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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.75.2009.tde-05072010-105011
Documento
Autor
Nome completo
Joel Alonso Palomino Romero
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2009
Orientador
Banca examinadora
Rezende, Maria Olimpia de Oliveira (Presidente)
Banda, Giancarlo Richard Salazar
Daniel, Luiz Antonio
Freire, Renato Sanches
Machado, Sergio Antonio Spinola
Título em português
Eletroflotação aplicada ao tratamento de esgoto sanitário
Palavras-chave em português
Eletroflotação
Esgoto
Tratamento de efluentes
Resumo em português
Este trabalho avaliou o desempenho de um reator piloto de eletroflotação, que utilizou placas de alumínio em arranjo monopolar em paralelo como eletrodos de sacrifício para o tratamento de esgoto sanitário. O processo foi auxiliado pela adição de cloreto de sódio para melhorar a condutividade do esgoto bruto. Preliminarmente, testaram-se em ensaios de eletroflotação em bancada, densidades de corrente entre 8 e 21 A m-2 e determinou-se que o melhor desempenho na diminuição da turbidez era obtido aplicando uma densidade de corrente próxima a 13,8 A m-2. Posteriormente foram conduzidos ensaios no reator piloto para determinar a vazão e a dosagem de cloreto de sódio. A partir destes foram determinadas as variáveis operacionais, que foram: densidade de corrente de 14,2 A m-2, vazão de 0,33 m3 h-1, dosagem de cloreto de sódio de 0,5 g L-1 e tempo de detenção hidráulica de 18,2 min. O reator piloto de eletroflotação foi testado com duas configurações de posição dos eletrodos: transversal e paralelo ao fluxo. O melhor desempenho do reator de eletroflotação foi obtido com o arranjo em paralelo ao fluxo; este permitiu aumentar a vazão para 0,5 m3 h-1 e diminuir a dosagem de cloreto de sódio para 0,25 g L-1. Amostras de esgoto bruto e esgoto eletroflotado obtidas do reator operando em ambas as configurações da posição dos eletrodos foram coletadas e submetidas a análises físico-químicas. Estas análises permitiram determinar a eficiência da remoção de: cor verdadeira em 82% e 86% para os arranjos das placas em transversal e paralelo ao fluxo respectivamente, da mesma forma a turbidez em 96% e 93%, sólidos totais em 90% e 97%, carbono orgânico total em 60% e 58%, nitrogênio amoniacal em 42% e 51%, demanda bioquímica de oxigênio em 91%, demanda química de oxigênio em 89% concentração de óleos e graxas em 100%, fósforo total em 99%, coliformes termotolerantes e E coli. em duas unidades log e aumento de oxigênio dissolvido em 400% e 366%. Uma análise de espectroscopia de emissão atômica também foi feita para determinar a concentração de espécies metálicas e não metálicas. Esta análise revelou que as espécies encontravam-se em concentrações baixas e em alguns casos abaixo do limite de detecção, mas após tratamento por eletroflotação estas concentrações também sofreram diminuição. O cálculo da massa teórica de alumínio desgastada nos ânodos foi calculada em 4 g m-3, a quantidade de lodo gerado foi de 0,16 m3 e os custos operacionais totais estimados em R$0,64 e R$0,38 kw h m-3 com o reator operando nas configurações de posição dos eletrodos transversal e paralelo respectivamente. Os valores dos parâmetros observados nas análises físico-químicas do esgoto eletroflotado se encontram dentro dos limites estipulados pela Resolução CONAMA No. 357 para o lançamento de efluentes e para águas de classe 3. A comparação das eficiências de remoção alcançadas pela eletroflotação com eficiências típicas de remoção dos principais poluentes nos esgotos domésticos, alcançadas por diversos métodos de tratamento permite afirmar que a eletroflotação é uma técnica eficiente no tratamento de esgoto sanitário e é economicamente viável, por isto deve ser considerada como uma alternativa aos métodos de tratamento convencionais.
Título em inglês
Electroflotation applied to the sewage treatment
Palavras-chave em inglês
Electroflotation
Sewage
Wastewater treatment
Resumo em inglês
This study assessed the performance of a domestic sewage treatment pilot unit of electroflotation, which used aluminum plates in a monopolar parallel arrange as sacrifice electrodes for sewage treatment. The process was aided by the addition of sodium chloride to improve the conductivity of the raw sewage. First, it was tested in lab-scale experiments, current densities between 8 and 21 A m-2. The best performance in the turbidity decrease was obtained by applying a current density close to 13.8 A m-2. Later experiments were conducted in the pilot reactor to determine the flow rate and dosage of sodium chloride. From these, the operational variables were determined, which were: current density of 14.2 A m-2, a flow rate of 0.33 m3 h-1, sodium chloride dosage of 0.5 g L-1 and hydraulic detention time of 18.2 min. The electroflotation pilot reactor was tested with two sets of electrode position: transverse and parallel to the flow. The best performance of the electroflotation reactor was achieved with the parallel arrangement; this allowed increase the flow to 0.5 m3 h-1 and reduce the amount of sodium chloride to 0.25 g L-1. In comparison to raw sewage, the treated effluent presents a decrease of 82% and 86% for the true color for the arrangement of plates in transverse and parallel respectively, just as a decrease in the turbidity by 96% and 93%, total solids by 90% and 97% total organic carbon by 60% and 58%, nitrogen by 42% and 51% biochemical oxygen demand at 91%, chemical oxygen demand at 89%, oils and greases concentration by 100 %, total phosphorus by 99%, fecal coliforms and E. coli. in two log units and increased dissolved oxygen in 400% and 366%. An atomic emission spectroscopy analysis was also done to determine the concentration of metal and non-metallic species. This analysis revealed that the species were in low concentrations and in some cases below the detection limit, but after electroflotation treatment these concentrations also decrease. The calculation of the theoretical mass of the worn aluminum anodes was estimated in 4 g m-3, the amount of sludge generated was 0.16 m3 and the total operating costs estimated at R$ 0.64 and R$ 0.38 kw h m-3 with the reactor operating in transverse and parallel settings of electrode position, respectively. The values of the parameters observed in the physicochemical analysis of electroflotated sewage are within the limits set by CONAMA Resolution No. 357 for the release of effluents and for Class 3 waters. Comparison of removal efficiencies achieved by electroflotation with typical removal efficiencies of major pollutants in domestic sewage, achieved by various treatment methods suggest that the electroflotation is an efficient technique for the treatment of sewage and is economically viable, therefore must be considered as an alternative to conventional treating methods.
 
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Data de Publicação
2012-11-05
 
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