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REMOÇÃO DE NITROGÊNIO EM SISTEMAS BIOLÓGICOS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES 1 -Zolair Gaspar Fritsch, 2 Patrice Aquim 1 TFL do Brasil Indústria Química Ltda. ²Universidade Feevale - Instituto de Ciências Exatas – ICET. Grupo de pesquisa em materiais - couro.

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REMOÇÃO DE NITROGÊNIO EM SISTEMAS BIOLÓGICOS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES

1-Zolair Gaspar Fritsch, 2 Patrice Aquim

1 TFL do Brasil Indústria Química Ltda.²Universidade Feevale - Instituto de Ciências Exatas – ICET. Grupo de pesquisa em materiais - couro.

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INTRODUÇÃO

A presente pesquisa mostra um método para remover o nitrogênio total no efluente oriundo da TFL do Brasil e assim atender aos requisitos da legislação imposta pela resolução CONSEMA 128 de 2006.

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OBJETIVO

O trabalho teve por objetivo estudar a remoção biológica de nitrogênio em reator que combina uma aeração prolongada seguida de decantação e sistema anóxico.

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PANORAMA ATUAL

Os sistemas de tratamento do setor coureiro apresentam em sua grande maioria tratamento físico-químico seguidos de sistemas biológicos.CONSEMA 128/2006 fixa valores máximos permitidos de acordo com a vazão de lançamento do efluente.O valor máximo para a vazão de lançamento da TFL do Brasil até 40 m³/dia é de 20 mg/L ou 75% remoção;Em caso atendimento de 75% de remoção fica fixado o limite máximo de nitrogênio amoniacal de 20 mg/L

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O sistema de tratamento da TFL do Brasil compreende:ÆTratamento preliminar: caixa de gordura,pré-

decantação e peneira;ÆTratamento primário coagulação, floculação,

decantação e oxidação de sulfeto;ÆTratamento secundário lagoa aerada facultativa.

SISTEMA DE TRATAMENTO DA TFL DO BRASIL

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TRATAMENTO PRIMÁRIO

TANQUES DE SOLUÇÕES

MINI-LABORATÓRIO

COAGULAÇÃO E FLOCULAÇÃO

FILTRO PRENSA

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VISTA ÁEREA DA ETE

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HISTÓRICO DE 2008

Não atendimento do CONSEMA 128/2006 para fósforo total, Nitrogênio total e Amoniacal;Remoção média do sistema incluindo tratamento preliminar, primário e secundário era de:Æ 46% para fósforo;Æ 57,7% para nitrogênio total;

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METODOLOGIA

Avaliação da carga de nitrogênio total de todos os setores produtivos da empresa;Quantificação e qualificação do nitrogênio total (NTK, N.Amoniacal e N. orgânico).Verificação do histórico de 2008 dos monitoramentos de pH, temperatura, oxigênio dissolvido;Manutenção de monitoramentos já existentes e inclusão de novos no sistema biológico ao longo da pesquisa.

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MONITORAMENTOS EFETUADOS

Análises Equalizador Entrada da Lagoa

Meio da lagoa

Saída da lagoa

pH x x x xAlcalinidade

Totalx x x

DQO x1 x1

Nitrogênio Total

x x x x

Nitritos x1 x1 x1

Nitratos x1 x1 x1

N. amoniacal

x x x x

O2dissolvido

x x x

Diária xSemanal x1

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RESULTADOS DE NITROGÊNIO TOTAL EM 2008

Parâmetros Efluente Bruto Efluente Tratado %remoção

Meses Máximo permitido (mg N/L) Resultados (mg N/L) Nitrogênio(mg N/L) Resultados (%)

Jan 20 266 36,00 86,46

fev 20 300 86,00 71,33

Mar 20 182 24,90 86,31

Abr 20 124 112,00 9,67

Mai 20 220 125,00 43,18

Jun 20 328 184,00 43,90

Jul 20 321 201,00 37,38

Ago 20 174 139,00 20,11

Set 20 163 126,00 22,7

Out 20 212 65,40 69,15

Nov 20 227 36,20 84,0

Dez 20 212 86,90 59,0

Histórico de 2008 dos monitoramentos de nitrogênio total e % de remoção do sistema quando comparado com o efluente bruto.

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CONCLUSÕES DA 1º FASE

O reator biológico em certos períodos promovia a remoção de NTK;Características do período com maior remoção:ÆTemperaturas acima de 20ºCÆResultados das análises de fósforo menor, maior a

remoção;ÆpH acima de 7,5 maior a remoção;ÆResultados de nitrito e nitrato apresentavam valores

altos no início e meio da lagoa e muito baixo na saída da lagoa evidenciando a oxidação dos mesmos no sistema.

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REMOÇÃO DO FÓSFORO NO TRATAMENTO FÍSICO-QUÍMICO

Promoveu-se em 2008 a remoção prévia do fósforo que limitava a remoção biológica de nitrogênio no reator;Precipitação de fósforo junto a coagulação e floculação no tratamento primário com Policloreto de alumínio;A média dos resultados das análises de fósforo total era de 10,7 mg/L em 2007;A média dos resultados das análises de fósforo total em 2008 foi de 1,39 mg/L

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SISTEMA DE COAGULAÇÃO

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REMOÇÃO DO FÓSFORO NO TRATAMENTO FÍSICO-QUÍMICO

Os resultados de análise de 2008 após implantação da remoção prévia de fósforo;

0

5

10

15

20

25

30

35

Jan Fev Mar Abr May Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

ppm P

Meses

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pH

A faixa de operação do pH do equalizador foi ajustado para mín.8,0 e máx. 8,5, sendo no início da pesquisa ajustado com soda e mais tarde devido a necessidade de aumentar a alcalinidade do sistema passou-se a ajuste com cal hidratada, atualmente utilizamos a água do filtro prensa para fornecimento da alcalinidade desejada, e água alcalina de limpeza dos reatores para ajuste fino.Foi monitorado diariamente o pH da lagoa em três pontos durante setembro de 2008 EL, ML, SL, pois os sistema apresentava grande variação devido ao consumo de alcalinidade no processo de nitrificação ser maior do que a desnitrificação produzia, em outubro com o fornecimento de alcalinidade maior ao sistema o pH manteve acima de 7,5;

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OXIGÊNIO DISSOLVIDO

O monitoramento de oxigênio dissolvido da lagoa foi diário em três pontos: EL, ML, SL.O oxigênio dissolvido do sistema se manteve constante durante todo o monitoramento acima de 5 mg/L;Concluímos com isso que oxigênio a mais no sistema não interfere na desnitrificação.

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SULFETO

Sulfeto é extremamente tóxico para bactérias Nitrosomonas e Nitrobacter, monitoramento diário indicou que entrada na lagoa acima de 10 mg/L provocava a morte destas, reduzindo drasticamente a remoção de nitrogênio do sistema;

Os picos apresentados de nitrogênio nos resultados de 2010 e 2011 são resultados de picos de sulfeto na entrada da lagoa;Instalamos em 2010 um sistema piloto para oxidação de sulfeto e em agosto de 2011 instalamos o sistema definitivo de oxidação com tempo de detenção maior que 3 horas;Em novembro realizamos a automatização dos sistema;

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SISTEMA DE OXIDAÇÃO DE SULFETO

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TEMPERATURA

A temperatura é essencial para dar partida as reações dentro do reator biológico, e pode afetar a remoção dos demais parâmetros como DQO e DBO5.De setembro de 2008 a abril de 2009 a temperatura do sistema ficou acima de 25ºC e a remoção de nitrogênio acima de 75%.A queda de temperatura em abril de 2009 afetou o sistema biológico onde registramos temperaturas de 16ºC, houve uma redução na remoção de nitrogênio, e os resultados de NTK do sistema estavam fora dos parâmetros exigidos.

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TEMPERATURA

Avaliando esta variável foi possível concluir que:ÆO sistema promove remoção com temperaturas acima

de 20ºC;ÆDurante o primeiro inverno a temperatura do sistema

baixou a 17ºC, nesta temperatura a remoção é muito baixa;

ÆNão há variação da temperatura ao longo da lagoa;

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TEMPERATURA

Registro das temperatura do sistema em 2009ÆGráfico registra a queda de temperatura nos meses de

inverno.

0

5

10

15

20

25

30

35

1 51 101 152 203

Tem

pºC

Dias

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TEMPERATURA

Interferência da temperatura em 2009 nos resultados de NTK

0

50

100

150

200

250

7/1

21/1 4/2

18/2 4/3

18/3 1/4

15/4

29/4

13/5

27/5

10/6

24/6 8/7

22/7 5/8

19/8 2/9

16/9

30/9

14/1

0

28/1

0

11/1

1

25/1

1

9/12

Data

ppm 27/04

06/10

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TEMPERATURA

Remoção de NTK no mesmo período.

0

20

40

60

80

100

120

10/2 2/3 22/3 11/4 1/5 21/5 10/6 30/6 20/7 9/8 29/8 18/9 8/10 28/10 17/11 7/12

Data

%R

emoç

ão

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TEMPERATURA

Conclui-se que a partir destes resultados seria necessário e viável a instalação de um sistema de aquecimento na lagoa;

Em abril de 2010 o sistema foi instalado. Uma serpentina de vapor que promove a troca térmica com o efluente foi instalado na parte frontal da lagoa ligada a um sensor de temperatura programado para abrir em 25ºC e fechar quando temperatura chega a 30ºC. Instalado para operar nos meses de inverno.

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SISTEMA DE AQUECIMENTO

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SISTEMA DE AQUECIMENTO DA LAGOA

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RESULTADOS DE SULFETO

00,2

0,4

0,6

0,81

Data

ppm

2009 2010 2011 Máximo Permitido

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REMOÇÃO DE NTK DO SISTEMA 2010 E 2011

0

20

40

60

80

100

120

7/1 7/2 7/3 7/4 7/5 7/6 7/7 7/8 7/9 7/10 7/11 7/12

Data

%

2010 2011 Mínimo

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RESULTADOS DE NTK DE 2010 E 2011

0

20

40

60

80

100

120

7/1 7/2 7/3 7/4 7/5 7/6 7/7 7/8 7/9 7/10 7/11 7/12

Data

ppm

2010 2011 máximo

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RESULTADOS DE N. AMONIACAL 2010 E 2011

0

10

20

30

40

50

60

70

80

7/1 7/2 7/3 7/4 7/5 7/6 7/7 7/8 7/9 7/10 7/11 7/12Data

ppm

2010 2011 Máximo

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CONCLUSÕESO trabalho demonstrou que através de estudos e pesquisa foi possível a redução do Nitrogênio total e amoniacal num sistema de reator biológico facultativo.Resultados obtidos foram satisfatórios, após instalação do sistema de aquecimento na lagoa temos a temperatura sob controle e a remoção de Nitrogênio do sistema chegou a 97,0%.Ficou comprovado que os sistemas biológicos quando bem operados e dando as condições necessárias ao sistema biológico: temperatura, pH e removendo os elementos que apresentam toxidez ao sistema como sulfeto e fósforo, podemos chegar a altos níveis de remoção do sistema. Comprovou-se também que a fonte de carbono para a desnitrificação pode ser a própria carga orgânica do efluente pré-tratado, sem a necessidade de ofertar outras fontes que podem aumentar os custos do tratamento.

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MUITO OBRIGADA!