BIOFILTRO AERADO SUBMERSO UTILIZADO PARA REDUÇÃO DE ODORES DE EFLUENTES DE TRATAMENTO ANAERÓBIO DE CURTUME

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1 BIOFILTRO AERADO SUBMERSO UTILIZADO PARA REDUÇÃO DE ODORES DE EFLUENTES DE TRATAMENTO ANAERÓBIO DE CURTUME Tsunao Matsumoto (*) Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira - UNESP. Carlos Henrique Rossi Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira - UNESP. Roberto Martins de Alencar Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira - UNESP. (*) Engenheiro Civil, Mestre e Doutor em Hidráulica e Saneamento. Professor Assistente Doutor do Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Universidade Estadual Paulista - Câmpus de Ilha Solteira. Endereço (1) : Departamento de Engenharia Civil Universidade Estadual Paulista Faculdade de Engenharia Câmpus de Ilha Solteira, Alameda Bahia 550, CEP , Ilha Solteira SP Brasil Fone: Fax: tsunao@dec.feis.unesp.br RESUMO Atualmente, entre os processos de curtimento utilizados pelos curtumes tem-se o curtimento ao cromo, que geram efluentes potencialmente perigosos, quando lançados sem tratamento adequado causam grandes danos aos corpos receptores deteriorando a qualidade das águas. No caso dos compostos em estudo, a amônia (NH 4 ) e o dióxido de enxofre (H 2 S), mesmo em dosagens relativamente baixas, além de exalar odores característicos, ainda podem causar a mortandade de diversas espécies de peixes e eutrofização do corpo receptor. O presente trabalho visa utilização do sistema de Pós-Tratamento de efluentes de reatores anaeróbios tipo UASB, por meio de biofiltro aerado submerso como dispositivo de redução de odores provocados em Estações de Tratamento de Efluentes Industriais. Para atingir o objetivo principal serão avaliadas as reduções de amônia (NH 4 ) e dióxido de enxofre (H 2 S) do efluente de curtume concomitantemente com a redução da carga orgânica poluidora aplicada no sistema reator UASB seguido de biofiltro aerado submerso (BFS) estudando a variação da taxa de aeração para três níveis de carregamento orgânico volumétrico aplicado e em espessura fixa do meio suporte. Dentre as alternativas de Pós-Tratamento pesquisadas até o momento encontram-se sistemas aeróbios e anaeróbios, incluindo filtro anaeróbio, filtro biológico, lodos ativados, biofiltro aerado submerso, lagoa de maturação, aplicação no solo, dentre outros. Entretanto, o Biofiltro Aerado Submerso deverá ser utilizado para melhorar a qualidade do efluente final, contribuindo com a redução dos poluentes e a oxidação da amônia, não afetada no tratamento anaeróbio prévio(chernicharo et al, 1998). Assim, de forma simultânea no BFS será possível obter a clarificação do efluente final, pois o biofiltro aerado submerso não necessita de uma etapa complementar, sendo mais compacto e não está ligado a sutentabilidade do lodo, devido à ocorrência de bactérias filamentosas (GONÇALVES et al, 1997, apud YENDO 2003). Verificouse que o uso do BFS tem grande potenciabilidade, pois foi obtido valor médio de Nitrogênio Amoniacal (N-NH 4 ) de 384,5 mg/l na saída do mesmo. Com base no resultado, espera-se ainda neste trabalho obter remoção em torno de 70% a 75% dos odores causados pela amônia e também a oxidação do dióxido de enxofre. PALAVRAS CHAVES Sulfeto, Amônia, Odores, Biofiltro, UASB.

2 INTRODUÇÃO O efluente líquido gerado pelas empresas de curtimento de couros e peles é altamente poluente e nocivo ao meio ambiente. Dentre os processos de curtimento utilizados pelos curtumes tem-se o curtimento ao cromo, gerando efluentes potencialmente perigosos, que lançados sem o tratamento adequado, causam grandes danos aos corpos receptores deteriorando a qualidade das águas. No caso dos compostos em estudo, a amônia (NH 4 ) e o sulfeto de hidrogênio (H 2 S), mesmo em dosagens relativamente baixas, além de exalar odores característicos, ainda podem causar a mortandade de diversas espécies de peixes e eutrofização do corpo receptor.tais emissões provocam poluição do ar na forma de odores, afetando a qualidade de vida da população, promovendo o chamado stress psicológico, ou seja, alterando o humor das pessoas, bem como propiciando o surgimento de doenças respiratórias. Desse modo, as empresas de saneamento e indústrias devem reavaliar e reformular os processos de tratamento de efluentes para alcançar níveis de emissão aceitáveis na atmosfera. Logo, controlar a emissão de odor nas ETEs passou a ser um dos maiores desafios para as empresas de saneamento. Muitos dos compostos geradores de odor são resultantes da degradação da matéria orgânica na ausência de oxigênio ou de nitrato, formando compostos reduzidos a nitrogênio amoniacal (NH4 amônia), por exemplo. O tratamento biológico de ar contaminado é uma tecnologia em ascensão para o controle de poluição do ar, consistindo na transferência de compostos voláteis odorantes para uma fase líquida e seguido da degradação por meio de microorganismos (Belli et al, 2001). O presente trabalho visa utilização do sistema de Pós-Tratamento de efluente de reator anaeróbio tipo UASB, por meio de biofiltro aerado submerso como dispositivo de redução de odores em Estações de Tratamento de Efluentes Industriais de curtimento de couro. Para atingir o objetivo principal serão avaliadas as reduções de amônia (NH 4 ) e dióxido de enxofre (H 2 S) do efluente de curtume concomitantemente com a redução da carga orgânica poluidora aplicada no sistema reator UASB seguido de biofiltro aerado submerso (BFs) estudando a variação da taxa de aeração para três níveis de carregamento orgânico volumétrico aplicado e em espessura fixa do meio suporte (BAUER 2002). Dentre as alternativas de Pós-Tratamento de efluentes de reatores anaeróbios pesquisados até o momento encontram-se sistemas aeróbios e anaeróbios, incluindo filtro anaeróbio, filtro biológico, lodos ativados, biofiltro aerado submerso, lagoa de maturação, aplicação no solo, dentre outros (CHERNICHARO et al, 1998). Entretanto, o Biofiltro Aerado Submerso será utilizado no intuito de melhorar a qualidade do efluente final, contribuindo para a sulforização e nitrificação, bem como a redução dos poluentes, não afetados no tratamento anaeróbio (CHERNICHARO et al, 1.998). Assim, de forma simultânea no BFS ainda é possível obter a clarificação do efluente final, pois o biofiltro aerado submerso não necessita de uma etapa complementar, sendo mais compacto e não está ligado a sustentabilidade do lodo, devido à ocorrência de bactérias filamentosas (GONÇALVES et al, 1997, apud YENDO 2003). Verificou-se que o uso do BFS tem grande potenciabilidade, pois foi obtido valor médio de Nitrogênio Amoniacal (N-NH 4 ) de 384,5 mg/l na saída do mesmo. Com base no resultado, espera-se ainda neste trabalho obter remoção em torno de 70% a 75% dos odores causados pela amônia e também a oxidação do dióxido de enxofre em torno de 70 a 80 %. Portanto, pretende-se no presente trabalho verificar essa potencialidade de redução de odores agressivos presente neste tipo de efluente, concomitantemente, com a redução da carga poluidora que é bastante elevada e redução da taxa de oxigênio que seria consumida no corpo receptor, trabalho cujo já fora iniciado por YENDO, MATERIAIS E MÉTODOS O curtume FUGA COUROS JALES LTDA possui suas instalações industriais montadas no Município de Jales, Estado de São Paulo. Uma instalação experimental piloto encontra-se montada nas dependências do curtume, junto ao seu sistema de tratamento de efluentes, onde conta com toda uma infra-estrutura necessária para o seu funcionamento adequado (Figura1). O sistema da estação piloto existente é alimentado através de bomba submersível de diafragma, com efluente bruto bombeado direto do tanque de equalização existente a uma caixa elevada de nível constante. Esta caixa alimenta o decantador de coluna, de fluxo ascendente seguindo por gravidade ao o reator UASB simplificado, na vazão de projeto de no mínimo 125 L/h (Figura 2). O efluente do reator anaeróbio é encaminhado por gravidade ao Biofiltro Aerado Submerso.

3 Figura 1: Biofiltro Aerado Submerso e Compressor de Ar Figura 2: Esquema experimental. O Biofiltro Aerado Submerso (Figura 3) instalado na estação experimental está montado com tubo de PVC de 300mm de diâmetro e altura de 2,0m. O meio suporte tem 1.10m de altura e material é um composto de tubos de PVC de ½ polegada, cortados em ½ polegada como mostra a Figura 4. A aeração é realizada por meio de um compressor de ar de 5 CV, a vazão é medida por meio de rotâmetro e regulada através de registros de pressão de saída. Biofiltro Aerado efluente anaeróbio ar soprador efluente final lodo Figura 3: Esquema Biofiltro Aerado Submerso Instalado. Figura 4: Material utilizado para o meio suporte. A importância de se realizar uma rotina de monitoramento definida e bem elaborada está no fato de possuir controle sobre o funcionamento do sistema de tratamento de efluentes e, como conseqüência, poder melhorar diversos aspectos ambientais e de saúde humana envolvidos na remoção de compostos sulfurosos. Assim, devese determinar quais as análises a serem realizados e qual a freqüência de realização das mesmas. A Tabela 1 mostra os parâmetros de análises que deverão ser realizadas para a avaliação da eficiência de tratamento de cada unidade e do sistema como todo.

4 Tabela 1 - Parâmetros investigados no monitoramento de uma Estação de Tratamento de Efluente de curtume. Ponto de coleta de amostra Parâmetro Freqüência Efluente do reator UASB Efluente do Biofiltro Aerado Sólidos Sedimentáveis Diário X X Sólidos Suspensos Totais Semanal X X DQO total Semanal X X DQO filtrada Semanal X X DBO total Semanal X X Fósforo total Quinzenal X X Sulfetos Semanal X X Amônia Semanal X X Nitritos Semanal X X Nitratos Semanal X X Nitrogênio Kjeldahl Quinzenal X X As análises dos parâmetros de DQO total, DBO total, Sulfetos e Amônia e seus respectivos resultados mostrarão a eficácia na redução de odores. Demanda Química de Oxigênio (DQO) Um dos parâmetros, juntamente com o teste de DBO, para estimar a concentração dos despejos em termos de sólidos biodegradáveis, divide-se de várias formas: Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) Trata-se da quantidade de oxigênio necessário para oxidar a matéria orgânica por decomposição microbiana, estabilizando-a em forma inorgânica. Portanto, este parâmetro é um forte indicador da presença excessiva de matéria orgânica no sistema, o que pode levar a grandes quedas na quantidade de oxigênio dissolvido na água. Sulfeto de Hidrogênio (H 2 S) Em sua forma gasosa é altamente tóxico e devido a isto que é transformado em sulfato que já não é tóxico. O sulfeto é um gás que tem um cheiro extremamente desagradável e que tem que ser controlado. Amônia (NH 4 ) A amônia em solução é altamente tóxica, sendo letal a diversas espécies de peixes mesmo sendo em baixas concentrações. A poluição por nitrato em águas de abastecimento é um risco para crianças com até seis meses, pois abaixo dessa idade, o ph estomacal varia em torno de 4, resultando em morte. As metodologias utilizadas na realização das análises constantes do programa de monitoramento da estação experimental são mostradas na Tabela 4.

5 Tabela 2: Metodologias utilizadas. Análise Metodologia Utilizada ph POTENCIOMÉTRICA - DIRETA Sólidos Sedimentáveis STANDARD METHODS - APHA, AWWA, WPCF (1985) Sólidos Suspensos Totais STANDARD METHODS - APHA, AWWA, WPCF (1985) DQO total * DBO total STANDARD METHODS - APHA, AWWA, WPCF (1985) Sulfetos STANDARD METHODS - APHA, AWWA, WPCF (1985) Amônia Nitritos Nitratos Nitrogênio Kjeldahl RESULTADOS Os valores de sulfeto encontrados, não apresentaram grandes variações nas unidades do sistema, sendo feita até a saída do reator anaeróbico, para certificação da baixa concentração de sulfetos no efluente do Biofiltro, ou efluente final. Sobre os valores de Nitrogênio Amoniacal (N-NH 4 ), foi obtida uma média de 384,5 mg/l na saída do Biofiltro. Cabe lembrar que os resultados acima fazem parte do início da operação do sistema, que entrou em funcionamento a partir de fevereiro de Sulfetos (mg/l) Tempo (dias) Bruto Dec UASB BA Figura 5: Valores de Sulfetos nas unidades de tratamento: efluente bruto, decantador, reator UASB e Biofiltro.

6 CONCLUSÃO Com os dados apresentados conclui se que: Os resultados iniciais obtidos mostram a eficiência do biofiltro aerado submerso na redução dos parâmetros dos resíduos químicos estudados. Para a remoção de sulfetos, a redução foi de até 72% no efluente final. Com base nas análises de amônia os resultados deste trabalho obtêm remoção em torno de 70% em média dos odores causados pela amônia e também a oxidação de sulfeto. O BFs apresenta-se como uma boa unidade de pós-tratamento de reator anaeróbio para efluentes de curtume ao remover quantidades satisfatórias de gases tóxicos eliminando odores além de absorver matéria orgânica e clarificar o efluente de saída. O estudo do biofiltro aerado submerso apresenta resultados promissores como uma solução eficaz na redução de odores de efluente de curtume. AGRADECIMENTOS À FAPESP pelo apoio financeiro a realização da presente pesquisa Ao Curtume Fuga Couros Jales por ter cedido o espaço para a instalação do protótipo de pesquisa. Ao Laboratório de Saneamento e Técnicos da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira pelo auxílio na montagem e nas análises das amostras. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BAUER, D. G. Nitrificação do Efluente de um Reator Anaeróbico do Tipo UASB e Um Decantador Primário em Biofiltros Aerados Submersos Vitória ES, Dissertação (Mestrado em Engenharia Sanitária e Ambiental) Centro Tecnológico Colegiado de Engenharia Ambiental Universidade Federal do Espírito Santo p. BELLI, P. Fo; WOLF, D. B.; CABRAL, F. A. S.; CARVALHO, C. M.; CHIARANDA, H. S. & COSTA, R. H. R. (2001) Controle e tratamento de odores de um reator anaeróbio com biofiltração Belo Horizonte MG, PROSAB 2, Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios coletânea de trabalhos técnicos volume 2, p CHERNICHARO, C.A.L. Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias - Reatores Anaeróbios. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental - UFMG. V. 5, 1997, 246 p. YENDO, A. Y. Uso de um Biofiltro Aerado Submerso como unidade de pós-tratamento de efluente de tratamento anaeróbio de curtume Ilha Solteira-SP, Dissertação (Mestrado em Recursos Hídricos e Tecnologias Ambientais) Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, Universidade Estadual Paulista p.