II-109 PÓS-TRATAMENTO DE EFLUENTE DE EMBALAGENS METÁLICAS UTILIZANDO REATOR DE BATELADA SEQUENCIAL (RBS) PARA REMOÇÃO DA DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO

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1 II-19 PÓS-TRATAMENTO DE EFLUENTE DE EMBALAGENS METÁLICAS UTILIZANDO REATOR DE BATELADA SEQUENCIAL (RBS) PARA REMOÇÃO DA DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO Marcelo Hemkemeier (1) Químico Industrial pela Universidade do Sul de Santa Catarina. Mestre em Engenharia de Alimentos pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Doutor em Engenharia de Alimentos pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Prof. Do Curso de Engenharia de Alimentos da Universidade de Passo Fundo. Alexandra Vergutz Acadêmica do curso de Química da Universidade de Passo Fundo, Técnica de Controle de Qualidade da Empresa Bertol Com. e Exp. de Embalagens Metálicas. Rochele Siebert Acadêmica do curso de Engenharia de Alimentos da Universidade de Passo Fundo, Estagiária da Empresa Bertol Com. e Exp. de Embalagens Metálicas. Endereço (1) : BR 285, KM Campus I Bairro São José Passo Fundo RS - CEP Brasil Tel: (54) RESUMO Os efluentes de embalagens metálicas são compostos basicamente de resíduos de tintas, solventes, vedantes e água provenientes da lavagem dos rolos utilizados na impressão gráfica e dos recipientes do depósito de vedantes utilizados na estampagem de tampas e fundos, resultando em efluentes com alta Demanda Química de Oxigênio (DQO). Os processos mais utilizados para tratamento deste tipo de efluente são os físicoquímicos, associando a floculação com decantação ou flotação. O efluente tratado ainda contém carga orgânica que pode ser oxidada via processo biológico em batelada. O objetivo deste trabalho foi monitorar a operação de um reator RBS (escala piloto) utilizado no pós-tratamento de efluente de produção de embalagens metálicas tratado por processo físico-químico (floculação pela adição de polímero catiônico, coagulante orgânico e sulfato de alumínio, seguida de flotação natural). Os experimentos foram realizados em um sistema de tratamento de efluentes de uma indústria de produção de embalagens metálicas da região de Passo Fundo. A primeira parte dos experimentos consistiu na adaptação dos microorganismos, com duração de seis meses, sendo três meses para a primeira fase e três meses para segunda fase. Na primeira etapa as bactérias foram mantidas com glicose e água potável, e na segunda etapa foram adicionadas quantidades crescentes do efluente pré-tratado pelo processo físico-químico no RBS piloto. A terceira fase consistiu na utilização do RBS piloto para pós-tratamento do efluente gerado no processo físico-químico da ETE. O período total de monitoramento do processo de remoção de DQO no RBS foi de um ano. O tempo de residência no reator variou entre 3 a 7 dias, tempo necessário para a remoção de DQO até valores aceitáveis pela legislação para seu lançamento (36 mgl -1 ). A velocidade de remoção de DQO foi aumentando com o tempo de adaptação dos microrganismos. O RBS piloto utilizado para complementação do sistema de tratamento de efluentes de produção de embalagens metálicas removeu DQO até valores abaixo dos exigidos pelo Órgão Ambiental. PALAVRAS-CHAVE: Embalagens metálicas, tratamento de efluentes, RBS, remoção de DQO. INTRODUÇÃO Os efluentes de embalagens metálicas são compostos basicamente de resíduos de tintas, solventes, vedantes e água provenientes da lavagem dos rolos utilizados na impressão gráfica e dos recipientes do depósito de vedantes utilizados na estampagem de tampas e fundos, resultando em efluentes com alta Demanda Química de Oxigênio (DQO). Os processos mais utilizados para tratamento deste tipo de efluente são os físicoquímicos, associando a floculação com decantação ou flotação. As técnicas de tratamento fundamentadas em processos de coagulação, seguidos de separação por flotação ou sedimentação, apresentam uma elevada eficiência na remoção de material particulado. Em geral, o efluente tratado ainda contém carga orgânica que pode ser oxidada via processo biológico em batelada. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 Os processos biológicos utilizados com maior freqüência estão representados pelos sistemas de lodos ativados. Este processo consiste na agitação dos efluentes na presença de microorganismos e ar, durante o tempo necessário para metabolizar e flocular uma grande parte da matéria orgânica. Infelizmente, o processo apresenta o grande inconveniente de ser bastante susceptível à composição do efluente (cargas de choque), além de produzir um grande volume de lodo (KUNZ et al, 22). O processo de tratamento biológico utilizando Reator Batelada Seqüencial (RBS) consiste de um ou mais reatores de mistura completa onde ocorrem todas as etapas do tratamento. Isso é conseguido através do estabelecimento de ciclos de operação com durações definidas. A massa biológica permanece no reator durante todos os ciclos, eliminando dessa forma a necessidade de decantadores separados. Os ciclos normais de tratamento são enchimento (entrada de efluente bruto ou decantado do reator), reação (aeração/mistura da massa líquida contida no reator), sedimentação (sedimentação e separação dos sólidos em suspensão do efluente tratado), descarte do efluente tratado (retirada do efluente tratado do reator) e repouso (ajuste de ciclos e remoção do lodo excedente). A duração de cada ciclo pode ser alterada em função das variações da vazão afluente, das necessidades do tratamento e das características do efluente e da biomassa no sistema (VON SPERLING, 22). O objetivo deste trabalho foi monitorar a operação de um reator RBS (escala piloto) utilizado no póstratamento de efluente de produção de embalagens metálicas tratado por processo físico-químico (floculação pela adição de polímero catiônico, coagulante orgânico e sulfato de alumínio, seguida de flotação natural). MATERIAIS E MÉTODOS Os experimentos foram realizados em um sistema de tratamento de efluentes de uma indústria de produção de embalagens metálicas da região de Passo Fundo/RS, como mostra a figura 1. Figura 1. (a) Sistema de tratamento de efluentes de uma indústria de produção de embalagens metálicas; (b) Reator Batelada Seqüencial (RBS) para complementação do sistema (escala piloto). (a) (b) O reator biológico piloto consiste em um tanque de aço com capacidade de 1m 3, tendo formato cilindrocônico, garfo difusor recoberto com espuma para formação de bolhas finas e um manômetro para controle da vazão de ar, conforme mostra a Figura 2. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 Figura 2. (a) Detalhe do RBS piloto com capacidade de 1m 3 ; (b) Garfo difusor com espuma para formação de bolha fina; (a) (b) A primeira parte dos experimentos consistiu na adaptação dos microorganismos. Os microrganismos utilizados como inóculo foram bactérias aeróbias provenientes da primeira lagoa aeróbia do sistema de tratamento de um abatedouro avícola da região. Nesta etapa, as bactérias foram mantidas com glicose e água potável. Nitrogênio e fósforo foram adicionados na proporção de 35:1:1 (DQO:Nitrogênio:Fósforo). A segunda fase de adaptação consistiu na adição de quantidades crescentes do efluente pré-tratado pelo processo físico-químico no RBS piloto. Na fase inicial foram adicionadas pequenas quantidades de efluente, em torno de 1% da capacidade do tanque, sendo esta completada com água potável e corrigido nitrogênio e fósforo. As quantidades de efluente adicionadas ao sistema foram aumentadas gradualmente conforme a adaptação dos microrganismos. O acompanhamento do período de adaptação dos microrganismos foi feito através da determinação diária de DQO, conforme metodologia descrita por APHA (2). A terceira fase consistiu na utilização do RBS piloto para pós-tratamento do efluente gerado no processo físico-químico da ETE. RESULTADOS E DISCUSSÃO O período de adaptação dos microrganismos teve duração de seis meses, sendo três meses para a primeira fase e três meses para segunda fase. A Figura 3 apresenta os resultados obtidos para a segunda fase de adaptação, onde foi iniciada a alimentação com efluente tratado por processo físico-químico. O tratamento 1 representa o período onde foram adicionadas quantidades em torno de 1% de efluente, o tratamento 2 representa o período com 2% de adição, o tratamento 3 representa 4% de adição, o tratamento 4 representa 6 %, o tratamento 5 representa 8 % e o tratamento 6 representa 1% de adição de efluente no reator. Para cada tratamento foi realizado duas bateladas consecutivas. A evolução da adaptação dos microorganismos no decorrer do tempo e com diferentes concentrações pode ser observada na figura 3, começando com baixas concentrações e período de residência em torno de 6 dias (tratamento 1) e terminando com 1% de efluente na tanque e tempo de residência de 5 dias (tratamento 6). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Figura 3. Remoção de DQO na segunda fase de adaptação dos microrganismos alimentados com quantidades crescentes de efluente Tratamento 1 Tratamento 2 Tratamento 3 Tratamento 4 Tratamento 5 Tratamento A figura 4 apresenta os resultados obtidos na etapa final do experimento, com as bactérias já adaptadas e recebendo quantidades contínuas do efluente tratado por processo físico-químico, ou seja, os tratamentos de 7 a 11 receberam 1% de efluente tratado com diferentes valores de DQO inicial. Figura 4. Remoção de DQO na terceira fase dos experimentos, com os microrganismos adaptados ao efluente tratado anteriormente por processo físico-químico Tratamento 7 Tratamento 8 Tratamento 9 Tratamento 1 Tratamento Na Figura 4 pode-se observar que o tempo necessário para remoção de DQO até valores abaixo do estabelecido pela FEPAM para seu lançamento (36 mg.l -1 ), variou entre 3 e 4 dias, dependendo do valor inicial de DQO. A figura 5 apresenta os resultados obtidos em diferentes etapas (segunda e terceira fase) do período de monitoramento do processo de remoção de DQO no RBS em um ano. O tempo de residência no reator variou entre 3 a 7 dias, tempo necessário para a remoção de DQO até valores aceitáveis pela legislação. O tratamento 12 representa a fase inicial do processo, onde a DQO foi removida de 378 mg.l -1 para 294 mg.l -1 com tempo de reação de seis dias, considerando que a quantidade de efluente contida no tanque era de 2% de sua capacidade e o restante completado com água potável. O tratamento 13 representa uma fase intermediária com 1% de efluente tratado, onde pode-se observar um tempo de reação de quatro dias. Neste período, a DQO passou de 25 mg.l -1 para 36 mg.l -1. A partir deste experimento o RBS foi alimentado sem diluição do efluente. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 No tratamento 14, observou-se uma brusca elevação nos valores de DQO após sete dias de tratamento, passando de 9 mg.l -1 para 4 mg.l -1. Isto ocorreu devido a um derramamento acidental de solvente xileno misto no tanque e a conseqüente morte de uma parte dos microrganismos, sendo necessária a redução da quantidade de efluente alimentada no tanque para no máximo 5% de sua capacidade. Este procedimento foi utilizado para restabelecimento dos microrganismos afetados. O tratamento 15 representa a fase de recuperação das bactérias utilizando-se apenas efluente, removendo DQO de 2 mg.l -1 para 115 mg.l -1 em cinco dias de tempo de detenção. O tratamento 16 mostra o final do processo de monitoramento do sistema (terceira fase), representando a adaptação das bactérias ao meio, pois em três dias conseguiu-se diminuir a DQO de 3 mg.l -1 para 36mg.L -1. A velocidade de remoção de DQO foi aumentando com o tempo de adaptação dos microrganismos. Figura 5. Remoção de DQO em função do tempo utilizando RBS piloto como pós-tratamento de efluente de produção de embalagens metálicas Tratamento 12 Tratamento 13 Tratamento 14 Tratamento 15 Tratamento 16 Os tempos de reação obtidos em todos os experimentos foram considerados altos quando comparados com a literatura e representam a dificuldade de remoção da matéria orgânica contida no efluente estudado. CONCLUSÕES O RBS piloto utilizado para complementação do sistema de tratamento de efluentes de produção de embalagens metálicas removeu DQO até valores abaixo dos exigidos pelo Órgão Ambiental. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. APHA; AWWA; WPCF, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 2 th Ed. American Public Health Association, Washington/USA, KUNZ, A., PERALTA-ZAMORA, P., MORAES, S. G., de et al. Novas tendências no tratamento de efluentes têxteis. Quím. Nova, jan./fev. 22, vol.25, no.1, p ISSN VON SPERLING, M., Princípio do tratamento biológico de águas residuárias: lodos ativados., 2 o Ed., Ed. Da UFMG: Belo Horizonte, v.4, 22. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

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