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Guias e Dicas
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tratamento de efluente, Notas de estudo de Química

tratamento de efluente analises

Tipologia: Notas de estudo

2010

Compartilhado em 19/05/2010

ana-paula-peron-9
ana-paula-peron-9 🇧🇷

4.7

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Baixe tratamento de efluente e outras Notas de estudo em PDF para Química, somente na Docsity! UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA Departamento de Engenharia de Alimentos TRATAMENTO DE EFLUENTE DE ABATEDOURO EM REATORES ANAERÓBIOS COM DIFERENTES MEIOS SUPORTE: AVALIAÇÃO DO PERÍODO DE PARTIDA Ponta Grossa Junho 2007 Tratamento de efluente de abatedouro em reatores anaeróbios com diferentes meios suporte: avaliação do período de partida Resumo Este trabalho teve por objetivo avaliar o processo de três filtros biológicos anaeróbios, tratando o efluente do abatedouro municipal de Ponta Grossa, tendo diferentes materiais suporte: espuma de poliuretano no reator A; tijolo de cerâmica no reator B e anéis de mangueira de polipropileno no reator C. Foram avaliados TRHs (Tempo de Retenção Hidráulica) de 08, 06, 05, 04, 03 e 02 dias. O pH do efluente dos três reatores permaneceu acima de 7,0 na maior parte das análises, indicando boa estabilidade nos reatores. A relação alcalinidade e acidez permaneceu próximo de zero, indicando adaptação da biomassa metanogênica às novas condições e sucesso no processo de partida. Houve um decréscimo na taxa de remoção do fósforo com a diminuição dos TRHs, sendo que no reator C a diminuição foi relativamente menor. Com o início deste estudo podemos observar que as adaptações nos três reatores foram efetivas. 1. Introdução O meio ambiente inclui todos os fatores que afetam diretamente o metabolismo ou o comportamento de um ser vivo ou de uma espécie, incluindo a água que é chamada de um fator abiótico. A superfície da Terra é composta por 71% de água, a maior parte água, 69%, é usada para a produção de alimentos, somente 8% é usada domesticamente e 23% são utilizadas na indústria (onde muitas delas reaproveitam essas águas). Qual a fonte destes dados ? No decorrer do processo industrial são gerados resíduos líquidos e/ou gasosos chamados efluentes, que são lançados no meio ambiente, esses mesmos podem ou não precisar de tratamentos, o que depende de determinações de órgãos ambientais que irão definir parâmetros e limites de emissão. A exigência de um cuidado com o meio ambiente tem levado empresas à buscar soluções para tornar seus processos menos poluentes, com a diminuição da geração e/ou tratamento dos efluentes (Von Sperling, 1996). Se um efluente sem tratamento for descartado em um corpo d’ água pode ocorrer eutrofização, que é o crescimento excessivo das plantas áquaticas, a níveis tais que sejam considerados como causadores de interfêrencias com os usos desejaveis do corpo d’ água. O principal fator da ocorrência da eutrofização é o nível excessivo de nutrientes no corpo d’ água, nitrôgenio e fósforo. Os principais problemas causados pela eutrofização são: problemas estéticos e recreativos, condições anaérobicas no fundo do corpo d’ água, mortandades de peixes, dificuldade e aumento do custo no tratamento de água, toxidade da água devido á presença de algas, etc (Von Sperling, 1996). O excesso de matéria oorgânica presente num efluente também altera as condições ambientais do corpo d’água onde é lançado, pois havendo substrato disponível ocorrerá um aumento da concentração de microrganismos aeróbios que podem levar lagos e rios a um processo de anaerobiose (Von Sperling, 1996). O sul do Brasil tem uma grande produção de carne suína e derivados, que gera efluentes com elevado teor de matéria orgânica. O efluente gerado em abatedouros contém lipídeos, proteínas, sangue e outros compostos orgânicos que podem causar grande impacto ambiental quando lançados em corpos d’água sem nenhum tipo de tratamento (Beux, 2005). Existem muitas formas de tratamento de efluentes, uma delas é o tratamento anaeróbio, que é um processo onde ocorre a conversão da matéria orgânica complexa a metano e CO2 devido à ação de diferentes grupos de microrganismos que agem em simbiose (Chernicharo, 1997). Didaticamente divide-se o processo de biodigestão anaeróbia em duas fases: acidogênese e metanogênese (FIGURA 1). Na primeira fase a matéria orgânica complexa é convertida a ácidos orgânicos por bactéria acidogênicas. Numa segunda fase os ácidos orgânicos são convertidos a metano e CO2 por arqueas metanogênicas. Se não houvesse essa redução na concentração dos ácidos orgânicos pelas arqueas metanogênicas o pH do meio se reduziria para níveis inapropriados até mesmo para s bactérias acidogênicas, levando o sistema à instabilidade (Chernicharo, 1997). Figura 1 – Seqüências metabólicas e grupos microbianos envolvidos na digestão anaeróbia. Um filtro biológico anaeróbio é um reator onde a matéria orgânica é convertida a metano, água e dióxido de carbono por microorganismos que ficam aderidos e retidos na região intersticial de um material suporte. Este material constitui o meio através do qual os despejos líquidos escoam. Os materiais utilizados como suporte Demanda química de oxigênio (DQO) Para a determinação da DQO foi utilizado o método do refluxo fechado segundo descrito em APHA (1998). Em tubos de digestão com tampa de rosca de teflon foram adicionados 3mL da amostra e 2mL da solução digestora. O tubo foi tampado e agitado. O tubo foi novamente aberto e, então, adicionou-se lentamente e escorrendo pela parede do mesmo 4mL da solução catalítica. Os tubos foram fechados e agitados sob água corrente, devido ao aquecimento com a mistura das soluções. O mesmo procedimento foi realizado colocando-se 3mL de água destilada no lugar da amostra, sendo o chamado branco, utilizado para “zerar” o espectrofotômetro. Os tubos foram levados para bloco digestor onde foram mantidos a 150ºC por 2 horas. Cada amostra foi feita em triplicata. Após saírem do bloco esperou-se que os tubos atingissem temperatura ambiente para se fazer a leitura dos mesmos em espectrofotômetro a 600nm. Cálculo para a DQO: DQO (mgO2.L-1)= (a.x + b) . diluição da amostra Nitrogênio A determinação de nitrogênio foi feita pelo método de micro-Kjeldahl, segundo descrito em APHA (1998). Em tubos de digestão micro-Kjeldahl foram pesados cerca de 5mL de amostra (4,9g). Os tubos foram colocados em estufa até secagem completa. Após foram adicionados 1,5g do catalisador e 6mL de ácido sulfúrico concentrado. Os tubos foram levados ao bloco digestor a 50ºC e aumentou-se a temperatura em 50ºC a cada meia hora até 350ºC. Quando a amostra ficou com uma cor verde-azulado transparente, deixou-se no bloco por mais 2 horas para conclusão da digestão. Depois de os tubos atingirem temperatura ambiente adicionou-se água destilada lavando-se as paredes do mesmo e destilou-se a amostra no destilador de nitrogênio. No destilador a amostra foi neutralizada com NaOH 50% até ficar escuro (formação de óxido de cobre). O destilado foi recolhido em um erlemmeyer com 10mL da ácido bórico 2% com o indicador misto até 150mL e titulado com HCl 0,01N até atingir uma coloração vinho. Cálculo para nitrogênio: % nitrogênio= mL (HCl) . N (HCl) . fc* . 1,4008 Peso da amostra *fator de correção Fósforo A análise de fósforo foi feita por digestão via seca, segundo metodologia descrita em APHA (1998). Cerca de 10mL da amostra foi colocada em cadinho de porcelana que foram levados a estufa para secagem e depois de secas foram levadas a mufla por 6 horas a 550ºC. Após resfriadas às amostras foram adicionados 5mL de HCl 1:1. As amostras foram então levadas e levadas a aquecimento para evaporação da fase líquida. Adicionou-se mais 5mL de HCl e aqueceu-se novamente a amostra até redução do volume do ácido a cerca de 1mL. Após resfriados os cadinhos foram lavados com água destilada e seu conteúdo filtrado e completado em balão de 100mL. Deste balão foram retirados 5mL e transferidos para um balão de 50mL onde foram adicionados mais 5mL de solução de molibdato e 2mL de ácido ascórbico 2%. O volume do balão foi completado. Após 5 minutos Fez-se a leitura em espectrofotômetro a 725nm. Um branco também foi preparado utilizando-se água destilada no lugar da amostra para se zerar a escala. 3. Resultados e discussões Na Tabela 2 encontra-se os resultados de caracterização dos 06 lotes do efluente bruto utilizado nos experimentos. A variação dos resultados ocorre devido a vários fatores como número e tamanho dos animais abatidos, tipo de processamento, freqüência de limpeza, etc, o que explica a diferença encontrada nos resultados. Tabela 2 - Caracterização do substrato utilizado no presente experimento e do similar encontrado em literatura. Parâmetro Lote 03 Lote 04 Lote 05 Lote 06 pH 7,07 7,51 7,50 7,60 Alcalinidade (mgCaCO3.L-1) 533,33 212,50 200,00 288,00 Acidez volátil (mgCH3COOH.L-1) 496,00 241,50 133,33 106,00 Sólidos totais (%) 0,16 0,17 0,14 0,10 Sólidos voláteis (%) 0,12 0,13 0,10 0,09 DQO (mgO2.L-1) 2156,15 1448,25 1163,00 1191,96 Nitrogênio (%) 0,010 0,011 0,011 0,01 Fósforo (mg.L-1) 25,76 33,44 24,58 27,56 Na Figura 1 estão os valores de pH do efluente dos reatores A, B, C, em função dos TRHs utilizados e as temperaturas registradas durante as análises. O valor do pH do efluente dos 3 reatores se manteve acima de 7,00, na maioria do tempo, indicando boa estabilidade no processo. Figura 1 - Valores de pH do efluente dos reatores A, B e C em função da temperatura e do número de dias de funcionamento dos reatores. Nota-se na Figura 2 que a relação acidez volátil/alcalinidade ficou abaixo de 0,13 durante a maior parte do período analisado, no final do TRH de 6 dias e durante os TRHs de 05, 04 e 03 dias ocorreram variações desta relação chegando a um pico de 0,68 no reator A, 0,55 no reator B e 0,62 no C, observa-se que no TRH de 02 dias a relação se estabiliza novamente, indicando que o processo se estabilizou novamente. Figura 2 - Relação Acidez Volátil/Alcalinidade dos reatores A, B, e C em função da temperatura e dos TRHs utilizados. Na Tabela 3 estão apresentados os dados de remoção de DQO dos três reatores. Observa-se que a remoção de DQO foi boa para os três reatores, sendo que o reator B teve uma queda em sua remoção de DQO nos TRHs de 03 e 02 dias. A remoção de sólidos voláteis não apresentou o mesmo perfil do que a remoção de DQO, possivelmente devido à ocorrência de desprendimento da biomassa dos reatores alterando o resultado das análises. Tabela 3 - Média dos valores de redução de Sólidos Totais e Voláteis e DQO nos três reatores. TRH (dias) Remoção (%) Sólidos Totais Sólidos Voláteis DQO A B C A B C A B C 08 44,6 46,5 45,2 31,4 26,5 31,1 95,4 96,0 95,3 06 33,9 38,8 33,0 14,4 14,1 15,1 95,4 96,5 95,6 05 38,9 38,1 36,2 22,9 17,7 23,3 91,7 93,5 87,5 04 36,0 36,0 39,2 27,3 26,3 33,1 82,1 86,9 85,8 03 43,5 42,5 45,4 22,3 21,8 49,0 66,4 82,1 75,7 02 39,9 35,9 36,4 28,8 23,3 26,7 69,6 82,0 79,0 A remoção de fósforo diminuiu com a diminuição dos TRHs nos três reatores, a taxa de remoção de nitrogênio esta acima de 80% no maioria dos TRHs indicando uma boa taxa de redução (Tabela 4). Tabela 4 - Média dos valores de redução de Nitrogênio e fósforo nos três reatores TRH (dias) Remoção (%) Nitrogênio Fósforo A B C A B C 08 80,2 78,6 78,6 34,6 41,5 78,8 06 84,4 85,2 88,4 32,8 16,6 76,1 05 86,0 88,0 85,3 22,8 20,5 74,9 04 84,2 89,0 88,0 37,3 33,4 70,9 03 na na na 19,7 6,5 40,5 02 na na na 25,7 15,6 11,2 na - não analisado Durante todo o experimento observou-se produção de biogás. Porém, devido a problemas de vazamento dos gases não foi possível se obter uma correlação entre o volume de biogás gerado e redução de DQO. 4. Conclusão Analisando os resultados de pH, alcalidade, acidez e remoção de DQO podemos perceber que não houve diferença na adaptação entre os três tipos de recheio.Os três filtros tiveram uma taxa de remoção de DQO boa, sendo a melhor no reator B, mostrando-nos que não ocorreu diferenciações entre os três tipos diferentes de meios de suporte.
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