Remoção De fósforo De Esgoto Sanitário Efluente De UASB Em Jarteste

INTRODUÇÃO

O fósforo é um dos principais nutrientes participantes dos processos biológicos, aparecendo nas águas sob três formas diferentes: fosfatos orgânicos, ortofosfatos e polifosfatos. Em águas naturais, o fósforo tem sido apontado como o principal responsável pela eutrofização artificial destes ecossistemas. Isso se deve ao fato deste, assim como também o nitrogênio, serem elementos usados na síntese celular dos organismos aquáticos autotróficos. Sua origem em mananciais superficiais pode se dar de forma natural (rochas, material particulado na atmosfera e decomposição de organismos) ou artificial (esgotos, fertilizantes e materiais particulados industriais presentes na atmosfera).

A remoção de fósforo em esgoto sanitário é realizada principalmente por dois processos: precipitação química (remoção entre 70% e 90%) ou remoção biológica (remoção entre 70% e 90%). A a osmose reversa seria a forma mais eficiente, porém é bastante cara e muito pouco utilizada com essa finalidade.

A precipitação envolve a adição de químicos para alterar o estado de partículas em suspensão ou dissolvidas (transformá-las em sólidos) a fim de facilitar sua remoção por sedimentação. Já a coagulação é o processo de desestabilização de partículas coloidais, para que o crescimento da partícula possa ocorrer através de colisões entre partículas (Metcalf & Eddy, 2003). A precipitação química é intimamente relacionada à coagulação, pois na coagulação ocorre a aglutinação de sólidos e precipitação de íons fostato.

Com a adição de produtos químicos ao esgoto sanitário ocorrerá não somente a precipitação de fosfato, e outros íons, como também haverá formação de sólidos, inclusive a formação de sólidos que não contenham fosfato. Esses sólidos, durante sua formação, consomem uma parcela dos precipitantes e há produção adicional de lodo. Por isso, é importante que se tenha um conhecimento da natureza dos fosfatos formados pela adição destes precipitantes às águas residuárias, examinando suas variações de solubilidade de acordo com as condições da solução.

Empregando a cal hidratada para a remoção do fosfato, ela primeiro reagirá com a alcalinidade do esgoto e precipitará CaCO3, pelas equações:

Ca(OH)2 + H2C03 ↔CaCO3 + 2H2O

Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2↔ 2CaCO3 + 2H2O

Aumentando o pH do esgoto além de 10, o excesso de íons de cálcio reagirá com o fosfato, como a seguir:

10Ca2+ + 6PO43- + 2OH- ↔Ca10(PO4)6(OH)2

Com o emprego do cloreto férrico, ele reage com o ortofosfato solúvel e produz um precipitado, seguindo as reações:

Fe3+ + PO4 ↔FePO4

Fe3+ + 3OH- ↔Fe(OH)3

OBJETIVO

Demonstrar os procedimentos de um ensaio típico de mistura rápida, floculação e sedimentação utilizando equipamentos de Jarteste, visando à obtenção de parâmetros para a coagulação e precipitação de fósforo de esgoto sanitário.

MATERIAIS

- Amostra de efluente de reator UASB;

- Jarteste;

- Espectrofotômetro;

- Tubidímetro;

- pHmêtro;

- Cronômetro;

- Solução 20 g L-1 de cal hidratada (Ca(OH)2);

- Solução 20 g L-1 de cloreto férrico (FeCl3);

- Vidrarias diversas.

METODOLOGIA

Primeiramente, coletou-se uma amostra de efluente de reator UASB (esgoto doméstico tratado em reator UASB) e colocou-se 2 litros da amostra em cada um dos 6 jarros do Jarteste. Em seguida, houve o ajuste da rotação no equipamento para mistura rápida, considerando que os jarros eram “sem estatores”. O valor dado (800 s-1) foi convertido em rpm através da análise do gráfico presente no aparelho, o que resultou numa rotação de 360 rpm.

Após a configuração correta do aparelho, foi preparado um suporte com copos dosadores, cada um acima de um jarro do Jarteste. A função desse suporte era adicionar o coagulante à amostra, no momento desejado, em todos os jarros ao mesmo tempo. Para cada copo, foi colocado um volume de solução 20 g L-1 de cal hidratada ou de cloreto férrico, a fim de gerar, após sua adição à amostra de esgoto, misturas finais com concentrações pré-estabelecidas. A Tabela 1 mostra a concentração desejada em cada jarro e o equivalente volume de solução de coagulante a ser adicionado.

Tabela 1. Concentração final de coagulante nos jarros do Jarteste e o volume de coagulante a ser adicionado.

Coagulante Jarro Concentração desejada (mg L-1) Volume de coagulante adicionado (mL)

Cloreto Férrico 1 50 5

2 60 6

3 70 7

4 80 8

5 90 9

6 100 10

Cal Hidratada 1 140 14

2 180 18

3 220 22

4 260 26

5 300 30

6 340 34

Após os copos dosadores serem preenchidos com os volumes necessários, as pás do Jarteste foram abaixadas, e o aparelho foi ligado. Seguinte a isso, os copos dosadores foram virados, despejando seu conteúdo em cada jarro do Jarteste, e o cronômetro foi acionado ao mesmo tempo. Quando o tempo de coagulação foi atingido (para mistura rápida, consideramos 20 segundos), houve a coleta de amostras de cada jarro, para análise futura.

Em seguida, para que ocorresse a floculação, ajustou-se novamente a rotação do aparelho, dessa vez para 60 s-1, ou seja, 68 rpm (calculado do modo já descrito anteriormente). Esperou-se completar o tempo de floculação de 15 minutos para a coleta de amostra dos 6 jarros para análise.

Para a sedimentação, após o termino do ensaio de floculação, desligou-se o motor do aparelho, e o tempo de sedimentação foi calculado como apresentado na Equação 1.

t"sed = " (distância