II-329 USO DE UM FLOTADOR COMO PRÉ-TRATAMENTO DE REATOR ANAERÓBIO PARA EFLUENTES DE CURTUME

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1 II-329 USO DE UM FLOTADOR COMO PRÉ-TRATAMENTO DE REATOR ANAERÓBIO PARA EFLUENTES DE CURTUME Tsunao Matsumoto (1) Engenheiro Civil, Mestre e Doutor em Hidráulica e Saneamento, Professor Assistente Doutor do Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia da UNESP Campus de Ilha Solteira. Silvio Leandro Santana Graduando em Engenharia Civil pela Faculdade de Engenharia da UNESP Campus de Ilha Solteira Olivaldo Peron Filho Engenheiro Civil pela Escola de Engenharia de Lins, Mestrando em Engenharia Civil pela Faculdade de Engenharia da UNESP Campus de Ilha Solteira Endereço (1) : Departamento de Engenharia Civil - Alameda Bahia, 550 CEP Ilha Solteira - SP - Brasil - Fone/Fax: (18) tsunao@dec.feis.unesp.br RESUMO No presente trabalho, propõe-se a utilização da flotação precedida de coagulação química como prétratamento de um reator UASB simplificado, com separador de fases em forma de Y. Serão apresentados os resultados dos ensaios de flotação, em escala de bancada, objetivando verificar a viabilidade de locação de uma câmara de flotação antecedendo o reator anaeróbio. A implantação de um sistema de remoção de sólidos antecedendo o reator UASB simplificado possibilita uma melhora da remoção de matéria orgânica pelo reator anaeróbio que é pouco eficiente na remoção de nutrientes. Com o auxílio de ensaios de Jar Test foi determinado entre quatro tipos de polieletrólitos (Art-Floc F20, F30, F50 e F100) o polieletrólito F50 como coagulante. O efluente apresentava uma turbidez variando na faixa de 1450uT, ph entre 8,0 e 9,0. Os testes apresentaram bons resultados com uma pressão variando entre 6 e 7atm, obtendo uma redução média de 60% na turbidez em taxas de recirculação da ordem de 20% do efluente. No presente trabalho foi testada a potencialidade de uso de um sistema de flotação por ar dissolvido em água com câmara separada em efluentes de curtume. Os resultados foram animadores em comparação com resultados obtidos por sedimentação e seu uso será incrementado em sistema de tratamento experimental instalado em um curtume da região. PALAVRAS-CHAVE: Flotador, Pré-tratamento, Efluente de Curtume, Físico-Químico. INTRODUÇÃO Desde o início da década de oitenta várias concepções de reatores anaeróbios foram adotadas para projeto e construção de sistemas para tratamento de águas residuárias. Entre esses reatores fundamentados em processo anaeróbio, destacam-se o filtro anaeróbio, o reator de manta de lodo e fluxo ascendente, o reator de leito fluidificado e o reator de chicanas. Ainda não existem critérios universalmente definidos para o dimensionamento desses reatores, nem modelos matemáticos que possam ser utilizados para projetos que, em função de parâmetros cinéticos das condições ambientais, da hidrodinâmica dos reatores e das características dos esgotos sanitários, permitam uma previsão segura da eficiência que será alcançada. (CAMPOS et. al., 1996). O processo de flotação por ar dissolvido é hoje uma técnica de separação de fases bastante consagrada no campo do saneamento ambiental se destacando como parte dos sistemas de tratamento de águas residuárias industriais e na clarificação de águas para abastecimento. A remoção da alta concentração de sólidos, presentes no efluente das indústrias de curtimento é um fator determinante na eficiência do tratamento. Invariavelmente, as indústrias do setor coureiro utilizam decantadores primários com adição de coagulantes antecedendo sistemas de lagoas de estabilização ou lodos ativados com alto custo de instalação, operação e manutenção, o que gera a necessidade do desenvolvimento de novas tecnologias de menor custo. (LÉO & MATSUMOTO, 2001). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 A flotação, segundo CAMPOS et. al. (1996), apresenta algumas vantagens adicionais em relação à sedimentação, podendo-se citar: i) possibilidade de arraste, pelas microbolhas de gás, de parcela de substâncias voláteis porventura presentes na água; ii) possibilidade de oxidação de íons metálicos dissolvidos na água, como por exemplo: o ferro; iii) produção de lodo com elevado teor de sólidos na superfície do flotador, podendo chegar a valores de até 12%, dependendo do tipo de dispositivo de coleta utilizado e das características da dispersão; iv) constitui processo de alta taxa, resultando em unidades compactas e versáteis, que possibilitam bom nível de controle operacional através do monitoramento da quantidade de ar fornecida ao processo resulta em dois fenômenos: o primeiro essencialmente químico consiste nas reações do coagulante com a água na formação de espécies hidrolisadas com carga positiva e depende da concentração do cátion e do ph final da mistura; o segundo, fundamentalmente físico, consiste no transporte das espécies hidrolisadas para que haja contato com as impurezas presentes na água. A utilização de polieletrólitos, dada à potencialidade do uso em processos físico-químicos, tem sido difundida nos últimos anos, principalmente quando associados aos processos biológicos anaeróbios. (SANTOS, 2001). No intuito de associação de processos de tratamento, a coagulação seguida de flotação, pode ser utilizada em diversas fases de tratamento em uma estação de tratamento de efluentes, tornado-se viável a utilização como pré-tratamento devido à vulnerabilidade dos processos biológicos (tanto anaeróbios como aeróbio) de tratamento ao excesso de sólidos suspensos. O uso de sistema de flotação é vantajoso em processo de separação físico-química de materiais suspensos, principalmente os de difícil sedimentação, devido a pouco peso e grandes áreas superficiais. Estes materiais são facilmente flotados, pois a aderência das microbolhas na superfície facilita a sua ascensão pelo arraste. A introdução de coagulante pode facilitar ainda mais este mecanismo, pois o coagulante pode aglutinar as micro partículas e aprisionar as microbolhas promovendo a retirada de praticamente todo material particulado. MATERIAIS E MÉTODOS Os ensaios de flotação foram realizados em uma célula de flotação semelhante ao apresentado no esquema da Figura 01. A metodologia de ensaio utilizada foi de acordo com os procedimentos apresentados por METCALF & EDDY (1991) e sugeridas por Gebara et al. (2003). Os ph adotados para as amostras foram de 8 e 9, valores encontrados no efluente bruto do curtume FUGA COUROS JALES LTDA. MANÔMETRO VÁLVULA PROVETA GRADUADA CÂMARA PRESSURIZADA AMOSTRA ALIMENTAÇÃO (ÁGUA) MANGUEIRA DE LIGAÇÃO ALIMENTAÇÃO (COMPRESSOR) Figura 01 : Aparato experimental fonte: (Adaptado de GEBARA et. al. (2003)) ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 O ensaio de flotação foi realizado a partir dos resultados do Jar Test, para que pudesse ser comparada sua eficiência em relação à sedimentação. Portanto foi adotado o polieletrólito F50, ou seja, o que apresentou melhor resultado no processo de sedimentação. Primeiramente foi fixada uma dosagem do polieletrólito F50 de 375mg/L (a melhor dosagem na sedimentação), e variada as pressões de saturação do efluente, isto para que fossem determinadas as melhores pressões de saturação do efluente. Em todas as etapas do ensaio a foi adotada também uma taxa de recirculação do efluente de 20%. Para análise da eficiência do ensaio foram realizados ensaios de turbidez do efluente antes e após a flotação. Apos a determinação das pressões mais eficientes ao tratamento, foram realizados os ensaios para obtenção da dosagem do coagulante, as dosagens testadas variaram de zero a 400mg/L. RESULTADOS Na Figura 2, pode se observar os valores de turbidez remanescente para uma adição de 375mg/L de polieletrólito F50 com variação da pressão de 4,0 a 7,0atm ou seja, de 400 a 700kPa. Os melhores resultados para a concentração utilizada foram conseguidos com pressão entre 600 e 700kPa. Posteriormente a determinação da faixa de pressão ideal de operação, de 600 e 700kPa, foram realizados ensaios com variações de concentrações de polieletrólito de 65, 125, 190, 250, 315 e 375mg/L, como pode ser observado o resultado na Figura 3. Os ensaios de flotação foram realizados no laboratório de saneamento da UNESP - Ilha Solteira. FLOTAÇÃO (POLIELETROLITO F50) 375mg/ TURBIDEZ (UT) 800,0 600,0 400,0 200,0 0, PRESSÃO (atm) Figura 02 Ensaio de determinação da pressão de operação. Comparando com os ensaios realizados de sedimentação com Jar Test e em campo com decantador de coluna, os resultados podem ser observados nas Figuras 03 e 04. Na Figura 03, a dosagem ideal está entre 65 e 125mg/L de polieletrólito tanto na pressão de 600kPa como com 700kPa, com turbidez em torno de 200uT. Na Figura 04, no decantador de coluna a dosagem ideal está em torno de 270mg/L com turbidez em torno de 70uT, enquanto que no Jar Test foi de 375mg/L com 55uT. A diferença observada em termo de turbidez pode não ser representativo em termo de carga em DQO ou DBO, por outro lado, a alta turbidez pode ser causada pelas microbolhas presentes no líquido na ocasião da leitura da turbidez ter mascarado os resultados obtidos. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 ENSAIO DE FLOTAÇÃO 6 atm 7 atm Turbidez (UT) 1200,0 1000,0 800,0 600,0 400,0 200,0 0,0 0,0 100,0 200,0 300,0 400,0 Dosagem (mg/l) Figura 03 Variação da turbidez em diferentes concentrações de coagulantes. Turbidez (UT) 130,0 120,0 110,0 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40, Polieletrólito (mg/l) Decantador Jar Test Figura 04 Variação da turbidez em diferentes concentrações de coagulantes no decantador e no Jar Test. Pelos resultados obtidos, o uso do flotador parece ser bastante promissor, pois de um lado a redução sensível na dosagem de polieletrólito, o que pode compensar o uso de compressor para solubilizar o ar na câmara de saturação e tornar uma alternativa na remoção de sólidos suspensos dos efluentes de curtumes. CONCLUSÕES A câmara de saturação de oxigênio para o fornecimento das microbolhas deve ser operada com pressão entre 600 e 700kPa. A melhor dosagem para as pressões testadas ficou em torno de 100mg/L de polieletrólito do tipo F50 testado, enquanto que as dosagens para sedimentação foram de: 270mg/L no decantador e 375mgL no Jar Test. Comparativamente a dosagem de polieletrólito é menor para o sistema de flotação em relação aos sistemas de sedimentação, mas a qualidade final do efluente do flotador em termos de turbidez é bastante inferior em relação aos dispositivos de sedimentação. Agradecimentos. À FAPESP pelo apoio financeiro e a Empresa FUGA COUROS JALES Ltda pelo apoio e iniciativa na concessão do local para a realização do experimento ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. CAMPOS, J.R.; REALI. M.A.P.; DOMBROSKI, S.A.G.; MARCHETO, M.; LIMA, M.R.A. (1996) Tratamento físico-químico por flotação de efluentes de reatores anaeróbios. XXV Congresso Interamericano de Ingenieria Sanitária y Ambiental-AIDIS, México 2. GEBARA, D.; DALL ALGLIO SOBRINHO, M.; ALÉM SOBRINHO, P.(2003) Implantação de uma Câmara de Flotação Acoplada ao Decantador para Remoção de Sólidos em um Reator Aeróbio de Leito Fluidizado. CONGRESSO BASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL, 22, Joinville. Trabalhos Técnicos: ANAIS em CR-ROM, Rio de Janeiro. 3. LÉO, L.F.R., MATSUMOTO, T. (2001) Avaliação da Eficiência de um Reator UASB em Escala Piloto com Separador de Fases em Forma de Y Tratando Efluente de Curtume. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL, 21, João Pessoa. Trabalhos Técnicos: ANAIS em CD-ROM. Rio de Janeiro: ABES. 4. METCALF & EDDY.(1991) Wastewater engineering Treatment, disposl and reuse. 3 ed. MacGraw- Hill, 1336p. 5. SANTOS, H.R. (2001) Aplicação de coagulantes no afluente de reator anaeróbio de leito expandido alimentado com esgoto sanitário. São Carlos, p. Dissertação (Mestrado) Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. 6. 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. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5