Comparação De Filtros Alternativos Com Diferentes Granulometrias Para o Tratamento De Efluentes Janaína orges de Azevedo França, Ananda Helena Nunes Cunha/CAPES-RASIL,Antônio Florentino de Lima Júnior, Rubia de Pina Luchetti Camargo, Jonas Alves Vieira. UEG Universidade Estadual de Goiás. UnUCET Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas. Anápolis GO, CEP: 75.132-400, rasil. janaina_baf@hotmail.com jonas@ueg.br PALAVRAS-CHAVE: Recursos naturais, contaminação, tratamentos alternativos. 1 INTRODUÇÃO A água doce é um recurso natural finito, cuja qualidade vem piorando devido ao aumento da população, à ausência de políticas públicas voltadas para a sua preservação, e ao aumento do uso de dejetos, produtos químicos e metais pesados que são lançados as águas sem nenhum tratamento. A política normativa nacional de uso da água, como consta na resolução número 20 do Conselho Nacional do Meio Ambiente - CONAMA, (1997) estabeleceu parâmetros que definem limites aceitáveis de elementos estranhos, considerando os diferentes usos. Os corpos de água foram classificados em nove categorias, sendo cinco classes de água doce (salinidade <0,5%), duas classes salinas (salinidade superior a 30%) e duas salobras (salinidade entre 0,5 e 30%). A classe "especial" é apta para uso doméstico sem tratamento prévio, enquanto o uso doméstico da classe IV é restrito, mesmo após tratamento, devido à presença de substâncias que oferecem risco à saúde humana. A água destinada ao consumo humano é uma das principais fontes de enfermidades de natureza infecciosa (ISAAC-MARQUEZ et al.,1994). As doenças de veiculação hídrica são causadas principalmente por microrganismos, patogênicos de origem entérica, animal ou humana, transmitidos basicamente pela rota fecal-oral, ou seja, são excretados nas fezes de indivíduos infectados e ingeridos na forma de água ou alimento contaminado por água poluída com fezes (GRAOW, 1996). O uso de água subterrânea contaminada, não tratada ou 1
inadequadamente desinfetada é responsável por 44% dos surtos de doenças de veiculação hídrica na maioria dos países (CRAUN, 1991). A contaminação da água causada pode ocorrer de forma pontual ou difusa. A pontual refere-se, à contaminação causada pela criação de animais em sistemas de confinamento, onde grandes quantidades de dejetos são produzidos e lançados diretamente no ambiente ou aplicados nas lavouras. Já a poluição difusa é aquela causada principalmente pelo deflúvio superficial, a lixiviação e o fluxo de macroporos que, por sua vez, estão relacionados com as propriedades do solo como a infiltração e a porosidade, (GUREK e SHARPLEY, 1997). O comprometimento da qualidade da água para fins de abastecimento é decorrente da poluição causada por diferentes fontes, tais como efluentes domésticos, industriais e oriundos da agricultura e da pecuária. É fundamental conhecer e quantificar estes mecanismos para desenvolver processos de tratamento de águas residuárias que otimizem o que ocorre na natureza. O tratamento de águas residuárias tem como objetivo remover poluentes que possam prejudicar o ambiente aquático quando descartados (MEES, 2006). raile e Cavalcanti (1993) esses sistemas podem ser lagoas de estabilização que são os sistemas de tratamento de esgotos sanitários e domésticos e de efluentes mais eficientes, em termos de remoção de microorganismos patogênicos e de nutrientes eutrofizantes (PAGANINI, 2003). O aumento da demanda por água, somado ao crescimento das cidades, à impermeabilização dos solos, à degradação da capacidade produtiva dos mananciais, à contaminação das águas e ao desperdício conduzem a um quadro preocupante em relação à sustentabilidade do abastecimento público. No rasil, mais de 90% dos esgotos domésticos e cerca de 70% dos efluentes industriais são lançados diretamente nos corpos de água, sem qualquer tipo de tratamento (SRH/MMA, 2006). Assim cabe as companhias e sistemas autônomos de tratamento encontram-se obrigados a buscar, encontrar e aplicar alternativas de tratamento de efluentes, que sejam eficientes, autônomas e economicamente viáveis (ARIAS e RIX, 2003). Segundo Martins et al.,(2010) os filtros elaborados com brita, areia e 2
carvão ativo apresentaram eficiência na remoção de cor de aproximadamente 25%, sendo que este valor não é suficiente para remover a cor para que o efluente possa ser despejado em um corpo hídrico. Para melhorar a eficiência de remoção sugerese que se façam ensaios variando a temperatura e o ph do efluente, sendo estes parâmetros interferentes diretos na eficiência do carvão ativado. A legislação que visa padronizar o lançamento de efluentes é a resolução n.º 357, de 17 de março de 2005 do Conselho Nacional do Meio Ambiente CONAMA (2005), que estabelece os padrões de qualidade e de lançamento de efluente em um corpo hídrico (Tabela 1). TAELA 1 - Padrões de lançamento de efluentes e de qualidade de corpos hídricos classe 2 previstos na Resolução nº 357/2005 do CONAMA Parâmetro Padrão de lançamento de efluentes Padrão corpos hídricos classe 2 ph 5,0 a 9,0 6,0 a 9,0 Turbidez - até 100 UNT OD - 5 mg L -1 Temperatura < 40 C - SDT - até 500 mg L -1 SS 1 ml L -1 - DO 5-5 mg L -1 Nitrito - 1,0 mg L -1 Nitrato - 10,0 mg L -1 Amônia 20,0 mg L -1 2,0 mg L -1 Fósforo - 0,1 mg L -1 Ferro Total 15,0 mg L -1 0,3 mg L -1 Zinco 5,0 mg L -1 0,18 mg L -1 Manganês 1,0 mg L -1 0,1 mg L -1 oro 5,0 mg L -1 0,5 mg L -1 Nota: OD: oxigênio dissolvido, SDT: sólidos dissolvidos totais, SS: sólidos sedimentáveis, DO5: demanda bioquímica de oxigênio. O objetivo do trabalho foi desenvolver um filtro capaz de remover cor, turbidez, além de diminuir o ph, a condutividade elétrica, quantificar sólidos solúveis totais e sódio de um efluente sanitário. uscando formas alternativas de tratamento de água na Estação de Tratamento de Água (ETE) da Universidade Estadual de Goiás, situada em Anápolis-GO. 2 MATERIAL E MÉTODOS Os ensaios foram desenvolvidos no Laboratório de Secagem na UEG - Universidade Estadual de Goiás, UnUCET Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas. 3
Para a realização deste trabalho foram montados dois filtros utilizando garrafas PETs, uma estrutura metálica para suporte dos filtros e os materiais filtrantes (brita, areia e carvão ativado). Inicialmente realizou-se a montagem dos filtros, cortando o fundo das garrafas PETs, pois estas passariam a ser os filtros. Em seguida pesou-se os materiais filtrantes sendo que os filtros 1 e 2 apresentavam granulometrias diferentes do carvão ativado, o filtro 1 com granulometria no carvão de 0,80 mm e o filtro 2 com granulometria no carvão de 1,80mm. A liberação do efluente varia de filtro para filtro, filtro 1 com fluxo intermitente e o filtro 2 com fluxo contínuo. Os materiais filtrantes foram pesados sendo distribuídos da mesma maneira em ambos os filtros na seguinte disposição 200 gramas de carvão ativado, 400 gramas de areia e 500 gramas de brita, conforme demonstrado nas Figuras 1 e 2. Figura 1 e 2: Filtros de garrafas PETs com carvão ativado, areia e brita. Em seguida coletou-se o efluente bruto da tubulação condutora para a lagoa de estabilização e o efluente da lagoa de estabilização, existente na UEG Universidade Estadual de Goiás, conforme demonstrado na Figura 3. 4
Entrada de efluentes TSM Tanque Séptico Modificado 15000 L 10000 L 5000 L Distribuição Leito cultivado com Taboa Pedra rita 2 Cascalho rita 0 Lagoa de Estabilização Caixa de Passagem Estufa Reservatório Dreno para o rio Rio Figura 3: Esquema do Tratamento de efluentes da UEG UnUCET - Campus Henrique Santillo. Os efluentes são provenientes dos banheiros, cozinha e laboratórios da UEG-UnUCET Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicos na Universidade Estadual de Goiás, Campus Henrique Santillo. Em seguida colocou-se individualmente 1000 ml de efluente nos filtro 1 (efluente bruto) e filtro 2 (efluente proveniente da lagoa de estabilização), sendo o filtro 1 com fluxo intermitente e o filtro 2 com fluxo contínuo por um período de vinte minutos sendo realizadas coletas de dois em dois minutos perfazendo um total de vinte amostras para análise, sendo assim medido o TDH Tempo de Detenção Hidráulico sendo o tempo avaliado em 0 ; 2 ; 4 ; 6 ; 8 ; 10 ; 12 ; 14 ; 16 ; 18 ; 20 ; 30 ; 60 ; 90 ;120. A cada tempo foi coletado do filtro 20 ml de efluente, para a avaliação dos parâmetros temperatura, condutividade elétrica, ph, turbidez, sódio, sólidos solúveis totais que foram analisados conforme as normas da legislação vigente. A temperatura foi medida durante 20 em cada tempo de detenção hidráulico com o auxílio de um termômetro manual com precisão de 0 a 50 C (0,1). O ph foi medido com o phmetro portátil microprocessado PHTEK. A faixa de leitura do aparelho é de 0,0 a 14,0 e resolução de 0,1 e precisão de ± 0,1. A condutividade elétrica foi medida com condutivímetro digital portátil com compensação automática de temperatura e escala de medição entre 0,00 S cm -1 e 5
19,99 S cm -1. A resolução do aparelho era de 0,01 S cm -1, com precisão ± 2%. Os sólidos solúveis totais foram medidos com condutivímetro digital portátil com compensação automática para ppm (mg.l -1 ), com precisão ± 2%. A turbidez foi medida com um turbidímetro digital com faixa de medição de 0 a 1000 UNT e resolução de 0,01 UNT e espectro de emissão de 880 nm. A concentração de sódio foi obtida em um espectrofotômetro de absorção atômica da marca Perkin Elmer, AAnalyst 200. O gás utilizado para combustão da chama é o óxido nitroso e a leitura feita de maneira direta no aparelho, sem utilização de lâmpadas. A curva de leitura é obtida utilizando soluções com concetrações de 5, 2,5 e 1,5 ppm de sódio. estabilização. O efluente resultante do processo de filtragem foi descartado na lagoa de Os dados obtidos foram tratados e os gráficos rodados no Programa Origin 5.0 Profissional. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Com os dados obtidos foram realizadas médias estatísticas e em seguida estas foram padronizadas em gráficos de dispersão para estimar as curvas de temperatura, ph, condutividade elétrica, turbidez, sódio e sólidos dissolvidos totais de acordo com o Tempo de Detenção Hidráulico de 0; 2; 4; 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 30; 60; 90 e 120 minutos. A temperatura foi o primeiro parâmetro a ser avaliado sendo constante em ambos os filtros, a temperatura média para o filtro 1 foi de 25,25ºC e para o filtro 2 de 25,49 ºC, conforme descrito nos Gráficos 1 e 2 : Temperatura (ºC). A Legislação recomenda que a temperatura seja inferior a 40ºC. 6
Gráfico 1:Temperatura (ºC) do Filtro 1. Gráfico 2:Temperatura (ºC) dos Filtro 2. 28,5 28,0 27,5 27,0 Tem peratura ( C ) 27,5 27,0 26,5 26,0 25,5 25,0 24,5 Temperatura ( C) 26,5 26,0 25,5 25,0 24,5 24,0 24,0 23,5 Tem po (m inutos) O ph recomendado pela Legislação é entre 5,0 a 9,0. Sendo que a redução do ph apresentou variações, provavelmente devido ao tempo de exposição ao efluente no ao filtro, e ao contato com o carvão, o filtro 1 apresentou média de 8,29 e o filtro 2 apresentou média de 6,86, conforme demonstrado nos Gráficos 3 e 4. Gráfico 3: ph do Filtro 1. Gráfico 4: ph do Filtro 4. 8,5 8,8 8,6 8,4 8,2 ph 8,0 7,5 7,0 ph 8,0 6,5 7,8 7,6 6,0 7,4 5,5 0 50 100 150 200 250 300 Em relação a condutividade elétrica o filtro 1 apresentou média de 1851,35S cm -1 e o filtro 2 média de 738,73 S cm -1, demonstrado nos Gráficos 5 e 6. 7
Gráfico 5: Condutividade Elétrica (S cm -1 ) do Filtro 1. Gráfico 6: Condutividade Elétrica (S cm -1 ) do Filtro 2. Condutividade Elétrica (µscm -1 ) 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 900 850 800 750 700 650 600 Tempo (min) Condutividade (µscm -1 ) Os Gráficos 7 e 8 demonstram as médias obtidas para a comparação da turbidez mostra que o filtro 1 teve média de 24,06 UNT e o filtro 2 média de 27,42 UNT. A Legislação recomenda que a turbidez esteja inferior a 100 UNT. Gráfico 7: Turbidez (UNT) do Filtro 1. Gráfico 8: Turbidez (UNT) do Filtro 2. 30 29 28 45 40 Turbidez (UNT) 27 26 25 24 Turbidez (UNT) 35 30 25 20 23 22 15 10 A média para a concentração de sódio estabelecida no filtro 1 foi de 81,98 mg.l -1 e no filtro 2 foi de 75,23 conforme demonstrado nos Gráficos 9 e 10. Não há padrões recomendáveis para o parâmetro condutividade elétrica, estabelecido na Legislação. 8
Gráfico 9: Concentração de sódio do Filtro 1. Gráfico 10: Concentração de sódio do Filtro 2. 100 95 90 90 C o n cen tração (m g L -1 85 80 75 70 65 60 C o n cen tração (m g L - 1 ) 85 80 75 70 65 60 E as médias para a determinação dos sólidos solúveis totais foi de 785, 57 mgl -1, no filtro 1 e de 360,64 para o filtro 2 conforme demonstrado nos Gráficos 11 e 12.O filtro 2 não atendeu o esperado pela Legislação que estabelece valores inferiores a 500 mgl -1. Porém o mesmo não ocorreu no filtro 1 que apresentou resultados satisfatórios. Gráfico 11: Sólidos Solúveis Totais do Filtro 1. Gráfico 12: Sólidos Solúveis Totais do Filtro 2. 440-1 ) S DT -S ólidos Dissolvidos Totais (m g L 1000 900 800 700 600 500 400 Tem po (m inutos) S D T -S ó lid o s D issolv id o s T o tais (m g L - 1 ) 420 400 380 360 340 320 300 280 260-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 9
Em relação a cor, o filtro com efluente de granulometria fino 0,80 mm com fluxo contínuo visualmente apresentou melhores resultados se comparados ao filtro com granulometria de 1,80mm. Por ter granulometria menor, o filtro 1 reteu mais sólidos, e apresentou fluxo contínuo, que se aproximou da escala real para utilização dos mesmos. Já a granulometria 1,80 mm não foi tão eficiente, os granulos do carvão não conseguiram reter os sólidos, apresentando desvantagem em relação ao outro filtro. 4 CONCLUSÕES A Legislação visa padronizar o lançamento de efluentes, os filtros atenderam o esperado em relação aos parâmetros realizados, sendo necessários estudos complementares. REFERÊNCIAS ILIOGRÁFICAS ARIAS, C. A; RIX, H. Humedales artificiales para el tratamiento de águas residuales. Revista Ciência e Ingeniería Neogranadina, v.13, p. 17-24, 2003. RAILE, P.M.; CAVALCANTI, J.E.W.A. Manual de tratamento de águas residuárias industriais. 18. ed. São Paulo: CETES, 1993, p. 155-174. RASIL. CONAMA- CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMIENTE. Resolução n.º 237, de 19 de dezembro de 1997. Diário Oficial da República Federativa do rasil. rasília, 22 dez. 1997. RASIL. CONAMA - CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMIENTE. RESOLUÇÃO n.º 357. Diário Oficial da União, rasília, de 17 de março de 2005. CRAUN GF.; Causes of waterborne diseases in the United States. Water Sci Technol 1991;24:17-20. GUREK, W.J.; SHARPLEY, A.N.; Hydrologic controls on phosphorus loss from upland agricultural watersheds. J. Environ. Qual., n. 27, p. 267-277, 1997. GRAOW W.; Waterborne diseases: update on water quality assessment and control. Water S.A 1996;22:193-202. ISSAC-MARQUEZ AP., LEZAMA-DAVILA CM., KU-PECH RP., TAMAY-SEGOVIA P.; Calidad sanitaria de los suministros de agua para consumo humano en Campeche. Salud Pública México 1994;36:655-61. MARTINS, F. F.; ROSA, R. de R..; CAMARGO, R. P. L.; FRANÇA, J.. A; COSTA, O. da S. Remoção de cor utilizando filtro à base de carvão ativado. In: IX Congresso Latinoamericano y del Caribe de Ingeniería Agrícola CLIA e XXXIX Congresso rasileiro de Engenharia Agrícola CONEA 2010. Vitória. Anais... 2010. 10
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