TRATAMENTO PRIMÁRIO DE EFLUENTES DE ABATEDOURO DE FRANGOS POR COAGULAÇÃO E FLOTAÇÃO: ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA VAZÃO DE AR NA EFICIÊNCIA DO PROCESSO

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1 P P P P T HTU UTH TRATAMENTO PRIMÁRIO DE EFLUENTES DE ABATEDOURO DE FRANGOS POR COAGULAÇÃO E FLOTAÇÃO: ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA VAZÃO DE AR NA EFICIÊNCIA DO PROCESSO SCHOENHALS, Marlise¹,SENA, Rênnio F.², JOSÉ, Humberto J.³. 1 Mestre em Engenharia Química (UFSC/06). Av. João XXIII n.2066 apt. 22 Centro. Medianeira/PR/Brasil. CEP Telefone: e_mail: marlise_schoenhals@yahoo.com.br. 2 Doutorando em Engenharia Química UFSC. Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Universitário, Departamento de Engenharia Química Trindade Florianópolis/SC/Brasil. CEP Dr. Universidade Técnica de Aachen, Alemanha. Docente do Departamento de Engenharia Química UFSC. Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Universitário, Departamento de Engenharia Química Trindade Florianópolis/SC/Brasil. CEP PALAVRAS-CHAVE: TDemanda química de oxigênio, floculação, Jar Test. RESUMO Nos matadouros e frigoríficos os efluentes são gerados em grande quantidade e representam um sério problema pelo alto teor de matéria orgânica necessitando, portanto, de um tratamento eficaz para redução da mesma. Neste trabalho foi empregado o processo de coagulação/floculação para promover a desestabilização do material coloidal contido no efluente de abatedouro de frangos, possibilitando a posterior separação dos microflocos por meio de flotação via adesão de bolhas em escala laboratorial. Para avaliar a influência da taxa de aeração na eficiência do processo foram aplicadas vazões de ar na faixa entre 0,2 L.min-1 e 1,0 L.min-1. As vazões mais altas (0,8 e 1,0 L.min-1) conduziram à menores tempos de flotação, porém, vazões de ar mais baixas (0,2 L.min-1) elevaram sensivelmente a eficiência de remoção de poluentes representados pelos parâmetros: turbidez, cor e DQOt. INTRODUÇÃO Nos matadouros e frigoríficos os efluentes são gerados em grande quantidade e representam um sério problema pelo alto teor de matéria orgânica e, o lançamento desses despejos in natura acarreta sérios prejuízos ao meio ambiente (HÜBNER, 2001). Como é um fator preocupante há um tempo considerável, tecnologias bastante desenvolvidas para o tratamento prévio destes rejeitos têm sido desenvolvidas. As etapas primárias de tratamento reduzem significativamente a carga poluidora dos despejos através da remoção de grandes quantidades de sólidos suspensos (SS) e óleos e graxas (OG). Trata-se geralmente de processos físicos de separação de fases como sedimentação, flotação e centrifugação. Porém, grande parcela dos materiais

2 presentes em um efluente não são passíveis de serem removidos pela simples separação física. Desta forma, os processos químicos de desestabilização dos colóides por coagulação/floculação tornam-se necessários para possibilitar sua posterior remoção através de processos físicos. O processo de coagulação/floculação promove a desestabilização do material coloidal contido no efluente através da adição de produtos químicos (coagulantes e floculantes), possibilitando a separação dos microflocos formados por meio de processos físicos como a flotação, ou seja, a separação de partículas via adesão de bolhas de ar. Trata-se de um fenômeno cinético composto por diversas etapas ou micro-fenômenos, cujo modelo probabilístico pode ser representado pela equação (RUBIO et al., 2002; YOON, 1999): Pf = Pc. Pa. Pp. Pr (1) Onde: Pf = probabilidade de flotação Pc= probabilidade de colisão Pa= probabilidade de adesão Pp= probabilidade de resistência Pr= probabilidade de remoção ou coleta (do produto flotado). Na flotação, a vazão de ar adequada é necessária para uma maior eficiência do processo. Uma interação eficaz entre as bolhas de ar e as partículas coaguladas induz a incorporação de ar dentro dos flocos pré-formados, de forma que esses aglomerados de flocos inflados possuem uma menor densidade, principal fator pelo qual estes tendem a flotação, enquanto que os flocos compactos formados quando a interação dos flocos e as bolhas de ar é insuficiente, ao se estabilizarem, tendem à sedimentação por serem mais densos que a água. Este trabalho teve como objetivo principal avaliar a influência de diferentes vazões de ar na eficiência de remoção de matéria orgânica pelos processos de coagulação e flotação. MATERIAL E MÉTODOS A presente pesquisa foi conduzida no Laboratório de Energia e Meio Ambiente (LEMA) do Departamento de Engenharia Química da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). O efluente utilizado foi proveniente de um abatedouro de frangos localizado no município de Santo Amaro da Imperatriz SC, sendo o mesmo coletado na entrada da estação de tratamento de efluentes da indústria. METODOLOGIA PARA DETERMINAÇÃO DOS PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS As determinações dos parâmetros representativos de poluição do efluente foram realizadas de acordo dom Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA,1995). AGENTES COAGULANTES UTILIZADOS

3 Nos ensaios de coagulação/floculação foram empregados o coagulante sulfato férrico [Fe2(SO4)3] - SF-PIX e o floculante aniônico Flonex 9073 DETERMINAÇÃO DAS DOSAGENS ÓTIMAS DE COAGULANTE E FLOCULANTE A determinação da dosagem ótima dos coagulantes e floculante para o efluente em questão foram realizadas através de Jar Test. SISTEMA EXPERIMENTAL UTILIZADO PARA OS ENSAIOS DE FLOTAÇÃO Utilizou-se uma coluna de flotação com aeração ascendente possuindo as seguintes dimensões: 0,8 cm de diâmetro, 30 cm de altura e capacidade volumétrica de 1000 ml. O efluente foi adicionado em sistema batelada, e a coleta das amostras após o tratamento foi realizada por sucção. A vazão específica de ar utilizada nos testes variou entre 0,2 à 1,0 L/min-1, sendo o controle realizado pelo ajuste de rotâmetro conectado ao cilindro de gás de ar pressurizado e a coluna de flotação. A figura 1 apresenta um desenho esquemático do sistema utilizado. Figura 1: Sistema utilizado para condução dos experimentos de flotação, incluindo: (a) cilindro de ar pressurizado, (b) rotâmetro e (c) coluna de flotação. RESULTADOS E DISCUSSÃO EFLUENTE EMPREGADO NOS TESTES As características do efluente utilizado nos testes são apresentadas na Tabela 1. Tabela 1: Caracterização do efluente in natura Parâmetro Concentração Cor 8580 mgptco.l -1 Turbidez 1645 NTU ph 6,3

4 ST 3635 mg.l -1 SVT 733 mg.l -1 DQOt 1991 mg.l -1 DQOs 435 mg.l -1 Temperatura 15 C INFLUÊNCIA DA TAXA DE AERAÇÃO NO PROCESSO DE FLOTAÇÃO A figura 2 apresenta a relação entre as vazões de ar aplicadas e o tempo necessário para concretização do processo de flotação Tempo de flotação (s) Vazão de ar (Lmin -1 ) Figura 2: Relação entre as vazões de aeração aplicadas na coluna de flotação e o tempo de flotação. Constatou-se que à medida que o fluxo de gás se eleva, a separação das espécies torna-se mais rápida. Com o emprego da vazão de ar de 0,2 L.min -B1B foi necessário um tempo de aeração de 110 s enquanto que, para a vazão de 1,0 L.min este tempo foi reduzido para apenas 20 s. Porém, deve-se ter -B1B cautela em relação ao limite de vazão de ar aplicada, pois as partículas sólidas dentro de um floco aderem-se até que as forças adesivas são excedidas pelas forças de ruptura devidas à ação do movimento do fluído (NICOL et al.,1992). Neste trabalho, com a aplicação de vazões de ar mais elevadas, da ordem de 0,8 e 1,0 L.min não ocorreu a destruição significativa dos flocos préformados, não comprometendo a qualidade do efluente tratado. Neste sentido, -B1B a possibilidade de utilização de uma vazão de ar elevada resultando em um tempo reduzido para consolidação do processo de tratamento é um fator vantajoso na aplicação do processo em escala real devido à possibilidade de redução do tamanho dos tanques ou câmaras de flotação, conseqüência do

5 menor tempo de residência dos efluentes no sistema. NGUYEN (2004), constatou que o tamanho das bolhas diminui com o aumento da velocidade superficial do gás. Portanto, através dos resultados obtidos neste trabalho, com a aplicação das vazões de ar mais elevadas foram geradas bolhas de menor diâmetro que apresentam área superficial elevada, favorecendo a coleta e transporte de sólidos para um dado volume de ar. Por outro lado, as bolhas de tamanho muito reduzido podem apresentar uma velocidade de ascensão mais baixa, levando a perdas de partículas hidrofóbicas no fluxo do material não flotado. Na Tabela 2 encontram-se os resultados do monitoramento dos parâmetros de poluição avaliados nos efluentes ao processo de flotação, em função da aplicação de diferentes taxas de aeração. Tabela 2: Resultados das análises dos parâmetros avaliados nos efluentes ao processo de flotação em função da vazão de ar aplicada. Vazão de ar (L.min -1 ) ph Turbidez (NTU) Cor ( mgptco.l -1 ) ST (mg.l -1 ) SVT (mg.l -1 ) DQOt (mg.l -1 ) DQOs (mgo B2 B.L -1 ) 0,2 5, ,3 5, ,5 5, ,6 5, ,8 5, ,0 5, Os resultados mostram que a remoção da carga poluidora do efluente foi uniforme, não ocorrendo variações consideráveis em função da taxa de aeração aplicada. A utilização da vazão de 0,2 L.min proporcionou uma maior -B1B redução dos parâmetros turbidez, cor e DQOt. Para remoção de ST e SVT, a aplicação da vazão de 0,6 L.min -1 proporcionou melhores resultados. A figura 3 apresenta as eficiências de remoção atingidas para os parâmetros de poluição avaliados em função da taxa de aeração aplicada.

6 95 85 % de remoção SVT ST turbidez DQOt DQOs cor Vazão de ar (Lmin -1 ) Figura 3: Eficiências de remoção dos parâmetros avaliados com a aplicação de diferentes vazões Conforme pode ser visualizado na figura 3, as eficiências de remoção com aplicação do processo coagulação/flotação foram elevadas, atingindo 98, 97, 82, 78, 72 e 54% quando todas as vazões são consideradas de eficiência de remoção para turbidez, cor, DQOs, DQOt, SVT e ST, respectivamente. Não houve variações significativas na redução dos parâmetros avaliados com a aplicação das diferentes taxas de aeração, sendo que a melhor eficiência de redução, quando todos os parâmetros de poluição são avaliados, ocorreu com o emprego da vazão de 0,2 L.min -B1B. A análise visual das amostras comprovou a elevada redução da carga poluente do efluente proporcionada pelo processo de tratamento, principalmente cor e turbidez (98% de redução) sendo considerado um tratamento primário altamente eficiente implicando em melhorias das etapas posteriores de tratamento, principalmente o tratamento biológico. CONCLUSÕES Através dos resultados obtidos com o monitoramento da vazão de ar na coluna de flotação, conclui-se que a faixa utilizada resultou em eficiências satisfatórias de redução dos parâmetros de poluição monitorados. As vazões específicas da ordem de 0,8 e 1,0 L.min-1 implicaram em menores tempos de flotação, conseqüência da geração de bolhas de menor diâmetro. A eficiência de redução dos parâmetros físico-químicos avaliados foi sensivelmente elevada

7 com a aplicação da vazão de 0,2 L.min-1, principalmente para turbidez, cor e DQOt. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS APHA, AWWA, WPCF. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Denwer: AWWA, 19 ed, 1995, 1198 p. HÜBNER, R. Análise do uso da água em um abatedouro de aves f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis. NICOL, S. K., GALVIN, K. P.; ENGEL, M. D. Ion flotation- Potential applications to mineral processing. Minerals Engineering, Australia, v.5, n.10-12, p , out -dez., NGUYEN, A. V. Colloidal Science of Flotation. Minerals Engineering, Nova York EUA, v. 17, n.6, p. 839, jun,2004. RUBIO, J.; SOUZA, M. L.; SMITH, R. W. Overview of flotation as a wastewater treatment technique. Minerals Engineering, Porto Alegre Brasil, v. 15, n.3 p , mar, YOON, R.F. The role of hydrodynamic and surface forces in bubble-particle interactions. International Journal of Mineral Processing, Virginia EUA, v.58, vol.1-4, p , fev, 1999.