Os reatores anaeróbios tipo Uasb tornaram-se consagrados no Paraná e no Brasil, ao serem utilizados de maneira extensiva no tratamento de esgotos para populações de 200 a 600.000 habitantes. Receberam junto à Sanepar o nome de Ralf, com a introdução de modificações construtivas. O pós-tratamento de efluentes provenientes de reatores anaeróbios está sendo estudado, em instalações piloto e mesmo em escala real, através de convênio entre Sanepar e a PUC-PR. Busca-se atender a legislação brasileira para o lançamento dos efluentes nos corpos d‘água receptores, cujos padrões não são atendidos totalmente pelos reatores tipo Uasb. Este trabalho apresenta resultados do monitoramento da ETE Cambuí (Campo Largo - PR), instalação que emprega o sistema Ralf+ FAD, construída pela Sanepar, para uma vazão de 360 m³/h. O efluente apresentou valores de 71 ± 12 mg/l, 5 ± 2 mg/l e 30 ± 1 mg/l, respectivamente para a DQO, DBO e SST. A turbidez apresentou valor de 4,1 ± 2,7 UNT e o PO4, 1,6 ± 0,6 mg/l, representando uma eficiência de remoção de 64%. Também estão apresentados os resultados do monitoramento de uma instalação piloto, operando com efluente anaeróbio, construída junto à ETE Ronda (Ponta Grossa - PR). O efluente do flotador apresentou valores de 37 ± 17 mg/l, 9 ± 4 mg/l e 4,4 mg/l, respectivamente à DQO, DBO e turbidez. O fosfato apresentou concentrações no efluente da ordem de 0,07 ± 0,06 mg/l.

UASB anaerobic reactors became well known in Paraná and in Brazil for their extensive use in wastewater treatment for populations ranging from 200 to 600,000 inhabitants. At Sanepar, after the introduction of a few design changes, they were called Ralf. Post-treatment of effluents originated in anaerobic reactors is being studied at pilot units, and also on a real scale, through an agreement between Sanepar and PUC-PR. This is an attempt to comply with the Brazilian laws for effluent release into water bodies, whose standards are not quite fulfilled by the UASB type reactors. This study shows the results of monitoring the ETE Cambuí (effluent treatment facility in Campo Largo - PR), using the Ralf+FAD system, built by Sanepar, for a 360 m³/h flow. The effluent’s COD, BOD and SST were 71 ± 12 mg/l, 5 ± 2 mg/l and 30 ± 1 mg/l respectively. Turbidity was 4,1 ± 2,7 UNT and PO4, 1,6 ± 0,6 mg/l, accounting for a 64% removal. The paper also presents the results of monitoring a pilot-unit operating with anaerobic effluent built at the ETE Ronda (Ponta Grossa - PR). The floater effluent’s COD, BOD and turbidity were 37 ± 17 mg/l, 9 ± 4 mg/l and 4,4 mg/l, respectively. Phosphate concentration was 0,07 ± 0,06 mg/l.

A flotação é uma operação unitária utilizada para separar partículas líquidas ou sólidas da fase líquida. A separação é obtida introduzindo-se bolhas finas de ar na fase líquida, provocando a ascensão de partículas para a superfície, mesmo as com maior densidade que o líquido. Uma vez na superfície podem ser coletadas e removidas por escumadeiras. No sistema de flotação por ar dissolvido - FAD, o ar é dissolvido no esgoto sob pressão de algumas atmosferas, seguido pela liberação a pressão atmosférica. Em unidades de certo porte, uma porção do efluente do flotador (15 a 120%) é recirculada, pressurizada e semi-saturada com ar. Esta porção é então misturada com o afluente, antes de sua admissão ao tanque de flotação e o ar libera-se da solução, quando em contato com o material particulado, na entrada do tanque (METCALF; EDDY, 1991).

A Escola de Engenharia de São Carlos – EESC/USP, desenvolveu vários estudos referentes à flotação de efluentes anaeróbios, em escala de laboratório, utilizando equipamento (flotateste), desenvolvido por Reali e Santos (REALI et al., 1998). PENETRA et al. (1998) citam os resultados e conclusões de investigação realizada visando estudar o efeito da dosagem de cloreto férrico e da variação de pH na eficiência de um equipamento de flotação, em escala de laboratório, alimentado com efluente de reator Uasb (18 m3), tratando esgoto doméstico. O tempo de detenção hidráulica no reator Uasb era de 8 horas. Os ensaios foram conduzidos com variação da dosagem do cloreto férrico de 30 a 110 mg/l, e da variação do pH de 5,1 a 7,6 com a aplicação de cal. O tempo de floculação (60 minutos), o gradiente de velocidade (60s-1), a pressão de saturação (450 kPa) e a fração de recirculação (20%) foram mantidos constantes ao longo dos ensaios. A velocidade de flotação foi feita variar entre 5 a 25 cm/min. Os melhores resultados na remoção da DQO (91%) foram obtidos com dosagem de 65 mg/l de cloreto férrico e pH de 5,3. Nesta dosagem a remoção de fosfato total, SST, turbidez e cor foram de 95%, 95%, 97% e 92% respectivamente. A dosagem citada foi também a menor que permitiu uma aparente estabilidade do sistema de flotação para diferentes velocidades de flotação. Maiores dosagens podem aparentemente não significar aumento na remoção da turbidez a ponto de justificar custos adicionais associados à aquisição de produtos químicos e à disposição do excesso de lodo.

REALI et al. (1998) apresentaram o resultado de investigação realizada com vistas a avaliação do gradiente médio de velocidade (Gf) e do tempo de floculação (THDf) na eficiência de um equipamento de flotação, em escala de laboratório, alimentado com efluente de reator Uasb (18m3), tratando esgoto doméstico. O tempo de detenção hidráulica no reator Uasb era de 8 horas. Após a realização de ensaios preliminares, foram mantidos constantesa dosagem de cloreto férrico (65 mg/l), as condições de mistura rápida (TDH de 30s e Gm de 1100s-1), fração de recirculação de 20% na etapa de flotação e pressão de saturação de 450 kPa. O tempo de floculação de 15 min, associado a valores de Gf entre 50 e 80s-1, e o tempo floculação de 25 min, associado a valores de Gf em torno de 50s-1, forneceram valores bastantes satisfatórios e próximos entre si na remoção de turbidez (entre 97 e 98%, para velocidade de flotação entre 5 e 15cm/min). A DQO foi positivamente influenciada pelo aumento do tempo de floculação de 15 para 25 minutos, mas foi reduzida a influência dos diferentes valores de Gf estudados (entre 30 e 100s-1) na remoção de DQO. Assim obteve-se eficiências entre 89,1% e 91,5%, com residuais entre 28 e 22mg/l, para THDf de 25min e Vf de 10cm/min. Para TDHf de 15 min, associado a Gf de 80s-1, e para TDHf de 25min, associado a Gf de 50s-1, não foi detectada a presença de sulfetos no efluente final. Para essas mesmas condições, verificou-se remoção marginal de NTK, ao redor de 31%. As maiores remoções de fosfato total (em torno de 96%) foram observadas nos ensaios com Gf entre 80 e 100s-1, em ambos os tempos de floculação testados. Aparentemente, esses valores de Gf influenciam positivamente a cinéticada remoção de fosfato.

PENETRA et al. (1999) apresentaram o resultado de investigação realizada mediante variação da fração de recirculação do efluente pressurizado a 450 k Pa, com emprego de equipamento de flotação em escala de laboratório, alimentado com o efluente de reator tipo Uasb (18m3), tratando esgoto doméstico. O tempo de detenção hidráulico no reator Uasb era de 8 horas. Durante os ensaios de floculação/flotação foi mantida fixa a dosagem de cloreto férrico (65mg/l), mistura rápida com tempo de 30s e Gn de 1100s-1 e floculação com tempo de 15 min e Gf de 80s-1. A fração de recirculação foi variada de 5 a 30%, em volume, e a velocidade de flotação entre 5 e 25cm/min. Como conclusão a fração de recirculação de 20% (16 a 19 g ar/m3), proporcionou grande estabilidade ao processo e forneceu excelentes resultados quanto à remoção de DQO (85%), de fosfato total (95,4%) e de SST (95,1%). Considerando-se a eficiência global do sistema Uasb e flotação obteve-se até 97% de remoção de DQO (concentração do efluente na faixa de 20 a 30mg/l), até 98% de fosfato total (concentração na faixa de 0,5 a 0,6 mg/l) e até 99% de SST (concentra-ção em torno de 2 mg/l). Quanto aos parâmetros NTK e sulfetos, foram determinados apenas para a amostra obtida no ensaio que forneceu a maior remoção de DQO (recirculação de 20%), sendo observados eficiências de 24,3% (residual de 25,8 mg/l) e 51,9% (residual de 0,52 mg/l) respectivamente.

PINTO FILHO e BRANDÃO (2000) também estudaram em Brasília - DF, o uso da flotação por ar dissolvido como pós-tratamento de efluentes anaeróbios de reatores tipo Rafa. Foi utilizada uma unidade em escala de laboratório e o coagulante utilizado, o sulfato de alumínio, com melhores resultados na faixa de dosagem de 160 a 240 mg/l. Nos experimentos mantiveram-se constantes tempo de mistura rápida de 1 minuto, Gm ao redor de 1000 s-1, Gf de 100s-1 e pressão de saturação de 500 kPa. Os parâmetros operacionais que conduziram aos melhores resultados foram taxa de aplicação na flotação de 8,1 m³/m².diae taxa de recirculação de 10% a 20%. A FAD, em condições operacionais adequadas, alcançou remoções de 79% para turbidez, 73% para DQO, 74% para SST e 99% para PO4 (filtrado).

 A realização da pesquisa relativa a floculação - flotação por ar dissolvido aplicada ao pós-tratamento de reatores anaeróbios, em escala real, está sendo cumprida junto a ETE Cambuí (Campo Largo - PR), da Sanepar, cuja vazão de projeto é de 360 m³/h. O projeto foi executado em 1996 e o início da operação ocorreu em abril de 1998.

No processo de coagulação química, o coagulante metálico (cloreto ferrico) hidrolisável é aplicado ao efluente do reator Uasb (aqui denominado Ralf), em uma câmara de mistura rápida (G >700s-1 e TDH <5s). Em seguida o esgoto é enviado ao floculador e posteriormente ao flotador. No tanque de flotação o efluente floculado é misturado à água clarificada e supersaturado de ar (pressão 4 a 6 bar). Ao ser exposta à pressão atmosférica, a água libera o ar em forma de microbolhas e ao ascender promove a flotação os flocos já formados (figura 1).

Reator Ralf: volume total de 4000 m3, altura total de 6 m, TDH de 11,1 horas, vazão de 360m3/h (100 l/s) e número de unidades de 2 em paralelo.

Misturador Rápido: volume total de 1,2 m3, cloreto férrico (30 a 90 mg/l) como produto químico, Gm>700s-1 (mecanizado) e TDH de 12 s.

Floculador: volume total de 60 m3, gradiente (Gf) com os valores de 90, 60 e 30 s-1 (mecanizado) e número de unidades de 3 em série, TDH de 10 minutos.

Flotador (FAD): área total de 46 m2, taxa de escoamento superficial de 7,8 m³/m².h, velocidade ascensional de 7,8 m/h (13 cm/min), taxa de recirculação de 10% (Qrec/Q), raspador de lodo superficial mecanizado, tanque de água para saturação com pressão de 5 bar (Recheio de anéis de PVC) e número de unidades de 2 em paralelo.

Procedeu-se o monitoramento da ETE Cambuí, no mês de março de 2001, estando os resultados expressos na tabela 1. O efluente do flotador apresentou valores de 71 ± 12 mg/l, 5 ± 2 mg/l e 30± 11 mg/l respectivamente para a DBO, DQO e SST. Estes valores representaram eficiências de remoção no flotador de 88%, 97% e 88% para os citados parâmetros. A turbidez igualmente apresentou elevada eficiência de remoção e o efluente do flotador 4,1 ± 2,7 UNT.

Como era de se esperar a eficiência de remoção de P04 foi significativa, 64%, produzindo em efluente com 1,6± 0,6 mg/l, ressalvando que para poucos dados. A remoção do Nitrogênio (NTK) foi errática e desprezível. O OD apresentou um valor próximo ao 1,0 mg/l, mas em outras ETEs da Sanepar com tratamento físico-químico, pode atingir mais de 2,0 mg/l, quando no percurso do esgoto tratado, houver algum tipo de aeração em vertedores ou canais.

Foram conduzidos estudos relativos ao monitoramento da ETE Cambuí (Campo Largo – PR), instalação que emprega o sistema Ralf+FAD, construída pela Sanepar, para uma vazão de 360 m³/h. O efluente do flotador apresentou valores de 71 ± 12 mg/l, 5 ± 2 mg/l e 30 ± 1 mg/l, respectivamente para a DQO, DBO e SST. A turbidez apresentou valor de 4,1 ± 2,7 UNT e o PO4, 1,6 ± 0,6 mg/l, representando uma eficiência de remoção de 64%.

O sistema Ralf+FAD pode ser capaz de fornecer um afluente que atende a legislação ambiental do Estado do Paraná (DQO<150 mg/l e DBO<60 mg/l), para o lançamento em corpos d‘água receptores, bem como minimizar o aporte de PO4, um dos responsáveis pela eutrofização.

 Referências

AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION. Standard methods for examination of water and wastewater. 20. ed. Washington : APHA. 1998.

REALI, M. A. P. et al. Influência da floculação na flotação de efluentes de reatores anaeróbios (Uasb). In: CONGRESSO AIDIS, 21., 1998, Lima, Anais Eletrônicos. 8p. Autores

engenheiro civil pela UFPR e gerente da Unidade de Serviço de Projetos de Grande Porte - USGP da Sanepar