REMOÇÃO DE NITROGÊNIO EM SISTEMAS BIOLÓGICOS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES

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1 REMOÇÃO DE NITROGÊNIO EM SISTEMAS BIOLÓGICOS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES 1 -Zolair Gaspar Fritsch, 2 Patrice Aquim 1 TFL do Brasil Indústria Química Ltda. ²Universidade Feevale -Instituto de Ciências Exatas ICET. Grupo de pesquisa em materiais - couro.

2 INTRODUÇÃO A presente pesquisa mostra um método para remover o nitrogênio total no efluente oriundo da TFL do Brasil e assim atender aos requisitos da legislação imposta pela resolução CONSEMA 128 de Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 2

3 OBJETIVO O trabalho teve por objetivo estudar a remoção biológica de nitrogênio em reator que combina uma aeração prolongada seguida de decantação e sistema anóxico. Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 3

4 PANORAMA ATUAL Os sistemas de tratamento do setor coureiro apresentam em sua grande maioria tratamento físico-químico seguidos de sistemas biológicos. CONSEMA 128/2006 fixa valores máximos permitidos de acordo com a vazão de lançamento do efluente. O valor máximo para a vazão de lançamento da TFL do Brasil até 40 m³/dia é de 20 mg/l ou 75% remoção; Em caso atendimento de 75% de remoção fica fixado o limite máximo de nitrogênio amoniacal de 20 mg/l Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 4

5 SISTEMA DE TRATAMENTO DA TFL DO BRASIL O sistema de tratamento da TFL do Brasil compreende: Tratamento preliminar: caixa de gordura,prédecantação e peneira; Tratamento primário coagulação, floculação, decantação e oxidação de sulfeto; Tratamento secundário lagoa aerada facultativa. Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 5

6 TRATAMENTO PRIMÁRIO TANQUES DE SOLUÇÕES COAGULAÇÃO E FLOCULAÇÃO MINI- LABORATÓRIO FILTRO PRENSA

7 VISTA ÁEREA DA ETE

8 HISTÓRICO DE 2008 Não atendimento do CONSEMA 128/2006 para fósforo total, Nitrogênio total e Amoniacal; Remoção média do sistema incluindo tratamento preliminar, primário e secundário era de: 46% para fósforo; 57,7% para nitrogênio total; Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 8

9 METODOLOGIA Avaliação da carga de nitrogênio total de todos os setores produtivos da empresa; Quantificação e qualificação do nitrogênio total (NTK, N.Amoniacal e N. orgânico). Verificação do histórico de 2008 dos monitoramentos de ph, temperatura, oxigênio dissolvido; Manutenção de monitoramentos já existentes e inclusão de novos no sistema biológico ao longo da pesquisa. Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 9

10 MONITORAMENTOS EFETUADOS Análises Equalizador Entrada da Lagoa Meio da lagoa Saída da lagoa ph x x x x Alcalinidade Total x x x DQO x 1 x 1 Nitrogênio Total x x x x Nitritos x 1 x 1 x 1 Nitratos x 1 x 1 x 1 N. amoniacal O 2 dissolvido x x x x x x x Diária Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 10 x Semanal x 1

11 RESULTADOS DE NITROGÊNIO TOTAL EM 2008 Histórico de 2008 dos monitoramentos de nitrogênio total e % de remoção do sistema quando comparado com o efluente bruto. Parâmetros Efluente Bruto Efluente Tratado %remoção Meses Máximo permitido (mg N/L) Resultados (mg N/L) Nitrogênio(mg N/L) Resultados (%) Jan ,00 86,46 fev ,00 71,33 Mar ,90 86,31 Abr ,00 9,67 Mai ,00 43,18 Jun ,00 43,90 Jul ,00 37,38 Ago ,00 20,11 Set ,00 22,7 Out ,40 69,15 Nov ,20 84,0 Dez ,90 59,0 Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 11

12 CONCLUSÕES DA 1º FASE O reator biológico em certos períodos promovia a remoção de NTK; Características do período com maior remoção: Temperaturas acima de 20ºC Resultados das análises de fósforo menor, maior a remoção; ph acima de 7,5 maior a remoção; Resultados de nitrito e nitrato apresentavam valores altos no início e meio da lagoa e muito baixo na saída da lagoa evidenciando a oxidação dos mesmos no sistema. Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 12

13 REMOÇÃO DO FÓSFORO NO TRATAMENTO FÍSICO-QUÍMICO Promoveu-se em 2008 a remoção prévia do fósforo que limitava a remoção biológica de nitrogênio no reator; Precipitação de fósforo junto a coagulação e floculação no tratamento primário com Policloreto de alumínio; A média dos resultados das análises de fósforo total era de 10,7 mg/l em 2007; A média dos resultados das análises de fósforo total em 2008 foi de 1,39 mg/l Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 13

14 SISTEMA DE COAGULAÇÃO

15 REMOÇÃO DO FÓSFORO NO TRATAMENTO FÍSICO-QUÍMICO Os resultados de análise de 2008 após implantação da remoção prévia de fósforo; ppm P Jan Fev Mar Abr May Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Meses Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 15

16 ph A faixa de operação do ph do equalizador foi ajustado para mín.8,0 e máx. 8,5, sendo no início da pesquisa ajustado com soda e mais tarde devido a necessidade de aumentar a alcalinidade do sistema passou-se a ajuste com cal hidratada, atualmente utilizamos a água do filtro prensa para fornecimento da alcalinidade desejada, e água alcalina de limpeza dos reatores para ajuste fino. Foi monitorado diariamente o ph da lagoa em três pontos durante setembro de 2008 EL, ML, SL, pois os sistema apresentava grande variação devido ao consumo de alcalinidade no processo de nitrificação ser maior do que a desnitrificação produzia, em outubro com o fornecimento de alcalinidade maior ao sistema o ph manteve acima de 7,5; Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 16

17 OXIGÊNIO DISSOLVIDO O monitoramento de oxigênio dissolvido da lagoa foi diário em três pontos: EL, ML, SL. O oxigênio dissolvido do sistema se manteve constante durante todo o monitoramento acima de 5 mg/l; Concluímos com isso que oxigênio a mais no sistema não interfere na desnitrificação. Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 17

18 SULFETO Sulfeto éextremamente tóxico para bactérias Nitrosomonas e Nitrobacter, monitoramento diário indicou que entrada na lagoa acima de 10 mg/l provocava a morte destas, reduzindo drasticamente a remoção de nitrogênio do sistema; Os picos apresentados de nitrogênio nos resultados de 2010 e 2011 são resultados de picos de sulfeto na entrada da lagoa; Instalamos em 2010 um sistema piloto para oxidação de sulfeto e em agosto de 2011 instalamos o sistema definitivo de oxidação com tempo de detenção maior que 3 horas; Em novembro realizamos a automatização dos sistema;

19 SISTEMA DE OXIDAÇÃO DE SULFETO

20 TEMPERATURA A temperatura éessencial para dar partida as reações dentro do reator biológico, e pode afetar a remoção dos demais parâmetros como DQO e DBO5. De setembro de 2008 a abril de 2009 a temperatura do sistema ficou acima de 25ºC e a remoção de nitrogênio acima de 75%. A queda de temperatura em abril de 2009 afetou o sistema biológico onde registramos temperaturas de 16ºC, houve uma redução na remoção de nitrogênio, e os resultados de NTK do sistema estavam fora dos parâmetros exigidos. Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 20

21 TEMPERATURA Avaliando esta variável foi possível concluir que: O sistema promove remoção com temperaturas acima de 20ºC; Durante o primeiro inverno a temperatura do sistema baixou a 17ºC, nesta temperatura a remoção é muito baixa; Não há variação da temperatura ao longo da lagoa; Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 21

22 TEMPERATURA Registro das temperatura do sistema em 2009 Gráfico registra a queda de temperatura nos meses de inverno. TempºC Dias Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 22

23 TEMPERATURA Interferência da temperatura em 2009 nos resultados de NTK ppm /04 06/ /1 21/1 4/2 18/2 4/3 18/3 1/4 15/4 29/4 13/5 27/5 10/6 24/6 8/7 22/7 5/8 19/8 2/9 16/9 30/9 14/10 28/10 11/11 25/11 9/12 Data Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 23

24 TEMPERATURA Remoção de NTK no mesmo período %Remoção /2 2/3 22/3 11/4 1/5 21/5 10/6 30/6 20/7 9/8 29/8 18/9 8/10 28/10 17/11 7/12 Data Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 24

25 TEMPERATURA Conclui-se que a partir destes resultados seria necessário e viável a instalação de um sistema de aquecimento na lagoa; Em abril de 2010 o sistema foi instalado. Uma serpentina de vapor que promove a troca térmica com o efluente foi instalado na parte frontal da lagoa ligada a um sensor de temperatura programado para abrir em 25ºC e fechar quando temperatura chega a 30ºC. Instalado para operar nos meses de inverno. Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 25

26 SISTEMA DE AQUECIMENTO

27 SISTEMA DE AQUECIMENTO DA LAGOA

28

29 RESULTADOS DE SULFETO p p m 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Data Máximo Permitido

30 REMOÇÃO DE NTK DO SISTEMA 2010 E % /1 7/2 7/3 7/4 7/5 7/6 7/7 7/8 7/9 7/10 7/11 7/12 Data Mínimo Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 30

31 RESULTADOS DE NTK DE 2010 E ppm /1 7/2 7/3 7/4 7/5 7/6 7/7 7/8 7/9 7/10 7/11 7/12 Data máximo Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 31

32 RESULTADOS DE N. AMONIACAL 2010 E 2011 p p m /1 7/2 7/3 7/4 7/5 7/6 7/7 7/8 7/9 7/10 7/11 7/12 Data Máximo Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 32

33 CONCLUSÕES O trabalho demonstrou que através de estudos e pesquisa foi possível a redução do Nitrogênio total e amoniacal num sistema de reator biológico facultativo. Resultados obtidos foram satisfatórios, após instalação do sistema de aquecimento na lagoa temos a temperatura sob controle e a remoção de Nitrogênio do sistema chegou a 97,0%. Ficou comprovado que os sistemas biológicos quando bem operados e dando as condições necessárias ao sistema biológico: temperatura, ph e removendo os elementos que apresentam toxidez ao sistema como sulfeto e fósforo, podemos chegar a altos níveis de remoção do sistema. Comprovou-se também que a fonte de carbono para a desnitrificação pode ser a própria carga orgânica do efluente pré-tratado, sem a necessidade de ofertar outras fontes que podem aumentar os custos do tratamento. Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 33

34 MUITO OBRIGADA! Copyright TFL do Brasil Indústria Química Ltda. 34