APLICAÇÃO DA FLOTAÇÃO POR AR DISSOLVIDO PARA REMOÇÃO DE
TURBIDEZ E DQO DE EFLUENTES DE UASB.
Ronaldo Luís Kellner (PAIC/F.A), Carlos Magno de Sousa Vidal (Orientador – Dep.
de Engenharia Ambiental/UNICENTRO).
e-mail: [email protected]
Universidade Estadual do Centro-Oeste, Setor de Ciências Agrárias e Ambientais,
Departamento de Engenharia Ambiental, Irati - Paraná.
Palavras-chave: esgoto sanitário, flotação por ar dissolvido, pós-tratamento.
Resumo
O objetivo do presente trabalho foi avaliar a aplicabilidade do processo de
flotação por ar dissolvido para o tratamento de efluentes de reatores anaeróbios de
manta de lodo. Para a realização dos ensaios, as amostras de efluente do UASB,
foram testadas em reator de bancada flotatest em diferentes condições operacionais.
A melhor condição operacional obtida nesta pesquisa foi para dosagem de 40 mg/l
de FeCl3; velocidade de flotação de 24 cm/mim e tempo de mistura lenta de 7
minutos. As eficiências de remoção para esta configuração operacional foram: 95%
de turbidez e 77% de DQO, o que comprovou a elevada eficiência de remoção de
turbidez e DQO de efluente de UASB por sistema de flotação por ar dissovido.
Introdução
Os reatores anaeróbios do tipo UASB são detentores das seguintes
vantagens: baixo custo de implantação e operação, pouco ou nenhum gasto de
energia e ainda reduzida produção de lodo, sendo este estabilizado. Porém, o
tratamento apenas com este reator não é completo, uma vez que a redução de
material orgânico não supera 70%, não remove nutrientes com eficiência e é ineficaz
na inativação de patogênicos. Aliado a isso, ainda necessita de remoção
complementar de sólidos em suspensão. Fica assim clara a necessidade de um póstratamento visando a melhoria da qualidade do efluente final gerado nestes reatores.
Uma das possibilidades de pós-tratamento deste efluente é por flotação por ar
dissolvido. A flotação é uma operação unitária utilizada para separar partículas
líquidas ou sólidas da fase líquida. A separação é obtida introduzindo-se bolhas finas
de ar na fase líquida, provocando a ascensão de partículas para a superfície, mesmo
as com maior densidade que o líquido (METCALF; EDDY, 1991).
O presente trabalho tem como objetivo estudar o pós-tratamento de efluentes
de UASB por flotação por ar dissolvido, mais especificamente para remoção de DQO
e turbidez.
Material e Métodos
Este experimento foi realizado no Laboratório de Saneamento Ambiental e
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Qualidade da água, que pertence ao Departamento de Engenharia Ambiental da
Universidade Estadual do Centro Oeste (UNICENTRO), Campus de Irati, no estado
do Paraná.
A ETE Rio das Antas, da qual coletou-se o efluente do UASB para esta
pesquisa, está localizada em Irati, PR, operada pela Companhia de Saneamento do
Paraná (SANEPAR), possui capacidade nominal total de tratamento de 80 L.s -1,
atendendo 70% da população municipal. O Fluxograma da referida ETE é
apresentado na figura 1 (MARCON, 2006).
Figura 1 - Fluxograma da ETE Rio das Antas.
Para os ensaios laboratoriais, foram coletadas amostras do efluente final do
reator UASB. As coletas foram realizadas às oito horas da manhã, sendo recolhidos
60 litros de efluente e encaminhados ao laboratório.
Na caracterização do efluente do UASB e na análise do flotado nas diferentes
condições operacionais, os parâmetros utilizados neste trabalho foram turbidez e
DQO.
Os ensaios de flotação por ar dissolvido foram realizados em um equipamento
em escala de bancada, denominado “flotatest”, de acordo com DI BERNARDO, DI
BERNARDO e CENTURIONE FILHO (2002).
Neste experimento foram testadas três dosagens de cloreto férrico: 20, 40 e
60 mg/L. Para cada dosagem em separado foram empregadas as seguintes
condições operacionais: mistura rápida com gradiente médio de 500s -1 e tempo
médio de 60 segundos; mistura lenta com gradiente médio de 40 s -1 e tempos
médios de 7 e 14 minutos. Os tempos de coleta empregados foram de 20 e 40
segundos que resultaram nas velocidades de flotação de respectivamente de 12 e
24 cm/min. Foram mantidas fixas em todos os ensaios a recirculação de 10% e
tempo de mistura rápida de 60 segundos e pressão de saturação de 5 bar. O tempo
de pressurização da água na câmara de saturação foi de 15 minutos.
Os métodos analíticos empregados para a realização das analises físicoquímicas foram de acordo com o STANDARD METHODS FOR THE EXAMINATION
OF WATER AND WASTEWATER (APHA, 1998).
Resultados e Discussão
Antes do início do experimento, foi realizada a caracterização do efluente
bruto do UASB, o qual apresentou turbidez de 17,2 uT e DQO de 81 mg/L.
Os resultados obtidos através do processo de flotação são apresentados na
Tabela 2.
Tabela 2 – Valores de DQO e Turbidez obtidos nas amostras do flotado nas
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diferentes condições operacionais estudadas.
Cloreto Férrico (mg/L)
Tempo de
mistura lenta
(mim)
20
7
40
7
60
7
20
14
40
14
60
14
EFLUENTE DO UASB
Velocidade
de flotação
(cm/min)
12
24
12
24
12
24
12
24
12
24
12
24
DQO
(mg/L)
56
38
26
18
23
22
39
29
37
31
25
24
81
Turbidez
(uT)
6.54
3.84
1.61
0.92
0.97
1.34
9.01
6.02
5.54
3.28
4.49
2.46
17,2
No que se refere a remoção de turbidez, a mesma foi elevada em todas
configurações operacionais, evidenciando-se a elevada capacidade de remoção de
partículas pela flotação, que resultaram em baixos valores residuais de turbidez ≤ a
9,01 uT. Todavia, verifica-se na Tabela 1 que a melhor eficiência de remoção de
turbidez (95%) obtida foi para 40 mg/L de cloreto férrico, 7 minutos de mistura lenta
e velocidade de flotação de 18 cm/mim, resultado em turbidez residual de 0,92 uT.
A elevada eficiência de remoção da turbidez está relacionada com a
conversão de colóides em partículas gerando flocos que foram eficientemente
flotados. Na concentração de 60 mg/L, a formação do floco também foi eficiente,
resultando em bons resultados de remoção de turbidez, porém a maior quantidade
de coagulante neste caso não se justifica uma vez que implicaria em sistemas mais
custosos.
PENETRA et al. (1999), estudou a desempenho de uma unidade de flotação
por ar dissolvido em escala de laboratório (flotatest) com a coagulação previa de
efluente de reator anaeróbio tipo UASB. As dosagens de cloreto férrico variaram de
30 a 110 mg/L. Os melhores resultados verificados por PENETRA et al (1999) foram
obtidos quando aplicado a dosagem de 65 mg/L de FeCl3. Nestas condições, as
eficiências obtidas pela unidade de flotatest foram entre 96 e 97% para turbidez. As
eficiências de 96 e 97% são muito próximas das obtidas pelo presente trabalho
(95%), porém os estudos de PENETRA et al. (1999) utilizaram maior concentração
de coagulante, ocasionando maior custo ao sistema.
Com relação a remoção de DQO, a melhor configuração obtida foi a mesma
para boa remoção de turbidez, culminando em eficiência de remoção de 77% e
residual de 18 mg/L.
Verifica-se na Tabela 1 que a adoção de menor velocidade de flotação sempre
foi mais vantajosa para remoção de turbidez e DQO, uma vez que isto implica em
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maior tempo para ascensão de flocos resultando em flotados de melhor qualidade.
Por sua vez, no que se refere ao tempo de mistura lenta com 14 minutos o
desempenho em geral não foi superior a 7 minutos, o que em escala plena confere
vantagens competitivas uma vez que para tempos menores os reatores resultaram
em volumes também menores.
Conforme estudos de ARIANO (2009), que estudou flotação com cloreto
férrico na coagulação, a dosagem de 24,38 mg/L de coagulante resultou em 55.94%
de remoção de DQO, o que é compativel com o presente trabalho, pois com
concentração de 40 mg/L de coagulante, a remoção foi da ordem de 77%.
PENETRA et al. (1999) também estudou a remoção de DQO. Em seus
estudos, com 65 mg/L de FeCl3, a eficiêncida de remoção por ele obtida foi de 95 e
96%. Estes valores são superiores aos obtidos no presente trabalho (77%), o que
nos indica que com uma maior concentração de coagulante oferece melhor remoção
de DQO.
Conclusões
A partir das eficiências de remoção e concentrações residuais de DQO e
turbidez obtidas foram obtidos bons resultados, concluindo-se que o processo de
flotação por ar dissolvido foi muito eficiente na remoção de turbidez e DQO.
Obtivemos também uma boa remoção dos parâmetros com utilização de
pouca quantidade de coagulante e tempo de mistura lenta reduzido. A melhor
configuração operacional foi para 40 mg/L de FeCl3, 7 minutos de mistura lenta e
velocidade de flotação de 24 cm/min, resultando em concentrações residuais de
turbidez de 0,92 uT e 18,0 mg/L de DQO, concentrações estas muito difíceis de
serem obtidas em processos biológicos destinados ao pós-tratamento de efluentes
de UASB.
Referências:
METCALF & EDDY, Inc. “Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, Reuse”.
McGraw-Hill International Editions, 3rd ed., New York, 1991.
MARCON, L.R.C.; Desinfecção de esgoto sanitário com radiação ultravioleta: estudo
realizado para a ETE Rio das Antas, Irati/PR.
DI BERNARDO et al. Emprego de flotação por ar dissolvido para tratamento de
despejos líquidos Industriais Provenientes de Laticínios. Revista DAE, São Paulo.
CENTURIONE FILHO, P. L. (2002). Desenvolvimento e Operação de uma Instalação
de Flotação de Bancada para Águas de Abastecimento. 313 p. Dissertação
(Mestrado), Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São
Carlos, SP.
AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION (APHA), Standard Methods for the
Examination of Water and Wastewater. Washington: APHA / AWWA / WEF, 1998.
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