XX Encontro Anual de Iniciação Científica EAIC X Encontro de Pesquisa - EPUEPG

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1 ESTUDO DA APLICAÇÃO DA FLOTAÇÃO POR AR DISSOLVIDO COM UTILIZAÇÃO DE POLÍMERO PARA REMOÇÃO DE POLUENTES PRESENTES EM EFLUENTES DE REATOR ANAERÓBIO Ronaldo Luís Kellner (PAIC/FA), Carlos Magno de Sousa Vidal (Orientador) Dep. de Engenharia Ambiental/UNICENTRO. Universidade Estadual do Centro-Oeste, Setor de Ciências Agrárias e Ambientais, Departamento de Engenharia Ambiental, Irati - Paraná. Engenharias - Tratamento de Águas de Abastecimento e Residuárias Palavras-chave: esgoto sanitário, flotação por ar dissolvido, pós-tratamento. Resumo O objetivo do presente trabalho foi avaliar a aplicabilidade do processo de flotação por ar dissolvido para o tratamento de efluente de reator anaeróbio, mais especificamente de reatores anaeróbios de manta de lodo (UASB). Para a realização dos ensaios, as amostras de efluente de UASB, foram testadas em reator de bancada flotatest em diferentes condições operacionais. A melhor condição operacional obtida nesta pesquisa foi para dosagem de 60 mg/l de FeCl 3 ; dosagem de 20 mg/l de polímero catiônico; velocidade de flotação de 24 cm/mim e tempo de mistura lenta de 7 minutos. As eficiências de remoção para esta configuração operacional foram: 91% de turbidez, 50% de DQO, o que comprovou a elevada eficiência de remoção de turbidez e DQO de efluente de UASB por sistema de flotação por ar dissolvido associado ao uso de polímeros catiônicos. Introdução Os reatores anaeróbios do tipo UASB são detentores das seguintes vantagens: baixo custo de implantação e operação, pouco ou nenhum gasto de energia e ainda reduzida produção de lodo, sendo este estabilizado. Porém, o tratamento apenas com este reator não é completo, uma vez que a redução de material orgânico não supera 70%. Aliado a isso, ainda necessita de remoção complementar de sólidos em suspensão. Uma das possibilidades de pós-tratamento deste efluente é por flotação por ar dissolvido. A flotação é uma operação unitária utilizada para separar partículas líquidas ou sólidas da fase líquida. A separação é obtida introduzindo-se bolhas finas de ar na fase líquida, provocando a ascensão

2 de partículas para a superfície, mesmo as com maior densidade que o líquido (METCALF; EDDY, 1991). O presente trabalho tem como objetivo estudar o pós-tratamento de efluentes de UASB por flotação por ar dissolvido, mais especificamente para remoção de DQO e turbidez. Materiais e métodos Este experimento foi realizado no Laboratório de Saneamento Ambiental e Qualidade da água, que pertence ao Departamento de Engenharia Ambiental da Universidade Estadual do Centro Oeste (UNICENTRO), Campus de Irati, no estado do Paraná. A ETE Rio das Antas, da qual coletou-se o efluente do UASB para esta pesquisa, está localizada em Irati, PR, operada pela Companhia de Saneamento do Paraná (SANEPAR), possui capacidade nominal total de tratamento de 80 L.s -1, atendendo 70% da população municipal. O Fluxograma da referida ETE é apresentado na Figura 1 (MARCON, 2006). Figura 1 - Fluxograma da ETE Rio das Antas. Para os ensaios laboratoriais, foram coletadas amostras do efluente final do reator UASB. As coletas foram realizadas às oito horas da manhã, sendo recolhidos 60 litros de efluente e encaminhados ao laboratório. Na caracterização do efluente do UASB e na análise do flotado nas diferentes condições operacionais, os parâmetros selecionados neste trabalho para análise foram turbidez e DQO. Neste experimento foram testadas duas dosagens de cloreto férrico: 40 e 60 mg/l. Para cada dosagem em separado foram empregadas as seguintes condições operacionais: mistura rápida com gradiente médio de 500s -1 e tempo médio de 60 segundos; mistura lenta com gradiente médio de 40 s -1 e tempo médio de 7 minutos. As concentrações de polímero catiônico utilizadas foram 10 e 20 mg/l. Os tempos de coleta empregados foram de 20 e 40 segundos que resultaram nas velocidades de flotação de respectivamente de 12 e 24 cm/min. Foram mantidas fixas em todos os ensaios a recirculação de 10%, tempo de mistura rápida de 60 segundos,

3 tempo de mistura lenta de 7 minutos e pressão de saturação de 5 bar. O tempo de pressurização da água na câmara de saturação foi de 15 minutos. Os métodos analíticos empregados para a realização das analises físico-químicas foram de acordo com o STANDARD METHODS FOR THE EXAMINATION OF WATER AND WASTEWATER (APHA, 1998). Resultados e Discussão Antes do início do experimento, foi realizada a caracterização do efluente bruto do UASB, o qual apresentou turbidez de 208 ut e DQO de 214 mg/l. Os resultados obtidos através do processo de flotação são apresentados na Tabela 2. Tabela 2 Valores de DQO e Turbidez obtidos nas amostras do flotado nas diferentes condições operacionais estudadas. Cloreto Férrico (mg/l) Polimero Catiônico (mg/l) Velocidade de flotação (cm/min) DQO (mg/l) Turbidez (ut) , , , , , , , , EFLUENTE DO UASB No que se refere a remoção de turbidez, a mesma foi elevada em todas configurações operacionais que utilizaram polímero catiônico, evidenciando-se a elevada capacidade de remoção de partículas pela flotação, que resultaram em baixos valores residuais de turbidez a 72,4 ut. Todavia, verifica-se na Tabela 1 que a melhor eficiência de remoção de turbidez (91%) obtida foi para 60 mg/l de cloreto férrico, 20 mg/l de polímero catiônico e velocidade de flotação de 24 cm/mim, resultado em turbidez residual de 18,9 ut. Obteve-se melhorias em todas as configurações com a adição do polímero, sendo esta melhoria gradativa, no que se refere à remoção de

4 turbidez. Percebeu-se também que, quanto maior a concentração de coagulante com presença de polímero, mais eficiente foi o processo. Já nas configurações sem polímero, a melhor eficiência se deu com menor concentração de coagulante. Com relação a remoção de DQO, a melhor configuração obtida foi a mesma para boa remoção de turbidez, culminando em eficiência de remoção de 50% e residual de 107 mg/l. Conforme estudos de ARIANO (2009), que estudou flotação com cloreto férrico na coagulação e polímero catiônico como auxiliar de coagulação, a dosagem de 24,38 mg/l de FeCl 3 e 2 mg/l de polímero obteve 85% de eficiência de remoção, sendo está eficiência acima da obtida no presente trabalho (50%). Os ensaios evidenciaram, assim como no parâmetro turbidez, que a eficiência do sistema sem a adição de polímero é limitada idenpendendo da quantidade de coagulante utilizada. Conclusões A partir das eficiências de remoção e concentrações residuais de DQO e turbidez obtidas foram obtidos bons resultados, concluindo-se que o processo de flotação por ar dissolvido foi muito eficiente na remoção de turbidez e com bom potencial para remoção de DQO. Obteve-se boa remoção dos parâmetros com utilização de pouca quantidade de coagulante e tempo de mistura lenta reduzido. A melhor configuração operacional foi para 60 mg/l de FeCl 3, 20 mg/l de polímero catiônico e velocidade de flotação de 24 cm/min, resultando em concentrações residuais de turbidez de 18,9 ut e 107 mg/l de DQO, concentrações estas muito difíceis de serem obtidas em processos biológicos destinados ao pós-tratamento de efluentes de UASB. Referências: AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION (APHA), Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Washington: APHA / AWWA / WEF, ARIANO, G.C.; Coagulação, floculação e flotação do efluente de reatores anaeróbios, tratando esgoto sanitário, com aplicação de diferentes dosagens de coagulante em função da variação da turbidez do esgoto afluente ao longo do dia, 2009.

5 MARCON, L.R.C.; Desinfecção de esgoto sanitário com radiação ultravioleta: estudo realizado para a ETE Rio das Antas, Irati/PR. METCALF & EDDY, Inc. Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, Reuse. McGraw-Hill International Editions, 3rd ed., New York, 1991.