VI Simpósio Ítalo Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
II-053 – CONTROLE E TRATAMENTO DE ODORES COM BIOFILTRAÇÃO
Flávia Andréa da Silva Cabral(1)
Engenheira Sanitarista pela Universidade Federal do Pará. Mestranda do curso de Engenharia Ambiental da
Universidade Federal de Santa Catarina.
Mateus Cairello Correa
Acadêmico em Engenharia Sanitária e Ambiental na Universidade Federal de Santa Catarina. Bolsista de
iniciação científica, CNPq.
Rejane Helena Ribeiro da Costa
Engenheira Civil, Doutora pela INSA – Toulouse – França. Professora Titular da Universidade Federal de
Santa Catarina.
Paulo Belli Filho
Engenheiro Sanitarista pela Universidade Federal de Santa Catarina. Doutor pela Universidade de Rennes –
França. Professor adjunto da Universidade Federal de Santa Catarina.
Endereço(1): Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – Campus Universitário- Universidade
Federal de Santa Catarina – Florianópolis - SC - CEP: 88040-9000 - Brasil - Tel: (48) 331-9597 - e-mail: [email protected] ;[email protected]
RESUMO
O trabalho tem o objetivo de apresentar resultados sobre a avaliação e o tratamento de maus odores através de
um biofiltro piloto, com composto orgânico. Os odores são provenientes de tratamento anaeróbio de esgotos
sanitários. O biofiltro foi construído com coluna de PVC (diâmetro 0,20 m e altura de 0,70 m, preenchido
com 0,50 m do meio filtrante). São apresentadas as metodologias para determinação da intensidade odorante
através de análise olfatométrica e a qualificação e quantificação de compostos gasosos. Utilizou-se como
meio filtrante o composto orgânico de resíduo sólidos. A amostragem dos gases de entrada e saída do biofiltro
é constituída por uma seqüência de frascos lavadores com soluções de absorção com cloreto de mercúrio e
ácido clorídrico, para analisar respectivamente gás sulfídrico e amônia. O sistema de amostragem é controlado
pela vazão através de bombas amostradoras à vácuo. As eficiências obtidas foram de 54% e 90% na remoção
de H2S e de 86%(média) e 99%(máxima) para NH3. Na avaliação da redução dos odores foi observado que o
meio filtrante foi eficiente no tratamento dos gases odorantes.
PALAVRAS-CHAVE: Odor, Gás sulfídrico, Olfatometria, Reator anaeróbio, Biofiltração
INTRODUÇÃO
Os maus odores são incômodos constantes no cotidiano das populações. A maioria das reclamações está ligada
a percepção desagradável dos odores principalmente pelas localidades próximas às indústrias, locais de
produção animal com produção de dejetos, locais de destinos final de resíduos sólidos e de estações de
tratamento de efluentes líquidos de modo geral. dos dejetos líquidos. Os odores são freqüentemente indicativos
da presença de COV e sua metrologia é bastante difícil.
Uma área que tem despertado bastante atenção é o tratamento desses poluentes odorantes presentes no ar
(BRAUER,1998; LESON and WINER,1991).
Os maus odores são provenientes de uma mistura complexa de moléculas com enxofre (H2S e mercaptanas),
nitrogenadas (NH3 e aminas), fenóis, aldeídos, álcoois, ácidos orgânicos etc. Os compostos de enxofre e
nitrogênio constituem os principais grupos responsáveis pelo mau odor em estações de tratamento de efluentes
líquidos.(BONNIN et al, 1993).
O H2S, maior causador da geração de maus odores é facilmente liberado para a atmosfera, sendo detectado pela
maioria dos indivíduos em concentrações extremamente baixas. Sua volatilização é a principal responsável por
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sua geração, que ocorre com maior intensidade em valores de pH inferiores a 7,0 (BOWKER et al., 1989) sua
emissão se constitui num incômodo às populações vizinhas às estações de tratamento de esgotos.
A percepção dos odores é totalmente subjetiva, variando consideravelmente de um indivíduo para outro, em
função da sua condição física, percepção e educação olfativa (HERMIA, 1997).
Os odores provenientes do esgoto são produtos da degradação anaeróbica de proteínas e da redução de sulfatos
a sulfetos, sendo a primeira ocasionada por bactérias facultativas e bactérias estritamente anaeróbicas, cujos
metabolismos produzem escatol (substância química utilizada na indústria de perfumaria), mercaptanas, ácido
butírico, amônia e misturas de aldeídos, todos os quais, compostos odoríferos e voláteis, que escapam como
gases do esgoto.
Existem várias técnicas para tratamento de gases odorantes, tais como métodos físicos e químicos como
oxidação térmica, lavadores químicos, ozonização e adsorção por carvão ativado e métodos biológicos como
biofiltração, biolavadores e lodos ativados.
Embora as técnicas físico e químicas possam remover com eficiência os compostos odorantes da corrente
gasosa, dentro de certas condições, a necessidade de adição de produtos químicos diariamente e da substituição
do adsorvente resulta em custo de operação relativamente alto quando comparado com técnicas de tratamento
biológico (POMEROY, 1982; WILLIAMS and MILLER,1992).
Atualmente, dentre os processos de tratamento biológicos disponíveis para controlar odor destaca-se a
biofiltração. O biofiltro consiste em um recipiente fechado utilizando como meio filtrante material orgânico
(turfa, composto orgânico, polyestirenos, lodo desidratado de estações de tratamento de efluentes), povoado de
microorganismos, através dos quais os gases odoríferos são passados, geralmente através de um fluxo
descendente (MARTIN e LAFFORT, 1991).
Os compostos odorantes podem ser determinados através de análises químicas e olfatométrica. As análises
químicas identificam e quantificam os compostos responsáveis pelos odores, enquanto que a olfatometria
qualifica e apresenta as intensidades odorantes com seus níveis de incômodos.
A avaliação dos odores através da olfatometria (medida dos odores) esta fundamentada no sistema olfativo do
ser humano, encarregando-o de discriminar e identificar os corpos odorantes. Esta avaliação de intensidade
odorante na atmosfera pode ser feita, comparando a amostra a ser analisada com referências de odores
constituídos por diluições conhecidas de um composto padrão. Neste método utiliza-se uma escala referencial
com concentrações diferentes e conhecidas, os compostos de referência mais empregados são a piridina e o 1butanol. Estas determinações se efetuam por tratamento estatístico das várias respostas de um júri de pessoas
treinadas e selecionadas para avaliar uma atmosfera com odores. A precisão dos resultados depende de vários
fatores, entre estes a seleção do júri.
Um dos inconvenientes dos processos anaeróbios é sem dúvida a formação de gases odorantes. Neste trabalho
analisa-se o desempenho de um biofiltro piloto para biodesodorização, com fluxo ascendente utilizando como
meio filtrante composto orgânico sob várias condições experimentais. Em paralelo avalia- se as emissões
gasosas provenientes de um reator anaeróbio tipo tanque séptico.
MATERIAIS E MÉTODOS
Os gases eram coletados diretamente em um tanque séptico com volume de 10m3, que trata os despejos do
restaurante universitário da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). A unidade piloto- biofiltro foi
construído com uma coluna de PVC de diâmetro interno de 0,20 m e altura de 0,70 m, com 0,10 m de fundo
falso, 0,50 m de preenchimento do meio filtrante e 0,10 m de altura livre. Foi alimentado por meio de um
ventilador centrífugo industrial, que coleta os gases do reator anaeróbio tipo tanque séptico, direcionando-os
para a sua parte inferior.
O controle de vazões de alimentação dos gases é realizado através da medida da velocidade por meio de um
tubo de Pitot e pela pressão determinada por um manômetro inclinado. A variação de vazão no ventilador
centrífugo é comandada por um inversor de freqüência. O sistema de amostragem dos gases de entrada e saída
do biofiltro é constituído por uma seqüência de frascos lavadores, onde é feita a absorção química dos gases,
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utilizando rotâmetros para controle de vazão na entrada e saída. As amostras eram absorvidas em solução
aquosa através do auxilio de uma bomba a vácuo.
A fim de assegurar um adequado teor de umidade no meio filtrante foi prevista uma coluna d’água no fundo do
biofiltro. Foram realizados ensaios para determinação da pressão e perda de carga no sistema (tubulações,
conexões e leito filtrante), em função da vazão de alimentação de gases.
O material utilizado como meio filtrante, composto orgânico, é rico em biomassa viva e em macro e micro
nutrientes, necessários a atividade biológica aeróbia, que promove o tratamento dos gases odorantes
Monitoramento do Biofiltro
Para avaliação das concentrações médias semanais e a eficiência no biofiltro utilizou-se a técnica de absorção
de gases em soluções aquosas. O H2S (gás sulfídrico) foi analisado através da absorção em solução de HgCl2,
acidificada e quantificado pelo precipitado formado de HgS. A amônia (NH3) foi analisada através da absorção
em solução de HCl e quantificada com titulação sob a forma de NH4+.
A avaliação da eficiência da redução da intensidade dos odores (estudo olfatométrico) no biofiltro foi realizada,
seguindo–se as recomendações da norma francesa AFNOR. Para tal, utilizou-se o 1 – butanol como elemento
de referência na determinação dos diferentes níveis da intensidade dos odores. Esta avaliação olfatométrica das
amostras é desenvolvida por um júri de pessoas selecionadas conforme as recomendações na norma citada.
Condições Operacionais
A tabela 1 mostra as condições de operação aplicadas nos ensaios, sendo que a taxa de aplicação representa a
vazão de gás afluente a ser tratada em relação a superfície do biofiltro.
Tabela 1- Condições operacionais
Meio filtrante
Taxa aplicada
(m3/m2h)
Composto
100
Orgânico
40
Tempo de contato (seg)
18
46
Figura 1: Biofiltro piloto
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RESULTADOS E DISCUSSÕES
As figuras 2, 3 e 4 apresentam os resultados obtidos da operação do biofiltro piloto com composto orgânico de
resíduos sólidos.
0.35
H2S (m3/m2h)
0.3
Entrada
0.25
Saída
0.2
0.15
0.1
0.05
0
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Sem anas
100
44
3
2
Taxa de aplicação (m /m .h)
Figura 2 : Evolução do gás sulfídrico no biofiltro.
0,09
0,08
NH3 (mg/m3)
0,07
0,06
E n trad a
0,05
S a íd a
0,04
0,03
0,02
0,01
0
1
2
3
4
S em an as
5
6
7
100
Taxa de aplicação (m3/m2.h)
Intensidade Odorante
Figura 3: Evolução da amônia no biofiltro
5
Entrada
Saída
4
3
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15
MF-Muito Forte
F-Forte
M-Médio
f-Fraco
mf-Muito Fraco
Semanas
100
44
3
Taxa de aplicação (m /m2.h)
Figura 4: Evolução da Intensidade odorante no biofiltro
Observa-se que a eficiência de eliminação de gás sulfídrico variou entre 48% e 97% . As concentrações
afluentes variaram de 0,02 mg/m3 à 0,315 mg/m3 e a efluente foi de 0,011 mg/m3 à 0,19 mg/m3.
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Para a amônia, o biofiltro apresentou eficiência média de 86%. Na figura 3 observa-se as variações dos valores
das concentrações médias semanais. A concentração afluente variou de 0,083 mg/m3 à 0,01 mg/m3. O efluente
apresentou uma homogeneidade nas concentrações, tendo valores abaixo dos limites de percepção olfativo
deste composto. Verificou-se que o biofiltro com leito de composto orgânico foi eficiente na remoção deste
gás.
Na análise olfatométrica, observa-se uma redução na intensidade dos odores para a entrada com níveis de muito
forte à médio e na saída de médio à fraco (figura 4). A boa relação obtida entre a olfatometria e a análise
química dos gases, confirma que este estudo com avaliação olfatométrica pode ser uma ferramenta aplicada
continuadamente na observação da eficiência de um processo de tratamento dos gases odorantes. Possui, ainda,
a vantagem de apresentar baixos custos de análise em relação às análises químicas.
As taxas aplicadas ao(100 e 40 m3/m2 .h) longo do experimento para avaliar o composto orgânico na
biodesodorização não influenciaram na qualidade do efluente gasoso, mantendo – se o mesmo comportamento
de eficiência média para cada gás analisado. Observa – se que as eficiências de tratamento de odores obtidas
neste estudo, através de biofiltro com leito a base de composto orgânico apresentou eficiências equivalentes aos
obtidos por CARVALHO (2001).
CONCLUSÕES
Com base nos resultados obtidos no experimento, pode-se observar que o comportamento do biofiltro
utilizando como meio filtrante o composto orgânico, mostrou-se eficiente na redução dos compostos de H2S e
NH3 e consequentemente os seus odores. O biofiltro obteve eficiências médias na redução dos compostos de
H2S e NH3 de 54% e 86%, respectivamente. Estas eficiências foram para taxas de aplicações de 100 m3/m2h e
40 m3/m2h, que forneceram tempos de contatos de 18 e 46 segundos.
A determinação da intensidade odorante, através da olfatometria, tendo como referência escalas de diferentes
concentrações de 1-butanol, em solução, mostrou ser representativa na avaliação da eficiência da redução de
incômodos odorantes. A intensidade dos odores no afluente do biofiltro variou de muito forte a médio,
enquanto que o efluente variou de médio a fraco. Isto evidencia que a biofiltração é uma opção tecnológica
viável para reduzir odores de emissões gasosas.
A olfatometria apresentou–se como uma ferramenta importante para avaliar os odores. Possui vantagens por
apresentar baixos custos analíticos, uma vez que utiliza apenas uma solução química e um corpo de júri
selecionado, o qual caracteriza com segurança a intensidade do odor, constituindo-se em uma técnica de fácil e
rápida aplicação.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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