II-136 APLICAÇÃO DA FLOTAÇÃO PARA CLARIFICAÇÃO FINAL DO EFLUENTE DE UM SISTEMA DE TRATAMENTO DE ESGOTO SANITÁRIO CONSTITUÍDO DE REATORES ANAERÓBIOS (UASB) SEGUIDOS DE LAGOA AERADA Renata Cristina Moretti (1) Engenheira Civil pela Universidade Federal de São Carlos. Mestre em Hidráulica e Saneamento pela Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/USP). Doutoranda em Hidráulica e Saneamento na EESC/USP. Endereço (1) : Rua José Duarte de Souza, 540, casa 04 Nova Santa Paula São Carlos - SP - CEP: 13564-030 - Brasil - Tel: (016) 3361-8520 - e-mail: rmoretti@sc.usp.br RESUMO São apresentados e discutidos os ensaios de flotação realizados em escala de laboratório, utilizando unidade de flotação por ar dissolvido (FAD), em sistema de batelada, alimentado com o efluente da lagoa aerada existente na Estação de Tratamento de Esgotos ETE Piracicamirim (Piracicaba SP). Preliminarmente foram efetuados ensaios de flotação utilizando quatro tipos de polímeros sintéticos catiônicos, visando a escolha daquele mais adequado à flotação desse tipo de efluente. Após a escolha do polímero catiônico W341, foram investigadas diferentes dosagens deste polímero e também diferentes valores de quantidade de ar fornecidos à flotação. O processo de flotação, realizado sem utilização de produtos químicos e com aplicação de 9 g ar/m 3 de esgoto efluente da lagoa aerada, forneceu remoções de 81,6% de SST, 69,9% de DQO, 75,9% de turbidez e 46,6% de cor aparente. Com o emprego de 0,96 mg/l do polímero catiônico e 11 g ar/m 3 de esgoto efluente da lagoa aerada, foram obtidas remoções de 96,0% de SST, 87,9% de DQO, 91,3% de turbidez e 85,2% de cor aparente. Portanto, conclui-se que o emprego da flotação sem a utilização de produtos químicos já foi capaz de fornecer bons resultados de remoção de SST e DQO, ao passo que a aplicação de pequena dosagem de polímero sintético catiônico proporcionou aumento significativo dessas eficiências. PALAVRAS-CHAVE: Flotação com polieletrólitos; flotação de lodos ativados; flotação por ar dissolvido; pós-tratamento por flotação; tratamento anaeróbio, aeróbio e flotação; tratamento de esgoto sanitário. INTRODUÇÃO Segundo METCALF & EDDY (1991), as condições que favorecem o aparecimento de microrganismos filamentosos são possíveis e até mesmo previsíveis de ocorrerem em sistemas que associem sequencialmente processos anaeróbios e aeróbios. A superabundância desses microrganismos ( bulking filamentoso) pode acarretar problemas nos decantadores secundários, pois os flocos filamentosos não sedimentam bem. Verifica-se assim, que a flotação por ar dissolvido (FAD) surge como uma das tecnologias mais promissoras e capaz de solucionar tais problemas, pois trata-se de um processo de separação de fases que, inversamente à sedimentação, promove a ascensão das partículas no interior do reator, através da aderência de microbolhas de gás às partículas previamente floculadas, o que as torna menos densas que a água (flutuáveis), propiciando sua rápida remoção na parte superior da unidade de flotação (REALI, 1991). De acordo com CAMPOS et al. (1996), até recentemente prevalecia o conceito de que o tratamento de águas residuárias por processo físico-químico, de maneira geral, não teria condições de oferecer resultados e custos que pudessem competir com aqueles dos processos biológicos. Porém, mais recentemente, podem ser detectados casos com excelentes resultados, em que se empregaram compostos como cloreto férrico, cal, polieletrólitos e outros, como complemento para o tratamento biológico. Segundo REALI et al. (1998) e PENETRA et al. (1999), o processo físico-químico por flotação, utilizado na sequência a sistemas de tratamento biológico de esgotos sanitários, é capaz de produzir efluente com excelentes características. ABES Trabalhos Técnicos 1
No presente trabalho são apresentados os resultados de ensaios de flotação realizados em escala de laboratório, utilizando unidade de flotação por ar dissolvido (FAD), em sistema de batelada, alimentado com o efluente da lagoa aerada da Estação de Tratamento de Esgotos ETE Piracicamirim (Piracicaba SP). O sistema de tratamento existente nessa ETE incorpora reatores anaeróbios (UASB), seguidos de pós-tratamento aeróbio em lagoa aerada, sendo que a separação dos sólidos suspensos presentes no efluente desta lagoa é feita por meio de duas unidades de decantação. Dessa forma, a proposta principal deste trabalho foi a verificação do desempenho da flotação associada ou não ao uso de polieletrólitos na clarificação final do efluente de sistema de tratamento de esgoto sanitário constituído de reatores anaeróbios seguidos de aeróbios. No que se refere à ação de polieletrólitos catiônicos como auxiliares de floculação e flotação, vale citar HO & TAN (1989), os quais afirmam que, quando o polímero é iônico e carrega uma carga oposta a das partículas coloidais, a adsorsão do polímero reduz a carga líquida da partícula e, com isso, desestabiliza o colóide. Independentemente da sua carga, a molécula de polímero será assimilada a duas partículas separadas, em diferentes pontos ao longo do comprimento da cadeia, formando uma ponte entre as partículas, e promovendo assim a floculação. Também GREGORY (1993) afirma que, quando as partículas e o políeletrólito possuem carga oposta (como no caso de partículas negativas e polímeros catiônicos), a possibilidade de desestabilização simplesmente pela redução de carga cresce. De fato, em muitos casos a ação dos polímeros catiônicos pode ser explicada em termos de sua forte adsorsão às partículas negativas e a consequente redução da dupla camada de repulsão, permitindo que ocorra a agregação. Ainda sobre a floculação de partículas carregadas negativamente com o auxílio de surfactante catiônico, LU (1991) afirma que pode haver uma atração extra introduzida como resultado da camada hidrófoba formada pelo polímero adsorvido à superfície das partículas, principalmente para o caso da flotação, onde sabe-se que quanto maior o grau de hidrofobicidade das partículas, mais eficiente é a remoção por esse processo. MATERIAIS E MÉTODOS O trabalho foi realizado com a utilização do equipamento de floculação/flotação por ar dissolvido (Flotateste), construído em escala de laboratório e em regime de batelada, que pode ser visto na FOTOGRAFIA 1 e na FIGURA 1. Na primeira etapa do trabalho foram realizados ensaios de clarificação por flotação com o objetivo de selecionar 1 polímero de um total de 4 testados, sendo estes polímeros sintéticos catiônicos, do tipo comercial, marca ADESOL, cujas características podem ser vistas na TABELA 1. As soluções para todos os polímeros foram preparadas com água destilada, numa concentração de % (500 mg/l) e foram investigadas as seguintes dosagens dos polímeros: 0; 0,09; 0,19; 0,28; 0,38 e 0,56 mg/l. Os parâmetros a seguir foram mantidos fixos em todos os ensaios dessa fase: vazão de recirculação pressurizada (R) igual a 40% (em volume), pressão de saturação (P sat ) de 450 ± 10 kpa, tempo médio de floculação (Tf) igual a 1 min., gradiente médio de floculação (Gf) de 100 s -1 e as velocidades de flotação estudadas foram: Vflot1 = 5,0 cm/min.; Vflot2 = 10,0 cm/min.; Vflot3 = 15,0 cm/min.; Vflot4 = 20,0 cm/min. e Vflot5 = 25,0 cm/min. 2 ABES Trabalhos Técnicos
TABELA 1 Características dos polímeros testados nos ensaios preliminares. Tipo de floculante Especificação Carga Iônica Peso Molecular Polímero Poliacrilamida W 341 Catiônico Alto Polímero Poliacrilamida W 360 C Catiônico Alto Polímero Poliacrilamida G 9046 Fortemente Catiônico Alto Polímero Poliamina G 9049 Catiônico Baixo Peso molecular: Baixo até 10 3 Médio de 10 3 a 10 6 Alto maior que 10 6 FOTOGRAFIA 1 Fotografia do equipamento FIGURA 1 Esquema geral do Flotateste. de floculação/flotação em escala de laboratório Fonte: REALI (1991). (Flotateste). Na segunda e terceira etapas do trabalho, como auxiliar do processo de flotação foi investigada a aplicação de pequenas dosagens do polímero sintético catiônico de alto peso molecular (W341) escolhido na primeira etapa. Os parâmetros testados foram dosagem de polímero e quantidade de ar fornecida ao processo de flotação (S*). A partir da caracterização das amostras coletadas em diferentes velocidades de flotação, foram construídas as curvas de flotação para turbidez e cor aparente, conforme método proposto por REALI (1991), possibilitando a comparação dos resultados obtidos nas diferentes situações do estudo. As amostras do efluente da lagoa aerada ( ao processo de flotação) bem como as amostras obtidas nos ensaios com o Flotateste foram monitoradas através da determinação de turbidez, cor aparente, sólidos suspensos totais (SST), DQO e fosfato total (apenas para algumas amostras). Na segunda etapa do estudo, empregando 9 g ar/m 3 de esgoto efluente da lagoa aerada (R = 9%), foram investigadas as seguintes dosagens do polímero catiônico: 0; 0,54, 1,08 e 1,62 mg/l; em seguida, para a dosagem que forneceu os melhores resultados, foram investigados dois valores de quantidade de ar fornecida ao processo (S* = 7 e 9 g ar/m 3 de esgoto), através da variação da fração de recirculação (R = 7 e 9%, em volume). Na terceira etapa do trabalho, empregando 7 g ar/m 3 de esgoto (R = 7%), foram investigadas as seguintes dosagens do polímero catiônico: 0,32, 0,64 e 0,96 mg/l; em seguida, para a dosagem que forneceu os melhores resultados, foram investigados quatro valores de S* (5, 7, 9 e 11 g ar/m 3 de esgoto), através da variação da fração de recirculação (R = 5, 7, 9 e 11%, em volume). Durante os ensaios de floculação/flotação foram mantidos fixos os seguintes parâmetros: pressão de saturação de 450 ± kpa (2 a etapa), pressão de saturação de 400 ± kpa (3 a etapa), tempo de floculação (Tf) de 1 min. e gradiente médio de floculação (Gf) de 100 s -1. Deve-se salientar que, em cada uma das três etapas do trabalho, foram utilizadas amostras do efluente da lagoa aerada coletadas em épocas diferentes e, portanto, contendo diferentes concentrações de SST. Os valores de SST das amostras foram de 145 mg/l (1 a etapa), 245 mg/l (2 a etapa) e 382,5 mg/l (3 a etapa). ABES Trabalhos Técnicos 3
RESULTADOS A TABELA 2 mostra as porcentagens de remoção de turbidez, cor aparente, sólidos suspensos totais (SST) e DQO não filtrada, fornecidas pelos ensaios de flotação realizados na 1 a etapa de estudo, com aplicação dos polímeros W341, W360C, G9046 e G9049. Nesses ensaios de flotação foram variadas as dosagens dos polímeros e mantida fixa a quantidade de ar fornecida ao processo (R = 40%, em volume). TABELA 2 Porcentagens de remoção de turbidez, cor aparente, SST e DQO não filtrada, correspondentes à velocidade de flotação de 10 cm/min., para cada dosagem testada dos polímeros G9046, G9049, W360C e W341. Tipo de Parâmetro Porcentagem de remoção (%) Polímero Dosagem (mg/l) (residual) 0 0,09 0,19 0,28 0,38 0,56 G9046 Turbidez 89,9 (11) 90,9 (11) 93,3 (7) 93,7 (7) 91,9 (9) 93,6 (7) Cor Apar. 69,5 (268) 76,9 (188) 77,6 (183) 76,0 (195) 75,5 (199) 77,6 (183) SST 69,0 (44,5) 79,0 (30,5) 51,0 (70,5) 77,0 (34,0) 82,0 (26,5) 72,0 (41,0) DQO 70,5 (69) 82,4 (41) 76,5 (55) 72,0 (66) 69,2 (71) 75,0 (59) G9049 Turbidez 92,3 (8) 91,8 (9) 94,8 (6) 93,3 (7) 92,8 (8) Cor Apar. 75,5 (199) 76,4 (192) 77,1 (187) 73,6 (215) 77,4 (184) SST 87,0 (18,5) 68,0 (46,5) 96,0 (6,5) 98,0 (2,5) 64,0 (52,5) DQO 80,9 (45) 79,4 (48) 63,0 (87) 72,0 (66) 83,2 (65) W360C Turbidez 91,0 (10) 93,5 (7) 92,0 (9) 92,3 (8) 94,3 (6) Cor Apar. 75,7 (198) 75,7 (198) 76,2 (194) 76,0 (195) 77,4 (184) SST 79,0 (30,5) 55,0 (65,5) 87,0 (18,5) 98,0 (2,5) 87,0 (18,5) DQO 79,4 (48) 73,5 (62) 73,5 (62) 70,5 (69) 73,5 (62) W341 Turbidez 92,4 (8) 95,0 (5) 93,3 (7) 93,1 (7) 93,2 (7) Cor Apar. 76,0 (195) 77,4 (184) 77,1 (187) 75,9 (197) 78,5 (176) SST 72,0 (40,5) 61,0 (56,2) 97,0 (4,5) 91,0 (12,5) >99,9 (0,5) DQO 82,4 (41) 67,5 (76) 70,5 (69) 73,5 (62) 73,5 (62) Residual de SST e DQO em mg/l. Residuais de turbidez e cor aparente em ut e uc, respectivamente. Através das curvas de flotação apresentadas nas FIGURAS 2a, 2b, 2c e 2d, referentes aos ensaios realizados com os polímeros G9046, G9049, W360C e W341, verifica-se que o polímero W341 apresentou resultados muito bons quanto à remoção de turbidez, principalmente para as velocidades de flotação mais altas, ou seja, 15, 20 e 25 cm/min. (remoção de turbidez de 95,2; 88,4 e 77,6%, respectivamente, para a dosagem de 0,28 mg/l), comparados às curvas de flotação obtidas nos ensaios com utilização dos demais polímeros. As curvas de flotação mostradas nas FIGURAS 2a, 2b, 2c e 2d, representam a fração de turbidez remanescente apresentada pelas amostras coletadas nas várias velocidades de flotação (5, 10; 15; 20 e 25 cm/min.). A análise destas curvas é feita da seguinte forma: quanto mais a curva de flotação se desloca para a direita e para baixo no gráfico, mais eficiente foi o processo de flotação para a combinação de valores utilizados na elaboração dessa curva. Além disso, com base nos dados mostrados na TABELA 2, observa-se que o polímero W341, na dosagem de 0,28 mg/l, apresentou também os melhores resultados de remoção de SST (97,0%, residual de 4,5 mg/l) e cor aparente (77,1%, residual de 187 uc), além de boa eficiência de remoção de DQO (70,5%, residual de 69 mg/l). Tais resultados mostram, curiosamente, que as porcentagens de remoção obtidas nos ensaios com aplicação do polímero W341 o qual não apresentava a maior carga catiônica (10%) foram ligeiramente melhores que aqueles obtidos nos ensaios efetuados com uso do polímero G9046, o qual apresentava a maior carga catiônica (40%). Tal fato, de certa forma, contraria GREGORY (1993), segundo o qual os floculantes catiônicos mais eficientes são os de mais alta densidade de carga, com o peso molecular sendo de menor importância. Portanto, foi escolhido apenas o polímero sintético catiônico W 341 para a realização das etapas subsequentes do trabalho. 4 ABES Trabalhos Técnicos
FIGURAS 2a, 2b, 2c e 2d Frações de turbidez em função da velocidade de flotação, para os polímeros G9046, G9049, W360C e W341, utilizando diferentes dosagens de polímero e razão de recirculação (R) de 40% (em volume) com pressão de saturação (Psat) igual a 450 10 kpa 1 a etapa (SST do efluente da lagoa aerada = 145 mg/l). 0,45 0,35 Polímero G9046 R = 40% SST do efluente da lagoa aerada = 145 mg/l 0,09 mg/l 0,19 mg/l 0,28 mg/l 0,38 mg/l 0,56 mg/l Sem Polímero 0 5 10 15 20 25 30 2a 0,45 0,35 Polímero G9049 R = 40% SST do efluente da lagoa aerada = 145 mg/l 0,09 mg/l 0,19 mg/l 0,28 mg/l 0,38 mg/l 0,56 mg/l Sem Polímero 0 5 10 2b15 20 25 30 0,45 0,35 Polímero W360C R = 40% SST do efluente da lagoa aerada = 145 mg/l 0,09 mg/l 0,19 mg/l 0,28 mg/l 0,38 mg/l 0,56 mg/l Sem Polímero 0 5 10 15 20 25 30 2c 0,45 0,35 Polímero W341 R = 40% SST do efluente da lagoa aerada = 145 mg/l 0,09 mg/l 0,19 mg/l 0,28 mg/l 0,38 mg/l 0,56 mg/l Sem Polímero 0 5 10 15 20 25 30 2d ABES Trabalhos Técnicos 5
As FIGURAS 3a e 3b mostram os resultados obtidos na 2 a etapa de ensaios de flotação realizados com o polímero W341. A FIGURA 3a mostra as curvas de flotação correspondentes aos ensaios onde foram investigadas as dosagens de polímero de 0; 0,54; 1,08 e 1,62 mg/l para uma quantidade de ar igual a 9 g ar/m 3 de esgoto efluente da lagoa aerada. Pela FIGURA 3a nota-se que as dosagens de polímero (DP) de 1,08 e 1,62 mg/l apresentaram resultados de remoção de turbidez muito bons e bem semelhantes para toda a faixa de velocidades de flotação (Vf) estudadas. Por exemplo, considerando a Vf de 10 cm/min., a remoção de turbidez foi de 90,0% (residual de 21 ut) para DP igual a 1,08 mg/l e de 89,4% (residual de 22 ut) para DP igual a 1,62 mg/l. Sendo assim, conclui-se que não há vantagem em se utilizar uma dosagem de polímero de 1,62 mg/l para a flotação desse tipo de efluente, escolhendo-se a dosagem de 1,08 mg/l para realização dos ensaios onde seria testada a quantidade de ar a ser fornecida à flotação (S*). A FIGURA 3b mostra as curvas de flotação correspondentes aos ensaios onde foram investigados os S* iguais a 7 e 9 g ar/m 3 de esgoto para a dosagem de polímero de 1,08 mg/l. Pela FIGURA 3b vê-se que os resultados de remoção de turbidez obtidos no ensaio de flotação onde foi empregado S* igual a 9 g ar/m 3 de esgoto são superiores aos obtidos no ensaio onde foi utilizado apenas 7 g ar/m 3 de esgoto, principalmente para as maiores velocidades de flotação (15 a 25 cm/min.). Por exemplo, considerando a Vf de 20 cm/min., a remoção de turbidez foi de 80,9% (residual de 39 ut) para S* igual a 7 g ar/m 3 de esgoto e de 85,2% (residual de 30 ut) para S* igual a 9 g ar/m 3 de esgoto. FIGURAS 3a e 3b Frações de turbidez em função da velocidade de flotação, para o polímero W 341, utilizando diferentes dosagens e quantidades de ar e Psat igual a 450 10 kpa 2 a etapa (SST do efluente da lagoa aerada = 245 mg/l). 9 g ar/m 3 de (R = 9%) SST do efluente da lagoa aerada = 245 mg/l 0,54 mg/l Dosagem = 1,08 mg/l SST do efluente da lagoa aerada = 245 mg/l remanescente (T/To) 0,45 0,35 0 5 10 15 20 25 30 1,08 mg/l 1,62 mg/l Sem Polímero remanescente (T/To) 0 10 20 30 7 g ar/m3 de 9 g ar/m3 de 3a 3b As FIGURAS 4a e 4b mostram os resultados obtidos na 3 a etapa de ensaios de flotação realizados com o polímero W341. A FIGURA 4a mostra as curvas de flotação correspondentes aos ensaios onde foram investigadas as dosagens de polímero (DP) de 0,32; 0,64 e 0,96 mg/l em condições críticas de fornecimento de ar para o processo de flotação (7 g ar/m 3 de esgoto). Observando a FIGURA 4a, vê-se que a DP de 0,64 mg/l, curiosamente, apresentou resultados piores do que os atingidos com DP = 0,32 mg/l (a faixa de remoção com DP = 0,64 6 ABES Trabalhos Técnicos
mg/l foi de 46,7 a 86,8%, para todas as velocidades de flotação investigadas). Já os resultados de remoção de turbidez obtidos com a aplicação da dosagem de polímero de 0,96 mg/l, para toda a faixa de velocidades de flotação investigadas) foram melhores que os fornecidos pelas outras dosagens, mesmo para essa baixa quantidade de ar fornecida à flotação. Portanto, escolheu-se a dosagem de polímero de 0,96 mg/l para realizar a investigação da quantidade adequada de ar a ser fornecida ao processo de flotação. Assim como nos resultados da 2 a etapa (ensaios de flotação realizados com efluente da lagoa aerada contendo SST igual a 245 mg/l e com aplicação de S* igual a 9 g ar/m 3 de esgoto), a dosagem do polímero W341 que apresentou os melhores resultados na 3 a etapa do trabalho (ensaios de flotação realizados com efluente da lagoa aerada contendo SST igual a 382,5 mg/l e com aplicação de S* igual a 7 g ar/m 3 de esgoto) permaneceu próxima a 1,00 mg/l. A FIGURA 4b mostra as curvas de flotação correspondentes aos ensaios onde foram investigados diferentes valores de S* fornecidos à flotação, iguais a 5; 7; 9 e 11 g ar/m 3 de esgoto, para a DP de 0,96 mg/l. Observando a FIGURA 4b, nota-se que, mantendo a dosagem de polímero próxima a 1,00 mg/l (0,96 mg/l) e aumentando o fornecimento de ar para 11 g ar/m 3 de esgoto, obteve-se uma melhora considerável no desempenho da flotação. Por exemplo, para Vf de 10 cm/min., obteve-se 85,5% de remoção de turbidez (residual de 42 ut) para S* igual a 5 g ar/m 3 de esgoto, 90,8% (residual de 27 ut) para S* igual a 7 g ar/m 3 de esgoto, 91,8% (residual de 24 ut) para S* igual a 9 g ar/m 3 de esgoto e 93,4% (residual de 19 ut) para S* igual a 11 g ar/m 3 de esgoto. Para a amostra correspondente ao ensaio de flotação realizado com DP = 0,96 mg/l e S* = 9 g ar/m 3 de esgoto, coletada na Vf de 15 cm/min., foi feita a determinação de fosfato total da amostra não filtrada, obtendo-se uma remoção de apenas 52,2% (residual de 8,16 mg/l). FIGURA 4a e 4b Frações de turbidez em função da velocidade de flotação, para o polímero W 341, utilizando diferentes dosagens e quantidades de ar e Psat igual a 450 10 kpa 3 a etapa (SST do efluente da lagoa aerada = 382,5 mg/l). 7 g ar/m 3 de (R = 7%) SST do efluente da lagoa aerada = 382,5 mg/l Dosagem = 0,96 mg/l SST do efluente da lagoa aerada = 382,5 mg/l 5 g ar/m3 de 0,60 0 10 20 30 4a 0,32 mg/l 0,64 mg/l 0,96 mg/l 0 10 20 30 4b 7 g ar/m3 de 9 g ar/m3 de 11 g ar/m3 de A partir da análise dos resultados de remoção de turbidez extraídos das curvas de flotação correspondentes às FIGURAS 3a, 3b, 4a e 4b, bem como através dos resultados de remoção de cor aparente e das determinações de ABES Trabalhos Técnicos 7
SST e DQO não filtrada, foram selecionados os ensaios realizados com combinações de dosagem de polímero catiônico W341 e quantidade de ar fornecida ao processo que apresentaram as maiores eficiências de remoção de turbidez, cor aparente, SST e DQO. As porcentagens de remoção dos parâmetros monitorados referentes a esses ensaios, bem como ao ensaio realizado sem a aplicação de polímero e com quantidade de ar igual a 9 g ar/m 3 de esgoto efluente da lagoa aerada podem ser vistas na FIGURA 5 e TABELA 3. Como pode ser visto na FIGURA 5 e TABELA 3, o processo de flotação, aplicado a esse tipo de efluente, sem o emprego de produtos químicos e com S* igual a 9 g ar/m 3 de esgoto (R = 9%, em volume), já foi capaz de fornecer bons resultados, ou seja, foram obtidas as seguintes remoções: 81,6% de SST, 69,9% de DQO, 75,9% de turbidez e 46,6% de cor aparente. FIGURA 5 Frações remanescentes dos parâmetros monitorados, para as combinações de dosagem de polímero e quantidade de ar estudadas que forneceram os melhores resultados, nas diversas etapas do trabalho. 0,6 Fração Remanescente 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Turbidez Cor Aparente SST DQO 1 Sem polímero, 9 g ar/m 3 de ; 2 DP = 0,32 mg/l, 7 g ar/m 3 de ; 3 - DP = 0,54 mg/l, 9 g ar/m 3 de ; 4 - DP = 0,96 mg/l, 11 g ar/m 3 de ; 5 - DP = 1,08 mg/l, 9 g ar/m 3 de. 0 1 2 3 4 5 TABELA 3 Porcentagens de remoção dos parâmetros monitorados, para as combinações de dosagem de polímero e quantidade de ar estudadas que forneceram os melhores resultados, nas diversas etapas do trabalho. Dosagem de polímero/quantidade % de Remoção (residual) de ar SST DQO Turbidez Cor Aparente DP = 0 mg/l / 9 g ar/m 3 afl. 81,6 (45,0 mg/l) 69,9 (96 mg/l) 75,9 (50 ut) 46,6 (444 uc) DP = 0,32 mg/l / 7 g ar/m 3 afl. 87,1 (49,5 mg/l) 77,7 (105 mg/l) 80,3 (58 ut) 74,0 (444 uc) DP = 0,54 mg/l / 9 g ar/m 3 afl. 89,8 (25,1 mg/l) 74,9 (80 mg/l) 85,2 (30 ut) 59,9 (333 uc) DP = 0,96 mg/l / 11 g ar/m 3 afl. 96,0 (13,8 mg/l) 87,9 (57 mg/l) 91,3 (25 ut) 85,2 (252 uc) DP = 1,08 mg/l / 9 g ar/m 3 afl. 88,3 (28,6 mg/l) 76,7 (74 mg/l) 87,2 (26 ut) 66,9 (275 uc) Porém, a aplicação de pequenas dosagens de polímero catiônico de alto peso molecular (faixa de 0,32 a 1,08 mg/l) e com S* na faixa de 7 a 11 g ar/m 3 de esgoto, proporcionou melhora significativa no desempenho da flotação, apresentando remoção de SST entre 87,1 e 96,0%, de DQO entre 74,9 e 87,9%, de turbidez entre 80,3 e 91,3% e de cor aparente entre 59,9 e 85,2%. Como pode ser visto na TABELA 3, com a dosagem de polímero de 0,96 mg/l e 11 g ar/m 3 de foram obtidos os melhores resultados: remoção de SST igual a 96,0% (residual de 13,8 mg/l), de DQO igual a 87,9% (residual de 57 mg/l), de turbidez igual a 91,3% (residual de 25 ut) e de cor aparente igual a 85,2% (residual de 252 uc). 8 ABES Trabalhos Técnicos
CONCLUSÕES Considerando as limitações concernentes a ensaios de flotação realizados em unidades de flotação em escala de laboratório com alimentação por batelada, os resultados obtidos nesse estudo permitem concluir que: O processo de flotação, alimentado com esse tipo de efluente, realizado sem aplicação de produtos químicos e com 9 g ar/m 3 de esgoto, forneceu remoções de 81,6% de sólidos suspensos totais (SST), 69,9% de DQO, 75,9% de turbidez e 46,6% de cor aparente. Com a aplicação de pequenas dosagens de polímero catiônico (DP) de alto peso molecular (0,32 a 1,08 mg/l) e S* na faixa de 7 a 11 g ar/m 3 de esgoto, foram obtidas remoções de SST entre 87,1 e 96,0%, de DQO entre 74,9 e 87,9%, de turbidez entre 80,3 e 91,3%, de cor aparente entre 59,9 e 85,2%. Para o ensaio com aplicação de DP = 0,96 mg/l e S* = 9 g ar/m 3 de esgoto foi obtida remoção de fosfato total de 52,2% (residual de 8,16 mg/l). Os melhores resultados foram obtidos com a DP de 0,96 mg/l e S* igual a 11 g ar/m 3 de esgoto, apresentando remoção de SST igual a 96,0% (residual de 13,8 mg/l), de DQO igual a 87,9% (residual de 57 mg/l), de turbidez igual a 91,3% (residual de 25 ut) e de cor aparente igual a 85,2% (residual de 252 uc). A aplicação de polímero sintético como auxiliar de flotação não forneceu bom resultado na remoção de fosfato solúvel, o que já era esperado, visto que maiores eficiências de remoção de fosfato requerem usualmente a aplicação de sais metálicos com vistas a promover a precipitação desse íon. Recomenda-se, portanto, a realização de estudos envolvendo a aplicação de sais metálicos associados ou não a polímeros, antecedendo a flotação. Devido às limitações inerentes aos ensaios de flotação em regime de alimentação por batelada, principalmente em relação aos parâmetros relacionados à cinética do processo de flotação, recomenda-se a realização de ensaios utilizando unidade em escala piloto ou em escala real. No momento encontra-se em fase de montagem no Departamento de Hidráulica e Saneamento da EESC USP, um sistema de tratamento sequencial do tipo estudado, contendo unidades em escala piloto. Tal sistema deverá servir para dar continuidade ao presente estudo. AGRADECIMENTOS À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), pela bolsa de doutorado e pelo suporte financeiro para as obras de infra-estrutura do Laboratório de Tratamento Avançado e Reuso de Águas (LATAR), onde foi realizado o trabalho. Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pela bolsa de mestrado. Ao MCT, FINEP e CNPq, os quais, através do Programa de Apoio a Núcleos de Excelência PRONEX, forneceram os recursos necessários para a realização da pesquisa. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. CAMPOS, J. R.; REALI, M. A. P.; DOMBROSKI, S. A. G.; MARCHETTO, M. & LIMA, M. R. A. (1996). Tratamento Físico-Químico por Flotação de Efluentes de Reatores Anaeróbios. XXV Congreso Interamericano de Ingenieria Sanitária y Ambiental AIDIS 96, Novembro de 1996, México. 2. GREGORY, J. (1993). The Role of Colloid Interactions in Solid-Liquid Separation. Wat. Sci. & Tech., 27 (10), 1-17. 3. HO, C. C. & TAN, Y. K. (1989). Comparison of Chemical Flocculation and Dissolved Air Flotation of Anaerobically Treated Palm Oil Mill Effluent. Water Research, 23 (4), 395-400. 4. LU, S. (1991). Hydrophobic Interaction in Flocculation and Flotation 3. Role of Hydrophobic Interaction in Particle-Bubble Attachment. Colloids and Surfaces, 57, 73-81. 5. METCALF & EDDY (1991). Wastewater Engineering: Treatment, Disposal and Reuse. McGraw-Hill, 3 rd edition, 1334p. ABES Trabalhos Técnicos 9
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