from the addition of 35 mg / 1 of Mg2 +. It also states that the flocculation of the alkaline lactic acid effluents presented insignificant removal of turbidity, COD and SST. The article " Kushwaha, J.P., Sribastava, V.C., Mall, I.D., " Treatment of Dairy Wastewater by Inorganic Coagulants: Parametric and Disposal Studies ". 2010. Wat. Res., 44 pp. 5867-5874, uses coagulants in the treatment of a powdered milk solution and reports that Ca (OH) 2 is effective in the removal of total phosphorus and SST, but reports that in the literature there is no record of studies that allow the removal of COD with lime, by pH variation.

Os artigos "Hamdani, A., Shennaoui, M., Assobhei,0., Mountadar, M., "Caractérisation et Traitment par coagulación-Décantación dún effluent de laiterie". 2004. Lait, 84 pp. 317-328, e O artigo "Hamdani, A., Mountadar, M., Assobhei,0, "Comparative study of the efficacy of three coagulants in treating dairy factory waste water". 2005. International Journal of Dairy Technology, 58 (29), referem-se a águas residuais de uma indústria de lacticinios que apresenta pH 7. A esta água é aplicada coagulação com Ca(OH)2 a pH óptimo de 11. Apesar disto estes autores não estudaram a sedimentação nem se sabe se adicionaram Ca(OH)2 em concentração suficiente para obter uma sedimentação por camadas. Não estudaram a carbonatação natural da água para a obtenção de um sobrenadante neutro nem a afinação final por degradação aeróbia ou o efeito da aplicação da cal na biodegradabilidade do sobrenadante para a posterior aplicação de uma etapa biológica. A patente 96-l-06-p0045 FSTA "Treatment of dairy effluents with chitosan" refere-se a processos de coagulação aplicados a soro de queijo e leite diluido com água, utilizando o coagulante natural, chitosan. A presente proposta de patente difere na matriz e na combinação de processos, pois aplica-se a água residual da indústria de queijo que se apresenta a um pH médio de 4,23±0,11, sem diluição prévia. Esta água pode conter juntamente com as águas de lavagem das instalações e equipamentos de fabrico, soro e sorelho misturados em percentagens diversas, por não haver modo de os valorizar. 3The articles " Hamdani, A., Shennaoui, M., Whistler, M., Mountadar, M., " Caractérisation et Traitment for Coagulation-Decontamination of effluent de laiterie ". 2004. Lait, 84 pp. 317-328, and The article " Hamdani, A., Mountadar, M., Assobhei, " Comparative study of the efficacy of three coagulants in treating dairy waste water ". 2005. International Journal of Dairy Technology, 58 (29), refers to wastewater from a dairy industry having a pH of 7. This coagulation with Ca (OH) 2 at the optimal pH of 11 is applied. Despite this, authors have not studied sedimentation nor is it known whether Ca (OH) 2 was added in sufficient concentration to obtain sedimentation by layers. They did not study the natural carbonation of the water to obtain a neutral supernatant, neither the final tuning by aerobic degradation or the effect of lime application on the biodegradability of the supernatant for the subsequent application of a biological step. The patent 96-l-06-p0045 FSTA " Treatment of dairy effluents with chitosan " refers to coagulation processes applied to cheese whey and milk diluted with water using the natural coagulant, chitosan. The present patent proposal differs in the matrix and in the combination of processes, since the residual water of the cheese industry is applied that presents / displays to an average pH of 4.23 ± 0,11, without previous dilution. This water may contain, together with the washing waters of the plant and the manufacturing equipment, whey and sorbent mixed in different percentages, since there is no way of valorizing them. 3

Pode ainda conter apenas as águas de lavagem das instalações e equipamentos de fabrico do queijo, pois o soro e o sorelho foram valorizados, por exemplo, como alimento animal. Esta Proposta pretende o tratamento da água residual com vista à sua descarga no meio hidrico ou à sua reutilização, quer no final do tratamento biológico quer após neutralização. 3.Descrição das figurasIt may contain only the washing waters of the cheese making facilities and equipment, since the whey and sorghum have been valued, for example, as animal feed. This Proposal intends to treat the waste water with a view to its discharge into the water medium or its reuse, both at the end of the biological treatment and after neutralization. 3.Description of figures

Figura 1. Sedimentabilidade das lamas obtidas no processo de PQ.Figure 1. Sedimentability of sludge obtained in the PQ process.

Figura 2. Neutralização do pH do sobrenadante da precipitação com água fresca.Figure 2. Neutralization of the pH of the freshwater precipitation supernatant.

Figura 3. Neutralização do pH do sobrenadante da precipitação com água armazenada.Figure 3. Neutralization of the pH of the precipitation supernatant with stored water.

Figura 4. Biodegradação aeróbia da ARIQ bruta. Condições experimentais a partir do topo: Ensaio 1,2,3 e 4. Símbolos: o CQO; · CBO; Δ remoção de turvação (1-T/To) ; + SSV- S SVex;i_stente ·Figure 4. Aerobic biodegradation of the raw ARIQ. Test conditions from the top: Assay 1,2,3 and 4. Symbols: the COD; · CBO; Δ turbidity removal (1-T / To); + SSV-S SVex; i_stente ·

Figura 5. Biodegradação aeróbia do sobrenadante de PQ. Condições experimentais a partir do topo: Ensaio 5,6,7,8 e 9. Símbolos: o CQO; · CBO; Δ remoção de turvação (1-T/T0); + SSV—SSVexistente ·Figure 5. Aerobic biodegradation of the supernatant of PQ. Test conditions from the top: Assay 5,6,7,8 and 9. Symbols: the COD; · CBO; Δ turbidity removal (1-T / T0); + Existing SSV-SSV ·

Figura 6. Esquema do processo em série de Precipitação Química Neutralização natural e Biodegradação Aeróbia 4. Descrição pormenorizada da invenção 0 presente evento diz respeito à aplicação em série das etapas de precipitação química básica, carbonatação natural e de biodegradação aeróbia no tratamento de águas residuais da indústria de queijo. As vantagens destes processos, em relação aos já existentes são os seguintes: a) Efeitos benéficos - A etapa de precipitação química permite remover, com recurso a uma substância de baixo custo e de fácil aplicação, simultaneamente matéria orgânica (50% de CQO e CB05- carência química e bioquímica de oxigénio), sólidos suspensos totais-SST (80%), turvação (99,5%), óleos e gorduras (90%), azoto Kjeldahl (55%); fósforo total (97%), 4 proteínas totais (94%), lactose (76%) num tempo de operação relativamente curto (60 minutos de sedimentação e um minuto de precipitação) sem recurso a etapa de floculação. - A etapa de precipitação permite ainda a obtenção de um sobrenadante com elevada biodegradabilidade, como demonstra o rácio DBO5/DQO = 0,75; - A sedimentação do precipitado é uma sedimentação por camadas e ocorre em tempos muito curtos; - O sobrenadante obtido por precipitação básica é físico-quimicamente estável se armazenado ao abrigo do ar. Quando colocado em contacto com a atmosfera ocorre de imediato a carbonatação natural por reacção com o CO2 do ar e simultaneamente dá-se a precipitação de CaCC>3; - A etapa de biodegradação aeróbia apresenta resultados de remoção de matéria orgânica muito elevados (CQO=94% e CB05=96%) obtendo-se um efluente com carga orgânica de CQO inferior a 500 mg/1 e para um tempo de retenção hidráulico reduzido, comparativamente a aplicação directa de biodegradação aeróbia ao efluente bruto; - O sobrenadante da biodegradação aeróbia representa um volume de 90% relativamente ao volume inicial de água, num tempo de sedimentação curto, ocorrendo a sedimentação por camadas; - Os processos em série permitem ainda a eliminação dos odores fortes a ácido butírico característico deste efluente, resultante da precipitação da principal proteína presente (caseína). - A funcionalidade da sequência de tratamento para as águas frescas permite o seu tratamento diário, impedindo assim a armazenagem e o desenvolvimento de maus cheiros. b) Aplicação Industrial O tratamento proposto permite a utilização de processos biológicos em pequenas e médias empresas da indústria do queijo, pela aplicação de um pré-tratamento de fácil manuseamento e baixo custo, 3,8- 5,0 g de cal/litro de água a tratar - dependendo do pH inicial da água. Após a sequência de tratamentos a água poderá ser descarregada num colector municipal, sofrer processos de afinação para posterior descarga no meio hídrico ou reutilizar-se. A redução do tempo de retenção hidráulica e a neutralização natural da água, por carbonatação natural, minimiza os custos de exploração do processo de biodegradação aeróbia. 5 - As características físico-químicas do sobrenadante da precipitação química após neutralização permitem a sua reutilização na agricultura. 5. Produção da água residual da Industria de queijo (ARIQ) . 0 processo de fabricação de queijo implica procedimentos gerais que são comuns à maioria dos queijos e que se resumem nas seguintes etapas básicas: 0 leite destinado à fabricação do queijo é armazenado a baixa temperatura em cubas de aço inoxidável. Este leite é enviado para coagulação por adição de coalho microbiano ou vegetal. Depois de um determinado tempo, o leite fermentado forma a coalhada que é cortada e exprimida resultando o produto comercial-queijo e o subproduto-soro, que apresenta elevado valor nutricional. Este soro é submetido à produção de requeijão, onde resulta o sorelho, que juntamente com a água de lavagem das instalações, das cubas de armazenagem e produção, forma a ARIQ. A produção de ARIQ depende da quantidade de leite processado diariamente, sendo produzida em média 5 L de água residual por cada litro de leite processado. A ARIQ constitui um contaminante orgânico com impacte ambiental negativo, devido ao elevado valor de carência química e bioquímica de oxigénio. Adicionalmente, produzem-se grandes volumes deste efluente em todo o mundo e cerca de metade do volume produzido é descarregado incontrolavelmente em rios, lagos e solos. Os requisitos legais não permitem a sua descarga em colector municipal, nem no meio hídrico sem um tratamento adequado. A ARIQ é normalmente armazenada em lagoas impermeabilizadas ou fossas sépticas, com formação de espumas e crostas superficiais devido ao elevado conteúdo de óleos e gorduras, impossibilitando as trocas gasosas. A ausência de oxigénio leva à conversão da lactose a ácido láctico. Consequentemente, o baixo pH resultante conduz à precipitação da caseína, com libertação de fortes odores a ácido butírico durante a decomposição da caseína.Figure 6. Serial process diagram of Chemical Precipitation Natural Neutralization and Aerobic Biodegradation 4. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION This event concerns the serial application of the steps of basic chemical precipitation, natural carbonation and aerobic biodegradation in the treatment of waste water from cheese industry. The advantages of these processes in relation to the existing ones are as follows: a) Beneficial effects - The chemical precipitation stage allows the removal of organic matter (50% of COD and CB05 with a low cost and easily applied substance) (80%), turbidity (99.5%), oils and fats (90%), Kjeldahl nitrogen (55%); total phosphorus (97%), 4 total proteins (94%), lactose (76%) in a relatively short time of operation (60 minutes of sedimentation and one minute of precipitation) without using the flocculation step. - The precipitation step also allows to obtain a supernatant with high biodegradability, as demonstrated by the ratio BOD5 / COD = 0.75; - The sedimentation of the precipitate is a sedimentation by layers and occurs in very short times; - The supernatant obtained by basic precipitation is physically chemically stable if stored away from the air. When placed in contact with the atmosphere, natural carbonation occurs immediately upon reaction with the CO2 of the air and simultaneously the precipitation of CaCO 3 occurs; - The aerobic biodegradation stage presents very high organic matter removal results (COD = 94% and CB05 = 96%), resulting in an effluent with organic COD load of less than 500 mg / 1 and a reduced hydraulic retention time , compared to the direct application of aerobic biodegradation to the raw effluent; - The aerobic biodegradation supernatant represents a volume of 90% relative to the initial volume of water, in a short sedimentation time, with sedimentation in layers; - The series processes also allow the elimination of strong odors to butyric acid characteristic of this effluent, resulting from the precipitation of the main protein present (casein). - The functionality of the treatment sequence for fresh water allows for its daily treatment, thus preventing the storage and development of bad odors. b) Industrial application The proposed treatment allows the use of biological processes in small and medium enterprises of the cheese industry, by applying a pre-treatment of easy handling and low cost, 3.8 - 5.0 g of lime / liter of depending on the initial pH of the water. After the treatment sequence, the water may be discharged to a municipal sewer, be tuned for subsequent discharge into the water medium or reused. The reduction of the hydraulic retention time and the natural neutralization of the water, by natural carbonation, minimizes the exploration costs of the aerobic biodegradation process. 5 - The physicochemical characteristics of the chemical precipitation supernatant after neutralization allow its reuse in agriculture. 5. Production of residual water from the cheese industry (ARIQ). The cheesemaking process involves general procedures which are common to most cheeses and are summarized in the following basic steps: Milk intended for the manufacture of cheese is stored at low temperature in stainless steel tanks. This milk is sent for coagulation by adding microbial or vegetable rennet. After a certain time, the fermented milk forms the curd which is cut and squeezed resulting in the commercial cheese product and the by-product-whey, which has high nutritional value. This serum is subjected to the production of curd cheese, where it results the sorrel, which together with the water for washing the premises, storage tanks and production, form the ARIQ. The production of ARIQ depends on the amount of milk processed daily, with an average of 5 L of waste water per liter of processed milk. ARIQ is an organic contaminant with negative environmental impact, due to the high value of chemical and biochemical oxygen demand. In addition, large volumes of this effluent are produced worldwide and about half of the volume produced is discharged uncontrollably into rivers, lakes and soils. The legal requirements do not permit its discharge in municipal collector, nor in the water medium without an adequate treatment. ARIQ is usually stored in waterproofed ponds or septic tanks, with formation of foams and surface crusts due to the high content of oils and fats, making gas exchange impossible. The absence of oxygen leads to the conversion of lactose to lactic acid. Consequently, the resulting low pH leads to the precipitation of casein, releasing strong odors to butyric acid during casein decomposition.

Estes odores fortes constituem um problema de saúde pública, uma vez que atraem insectos que constituem veículos transmissores de doenças.These strong odors are a public health problem, as they attract insects that are carriers of diseases.

Além disso, apresenta um elevado teor de sólidos em suspensão e biogénicos. De acrescentar ainda os níveis de fósforo e azoto responsáveis pela eutrofização dos meios receptores, em particular lagos e rios lentos. 6 0 tratamento das ARIQ converteu-se num problema cada vez mais importante devido aos estritos requisitos legais. A existência de elevado número de pequenas e médias empresas em localidades serranas desprovidas de saneamento básico e de meios hídricos de descarga, fazem do tratamento deste efluente um desafio ao desenvolvimento de tecnologias eficazes de fácil aplicação e de baixo custo e capazes de obter um efluente com características compatíveis com a sua reutilização, principalmente na agricultura, dado o seu teor em compostos de P e N. a. Caracterização da água residual A tabela 1 mostra a caracterização físico-química da ARIQ. A água residual em estudo apresenta características ácidas e elevado conteúdo salino, em consequência do tipo de soro produzido (soro ácido) e da adição de cloreto de sódio durante a fabricação de queijo (cerca de 1,25 g por cada litro de leite processado).In addition, it has a high suspended solids and biogenic content. In addition, the levels of phosphorus and nitrogen responsible for the eutrophication of the receptor media, in particular lakes and slow rivers. 6 The treatment of IARCs has become an increasingly important problem due to strict legal requirements. The existence of a large number of small and medium-sized enterprises in mountainous areas with no basic sanitation and discharge water means make the treatment of this effluent a challenge to the development of efficient technologies that are easy to apply and low cost and able to obtain an effluent with characteristics compatible with their reuse, especially in agriculture, given their content in compounds of P and N. a. Characterization of residual water Table 1 shows the physical-chemical characterization of the ARIQ. The wastewater under study has acidic characteristics and high salt content, as a consequence of the type of serum produced (acid serum) and the addition of sodium chloride during the manufacture of cheese (about 1.25 g per liter of processed milk) .

As condições anóxicas (valores de potencial redox negativos) devem-se ao elevado teor de óleos e gorduras, responsáveis pela formação de crostas superficiais nas lagoas de armazenamento. Este efeito é responsável pelos reduzidos teores de lactose e proteínas totais presentes. A elevada biodegradabilidade, monitorizada pela relação CBO5/CQO é compatível com a aplicação de processos biológicos.The anoxic conditions (negative redox potential values) are due to the high content of oils and fats, responsible for the formation of surface crusts in the storage lagoons. This effect is responsible for the reduced levels of lactose and total proteins present. The high biodegradability, monitored by the CBO5 / COD ratio, is compatible with the application of biological processes.

Como se pode constatar as ARIQ apresentam-se altamente contaminadas e necessitam de tecnologias capazes de eficácias de eliminação de matéria orgânica superiores a 99% para descarga no meio receptor. A água residual apresenta valores superiores aos limites de descarga constantes na normativa portuguesa, Decreto-Lei n° 236/98, em todos parâmetros determinados, com excepção do fósforo total. 7As can be seen, ARIQs are highly contaminated and require technologies capable of eliminating organic matter higher than 99% for discharge into the receiving environment. The residual water has values higher than the discharge limits contained in the Portuguese legislation, Decree-Law no. 236/98, in all determined parameters, with the exception of total phosphorus. 7

Tabela 1. Caracterização da ARIQ. | Parâmetro Expressão de resultados Intervalo Valor médio ; |PH Escala Sorensen 4,01-4,55 4.23=0.11 | Potencial redox mV -436,5-148,6 5.8=169.1 | Temperatura SC 10-15 12=1 ! Condutividade mS/cm 11,25-13,47 12.39=1.11 i CQO mg 02/L 8838-25583 13494=4270 ij | CBO; pH=7.0 mg 02/L 10000-12500 11686=962 ;i | CBO. pH=natural mg 02/L 2350-8400 6342=2351 | CBO;-.. pH=natural mg 02/L 1200-12400 9520=4692 | CBO; CQO pH=7.0 0,79-1,17 1.05=0.16 1 DBO5/DQO pH=natural 0,31-0,41 0.38=0.05 j: Turvaçáo NTU 1331,0-2003,7 1556.9=219.2 ij | ST (Sólidos totais) mg/L 7016-8348 7910=613 | SST mg/L 1628-4780 3317=1269 | SDT (Sólidos dissolvidos | totais) mg/L 4256-4850 4729=264 | Cloretos mg/L 2119-2838 2501=248 | Óleos e gorduras mg/L de solúveis em éter 1830-3758 2489=711 ! Azoto Kjeldahl mg/L N-Kj 309,9-355,5 323.7=18.4 | Azoto amoniacal mg/L N-NH3 51,9-70,5 62.9=7.3 | Fósforo total mg P/L 6,6-7,2 6.9=0.3 | Proteínas totais pg/L 938-947 943=6.36 | Lactose mg/L 178-182 180=2.83 | Odor Diluição - 1 5000 8 6.1. Processos em série de Precipitação Química básica (PQ) e Biodegradação Aeróbia (BA) 6.1.1. Processos de Precipitação química básicaTable 1. Characterization of ARIQ. | Parameter Expression of results Interval Average value; | PH Scale Sorensen 4,01-4,55 4.23 = 0.11 | Redox potential mV -436.5-148.6 5.8 = 169.1 | Temperature SC 10-15 12 = 1! Conductivity mS / cm 11.25-13.47 12.39 = 1.11 i COD mg 02 / L 8838-25583 13494 = 4270 ij | CBO; pH = 7.0 mg 02 / L 10000-12500 11686 = 962; CBO. pH = natural mg 02 / L 2350-8400 6342 = 2351 | CBO; - pH = natural mg 02 / L 1200-12400 9520 = 4692 | CBO; COD = 7.0 0.79-1.17 1.05 = 0.16 1 BOD5 / COD pH = natural 0.31-0.41 0.38 = 0.05 j: Turbidity NTU 1331.0-2003.7 1556.9 = 219.2 ij | ST (total solids) mg / L 7016-8348 7910 = 613 | SST mg / L 1628-4780 3317 = 1269 | SDT (total dissolved solids) mg / L 4256-4850 4729 = 264 | Chlorides mg / L 2119-2838 2501 = 248 | Oils and fats mg / L of solubles in ether 1830-3758 2489 = 711! Nitrogen Kjeldahl mg / L N-Kj 309.9-355.5 323.7 = 18.4 | Nitrogen ammonia mg / L N-NH3 51.9-70.5 62.9 = 7.3 | Total phosphorus mg P / L 6.6-7.2 6.9 = 0.3 | Total proteins pg / L 938-947 943 = 6.36 | Lactose mg / L 178-182 180 = 2.83 | Odor Dilution - 1 5000 8 6.1. Serial processes of Basic Chemical Precipitation (PQ) and Aerobic Biodegradation (BA) 6.1.1. Basic Chemical Precipitation Processes

Os ensaios de PQ foram realizados em copos de jar-test de 1 L de capacidade e um volume de amostra de 800 mL com agitação constante a 200 rpm durante 1 minuto. A adição de uma solução de cal hidratada de concentração 200 g/L, ocorreu até à obtenção de pH no intervalo compreendido entre 10,5-13,0. A subida de pH por adição de cal hidratada à ARIQ leva à formação de espécies insolúveis (carbonato de cálcio, carbonato e hidróxido de magnésio e fosfatos), que aprisionam e arrastam as partículas em suspensão e coloidais, aumentando a sua densidade e a consequente sedimentação por camadas e por acção da gravidade, decorrido um intervalo de tempo curto, ver figura 1. Além disso, visualmente observa-se a obtenção de um sobrenadante clarificado e transparente, contrariamente a cor branca esverdeada apresentada por este tipo de efluente. A selecção das condições óptimas foi determinada por monitorização dos seguintes parâmetros: carga orgânica, avaliada por CQO e CBOs, pH, potencial redox, turvação e sólidos suspensos totais. A aplicação do processo de precipitação no intervalo de pH estudado permitiu remoção de carga orgânica, para o parâmetro de CQO entre 13-46% e CBO5 entre 50-95%. Em relação à clarificação, obteve-se remoção de turvação entre 99-100% e para os sólidos suspensos totais valores no intervalo de 76-87%. O pH próximo de 11,50 maximiza a eliminação dos parâmetros estudados e a obtenção de sedimentação por camadas como mostra o gráfico da figura 3. As quantidades de cal necessárias para a obtenção do pH óptimo variam de 3,8 a 5,0 g/L, dependendo do pH inicial da água.The PQ assays were performed in 1 L capacity jar-test cups and a sample volume of 800 mL with constant stirring at 200 rpm for 1 minute. Addition of a 200 g / L hydrated lime solution occurred until pH was obtained in the range of 10.5-13.0. The increase of pH by the addition of hydrated lime to the ARIQ leads to the formation of insoluble species (calcium carbonate, magnesium carbonate and hydroxide and phosphates), which trap and entrain the suspended and colloidal particles, increasing their density and consequent sedimentation by layers and by the action of gravity, after a short interval, see figure 1. In addition, visually it is observed the obtaining of a clarified and transparent supernatant, contrary to the white-green color presented by this type of effluent. The selection of the optimum conditions was determined by monitoring the following parameters: organic load, evaluated by COD and CBOs, pH, redox potential, turbidity and total suspended solids. The application of the precipitation process in the studied pH range allowed the organic load to be removed, for the COD parameter between 13-46% and CBO5 between 50-95%. Regarding the clarification, turbidity removal was obtained between 99-100% and for total suspended solids values in the range of 76-87%. The pH near 11.50 maximizes the elimination of the parameters studied and the obtaining of sedimentation by layers as shown in the graph of figure 3. The quantities of lime required to obtain the optimum pH range from 3.8 to 5.0 g / L, depending on the initial pH of the water.

Figura 1. Sedimentabilidade das lamas obtidas no processo de PQ.Figure 1. Sedimentability of sludge obtained in the PQ process.

6.1.1.1. Caracterização do sobrenadante obtido no processo de PQ6.1.1.1. Characterization of the supernatant obtained in the PQ process

Para a caracterização do sobrenadante do processo de precipitação conduziu-se uma série de ensaios nas condições de operação óptimas encontrados no ponto 3.2.1. e procedeu-se à avaliação dos valores médios de remoção de matéria 9 orgânica (50% de CQO e CBO5) , sólidos suspensos totais (80%), turvação (99,5%), óleos e gorduras (90%), azoto Kjeldahl (55%); fósforo total (97%), proteínas totais (94%), lactose (76%) num tempo de operação relativamente curto (60 minutos de sedimentação e um minuto de precipitação). Na tabela 2 apresenta-se a caracterização do sobrenadante obtido.For the characterization of the supernatant of the precipitation process a series of tests were conducted under the optimum operating conditions found in section 3.2.1. (80%), turbidity (99.5%), oils and fats (90%), Kjeldahl nitrogen, and organic matter (50% COD and CBO5) (55%); total phosphorus (97%), total proteins (94%), lactose (76%) in a relatively short time of operation (60 minutes of sedimentation and one minute of precipitation). Table 2 presents the characterization of the supernatant obtained.

Tabela 2. Caracterização do sobrenadante obtido no processo de PQ.Table 2. Characterization of the supernatant obtained in the PQ process.

Parâmetro Expressão de resultados Intervalo Media %remoçao média | PH Escala Sorensen 11,68-11,69 12,51 ±0,01 | i; Potencial redox mV -250,7-(-145,1) -197,9±74,7 55 Condutividade mS/cm 13,48-13,49 13,49±0,01 -9 ! CQO mg 02/L 8667-9250 9025±314 51 CBO5 pH=7,0 mg 02/L 6400-6900 6650±354 43 CBO/CQO pH=7,0 0,74-0,75 0,75±0,01 29 Turvação NTU 4,1-10,3 6,6±3,2 99,5 ST mg/L 11136-11244 11190±76 -59 Ϊ SST i; mg/L 310-336 323±18 80 SDT mg/L 8940-9228 9084±204 -113 Cloretos mg/L 2395-2395 2395+0 0,5 1; Óleos e gorduras mg/L de soluvles em éter 108-510 309±284 90 Azoto Kjeldahl mg/L N-Kj 150,8-153,5 152,2±2,0 55 Azoto amoniacal mg/L N-NH3 57,4-58,8 58,1 ±1,0 -3 Fósforo total mg P/L 0,2-0,2 0,2±0,0 97 :j Proteínas totais > pg/L 56-65 61 ±6 94 Lactose mg/L 40-45 43±3 76 ::¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾^^ 6.1.1.2. Recarbonatação natural da água pré-tratada O sobrenadante obtido por precipitação química se armazenado ao abrigo do ar mantém-se físico-quimicamente estável ao longo do tempo. No entanto, se exposto à atmosfera ocorre de imediato a carbonatação natural, observando-se o abaixamento gradual do pH e a simultânea precipitação de CaCC>3 até se estabelecer o equilíbrio entre 10 o precipitado e a solução. Durante este processo a concentração de matéria orgânica permanece praticamente inalterada. A carbonatação natural permite também obter um efluente com menor condutividade que o efluente inicial, principalmente devido ao abaixamento da concentração de cálcio na solução. Os resultados obtidos encontram-se resumidos nos gráficos seguintes:Parameter Expression of results Interval Mean% average removal | PH Scale Sorensen 11.68-11.69 12.51 ± 0.01 | i; Potential redox mV -250.7 - (- 145.1) -197.9 ± 74.7 55 Conductivity mS / cm 13.48-13.49 13.49 ± 0.01 -9! CQO mg 02 / L 8667-9250 9025 ± 314 51 CBO5 pH = 7.0 mg 02 / L 6400-6900 6650 ± 354 43 CBO / COD pH = 7.0 0.74-0.75 0.75 ± 0, 01 29 Turbidity NTU 4.1-10.3 6.6 ± 3.2 99.5 ST mg / L 11136-11244 11190 ± 76 -59 Ϊ SST i; mg / L 310-336 323 ± 18 80 SDT mg / L 8940-9228 9084 ± 204 -113 Chloride mg / L 2395-2395 2395 + 0 0.5 1; Oils and fats mg / L of ether solutions 108-510 309 ± 284 90 Nitrogen Kjeldahl mg / L N-Kj 150.8-153.5 152.2 ± 2.0 55 Ammonium nitrate mg / L N-NH 3 57, 4-58.8 58.1 ± 1.0 -3 Total phosphorus mg P / L 0.2-0.2 0.2 ± 0.0 97: Total proteins > pg / L 56-65 61 ± 6 94 Lactose mg / L 40-45 43 ± 3 76 :: ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ ^^ 6.1.1.2. Natural pretreatment of the pretreated water The supernatant obtained by chemical precipitation if stored away from the air remains physically chemically stable over time. However, if exposed to the atmosphere immediately occurs the natural carbonation, observing the gradual lowering of the pH and the simultaneous precipitation of CaCC > 3 until the equilibrium between the precipitate and the solution is established. During this process the organic matter concentration remains practically unchanged. The natural carbonation also allows to obtain an effluent with lower conductivity than the initial effluent, mainly due to the lower concentration of calcium in the solution. The results obtained are summarized in the following graphs:

Figura 2. Neutralização do pH do sobrenadante da precipitação com água fresca.Figure 2. Neutralization of the pH of the freshwater precipitation supernatant.

Figura 3. Neutralização do pH do sobrenadante da precipitação com água armazenada. 6.1.1.3. Biodegradação AeróbiaFigure 3. Neutralization of the pH of the precipitation supernatant with stored water. 6.1.1.3. Biodegradation Aerobic

Os ensaios de BA foram conduzidos de modo descontinuo em relação ao circuito de água e de modo continuo para o fluxo de ar (40 L/h) , para um determinado volume (2 L) em agitação continua. Os microrganismos adicionados foram procedentes de um sistema de lamas activadas de uma estação de tratamento de águas residuais domésticas e submetidos a aclimatação durante 4-5 dias. Realizaram-se ensaios de BA com variação da concentração inicial de microrganismos adicionados, avaliada por determinação de sólidos suspensos voláteis (SSV). A eliminação da contaminação orgânica foi monitorizada pelos principais indicadores: CQO, CBO, relação CB05/CQ0, turvação, etc. Os ensaios de BA da água residual bruta e pré-tratada por PQ foram conduzidos para diferentes rácios de substrato inicial (CQO): biomassa (SSV). a) Biodegradação aeróbia da água bruta A figura 4 mostra os resultados obtidos quando a água residual bruta neutralizada naturalmente é tratada por BA.The BA tests were conducted discontinuously with respect to the water circuit and continuously for air flow (40 L / h), for a given volume (2 L) under continuous agitation. The added microorganisms were derived from an activated sludge system of a domestic wastewater treatment plant and subjected to acclimation for 4-5 days. BA tests were carried out with variation of the initial concentration of added microorganisms, evaluated by determination of volatile suspended solids (SSV). The elimination of the organic contamination was monitored by the main indicators: COD, CBO, CB05 / COD ratio, turbidity, etc. BA tests of crude and pre-treated PQ were conducted for different initial substrate ratios (COD): biomass (SSV). a) Aerobic biodegradation of raw water Figure 4 shows the results obtained when the naturally neutralized crude waste water is treated by BA.

Os parâmetros indicadores de contaminação orgânica (CQO e CBO5) apresentam comportamento similar, indicativo da elevada biodegradabilidade da ARIQ. A matéria orgânica sofre redução entre 93-100%. Nos vários ensaios observa-se a distinção entre duas fases distintas: sintese e respiração endógena.The parameters of organic contamination (COD and CBO5) show similar behavior, indicative of the high biodegradability of the ARIQ. Organic matter is reduced by 93-100%. In the various trials the distinction between two distinct phases is observed: synthesis and endogenous respiration.

Na primeira fase os parâmetros indicadores de contaminação orgânica apresentam um decaimento linear para valores no intervalo compreendido 90-95% e tempo de retenção hidráulica aproximadamente de 100-150 horas, dependendo das condições de operação. 11In the first phase the parameters of organic contamination show a linear decay for values in the range of 90-95% and hydraulic retention time of approximately 100-150 hours, depending on the operating conditions. 11

No final do processo de BA verifica-se acumulação de material inerte e os valores de matéria orgânica permanecem constantes (fase de respiração endógena) para tempos de retenção hidráulica de 125-200 horas, dependendo das condições de operação. A remoção de turvação aumenta ao longo do processo de BA, verificando eficiências de eliminação de 97-99% no final do processo.At the end of the BA process, inert material accumulation occurs and the organic matter values remain constant (endogenous respiration phase) for hydraulic retention times of 125-200 hours, depending on the operating conditions. Turbidity removal increases throughout the BA process, with clearance efficiencies of 97-99% at the end of the process.

Tabela 4. Caracterização do Sobrenadante da Biodegradação aeróbia da ARIQaTable 4. Characterization of ARIQa aerobic biodegradation supernatant

Parâmetro Ensaio 1 Ensaio 2 Ensaio 3 Ensaio 4 SSVadÍáonados=SSVo_SSVexistente (mCJ^) 0~= 0 hOfâS) 1194 1896 6874 3362 SSVexistente (mg/L) (T= 0 horas) 2086 1220 1636 3166 Tempo do processo (h)b 191 191 181 307 Temperatura (QC) 16,6 18,9 16,7 17,1 PH 9,26 (-26%) 9,23 (-8%) 8,61 (-13%) 9,34 (-23%) Condutividade (mS/cm) 14,34 (-21%) 12,69 (-12%) 11,01 (4%) 21,5 (-31%) Potencial redox (mV) 5,4 (91%) 40,0 (107%) 46,3 (-197%) -33,4 (88%) CQO (mg/L de 02) 772 (93%) 258 (97%) 463 (95%) 1196(91%) CBO (mg/L de 02) 300 (97%) 0 (100%) 300 (94%) 500 (96%) Turvação (NTU) 12,4 (98%) 11,0 (99%) 11,1 (97%) 15,6 (97%) SST (mg/L) 3642 (10%) 486 (89%) 10592 (9%) 11554 (-37%) SSV (mg/L) 2708(17%) 212 (93%) 7660(10%) 7846 (-20%) Volume de lama formada (mL/L)° 290 (-480) 45 (-125%) 965 (-286%) 980 (-444%) Volume de lama centrifugada (mL/L)° 40 (20%) 40 (-100%) 100 (17%) 130 (-160%) Velocidade de consumo de substrato (h~1) 0,006 0,0087 0,0072 0,003 Velocidade de sedimentação das lamasd (cm/min) 1,085 8,604 0,015 0,024 aValor obtido no tempo de processo considerado como óptimob e percentagem de remoção em parêntesis. cTempo de sedimentação de 30 minutos. d Determinação no final do processo. A caracterização do sobrenadante obtido na BA encontra-se na tabela 4. O tempo de retenção hidráulico óptimo depende das condições de operação, mantendo-se similar, quando ocorre variação da concentração de biomassa (ensaio 1,2 e 3) . Contrariamente, mantendo-se a concentração de biomassa similar e aumentando a concentração de substrato (23%), verifica-se aumento do TRH (38%) (ensaio 4).Assay 1 Assay 2 Assay 3 Assay 4 Assay 4 Assay Assay Assay Assay Assay Assay Assay Assignee Assay Assignee Assign Assignee Assign Assignee Assign Assignee Assign Assignee Assign Assignee Assign Assignee Assign Assignee Assign Assignee Assign Assignee Assign Assignee Assign Assignee Assign Assignee 191 181 307 Temperature (QC) 16.6 18.9 16.7 17.1 PH 9.26 (-26%) 9.23 (-8%) 8.61 (-13%) 9.34 (-23% %) Conductivity (mS / cm) 14.34 (-21%) 12.69 (-12%) 11.01 (4%) 21.5 (-31%) Redox potential (mV) 5.4 (91% ) 40.0 (107%) 46.3 (-197%) -33.4 (88%) COD (mg / L of 02) 772 (93%) 258 (97%) 463 (95%) 1196 (91% %) CBO (mg / L of 02) 300 (97%) 0 (100%) 300 (94%) 500 (96%) Turbidity (NTU) 12.4 (98%) 11.0 (99% 1 (97%) 15.6 (97%) SST (mg / L) 3642 (10%) 486 (89%) 10592 (9%) 11554 (-37%) SSV (mg / L) 2708 (17%) 212 (93%) 7660 (10%) 7846 (-20%) Volume of slurry formed (mL / L) 290 (-480) 45 (-125%) 965 (-286%) 980 (-444% of centrifuged slurry (mL / L) ° 40 (20%) 40 (-100%) 100 (17%) 130 (-160%) Substrate consumption rate (h -1) 0.006 0.0087 0.0072 0.003 Speed of mud sedimentation sd (cm / min) 1,085 8,604 0,015 0,024 aValue obtained in the process time considered as optimum b and percent removal in parentheses. c Sedimentation time of 30 minutes. d Determination at the end of the process. The characterization of the supernatant obtained in BA is shown in table 4. The optimum hydraulic retention time depends on the operating conditions, remaining similar when the biomass concentration changes (test 1,2 and 3). In contrast, maintaining the similar biomass concentration and increasing the substrate concentration (23%), there is an increase in HRT (38%) (test 4).

Figura 4. Biodegradação aeróbia da ARIQ bruta. Condições experimentais a partir do topo: Ensaio 1,2,3 e 4. Simbolos: o CQO; · CBO; Δ remoção de turvação (1-T/T0) ; + SSV- S SVex^sterre ·Figure 4. Aerobic biodegradation of the raw ARIQ. Experimental conditions from the top: Test 1,2,3 and 4. Symbols: the COD; · CBO; Δ turbidity removal (1-T / T0); + SSV- S SVex ^ sterre

De salientar que a velocidade de consumo de substrato é superior para concentrações de biomassa aproximadamente de 12 2,0 g/L e sofre reduções de 31% e 66% quando a concentração da biomassa é reduzida para cerca de metade e a concentração de substrato é aumentada em 23%, respectivamente.It should be noted that the rate of substrate consumption is higher at biomass concentrations of approximately 12.0 g / L and undergoes reductions of 31% and 66% when the biomass concentration is reduced to about half and the substrate concentration is increased by 23%, respectively.

As lamas resultantes da BA apresentam sedimentação por camadas, sendo a velocidade de sedimentação máxima para concentrações de biomassa de aproximadamente 2,0 g/L e minima para concentrações 7,0 g/L. Este último efeito deve-se a formação de fenómenos de bulking (75-106 mL/L).The resulting sludge from BA presents sedimentation by layers, with the maximum settling velocity at biomass concentrations of approximately 2.0 g / L and at a concentration of 7.0 g / L. This latter effect is due to the formation of bulking phenomena (75-106 mL / L).

b) Biodegradação aeróbia do sobrenadante do processo de PQb) Aerobic biodegradation of the supernatant from the PQ process

Na figura 5 apresentam-se os resultados obtidos no processo de BA do sobrenadante de PQ, inferindo-se que a ARIQ pré-tratada com cal hidratada contem matéria orgânica mais propensa à biodegradação que o efluente bruto. A fase de sintese e de respiração endógena é reduzida para valores de TRH de 30-90 horas e 30-120 horas, respectivamente. O tempo óptimo de retenção hidráulico sofre reduções entre 31-74%, dependendo das condições de operação. A velocidade de consumo de substrato pela biomassa é aproximadamente 4 vezes superior para concentrações de biomassa no intervalo compreendido entre 2,3-5,8. As lamas apresentam sedimentação por camadas e a velocidade de sedimentação é superior comparativamente as lamas de BA do efluente bruto. Além disso, o volume de lamas é reduzido em cerca de 62% (70 mL/L) para concentrações de biomassa aproximadamente de 2,0 g/L quando a ARIQ é pré-tratada por PQ. O CQO residual atinge menores valores (&lt;500 mg/L). A caracterização do sobrenadante obtido na biodegradação aeróbia encontra-se na tabela 5. A figura 6 esquematiza a sequência de etapas do Processo. 13Figure 5 presents the results obtained in the BA process of the supernatant of PQ, inferring that the ARIQ pretreated with hydrated lime contains organic matter more prone to biodegradation than the crude effluent. The synthesis and endogenous respiration phase is reduced to HRT values of 30-90 hours and 30-120 hours, respectively. The optimum hydraulic retention time is reduced by 31-74%, depending on the operating conditions. The rate of biomass substrate consumption is approximately 4 times higher for biomass concentrations in the range of 2.3-5.8. The sludge presents sedimentation by layers and sedimentation velocity is higher compared to the BA sludge of the crude effluent. In addition, sludge volume is reduced by about 62% (70 mL / L) to biomass concentrations of approximately 2.0 g / L when ARIQ is pretreated by PQ. Residual COD reaches lower values (<500 mg / L). The characterization of the supernatant obtained in the aerobic biodegradation is shown in table 5. Figure 6 outlines the sequence of steps of the Process. 13

Tabela 5. Caracterização do Sobrenadante do processo em série PQ e BAaTable 5. Characterization of PQ and BAa series process supernatants

Parâmetro Ensaio 5 Ensaio 6 Ensaio 7 Ensaio 8 Ensaio 9 SSVadiCi0nados=SSV0-SSVe (mg/L) (T=0 horas) 1198 2348 2680 5814 2546 SSVexistente (mg/L) (T=0 horas) 164 - 34 208 - Tempo do processo (h) 96 50 46 125 118 Temperatura (SC) 19,6 27,4 14,8 19,5 16,9 pH 8,50 (-20%) 7,93 (-4%) 8,43 (-9%) 8,71 (-12%) 8,43 (-14%) Condutividade (mS/cm) 10,18 (10%) 11,25 (17%) 10,98 (18%) 9,60(11%) 14,73 (16%) Potencial redox (mV) 47,9 (134%) 38,1 (112%) 87,5 (140%) 73,8 (131%) 50,9 (1%) CQO (mg/L de 02) 372 (96%) 331 (94%) 287 (95%) 188(97%) 496 (95%) CBO (mg/L de 02) 100 (99%) 500 (90%) 500 (94%) 300 (94%) 600 (95%) Turvação (NTU) 1,7 (89%) 11,4 (67%) 7,1 (74%) 9,6 (70%) 4,7 (95%) SST (mg/L) 4534 (-148%) 5202 (-51%) 6908 (-76%) 8394 (2%) 6662 (-92%) SSV (mg/L) 2564 (-88%) 2802 (-19%) 3870 (-43%) 5956 (1%) 3132 (-23%) Volume de lama formada (mL/L)c 200 (-122%) 135(-59%) 360 (-167%) 950 (-138%) 260 (-33%) Volume de lama centrifugada (mL/L)° 40 (-300%) 55 (-5%) 40 (20%) 100 (-5%) 50 (-43%) Velocidade de consumo de substrato (li1) 0,0124 0,0349 0,0343 0,0101 0,0123 Velocidade de sedimentação das lamasd(cm/min) 5,238 10,637 1,692 0,089 2,234 aValor obtido no tempo de processo considerado como óptimob e percentagem de remoção em parêntesis (relativamente ao efluente após PQ) . cTempo de sedimentação de 30 minutos. dDeterminação no final do processo.(Mg / L) (T = 0 hours) 1198 2348 2680 5814 2546 SSVexistent (mg / L) (T = 0 hours) 164 - 34 208 Time of the process (h) 96 50 46 125 118 Temperature (SC) 19.6 27.4 14.8 19.5 16.9 pH 8.50 (-20%) 7.93 (-4%) 8.43 ( -9%) 8.71 (-12%) 8.43 (-14%) Conductivity (mS / cm) 10.18 (10%) 11.25 (17%) 10.98 (18%) 9.60 (11%) 14.73 (16%) Redox potential (mV) 47.9 (134%) 38.1 (112%) 87.5 (140%) 73.8 (131%) 50.9 (1% ) COD (mg / L of 02) 372 (96%) 331 (94%) 287 (95%) 188 (97%) 496 (95%) CBO %) 500 (94%) 300 (94%) 600 (95%) Turbidity (NTU) 1.7 (89%) 11.4 (67%) 7.1 (74%) 9.6 (70%) 4 (Mg / L) 2564 (-92%) 5202 (-51%) 6908 (-76%) 8394 (2%) 6662 (-92%) SSV (%) 2802 (-19%) 3870 (-43%) 5956 (1%) 3132 (-23%) Volume of slurry formed (mL / L) and 200 (-122%) 135 (-59%) 360 -167%) 950 (-138%) 260 (-33%) Spin Volume (mL / L) 40 (-300%) 55 (-5%) 40 (20%) 100 (-5%) 50 (-43%) Substrate consumption rate (li1) 0.0124 0.0349 0.0343 0.0101 0.0123 Lamasd sedimentation rate (cm / min) 5.238 10.637 1.692 0.089 2.234 aValue obtained in the process time considered as optimalb and percentage of removal in parentheses (relative to the effluent after PQ). c Sedimentation time of 30 minutes. dDetermination at the end of the process.

Figura 5. Biodegradação aeróbia do sobrenadante de PQ. Condições experimentais a partir do topo: Ensaio 5,6,7,8 e 9. Símbolos: o CQO; · CBO; Δ remoção de turvação (1-T/T0); + SSV-SSVexistente ·Figure 5. Aerobic biodegradation of the supernatant of PQ. Test conditions from the top: Assay 5,6,7,8 and 9. Symbols: the COD; · CBO; Δ turbidity removal (1-T / T0); + Existing SSV-SSV ·

Figura 6. Esquema do processo em série de Precipitação Química Neutralização Natural e Biodegradação Aeróbia.Figure 6. Schematic of the serial process of chemical precipitation Natural Neutralization and Aerobic Biodegradation.

Beja, 07 de Junho de 2013 14Beja, June 07, 2013 14

Claims (4)

Reivindicações 1) Processo de tratamento de águas residuais da Indústria de Queijo, caracterizado por: a)Precipitação química básica imediata através da adição de uma solução concentrada de cal hidratada, 200g/L, para a obtenção de um pH na gama de 10,5 a 13, numa única etapa, à água residual da indústria de queijo, em agitação a 200 rpm; b) Sedimentação por camadas do precipitado obtido em l)a) num tempo de uma hora; c) Exposição do sobrenadante obtido em l)b)ao ar para a realização da reacção de carbonatação com o C02 do ar e precipitação do CaC03 formado; d) Aplicação de lamas activadas ao efluente biodegradável obtido em lc); e) Sedimentação por camadas das lamas obtidas em 1) d) .Process for the treatment of waste water of the Cheese Industry, characterized by: a) Immediate basic chemical precipitation by the addition of a concentrated solution of hydrated lime, 200 g / L, to obtain a pH in the range of 10.5 to 13, in a single step, to the residual water of the cheese industry, under agitation at 200 rpm; b) Layer sedimentation of the precipitate obtained in 1) a) in a time of one hour; c) Exposing the supernatant obtained in l) b) to the air to carry out the carbonation reaction with the CO2 of the air and precipitation of the CaC03 formed; d) Application of activated sludge to the biodegradable effluent obtained in lc); e) Layer sedimentation of sludge obtained in 1) d). 2. Processo de Tratamento de Águas Residuais da Indústria de Queijo, descrito de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se obter precipitação máxima a pH de 11,5.Process for the Treatment of Wastewater of the Cheese Industry, described according to claim 1, characterized in that maximum precipitation at pH 11.5 is obtained. 3. Processo de Tratamento de Águas Residuais da Indústria de Queijo, descrito de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser aplicado a efluente armazenado ou produzido no próprio dia.Process for the Treatment of Wastewater of the Cheese Industry, described according to claim 1, characterized in that the effluent stored or produced on the same day is applied. 4. Processo de Tratamento de Águas Residuais da Indústria de queijo, descrito de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por produzir um sobrenadante com elevado índice de Biodegradabilidade, CBOs/CQO = 0,74-0,75 e com necessidade de baixo tempo de processo aeróbio, 46-125 horas. 06 de Junho de 2013 1The cheese industry wastewater treatment process according to claim 1, characterized in that it produces a supernatant with a high biodegradability index, CBOs / COD = 0.74-0.75 and requiring a low aerobic process, 46-125 hours. June 6, 2013 1