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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP
INSTITUTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E AMBIENTAIS
ENGENHARIA AGRÍCOLA E AMBIENTAL
TRATAMENTO DE EFLUENTE DE FRIGORÍFICO
DE SUÍNOS POR COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃO
LILIAN RAQUEL SOERENSEN WEBER
SINOP
MATO GROSSO – BRASIL
2016
LILIAN RAQUEL SOERENSEN WEBER
TRATAMENTO DE EFLUENTE DE FRIGORÍFICO DE SUÍNOS
POR COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃO
Orientador: Profa. Dra. Roselene Maria Schneider
Co-orientador: Profa. Dra. Adriana Garcia do Amaral
Trabalho de curso apresentado à Universidade Federal de Mato Grosso – UFMT – Campus Universitário de Sinop, como parte das exigências para obtenção do Título de Engenheira Agrícola e Ambiental.
SINOP – MT
2016
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus, por me dar saúde, força, perseverança para
chegar até aqui.
Aos meus pais, Adenir Weber e Jane Soerensen Weber, por sempre
acreditarem em mim, sem seus exemplos, amor, dedicação e carinho, minha
caminhada teria sido muito mais difícil.
As minhas tias, Rosi Mari Soerensen e Simone Soerensen que mesmo estando
longe se fazem tão presente em minha vida.
A minha vó, Enia Reni Soerensen, por ser esse exemplo de pessoa, que
sempre irei seguir.
Aos meus primos e primas, Adrea Flores, Eduardo Hotz, Lucas Hotz, Natália
Flores, Mirella Flores e Samuel Flores, que alegram meus dias com muito amor e
carinho.
Ao meu namorado, Felipe Passarello, por todo amor, companheirismo e
paciência em todos os momentos.
A minha orientadora Roselene Maria Schneider, que contribuiu para meu
crescimento, me ensinando com paciência, sabedora e dedicação.
A minha co-orientadora Adriana Garcia do Amaral, por todas suas sugestões e
ajuda na elaboração deste trabalho.
A professora Milene Carvalho Bongiovani por toda a ajuda na elaboração do
trabalho.
Aos meus amigos, que fiz em Sinop e que me ajudaram muito em toda esta
caminhada, Caroline Zanotto, Icaro P. Souza, Jessica B. Silva, Juciane Oliveira,
Patricia V. Belphman, Taisa Ronsoni e Verônica Souza.
Sumário
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 9
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .......................................................................................... 10
2.1 Reuso ................................................................................................................ 11
2.2 Coagulação/floculação ............................................................................... 13
2.2.1 Coagulantes ................................................................................................ 14
3. MATERIAL E MÉTODOS ............................................................................................... 16
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ..................................................................................... 19
4.1 Determinação da dosagem e pH ótimos ........................................................ 19
4.1.1 Caracterização do efluente ......................................................................... 19
4.1.2 Variação da turbidez ................................................................................... 19
4.1.3 Variação de UV254nm .................................................................................... 22
4.1.4 Volume de lodo ........................................................................................... 25
4.1.5 Parâmetros ótimos ...................................................................................... 27
4.2. Resultados obtidos após os testes com dosagem e pH ótimos ............. 28
4.2.1 Potencial de reuso do efluente .................................................................... 31
5. CONCLUSÃO ................................................................................................................... 32
6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ............................................................................. 33
RESUMO
Neste trabalho teve-se por objetivo avaliar a aplicabilidade e a eficiência da utilização de coagulante vegetal a base de tanino na clarificação de efluentes após tratamento convencional. Os efluentes para os testes de coagulação/floculação foram coletados na saída da lagoa facultativa em um frigorifico de suínos, e os testes foram realizados em jar test. As condições de trabalho foram uma etapa de mistura rápida, com velocidade de 120 rpm e tempo de 2,5 min, uma etapa de mistura lenta, com velocidade de 20 rpm e tempo de 20 min, e tempo de decantação de 20 min. O experimento foi realizado em duas etapas. Na primeira etapa definiu-se a dosagem de 50 mg.L-1 e valor de pH 5 como ótimos em função da remoção de turbidez. Foram utilizadas dosagens de coagulante variando de 10 – 60 mg.L-1 de TANFLOC SGC, e seis valores de pH variando de 3 – 8. Na segunda etapa foram avaliadas as remoções de turbidez (TB) 96,5%, UV254nm 80%, coliformes totais (CT) 36,1% e termotolerantes (Term) 48,5%, sólidos totais (ST) 1,7% e condutividade elétrica (CE) que continuou a mesma, na condição ótima obtida na primeira etapa. O efluente atingiu características que permitem ser lançado em recursos hídricos classe II, ser utilizado em descarga em vasos sanitários após tratamento com cloro para a redução de coliformes termotolerantes ou ser utilizado na irrigação. Porém, devido ao valor significativo da concentração de CT, Term e CE, deve-se avaliar o potencial de contaminação de solos.
PALAVRAS-CHAVE: efluente; eficiência; remoções; reuso.
ABSTRACT
The objective of this study was to evaluate the aplicability and efficiency of use of vegetable tannin based coagulante in the clarification of effluents after conventional treatment. The effluents for the coagulation / flocculation tests were collected at the exit of the facultative pond in a pigs' refrigerator, and the tests were performed in jar test. The working conditions were a stage of rapid mixing, with speed of 120 rpm and time of 2,5 min, a slow mixing step, with speed of 20 rpm and time of 20 min, and settling time of 20 min. The experiment was carried out in two stages. In the first step the dosage of 50 mg.L-1 And pH value 5 as optimum due to the turbidity removal. Dosages of coagulant ranging from 10-60 mg.L-1 of TANFLOC SGC, and six pH values ranging from 3-8. In the second stage, turbidity (TB) removals were evaluated 96,5%, UV254nm
80%, total coliforms (TC) 36,1% and thermotolerant (Term) 48,5%, total solids (TS) 1,7% and electrical conductivity (EC) which continued the same, in the optimal condition obtained in the first step. The effluent reached characteristics that allow to be released in water resources class II, To be used for flushing to toilets after chlorine treatment for the reduction of thermotolerant coliforms or to be used for irrigation. However, due to the significant value of the TC concentration, Term and EC, the potential of soil contamination should be evaluated.
KEYWORDS: effluent; efficiency; removals; reuse.
9
1. INTRODUÇÃO
O crescimento populacional e industrial brasileiro foi observado nos dados
divulgados pelo IBGE, em 2016 (IBGE, 2016). E uma das consequências desses
crescimentos relaciona-se ao aumento do volume de resíduos gerados, que devem ser
tratados antes de serem dispostos no meio ambiente.
As indústrias devem devolver ao ambiente a água que é utilizada em seus
processamentos com boa qualidade, ou seja, precisam tratar os efluentes gerados
(SANTANA; PAWLOWSKI, 2003). Os tratamentos que podem ser feitos por meio de
grades, peneiras, tanques de equalização, flotadores (DAMASCENO, 2009), sistemas
convencionais de lagoas, filtros biológicos (SILVA; EYNG, 2013), por
coagulação/floculação utilizando coagulantes naturais ou químicos (LUCYK et al.,
2015), micro e ultrafiltração (FAPPI, 2015), entre outros.
A indústria de abate de animais tem como característica principal de seu
efluente a elevada carga de matéria orgânica biodegradável. O tratamento biológico é
uma alternativa para o tratamento desse efluente (OLIVEIRA et al., 2015). Quando o
tratamento não é eficiente, esses efluentes podem causar contaminação dos recursos
hídricos que recebem esses efluentes (THEBALDI et al., 2011).
Algumas indústrias buscam investir em pesquisas para tratar seus efluentes e
melhorar sua qualidade, uma vez que alcançar os padrões de lançamento é uma
tarefa difícil para as indústrias com os modelos atuais de tratamentos (PAWLOWSKY;
SANTANA, 2005).
De acordo com Santos et al. (2009) muitas indústrias utilizam o processo
químico de coagulação/floculação com coagulantes químicos no tratamento de seus
efluentes. No entanto, a busca por coagulantes naturais tem sido o foco de muitos
estudos (TRÉ et al., 2015; LUCYK et al., 2015). Este tipo de coagulante proporciona
algumas vantagens, quando comparado ao químico, como a redução do volume de
lodo gerado e gerando um lodo com grande quantidade de matéria orgânica (CRUZ et
al., 2005), que pode ser empregado na agricultura como fertilizante no solo
(FERNANDES et al., 2015).
Neste contexto, o objetivo desse trabalho foi avaliar a aplicabilidade e a
eficiência da utilização de coagulante a base de tanino na clarificação de efluentes
após tratamento convencional, verificando o potencial de lançamento e o reuso do
efluente clarificado.
10
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
A agroindústria é considerada um importante segmento da atividade econômica
mundial, em que se destaca o beneficiamento animal (REIDEL et al., 2005).
O Brasil é um grande produtor de carne, tendo em 2010 produção de
aproximadamente 24,5 milhões de toneladas de carnes bovina, suína e de aves,
sendo a maior parte da produção consumida internamente (MINISTÉRIO DA
AGRICULTURA, 2016).
Com relação à produção de suínos, de acordo com dados da Associação
Brasileira de Proteína Animal (ABPA, 2016), o Brasil, com mais de 3 milhões de
cabeças abatidas em 2014, está entre os maiores produtores de suínos do mundo. A
probabilidade é que até o ano de 2020 a produção nacional de carne suína abastecerá
14,2% das exportações mundiais (MAPA, 2016).
A cadeia de produção de carne é importante para o agronegócio, porém, o alto
consumo de água no abate de suínos (Tabela 1) acarreta grandes volumes de
efluentes que se não forem submetidos a tratamentos eficientes acabam gerando
problemas ao meio ambiente.
Tabela 1. Consumo de água de um frigorifico de suínos com capacidade de abate de 1.150 animais/dia
Etapas Consumo de água m3/dia
Lavagem de suínos (pré-abate) 7
Sangria 23
Escaldagem e depilação 38
Chamuscagem e polimento 8
Lavagem da carcaça 8
Evisceração e separação da carcaça 126
Processamento das tripas 96
Lavagem de vísceras não comestíveis 30
Limpeza e higienização 165
Torres de resfriamento 229
Sanitários 39
Lavagem de mãos e botas 34
Lavagem das pocilgas e dessentação de suínos
39
Fonte: Krieger, 2007.
11
Efluentes agroindustriais têm grande potencial poluidor, em função da grande
quantidade de resíduos ricos em nutrientes (fósforo e nitrogênio), substâncias
orgânicas, sólidos, entre outros (DAMASCENO et al., 2009).
Devido à legislação cada vez mais rigorosa, os efluentes agroindustriais devem
ser tratados com alta eficiência antes do descarte em corpos d’ água (CORDI;
GIORDANO, 2004). Além do despejo em corpos de água, os efluentes podem ser
reutilizados.
2.1 Reuso e destinação da água
Muitas indústrias têm buscado tecnologias que sejam ambientalmente corretas,
como o reuso de efluente tratado. O reuso pode reduzir a poluição hídrica e a redução
da demanda de água (SILVA; EYNG, 2013).
A reutilização de efluentes pode ser feita para fins potáveis e não potáveis. O
reuso potável acaba gerando altos custos e pode oferecer riscos a saúde da
população. O reuso para fins não potáveis pode ocorrer para diversas finalidades,
como irrigação, limpeza urbana, paisagismo, recreação, piscicultura e manutenção de
vazão ecológica (GIORDANI; SANTOS, 2003).
Fappi (2015) realizou estudo e observou que o reuso de efluente tratado de
frigoríficos de suínos pode ser feito na própria agroindústria, em torres de
resfriamento, lavagem de veículos, lavagem de pisos, irrigação de áreas verdes,
descargas sanitárias e proteção contra incêndio.
Em relação aos tipos de reuso, a Norma Brasileira Regulamentadora NBR-
13.969 (1997) estabelece critérios para a prática de reuso de águas residuárias em
termos classes. São quatro classes de água de reuso e estão apresentadas na Tabela
2.
A reutilização de efluentes de agroindústrias de processamento de carne na
agricultura, para fazer fertirrigação, após tratamento prévio pode ser uma boa
alternativa, pois pode colaborar com a conservação dos recursos hídricos para outras
atividades e ainda possibilita a produção de alimentos (JUCHEN et al., 2013).
12
Tabela 2. Classes de água de reuso pela NBR-13.969.
Água de
reuso
Aplicações
Padrões de Qualidade
Classe 1
Lavagem de carros e outros
usos com contato direto do
usuário com a água.
Turbidez < 5 NTU
Coliformes Termotolerantes <200 NPM/100
mL
Sólidos Dissolvidos Totais < 200 mg.L-1
pH entre 6 e 8
Cloro Residual entre 0,5 mg.L-1 a 1,5 mg.L-1
Classe 2
Lavagens de pisos, calçadas
e irrigações de jardins,
manutenção dos lagos e
canais para fins
paisagísticos, exceto
chafarizes.
Turbidez < 5 NTU
Coliformes Termotolerantes < 500 NPM/100
mL
Cloro residual superior a 0,5 mg.L-1
Classe 3 Reuso nas descargas dos
vasos sanitários.
Turbidez < 10 NTU
Coliformes Termotolerantes < 500 NPM/100
mL
Classe 4
Reuso em pomares, cerais,
forragens, pastagens para
gados e outros cultivos
através de escoamento
superficial ou por sistema de
irrigação pontual.
Coliformes Termotolerantes < 500 NPM/100
mL
Oxigênio dissolvido > 2,0 mg.L-1
Schatzmann (2009) realizou estudo e comprovou que os efluentes de
frigoríficos podem ser reutilizados em suas etapas de processamento, desde que não
entrem em contado com a matéria prima. Após os efluentes terem passado por
tratamento podem ser utilizados no sistema de resfriamento, graxaria, rega de jardins
etc.
Além de poder ser feita a reutilização de efluentes, estes também podem ser
lançado em recursos hídricos (RIBEIRO et al., 2013). Em relação às classes de rios
em que podem ser despejados esses efluentes, a Resolução COANAMA nº 430, do
ano de 2011 (BRASIL, 2011) dispõe sobre a classificação dos corpos de água e
diretrizes ambientais para seu enquadramento e estabelece condições de padrões de
lançamentos de efluentes (Tabela 3).
13
Tabela 3. Classes de água para lançamento de efluentes.
Classificação das águas
Aplicações
Classe
especial
Abastecimento para o consumo humano, com desinfecção; à
preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas e a
preservação dos ambientes aquáticos em unidades de
conservação de proteção integral.
Classe 1
Abastecimento para consumo humano, após tratamento
simplificado; à proteção das comunidades aquáticas; à recreação
de contato primário; à irrigação de hortaliças que são
consumidas cruas e de frutas que se desenvolvem rentes ao solo
e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película e à
proteção das comunidades aquáticas em Terras Indígenas.
Classe 2
Ao abastecimento para consumo humano, após tratamento
convencional; à proteção de comunidades aquáticas; à recreação
de contato primário; à irrigação de hortaliças, plantas frutíferas e
de parques, jardins, campos de esporte, lazer, com os quais o
público possa vir a ter contato direto e à aquicultura e à atividade
de pesca.
Classe 3
Ao abastecimento para consumo humano, após tratamento
convencional ou avançado; à irrigação de culturas arbóreas,
cerealíferas e forrageiras; à pesca amadora; à recreação de
contato secundário e a dessedentação de animais.
Classe 4 A navegação e a harmonia paisagísticas.
2.2 Coagulação/floculação
O tratamento por meio de coagulação/floculação pode ser utilizado para o
tratamento de água para abastecimento público, efluentes, esgotos domésticos
(MONACO et al., 2010). Segundo Vaz et al. (2010) a finalidade do processo de
coagulação/floculação é a remoção de substâncias coloidais, que são materiais
sólidos em suspensão (cor) e dissolvidos (turbidez). Geralmente essa operação é vista
como pré-tratamento.
14
O tratamento de coagulação/floculação para efluentes agroindustriais, pode ser
utilizado como tratamento primário (SCHOENHALS et al., 2006) ou como tratamento
terciário (WOLF et al., 2015).
O processo de coagulação/floculação vem sendo estudado por possuir ampla
escala de atuação e ser eficiente. Mostra-se aplicável na remoção de sólidos
suspensos, cor, turbidez e matéria orgânica (DAUD et al., 2015), contribuindo para o
tratamento de águas (BONGIOVANI et al., 2010) e efluentes (LUCIK et al., 2015).
Além de ser empregado sozinho, pode ser associado a outras tecnologias, como o
carvão ativado, para a melhora da eficiência de tratamento (FURLAN, 2008).
2.2.1 Coagulantes
Os coagulantes/floculantes são de base química ou base natural, de acordo
com a origem dos produtos. Os produtos químicos são, p.e., os sais de ferro e
alumínio e os naturais são o que são produzidos ou obtidos de plantas, sementes ou
animais (OLADOJA, 2015). A escolha para a utilização entre os tipos de
coagulantes/floculantes está relacionada com eficiência desejada, e o custo/benefício
e a destinação do lodo gerado.
Coral et al. (2009) realizaram estudo comparando o coagulante natural Tanfloc
com o coagulante inorgânico Sulfato de Alumínio para o tratamento de água. Os
autores observaram que ambos os coagulantes são eficientes na remoção de grande
variedade de impurezas. VAZ et al. (2010), SCHMITT et al. (2014), STROHER et al.,
(2013) avaliaram a utilização de coagulantes naturais para o tratamento de efluentes.
Em alguns casos, os coagulantes naturais têm mais eficiência no tratamento de
efluentes, quando comparados aos coagulantes químicos (VAZ et al., 2010). Segundo
Cruz et al. (2005) a utilização de coagulantes naturais com tanino evidencia algumas
vantagens, entre elas está a geração de um lodo orgânico e com menor volume.
LUCYK et al. (2015) realizou estudo utilizando coagulante químico e
coagulantes naturais para o tratamento de efluente de abatedouro de aves e observou
piores remoções no tratamento com coagulante químico. Com isso tem-se que a
utilização de coagulantes naturais pode ser boa opção para fazer o tratamento de
efluentes agroindustriais. A utilização de coagulante natural evita-se a utilização de
coagulantes químicos que podem ser responsáveis pela geração de grande volume de
lodo que contem elementos que acabam dificultando a sua disposição, como os
metais.
15
De acordo com Piantá (2008), a utilização do coagulante natural à base de
tanino tem algumas vantagens quando comparado ao coagulante químico sulfato de
alumínio, como a utilização de matéria prima renovável, a eliminação do consumo de
produtos alcalinizantes e auxiliares de coagulação. Quando se utiliza o coagulante
sulfato de alumínio durante o tratamento há consumo de alcalinidade na mistura, e
quando é utilizado o coagulante natural Tanfloc, esse consumo de alcalinidade não é
considerado significativo; também há a obtenção de lodo orgânico e com menor
volume. Com relação aos custos, a utilização de coagulantes orgânicos gera custo
maior quando comparado ao sulfato de alumínio, porém, esses custos serão
diminuídos por não haver a necessidade de adição de outros produtos no tratamento e
pelo fato de o tratamento ser mais simples, assim a quantidade de energia gasta será
menor.
Fernandes et al. (2015) ao realizarem estudo verificaram que a utilização do
tanino no tratamento do efluente de lavador de automóveis trouxe bons resultados; o
efluente após tratado pode ser reutilizado novamente para a lavagem de automóveis.
A escolha do tipo de coagulante/floculante deve ser em função das
características da água ou efluente que se deseja tratar. O importante é saber que
muitas são as variáveis que interferem no processo, sendo necessário avaliar
dosagens do coagulante e o valor de pH do efluente. Assim, no caso de efluentes
agroindustriais é necessário fazer testes frequentes com o intuito de verificar as
melhores condições de tratamento, pois há variabilidade do efluente em virtude dos
processos agroindustriais (PEDROSO, 2012).
Considerando o exposto, neste trabalho estudou-se a clarificação de efluente
de suinocultura após tratamento em lagoas por processo de coagulação/floculação.
16
3. MATERIAL E MÉTODOS
Os experimentos foram realizados no Laboratório de Tratamentos de resíduos
que pertence ao Instituto de Ciências Agrárias e Ambientais da Universidade Federal
de Mato Grosso, Campus de Sinop, Sinop (MT).
Os efluentes para os testes de clarificação foram coletados em lagoa facultativa
(Figura 1) de um frigorífico de abate de suínos no município de Sinop, MT.
Figura 1 – Lagoa facultativa do frigorífico (Fonte: Arquivo pessoal, 2014)
O coagulante utilizado para os ensaios de coagulação/floculação foi o
TANFLOC SGC, produto cedido pela empresa TANAC (Figura 2).
Figura 2 – Produtos tanfloc utilizado nos testes de coagulação/floculação (Fonte:
Arquivo pessoal, 2014)
17
O experimento de coagulação/floculação foi dividido em duas etapas. Na
primeira etapa determinou-se o pH e dosagem ótimos de atuação do coagulante. Na
segunda etapa, de posse dos parâmetros ótimos, foram realizados testes de
coagulação/floculação com o objetivo de avaliar a eficiência da redução dos
parâmetros turbidez, UV254nm, condutividade elétrica, coliformes totais, coliformes
termotolerantes, sólidos totais e volume de lodo.
O pH das amostras foi determinado por meio de pHmetro. A turbidez foi
determinada por meio de turbidímetro, a condutividade elétrica por meio de
condutivímetro e o UV254nm por meio de espectrofotômetro. Os demais parâmetros
foram determinados seguindo o descrito Standard Methods for de Examination of
Water and wasterwater (APHA, 2012). Foi avaliado também a quantidade de lodo
gerado, sendo que o volume deste foi medido utilizando cone Imhoff.
Os testes de coagulação/floculação/decantação foram realizados em jar test de
seis provas com regulador de rotação para a mistura das soluções (Figura 3). Para a
fase de determinação de pH e dosagem ótimos foram utilizados em cada cuba 250 mL
do efluente, e para a segunda fase foram utilizadas 1000 mL do efluente, devido ao
maior número de parâmetros a serem determinados.
Figura 3 – Equipamento jar test utilizado nos testes de coagulação/floculação
(Fonte: Arquivo pessoal, 2014)
As condições de trabalho utilizadas para os processos de
coagulação/floculação/decantação seguiram o descrito em Bongiovani et al. (2010)
sendo uma etapa de mistura rápida com velocidade de 120 rpm e tempo de
coagulação de 2,5 min, uma etapa de mistura lenta com velocidade de 20 rpm e tempo
de floculação de 20 min, e tempo de decantação de 20 min.
18
As dosagens de coagulante/floculante utilizadas foram de 10, 20, 30, 40, 50 e
60 mg de TANFLOC SGC para cada litro de água. Os valores do pH das amostras
testadas foram de 3,0, 4,0, 5,0, 6,0, 7,0 e 8,0. O ajuste do pH era realizado com
soluções de NaOH ou HCl, dependendo do pH natural dos efluentes.
O valor ótimo de pH e de dosagem foi aquele em que houve a redução mais
significativa dos valores de turbidez, em termos de porcentagem. O valor ótimo de
remoção no pH e dosagens foi determinado por teste estatístico. Estes parâmetros
(pH e dosagem) foram utilizados nos testes subsequentes.
O delineamento experimental da primeira etapa do experimento foi o
inteiramente ao acaso, em esquema fatorial 6x6, sendo 6 dosagens e 6 valores de pH,
com 3 repetições. A avaliação estatística foi realiza pela análise de variância a 5% de
significância. Quando identificadas diferenças, o teste de médias foi realizado (Tukey).
O programa utilizado para fazer as analises estatísticas foi o SISVAR.
Para a segunda etapa do experimento foram feitos testes de
coagulação/floculação com a dosagem e pH ótimos de atuação do coagulante, em 3
repetições. Os resultados foram expressos pelos valores médios de redução de
turbidez e UV254nm e volume de lodo gerado.
19
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados estão apresentados em duas etapas. Primeiro serão
apresentados os resultados de remoção de turbidez, UV254nm e volume de lodo dos
processos de coagulação/floculação referentes à determinação da dosagem e pH
ótimos de utilização do coagulante. Posteriormente serão apresentados os resultados
referentes aos testes realizados nas condições ótimas de dosagem e pH.
4.1 Determinação da dosagem e pH ótimos
4.1.1 Caracterização do efluente
O efluente utilizado nos testes apresentou valor de turbidez inicial de 268 NTU,
valor de pH de 7,64 e valor de UV254nm de 1,377.
A análise de variância demonstrou que houve variação significativa na remoção
de turbidez, UV254nm e volume de lodo para os tratamentos sendo observada interação
significativa entre dosagem e pH avaliados.
4.1.2 Variação da turbidez
Em relação ao parâmetro turbidez observou-se que parte dos experimentos
indicou remoção de turbidez superior a 50%. Para os experimentos realizados na
dosagem de 10 mg.L-1, exceto no valor de pH igual a 3, as reduções de turbidez
apresentaram valores de remoção abaixo de 50%. Baixos valores de redução também
foram observados na dosagem de 20 mg.L-1 para valores de pH acima de 5. A maioria
das outras dosagens ficaram acima de 50% de remoção de turbidez, chegando a mais
de 80% de remoção nas dosagens de 50 e 60 mg.L-1, no valor de pH igual a 5 e na
dosagem de 60 mg.L-1 no valor de pH igual a 6 (Figura 4).
Para o parâmetro remoção de turbidez, o desdobramento de dose dentro de pH
mostrou que diferentes doses de coagulante levam a diferentes remoções de turbidez
(Tabela 4). As maiores remoções de turbidez para o valor de pH igual a 3 foram nas
dosagens de 20 a 30 mg.L-1 (~59%). Para o valor de pH 4, as melhores dosagens
foram de 40 a 60 mg.L-1 (~69%). Para os valores de pH 5 e 6, verificou-se melhor
remoção nas dosagens de 50 a 60 mg.L-1 (~86% e ~78%, respectivamente) e para os
valores de pH 7 e 8 a melhor dosagem foi a de 60 mg.L-1 (~61 e ~40%,
respectivamente).
O desdobramento de pH dentro de dose (Tabela 4) demonstrou que a remoção
de turbidez em função do pH levou a remoções diferenciadas de turbidez. Para a
20
dosagem 10 mg.L-1, verificou-se maior redução de turbidez nos valores de pH de 3 a 4
(~48%). Para a dosagem 20 mg.L-1 verificou-se maior redução nos pH de 3 a 5
(~58%). E para as dosagens de 30, 40, 50 e 60 mg.L-1 verificou-se que as melhores
remoções ocorreram no valor de pH de 5, com redução de turbidez de 69, 79, 85 e
87%, respectivamente.
Figura 4. Remoção de turbidez em função do pH do efluente e dosagem do coagulante
Tabela 4. Remoção de turbidez (%) em função do pH e dose do coagulante
Dosagem,
mg.L-1
Valores de pH
3 4 5 6 7 8
10 51,68 eB 45,23 dA 28,98 cA 6,57 bA 7,08 bA 0,28 aA
20 58,80 dC 57,68 dB 57,54 dB 36,86 cB 23,65 bB 11,28 aB
30 58,80 cdC 61,91 dB 68,90 eC 55,53 cC 37,80 bC 20,64 aC
40 52,55 bB 68,67 cC 78,98 dD 68,12 cD 54,77 bD 27,87 aD
50 49,23 bB 68,98 dC 85,25 fE 75,51 eE 55,75 cD 29,79 aD
60 40,18 aA 69,78 cC 87,49 eE 80,33 bE 61,36 bE 40,30 aE
*Médias seguidas por letras minúsculas na linha e maiúsculas na coluna indicam que não há diferença significativa a 5% de significância. (Tukey).
21
Para a melhor visualização dos dados foi construída a superfície de resposta
dos resultados. A superfície de resposta apresentada na Figura 5 demonstra que
maiores dosagens associadas a valores ajustados de pH do efluente (4,0 a 6,0)
proporcionam maiores remoções de turbidez (60 – 87%).
Assim, verificou-se que em relação ao pH, valores próximos a 5,0
apresentaram melhores condições de tratamento em relação ao parâmetro turbidez.
Sendo assim, no valor de pH igual a 5, verificou-se melhores remoções de turbidez
nas dosagens de 30 a 60 mg.L-1.
Figura 5. Superfície de resposta para variável remoção de turbidez em função da variação de pH e dosagem do coagulante.
Além da avaliação da remoção de turbidez, também há a necessidade de
avaliar a turbidez residual (Figura 6) após o tratamento para fins de descarte em
corpos hídricos ou reuso de acordo com a legislação.
Considerando a possibilidade de lançamento do efluente em corpos hídricos e
considerando que a máxima turbidez em corpos hídricos classe 2 aceitável é de 100
NTU (BRASIL, 2005), o efluente após tratamento que apresenta turbidez inferior a 100
NTU pode ser lançado em corpos de agua sem que haja alteração da sua qualidade
em termos de turbidez. Esses valores de turbidez residual, abaixo de 100 NTU foram
22
observados nos valores de pH 4 e 5, nas dosagens de 20 a 60 mg.L-1, no pH 6 nas
dosagens de 30 a 60 mg.L-1, no pH 7 nas dosagens de 40 a 60 mg.L-1 e no pH 8, na
dosagem de 60 mg.L-1.
Figura 6. Turbidez residual na determinação da dosagem ótima do coagulante.
4.1.3 Variação de UV254nm
A variação do parâmetro UV254nm observada está apresentada na Figura 7.
Foram observadas boas remoções de UV254nm nos valores de pH 5 e 6 nas dosagens
de 50 e 60 mg.L-1 chegando a quase 80% de remoção. Baixas remoções foram
obtidas em dosagens menores, em alguns casos com remoções negativas, como no
pH 6 e 7 na dosagem de 10 mg.L-1. Isso deve-se ao fato de que o UV254nm está
relacionado com a matéria orgânica dissolvida, sendo mais difícil de ser removida. Por
problemas operacionais, os dados de UV254nm para o pH 3 não foram obtidos.
23
Figura 7. Remoção de UV em função do pH do efluente e dosagem do coagulante.
O desdobramento da dosagem dentro de pH mostrou que diferentes dosagens
de coagulante levaram a diferentes respostas na variação de UV254nm (Tabela 5). As
maiores remoções de UV254nm para o efluente com pH 4 foram nas dosagens de 30 a
50 mg.L-1 (remoção superior a 50%). Para o efluente com pH 5, as melhores dosagens
foram de 40 a 60 mg.L-1 (remoção superior a 70%). Para o efluente com pH 6
verificou-se melhor remoção nas dosagens de 50 a 60 mg.L-1 (remoção acima de
60%). Para o valor de pH 7 do efluente verificou-se maior remoção de UV nas
dosagens de 40, 50 e 60 mg.L-1 (remoção acima de 30%). E para o efluente com pH 8
verificou-se a maior remoção, de aproximadamente 15%, na dosagem de 60 mg.L-1.
O desdobramento de pH dentro de dose mostrou que a remoção de UV254nm em
função do pH levaram a remoções diferenciadas de UV254nm (Tabela 5). Para a
dosagem 10 mg.L-1 verificou-se a melhor remoção de UV254nm no efluente com pH 4
(~30%). Para as dosagens 20, 30, 40 e 50 mg.L-1 verificou-se que no efluente com
valor de pH 5 ocorreram as maiores reduções de UV254nm (de 50 a 70%). Para a
dosagem de 60 mg.L-1, verificou-se a melhor remoção de UV254nm nos valores de pH 5
e 6 (~70%).
24
Tabela 5. Remoção de UV254nm (%) em função do pH e dose do coagulante.
Dosagem,
mg.L-1
pH
4 5 6 7 8
10 28,80 cA 17,76 bA -4,22 aA -8,01 aA -11,91 aA
20 42,59 cBC 53,40 dB 22,17 bB 5,84 aB -1,59 aB
30 52,02 dD 63,40 eC 42,02 cC 17,27 bC 1,85 aB
40 53,59 cD 71,77 dD 55,02 cD 31,52 bD 4,63 aB
50 50,02 cCD 75,35 eD 62,94 dDE 31,09 bD -0,74 aB
60 41,42 bB 74,57 cD 66,68 cE 36,27 bD 15,72 aC
*Médias seguidas por letras minúsculas na linha e maiúsculas na coluna indicam que não há diferença significativa a 5% de significância. (Tukey).
Os resultados do parâmetro UV254nm apresentados pela superfície de resposta
(Figura 8) demonstram que maiores dosagens associadas a valores de pH do efluente
(4,0 a 6,0) proporcionam maiores reduções de UV254nm (40 – 60%).
Assim, da mesma forma como observado para o parâmetro turbidez, verificou-
se que em relação ao pH valores próximos a 5,0 apresentaram melhores condições de
tratamento em relação ao parâmetro UV254nm. Com relação às dosagens verificou-se
que houve melhor remoção de UV254nm nas dosagens de 50 e 60 mg.L-1.
25
Figura 8. Superfície de resposta para variável remoção de UV em função da variação de pH e dosagem do coagulante.
4.1.4 Volume de lodo
A Figura 9 apresenta os valores de formação de lodo utilizando o coagulante
Tanfloc SGC, em função da dosagem do coagulante e do pH do efluente.
Para o parâmetro de remoção de lodo, o desdobramento de dose dentro de pH
mostrou que diferentes doses de coagulantes levaram a diferentes valores de
formação de lodo (Tabela 6). Para o pH 4 há menor formação de lodo nas dosagens
de 10 a 20 mg.L-1. Para o pH 5 há menor formação de lodo nas dosagens 10 e 40
mg.L-1. Para o pH 6 não houve nenhuma formação de lodo na dosagem de 10 mg.L-1.
Para o pH 7 não houve nenhuma formação de lodo nas dosagens de 10 e 20 mg.L-1.
Para o pH 8 não houve nenhuma formação de lodo nas dosagens de 10 a 30 mg.L-1.
O desdobramento de pH dentro de dose mostrou que a formação de lodo em
função do pH levou a formação diferenciadas de volume de lodo. Para a dosagem 10
mg.L-1 há pouca formação de lodo, não havendo nenhuma formação nos pH 6, 7 e 8.
Para a dosagem 20 mg.L-1 há menor formação de lodo no pH 4 e nos pH 7 e 8 não
houveram nenhuma formação de lodo. Para a dosagem 30 mg.L-1 há menor formação
26
de lodo no valor de pH 4 e no 8 não houve nenhuma formação de lodo. Para a
dosagem 40 mg.L-1 há menor formação de lodo nos pH 5 e 8. Para a dosagem 50
mg.L-1 há menor formação de lodo no pH 8. Para as dosagens de 50 e 60 mg.L-1 há
menor formação de lodo no pH 8.
Figura 9. Formação de lodo em função do pH do efluente e dosagem do coagulante.
Tabela 6. Volume de lodo formado em função do pH e dose do coagulante
Dosagem,
mg.L-1
pH
4 5 6 7 8
10 3aBC 2aC 0aC 0aB 0aB
20 3bBC 9,3 aAB 10,7 aB 0bB 0bB
30 6cAB 8,3 bcAB 13 aAB 10 abA 0 dB
40 9,3 abA 6bcB 12,33 aB 10 aA 3cAB
50 7,7 bcA 8,7 bAB 13 aAB 10 abA 5cA
60 7,7 cA 12 bA 16,7 aA 10 bcA 6,7 cA
*Médias seguidas por letras minúscula na linha e maiúscula na coluna indicam que não há diferença significativa a 5% de significância. (Tukey).
27
Pode-se verificar que nos valores de pH e dosagens em que houveram
melhores remoções de turbidez e UV254nm, houveram maiores formações de volume de
lodo, já nos valores de pH e dosagens em que houveram menores remoções de
turbidez e UV254nm houveram menores formações de volume de lodo, visto que quanto
maior a remoção de turbidez e de UV254nm, maior é a formação de lodo. Wolf et al.
(2015) ao estudar a utilização do coagulante natural Tanfloc para o tratamento de
efluentes de lacticínio observou formação de lodo de 41,1 mg.L-1 em dosagem com
boa remoção de turbidez.
4.1.5 Parâmetros ótimos
O resumo dos resultados com as faixas de dosagens ótimas do coagulante em
cada nível de pH está apresentado na Tabela 7.
Tabela 7. Dosagens ótimas dos coagulantes para diferentes níveis de pH.
Turbidez UV Lodo pH Dosagem (mg.L-1) Dosagem (mg.L-1) Dosagem (mg.L-1)
3
20 – 30 -- --
4
40 – 60 30 – 50 10 – 20
5
50 – 60 40 – 60 10 e 40
6
50 – 60 50 – 60 10
7
60 40 - 60 10 – 20
8
60 60 10 - 30
Considerando os resultados obtidos, definiu-se a dosagem de 50 mg.L-1 como
ótima, visto que nesta dosagem foram verificadas as maiores remoções de turbidez e
de UV254nm, sendo que nesta dosagem o valor de turbidez residual estava abaixo do
valor estabelecido pela legislação. E considerando essa dosagem construiu-se a
Figura 10, que relaciona a dosagem de 50 mg.L-1 com os valores de pH.
28
Figura 10. Eficiência de remoção de turbidez na dosagem de 50 mg.L
-1 em todos os valores de
pH testados.
Com base na Figura 7 verificou-se que na dosagem de 50 mg.L-1 o pH do
efluente igual a 5 foi o que levou à maior remoção de turbidez. Essas condições foram
definidas primeiramente considerando os valores de dosagem e pH que
apresentassem melhor remoção de turbidez e UV254nm dando prioridade para valores
de pH que se aproximassem mais do pH natural do efluente, reduzindo assim a
quantidade de solução básica ou ácida aplicada no efluente para ajuste do pH.
4.2. Resultados obtidos após os testes com dosagem e pH ótimos
Após definir a dosagem e pH ótimos realizou-se a avaliação da remoção de
turbidez, UV254nm e formação de lodo nestas condições. A caracterização do efluente
para o teste nas condições determinadas de dose e pH ótimos bem como os
resultados obtidos após os testes estão apresentados na Tabela 8.
Verificou-se que houve maior remoção de turbidez do que a remoção obtida na
primeira etapa do experimento. Uma possível causa é que na segunda etapa foi
utilizado um volume maior de efluente, quando comparado com a primeira etapa e isto
pode ter alterado a razão de mistura do aparelho. Wolf et al. (2015) ao estudarem o
pós-tratamento de efluentes gerados por lacticínios, por processos de
coagulação/floculação utilizando o Tanfloc SG e o SH, observaram remoções de
turbidez de 71,2% e 65,6%, respectivamente. Lucyk et al. (2015) ao avaliar o uso de
coagulantes naturais no tratamento de efluente de abatedouro de aves, utilizando os
29
coagulantes Tanfloc SG e o SL observaram remoções de turbidez de 94,33% e
92,33%, respectivamente.
Figura 11 – Amostra de efluente antes (esquerda) e depois (direita) da
coagulação/floculação/decantação (Fonte: Arquivo Pessoal, 2014)
Tabela 8. Características do efluente antes e após o teste de coagulação/floculação na condição ótima.
Parâmetros Inicial Final % Remoção
Turbidez, NTU 215 7,85 96,5
UV254nm 1,308 0,262 80,0
Condutividade S/m 0,31 0,31 0,0
Coliformes totais, NMP/100 mL 2,400 1,533 36,1
Coliformes termotolerantes, NMP/100 mL 2,400 1,237 48,5
Sólidos totais, mg.L-1 1,380 1,357 1,7
Lodo, mL.L-1 - 38,3 --
Em relação à remoção de UV, houve remoção de 80%. Bongiovani et al. (2010)
ao avaliarem os benefícios da obtenção de água potável, a partir de coagulantes
naturais em função da remoção de cor, turbidez e UV254nm, usando o coagulante
natural Tanfloc, verificou remoção de até 98% de turbidez e redução de até 78% de
UV254nm.
Em termos de sólidos totais pode-se observar pelos dados obtidos que não
houve remoção significativa. Os sólidos presentes no efluente são basicamente
30
sólidos dissolvidos, que não são eficientemente removidos pelo processo de
coagulação/floculação. Wolf et al. (2015) verificou que os dados obtidos no processo
de coagulação/floculação para o coagulante Tanfloc não deram resultados
significativos, em relação a sólidos totais, uma vez que o efluente estava
razoavelmente clarificado. Coral et al. (2009) ao avaliar a viabilidade do uso do
coagulante Tanfloc em substituição ao sulfato de alumínio no tratamento de água,
verificou maior eficiência de remoção de sólidos a medida que aumentava a
concentração do coagulante.
Em relação à condutividade elétrica verificou-se que não houve alteração dos
valores antes e depois do tratamento, ou seja, os elementos dissolvidos não foram
removidos. Apesar de ter removido turbidez, que apresenta basicamente remoção de
materiais coloidais ou em suspensão, não removeu sólidos que já estavam
dissolvidos. Este resultado corrobora com o resultado obtido em relação aos sólidos
totais, que não houve remoção significativa. Sendo a condutividade elétrica um
indicativo indireto da presença de sólidos dissolvidos, percebeu-se que a manutenção
da concentração de sólidos manteve também a condutividade elétrica constante.
Siqueira et al. (2015) ao avaliarem a viabilidade da utilização da Moringa Olífera como
método alternativo de tratamento de água no semiárido nordestino observaram um
aumento da condutividade elétrica, de 86,7 μS/cm para 224 μS/cm. Schatzmann
(2009) ao estudar o tratamento avançado de efluentes de frigorifico, utilizando o
Tanfloc SG também observou aumento da condutividade, podendo concluir que o
produto elevou a quantidade de íons na agua por meio da desestabilização das
partículas.
O volume de lodo gerado foi de 38,3 mL.L-1. Este valor é um valor baixo de
formação de lodo, isto pode ser explicado pelo fato de se ter utilizado um efluente que
tinha passado por tratamento prévio. Cruz et al. (2005) avaliaram o coagulante Tanfloc
no processo de coagulação/floculação no tratamento de efluentes de lavanderia
industrial e verificou remoção de turbidez de 95,83% e volume de lodo de 130 mL.L-1.
Pela análise de coliformes verificou-se remoção de 36,1% dos coliformes totais
e 48,5% dos coliformes termotolerantes, essa baixa remoção pode ter ocorrido pelo
fato de a maior parte deles possivelmente estarem ligados ao material orgânico
dissolvido que não foi removido. Estas remoções foram baixas se comparadas com
Wolf et al. (2015) que atingiram valores próximos a 100% utilizando o mesmo tanino
no tratamento de efluente de laticínio.
31
4.2.1 Potencial de reuso do efluente
Considerando os resultados obtidos na segunda etapa dos experimentos
(Tabela 8), o potencial de reuso do efluente pode ser estabelecido. A Tabela 9
apresenta os padrões de qualidade de águas residuais com potencial para reuso não
potável determinados pela NBR-13.696 em comparação com turbidez, sólidos totais e
coliformes termotolerantes. A NBR estabelece 4 classes de reuso, sendo classe 1 uso
em lavagens de carros e outros usos com contato direto com o usuário, classe 2
utilização em lavagens de pisos, calçadas e irrigação de jardins, manutenção de lagos
e canais paisagísticos, exceto chafarizes, classe 3 utilização em descargas em vasos
sanitários e a classe 4 com uso em irrigação de pomares, cereais, forragens,
pastagens para gado e outros cultivos através de escoamento superficial ou por
sistema de irrigação pontual.
De acordo com os resultados verificou-se que o efluente tratado com Tanfloc
SGC não apresentou potencial de reuso para a aplicação nas classes 1 e 2, uma vez
que o valor de turbidez do efluente é superior ao limite estabelecido para essas
classes. No entanto, apresenta potencial de reuso para as aplicações da classe 4, pelo
valor de coliformes e sólidos totais (irrigação de pomares, cereais, forragens,
pastagens para gados e outros cultivos pelo escoamento superficial ou por sistema de
irrigação pontual), porém, deve ser ressaltado que para a utilização de efluentes para
irrigação devem ser analisados outros parâmetros, visto o risco de efluentes levarem
às condições de salinização do solo. Para a classe 3, o uso em descarga em vasos
sanitários o efluente poderia ser utilizado após tratamento com cloro, por exemplo,
para a redução da quantidade de coliformes termotolerantes. No uso doméstico o vaso
sanitário é um grande consumidor, essa seria uma alternativa para reduzir a demanda
urbana de água potável.
Tabela 9. Padrões de qualidade para reuso direto não potável da água.
Parâmetros Tanfloc Classe
1
Classe
2 Classe 3
Classe
4
Turbidez (NTU) 7,85 < 5 < 5 < 10 -
Sólidos totais (mg.L-1) 1.357 < 200 - - -
Coliformes Termotolerantes
NPM/100 mL 1.237 < 200 < 500 < 500 < 5000
32
5. CONCLUSÃO
Identifica-se que o pH ótimo de trabalho para o coagulante SGC é de 5,0, e que
a dosagem ótima é de 50 mg.L-1.
Verifica-se que a remoção de turbidez, UV254nm, CT e Term foi de 96,5%, 80%,
36,1%, 48,5%, respectivamente. Não houve remoção de sólidos dissolvidos. E o
volume de lodo formado é considerado pequeno.
O reuso do efluente pode ser considerado para a irrigação de pomares,
cereais, forragens, pastagens para gados e outros cultivos pelo escoamento superficial
ou por sistemas de irrigação pontual, bem como utilização em descargas após
tratamento para eliminação de coliformes. E ainda atingiu qualidade para ser lançado
em recurso hídrico Classe II.
33
6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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