CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO FÍSICO-QUÍMICO DE EFLUENTE DE INDUSTRIA DE BENEFICIAMENTO DE ARROZ DA REGIÃO SUL DE SANTA CATARINA

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1 CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO FÍSICO-QUÍMICO DE EFLUENTE DE INDUSTRIA DE BENEFICIAMENTO DE ARROZ DA REGIÃO SUL DE SANTA CATARINA Ivan Nicoletti Ferari 1, Aline Fernandes 1, Marcelo Hemkemeier 2 1 Centro Tecnológico/CENTEC Universidade do Sul de Santa Catarina/UNISUL Av. José Acácio Moreira, 787. Caixa Postal 37 CEP Tubarão/SC Fone/Fax: (48) Faculdade de Engenharia e Arquitetura/Universidade de Passo Fundo UPF Resumo. No processo de beneficiamento de arroz, a parboilização é o principal responsável pela geração dos efluentes líquidos deste tipo de indústria. Este trabalho teve como objetivo caracterizar o efluente de beneficiamento de arroz da região sul de Santa Catarina, bem como remover a Demanda Química de Oxigênio (DQO), utilizando processos de floculação e eletrólise. Na caracterização as médias obtidas para ph, DQO, nitrogênio e fósforo total, condutividade e vazão foram 5,1; 1,33g.L -1 ; 27,45mg.L -1 ; 48,4mg.L -1 ; 1,112 ms.m -1 e 5,8m 3.h -1, respectivamente. No processo de floculação com sulfato de alumínio observou-se aumento da remoção de DQO com o aumento da concentração do floculante. A menor DQO remanescente deste tratamento foi de 227mg.L -1. A aplicação do tratamento eletrolítico para complementar o processo de floculação aumentou a remoção de DQO. A maior remoção de DQO foi de 94%, quando utilizou-se intensidade de corrente de 1,6A e tempo de eletrólise de 8min. A DQO remanescente foi de 13mg.L -1. Palavras-chave: Tratamento eletrolítico, beneficiamento de arroz, caracterização de efluentes. 1. INTRODUÇÃO O arroz é um dos cereais de maior importância na atualidade, tanto a nível mundial como nacional, sendo o constituinte básico na dieta brasileira (Maria [3]). O processamento de arroz bruto pode levar a três produtos diferenciados: arroz integral, branco ou parboilizado. Nos dois primeiros, o processo de beneficiamento gera, basicamente, resíduo sólido (casca e resíduos do polimento), enquanto que a parboilização gera, além destes, volume significativo de efluente. O processo de parboilização se caracteriza pela imersão do arroz com casca em água potável aquecida (7-8 C) durante, aproximadamente, três horas, descarte do líquido e posterior secagem. No processo de beneficiamento de arroz, a parboilização é o principal responsável pela geração dos efluentes líquidos deste tipo de indústria. A significativa carga poluidora deste efluente não permite que o mesmo seja lançado sem tratamento nos corpos receptores, pois acarretará a degradação dos mesmos, agravando os problemas ambientais da região sul de Santa Catarina (Ivan & Marcelo [1]). Este trabalho teve como objetivo caracterizar efluente de indústria de beneficiamento localizada na região sul de Santa Catarina, utilizando os seguintes parâmetros: Demanda Química de Oxigênio (DQO), Nitrogênio Total por Kjeldahl (NTK), Fósforo Total (FT), condutividade, ph e vazão. Além disso, estudou-se um sistema de tratamento com floculação, decantação e filtração seguido de eletrofloculação e eletroflotação (eletrólise) para a remoção de DQO. Engenharia Sanitária e Ambiental CRICTE 23 1 / 1

2 2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1. Coleta e armazenamento da amostra O efluente foi coletado em uma indústria de beneficiamento de arroz da região sul de Santa Catarina. Foi utilizado amostragem simples de 2 em 2 horas (amostras 1 à 13) e composta (amostra 14), sendo armazenadas em recipientes de polipropileno de 5L e destes foram retirados 3mL de cada para formar a amostra composta. O ponto de amostragem foi a saída da caixa de cinzas. As amostras foram conservadas a ± 4ºC. A medida de vazão foi determinada através do método volumétrico, utilizando-se recipiente de 1L e cronômetro. Utilizou-se intervalos de tempo de 3 minutos. Os dados de vazão foram utilizados para o dimensionamento do tanque de equalização, através do método do hidrógrafo Caracterização do efluente Na caracterização do efluente de parboilização de arroz foram analisados os seguintes parâmetros: ph, Demanda Química de Oxigênio (DQO), Nitrogênio Total por Kjeldahl (NTK), Fósforo Total (FT) e condutividade (COND). As análises foram feitas de acordo com as metodologias descritas segundo APHA [2] Sistema de experimental de tratamento Reatores de 2L foram utilizados para floculação do efluente estudado. Utilizou-se sulfato de alumínio como coagulante e óxido de cálcio como auxiliar na correção do ph. Foram testadas as seguintes concentrações de sulfato de alumínio: 8, 12 e 16mg.L -1. O aparelho de jar test foi utilizado para facilitar os processos de coagulação e floculação. Após 15min de floculação, deixou-se decantar por 2 horas. O sobrenadante foi filtrado em colunas de areia quartizada. A amostra filtrada foi utilizada para os experimentos com eletrólise. O sistema de eletrofloculação e eletroflotação foi composto do reator de 2L, eletrodos de aço carbono (dimensões: 75x75x2mm, sendo o anodo perfurado) e fonte de corrente contínua (FSCC 52). A Figura 1 mostra o aparato experimental utilizado nos experimentos com eletrólise. Testou-se intensidade de corrente de,1;,4 e,8, 1,2, 1,6A e tempo de eletrólise de, 5, 1, 2, 4 e 8min. Figura 1. Foto do sistema eletrolítico utilizado na remoção de DQO de efluente de beneficiamento de arroz. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados obtidos para a caracterização do efluente de beneficiamento de arroz estão representados na tabela 1. Pode-se observar que houve variação para os parâmetros analisados ao longo do período de produção, sendo, para a maioria dos pontos, pouco significativa. As médias obtidas para ph, DQO, NTK, FT, condutividade e vazão foram 5,1; 1,33g.L -1 ; 27,45mg.L -1 ; 48,4mg.L -1 ; 1,112 ms.m -1 e 5,8m 3.h -1, respectivamente. Tabela 1. Caracterização físico-química de efluente de beneficiamento de arroz. AM* DQO NTK FT ph COND ,8 39,74 4,57 1, ,84 51,71 5,3 1, ,82 5,56 5,13 1, ,86 48,42 5,5 1,161 Engenharia Sanitária e Ambiental CRICTE 23 2 / 2

3 ,8 49,26 5,5 1, ,84 5,9 5,15 1, ,78 51,89 4,71 1, ,96 49,28 5,25 1, ,78 44,93 5,2, ,84 46,73 5,45 1, ,76 47,38 5,15 1, ,78 47,2 5,11 1, ,76 46,39 4,77 1, ,8 48,4 5,5 1,97 *Amostra O descarte do líquido dos tanques de maceração do arroz acontece de forma instantânea, produzindo picos de vazão de efluente, os quais são prejudiciais ao sistema de tratamento, pois provoca variação significativa na carga poluidora. Estes picos estão mostrados na Fig. 2. A Figura 3 mostra os resultados obtidos para a remoção de DQO utilizando sulfato de alumínio como floculante, nas seguintes concentrações: F 1 = 8mg.L -1 ; F 2 = 12 mg.l -1 ; F 3 = 16mg.L -1. Observou-se que o aumento da concentração do sulfato de alumínio aumentou a remoção da DQO Bruto F1 F2 F3 Amostra Figura 3. Remoção de DQO por floculação utilizando diferentes concentrações de sulfato de alumínio: F 1 = 8mg.L -1 ; F 2 = 12mg.L -1 ; F 3 = 16mg.L -1. O efluente tratado através do processo de floculação com sulfato de alumínio (F 3 ) foi utilizado como efluente bruto (DQO = 227mg.L -1 ) no processo eletrolítico. A Figura 1 mostra a remoção de DQO em função do tempo de eletrólise para intensidade de corrente de,1a. A remoção de DQO, após 8min de eletrólise, foi de 187mg.L -1, com desvio padrão de 23,1mg.L -1 e variância de 12,4mg.L -1, a qual foi considerada insignificante. O mesmo comportamento foi observado para a intensidade de corrente de,4a. A remoção de DQO, após 8min de eletrólise, foi de 16mg.L -1, com desvio padrão e variância de 4 e 25mg.L -1, respectivamente. A Figura 5 mostra este comportamento. 8 m 3 h Tempo (hora) Figura 2. Variação da vazão durante o processo de beneficiamento de arroz parboilizado Figura 4. Remoção de DQO em função do tempo de eletrólise para I =,1A. Engenharia Sanitária e Ambiental CRICTE 23 3 / 3

4 Figura 5. Remoção de DQO em função do tempo de eletrólise para I =,4A. A Figura 6 descreve o comportamento da remoção de DQO em função do tempo para a intensidade de corrente de,8a. Figura 7. Remoção de DQO em função do tempo de eletrólise para I = 1,2A Figura 8. Remoção de DQO em função do tempo de eletrólise para I = 1,6A. Figura 6. Remoção de DQO em função do tempo de eletrólise para I =,8A. O aumento da intensidade de corrente para,8a aumentou a remoção de DQO, atingindo, após 8min, 53mg.L -1, com desvio padrão e variância de 23,1 e 43,3mg.L -1, respectivamente. O comportamento da remoção de DQO utilizando-se intensidade de corrente de 1,2 e 1,6A está descrito nas Fig. 7 e 8, respectivamente. A remoção de DQO utilizando intensidade de corrente de 1,2A foi superior as observadas nos experimentos anteriores. O valor encontrado para a DQO, após 8 min de eletrólise, foi de 4 mg.l -1, com desvio padrão e variância de 2 e 5 mg.l -1, respectivamente. A menor DQO remanescente foi de 13 mg.l -1, com desvio padrão e variância de 11,5 e 86,6 mg.l -1, respectivamente, quando utilizou-se intensidade de corrente de 1,6A e tempo de eletrólise de 8min. Nota-se que ao longo do processo eletrolítico, a remoção de DQO foi aumentando a medida que aumentou a intensidade de corrente e o tempo de eletrólise. A tabela 2 mostra a variação na remoção de DQO em função da intensidade de corrente e do tempo de eletrólise para a amostra tratada em F 3. O aumento da intensidade de corrente e do tempo de eletrólise aumentaram a remoção Engenharia Sanitária e Ambiental CRICTE 23 4 / 4

5 de DQO, sendo a maior remoção de 94%, utilizando-se 1,6A e 8min de eletrólise. O ph e a condutividade aumentaram durante a eletrólise atingindo 9,13 e,297 S.m -1, respectivamente, para as mesmas condições citadas. A DQO removida, considerando a floculação e a eletrólise, foi de 99%. Tabela 2. Percentagem de remoção de DQO em função da intensidade de corrente e tempo de eletrólise. [1] I. N. Ferari; M. Hemkemeier, Caracterização Físico-Química de Efluente de Industria de Beneficiamento de Arroz da Região Sul de Santa Catarina in CD-Room of the 22 XVII Congresso Regional de Iniciação Científica e Tecnológica em Engenharia. [2] APHA; AWWA; WPCF, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 2 th Ed. American Public Health Association, Washington/USA, 2. Intensidade de Corrente (A) Tempo de eletrólise (min) Percentagem de remoção de DQO [3] M. I. QUEIROZ, Remoção de Nitrogênio em Efluente da Industria de Parboilização do Arroz e Conversão de Biomassa Por Aphanothece Micorscopica Nägeli, Tese de Doutorado, Centro de Biotecnologia, Universidade Federal de Pelotas, 1998.,1 2 5, , , , CONCLUSÃO O efluente caracterizado apresentou significativa carga poluidora, evidenciando a necessidade de tratamento; Os processos de floculação, decantação e filtração foram eficientes na remoção de DQO, atingindo máximo de 83% utilizandose concentração de sulfato de alumínio de 16mg.L -1 ; O processo eletrolítico foi eficiente na complementação do tratamento físicoquímico estudado, removendo 94% de DQO,quando utilizou-se 1,6A e tempo de eletrólise de 8min; A remoção de DQO total foi de 99%, considerando os dois processos físicoquímicos estudados. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Engenharia Sanitária e Ambiental CRICTE 23 5 / 5

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