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XXII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XVIII Encontro Latino Americano de Pós-Graduação e VIII Encontro de Iniciação à Docência - Universidade do Vale do Paraíba. 1 TRATAMENTO DE EFLUENTE DE LAVA A JATO VIA TÉCNICA DE FLOTAÇÃO POR AR INDUZIDO Henrique Ferreira Graça Cardoso, Lorena Santos Almeida, Natália Ruy Coutinho, Icaro Pianca Guidolini Universidade Federal do Espírito Santo, Alto Universitário, S/N, Guararema - 29500-000 - Alegre-ES, Brasil, henriquecardoso6@hotmail.com, almeidasloren@gmail.com, natalia_ruyc@hotmail.com, icaropg@gmail.com. Resumo – O tratamento de efluentes antes do descarte em corpos hídricos ou visando o reuso é essencial para a manutenção da água no planeta. No setor de lavagem de veículos há muito desperdício desse recurso, sendo gerado um efluente que possui alguns contaminantes como óleos e graxas. Visto isso, esse trabalho teve como objetivo realizar o tratamento do efluente proveniente de lava a jato pelos processos de Coagulação/Flotação (C/F) e Coagulação/Decantação/Flotação (C/D/F) por ar induzido em um flotador de bancada, construído a partir de materiais simples e de baixo custo. No pré-tratamento do efluente oleoso foram utilizados os coagulantes sulfato de alumínio e Tanfloc- SG, em diferentes concentrações. A configuração C/D/F mostrou-se mais satisfatória do que a configuração C/F e o Tanfloc-SG apresentou maior redução dos parâmetros teor de óleo residual, turbidez e Sólidos Dissolvidos Totais (SDT) do que o sulfato de alumínio. Palavras-chave: reuso, flotação, lava a jato, efluente. Área do Conhecimento: Engenharias – Engenharia Química. Introdução O crescimento populacional e a industrialização contribuíram para o aumento do consumo de água e tem causado redução da quantidade disponível para consumo (MIERZWA; HESPANHOL, 2005). Além disso, as atividades humanas geram efluentes que são descartados nos corpos hídricos, acarretando contaminação e mudança nos parâmetros físico-químicos da água (IMHOFF; IMHOFF, 1986). Diante do aumento da poluição, a legislação que controla o descarte de efluentes está se tornando cada vez mais rigorosa, o que aumenta a demanda por melhorias nos sistemas de tratamento e pelo emprego de novas tecnologias (ROSA, 2002). A atividade de lavagem de veículos, por exemplo, utiliza grande quantidade de água e gera um efluente que contém muitos resíduos, como: surfactantes, poeira, fuligem, óleo, graxa e gasolina (ASEVEDO; JERÔNIMO, 2012). Segundo o Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), o descarte de óleos usados ou contaminados em solos, subsolos, corpos de água e sistemas de esgoto é proibido. Dessa forma, é de suma importância a busca por alternativas para o tratamento do efluente proveniente de lava a jato, visando a atenuar as consequências de seu despejo, diminuir o volume de água utilizado e promover o reuso (BRASIL, 2011). Os flotadores têm sido muito eficientes na remoção de sólidos e líquidos com altos teores de óleo, graxa e/ou detergente, como o efluente proveniente de lava a jato (GAUTO; ROSA, 2011). A flotação consiste no borbulhamento de gás no meio a ser flotado, fazendo com que as partículas presentes no efluente fiquem aderidas à superfície das bolhas, ascendendo em direção à superfície do equipamento, onde são coletadas (CARVALHO, 2006). Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo estudar o tratamento do efluente proveniente de um lava a jato localizado na cidade de Alegre-ES pelos processos de coagulação/flotação e coagulação/decantação/flotação por ar induzido, utilizando sulfato de alumínio e Tanfloc-SG (coagulante natural à base de tanino) como agentes coagulantes em um flotador de bancada. Para tal, foram coletadas amostras do efluente bruto proveniente das atividades de lavagem de veículos no estabelecimento estudado e do descarte do lava a jato resultante do tratamento pelo sistema caixa SAO. O efluente tratado pelo método proposto nesse trabalho recebeu o nome de água tratada. XXII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XVIII Encontro Latino Americano de Pós-Graduação e VIII Encontro de Iniciação à Docência - Universidade do Vale do Paraíba. 2 Metodologia Inicialmente, fez-se uma revisão bibliográfica sobre a composição do efluente proveniente de lava a jato e sobre a técnica de flotação. Por meio disso, foi possível compreender melhor os fatores que influenciam a eficiência do método proposto. Na etapa seguinte do trabalho, foi construído o flotador por ar induzido de bancada, conforme apresentado na Figura 1. Figura 1- Flotador por ar induzido de bancada. Fonte: Autores. O fluxo de ar proveniente de soprador (1) passa pelo rotâmetro (2) para medição da vazão. Em seguida, passa por uma válvula esfera (3), que pode ser manipulada de modo a aumentar ou diminuir esse fluxo, e é introduzido na parte inferior da coluna de flotação (4). Ao passar pelo dispersor na base da coluna, as bolhas são geradas e interagem com o efluente previamente submetido à coagulação alimentado no topo (7), fazendo com que as partículas oleosas e as sujidades sejam flotadas. Desse modo, a água tratada é retirada pela torneira contida na parte inferior (5) e o lodo é coletado na parte superior (6). A válvula de ajuste fino (8) é integrada ao equipamento de medição de vazão utilizado. A coluna de flotação foi construída com um tubo de policloreto de vinila (PVC) de 10 cm de diâmetro e 0,6 m de altura, um dispersor com furos de 0,8 mm de diâmetro feito de politereftalato de etileno (PET), um soprador da Metalcorte MOTORES com potência de 0,5 CV, um registro esfera manual da marca TIGRE, um rotâmetro da TecQuipment, modelo H10, uma torneira para saída de água tratada, mangueiras para passagem de ar e um coletor de lodo desenvolvido a partir de um recipiente plástico. O rotâmetro utilizado foi calibrado para adaptá-lo à utilização de ar. Para tal, mediu-se a velocidade do ar (𝑣) correspondente a cada ponto da escala na saída do rotâmetro por meio de um termo-anemômetro da marca INSTRUTHERM (modelo TAR-176), e relacionou-se essa medida à área da seção transversal do tubo (A), obtendo-se uma relação entre a altura do rotâmetro e a vazão empregada (Q), conforme a equação 𝑄 = 𝑣. 𝐴. O efluente utilizado foi o proveniente da empresa chamada Lava a Jato do Renatinho, localizada na cidade de Alegre – ES. O sistema adotado atualmente pelo estabelecimento para o tratamento do efluente gerado é o de Caixa Separadora de Água e Óleo (SAO). As amostras foram coletadas pelos autores do presente trabalho a partir do efluente bruto obtido na lavagem dos veículos (após a sedimentação dos sólidos mais grosseiros) e do efluente tratado pela caixa SAO, que é descartado nos corpos hídricos, a fim de comparar a eficiência do tratamento desse sistema com o método proposto nesse estudo. A fim de permitir a separação das substâncias oleosas da água por meio da flotação, o efluente coletado foi tratado com agentes coagulantes antes de sua alimentação na coluna de flotação. XXII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XVIII Encontro Latino Americano de Pós-Graduação e VIII Encontro de Iniciação à Docência - Universidade do Vale do Paraíba. 3 O pH do efluente bruto foi previamente medido para verificar se o mesmo se encontrava nas faixas de atuação dos coagulantes. Os coagulantes utilizados foram sulfato de alumínio e Tanfloc-SG, cedido pela empresa TANAC S.A., do estado do Rio Grande do Sul. As quantidades de cada coagulante utilizadas nos ensaios foram definidas a partir de testes de coagulação realizados em uma faixa de seis concentrações diferentes: - De 3 a 8 g/L (intervalos de 1 g/L) e 0,3 a 0,8 g/L (intervalos de 0,1 g/L) para o sulfato de alumínio, baseando-se nas concentrações extremas da faixa utilizada por Knorst (2012); - De 30 a 130 mg/L (intervalos de 20 mg/L) para o Tanfloc-SG, baseadas no estudo de Fernandeset al. (2015). A massa de coagulante correspondente a cada concentração da faixa foi adicionada a 100 mL de efluente bruto, misturando-os manualmente, e manteve-se o sistema em repouso durante 20 minutos. A melhor concentração de coagulante foi definida por meio da maior redução de turbidez observada visualmente. Realizaram-se seis testes de coagulação, um para cada experimento realizado. Inicialmente, a coluna de flotação foi preenchida com água proveniente do sistema de abastecimento a fim de regular-se a vazão de ar ideal para a formação das bolhas. Assim, fixou-se a posição da válvula para os experimentos posteriores. Nos experimentos realizados a coluna permaneceu em operação durante 10 minutos, sem retirada de água tratada. Posteriormente, abriu-se a torneira de coleta do efluente tratado e iniciou-se a alimentação de efluente bruto previamente submetido à coagulação, de forma lenta e contínua. A fase oleosa foi retirada no topo do equipamento e o efluente tratado foi retirado no fundo. O procedimento foi realizado com a utilização de 5 L de efluente, em triplicata, para cada experimento e os ensaios foram realizados utilizando-se duas configurações: Coagulação/Flotação (C/F) e Coagulação/Decantação/Flotação (C/D/F). No ensaio de C/D/F, após a adição do coagulante, o sistema permaneceu em repouso durante 30 minutos. O sobrenadante foi conduzido à coluna de flotação, onde procedeu-se a técnica descrita. Foram realizadas algumas análises de caracterização do efluente bruto, e do efluente tratado a fim de verificar a eficiência do método proposto. Os parâmetros analisados foram: óleo residual, pH, Sólidos Dissolvidos Totais (SDT), turbidez e cloro residual. A caracterização do teor de óleo residual foi feita por meio da técnica gravimétrica de extração líquido-líquido, utilizando-se o hexano como solvente orgânico. A análise de pH foi feita com o pHmetro DM-22 da Digimed, a de SDT foi realizada conforme a metodologia proposta pela Norma Técnica Interna NTS 013 da Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo – SABESP (SÃO PAULO, 1999), a de turbidez pelo Turbidímetro Digital Microprocessado DL 350 da DEL LAB e a de cloro residual foi realizada com um comparador colorimétrico com prisma DLH 2000 da DEL LAB. Resultados A calibração do rotâmetro possibilitou a construção de uma curva de calibração, conforme a figura 2. Figura 2- Flotador por ar induzido de bancada. Fonte: Autores. XXII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XVIII Encontro Latino Americano de Pós-Graduação e VIII Encontro de Iniciação à Docência - Universidade do Vale do Paraíba. 4 O pH do efluente bruto coletado durante os experimentos variou entre 7,39 e 7,52, indicando que os coagulantes sulfato de alumínio e Tanfloc-SG poderiam ser utilizados. A Tabela 1 contém a concentração ótima de agente coagulante obtida para cada experimento por meio dos ensaios de coagulação realizados. Tabela 1- Concentração ótima de coagulante para cada experimento. Experimento Configuração Coagulante Concentração 1 C/F Sulfato de alumínio 6 g/L 2 C/F Tanfloc-SG 130 mg/L 3 C/F Sulfato de alumínio 0,5 g/L 4 C/D/F Sulfato de alumínio 0,3 g/L 5 C/D/F Tanfloc-SG 30 mg/L 6 C/D/F Sulfato de alumínio 0,3 g/L Fonte: Autores. A Figura 3 representa os resultados das análises de turbidez do efluente bruto, da água tratada e do efluente descartado, em termos da média dos resultados obtidos, para todos os experimentos realizados. Figura 3- Gráfico da comparação da turbidez. Fonte: Autores. Os resultados das análises de teor de óleo do efluente bruto, da água tratada e do efluente descartado, em termos da média da triplicata, estão representados na Figura 4. Figura 4- Gráfico da comparação do teor de óleo residual. Fonte: Autores. XXII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XVIII Encontro Latino Americano de Pós-Graduação e VIII Encontro de Iniciação à Docência - Universidade do Vale do Paraíba. 5 A Figura 5 expõe os resultados das análises dos Sólidos Dissolvidos Totais do efluente bruto, da água tratada e do efluente descartado, em termos da média da triplicata. Figura 5- Gráfico da comparação do teor de SDT. Fonte: Autores. Para todas as amostras, segundo a técnica utilizada, não houve quantificação de cloro residual livre. Discussão De acordo com o gráfico presente na Figura 2, as vazões mínima e máxima de ar que o rotâmetro consegue medir são de aproximadamente 5000 cm3/s e 35000 cm3/s, respectivamente. Além disso, a curva da relação entre a escala do rotâmetro e a vazão de ar apresentou boa linearidade, o que pode ser observado pelo fato de o coeficiente de determinação (R2) da equação da reta obtida ser bem próximo de 1. Rosa (2002) estudou o tratamento de efluentes oleosos por floculação pneumática e flotação em uma coluna de 1 m de altura e 5 cm de diâmetro e obteve máxima eficiência de remoção de óleo (93%) utilizando uma vazão de ar de 666,67 cm3/s. Desse modo, percebeu-se que os valores de vazão obtidos com a calibração do rotâmetro para uma coluna de 0,6 m de altura e 10 cm de diâmetro foram muito superiores ao recomendado pelo autor, pois quanto menor a altura da coluna, menor a vazão de ar necessária para que haja flotação das partículas sem coalescência das bolhas e sem muita turbulência no meio. Portanto, o uso desse equipamento para medição da vazão no processo foi impossibilitado e fez-se o controle dessa variável por meio da válvula existente no equipamento de medição de vazão. A vazão foi fixada em aproximadamente 354,711 cm3/s, medindo-se a velocidade do ar na entrada inferior da coluna. Pela Figura 3, é possível observar que os experimentos envolvendo as técnicas de coagulação, decantação e flotação apresentaram menores valores de turbidez em relação aos experimentos que en3volveram somente coagulação e flotação. Dentre os ensaios realizados com C/D/F o Tanfloc-SG mostrou-se mais eficiente em relação ao sulfato de alumínio na remoção da turbidez e de SDT. A partir da Figura 4, é possível observar que em todos os experimentos houve redução significativa no teor de óleo residual, exceto no experimento 3. Novamente, os ensaios realizados com C/D/F apresentaram menores teores de óleo na água tratada, embora o experimento 1 tenha apresentado maior redução de óleo em relação ao efluente bruto. Além disso, o experimento 1 apresentou teor de óleo residual no efluente bruto superior aos outros experimentos. Uma das explicações para essa eventualidade é que ela pode ter decorrido dos tipos de lavagens efetuadas no dia da coleta, como por exemplo, partes inferiores da lataria e internas, motor, carter, entre outros. Por meio da análise da Figura 5 é possível constatar que apenas nos experimentos 2 e 5 houve redução significativa na concentração de SDT, enquanto o experimento 1 representa uma exceção aos resultados obtidos com os ensaios realizados, o que pode ter acontecido devido ao fato de o hidróxido de alumínio, solúvel em meio ácido, ter precipitado após o procedimento de secagem em estufa para análise dos SDT. O excesso de hidróxido de alumínio formado ocorreu em função da abundante quantidade de sulfato de alumínio utilizada, por isso é importante o uso da concentração correta de coagulante. XXII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XVIII Encontro Latino Americano de Pós-Graduação e VIII Encontro de Iniciação à Docência - Universidade do Vale do Paraíba. 6 Não houve quantificação de cloro, pois o efluente fica armazenado em local aberto durante longos períodos, dentro da Caixa SAO, favorecendo a liberação desse composto por ele ser volátil. O tratamento empregado pelo lava a jato estudado apresentou-se menos eficiente do que o método proposto no presente trabalho, o que pode ser verificado nas Figuras 3, 4 e 5 por meio da menor redução da turbidez, do teor de óleo residual e do SDTem relação ao efluente bruto em comparação aos experimentos realizados. Conclusão Por meio do flotador por ar induzido de bancada construído, foi possível realizar o tratamento do efluente proveniente da empresa Lava a Jato do Renatinho, situada em Alegre-ES. Por meio da realização da caracterização físico-química do efluente bruto e do efluente tratado observou-se que a configuração C/D/F apresentou resultados satisfatórios para a remoção de óleo, turbidez e SDT. O Tanfloc-SG apresentou melhores resultados no geral, em relação ao sulfato de alumínio, mas vale ressaltar que o sulfato de alumínio tem grande potencial para ser utilizado em estudos envolvendo a técnica de flotação para o tratamento de efluentes oleosos devido à formação de flocos menores e mais leves. Além disso, o coagulante inorgânico possuiu maior disponibilidade de mercado do que o Tanfloc-SG. Referências ASEVEDO, K. C. S.; JERÔNIMO, C. E. M. Diagnóstico ambiental de postos de lavagem de veículos (lava-jatos) em Natal-RN. 2012. Revista Scientia Plena. v. 8, n. 11, p. 1-11, 2012. BRASIL. CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE – CONAMA. Resolução nº 430. MMA. 2011. CARVALHO, B. E. F. C. Desenvolvimento e operação de um flotador de bancada visando a realização do estudo de tratabilidade da água da represa de vargem das flores. 2006. 31f. Monografia (Técnico em Meio Ambiente) - Centro Federal De Educação Tecnológica De Minas Gerais, Belo Horizonte, 2006. FERNANDES et al. Aplicação de tanino como coagulante no reuso da água de lavação de automóveis e a utilização do lodo na agricultura. REDE – Revista Eletrônica do PRODEMA, Fortaleza. v.9, n.1, p. 51-61, 2015. GAUTO, M.A.; ROSA, G. R. Processos e operações unitárias da indústria química. Ed. Ciência Moderna, Rio de Janeiro, 2011. IMHOFF, K.R; IMHOFF, K.R. Manual de Tratamento de Águas Residuárias. Ed. Edgard Blücher Ltda. São Paulo, 1986. KNORST, A.J. Estudo da eficiência de coagulação-floculação na remoção de óleo do efluente gerado em uma empresa do ramo petroquímico. 2012. 37f. Trabalho de conclusão de curso (graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2012. MIERZWA, J. C.; HESPANHOL, I. Água na indústria: uso racional e reuso. Oficina de textos, São Paulo, 2005. ROSA, J. J. Tratamento de efluentes oleosos por floculação pneumática em linha e separação por flotação – processo FF. 2002. 145 f. Tese (Doutorado em Engenharia) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2002. SÃO PAULO. SABESP – Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo. Norma Técnica Interna NTS 013: Sólidos – Método de Ensaio. 1999.
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