EFEITO DA ADIÇÃO DE FÓSFORO EM UM SISTEMA DE PÓS- TRATAMENTO DE EFLUENTE DE CURTUME UTILIZANDO BIOFILTRO AERADO SUBMERSO.

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1 EFEITO DA ADIÇÃO DE FÓSFORO EM UM SISTEMA DE PÓS- TRATAMENTO DE EFLUENTE DE CURTUME UTILIZANDO BIOFILTRO AERADO SUBMERSO. Tsunao Matsumoto (1) Engenheiro Civil Mestre e Doutor em Hidráulica e Saneamento Escola de Engenharia de São Carlos USP Professor Assistente Doutor do Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira - FEIS/UNESP Aline Yamaguchi Yendo (2) Engenheira Química pela Universidade Metodista de Piracicaba. Mestre em Engenharia Civil - Recursos Hídricos e Tecnologias Ambientais pela Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira (UNESP), Professora Substituta do Departamento de Química e Física da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira. Endereço (1) : Alameda Bahia 55 - CEP Ilha Solteira SP Fone - (18) tsunao@dec.feis.unesp.br RESUMO O presente trabalho propõs o estudo de um sistema de pós-tratamento de efluente de curtume, pré-tratado em um reator anaeróbio tipo UASB simplificado, utilizando o Biofiltro Aerado Submerso, com adição de fósforo como nutriente para as bactérias aeróbias. O sistema consistiu de um reator anaeróbio UASB simplificado em forma de Y, um decantador de coluna e um Biofiltro Aerado Submerso. Esta estação experimental foi monitorada na Empresa Fuga Couros- Jales-SP. O nutriente, fósforo, era alimentado ao efluente do reator UASB, adicionado no tanque de sucção da bomba de alimentação. A remoção de DBO no período de ensaio foi em média 43% no Biofiltro, resultando em uma eficiência global média do sistema de 78%, reduzindo a DBO de 885mg/L no efluente bruto para 18mg/L no efluente do Biofiltro. Quanto a DQO, a remoção média foi 47,5% no Biofiltro, e na global foi de 72%, partindo do efluente bruto com DQO média de 2.442mg/L, reduzindo para 665mg/L. Apesar dos resultados obtidos, apresentarem uma boa eficiência do processo, os valores dos parâmetros do efluente final, ainda não atenderam a legislação ambiental vigente. PALAVRAS CHAVES: Pós-Tratamento, Biofiltro Aerado Submerso, Efluente de Curtume, Adição de Fósforo INTRODUÇÃO O processo acelerado de industrialização tem contribuído muito para a poluição ambiental, uma vez que as águas residuárias industriais geralmente são lançadas nos corpos hídricos ou no solo sem nenhum tratamento ou, quando tratadas, freqüentemente não atendem às condições impostas pela legislação, constituindo assim uma das principais fontes de poluição dos corpos hídricos receptores (SANTAELLA, 2). O Brasil possui hoje, mais de 4 empresas que processam anualmente aproximadamente, couros bovinos. As peles caprinas, ovinas e outras, somam mais unidades (AICSUL, 1999). A tecnologia, usualmente adotada para o tratamento dos efluentes líquidos gerados nos curtumes, é constituída por unidades de tratamento físico-químico, para a precipitação do cromo e para a oxidação de sulfetos, seguida por unidades de tratamento biológico, tipicamente por lodos ativados ou lagoas aeradas. Segundo dados da AICSUL (1999), no ano de 1.986, o Estado de São Paulo possuía 125 curtumes, que empregavam diretamente pessoas. Já em 1997 o número de curtumes era de 93 e o de empregos diretos 8.76, enquanto no mesmo período, Estados vizinhos como Mato Grosso e Mato Grosso do Sul dobraram o

2 número de empresas deste setor e outros estados como Goiás e Tocantins tiveram crescimento considerável do número de empresas e postos de trabalho. As perdas de empresas, e conseqüentemente, dos postos de trabalho e recolhimento de impostos, pode ser creditada em grande parte às dificuldades destas empresas em adequar os parâmetros de lançamento de seus efluentes às rígidas normas impostas e fiscalizadas no Estado de São Paulo pela CETESB, sem que os altos custos de tratamento deste tipo de efluente por sistema de tecnologia convencional acarretam em alta de preços do produto final e inviabiliza a operação de empresas de menor porte. Mais grave é o fato destas operarem em outros Estados em condições semelhantes ou ainda mais precárias do que aquelas exigidas anteriormente ou então, pela menor rigidez de fiscalização ou motivado por incentivos fiscais. O perfil típico dos curtumes brasileiros, com tecnologias de processamento não muito viáveis, e sem recursos para grandes investimentos na área de depuração de efluentes, mostra que a tecnologia de tratamento convencional não é plenamente aplicável à nossa realidade. Isto ocorre devido ao custo elevado de implantação, operação, elevada quantidade de lodo gerado, elevado consumo de energia e elevado índice de mecanização (elevado custo de manutenção), havendo, portanto, a imperiosa necessidade de se desenvolver tecnologias simplificadas, ainda pouco abordadas, em nível nacional e internacional (CHERNICHARO et al, 1996). Alguns trabalhos foram realizados por LEO (22), LEO & MATSUMOTO (22) e Yendo (23) abordando tratamento de efluente de curtume por meio de reator anaeróbio tipo UASB simplificado associado ao Biofiltro Aerado Submerso como dispositivo de pós-tratamento, os resultados apresentados são bastante animadores quanto a remoção de carga poluidora. Portanto, neste trabalho teve-se como proposta principal, a utilização do tratamento anaeróbio por reator UASB simplificado e uso de um Biofiltro Aerado Submerso como sistema de pós-tratamento com alimentação do nutriente, fósforo, para propiciar a adequação do efluente às exigências ambientais legais, quanto ao volume e dos potenciais destrutivos e poluidor dos efluentes gerados e lançados por empresas do setor coureiro, e oferecer alternativas de sistemas de tratamento mais eficientes e baratos aplicáveis à nossa realidade. OBJETIVO Avaliar o desempenho do Biofiltro Aerado Submerso com o nutriente fósforo incorporado no efluente de curtume, para a complementação de remoção de DBO total e DQO total dos efluentes de tratamento anaeróbio. Buscar uma nova alternativa para tratamento de efluentes líquidos de curtume. METODOLOGIA A estação experimental piloto foi montada nas dependências do curtume Fuga Couros Jales para a realização da pesquisa. O esquema da instalação experimental pode ser observado na Figura 1. O reator UASB foi montado com tubo de PVC de 1mm de diâmetro e 3m de altura, para o corpo do reator, e um tubo de PVC de 75mm de diâmetro e 1m de comprimento para o braço inclinado ou decantador, totalizando um volume do reator de 32L. O decantador de coluna possuía diâmetro igual a 25mm (PVC), com 2m de altura e um volume de 98,2L. O Biofiltro Aerado Submerso foi montado com tubo de PVC 1mm de diâmetro, possuindo altura máxima de reação de 2,5m, apresentando um volume útil de 2L. O material suporte (recheio) utilizado no Biofiltro era composto por esferas de isopor com diâmetro de 5mm, sendo mantido flutuante e em permanente imersão por um conjunto montado com material de aço inox, composto por três hastes e duas telas fixadas na parte inferior e superior, nas extremidades das hastes. A aeração foi realizada por em compressor de ar, e para controle da vazão de ar foi utilizado um rotâmetro (Medidor Delta Meter, modelo: 4), sendo a pressão ajustada a 27kPa através de regulador de pressão de saída (marca: Arprex). O Biofiltro Aerado Submerso foi operado em 2 fases, em função das mudanças adotadas e também para obter melhor qualidade do efluente final. As condições operacionais adotadas nas fases foram as seguintes: FASE I Nesta primeira fase a vazão do efluente do reator UASB foi de 3L/h e a vazão de ar em 13L/h. E o fornecimento do nutriente fósforo com vazão inicial de 3mg/L, à caixa de reserva onde seguia com o efluente para o reator UASB. FASE II

3 Na segunda fase, foi alterada a concentração de fósforo para 15mg/L, sendo esta mantida fixa durante todo o tempo A vazão do efluente continuou a 3L/h e aumentando nesta etapa, a vazão de ar, a fim de manter o efluente com OD aproximadamente de 2mg/L no efluente final. Legenda 1 - Tanque de equalização existente e bomba submersível de diafragama. 2 - Caixa de nível constante. 3 - Decantador de coluna. 4 - Caixa coletora e bomba dosadora. 5 - Reator UASB com separador de fases em forma de "Y". 6 - Biofiltro Aerado. 7 - Saída do efluente final. 8 - Sistema soprador de ar. 9 - Tubulações de retorno do excesso de efluente. 1 - Saídas de descarte de lodo de excesso. FIGURA 1 Esquema da Instalação Experimental de Tratamento de Efluente de Curtume RESULTADOS No presente trabalho foi discutida a eficiência do sistema de tratamento apenas em relação a remoção de carga orgânica em termos da DBO e DQO relacionada a adição de fósforo no sistema Nas Figuras 2 e 3 podem ser observados os resultados da DBO e da DQO na Fase I, quando foi adicionado nutriente numa solução equivalente a 3mg/L de fósforo na caixa de alimentação do reator anaeróbio.

4 DBO (mg/l) 6 4 DQO (mg/l) Figura 2 Resultado da DBO na Fase I no sistema Figura 3 Resultado da DQO na Fase I no sistema Os valores máximos, médios e mínimos de concentração da DBO total nas unidades foram: no efluente bruto, 1.93mg/L, 973,7mg/L e 765mg/L, no efluente do decantador de coluna, 665mg/L, 471,3mg/L e 322mg/L, no efluente do reator UASB, 49mg/L, 32,7mg/L e 222mg/L e no efluente do Biofiltro, 189mg/L, 188mg/L e 159mg/L, respectivamente. A eficiência média de remoção da DBO nesta Fase I no efluente do reator UASB foi de 35,7%, já para o efluente do Biofiltro foi de 33,2%. A eficiência média de remoção no sistema nesta Fase I foi de 8,6%, valor este superior ao obtido na Fase sem adição de fosfato, que foi de 7,78%. Os valores máximos, médios e mínimos das concentrações de DQO total de cada unidade do sistema, durante a fase I foram: no efluente bruto, 3.544mg/L, mg/L e 1.644mg/L, no efluente do decantador de coluna, 1.74mg/L, 1.54,7mg/L e 88mg/L, no efluente do reator, UASB 1.62 mg/l, 1.244,7mg/L e 856mg/L e no efluente do Biofiltro Aerado Submerso, 936mg/L, 65mg/L e 328mg/L, respectivamente. A eficiência média de remoção de DQO total evoluiu em todas as unidades do sistema. No reator UASB neste período foi para 16,97%, enquanto no Biofiltro Aerado esta remoção passou para 49%. A eficiência média de remoção no sistema apresentou considerável aumento, obtendo 75,8% de remoção, uma vez que na Fase sem adição de fosfato, a eficiência foi de 64,7%. Pelos resultados obtidos nesta Fase I, com a adição de fosfato e níveis de carregamento e taxa de aeração utilizada, verificou-se uma melhora na eficiência global do sistema de tratamento com a adição de fosfato. Os valores de DBO e DQO encontrados ainda foram elevados, indicando a necessidade de ajuste dos parâmetros operacionais. Na Fase I, verificou-se um aumento crescente na quantidade fosfato no decantador de coluna, indicando que a dosagem inicialmente utilizada deveria ser reavaliada. Em posse destes dados, foi realizado a Fase II, reduzindo-se a quantidade de fosfato aplicado na caixa de alimentação do reator UASB, passando para 15mg/L a quantidade adicionada ao sistema. Os resultados obtidos para DBO e DQO com a nova dosagem de fosfato no sistema estão apresentados nas Figuras 4 e 5. Assim como na Fase anterior, os valores máximos,médios e mínimos das concentrações de DBO total nas unidades foram: no efluente bruto, 1.53mg/L, 871, 8mg/L e 715mg/L, no efluente do decantador de coluna, 615mg/L, 51,7mg/L e 32mg/L, no reator UASB, 533mg/L, 311,8mg/L e 266mg/L, no efluente do Biofiltro Aerado Submerso, 159mg/L, 148,9mg/L e 2mg/L, respectivamente. A eficiência média de remoção de DBO total no efluente do decantador de coluna foi de 42,3%. No reator UASB foi de 39,5% e no Biofiltro Aerado Submerso, a eficiência média foi de 5,6%, registrando um aumento de quase 35% de melhora em relação a Fase I. Os valores máximos, médios e mínimos de concentração de DQO encontrados foram: no efluente bruto, 3.3mg/L, 2.472mg/L e 1.84mg/L, no efluente do decantador de coluna, 1.84mg/L, 1.484mg/L e 1.224mg/L, no efluente do reator UASB, 1.52mg/L, 1.18,4mg/L e 1.32mg/L e no efluente do Biofiltro Aerado Submerso, 812mg/L, 594mg/L e 252mg/L, respectivamente. No reator UASB, a eficiência média aumentou para 2,3%, frente aos 16,97% da Fase I, e no Biofiltro Aerado esta remoção passou para 49,53%, apresentando um leve aumento na remoção, igualmente ocorreu com a eficiência média global do sistema, obtendo 75,82%, valores bastante significativos se comparado a Fase sem adição de fosfato no sistema.

5 DBO (mg/l) 6 DQO (mg/l) Figura 4 Resultado da DBO na Fase II no sistema Figura 5 Resultado da DQO na Fase II no sistema Resultados bastante significativos e animadores foram obtidos no Biofiltro Aerado na Fase II, melhores aos obtidos na Fase I tanto em termos de DBO quanto DQO. No Biofiltro Aerado Submerso foram obtidos os melhores resultados da Fase II, pois todos os valores obtidos foram melhores que na Fase I, principalmente quanto ao valor mínimo de DBO que nesta Fase II foi de 2mg/L e na Fase I, de 159mg/L. Em termos de DQO, o mínimo na Fase II foi de 252mg/L, contra 42mg/L da Fase I,concentração bastante inferior a Fase anterior. CONCLUSÕES O Biofiltro Aerado submerso apresentou bom desempenho na remoção de matéria orgânica, apresentou resultados mais significativos na segunda fase, com eficiência média de remoção de DBO total no efluente do reator UASB de 39,5%, e no efluente do Biofiltro a eficiência média foi de 5,6% ocorrendo um aumento de quase 35% de melhora em relação a Fase I. Em geral, observou-se que um desempenho menos satisfatório de um dos reatores, UASB ou Biofiltro, foi sempre compensado por uma eficiência melhor no outro. A DQO resultante do efluente do reator UASB, apesar da grande variação ao longo do período, o Biofiltro conseguiu manter uma concentração constante no efluente de saída o Biofiltro, ou seja, quando o UASB demonstrava queda de eficiência de remoção, o Biofiltro neste período aumentava sua eficiência, esta melhora poderia estar relacionada com a alimentação do nutriente de fósforo, removendo maiores concentrações, mantendo em equilíbrio a concentração final do efluente tratado. Na Fase II, apresentando uma concentração mínima de DQO de 252mg/L, o Biofiltro Aerado Submerso mostrou que ainda poderá ser melhorado, pois a concentração média afluente foi sempre acima de 1.mg/L, esperando chegar a eficiência de remoção da ordem de 9%. O efluente produzido pelo Biofiltro Aerado apresentou concentrações mínimas de DBO de até 2mg/L, o que atendeu durante um período ao padrão de lançamento vigente. AGRADECIMENTOS À FAPESP pela concessão de auxílio à pesquisa. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AICSUL. (1.999) Boletim Estatístico do Couro. 3 p. CHERNICHARO, C.A.L., von SPERLING, M., da SILVA, P.C., GONÇALVES, R.F. (1.996). Tratamento de Efluentes de Curtumes Através de Filtros Anaeróbios Seguidos por Biofiltros Aerados. DESA Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental DESA/UFMG. 1 p.

6 LÉO, L. F. R (2.2) Avaliação do comportamento de um reator UASB com separador de fases simplificado no tratamento de efluentes de curtumes. Dissertação (Mestrado) Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, Universidade Estadual Paulista, 124 p. LEO, L. F. R. & MATSUMOTO,T. Tratamento de Efluentes Líquidos de Curtumes em Reator UASB com Separador de Fases em Y Resultados de Monitoramento In: VI SIMPÓSIO ITÁLO BRASILEIRO DE ENGENHARI ASANITÁRIA E AMBIENTAL, Anais em CD-ROM, Vitória-ES, 22, 1p. SANTAELLA. S. T. (2.). Estudo de Tecnologias apropriadas para o Tratamento dos Efluentes da Indústria de Castanha do Caju. Engenharia Sanitária e Ambiental, ABES, v. 5 n o 4, p 96