Remoção de Demanda Química de Oxigênio (DQO) , Nitrogênio Amoniacal Total (NT) e Fósforo Total (PT) por eletrólise de efluente de abatedouro de suíno tratado por processos biológicos

Remoção de Demanda Química de Oxigênio (DQO) , Nitrogênio Amoniacal Total (NT) e...

VI SIMPÓSIO DE ENGENHARIA AMBIENTAL

30 de abril a 3 de maio de 2008, Serra Negra, SP

Remoção de Demanda Química de Oxigênio (DQO), Nitrogênio Amoniacal Total (NT) e Fósforo Total (PT) por eletrólise de efluente de abatedouro de suíno tratado por processos biológicos

Tiago Tondello

Acadêmico do curso de Engenharia Ambiental; Universidade de Passo Fundo- UPF.

tiagoton@gmail.com

Adriano de Gregori

Acadêmico do curso de Engenharia Ambiental; Universidade de Passo Fundo- UPF.

adgregori@yahoo.com.br

Marcelo Hemkemeier

Professor do curso de Eng. Ambiental; Universidade de Passo Fundo- UPF.

marceloh@upf.br

Resumo: O interesse em processos alternativos que minimizem o impacto da atividade das indústrias de carnes no ambiente surge devido ao volume considerável de efluente gerado pela forte presença deste segmento no país. Este estudo visa avaliar a utilização do processo eletrolítico na remoção de (DQO), (NT) e (Pt) contidoem efluente de abatedouro de suino tratado por lodo ativado e lagoa de estabilização. A eletrólise foi conduzida em diferentes densidades de corrente (50 A/m2, 100 A/m2 e 150 A/m2) e tempo de tratamento(30min e 60min). O reator eletrolítico era ligado a uma fonte de corrente contínua que transferia energia ao meio através de eletrodos (vertical e horizontal) O tratamento mostrou-se eficiente obtendo-se 86% de remoção de DQO, 32% de remoção de NT e 95% de remoção de Pt. Salienta-se que os percentuais de remoção variam de acordo com tempo de tratamento, densidade de corrente elétrica e posição dos eletrodos.

Palavras-chave: Tratamento eletrolítico; Remoção de nutrientes; Pós-tratamento

1. Introdução

O desenvolvimento da suinocultura representa um fator econômico importante, pois gera multiplicação de renda e emprego em todos os setores da economia. Os resíduos de abatedouros de suínos podem causar problemas ambientais graves se não forem gerenciados adequadamente. (ASSIS 2006).

Segundo MEES (2004), efluentes industriais oriundos do processamento de carnes são caracterizados por sua alta carga orgânica. Desta forma, os despejos de abatedouros possuem altos valores de DBO e DQO, além de sólidos em suspensão, graxas e material flotável, fragmentos de carne, de gordura e de vísceras, comprometendo assim a qualidade dos mananciais.

O nitrogênio e o fósforo são elementos indispensáveis para o crescimento de vegetais e organismos em geral, pois são utilizados para síntese de aminoácidos. Quando em elevadas concentrações e associado ao fosfato em ambientes aquáticos conduzem a um crescimento exagerado de alguns organismos, caracterizando o processo de eutrofização.

O tratamento dos efluentes tem sido uma das grandes preocupações do setor agroindustrial brasileiro e mundial, principalmente em decorrência das restrições que o mercado consumidor vem impondo às suas reutilizações, bem como as questões ambientais à eles relacionadas.

O objetivo do trabalho é testar a aplicabilidade do processo eletrolítico em efluente de abatedouro suíno pós-tratado por sistema de lagoas de estabilização na remoção de DQO (Demanda Química de Oxigênio), Nitrogênio Amoniacal Total (NT) e Fósforo Total(Pt).

2 Material e métodos

2.1 Caracterização da amostra

A empresa de interesse, abatedouro de suíno localizado na região de Passo Fundo forneceu o efluente liquido, o qual foi coletado e encaminhado à Universidade de Passo Fundo (UPF) em suficiente quantidade para a realização da caracterização e do tratamento eletrolítico.

Na caracterização e estudo do efluente de suíno as amostras foram submetidas à caracterização do efluente liberado pelo sistema de tratamento já existente. Parâmetros estudados foram os seguintes: nitrogênio amoniacal total, fósforo total, Demanda Química de Oxigênio (DQO), densidade de corrente e posição do eletrodo.

Os ensaios de caracterização foram realizados de acordo com as metodologias descritas por APHA, 2000.

A pesquisa foi realizada no laboratório de aulas praticas do prédio L1 do curso de Engenharia de Alimentos da Universidade de Passo Fundo (UPF)

2.2 Reator eletrolítico

O reator em batelada com geometria circular possuiu capacidade de 2 litros e controle de temperatura foi realizado através de banho termostatizado.

2.3 Eletrodos

Os eletrodos foram construídos com chapas de ferro de duas formas diferentes: horizontal (A) e vertical (B). Os eletrodos “A” construídos com as dimensões de 8 cm x 8 cm, 2mm de espessura, afastados 1 cm entre eles. No ânodo feitos furos com 5 mm de diâmetro eqüidistantes uns dos outros, a fim de permitir a passagem do fluxo dos gases por ele.

Os eletrodos “B” construídos com dimensões de 5cm de aresta com 2mm de espessura e afastados 1,0cm entre si. Os eletrodos foram dispostos no fundo do reator eletrolítico e mantidos espaçados com anéis de teflon.

2.4 Fonte de corrente contínua

A fonte de corrente contínua utilizada (modelo FCC-5002D da New Dawer) provida de controle independente de tensão e intensidade de corrente, possui duas saídas de energia elétrica.

A ligação entre a fonte de corrente contínua e os eletrodos foi feita por fios de cobre de 4 mm de espessura e 1,5 m de comprimento para permitir que o reator pudesse ficar mergulhado no banho termostatizado.

A figura 1 representa a fonte de corrente contínua, na aplicação de eletrólise sendo que em um Becker está o eletrodo horizontal e em outro está o vertical.

Figura 1- Fonte de corrente contínua

2.5 Variáveis experimentais

As variáveis experimentais foram densidade de corrente (50 A/m², 100 A/m² e 150 A/m²), tipo de eletrodo (A e B) e tempo de eletrólise (tempo zero, 30 min e 60 min).

Foram retiradas amostras no tempo inicial e final para obtenção da remoção de nitrogênio e fósforo.

As áreas dos eletrodos horizontal e vertical foram 44,688 cm² e 76,041 cm² respectivamente. A tabela I apresenta a densidade de corrente ( A/m²), aplicada a cada eletrodo.

    Tabela I- Intensidade de corrente em função da densidade de corrente e tipo de eletrodo

3 Resultados e discussões

3.1 Resultados

As tabelas 2, 3 e 4 apresentam, respectivamente, a eficiência na remoção de nitrogênio amoniacal total (NT), fósforo total (Pt) e demanda química de oxigênio (DQO) do processo da eletrólise no tratamento de efluentes de abatedouro suíno.

    Tabela 2- Eficiência na remoção de nitrogênio amoniacal total (NT) em relação ao tempo de processo e a densidade de corrente elétrica aplicada e a posição do eletrodo (vertical e horizontal) no tratamento de efluentes de abatedouro suíno.

    Tabela 3- Eficiência na remoção de fósforo total (Pt) em relação ao tempo de processo e a densidade de corrente elétrica aplicada e a posição do eletrodo (vertical e horizontal) no tratamento de efluentes de abatedouro suíno.

    Tabela 4- Eficiência na remoção da demanda química de oxigênio (DQO) em relação ao tempo de processo e a densidade de corrente elétrica aplicada e a posição do eletrodo (vertical e horizontal) no tratamento de efluentes de abatedouro suíno.

    As figuras 2, 3, apresentam, respectivamente, as eficiências de remoção de nitrogênio amoniacal total (NT) no tratamento do efluente de abatedouro suíno.

    Figura 2: Eficiência na remoção de nitrogênio amoniacal total (NT) para o eletrodo na posição horizontal

    Figura 3: Eficiência na remoção de nitrogênio amoniacal total (NT) para o eletrodo na posição vertical

    As figuras 4 e 5 apresentam as eficiências na remoção de fósforo total (Pt) no tratamento

    do efluente de abatedouro suíno.

    Figura 4: Eficiência na remoção de fósforo total (Pt) para o eletrodo na posição horizontal

    Figura 5: Eficiência na remoção de fósforo total (Pt) para o eletrodo na posição vertical

    As figuras 6 e 7 apresentam as eficiências na remoção de demanda química de oxigênio

    (DQO) no tratamento do efluente de abatedouro suíno.

    Figura 6: Eficiência na remoção de demanda química de oxigênio (DQO) para o eletrodo na posição horizontal

    Figura 7: Eficiência na remoção de demanda química de oxigênio (DQO) para o eletrodo na posição vertical

3.2 Discussão

Observa-se na tabela 2 que a maior eficiência de remoção (NT) foi de 32% utilizando-se tempo de 60 min, densidade de corrente de 100 A/m² e eletrodo na posição horizontal. Já a menor eficiência foi de 8% e se deu com eletrodo na posição vertical (v), tempo de aplicação de 30 min e densidade de corrente de 50 A/m².

Na remoção de fósforo total (Pt), observa-se na tabela 3, que a maior eficiência foi de 95% se deu no tempo de aplicação de 60 min, 100 A/m² e eletrodo horizontal. Contudo a menor eficiência foi para eletrodo na posição vertical (v) tempo de aplicação de 30 min e densidade de corrente de 50 A/m² foi de 51%.

Observa-se que na remoção da demanda química de oxigênio (DQO), na tabela 4, que o maior percentual de remoção foi de 86% obtido foi com eletrodo na posição vertical com densidade de corrente de 150 A/m² e tempo de aplicação de 30 min. Já o menor percentual foi de 64% se deu com eletrodo na posição horizontal, tempo de aplicação de 30 min e densidade de corrente de 150 A/m².

A figura 2 relaciona a eficiência quanto ao eletrodo horizontal, demonstrando que o aumento do tempo de tratamento melhorou a eficiência de remoção de NT. O mesmo não pode ser dito para o eletrodo na posição vertical (Figura 3), uma vez que as remoções de nitrogênio não aumentaram de forma significativa em relação ao tempo de tratamento.

Na remoção do fósforo, o tipo do eletrodo e a densidade de corrente influenciaram de forma significativa, enquanto que o tempo de tratamento influenciou apenas na menor densidade de corrente (50A/m²) e eletrodo vertical. Este mesmo comportamento foi observado para a remoção de DQO (Figuras 6 e 7).

A eletrofloculação e eletroflotação foram os principais processos de remoção dos poluentes, evidenciados na formação de uma camada de espuma na parte superior do reator.

O fato da eficiência na remoção de NT não ser significativa, pode estar associada ao fato de que o mesmo possa estar na forma de nitritos e nitratos.

4 Conclusão

As maiores remoções foram de 32% (100 A/m², 60 min e horizontal), 95% (100 A/m², 60 min e horizontal) e 86% (150 A/m², 30 min e vertical) para NT, Pt e DQO respectivamente. A eletrofloculação e eletroflotação podem ser aplicadas para o pós-tratamento de efluente de abatedouro suíno para remover fósforo e DQO estando estes dentro dos parâmetros exigidos pela resolução do consema n° 128/ 2006.

5 Referências Bibliográficas

AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION; Standard methods for the examination of water and wastewater. 20 ed. Washington APHA, 2000.

BORTOLI, J. Tratamento de resíduos líquidos III. Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Paraná 2004.

CÉSAR, P. Tecnologia eletroquímica aplicada ao tratamento de efluentes industriais. Universidade Federal Fluminense, Rio de Janeiro 2005.

CHIANG, L-C.; CHANG, J-E. & WEN, T-C. Electrochemical treatability of refractory pollutants in landfill leachate. Hazardous Waste & Hazardous Materials, 12(1): 71-82, 1995 (a).

CONSELHO ESTADUAL DO MEIO AMBIENTE-Resolução Consema N° 128/2006: Dispõe sobre a fixação de padrões de emissão de efluentes líquidos para fontes de emissão que lancem seus efluentes em águas superficiais no Estado do Rio Grande do Sul. Rio Grande do Sul 2006.

HEMKEMEIER, M.“Estudo do tratamento eletrolítico aplicado à efluente líquido de abatedouro avícola”Tese apresentada à Faculdade de Engenharia de Alimentos da Universidade Estadual de Campinas como requisito parcial para a obtenção do titulo de doutor em Engenharia de Alimentos. Campinas, SP: [s.n.], 2001.

ISRAILIDES, C.J.; VLYSSIDES, A.G.; MOURAFETI, V.N.; K ARVOUNI, G. Olive

oil wastewater treatment with the use of an electrolysis

system. Bioresource Technology, v.61, 1997.

MURPHY, O. J.; HITCHENS, G. D., KABA, L. & VEROSTKO, C. E. Direct electrochemical oxidation of organics for wastewater treatment. Water Research: 1992.

ASSIS, F. O. Poluição hídrica por dejetos de suínos: Um estudo de caso na área Rural do município de quilombo, Santa Catarina; Dissertação apresentada como requisito parcial à obtenção do grau de Mestre em Geografia, Curso de Mestrado em Geografia, área de concentração Espaço, Sociedade e Ambiente, do Setor de Ciências da Terra, Departamento de Geografia, da Universidade Federal do Paraná. Curitiba, 2006.

PLETCHER, D. & WEINBERG, N. L. The green potential of electrochemistry. Part 1: The fundamentals. Chemical Engineering: 1992.

QUEIROZ, M. S.; M, C. A.; ABREU, E. S. V.; GOMES, N. T.; BARRETO, P. R. P. & SANTIAGO, V. M. J. 5° Congresso brasileiro de petróleo e conexpo arpel ’94, Rio de Janeiro/ Brasil, 1994.

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