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DETERMINAÇÃO DA DOSAGEM ÓTIMA DE POLÍMEROS EM SISTEMA DE FLOTAÇÃO, EM ESCALA DE LABORATÓRIO,
UTILIZADO NO PÓS-TRATAMENTO DE EFLUENTE DE REATOR UASB DA ETE SIDERAL, BELÉM/PA
Monique Sandra Oliveira Dias Curso de Engenharia Sanitária e Ambiental, Grupo de Pesquisa Hidráulica e Saneamento, Centro
Tecnológico e Universidade Federal do Pará Bolsista do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica (PIBIC) do Conselho Nacional de
Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) 66.070-000 Belém-PA tel: 3201 8073, [email protected]
Dr. José Almir Rodrigues Pereira
Professor Adjunto IV do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, Grupo de Pesquisa Hidráulica e Saneamento, Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, Centro Tecnológico e
Universidade Federal do Pará 66.033-590 Belém-PA tel: (091) 3223 4302, [email protected]
RESUMO
Avaliação da eficiência de sistema de flotação por ar dissolvido em escala de bancada, combinando diferentes dosagens de polímeros iônicos com aplicação isolada ou associada ao cloreto férrico, para o pós-tratamento do efluente da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) Sideral, gerenciada pela Companhia de Saneamento do Pará (COSANPA), em Belém/PA. Os ensaios experimentais de flotação foram divididos em séries com as seguintes características: Série A, sem utilização de produto químico; Série B, com emprego de polímeros iônicos como coagulante primário; e Série C, com aplicação de polímeros iônicos em associação com cloreto férrico. Nos ensaios sem adição de produtos químicos (Série A) remoções observadas foram da ordem de 30,24% e de 31,12% para Cor aparente e Turbidez, respectivamente. Os maiores percentuais de remoção da Série B foram observados na dosagem de 8g/m³ de polímero catiônico (88,81 % de Cor Aparente e 70,12% de Turbidez) e a aplicação do polímero aniônico resultou em baixas remoções em todas as dosagens, sendo os maiores percentuais 16,88%, na dosagem de 1 g/m³, e 9,35 %, na dosagem de 8 g/m³, na remoção de Cor Aparente e de Turbidez, respectivamente. Na Série C, na combinação de 30g/m³ de cloreto férrico e 2g/m³ de polímero catiônico, foram observados os maiores percentuais de remoção da pesquisa (79,27% de Cor Aparente e 92,65% de Turbidez), no entanto, a associação 30g/m³ de cloreto férrico e 1g/m³ de polímero catiônico foi a indicada por resultar em elevados percentuais de remoção com metade da dosagem que proporcionou maior remoção. Os resultados da pesquisa indicam alternativas para o pós-tratamento físico-químico em ETEs operadas da COSANPA, em Belém, e serão utilizados no ajuste da rotina operacional do sistema de flotação da ETE Tavares Bastos.
ABSTRACT
Evaluation of efficiency of dissolved air flotation system in bench scale, combined different dosages of ionic polymers, with isolated application or associated to ferric chloride, to the post-treatment effluent of the Sideral Wastwater Treatment Plant (WTP), managed by the Sanitation Company of the State of Pará (COSANPA), in Belém/PA. The assays of flotation have been divided by serials: Serial A, without utilization of chemical product; Serial B, with utilization of ionic polymers as primary coagulant; and Serial C, with application of ionic polymers associated with ferric chloride. In experimental tests without chemical product's addition (Serial A) the removals have been of 30,24 and 31,12 % to apparent color and turbidity, respectively. The major percentages of removals from Serial B have been observed for dosage 8 g/m³ of cationic polymer (88,81 % to apparent color and 70,12% to turbidity), and the application of anionic polymer has resulted in lowers removals for all dosages, have been the major percentages 16,88 % to dosage 1 g/m³ and 9,35% to 8 g/m³, in the removal of apparent color and turbidity, respectively. On the Serial C, to the combined 30 g/m³ of ferric chloride and 2 g/m³ of cationic polymer, has been observed the majors percentages of removals from this research (79,27% to apparent color and 92,65% to turbidity), however, the association 30 g/m³ of ferric chloride and 1 g/m³ of cationic polymer has been indicated by its highest results of removal, applying half of the dosage that has given the best removal. The results from this research indicates alternatives to the post-treatment in WTPs run by COSANPA, in Belém, and it will be used in the routine adjustment of WTP Tavares Bastos flotation system.
INTRODUÇÃO
A utilização de reatores anaeróbios como principal unidade de tratamento de esgotos sanitários teve início na década de 80, principalmente na Holanda, na Colômbia, na Índia, no México e no Brasil (CAMPOS, 1999) [1]. As condições ambientais favoráveis, a evolução da tecnologia e a necessidade de redução dos custos (instalação, operação e manutenção) impulsionaram a utilização dos reatores anaeróbios com tratamento complementar nas modernas Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs) brasileiras, dentre as quais está a ETE Tavares Bastos, no município de Belém/PA (PEREIRA, 2004) [2].
O pós-tratamento, ou tratamento complementar, por processo físico-químico, com ênfase à aplicação da Flotação por Ar Dissolvido (FAD), precedida de coagulação química e floculação, tem resultado em elevada eficiência de remoção da carga orgânica residual, dos sólidos em suspensão e da concentração de fosfato total presentes nos efluentes de reatores anaeróbios (CAMPOS et al., 1996) [3].
Na FAD, a produção de bolhas é dada pela supersaturação do líquido, com o ar submetido a vácuo ou a pressão (AISSE, 2001) [4]. O processo por pressurização ocorre mediante a injeção de ar na câmara de saturação que contém líquido sob pressão, produzindo a solução saturada de ar dissolvido. Quando essa solução é aplicada à amostra líquida e, portanto, submetida às condições atmosféricas, minúsculas bolhas de ar são desprendidas e aderem às partículas do meio, formando um combinado (bolha+partícula) de menor densidade que tende a flotar até a superfície.
Entre os produtos químicos utilizados no processo de separação estão os polímeros, que podem ser classificados em neutros ou não iônicos, catiônicos e aniônicos. Os floculantes com poliacrilamidas aniônicas introduzem cargas negativas nas soluções aquosas e os de poliacrilamidas catiônicas introduzem cargas positivas (ANDREOLI, 2001) [5].
Em muitos casos, a ação dos polímeros catiônicos está relacionada à força de adsorsão com partículas negativas e a conseqüente redução da dupla camada de repulsão, resultando na agregação (MORETTI, 2001) [6], já os polímeros aniônicos e não iônicos atuam na formação de pontes partícula-polímero-partícula (AISSE, 2001) [4].
É importante que a aplicação do polímero seja fundamentada no teste experimental, para assegurar a combinação satisfatória do mecanismo de atuação do produto químico com as peculiaridades da amostra.
Por ser pequeno o número de experiências desse tipo na região amazônica e pelo crescente aumento do número de reatores anaeróbios na Região Metropolitana de Belém (RMB), neste trabalho foi avaliada, em escala de laboratório, a utilização de polímeros para o pós-tratamento por flotação do efluente líquido do reator anaeróbio da ETE Sideral, município de Belém/PA.
MATERIAL E MÉTODOS
LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
A pesquisa foi desenvolvida na Estação de Tratamento de Esgoto ETE Sideral, operada pela Companhia de Saneamento do Pará (COSANPA), no atendimento de 22.795 habitantes do município de Belém/PA (LIMA; LIMA, 2001) [7].
Na Figura 1 é indicada a localização a ETE Sideral na Região Metropolitana de Belém (RMB) e a delimitação do setor Ipasep que inclui áreas dos bairros Parque Verde e Cabanagem.
TAPANA
VAL DE CANS
COQUEIRO
MANGUEIRAO
PRATINHA
PARQUE VERDE
PARQUE GUAJARA
BENGUI
UNACABANAGEM
SAO CLEMENTE
N
EW
S
1°23' 1°23'
1°22' 1°22'
1°21' 1°21'
1°20' 1°20'
48°29'
48°29'
48°28'
48°28'
48°27'
48°27'
48°26'
48°26'
48°25'
48°25'
Baía
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Rio Guamá
Baía de SantoAntônio
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STA. BÁRBARA DO PARÁBELÉM
ANANINDEUA
BENEVIDES
MARITUBA
BASE VIÁRIA HIDROGRAFIA
LIMITES MUNICIPAISLIMITE DE BAIRROS
SETOR SIDERAL
1000 0 1000 Meters
Figura 1 – Localização da ETE Sideral
A ETE Sideral é constituída unidades de tratamento preliminar (gradeamento e desarenação em escoamento horizontal), tratamento biológico (reator anaeróbio de manta de lodo – UASB) e desaguamento de lodo em leitos de secagem, cuja disposição final do lodo
RMB
desaguado é prevista para o aterro sanitário do Aurá, no município de Ananindeua/PA, integrante da RMB.
O reator UASB possui quatro câmaras, cada uma com volume útil de 600 m³ e com tempo de detenção hidráulica projetado para 9 (nove) horas.
Desde sua inauguração em 1997, não é utilizada a capacidade total de projeto da ETE Sideral, principalmente por problemas de operação de alguns trechos da rede condominial de coleta de esgoto.
Os técnicos responsáveis pela operação da ETE Sideral, na tentativa de aumentar a carga orgânica no interior do reator UASB, desde junho de 2006, concentrarão a vazão de tratamento em apenas duas câmaras com objetivo de proporcionar melhores condições para a digestão anaeróbia, e dessa forma, elevar a eficiência do tratamento.
Atualmente, o efluente líquido do reator UASB não recebe pós-tratamento e é lançado no igarapé Massaquara, que deságua no rio Maguarí e este na baía do Guajará, conforme representado na Figura 2.
Figura 2 – Corpo receptor do efluente tratado na ETE Sideral, Igarapé Massaquara. Fonte: DIAS;
PEREIRA (2005) [8]
ETAPAS DA PESQUISA
A pesquisa foi desenvolvida em três etapas apontadas na Figura 3.
Figura 3 – Etapas de realização da pesquisa
ETAPA 1 – CARACTERIZAÇÃO DO EFLUENTE DA ETE SIDERAL
Na Etapa 1 foram coletadas amostras para determinação laboratorial das características físico-químicas do esgoto bruto e do efluente do reator UASB.
A
B
C
As amostras de esgoto bruto e do efluente do reator foram coletas no período da manhã (9:00h), armazenada em recipientes de dois litros e preservadas em caixas térmicas contendo gelo para acondicionamento até a entrada no Laboratório de Controle de Resíduos (LCR) da Universidade Federal do Pará (UFPA) (Figura 4).
Figura 4 – (a) Coleta de amostras no canal de entrada da ETE Sideral; (b) Coleta de
amostras na canaleta de saída do reator UASB
Na Tabela 1 são relacionadas as determinações laboratoriais realizadas e os métodos e equipamentos na pesquisa.
Tabela 1 – Métodos e equipamentos por determinação utilizados em laboratório
Determinação Método Equipamento utilizado Temperatura Filamento de mercúrio Termômetro de filamento de mercúrio Cor Aparente Nefelométrico Spectrophotometer HACH DR 2010
Turbidez Nefelométrico Spectrophotometer HACH DR 2010 pH Potenciométrico pH-metro Quimis
Alcalinidade Titulação potenciométrica pH-metro Quimis Sólidos Sedimentáveis Gravimétrico Cone Imhoff
A medição de temperatura das amostras foi realizada no local da coleta, para garantir condição similar na execução dos ensaios experimentais de flotação, sendo as demais determinações realizadas no LCR/UFPA.
ETAPA 2 – ENSAIOS DE FLOTAÇÃO
Na Etapa 2 foram realizados ensaios experimentais no sistema de Flotação por Ar Dissolvido (FAD) do LCR, que tem alimentação descontínua e é composto por:
a) uma câmara de saturação (0,005 m³), com Saturador TS600, na qual está acoplado manômetro (0-1000 kPa) regulador de pressão e conexões de entrada de ar comprimido, entrada de água e saída de solução saturada.
b) um equipamento Jartest, com seis jarros, capacidade para 0,002 m³ de amostra cada, ligados por mangueiras, de forma independente, a um conjunto de distribuição da água saturada (Figura 5). Essa distribuição é regulada por válvulas agulha instaladas em cada mangueira;
Figura 5 – Sistema de flotação
Os seis jarros possuem bandejas perfuradas (Figura 6a e 6b) para auxiliar a distribuição das microbolhas de ar produzidas no ponto de aplicação da solução saturada, aumentando a possibilidade de colisão entre microbolhas e partículas.
Figura 6 – (a) Jarro para teste com bandeja de distribuição; (b) Detalhe ampliado da bandeja
c) um compressor de ar Turbo Pressure de volume interno igual 0,175 m³ com manômetro (0-1.372 kPa), cuja pressão de trabalho especificada no aparelho é de 912 kPa.
Na Série A, os ensaios foram realizados sem a adição de produto químico. Na Série de ensaios B, o polímero é testado na função de coagulante primário, sem emprego de auxiliar de coagulação, sendo, portanto o único produto químico aplicado no processo. Já na Série de ensaios C, o polímero será empregado como auxiliar de coagulação, sendo neste caso cloreto férrico o coagulante primário.
Na Tabela 2 são mostradas as séries de ensaios realizadas, de acordo com a utilização dos produtos químicos.
Tabela 2 – Utilização de produto químico por tipo em séries de ensaios
Série de ensaios Polímero Coagulante 1 - -
2 catiônico - aniônico -
3 catiônico cloreto férrico aniônico cloreto férrico
As dosagens de produto químico aplicadas nas Séries de Ensaio 2 e 3 estão representadas na Figura 7.
Figura 7 – Dosagens de produto químico aplicadas nas Séries de Ensaio 2 e 3
Na Tabela 3 são apresentados os demais parâmetros utilizados nas séries de ensaios de coagulação-floculação-flotação:
Tabela 3 – Parâmetros e valores que foram mantidos fixos nos ensaios
Parâmetro de ensaio Valor Tempo de Mistura Rápida (Tm) 5 s Gradiente de velocidade de Mistura Rápida (Gm) 1000 s-1 Tempo de Floculação (Tf) 15 min Gradiente de velocidade de Floculação (Gm) 60 s-1 Velocidade de flotação (Vf) 5 cm/min Tempo de Coleta (Tc) 93 s Pressão aplicada na câmara 500 kPa Razão de recirculação 10 %
Para a determinação da dosagem ótima de produto químico foram mantidos fixos os parâmetros de ensaio citados na Tabela 3 e medidos os percentuais de remoção de cor aparente e de turbidez, conforme a experiência de Pinto Filho e Brandão (2000) [9].
Para determinação de Cor Verdadeira é necessária a filtragem de 0,1 m³ de amostra (AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION, 1992) [10]. Este volume é relativamente elevado, considerando as dimensões e o volume dos jarros utilizados nos ensaios, o que colaborou para a utilização do parâmetro Cor Aparente em substituição à Cor Verdadeira, apesar da interferência da turbidez sobre o parâmetro escolhido.
Todas as determinações laboratoriais foram executadas com base nos procedimentos descritos no Standard Methods for Examination of Water and Wastewater (AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION, 1992) [10].
Para facilitar a elaboração dos gráficos e tabelas, no trabalho foram utilizadas nomenclaturas de acordo com a representação da Figura 8:
Figura 8 – Nomenclaturas utilizadas para identificar as amostras em estudo
ETAPA 3 ESTIMATIVA DE CUSTOS COM PRODUTOS QUÍMICOS
Na Etapa 3 foram estimados os custos com o uso dos produtos químicos, relacionando a dosagem aplicada com a vazão bombeada na ETE Sideral. Foram consideradas apenas as dosagens que resultaram em remoções de Cor Aparente e Turbidez acima de 70 %.
Os dados de vazão foram fornecidos pela Gerência de Operação da ETE Sideral e correspondem à vazão bombeada do poço úmido para o reator, no período de agosto de 2005 a julho de 2006.
RESULTADOS OBTIDOS
ETAPA 1 (CARACTERIZAÇÃO DO EFLUENTE DA ETE SIDERAL)
Na Tabela 4 são apresentados os valores das determinações laboratoriais propostas para a Etapa 1, sendo as amostras coletadas no período em que funcionaram as 4 câmaras do reator UASB.
Tabela 4 – Resultados das determinações laboratoriais, fev/06
Amostra
Determinação
pH Alcalinidade
(mg CaCO3/L)
Cor Aparente
(u. H.)
Turbidez (u. T.)
Sólidos Sed. (g/m³)
Temp. (°C)
E.B. 7,47 104 895 170 2 27,8
E.T. 7,20 92 343 57 < 0,5 27,7
Após a desativação de duas câmaras de digestão pela gerência de operação da ETE Sideral, novas coletas foram realizadas e os valores máximos e mínimos obtidos nas determinações laboratoriais propostas para a Etapa 1 são apresentados na Tabela 5.
Tabela 5 – Resultados das determinações laboratoriais
Amostra
Determinação
pH Alcalinidade
(mg CaCO3/L)
Cor Aparente
(u. H.)
Turbidez (u. T.)
Sólidos Sed. (g/m³)
Temp. (°C)
E.B. 7,2- 7,7 268-352 2070-1140 118-278 1-1,5 25-26
E.R. 6,9-7,6 260-290 800-300 35-58,8 < 0,1 23-25
Os valores de pH do ER, obtidos em todas as coletas desta pesquisa, estão no intervalo indicado para utilização de cloreto férrico, 5,0 a 11,0 (VIANNA, 1997) [11].
O valor de Sólidos Sedimentáveis do ER se manteve abaixo de 0,1 g/m³. Considerando que a flotação é a operação inversa à sedimentação, esse valor pode ser identificado como favorável à flotação, pois indica baixa tendência à sedimentação.
ETAPA 2 (ENSAIOS DE FLOTAÇÃO)
Os resultados das determinações de Cor Aparente de Turbidez realizadas nos ensaios de flotação estão apresentados nas Tabelas 6 e 7:
Tabela 6 – Resultados das determinações laboratoriais de Cor Aparente dos ensaios de flotação
Série de
ensaios
Produto químico Determinação de Cor aparente (u.H.)
Cloreto Férrico Polímero EB ER
EF Dosagem (mg/L) Tipo Dosagem
(mg/L) Prova
1 Prova
2 Prova
3 Média Desvio Padrão
1 - - - 2070 528 359 366 367 364 4
2 - catiônico 8 2070 528 159 161 153 158 4
6 2070 528 206 200 211 206 5
4 2070 528 291 284 289 288 3
2 1140 455 452 441 433 442 9
1 1140 455 474 477 476 476 1
0,5 1140 455 566 583 538 562 21
aniônico
8 2070 528 536 511 533 527 12
6 2070 528 550 556 544 550 5
4 2070 528 516 511 478 501 19
2 1400 430 598 590 558 582 19
1 1400 430 283 400 389 357 58
0,5 1400 430 583 557 544 561 18
3
90
catiônico
1 1140 455 223 190 164 193 27
60 1 1740 800 211 160 389 253 108
0,5 1740 800 423 319 498 413 81
30
2 1400 455 103 100 111 94 5
1 1400 455 129 144 122 132 10
0,5 1400 455 162 156 151 156 5
90 aniônico 1 1140 455 301 338 297 312 20
60 1 1140 455 592 593 608 598 8
30 1 1400 430 333 417 433 394 48
Tabela 7 – Resultados das determinações laboratoriais de Turbidez dos ensaios de flotação
Série de
ensaios
Produto químico Determinação de Turbidez (u.H.)
Cloreto Férrico Polímero EB ER
EF Dosagem (mg/L) Tipo Dosagem
(mg/L) Prova
1 Prova
2 Prova
3 Média Desvio Padrão
1 - - - 278,00 51,50 35,56 38,89 33,33 35,93 2,80
2 -
catiônico
8 278,00 51,50 9,48 10,28 9,89 9,88 0,40
6 278,00 51,50 14,78 14,33 14,68 14,60 0,23
4 278,00 51,50 23,56 23,67 22,22 23,15 0,80
2 118,00 58,80 42,67 40,33 41,67 41,56 1,17
1 118,00 58,80 44,78 41,67 45,44 43,96 2,02
0,5 118,00 58,80 57,78 58,22 54,00 56,67 2,32
aniônico
8 278,00 51,50 47,00 46,22 46,83 46,69 0,41
6 278,00 51,50 52,44 52,22 43,22 49,30 5,26
4 278,00 51,50 50,56 47,96 51,11 49,87 1,68
2 115,00 42,90 58,89 58,00 56,44 57,78 1,24
1 115,00 42,90 42,56 46,22 41,78 43,52 2,37
0,5 115,00 42,90 57,44 56,67 52,00 55,37 2,94
3
90
catiônico
1 118,00 58,80 15,44 12,89 10,70 13,01 2,37
60 1 139,00 40,10 8,13 5,79 20,00 11,31 7,62
0,5 139,00 40,10 19,89 15,22 16,00 17,04 2,50
30
2 115,00 42,90 3,13 3,33 2,99 3,15 0,17
1 115,00 42,90 3,39 4,28 4,56 4,07 0,61
0,5 115,00 42,90 6,24 7,13 5,78 6,39 0,69
90
aniônico
1 115,00 42,90 20,67 20,89 17,11 19,56 2,12
60 1 118,00 58,80 43,78 45,56 43,67 44,33 1,06
30 1 115,00 42,90 49,67 48,78 48,89 49,11 0,48
Os resultados foram expressos em termos de remoção global (UASB+FAD), considerando a remoção realizada pelo reator UASB associado ao sistema de flotação por ar dissolvido (FAD) – EF em relação ao EB –, e de remoção FAD, referente a remoção realizada pelo sistema de flotação – EF em relação ao ER.
Nos ensaios da Série B, os percentuais da eficiência de remoção global e FAD de Cor Aparente e de Turbidez observados para cada dosagem aplicada de polímero catiônico (PC) e de polímero aniônico (PA) estão representados graficamente nas Figuras 9 e 10.
Remoção de Cor Aparente
-50,00
0,00
50,00
100,00
Dosagem (g/m³)
Efi
ciên
cia
(%)
PC: FAD 70,12 61,07 45,43 2,81 -4,52 -23,57
PA: FAD 0,25 -4,17 5,02 -35,31 16,88 -30,58
PC: UASB+FAD 92,38 90,07 86,08 61,21 58,28 50,68
PA: UASB+FAD 74,56 73,43 75,77 58,44 74,47 59,89
8 6 4 2 1 0,5
Figura 9 – Remoção de Cor Aparente
Remoção de Turbidez
-50,00
0,00
50,00
100,00
150,00
Dosagem (g/m³)
Efi
ciên
cia
(%)
PC: FAD 80,81 71,66 55,05 29,33 25,23 3,63
PA: FAD 9,35 4,28 3,16 -34,68 -1,44 -29,07
PC: UASB+FAD 96,45 94,75 91,67 64,78 62,74 51,98
PA: UASB+FAD 83,21 82,27 82,06 49,76 62,16 51,85
8 6 4 2 1 0,5
Figura 10 – Remoção de Turbidez
Os valores negativos indicam a formação de flocos pouco suscetíveis à flotação, os quais permaneceram em suspensão na amostra líquida depois da injeção das microbolhas. Esses flocos não removidos atribuiram turbidez à amostra, aumentando o valor da cor aparente.
Na Figura 11a e na Figura 11b são apresentadas as condições das amostras nos ensaios com PC e PA, respectivamente. O registro fotográfico em foi realizado da parte superrior do jarro, no período de floculação do ensaio e praticamente ao mesmo tempo.
Figura 11 – (A) Amostra em floculação do ensaio com DPC= 8 g/m³; (B) Amostra
em floculação do ensaio com DPA= 8 g/m³
Na Figura 12 e na Figura 13 são representados os valores, em percentual, da eficiência de remoção Cor Aparente e Turbidez nos ensaios da Série C, para as Dosagens de Cloreto Férrico (DCF) e de polímero catiônico (DPC).
Figura 12 – Remoção de Cor Aparente para as DCF e DPC testadas
Figura 13 – Remoção de Turbidez para as DCF e DPC testadas
Ao término dos ensaios, o volume de amostra nos jarros foi transferido para um balde e, então, descartado. Nesse procedimento de rotina foi percebido visualmente a consistência
Remoção de Cor Aparente
57,67
68,33
48,33
79,27
71,02
65,6588,84
90,58
93,26
76,25
85,44
83,11
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
DCF=90 g/m³; DPC= 1 g/m³
DCF=60 g/m³; DPC= 1 g/m³
DCF=60 g/m³; DPC= 0,5 g/m³
DCF=30 g/m³; DPC= 2 g/m³
DCF=30 g/m³; DPC= 1 g/m³
DCF=30 g/m³; DPC= 0,5 g/m³
Eficiência (%)
FAD Global (UASB+FAD)
Remoção de Turbidez
77,87
71,80
57,51
90,50
85,12
92,65
88,97
91,87
87,74
97,26
96,46
94,45
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
DCF=90 g/m³; DPC= 1 g/m³
DCF=60 g/m³; DPC= 1 g/m³
DCF=60 g/m³; DPC= 0,5 g/m³
DCF=30 g/m³; DPC= 2 g/m³
DCF=30 g/m³; DPC= 1 g/m³
DCF=30 g/m³; DPC= 0,5 g/m³
Eficiência (%)
FAD Global (UASB+FAD)
do lodo produzido quando empregado polímero catiônico e cloreto férrico. Na Figura 14 pode ser observada a amostra da referida situação, sendo descartada após o ensaio.
Figura 14 – Amostra descartada após
ensaio com utilização de polímero catiônico e cloreto férrico
No Figura 15 são representados os valores, em percentual, da eficiência de remoção Cor Aparente nos ensaios da Série C, para as Dosagens de Cloreto Férrico (DCF) e de polímero aniônico (DPA).
Figura 15 – Remoção de Cor Aparente para as DCF e DPA testadas
No Figura 16 são os percentuais da eficiência de remoção de Turbidez obtidos nos ensaios da Série C para cada situação de DCF+DPA testada.
Remoção de Cor Aparente
72,64
47,56
71,83
31,46
-31,38
8,27
-40 -20 0 20 40 60 80
DCF=90 g/m³; DPA= 1 g/m³
DCF=60 g/m³; DPA= 1 g/m³
DCF=30 g/m³; DPA= 1 g/m³
Global (UASB+FAD) FAD
Eficiência (%)
Figura 16 – Remoção de Turbidez para as DCF e DPA testadas
Os maiores percentuais de remoção de Cor Aparente e de Turbidez obtidos nas séries de Ensaios 1, 2 e 3 são apresentados na Figura 17 e na Figura 18, respectivamente.
Figura 17 – Percentuais de remoção de Cor Aparente nas Séries de ensaio 1, 2 e 3
Figura 18 – Percentuais de remoção de Turbidez nas Séries de ensaio 1, 2 e 3
Comparação da remoção de Turbidez
0 20 40 60 80 100
Série A
Série B; DPC= 8 g/m³
Série B; DPA= 8 g/m³
Série C; DCF=30 g/m³+DPC= 2 g/m³
Série C; DCF=90 g/m³+DPA= 1 g/m³
Eficiência (%)
Global (UASB+FAD)FAD
Remoção de Turbidez
83,00
62,43
57,29
54,42
24,60
-14,48
-20 0 20 40 60 80 100
DCF=90 g/m³; DPA= 1 g/m³
DCF=60 g/m³; DPA= 1 g/m³
DCF=30 g/m³; DPA= 1 g/m³
Eficiência (%)
Global (UASB+FAD) FAD
Comparação da remoção de Cor Aparente
0 20 40 60 80 100
Série A
Série B; DPC= 8 g/m³
Série B; DPA= 1 g/m³
Série C; DCF=30 g/m³+DPC= 2 g/m³
Série C; DCF=90 g/m³+DPA= 1 g/m³
Eficiência (%)
Global (UASB+FAD)FAD
Os ensaios da Série A representados nos dois gráficos anteriores apresentaram percentuais de remoção de Cor aparente de 87,08 e 30,24 % e de 82,43 e 31,12 % para remoção de Turbidez, os percentuais obtidos considerando eficiência global (UASB+FAD) e a da FAD, respectivamente.
ETAPA 3 (ESTIMATIVA DE CUSTOS COM PRODUTOS QUÍMICOS)
Na Tabela 8 são apresentados os dados de vazão média e de horas de funcionamento dos CMBs, bem como os valores dos volumes mensais calculados.
Tabela 8 – Volume mensal calculado por mês, ago/05-jul/06
Mês Q méd. h trabalhadas Volume mensal (m³/h) (h/mês) (m³)
ago/05 6,59 29,1 191,77 set/05 7,88 34,8 274,22 out/05 7,43 32,8 243,70 nov/05 7,92 35 277,20 dez/05 16,93 74,8 1.266,36 jan/06 21,23 96,9 2.057,19 fev/06 21,54 88,8 1.912,75 mar/06 25,72 117,4 3.019,53 abr/06 23,86 108,9 2.598,35 mai/06 19,28 88 1.696,64 jun/06 15,6 71,2 1.110,72 jul/06 11,94 54,5 650,73
Em razão da ampla variação observada nos valores de volume mensal, foram calculadas as quantidades de produto químico requeridas apenas para os três últimos meses da pesquisa, ou seja, maio, junho e julho; coincidindo com o período de realização da maior parte dos ensaios.
As dificuldades enfrentadas para obtenção de preços de mercado para os produtos químicos empregados impediram a estimativa de custos, sendo calculada apenas a quantidade de produto químico requerida por mês nas situações de dosagem selecionadas das Séries de ensaio B e C e estão apresentadas na Tabela 9 e na Tabela 10.
Tabela 9 – Quantidade de produto químicos requeridas nos ensaios da Série B, mai/06-jul/06
Dosagens selecionadas da Série B
Quantidade de produto químico (kg)/mês mai/06 jun/06 jul/06
8 g/m³ (DPC e DPA) 13,57 8,89 5,21 1 g/m³ (DPA) 2,24 1,47 0,86
Tabela 10 – Quantidade de produto químicos requeridas nos ensaios da Série B, mai/06-jul/06
Dosagens selecionadas da Série C Quantidade de produto químico (kg)/mês
mai/06 jun/06 jul/06 CF Polímero CF Polímero CF Polímero
DCF=30 g/m³ + DPC= 2 g/m³ 50,90 3,39 33,32 2,22 19,52 1,30 DCF=30 g/m³ + DPC= 1 g/m³ 50,90 1,70 33,32 1,11 19,52 0,65 DCF=30 g/m³ + DPA= 2 g/m³ 152,70 1,70 33,32 1,11 19,52 0,65
Nos ensaios da Série C foram observados os maiores percentuais de remoção para Cor aparente e Turbidez e a melhor combinação de dosagens foi DCF=30 g/m³ e DPC= 2 g/m³. No entanto, a combinação DCF=30 g/m³ e DPC= 1 g/m³ também foi considerada para a Etapa 3 desta pesquisa, pois apresentou eficiência de remoção acima de 70 %.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os dados obtidos na pesquisa são indicativos de que o pós-tratamento físico-químico é uma alternativa adequada ETEs operadas pela COSANPA, em Belém.
A caracterização do EB e do ER da ETE Sideral permitiu a identificação de características favoráveis à aplicação da flotação ao efluente do reator UASB, tais como o pH, com valores no intervalo de 6,9 a 7,6 e a concentração de Sólidos Sedimentáveis, com todos os valores abaixo de 0,1 g/m³.
Nos ensaios sem utilização de produtos químicos foram observadas percentuais de remoção de 30,24 e de 31,12 %, para Cor aparente e Turbidez, respectivamente, atingidos nos ensaios de FAD podem ser considerados baixos, porém podem ser testados novos parâmetros referentes às microbolhas de ar, como a variação da razão de recirculação ou o tempo de saturação da câmara, para que se obtenham melhores resultados.
Na Série B, os maiores percentuais de remoção foram obtidos na dosagem de 8 g/m³ para o PC. A remoção promovida pela FAD com a utilização de PC atingiu 70,12 %, para Cor Aparente, e 80,81 %, para Turbidez; enquanto com a utilização de PA, a maior remoção foi de 16,88 e de 9,35 %, para Cor Aparente e Turbidez, respectivamente.
Nos ensaios da Série C foi observado que a utilização combinada de CF+polímero reduziu bastante a dosagem requerida de CF. Isso pôde ser constatado em razão da dosagem ótima definida na pesquisa anterior, igual a 90 g/m³, na qual não foi utilizado auxiliar de coagulação.
Na Série C, para a combinação DCF=30g/m³+DPC=2g/m³ foram observados os maiores percentuais de remoção da FAD (de Cor Aparente e de Turbidez), com valores corrigidos do residual de Cor Aparente igual a 94 u.H. (79,27%) e de Turbidez igual a 3,15 u.T. (92,65 %). No entanto, os resultados da associação 30g/m³ de Cloreto Férrico a 1g/m³ de Polímero Catiônico – metade da dosagem que proporcionou maior remoção – foram percentuais de remoção global de 90,58 e de 96,4 %, para Cor Aparente e Turbidez, respectivamente, portanto essa foi a combinação indicada para utilização na FAD como pós-tratamento da ETE Sideral.
Os resultados da pesquisa estão sendo analisados para utilização no ajuste da rotina operacional de sistema de flotação, em escala real, da ETE Tavares Bastos que será inaugurada no primeiro semestre de 2007 e cuja concepção de tratamento também é baseada na digestão anaeróbia por reatores UASB.
PALAVRAS-CHAVE
Dosagem. Flotação. Pós-tratamento. Produto Químico. UASB.
AGRADECIMENTOS
Ao Grupo de Pesquisa Hidráulica e Saneamento da Universidade Federal do Pará.
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.
REFERÊNCIAS
[1] CAMPOS, J. R. (Coord.). Tratamento de esgoto sanitário por processo anaeróbio e disposição controlada no solo. Rio de Janeiro: ABES, 1999. [2] PEREIRA, J. A. R. (Org.). Saneamento ambiental em áreas urbanas: esgotamento sanitário na Região Metropolitana de Belém. Belém: EDUFPA, 2004. [3] CAMPOS, J. R. et al. Tratamento físico-químico por flotação de efluentes de reatores anaeróbios. In: CONGRESO INTERAMERICANO INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL, 25, Cidade del México, México: AIDIS, 1996. [4] AISSE, M. M. et al. Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios por sistemas de flotação. In: CHERNICHARO, C. A. L. (Coord.). Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Belo Horizonte: Projeto PROSAB, 2001. p. 333-376. [5] ANDREOLI, C. V (Org.). Lodo de esgotos: tratamento e disposição final. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, v.6, 2001. [6] MORETTI, Renata Cristina. 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. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL, 21. Paraíba, SE, ABES: Anais eletrônicos. 2001. [7] LIMA, M. L. V.; LIMA, C. Q. Avaliação da variação horária da vazão na entrada da estação de tratamento do bairro do Sideral. 2001. 81 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Sanitária) – Centro Tecnológico, Universidade Federal do Pará. Belém, 2001. [8] DIAS, M. S. O.; PEREIRA, J. A. R. Determinação de coagulante e da dosagem ótima no tratamento físico-químico de efluente de reator de reator UASB. 2005. Relatório (Iniciação Científica) – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica. Belém, 2005. [9] PINTO FILHO, A. C. T.; BRANDÃO, C. C. S. Avaliação do potencial da flotação por ar dissolvido sob pressão como pós-tratamento para efluentes de reatores anaeróbios de fluxo ascendente. In: CONGRESSO INTERAEMERICANO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL, 27, Rio de Janeiro, Brasil: AIDIS, 2000. [10] AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard methods for the examination of water and wastewater. 19 ed. Washington, 1992. [11] VIANNA, M. R. Hidráulica aplicada às estações de tratamento de água. 3 ed. Belo Horizonte: Imprimatur, 1997, 576p.
