VI- - AVALIAÇÃO ESTATÍSTICA DA DETERMINAÇÃO DO TEOR DE ÓLEOS E GRAXAS EM EFLUENTE DOMÉSTICO Adriana Karla Virgolino Guimarães () Graduando do Curso de Engenheira Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Bolsista PIBIC/CNPq. Henio Normando de Souza Melo Engenheiro Químico, UFPE. Especialização em Segurança do Trabalho, UFPE. Mestre em Química Ambiental, UFPE. Doutor em Engenharia Ambiental, INSA, Toulouse/França. Professor Adjunto IV do DEQ e PPGEQ da UFRN. Vice-Chefe do Laboratório de Eng. Ambiental do DEQ/UFRN. Coordenador do PROSAB/UFRN. Coordenador do PRONEX/UFRN. Josette Lourdes de Sousa Melo Licenciatura em Química, UFPB. Engenheira Química, UFPE. Especialização em Segurança do Trabalho, UFPE. Mestre em Química Analítica, UFPE. Doutora em Engenharia Ambiental, INSA, Toulouse/França. Professor Adjunto IV do DEQ e PPGEQ da UFRN. Chefe do Laboratório de Eng. Ambiental do DEQ/UFRN. Tutora do PET/DEQ da UFRN. Pesquisadora do PROSAB/PRONEX/UFRN. Cícero Onofre de Andrade Neto Engenheiro Civil. Mestre em Engenharia Civil com concentração em Saneamento. Professor da UFRN, Membro do Grupo Coordenador do PROSAB Programa de Pesquisa em Saneamento Básico (FINEP/CNPq/CEF). Endereço () : Rua Engenheiro José Rocha, 345, Candelária, Natal/RN, CEP: 5965-6 Brasil - Tel.: (xx84) 6-54. E-mail: adriana@eq.ufrn.br ou adrianakarla@hotmail.com RESUMO Problemas relacionados ao meio ambiente são temas freqüentemente discutidos nos meios de comunicações, principalmente os relacionados aos despejos de efluentes in natura em corpos d água. Diante deste fato, grupos de pesquisa vêm desenvolvendo trabalhos na tentativa de buscar soluções para recuperar a qualidade de vida do ecossistema. Neste trabalho foi desenvolvido um estudo sobre teor de óleos e graxas (TOG), no esgoto bruto e tratado por processo biológico, aplicando o teste estatístico t-studant. O efluente bruto e tratado corresponde a entrada (E) e a saída (S) do sistema, respectivamente. A metodologia adotada foi a extração com solvente pelo método do Soxhlet para determinação do TOG. Como resultado, obteve-se uma média de 43, mg/l para o efluente bruto e para o efluente tratado 8,3 mg/l. Com base no tratamento estatístico, foi verificado que para um limite de confiança de 99,7%, o desvio padrão para E foi de 3,46 e para S,,47. Para o efluente bruto (E), o limite de tolerância natural superior (LSTN) e inferior (LITN) foram de 57,86 e 8,54 mg/l, e para o efluente tratado (S) esses limites foram de 8,77 e 7,84 mg/l. De posse de tal constatação, verificou-se que o TOG determinado no efluente bruto e tratado encontram-se dentro dos limites estabelecidos pela legislação (Resolução N o do CONAMA), indicando probabilidade mínima de ocasionar problemas à deposição no solo. Da análise estatística observou-se, ainda, que 83,33% das amostras referente a E estão dentro dos limites com tendência ao LITN. Comportamento análogo foi observado para S, com 66,67% das amostras dentro dos limites. Contudo, a avaliação do TOG, para o sistema estudado, encontra-se dentro do limite de confiabilidade (99,7%) estabelecido no estudo estatístico com relação aos valores médios obtidos. PALAVRAS-CHAVE: Efluente doméstico, Tratamento de Efluentes, Controle Estatístico, Teor de Óleos e Graxas. INTRODUÇÃO Frequentemente a mídia divulga problemas ocasionados por despejos de efluentes domésticos e industriais nos recursos naturais, que acabam por comprometê-los e, consequentemente, a qualidade dos ecossistema. Em vista disto, muitos trabalhos científicos, são realizadas a fim de encontrar soluções para esses problemas. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
No estudo de tratamento de efluentes, destaca-se a tendência ao uso de reator anaeróbio pelo fato do mesmo remover, aproximadamente, 7% da matéria orgânica, produzir energia e não necessitar de adição de substâncias químicas auxiliares. Entretanto, necessitam de unidades de pós-tratamento para remover fração remanescente de material orgânico, com a finalidade de permitir a produção de efluente final com qualidade compatível aos padrões legais de emissão impostos pelos órgãos ambientais, e, dessa forma, garantir a preservação do meio ambiente. Os óleos e graxas abrange um grupo de substâncias, que envolve óleos, graxas, ceras, ácidos graxos, os quais se encontram presente em restos de manteiga, margarina, gorduras e óleos vegetais, gorduras de carnes vermelhas, além de uma parcela de matéria oleosa devido à presença de lubrificantes utilizados em estabelecimentos industriais. Estas substâncias são extraídas utilizando-se um solvente (extratante) recomendado pelo método experimental preconizado no APHA (99). O método da extração com solvente possibilita a separação dos óleos e graxas da fase sólida e líquida do efluente através do processo de evaporação. Segundo Metcalf e Eddy (99), Jordão e Pessôa (995) apud von Sperling (995), a faixa de TOG atingida em esgotos domésticos brutos é de 55 a 7 mg/l. O Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) estabeleceu através da resolução n, em 8/6/86, que a faixa de concentração de óleos e graxas para os efluentes tratados com destino à disposição controlada em solo, não ultrapasse dos mg/l A importância da determinação do teor de óleos e graxas (TOG) deve-se ao fato de que, quando concentrações elevadas de óleos e graxas se fazem presente nas águas residuárias, estas promovem problemas operacionais à etapa do tratamento primário podendo interferir no tratamento biológico (secundário). Estes problemas são ocasionados porque os óleos e graxas promovem uma resistência à digestão anaeróbia, causando acúmulos de escumas nos digestores e inviabilizando o uso do lodo na prática da fertilização. Jordão e Pessôa (995), ressaltam que a necessidade da remoção da gordura tem como finalidade evitar obstruções dos coletores assim como a aderência nas peças especiais da rede de esgotos e principalmente o acúmulo nas unidades de tratamento visto que os óleos e graxas provocando odores desagradáveis e perturbações dos dispositivos de tratamento. Em estudos anteriores constataram que concentrações a partir de 65 mg de óleos e graxas/l, eram suficientes para ocasionar problemas operacionais ao sistema, tornando-se necessário o esgotamento do mesmo, afim de que este retornasse a operar nas condições almejadas (Guimarães & Melo, ). No presente trabalho foi desenvolvido um estudo sobre teor de óleos e graxas em efluentes tipicamente domésticos, utilizando-se a teoria das pequenas amostras, t-student, apresentada em Lourenço Filho (97). O trabalho teve como objetivo evidenciar as concentrações de óleos e graxas presente nos esgotos bruto e tratado, por processo biológico, analisando estatisticamente a tendência central dos dados quanto ao valor médio obtido, desvio padrão e limites de tolerância. MATERIAIS E MÉTODOS Para a determinação do teor de óleos e graxas adotou-se a metodologia enunciada pelo Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (99). O método em análise refere-se a extração com solvente pelo método de Soxhlet, utilizando-se como solvente éter de petróleo. A análise experimental realizou-se em um equipamento de extração de gordura marca Tecnal-8/5, que possibilita controlar a temperatura em condições ideais de segurança, eficiência da extração, além de favorecer a recuperação do solvente em mais de 6%, permitindo o contato, por mais tempo, da amostra com o extratante e promover a separação dos óleos e graxas presentes no efluente. O efluente em estudo é classificado como esgoto tipicamente doméstico, de baixa carga, procedente das Residências Universitárias I e II, Ginásio de Esportes, Departamento de Educação Física, Restaurante e Pouso Universitário do Campus da UFRN/Natal-RN. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
As coletas foram realizadas com freqüência semanal no período de Abril a Agosto de. Os pontos de amostragem foram a entrada do sistema experimental, correspondente ao esgoto bruto (E), e a saída dos filtros anaeróbios relativo ao efluente tratado (S), conforme ilustrado na Figura. Figura Sistema Experimental Localizado na Estação de Tratamento de Efluentes (ETE) do Campus Central da UFRN Dos materiais necessários para determinação do Teor de Óleos e Graxas fez-se uso dos seguintes: papel de filtro, algodão, papel indicador de ph, solução de suspensão auxiliar de filtração, pinça, cartucho de celulose, balança analítica, bastão, pipeta graduada, pisseta, funil de Büchner, kitassato, becker, estufa, dessecador, bomba de vácuo, vidro de relógio, proveta, espátula e equipamento extrator. Este último constituído de: tubos de vidro de boca esmerilhadas, corneta com condensador e painel de controle de temperatura. As amostras foram acidificadas a ph equivalente a um, com ácido clorídrico PA., segundo a recomendação do APHA (99). A acidificação teve como propósito não somente preservar as amostras, bem como favorecer a hidrólise ácida no meio. O procedimento experimental foi dividido em etapas. A primeira denomina-se a etapa da extração, que constituiu a imersão da amostra no solvente, retida no papel de filtro e acondicionada em cartucho de celulose, por cerca de h e 3min a 6º C. Posteriormente, os cartuchos de celulose foram retirados do extratante contendo óleos e graxas e submetidos a lavagens contínuas, com o solvente condensado em refluxo fechado, por 3 minutos. Esta lavagem é para garantir que qualquer fração de óleos e graxas que possa ter ficado retida no cartucho de celulose fosse arrastada para o tubo (inicialmente tarado) contendo solvente e óleos e graxas. A segunda etapa refere-se à recuperação do solvente por 45 minutos, aproximadamente. Feita a recuperação do solvente, os tubos foram para a estufa durante 3 minutos, a fim de que o solvente restante pudesse ser evaporado. Em seguida, os tubos foram levados ao dessecador por 4 minutos. Finalizando a última etapa, pesou-se os tubos. Através da Equação obteve-se os valores do TOG: 6 ( P ' P ). t t TOG = V ( mg / L) equação () onde: ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3
P ' Peso do tubo tarado contendo óleos e graxas (g); t Pt - Peso do tubo tarado (g); V - Volume da amostra utilizada na filtração (ml). Os cálculos desenvolvidos na análise estatística foram com base na teoria das pequenas amostras, t-student. A estimativa do desvio padrão foi obtido através da expressão. s σ = equação () c onde s é obtido pela equação 3, s k = si equação (3) sendo s i dado pela equação 4, ( x nx ) i s i = equação (4) n e s, si, k, n, c, xi e x são o desvio padrão amostral médio, desvio padrão amostral, número de amostras, número de itens da amostra, fator de correção da estimativa do desvio padrão, valor da amostra e valor médio amostral. As Equações 5 e 6 mostram como foram calculados os limites superior e inferior de controle, respectivamente, para o esgoto bruto e tratado. LSTN = µ + 3σ equação (5) LITN = µ 3σ equação (6) sendo µ a estimativa da média geral, a qual é dada pela equação 7, µ = x i equação (7) k RESULTADOS De um universo de doze coletas realizadas durante o período de Abril a Agosto do ano de, observou-se os seguintes valores médios para o esgoto bruto e tratado: 43, mg de óleos e graxas/l e 8,3 mg de óleos e graxas/l, respectivamente. Entretanto, foi verificado que nos meses de Abril e Maio, obteve-se maiores concentrações de TOG quando comparada com as obtidas para os meses de Junho e Agosto. Comportamento este evidenciado tanto para o esgoto bruto quanto para o efluente tratado. Sendo estas variações, ocasionadas pelo aumento de discentes no Campus Central, em tempo integral, durante os períodos das atividades acadêmicas ocorridas nos meses de Abril e Maio. Ao contrário dos valores observados nos meses de Junho e Agosto, que se apresentaram em concentrações mais baixas, visto que durante este período as atividades acadêmicas foram reduzidas devido ao recesso. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4
Através do tratamento estatístico, foi verificado que para um limite de confiança de 99,7%, o desvio padrão para o efluente bruto e tratado foi de 3,46 e,47, respectivamente. Indicando que houve baixa dispersão dos valores médios determinados para E e S. Ainda da análise estatística, obteve-se através dos cálculos dos limites de tolerância natural superior (LSTN) e inferior (LITN) do efluente bruto (E), os concernentes valores: 53,57 mg/l (LSTN) e 3,83 mg/l (LITN). Enquanto, para o efluente tratado (S) os limites de tolerância natural superior e inferior foram de 5,7 e,9 mg/l, conforme mostra as figuras e. Figura : Representação do tratamento estatístico aplicado aos resultados obtidos do esgoto bruto. TOG (mg/l), 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3,,,, Esgoto Bruto (E) LSTN Média LITN 3 Tempo (mês) Figura : Representação do tratamento estatístico aplicado aos resultados obtidos do efluente tratado. Efluente Tratado (S) TOG (mg/l) 35, 3, 5,, 5,, 5,, LSTN Média LITN 3 Tempo (mês) ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5
CONCLUSÕES Com base no trabalho realizado, concluiu-se que: Os teores de óleos e graxas determinados nos efluentes bruto e tratado encontram-se dentro dos limites preconizados por Metcalf & Eddy (99); Pêssoa e Jordão (99) e von Sperling (995), bem como os estabelecidos pela legislação, haja visto que a Resolução N o do CONAMA (8/6/986) designa concentrações médias de mg de óleos e graxas/l para esgotos brutos e mg de óleos e graxas/l para efluentes tratados; As concentrações de TOG, para o efluente tratado, indicaram ainda a probabilidade mínima de ocasionar problemas à disposição no solo implicando dizer que, o sistema mostra-se eficiente, também, na remoção de óleos e graxas. No presente trabalho, o sistema mostrou uma eficiência de 58% com relação a remoção dos óleos e graxas; Com base no tratamento estatístico, a avaliação do TOG, para o sistema estudado, encontra-se dentro do limite de confiabilidade de 99,7%, estabelecido no estudo estatístico com relação aos valores médios obtidos; Dos resultados obtidos pode-se verificar também que, 75% dos pontos amostrais do esgoto bruto, se encontraram dentro dos limites de tolerância. Ao passo que, para o efluente tratado, este percentual foi de 66,7%, indicando que para ambos os pontos de amostragens os resultados se mostraram confiáveis. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS. APHA, AWWA e WEF American Public Health Association. Standard Methods For Examinacion Of Water And Wasterwater. 8 th ed, Washigton, D.C., 99.. JORDÃO, E. P. & PESSÔA, C. A. Tratamento de Esgotos Domésticos. 3ª ed, Rio de Janeiro: ABES, 995. 3. LOURENÇO FILHO, Rui de C. B. Controle Estatístico de Qualidade. ª ed. Rio de Janeiro: LTC- Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 985. 4. METCALF & EDDY. Wasterwater Engeneering. Treatment, Desposal and Reuse. 3ª ed. New York: McGraw-Hill, 99. 5. VON SPERLING, Marcos. Introdução à Qualidade das Águas e ao Tratamento de Esgotos. Belo Horizonte: DESA- UFMG, vol., 995. 6. http://www.lei.adv.br/conama.htm ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6