renata degasperi 2012

UNIVERSIDADE DE SO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE SO CARLOS

DEPARTAMENTO DE HIDRULICA E SANEAMENTO

Renata de Lima Pereira de Gasperi

CARACTERIZAO DE RESDUOS DE CAIXAS DE GORDURA E AVALIAO DA FLOTAO COMO

ALTERNATIVA PARA O PR-TRATAMENTO

SO CARLOS 2012

UNIVERSIDADE DE SO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE SO CARLOS

DEPARTAMENTO DE HIDRULICA E SANEAMENTO

CARACTERIZAO DE RESDUOS DE CAIXAS DE GORDURA E AVALIAO DA FLOTAO COMO

ALTERNATIVA PARA O PR-TRATAMENTO

Renata de Lima Pereira de Gasperi

Dissertao apresentada Escola de

Engenharia de So Carlos, da Universidade de So Paulo, como parte dos requisitos para obteno do ttulo de Mestre em Cincias, Programa de Engenharia Hidrulica e Saneamento.

Orientador: Prof. Dr. Marco Antonio Penalva Reali

VERSO CORRIGIDA

SO CARLOS 2012

Ao meu marido, Jos Adhemar,

e ao meu filho, Guilherme.

AGRADECIMENTOS

A Deus, que torna tudo possvel;

Ao meu pai, Luiz, que deve estar num lugar iluminado, sempre confiando em mim e me

dando fora;

A minha me, por seu amor incondicional;

Ao meu marido, Jos Adhemar, pelo amor e apoio, sempre ao meu lado, meu porto seguro;

Ao meu querido filho, Guilherme, que torna tudo mais alegre e simples;

Ao Renato Rossetto, Gerente de Operao de Esgoto da SANASA, idealizador deste

projeto, pelo apoio, pelo crdito e principalmente por no me deixar desistir;

Ao Srgio Grandin, por dividir sua experincia e por seu exemplo;

A SANASA Sociedade de Abastecimento de gua e Saneamento S/A, por apoiar e

contribuir com esta pesquisa;

A equipe do Laboratrio de guas Residurias da SANASA, Adriana, Nelson, Wilma, Gil,

Eduardo, Ednaldo, Paiva e Osias, que participaram com a realizao das anlises;

Ao Rafael Gulla, ao Andr e ao Joo Paulo pelo auxlio nos ensaios e em especial ao Paulo

por toda sua dedicao. Muito obrigada!

A equipe de manuteno da SANASA;

Aos meus amigos da Operao de Esgoto, Juliana, Natlia, Slvia, Uildson, Luis Gustavo,

Gabriel,..., que fizeram parte deste trabalho de alguma forma.

A S, por sua ajuda em todos os assuntos administrativos durante o mestrado, mas tambm

por sua amabilidade;

Aos professores Jurandyr Povinelli, Slvia Povinelli, Eduardo Mrio Mendiondo, Marcelo

Zaiat, Marco Antonio Penalva Reali, pelos ensinamentos nas disciplinas em que eu cursei;

A M Teresa do LATAR, pelo importante apoio nas anlises finais;

Aos alunos do Departamento de Hidrulica e Saneamento com quem eu mantive contato;

Ao Prof Jos Roberto Campos e a PROMINAS, pelo emprstimo da planta piloto;

Novamente, ao meu orientador, Prof Marco Antnio Penalva Reali, que muito me ajudou

com toda sua experincia e conhecimento durante todo desenvolvimento e concluso deste

trabalho. Obrigada!

SUMRIO

LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................................................. I

LISTA DE TABELAS ................................................................................................................................................ III

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ...................................................................................................................... V

LISTA DE SMBOLOS ............................................................................................................................................ VII

RESUMO .............................................................................................................................................................. XI

ABSTRACT .......................................................................................................................................................... XIII

1. INTRODUO E JUSTIFICATIVA ................................................................................................................ 1

2. OBJETIVOS ............................................................................................................................................... 4

2.1. OBJETIVO GERAL ............................................................................................................................................... 4

2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS ...................................................................................................................................... 4

3. REVISO BIBLIOGRFICA ......................................................................................................................... 5

3.1. A OCORRNCIA DE LEOS E GRAXAS NO ESGOTO ...................................................................................................... 5

3.1.1 Definies ............................................................................................................................................... 5

3.1.2. Caractersticas fsicas e qumicas. ......................................................................................................... 5

3.2. PROBLEMAS OPERACIONAIS CAUSADOS POR LEOS E GRAXAS NOS SISTEMAS DE ESGOTAMENTO SANITRIOS - SES ................ 6

3.3. CAIXAS DE GORDURA ........................................................................................................................................ 11

3.3.1. Definies e funes ........................................................................................................................... 11

3.3.2 Dimensionamento ................................................................................................................................ 12

3.3.3. Caractersticas dos resduos acumulados em caixas de gordura ........................................................ 14

3.3.4. Manuteno das caixas de gordura .................................................................................................... 14

3.4. PR -TRATAMENTO DE EFLUENTES COM ALTOS TEORES DE LEOS E GRAXAS ................................................................. 15

3.5. OPERAES PARA O PR-TRATAMENTO DE RESDUOS PROVENIENTES DE CAIXAS DE GORDURAS ....................................... 15

3.5.1. Tratamento preliminar ....................................................................................................................... 15

3.5.2. Flotao .............................................................................................................................................. 16

3.6. REAPROVEITAMENTO DO RESDUO ...................................................................................................................... 20

3.7. DIGESTO CONJUNTA DE RESDUOS GORDUROSOS COM LODO DE ESGOTO .................................................................. 20

4. MATERIAIS E MTODOS..........................................................................................................................22

4.1. ETAPA 1 CARACTERIZAO DE RESDUOS DE CAIXAS DE GORDURA ........................................................................... 22

4.2. ETAPA 2 AVALIAO DA EFICINCIA DA FLOTAO NO PR-TRATAMENTO DOS RESDUOS DE CAIXAS DE GORDURA ............ 25

4.2.1. Equipamentos utilizados na Etapa 2 .................................................................................................. 25

4.2.2. Etapa 2 Fase 1 - avaliao da velocidade de flotao (Vfl) .............................................................. 26 4.2.2.1. Parmetros operacionais dos ensaios da Fase 1 ...........................................................................................26

4.2.3. Etapa 2 Fase 2 - variao de produtos qumicos ............................................................................. 27 4.2.3.1. Parmetros operacionais utilizados Fase 2 .................................................................................................27 4.2.3.2. Produtos qumicos .........................................................................................................................................27

4.2.4. Etapa 2 Fase 3 - ensaios com variao de pH e dosagens do agente coagulante ........................... 28 4.2.4.1 Parmetros operacionais dos ensaios da Fase 3 ............................................................................................29

4.2.5. Etapa 2 Fase 4 - variao das taxas de A/S (relao ar/slidos) ..................................................... 29 4.2.5.1. Parmetros operacionais utilizados nos ensaios da Fase 4 ...........................................................................30

4.3. ETAPA 3 - OPERAO DA PLANTA PILOTO ............................................................................................................. 30

4.3.1. Sistema piloto para pr-tratamento de resduos de caixas de gordura .............................................. 31

4.3.2. Descrio do funcionamento da unidade piloto ................................................................................. 32

4.3.4. Ensaios e determinaes da Etapa3 ................................................................................................... 37

4.4. ETAPA 4 - INVESTIGAES PRELIMINARES QUANTO AS CARACTERISTICAS DO MATERIAL FLOTADO E DO LEO INCORPORADO . 38

4.4.1. Procedimentos adotados na desemulsificao e extrao do leo contido no material flotado ........ 38

5. RESULTADOS E DISCUSSES ................................................................................................................... 39

5.1. RESULTADOS DA ETAPA 1 - CARACTERIZAO DAS AMOSTRAS DE RESDUOS DE CAIXAS DE GORDURA ................................ 39

5.1.1. Descrio das fontes geradoras .......................................................................................................... 39

5.2. RESULTADOS DA ETAPA 2 .................................................................................................................................. 47

5.2.1. Fase 1 Velocidade de flotao .......................................................................................................... 47

5.2.2. Fase 2 - Ensaios em bancada para verificao do desempenho da flotao associada a diferentes

produtos qumicos ......................................................................................................................................... 47

5.2.3. Fase 3 Verificao do desempenho do polmero catinico em p aplicado em amostra com trs

valores de pH distintos .................................................................................................................................. 54

5.2.4. Fase 4 Verificao da flotao variando a relao ar- slido (A/S) .................................................. 59

5.3. ETAPA 3 - OPERAO DA PLANTA PILOTO ............................................................................................................. 61

5.4. ETAPA 4 CARACTERIZAO DO RESDUO FLOTADO E VERIFICAO DA RECUPERAO DO LEO ...................................... 64

6. CONCLUSO FINAL ................................................................................................................................. 66

7. RECOMENDAES .................................................................................................................................. 68

8. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ............................................................................................................... 69

i

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 3.1 - Gordura acumulada no poo de suco de uma Estao Elevatria de Esgoto ................ 7

FIGURA 3.2 Corte esquemtico de reator com a visualizao dos pontos de acmulo de escuma .... 9

FIGURA 3.3 Problemas com a escuma na ETE Piarro Campinas SP .......................................... 10

FIGURA 3.4 Caixas de gordura cilndricas pr-moldadas produzidas segundo a NBR 8160/99 ......... 13

FIGURA 4.1 Limpeza de uma caixa de gordura .................................................................................. 23

FIGURA 4.2 Caminho utilizado na limpeza das caixas de gordura e no transporte do resduo ....... 24

FIGURA 4.3 Aparelho de Jar Test utilizado nos ensaios de bancada na Etapa 2 ................................ 25

FIGURA 4.4 Equipamento Flotatest desenvolvido por REALI (1991) utilizado nos ensaios da Etapa 2

............................................................................................................................................................... 26

FIGURA 4.5 - Foto do sistema de flotao utilizado, construdo por BORGES, 2009 ............................ 31

FIGURA 4.6 - Foto do sistema piloto: Vista geral ................................................................................. 32

FIGURA 4.7 - (a) tanque de equalizao (b) Bombas de alimentao da unidade de flotao (c)

Sistema de aplicao de produtos qumicos, (d) peneira, (e) detalhe da malha da peneira com furos

de 5 mm , (f) calha de coleta de material flotado, (g) sistema de saturao e recirculao, (h) sistema

de injeo de efluente saturado, (i) material flotado. .......................................................................... 35

FIGURA 4.8 Fluxograma simplificado do sistema piloto de pr-tratamento ..................................... 36

FIGURA 5.1 Caixa de gordura da lanchonete fast-food antes da limpeza ......................................... 39

FIGURA 5.2 Caixa de gordura da lanchonete fast-food durante a limpeza........................................ 39

FIGURA 5.3 Caixa de gordura da lanchonete fast food aps a limpeza ............................................. 39

FIGURA 5.4 Grficos estatsticos: caractersticas do resduo bruto das caixas de gordura ............... 44

FIGURA 5.5 Concentraes de OG nas amostras brutas e aps peneira ........................................... 45

FIGURA 5.6 Aspecto visual do resduo bruto contendo grnulos de gordura solidificada ................ 45

FIGURA 5.7 Material retido na peneira nos ensaios em bancada ...................................................... 46

FIGURA 5.8 Grfico da disperso dos resultados de anlise de pH nas amostras brutas .................. 46

FIGURA 5.9 Separao do material durante os ensaios de flotao com polmero catinico ........... 48

FIGURA 5.10 Eficincia na remoo e concentrao resdual de OG utilizando o cloreto frrico nos

ensaios de flotao com a amostra 11 .................................................................................................. 49

FIGURA 5.11 Eficincia na remoo e concentrao residual de OG utilizando o PAC nos ensaios de

flotao com a amostra 11 .................................................................................................................... 49

FIGURA 5.12 Eficincia na remoo e concentrao residual de OG utilizando polmero catinico de

alta taxa nos ensaios de flotao com a amostra 11 ............................................................................ 50

FIGURA 5.13 Eficincia na remoo e concentrao residual de OG utilizando tanino nos ensaios de


FIGURA 5.14 Eficincia na remoo e concentrao residual de OG utilizando cloreto frrico nos

ensaios de flotao com a amostra 13 .................................................................................................. 52

FIGURA 5.15 Eficincia na remoo e concentrao residual de OG utilizando PAC nos ensaios de


FIGURA 5.16 Eficincia na remoo e concentrao residual de OG utilizando polmero catinico de

alta taxa em p nos ensaios de flotao com a amostra 13 ................................................................ 53

FIGURA 5.17 Eficincia na remoo e concentrao residual de OG utilizando o tanino nos ensaios

de flotao com a amostra 13 ............................................................................................................... 53

FIGURA 5.18 Concentraes residuais e eficincias na remoo de DQO- ........................................ 57

DQO inicial = 88000 mg/L ...................................................................................................................... 57

FIGURA 5.19 Concentraes residuais e eficincias na remoo de OG ............................................ 58

OG inicial = 16130mg/L ......................................................................................................................... 58

FIGURA 5.20 Concentraes residuais e eficincias na remoo de SST - SST inicial = 28720 mg/L . 58

FIGURA 5.21 Concentraes residuais e eficincias na remoo de ST - ST inicial = 29908 mg/L .... 59

FIGURA 5.22 Eficincias e concentraes residuais de OG, DQO, SST e ST, obtidas do ensaio com

variao da relao A/S ......................................................................................................................... 60

FIGURA 5.23 Gradeamento grosseiro do sistema piloto com resduos acumulados no ensaio ........ 63

FIGURA 5.24 Peneira do sistema piloto com resduos acumulados no ensaio .................................. 63

FIGURA 5.25 Material flotado - sistema de flotao piloto ................................................................ 63

FIGURA 5.26 Amostras de resduo bruto e de material flotado no ensaio em planta piloto ............. 64

iii

LISTA DE TABELAS

TABELA 3.1 - Formas dos leos presentes no esgoto ............................................................................. 6

TABELA 3.2 - Manutenes devidas ao lanamento de efluentes de indstrias alimentcias

monitoradas de 2002 a 2004 .................................................................................................................. 7

TABELA 3.3 Dimenses de caixas de gordura .................................................................................... 12

TABELA 3.4 Parmetros de projeto para um sistema FAD para tratamento de gua residurias .... 20

TABELA 4.1 - Relao de parmetros analisados para caracterizao das amostras de resduos de

caixas de gordura .................................................................................................................................. 24

TABELA 4.2 Dimenses do Flotador ................................................................................................... 37

TABELA 4.3 Parmetros para caracterizao das amostras submetidas aos ensaios da Etapa 3. ..... 37

TABELA 5.1 Caracterizao das amostras de resduos de caixas de gordura - 1 a 5 ............................ 40

TABELA 5.2 Caracterizao das amostras de resduos de caixas de gordura - 6 a 10 .......................... 41

TABELA 5.3 Caracterizao das amostras de resduos de caixas de gordura - 11 a 15 ........................ 42

TABELA 5.4 Caracterizao das amostras de resduos de caixas de gordura - 16 a 18 ........................ 43

TABELA 5.5 - Eficincia com variao da velocidade de flotao. Psat = 6 kgf/cm2, ; Trec= 80%;

amostra de uma restaurante indstrial ................................................................................................ 47

TABELA 5.6 - Resultados referentes aos ensaios no Flotatest, com a amostra 11 coletada em um

lanchonete Fast-food. Caractersticas da amostra bruta aps peneira: pH = 4,4; DQO = 71300mg/L;

OG = 19424 mg/L; ST = 23762 mg/L; SST= 18320 mg/L; Vflot = 4m/h, Trec = 80%, Psat = 6 kgf/cm2 e

A/S=11/1000gar/gslido ....................................................................................................................... 48

TABELA 5.7. Resultados referentes aos ensaios no Flotatest, da amostra 13, coletada em uma

lanchonete Fast food . Caractersticas da amostra bruta aps peneira: pH = 4,4; DQO =44000mg/L;

OG =4505 mg/L; ST = 43840 mg/L; SST=29952 mg/L, Vflot = 4m/, Trec 80%, Psat = 6 kgf/cm2 e

A/S=6/1000gar/gslido ......................................................................................................................... 51

TABELA 5.8 Custos de aplicao de produtos qumicos. .................................................................... 54

TABELA 5.9 - Caractersticas das amostras e eficincias obtidas nos ensaios com a amostra 14,

coletada em uma lanchonete fast food - Vfl= 4cm/min, Trec=80%, Psat=6kgf/cm2 e pH= 4,3; A/S=

10/1000 gar/gslido .............................................................................................................................. 56

TABELA 5.10 Caractersticas das amostras e eficincias obtidas nos ensaios com a amostra 14,

coletada em uma lanchonete fast food - Vfl= 4cm/min, Trec=80%, Psat=6kgf/cm2 e pH= 6,0;

A/S=10/1000 gar/gslido ...................................................................................................................... 56

TABELA 5.11 - Caractersticas das amostras e eficincias obtidas nos ensaios com a amostra 14,

coletada em uma lanchonete fast food - Vfl= 4cm/min, Trec=80%, Psat=6kgf/cm2 e pH=7,0;

A/S=10/1000 gar/gslido ...................................................................................................................... 56

TABELA 5.12 - Resultados e eficincias da Amostra 16 , coletada em uma lanchonete fast-food,

submetida a ensaios de flotao com variao A/S Parmetros fixados : Vfl= 4m/h, Dpoli=30mg/L,

Psat=6kgf/cm2 e pH= 4,6 ....................................................................................................................... 59

TABELA 5.13 - Taxas de recirculao utilizadas no ensaio de variao de A/S (gar/gSST) .................... 60

TABELA 5.14 - Caractersticas do Material Flotado da amostra 16 - Vfl= 4cm/min, Dpoli=30mg/L,

Psat=6kgf/cm2 e pH= 4,6 ....................................................................................................................... 61

TABELA 5.15 Eficincia do ensaio em sistema piloto ......................................................................... 62

TABELA 5. 16 Caractersticas dos materiais submetidos a procedimentos para extrao do leo ... 64

TABELA 5.17 Resultados da extrao do leo .................................................................................. 65

v

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

OG leos e graxas

DBO Demanda bioqumica de oxignio

DQO Demanda qumica de oxignio

ST Slidos totais

STV Slidos totais volteis

STF Slidos totais fixos

SST Slidos suspensos totais

SSV Slidos suspensos volteis

SSF Slidos suspensos fixos

SDT Slidos dissolvidos totais

pH Potencial hidrogeninico

PAC Policloreto de alumnio

UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket

ABNT Associao Brasileira de Norma Tcnicas

NBR Norma Brasileira

SANASA Sociedade de Abastecimento de gua e Saneamento S/A

SNIS Sistema Nacional de Informaes sobre Saneamento

ETE Estao de Tratamento de Esgoto

MSH Materiais solveis em hexano

SES Sistema de esgotamento sanitrio

EPA Environment Protection Agency

SPES Sistema predial de esgoto sanitrio

WEF Water Environment Federation

FAD Flotao por ar dissolvido

ANP Agncia Nacional do Petrleo

vii

LISTA DE SMBOLOS

A/S Relao ar/slido

V = Volume

DN Dimetro nominal

Dimetro

TAS Taxa de aplicao superficial

TCS Taxa de aplicao de slidos

Td Tempo de deteno hidrulico

Trec Taxa de recirculao

Car Concentrao de ar na recirculao pressurizada

Qrec Vazo de recirculao

Qafl Vazo afluente

Qar Vazo efetiva de ar fornecida ao sistema

Dar Densidade do ar

Vfl Velocidade de flotao

Sa - Solubilidade do ar

F Frao de ar dissolvido

Psat Presso de saturao

Dpoli Dosagem de polmero

ix

Qualquer caminho apenas um caminho e no constitui insulto algum- para si mesmo ou para os outros abandon-lo quando assim ordena seu corao. Olhe cada caminho

com cuidado e ateno. Teste-o quantas vezes julgares

necessrio...Ento faa a si mesmo e apenas a si mesmo uma

pergunta: Possui este caminho um corao? Em caso

afirmativo, o caminho bom. Caso contrrio, esse caminho

no possui importncia alguma.

Carlos Castaeda

xi

RESUMO

Gasperi, R. L. P. (2012). Caracterizao de resduos de caixas de gordura e avaliao da flotao como alternativa para o pr-tratamento. So Carlos, 2012. Dissertao (Mestrado) Escola de Engenharia de So Carlos, Universidade de So Paulo. Caixas de gordura so dispositivos para reteno de material gorduroso, de origem animal e vegetal, proveniente de pias de cozinha. Sua instalao exigida por muitos municpios para liberao de ligaes de esgoto, visando reduzir as concentraes de leos e graxas (OG) lanadas no sistema pblico de coleta e tratamento. Um fator primordial para que estas caixas cumpram suas funes o estabelecimento de rotinas de manuteno envolvendo inspeo e limpeza peridica. A instalao de locais para recebimento e pr-tratamento dos resduos retirados das caixas de gordura pode incentivar boas prticas de operao e manuteno destes dispositivos. Diante disso, os objetivos desta pesquisa contemplam a caracterizao de resduos acumulados em caixas de gordura e a avaliao da flotao como alternativa para o seu pr- tratamento, seguido de caracterizao do leo extrado da escuma produzida no flotador. Para tanto, materiais acumulados em caixas de gorduras de fontes distintas foram caracterizados, possibilitando observar grande variao em sua composio, e elevadas concentraes de DBO, DQO, SST e OG. Para verificar o desempenho da flotao visando reduo de OG no efluente pr-tratado, foram realizados ensaios em bancadas e testados quatro produtos qumicos coagulantes, sendo eles o PAC, o cloreto frrico, o tanino e o polmero catinico. Todos apresentaram eficincias elevadas na remoo de OG, porm o produto que apresentou mais vantagens na aplicao foi o polmero. Utilizando o polmero, foram realizados ensaios para verificao do desempenho de vrias dosagens associadas a trs pH de coagulao diferentes e o melhor desempenho se deu com a aplicao de 30 mg/L de polmero combinada ao pH 4,3, natural da amostra. Foram tambm realizados ensaios utilizando diferentes relaes A/S (7,5/1000, 15/1000 e 22/1000 gar/gslidos),obtendo-se melhores remoes de OG com a utilizao da relao 22/1000gar/gslidos, Os materiais flotados obtidos nos ensaios de avaliao da relao A/S foram caracterizados e apresentaram concentraes de ST entre 9,7 e 10,6% e de OG entre 6,1 e 6,7%. Baseado nos resultados obtidos a flotao mostra-se como alternativa com bom desempenho para o pr- tratamento dos resduos estudados. Para avaliar a dificuldade do manuseio dos resduos provenientes de caixas de gordura, uma planta piloto foi operada, e entre as principias dificuldades observadas esto o odor intenso, a necessidade de remoo de slidos grosseiros e de homogeneizao do resduo no tanque de equalizao. Visando reaproveitamento do resduo flotado, foi realizada a extrao do leo com solvente de uma amostra deste material (com teor de slidos de 8,86%), obtendo a recuperao de 30gleo/Lresiduo com acidez de 13,76 mg KOH/L. A elevada acidez indica a necessidade de purificao, se o objetivo for a produo de biodiesel.

Palavras chave: resduos de caixas de gordura, flotao de resduos com leos e graxas, caracterizao de resduos de caixas de gordura.

xiii

ABSTRACT

Gasperi, R. L. P. (2012). Grease trap waste characterization and evaluation of flotation as an alternative for pre-treatment. So Carlos, 2012. M. Sc. Dissertation Escola de Engenharia de So Carlos, Universidade de So Paulo.

Grease traps are devices that retain animal and vegetal fatty material from kitchen sinks.

Many municipalities demand its installation in order to connect house wastewater to the

public network, aiming to reduce fat, oil and grease concentration in the collecting and

treatment systems. The establishment of maintenance schedule involving inspection and

periodic cleaning is a key factor to the right functioning of the device. The existence of

appropriated sites to receive and pretreat grease trap wastes may stimulate good practices

on maintenance and operation of these devices. In this direction, the objectives of this

research are the characterization of grease trap wastes and the evaluation of flotation as an

alternative for its pretreatment, followed by characterization of the oil extracted from the

scum formed at flotator. Therefore, grease trap wastes from different sources were collected

and characterized. It could be observed a wide variation on its composition and high

concentrations of BOD, COD, TSS and FOG. Lab scale tests were performed to assess

flotation performance to reduce pretreated effluent FOG using four chemical coagulants:

PAC, ferric chloride, tannin and cationic polymer. All of them achieved high efficiency on

FOG removal, however the product that presented more advantages on application was

polymer. More tests were performed using several dosages of polymer associated to three

pH coagulation conditions. The combination that resulted in the best efficiency was 30 mg/L

of polymer combined to pH 4.3, samples natural pH. Different A/S ratios were also tested

(7.5/1000, 15/1000, 22/1000 gair/gsolids), the ratio 22/1000 gair/gsolids presented the best FOG

removal efficiencies. Floated material from A/S ratio tests were characterized and presented

TS concentrations between 9.7% and 10.6% and FOG was from 6.1% to 6.7%. Based on the

obtained results, flotation appears as a high performance alternative for the pretreatment of

studied wastes. A pilot plant was operated to evaluate problems related to grease trap waste

handling. The main problems were: bad odor, the need of screening and waste

homogenization in equalization tank. Aiming to reuse the floated waste, oil was extracted

from a sample (8.86% solid content) using solvent, achieving the recovery of 30goil/Lwaste with

13.76 mgKOH/L acidity. The high acidity points to the need of purification if biodiesel

production is intended.

Key words: grease trap waste, oils and greases waste flotation, grease trap waste

characterization .

1

1. INTRODUO E JUSTIFICATIVA

Embora a implantao de sistemas de coleta e tratamento de esgoto ainda seja um

desafio para muitos municpios, o controle das caractersticas dos efluentes que so

lanados nestes sistemas no deve ser esquecido, pois muitas vezes podem ocasionar

problemas fsicos e operacionais, e ainda, inviabilizar o processo de tratamento em estaes

convencionais, dimensionadas para o recebimento de esgoto domstico.

Compostos comumente encontrados em despejos, inclusive nos domsticos, como

os leos e graxas, causam problemas operacionais comuns em redes coletoras, tais como

extravasamentos devidos obstruo e reduo da seo das tubulaes. Nas estaes

de tratamento de esgoto o recebimento de efluente com altas concentraes de leos e

graxas, alm de obstrues, aderncia em equipamentos e em paredes dos tanques de

processo, e da gerao de odores, quando no submetidos ao pr-tratamento, podem

interferir na formao de escumas e at mesmo na inibio de processos biolgicos. Em

reatores anaerbios, em especial os do tipo UASB, a formao de escumas interfere no

caminhamento do biogs proporcionando escape para a zona de decantao, podendo

alterar a qualidade do efluente tratado e tambm causar flotao da biomassa, de acordo

com PONTES (2009) e SOUSA (2006).

O Decreto 8468/76 alterado pelo Decreto 15452/80, do estado de So Paulo, que

regulamenta a Lei 997/76, estabelece, para o lanamento de leos e graxas na rede

coletora, a concentrao limite de 150mg/L, fato que exige o pr-tratamento dos efluentes

com concentraes maiores. De acordo com DELATORRE & MORITA (2007), efluentes

com concentraes de leos e graxas inferiores aos limites impostos pela legislao j

causam srios problemas no sistema de esgotamento, o que indica que estes valores

devem ser revistos e reduzidos.

As caixas de gordura so dispositivos que permitem a separao de parte do

material graxo presente no meio lquido, por meio de flotao natural, reduzindo a

concentrao de OG que atingem as redes coletoras, ou mesmo o sistema de tratamento

individual, quando no h ligao com o sistema pblico de esgoto, conforme GNIPPER

(2008). Diante disso, e para preservar o sistema de esgoto de problemas devidos aos

resduos gordurosos, muitas concessionrias, baseadas nas recomendaes da norma

tcnica ABNT NBR 8160/99, para o dimensionamento, construo e limpeza das caixas de

gordura, exigem de seus consumidores, para liberar uma interligao de esgoto, a

2

instalao de caixas de gordura. O esgoto exclusivamente de pias de cozinha e/ou de outras

fontes de gordura, deve passar por estas antes do lanamento na rede coletora.

Apenas a exigncia da instalao de tais dispositivos no garante a eficcia desta

ao, pois como a limpeza e destinao final do material acumulado de responsabilidade

do gerador e como no h, na maioria dos municpios, programas estabelecidos pelas

operadoras dos sistemas de saneamento, que monitorem estas operaes, recebam estes

materiais e proporcionem seu pr-tratamento, a manuteno destas caixas quase sempre

feita de forma precria e geralmente ocorre apenas quando h obstrues e vazamentos.

Quando estas caixas funcionam saturadas transformam-se em caixas de passagem,

perdendo sua funo e consequentemente permitindo que o resduo alcance a rede coletora

de esgoto em concentraes mais elevadas.

Uma alternativa para destinao correta destes resduos a instalao de unidades

de pr-tratamento, operadas e gerenciadas pelas empresas de saneamento. Oferecendo

este servio para a comunidade, podem incentivar a limpeza das caixas na frequencia

necessria por proporcionarem uma forma de tratamento e locais para o recebimento,

evitando que estes resduos alcancem as redes coletoras, que sejam lanados

irregularmente em galerias ou corpos dgua, ou mesmo que sejam destinadas aos aterros

sanitrios sem qualquer tratamento.

Segundo WUST (2004), os resduos provenientes de caixas de gordura, com altas

concentraes de leos e graxas, apresentam lenta degradao microbiolgica e seu

depsito em aterros sanitrios constitui um problema ambiental.

No tratamento de efluentes gordurosos, para obter melhores resultados na

separao de leos e graxas, a adio de produtos qumicos como sulfato de alumnio e o

cloreto frrico, aliados ao processo de flotao, promovem a quebra das emulses lipdicas,

auxiliando na flotao da gordura (PONTES, 2009).

Baseado nestes fatos, com o objetivo de buscar subsdios para implantao de

sistemas de pr-tratamento para estes resduos, item importantssimo na implantao de um

programa de recebimento, nesta pesquisa os resduos de caixas de gordura instaladas no

municpio de Campinas - SP foram caracterizados e o processo de flotao associado a

processos fsico-qumicos foi avaliado em escala de bancada, como alternativa para o pr-

tratamento, verificando redues das concentraes de leo e graxas e do teor de slidos

no efluente tratado.

3

Nesta pesquisa tambm foram realizados ensaios em uma instalao piloto apenas

para verificar as dificuldades operacionais no manuseio dos resduos estudados, alm de

verificar de forma preliminar o rendimento da extrao do leo contido no resduo flotado.

Esta pesquisa foi realizada em parceria com a SANASA Sociedade de

Abastecimento de gua e Saneamento S/A, empresa responsvel pelos servios de

saneamento no municpio de Campinas SP. Campinas conta com 24 Estaes de

Tratamento de Esgoto, que garantem capacidade instalada para o tratamento de

aproximadamente 80% do esgoto gerado no municpio, possuindo ainda obras previstas

para atingirem a capacidade instalada de 100%. O ndice da SANASA para tratamento de

esgoto est bem acima da mdia nacional, segundo levantamento do Sistema Nacional de

Informaes sobre Saneamento - SNIS (2010), que de 37,9% de tratamento dos esgotos

coletados. Reatores tipo UASB com ps-tratamento fazem parte da concepo adotada para

o tratamento da maior parte do esgoto coletado no municpio.

4

2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GERAL O objetivo deste projeto caracterizar o resduo acumulado em caixas de gordura de

cozinhas e restaurantes instalados no municpio de Campinas SP, e avaliar o processo de

flotao como alternativa para o pr-tratamento destes resduos, visando reduo das

concentraes de leos e graxas nos efluentes destinados s Estaes de Tratamento de

Esgoto - ETE.

2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS

Caracterizar o resduo de caixas de gordura, instaladas a jusante de pias de

cozinha onde alimentos so manipulados;

Verificar o desempenho da flotao associada a processos fsico-qumicos,

em ensaios de bancada, no pr-tratamento de resduos de caixas de gordura;

Avaliar, de forma expedita, as dificuldades no manuseio dos resduos de

caixas de gordura atravs da operao de uma planta de flotao piloto,

incluindo a caracterizao do resduo flotado e a verificao do rendimento da

extrao do leo nele contido.

5

3. REVISO BIBLIOGRFICA

3.1. A OCORRNCIA DE LEOS E GRAXAS NO ESGOTO

3.1.1 DEFINIES

De acordo com JORDO & PESSOA (2005), a gordura um termo genrico que

normalmente usado para se referir matria graxa, aos leos e s substncias

semelhantes encontradas no esgoto. leos e graxas esto sempre presentes no esgoto

domstico, provenientes da preparao e do uso de alimentos (leos vegetais, manteiga,

carne, etc). Podem estar presentes tambm sob a forma de leos minerais derivados do

petrleo (querosene, leo lubrificante), e neste caso tm origem em postos de gasolina ou

indstrias.

leos e graxas podem ser definidos, segundo PIVELI & KATO (2006), como o

conjunto de substncias que um determinado solvente consegue extrair da amostra e que

no se volatiliza durante a evaporao do solvente a 100C. So chamados de substncias

solveis em n-hexano ou MSH - material solvel em hexano, os cidos graxos, gorduras

animais, sabes, graxas, leos vegetais, ceras, leos minerais, etc.

3.1.2. CARACTERSTICAS FSICAS E QUMICAS.

O leo e a gordura podem ser diferenciados num primeiro momento pela forma

fsica, sendo o leo lquido temperatura ambiente enquanto que a gordura uma

substncia slida, de acordo com METCALF & EDDY (1979). Tais substncias de origem

vegetal, animal ou microbiana, so insolveis em gua e solveis em solventes orgnicos.

Segundo LAGO1 et al., apud WUST 2004 os leos e gorduras so, quimicamente,

muito semelhantes, formados principalmente, por triglicerdeos ou triacilgliceris, resultantes

da combinao cidos graxos e glicerol. Pra ALLINGER2 apud SOUZA (2003) as gorduras

so slidas e os leos lquidos e podem ser definidos como steres de alto peso molecular,

que so formados por cidos graxos superiores e glicerol, os denominados glicerdeos.

A tabela 3.1 apresenta as formas em que estes compostos podem estar presentes

no esgoto.

1 LAGO, R. C. A. et. al. (1997). Tcnicas Cromatogrficas aplicadas anlise e identificao de leos e gorduras. Rio de Janeiro, Embrapa.

Trabalho no publicado.

2 ALLINGER, N. L. (1978). Qumica Orgnica, 2a edio, Rio de Janeiro, Editora Guanabara.

6

TABELA 3.1 - Formas dos leos presentes no esgoto

Tipo Definio

leo livre leo presente na gua com pouco ou

nenhuma associao com gua. Separao

por gravidade.

Emulses fsicas leo disperso na gua na forma de gotculas

com 5 a 2 m. Formado na mistura atravs do

bombeamento, tubulaes e vlvulas.

Emulses qumicas leos dispersos na gua na forma de

gotculas < 5 m. Formada por detergentes,

fluidos alcalinos, agentes quelantes ou

protenas.

leo dissolvido leos solubilizados no lquido.

Slido molhado com leo leos que esto aderidos na superfcie de

slidos dos esgotos

Fonte: Water Environment Federation (WEF,2008) adaptado de Arizona Department Environmental Quality, 1996

3.2. PROBLEMAS OPERACIONAIS CAUSADOS POR LEOS E GRAXAS NOS

SISTEMAS DE ESGOTAMENTO SANITRIOS - SES

A presena de leos e graxas no esgoto pode causar vrios problemas operacionais

nos sistema de coleta e tratamento de esgoto, como mostra a figura 3.1 e 3.2. Segundo

WATER ENVIRONMENT FEDERATION (WEF,2008), os principais problemas incluem:

Bloqueio das redes de esgoto, causando extravasamentos;

Flotao de slidos nos poos de suco de estaes elevatrias de esgoto;

Ocorrncia de altas concentraes de escumas no decantador primrio, que

causam o arraste para outras etapas do processo de tratamento;

Aderncia em superfcies e equipamentos e instrumentos;

Dificuldades no manuseio e desaguamento do lodo;

7

Reduo do desempenho dos processos biolgicos de tratamentos, podendo

inclusive ocasionar a violao dos limites autorizados para o lanamento do

efluente final tratado.

-

FIGURA 3.1 - Gordura acumulada no poo de suco de uma Estao Elevatria de Esgoto

Dados apresentados por DELATORRE & MORITA (2007), no monitoramento de 4

empresas do ramo de alimentos, so apresentados na Tabela 3.2 mostrando o nmero de

intervenes causadas nas redes coletoras pelos efluentes lanados.

TABELA 3.2 - Manutenes devidas ao lanamento de efluentes de indstrias alimentcias monitoradas de 2002 a 2004

Empresa Concentrao de OG

no efluente (mg/L)

Concentrao de

Slidos

Sedimentveis

(mg/L)

Nmero de intervenes

realizadas por semestre

1 543 4,5 1 a 5

2 3500 7 4 a 11

3 210 905 2 a 13

4 25 5 4 a 14

Adaptado de DELATORRE & MORITA (2007)

8

Segundo informaes apresentadas por EPA (2004)3 apud EPA (2007) gorduras

provenientes de restaurantes, residncias e indstrias so as causas mais comuns de

obstrues no sistema de coletas, sendo responsveis por 47% dos extravasamentos de

esgoto. Estes compostos se solidificam reduzindo a capacidade de transporte, bloqueando o

fluxo.

MOEN (2003)4 apud SOUZA (2006) relatou que os leos e graxas contidos no

afluente aos reatores, sendo insolveis, de difcil degradao e menos densos que a gua,

em situaes de mistura inadequada, acumulam nas camadas superficiais das unidades de

tratamento. Em sistemas de tratamento aerbio a escuma interfere na transferncia do

oxignio por criar uma camada sobre a biomassa, e em sistemas anaerbios, em especial

reatores de fluxo ascendente, tipo UASB, ocupa volume no reator, alm de interferir no fluxo

de biogs, proporcionando o seu escape para a zona de decantao gerando perturbaes

e arraste de slidos pelo efluente.

Segundo SANTOS (2003)5 apud SOUZA (2006), nos reatores so acumulados

3,00cm/ms, de sua altura til, com escuma, proveniente do esgoto domstico. Na figura

3.2, pode ser observado o corte esquemtico de um reator UASB, com detalhes dos pontos

de reteno de escuma.

A escuma endurecida, que fica acumulada nos separadores trifsicos, aprisiona o

biogs gerado no processo e ainda exerce uma grande presso nas camadas inferiores, fato

que j causou acidentes com o a toro e rompimento das campnulas de coleta, conforme

relatado por MIKI (2010). Este acidente ocorreu na ETE Lajeado de Botucatu - SP e na ETE

Piracicamirim em Piracicaba - SP. Problemas de mesmo tipo ocorreram na ETE Piarro,

em Campinas SP, como pode ser visto na figura 3.3.

Diante dos problemas operacionais expostos e na tentativa de reduzir o lanamento

de leos e graxas nas redes coletoras, assim como Campinas - SP, muitos municpios

exigem a instalao de caixas para acmulo de gorduras, nos ramais prediais jusante de

pias onde so manuseados alimentos.

3 ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY (EPA). Report to congresso on combined sewer overflows (CSOs)

and sanitary sewer overflows (SSOs), EPA 833-R-04-001, August 2004. 4 MOEN, G. Anaerobic digester foaming: causes and solutions. Water Environ Technol, V.15, n. 8, p. 70-73,

2003. 5 SANTOS, S.E. (2003). Avaliao do desempenho operacional de um sistema reator UASB Lagoa de

polimento, estudo de caso da ETE Juramento MG. Belo Horizonte. 133p. Dissertao (Mestrado) Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais.

9

Nos postos de combustveis, oficinas mecnicas, entre outras atividades, potenciais

geradores de efluentes com concentraes de leos minerais, so tambm exigidas

implantao de dispositivos para reteno de tais leos, derivados do petrleo.

FIGURA 3.2 Corte esquemtico de reator com a visualizao dos pontos de acmulo de escuma

Fonte: Adaptado Souza (2006)

10

(a) Escuma acumulada no separador

trifsico

(b) Tubulao de escape de biogs do defletor

obstruda pelo acmulo de escuma

(c) Detalhe do defletor do UASB rompido pelo

acmulo de escuma

(d) Limpeza da escuma acumulada no separador trifsico

do UASB atravs da tampa de inspeo

(e) Separador trifsico torcido pela presso causada pela reteno do biogs aprisionado pela camada de

escuma

FIGURA 3.3 Problemas com a escuma na ETE Piarro Campinas SP

Fonte: SANASA

rompimento

o

11

3.3. CAIXAS DE GORDURA

3.3.1. DEFINIES E FUNES

A Norma 8160, ABNT (1999), traz a seguinte definio para caixas de gordura,

caixa destinada a reter, na sua parte superior as gorduras, graxas e leos contidos no

esgoto, formando camadas que devem ser removidas periodicamente, evitando que estes

componentes escoem livremente pela rede, obstruindo a mesma.

A caixa de gordura um sistema para o pr-tratamento de resduos provenientes de

pias de cozinha fazendo parte da instalao predial de esgoto. So responsveis pela

remoo de parte do material graxo presente nos referidos despejos. So dispositivos

simples e que acumulam resduos com altssimos teores de leos e graxas.

A ABNT (1999), apenas recomenda a instalao de caixas de gordura, quando os

efluentes forem gordurosos, porm Legislao do Estado de So Paulo, decreto 8468/76,

que aprova o regulamento da Lei 997/76, que dispes sobre a Preveno e o Controle da

Poluio do meio Ambiente, estabelece em seu artigo 19A, como parte das limitaes para

o descarte de efluente de qualquer fonte poluidora em rede coletora provida de tratamento,

os itens transcritos na sequencia.

IV - ausncia de leos e graxas visveis, e concentraes mximas de 150 mg/L de

substncias solveis em hexano.

VI- ausncia de despejos que causem ou possam causar obstrues das

canalizaes ou qualquer interferncia na operao do sistema de esgoto;

Para muitos estabelecimentos comerciais que manipulam alimentos como

restaurantes, padarias, supermercados, aougues, e ainda indstrias alimentcias a caixa de

gordura necessria para garantir o atendimento legislao. De acordo com dados

apresentados por DELATORRE, (2007), empreendimento do ramo alimentcio apresentam

efluentes com concentraes de MSH, acima dos limites impostos pela legislao. Quanto

aos efluentes domsticos mesmo com as faixa tpica de concentrao de leos e graxas

entre 50 e 100 mg/L, (PIVELI & KATO, 2006), muitos municpio entendem que necessria

a exigncia de dispositivos para reteno e acmulo de material graxo, e como exemplo

Campinas SP pode ser citada.

Ainda nos levantamentos de DELATORRE (2007), foi destacada a necessidade das

prestadoras dos servios de saneamento, antes de permitirem a ligao de esgoto,

12

verificarem as condies da rede coletora, principalmente declividade e dimetro, visto que,

efluentes mesmo que contendo concentraes de OG dentro dos limites da lei, podem

causar obstrues nas tubulaes receptoras.

Em muitos pases constata-se a existncia de caixas de gordura, como exemplo

Estados Unidos, Austrlia, China, Tailndia com o objetivo de reter o material graxo gerado

em atividades alimentcias, objetivando a proteo do SES. Nestes pases os resduos so

reaproveitados, principalmente para fins energticos, PARNELL (2006), DELATORRE &

MORITA, (2007), HAMKINS, (2006) e STOLL & GUPTA, (1995).

3.3.2 DIMENSIONAMENTO

A Norma 8160 (ABNT, 1999), prescreve um critrio de dimensionamento de caixas

retentoras de gordura para sistemas prediais de esgoto sanitrio (SPES) com base no

nmero de cozinhas contribuintes para instalaes at 12 cozinhas e, para instalaes

acima desse limite, na quantidade de pessoas servidas pelas cozinhas no turno de maior

afluxo, figura 3.4. As dimenses e volume indicados pela normativa citada so citados na

Tabela 3.3.

TABELA 3.3 Dimenses de caixas de gordura

N de

cozinhas Formato

Dimenses

DN sada

(mm)

Tipo da

caixa

(m)

Comprimento

submerso do

septo

(m)

V

(L)

Pequena 1 Cilndrica 0,30 0,20 18 75

Simples 2 Cilndrica 0,40 0,20 31 75

Dupla At 12 Cilndrica 0,60 0,35 120 100

Especial Acima de 12 Prismtica - 0,40 2N+20 100

Fonte: Adaptado NBR 8160 (1999)

O princpio do funcionamento da caixa de gordura baseado na diferena de massa

especfica entre as gorduras e a gua, ou seja, por serem mais leves que a gua, a gordura

tende a acumular na superfcie. O efluente ao entrar na caixa no deve ter velocidade

elevada em direo sada, para que haja tempo necessrio para que a gordura flutue

sobre a gua.

13

O volume em litros da caixa de gordura, para que seu correto funcionamento,

calculado conforme a Equao (1):

V = 20 + 2N (1)

Onde N o nmero de pessoas da residncia. No processo construtivo, a caixa de

gordura passa a ter dupla funo, porque ao mesmo tempo em que evita que a gordura v

para a rede coletora, veda o retorno dos gases. Ela subdividida internamente em duas

cmaras, a de entrada, com 2/3 do volume total da caixa, e a de sada, com 1/3 restante

(SOUZA, 2003). Detalhes de caixas confeccionadas segundo a ABNT (1999) so mostrados

na Figura 3.4.

FIGURA 3.4 Caixas de gordura cilndricas pr-moldadas produzidas segundo a NBR 8160/99

Fonte: GNIPPER (2008)

Medidas em mm Desenho sem escala

14

3.3.3. CARACTERSTICAS DOS RESDUOS ACUMULADOS EM CAIXAS DE GORDURA

Os resduos de caixas de gordura apresentam concentraes elevadas de leos e

graxas e quase sempre esto presentes em sua composio, restos de alimentos, plsticos,

panos, utenslio domsticos, entre outros.

Os resduos na caixa de gordura se encontram emulsificados devido ao uso de

detergentes, que agem como tensoativos, formando uma pelcula protetora na superfcie

das gotculas de leo, e das prprias condies fsicas e qumicas existentes na caixa, tais

como reaes qumicas e biolgicas, temperatura, pH, que favorecem a emulsificao. A

desemulsificao alcanada por mtodos fsicos ou qumicos. Os mtodos fsicos

aumentam a freqncia de contato das gotculas dispersas, enquanto que os qumicos

afetam as propriedades interfaciais das camadas adsorvidas nas superfcies das gotculas e

aumentam a taxa de coalescncia dos dispersados. O uso de calor ou campo eltrico

classificado como mtodo fsico, enquanto que a utilizao de um desemulsificador cido ou

bsico constitui um mtodo qumico SOUZA (2003).

De acordo com dados levantados por WIMMER et al. (2010), a concentrao gordura

nos resduos de caixas de gordura em torno de 1,3% dos slidos totais. E ainda segundo

Hesseische Landesanstalt fr Umwelt (1992)6, apud STOLL & GUPTA (1995), a

concentrao de slidos secos de 16%, sendo que apenas 4% gordura.

3.3.4. MANUTENO DAS CAIXAS DE GORDURA

Segundo DELATORRE & MORITA (2007) a capacidade insuficiente ou falhas nas

limpezas, comprometem a eficincias dos dispositivos de reteno, implicando na passagem

direta de leos e graxas para rede coletora. A manuteno das caixas de gordura consiste

principalmente na limpeza, removendo o seu contedo evitando que os materiais graxos

atinjam as redes coletoras.

Segundo recomendaes da Sydney Water Corporation (2004)7 apud DELATORRE

& MORITA, (2007), a limpeza das caixas de gordura deve ocorrer antes que alguma das

seguintes condies ocorra:

- A espessura da camada superficial, composta de leos, graxas e material

flutuantes, seja maior ou igual a 10% da profundidade total da caixa;

6 HESSEISCHE LANDESANSTALT FUR UMWELT (1982). Konzept der Beseitigung von Fettabscheiderruck-

standen in Hessen. Wiesbaden, December, 1982. 7 SYDNEY WATER CORPORATION. Trade Waste Policy. Sydney, 2004. Disponvel em http://

www.sydneywater.com.au/Publications/ 2004.

15

- A espessura da camada de slidos no fundo da caixa seja maior ou igual a 20% da

profundidade total da caixa;

- O fundo da caixa apresente uma camada de slidos maior que 400 mm;

- A somatria das espessuras das camadas superficiais e de fundo seja maior que

25% da profundidade da caixa.

Na Flrida, no municpio de Jacksonville, conforme PARNELL, (2006) a

concessionria responsvel pelo sistema de coleta de esgoto, exige limpezas caso o volume

til da unidade receptadora de gordura atinja 25% de sua capacidade ou a cada 90 dias, o

que ocorrer primeiro. Ao menos uma vez ao ano o esgotamento completo da caixa deve ser

realizado. As caixas de gordura so exigidas apenas para instalaes que servem mais de

18 refeies por dia, dispensando as demais. A limpeza das caixas feita atravs de

caminhes tipo limpa fossa que so providos de tanque para acmulo do resduo e bomba

para suco.

3.4. PR -TRATAMENTO DE EFLUENTES COM ALTOS TEORES DE LEOS E

GRAXAS

Os dispositivos para remoo de leos e graxas devem ter condies favorveis para

reter e remover os resduos, possuindo capacidade para acumulao suficiente para

suportar a quantidade acumulada de resduos entre as operaes de limpeza,

proporcionando condies de tranquilidade para permitir a flutuao do material, seus

dispositivos de entrada e sada devem permitir o perfeito escoamento do fluxo hidrulico,

alm de reterem o material gorduroso evitando seu arraste.

Como exemplos de pr-tratamento de resduos gordurosos, citados por JORDO &

PESSOA (2005), PIVELI & KATO (2006) e PONTES (2009): caixas de gordura; tanques

aerados por ar comprimido; separadores gravitacionais; eletrocoagulao; flotao;

tratamentos enzimticos e processos fsico-qumicos.

3.5. OPERAES PARA O PR-TRATAMENTO DE RESDUOS

PROVENIENTES DE CAIXAS DE GORDURAS

3.5.1. TRATAMENTO PRELIMINAR

O tratamento preliminar funciona como uma barreira, ele constitudo por

equipamentos e unidades como peneiras, trituradores, desarenadores, medidores de vazo,

16

removedores de leos e graxas, tanques de equalizao e removedores de odor. Segundo a

WEF- Water Environment Federation (1998), os equipamentos e unidades do tratamento

preliminar devem atender a quesitos bsicos tais como remover os slidos grosseiros para

proteo de equipamentos e tubulaes contra entupimentos e obstrues e melhorar o

desempenho das unidades subsequentes atenuando cargas, picos e de vazo ou ambos

(PRADO8 apud BORGES 2009).

A remoo de slidos grosseiros pode ser feita por meio de grades, peneiras

rotativas, estticas ou trituradores. O tamanho do material retido funo do espao livre

destinado passagem do efluente e a limpeza dos resduos pode ser manual ou

mecanizada (Von Sperling, 2005).

Os resduos de caixas de gorduras possuem caractersticas distintas do esgoto

bruto, devido sua origem, apresentam concentraes baixas de slidos fixos, no

necessitando de passagem por desarenadores.

3.5.2. FLOTAO

A flotao um processo de separao de partculas suspensas (slidas ou lquidas)

em meio lquido, atravs da utilizao de bolhas de gs, normalmente o ar. Quando estas

bolhas aderem superfcie das partculas, aumentam seu empuxo, provocando seu

direcionamento para a superfcie da fase lquida, de onde, ao atingirem concentraes

adequadas so devidamente coletadas (REALI, 1991).

Existem vrias modalidades de flotao e o que as diferencia o mtodo em que as

bolhas de gs so produzidas, (ZABEL9 apud BORGES, 2009), so elas:

Flotao por ar disperso: as bolhas, geralmente grandes, so geradas por turbinas

e rotores atravs da disperso, aerao e agitao da suspenso (dimetro superior a 1

mm);

Flotao eletroltica: atravs da passagem de corrente contnua entre dois eletrodos

localizados na cmara de flotao provocando a eletrlise da gua, bolhas de hidrognio e

8 PRADO, M. (2006). Concepo e Estudo de uma Unidade Compacta Para Tratamento Preliminar de Esgoto Sanitrio

Composta por Separador Hidrodinmico por Vrtice e Grade Fina De Fluxo Tangencial. 268p. Tese (Doutorado) - Escola de Engenharia de So Carlos, Universidade de So Paulo, So Carlos, 2006.

9 ZABEL, T. (1984). Flotation in water treatment. In: IVES, K.J. ED. THE SCIENTIFIC BASIS OF FLOTATION. Proceedings of the

NATO Advanced Science Institute on the Scientific Basis of Flotation, Cambridge, England, Jul, Martinus Nijhoff Publishers, The Hague, p.349-77.

17

oxignio so geradas. As bolhas geradas possuem dimetros menores do que os obtidos

com a flotao por ar disperso ou por ar dissolvido;

Flotao por ar dissolvido: as bolhas so geradas pela despressurizao de um

lquido supersaturado com ar. O ar precipitado na forma de pequenas bolhas, geralmente

com dimetro menor que 100 m, e com pouca agitao do lquido.

O tamanho das bolhas essencial para o bom desempenho da flotao, sendo o

tamanho do desejado entre 10 e 100 m. Recentemente dispositivos especiais como

bombas multifsicas esto sendo utilizadas para gerao de microbolhas, caracterizando a

flotao por microbolhas. Estes dispositivos esto sendo utilizados em substituio s

cmaras de saturao apresentando muitas vantagens.

As vantagens das bombas multifsicas em relao s bombas tradicionais

associadas a compressores de ar e cmara de saturao so: (i) alta eficincia, fornecendo

uma grande massa de ar por unidade de volume por recirculao; (ii) eliminao da

necessidade do uso de cmaras de saturao; (iii) suprimento do ar pode ser mediante

compressores de baixa presso ou a partir do prprio ar atmosfrico (no necessita de

compressores). Em contrapartida, as desvantagens so: (i) podem resultar bolhas com

dimenses maiores causado pelo possvel excesso de ar fornecido; (ii) maior requerimento

de potncia devido s altas presses de operao; (iii) pode reduzir a efetividade da bomba

com o tempo, devido ao possvel desgaste causado por partculas slidas (ROSS, SMITH e

VALENTINE10 apud BORGES ,2009, p. 43)

Com o objetivo de avaliar o desempenho de uma bomba (DAF 40 Shin Shin Pump

Inc. Korea) na gerao de microbolhas de ar, LEE et al. (2007), realizaram estudo em uma

unidade flotao por ar dissolvido - FAD com capacidade de 150 m3h-1, aplicada

clarificao de gua para abastecimento. Utilizando presso de 5,1 kgf/cm, vazo de

recirculao entre 20 e 40% e obtiveram eficincia de remoo de turbidez da ordem de

80%.Os autores ainda concluram que: (i) em condies de operao otimizadas, a relao

ar/gua deve ser de 8% a 10%, a taxa de recirculao de 30% para uma presso de 5,1

atm; (ii) a perda de gs na bomba, devido ao menor tempo de contato entre a gua e ar,

menor que a cmara de saturao; (iii) 97% das bolhas medidas eram menores que 70 m ;

(iv) a bomba apresenta controles simplificados, dispensando o uso de compressor de ar e

cmara de saturao.

10

ROSS, C. C.; SMITH, B. M.; VALENTINE, G. E. (2000). Rethinking Dissolved Air Flotation (DAF) Design for Industrial Pretreatment. In: WATER ENVIRONMENT FEDERATION AND PURDUE UNIVERSITY INDUSTRIAL WASTES TECHNICAL CONFERENCE, St. Louis, Missouri.

18

Utilizando uma bomba multifsica em um sistema de FAD, PIOLTINE (2009), obteve

os melhores resultados na operao de uma unidade piloto tratando efluente de uma

indstria txtil, quando associou a taxa de recirculao de 30% ao fornecimento de ar de

13%. A relao A/S utilizada ficou em torno de 0,015 gar/gslido, e a taxa de aplicao

superficial variou na faixa de (129 10) m.d-1.

Os principais parmetros para projetos de sistemas de flotao so: TAS - taxa de

aplicao superficial, TCS - taxa de aplicao de slidos; A/S relao entre a massa de ar

fornecido para a flotao e fluxo de slido suspensos totais, Td Tempo de deteno

hidrulica, Trec taxa de recirculao, dentre outros.

A eficincia de um sistema de flotao por ar dissolvido, depende da razo entre a

massa de ar e a massa de partculas em suspenso (relao A/S). Num sistema de flotao

com microbolhas, a relao ar-slidos (A/S) TOTAL fornecida ao sistema de flotao

diferente da relao ar-slidos (A/S) TERICO, calculada pela lei de Henry. Pois o A no

sistema de microbolhas a concentrao mssica total efetivamente fornecida ao processo,

envolvendo as fraes de ar dissolvido e no dissolvido. Enquanto o A, pela Lei de Henry,

a concentrao mssica terica de ar capaz de ser dissolvido na gua para uma

determinada presso e temperatura (PIOLTINI, 2009).

Assim:

AFL

REC

ARQSST

QC

S

A

(2)

A/S: relao ar-slidos (mgAR/ mgslidos)

CAR: concentrao de ar na recirculao pressurizada (mgAR/Lefl)

QREC: vazo de recirculao (m3/h)

QAFL: vazo afluente (m3/h)

SST: slidos suspensos totais (mg/L)

19

Onde a concentrao de ar na recirculao pressurizada, com a utilizao da bomba

multifsica foi calculada a partir da equao (2) utilizada por PIOLTINE, 2009.

1000 ARREC

ARAR d

Q

QC

(3)

CAR: concentrao total (dissolvido ou no) de ar efetivamente presente na

recirculao (mgAR/Lefl)

QAR: vazo efetiva de ar fornecida ao sistema (L/h), igual diferena entre a vazo

de ar injetada na suco da bomba multifsica e a vazo de ar expulsa pela ventosa da

cmara seletiva de bolhas.

QREC: vazo de recirculao (L/h)

dAR: densidade do ar (igual a 1,17g/L para T = 25oC)

No tratamento de efluentes gordurosos, para obter melhores resultados na

separao de leos e graxas, a adio de produtos qumicos coagulantes, aliados ao

processo de flotao, promove a quebra das emulses lipdicas, auxiliando na flotao da

gordura (PONTES, 2009).

BENSADOK et al, 2006, estudou a combinao de processos qumicos com a

flotao por ar dissolvido para o tratamento de efluentes emulsionados. O mtodo consiste

na desestabilizao do estado coloidal da emulso, reduzindo a resultante das foras

existentes entre as partculas e o meio de disperso. Ele concluiu que quando a flotao por

ar dissolvido associada, ocorre melhora na separao, e reduo no tempo necessrio

para a separao. Atravs de ensaios em Jar-test, comparou o desempenho do Al2(SO4)3 e

CaCl2 e verificou que para emulses com concentraes de leos e graxas em torno de 6%

o primeiro produto apresentou melhores resultados enquanto que para concentraes entre

2 e 4% as redues de OG mais significativas ocorreram com a utilizao do segundo

produto. Para a flotao o melhor desempenho ocorreu para taxas A/S de 37/1000

gar/gemulso. A Tabela 3.4 apresenta os valores usuais para projetos de sistemas de flotao

por dissolvido.

20

TABELA 3.4 Parmetros de projeto para um sistema FAD para tratamento de gua residurias

Parmetro Faixa de variao

Presso (kPa) 2001,2 a 4803

Razo de recirculao (%) 154 a 3001

Relao ar-slido (kg ar/kg SS) 0,0053 a 0,1001

Taxa de escoamento superficial (m3/m2.h) 0,484 a 9,761

Carga de slidos (kg/m2.h) 2,03 a 24,41

Tempo de deteno no flotador (min) 301,2

Eficincia na remoo de slido (%) 703 a 98,61

Fonte: 1 DICK (1972)

11;

2 RAMALHO (1977)

12;

3 EPA (1975)

13;

4 METCALF & EDDY (1991)

14APUD PROSAB (2001)

3.6. REAPROVEITAMENTO DO RESDUO Estudos realizados por WUST(2008), mostraram a viabilidade da produo de

biodiesel a partir de resduos gordurosos. Gonalves (2009), prope, baseado em estudos

realizados por Arajo (2007)15, que o ndice de acidez de leos residuais, objetivando a

produo de biodiesel, apresente valores mximos de 1mgKOH/g para atendimento aos

limites da Agncia Nacional do Petrleo ANP, que de 0,5 mgKOH/g, pois 90% da acidez

removida nos processos de transesterificao e purificao com steres, processo aos

quais o leo residual ser submetido para a seu reaproveitamento como biodiesel.

3.7. DIGESTO CONJUNTA DE RESDUOS GORDUROSOS COM LODO DE

ESGOTO

A digesto de resduos provenientes de caixas gordura juntamente com lodo de

esgoto em digestores anaerbios foi realizada com sucesso tanto em ensaios em bancada

como em testes em escala piloto por DAVIDSSON, et al, 2007. Eles observaram o aumento

na produo do metano quando misturas do lodo contendo de 10-30% de resduo de caixas

de gordura, foram submetidas a digesto anaerbia, sem que houvesse o aumento da

produo de lodo. A produo de metano no foi estvel quando foi estudada apenas a

degradao simples do resduo, sem a mistura com o lodo.

11

DICK, R. I. Sludge treatment In: WEBER, W.J. Physicochemical Process for Water Quality Control, New York, John Wiley, 1972. Cap. 12, p. 533-596.

12 RAMALHO, R. S. Introduction to Wastewater Treatment Process. New York, Academic Press, 1977. 409p.

13 EPA ENVIRONMENTAL AGENCY PROTECTION Process Design Manual for Suspended Solids Removal,

USEPA Technology Transfer, 1975. 14

METCALF & EDDY. Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, Reuse. 3. Ed. New York, Mc Graw Hill, 1991. 1334p.

15 ARAJO, J. M. A. (2008). Qumica de alimentos: teoria e prtica. 4. ed. Viosa, MG, Editora Viosa.

21

Segundo BORGES, 2009, em estudos com lodo contendo altos teores de leos e

graxas a digesto aerbia apresentou elevada degradao de leos e graxas e remoo de

DQO, alcanando bons resultados, desde que seja aplicado inculo. Para perodo de

aerao de 19 dias a remoo de DQO e leos e graxas alcanou ndices de 88,3% e 90%,

respectivamente. Quando o inculo no foi adicionado, os resultados no foram

satisfatrios.

22

4. MATERIAIS E MTODOS

Os estudos consistem em caracterizar os resduos provenientes de caixas de

gorduras e atravs de ensaios de flotao, encontrar condies operacionais, produtos

qumicos e dosagens que proporcionem melhores eficincias, visando o pr-tratamento

destes resduos de forma que as concentraes de substncias solveis em hexano sejam

reduzidas na fase lquida.

4.1. ETAPA 1 CARACTERIZAO DE RESDUOS DE CAIXAS DE GORDURA

Com o objetivo de caracterizar os resduos gerados em diferentes fontes geradoras,

foram coletados materiais acumulados em caixas de gordura da cidade de Campinas SP,

com origens distintas, especificadas a seguir:

- 2 restaurantes industriais;

- 1 fast food, com refeies baseadas em sanduches e batatas fritas;

- 1 hotel com restaurantes de vrias especialidades

- 2 condomnios residenciais.

Todas as caixas de gordura, que foram limpas para a caracterizao dos resduos,

tinham volumes de acmulo superiores a 200L e estavam instaladas em locais que

possibilitaram a limpeza atravs de caminhes tipo limpa fossa.

Os resduos foram recolhidos sempre entre as 8:00 e 9:00h da manh, durante a

limpeza completa de caixas de gordura feitas atravs de caminhes tanque, tipo limpa

fossa, providos de bomba de suco conforme pode ser observado na figura 4.1. Aps o

procedimento de limpeza, o material de cada gerador, separadamente, foi transportado e

descarregado em uma estao de tratamento de esgoto operada pela SANASA. As

amostras em volume suficiente para as anlises e para os ensaios foram coletadas durante

a descarga do material em trs alquotas, a primeira coletada no incio das descargas, a

segunda aproximadamente no meio e a ltima no final do descarte, este procedimento foi

adotado com o objetivo de obter uma amostra mais representativa de todo contedo do

caminho.

23

Os caminhes utilizados nas coletas tiveram seus tanques previamente limpos antes

do recolhimento do material em estudo, para evitar a alterao das amostras. Um caminho

similar ao utilizado na limpeza das caixas pode ser visto na figura4.2.

As amostras foram caracterizadas tambm, aps passarem por peneira. Para os

ensaios em bancada foi necessria uma peneira com malha de 2 mm de abertura, utilizada

com o objetivo de preservar o flotatest de obstrues.

FIGURA 4.1 Limpeza de uma caixa de gordura

24

FIGURA 4.2 Caminho utilizado na limpeza das caixas de gordura e no transporte do resduo

Para caracterizao das amostras, as anlises foram realizadas pelo Laboratrio de

guas Residurias da SANASA, seguindo procedimentos e mtodo de anlise baseados no

Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 2005. Os parmetros

analisados nos resduos brutos, e aps peneira constam na tabela 4.1.

TABELA 4.1 - Relao de parmetros analisados para caracterizao das amostras de resduos de caixas de gordura

Variveis Unidade Mtodo Nmero do

Mtodo Referncia

pH Potenciomtrico 4500 H+ APHA, 2005

Temperatura C 2550 B APHA, 2005

DBO mg/L Eletromtrico 5210 B APHA, 2005

DQO mg/L Colorimtrico por refluxo

fechado 5220 D. APHA, 2005

Slidos Totais mg/L Gravimtrico 2540 B APHA, 2005

Slidos Suspensos mg/L Gravimtrico 2540 D. APHA, 2005

Slidos Fixos e

Volteis mg/L Gravimtrico 2540 E. APHA, 2005

leos e Graxas mg/L Gravimtrico 5520 D. APHA, 2005

25

4.2. ETAPA 2 AVALIAO DA EFICINCIA DA FLOTAO NO PR-

TRATAMENTO DOS RESDUOS DE CAIXAS DE GORDURA

Para avaliao da flotao como alternativa para o pr-tratamento dos resduos

estudados nesta etapa foram realizados ensaios em bancada, divididos em quatro fases, em

que foram verificadas as eficincias da flotao sob as seguintes condies:

Fase 1 Flotao submetida a 2 velocidades de flotao;

Fase 2 Flotao associada a 4 diferentes produtos qumicos utilizados como

agentes de coagulao;

Fase 3 Flotao variando o pH da amostra bruta e a dosagem do agente

coagulante que proporcionou melhor desempenho na fase 2;

Fase 4 Com a variao da relao A/S (g ar/ g slidos).

4.2.1. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NA ETAPA 2

Para a avaliao da flotao, como alternativa para o pr-tratamento dos resduos,

foram realizados ensaios em bancada utilizando equipamento de Jar-test, para mistura

rpida, e um Flotatest, desenvolvido por REALI (1991), para os ensaios de flotao. Nas

figuras 4.3 e 4.4 so mostrados os equipamentos utilizados nos ensaios desta etapa.

FIGURA 4.3 Aparelho de Jar Test utilizado nos ensaios de bancada na Etapa 2

O aparelho de Jar Test utilizado, possua 6 jarros e era equipado com hastes para

mistura com controle digital de rotao x gradiente. Cada jarro possua 2L de capacidade.

26

FIGURA 4.4 Equipamento Flotatest desenvolvido por REALI (1991) utilizado nos ensaios da Etapa 2

O Flotatest era composto por 4 colunas com 2 litros de capacidade cada, providas

de misturadores com hastes removveis, controle de rotao e uma cmara de saturao de

ar que atingia at 8 Bar. A alimentao desta cmara com ar foi feita a partir de um

compressor.

O tempo e gradiente de floculao foram considerados em todos os ensaios desta

fase, como a transferncia do material do jarro do Jar-test para as colunas de flotao,

simulando a pior situao, que seria a aplicao de produtos qumicos em linha, montante

de um misturador esttico, antes da entrada do sistema de flotao.

4.2.2. ETAPA 2 FASE 1 - AVALIAO DA VELOCIDADE DE FLOTAO (VFL) Verificar o desempenho do ensaio da flotao para duas velocidades de flotao

distintas.

4.2.2.1. Parmetros operacionais dos ensaios da Fase 1

Velocidades de flotao avaliadas:

Vflot (1) = 4 m/h

Vflot (2) = 6 m/h

27

Parmetros utilizados:

- Gradiente de mistura rpida: 1000s-1

- Tempo de mistura rpida:10s

- Presso de saturao: 6 kgf/cm2

- Taxa de recirculao: 80%

- Produto qumico: no foi utilizado

A velocidade de flotao adotada para as prximas fases desta etapa, foi a que

proporcionou efluente com maior reduo das substncias solveis em hexano.

Parmetros analticos monitorados nesta fase: ST e OG.

4.2.3. ETAPA 2 FASE 2 - VARIAO DE PRODUTOS QUMICOS Os ensaios desta etapa visam avaliar o desempenho de 4 produtos qumicos com a

variao das dosagens aplicadas.

4.2.3.1. Parmetros operacionais utilizados Fase 2





- Velocidade de flotao: 4m/h

4.2.3.2. Produtos qumicos

Foram avaliados nesta fase o desempenho dos seguintes produtos qumicos e

dosagens:

- Cloreto Frrico Lquido Teor de FeCl3 - 38,5%

Fornecedor: Indstrias Qumicas Cataguases Ltda.

Dosagem 1: 80 mg/L

Dosagem 2: 120 mg/L

Dosagem 3: 160 mg/L

28

- PAC- Cloreto do Polialumnio Lquido Teor de Al2O3 10,24%

Fornecedor: Nheel Qumica Ltda.

Dosagem 1: 80 mg/L

Dosagem 2: 120 mg/L

Dosagem 3: 160 mg/L

- Polmero Catinico em p Tipo: Superfloc 8396

Marca: Kemira.

Dosagem 1: 8 mg/L

Dosagem 2: 12 mg/L

Dosagem 3: 16 mg/L

- Tanino Lquido Tipo: Tanfloc SG

Fornecedor: Tanac S.A.

Dosagem 1: 80 mg/L

Dosagem 2: 120 mg/L

Dosagem 3: 160 mg/L

O melhor resultado foi considerado baseado nos seguintes critrios:

- menores residuais de substncias solveis em hexano;

- menores custos de aplicao, em funo dos valores contratados pela SANASA em

maro de 2012.

De posse dos resultados desta etapa foi possvel determinar o produto a ser utilizado

nas demais fases desta etapa.

Parmetros analticos monitorados nesta fase: pH, DQO, ST, SST e OG.

4.2.4. ETAPA 2 FASE 3 - ENSAIOS COM VARIAO DE PH E DOSAGENS DO AGENTE

COAGULANTE

Para avaliar a eficincia na remoo de OG no processo de flotao, variando o pH

de coagulao x dosagem do produto que foi considerado o mais vantajoso na fase 2 desta

etapa, nesta fase foram . realizados ensaios em bancada associando 3 valores de pH a 6

dosagens distintas do agente coagulante. A variao do pH foi proporcionada pela aplicao

de Hidrxido de Sdio (soluo comercial).

29

Nos ensaios desta fase foram testados:

pH : 4,3 ( natural da amostra); 6,0 e 7,0;

Dosagens do agente coagulante - polmero catinico e p (mg/L): 0; 5; 10; 15; 20; 25

e 30.

Parmetros analticos monitorados na fase lquida desta fase: pH, DQO, ST, SST e

OG.

4.2.4.1 Parmetros operacionais dos ensaios da Fase 3

Parmetros fixos utilizados nesta fase:





- Produto qumico: obtido na fase 2

- Velocidade de Flotao: obtida na fase 1

4.2.5. ETAPA 2 FASE 4 - VARIAO DAS TAXAS DE A/S (RELAO AR/SLIDOS) Utilizando o melhor par pH x dosagem obtido na etapa anterior, os ensaios foram

realizados nesta etapa variando a taxa A/S, consequentemente a vazo de recirculao.

Foram testadas as seguintes relaes:

A/S (1) = 7,5/1000 kg ar/ kg SST

A/S (2) = 15/1000 kg ar/ kg SST

A/S (3) = 22/1000 kg ar/kg SST

A taxa de recirculao (R/Q) foi calculada atravs da frmula:

QaflSs

QrecPfSar

S

A

)1(3.1 (4)

30

Em que:

A/S: razo ar/slidos (kg ar/ kg slidos suspensos);

Sa: solubilidade do ar na temperatura do efluente (igual a 18,7 mL ar /L gua para T =

20C)

f: frao de ar dissolvido presso P, fator de eficincia da cmara de saturao

(igual a 1 para cmara do flotatest);

P: presso de operao (absoluta) (atm);

SS: slidos suspensos no afluente (mg.L-1);

Qrec: vazo de recirculao da gua saturada (m3.dia-1);

Qafl: vazo do lquido afluente (m3.dia-1);

Parmetros analticos monitorados no efluente desta fase: pH, DQO, ST, SST e OG.

Parmetros analticos monitorados no material flotado: ST e OG

4.2.5.1. Parmetros operacionais utilizados nos ensaios da Fase 4

Parmetros fixos utilizados nesta etapa:




- Produto qumico: obtido na fase 2

- Velocidade de Flotao: obtida na etapa 1

- Dosagem x pH: obtido na etapa 3

4.3. ETAPA 3 - OPERAO DA PLANTA PILOTO

Com o objetivo avaliar a dificuldade no manuseio do material em estudo, uma

unidade piloto de flotao, construda por BORGES (2009), foi utilizada, figura 4.5.

A dosagem e o produto utilizados nesta etapa foram os que obtiveram os melhores

resultados na etapa 2. Os parmetros operacionais foram definidos em funo das

caractersticas dos equipamentos existentes na planta piloto existente.

31

FIGURA 4.5 - Foto do sistema de flotao utilizado, construdo por BORGES, 2009

4.3.1. SISTEMA PILOTO PARA PR-TRATAMENTO DE RESDUOS DE CAIXAS DE GORDURA

A unidade de pr-tratamento piloto, mostrada nas figuras 4.6 e 4.7, foi instalada para

promover a flotao de slidos suspensos, leos e graxas, e a remoo de materiais

sedimentveis. Assim ela foi concebida com uma zona para sedimentao e uma zona de

flotao.

O sistema piloto foi montado contemplando as seguintes unidades:

Caixa de chegada com cesto para gradeamento preliminar, confeccionado com

malha de 12 mm, tanque de equalizao, bombas de alimentao providas de inversores de

frequncia, sistema de aplicao e dosagem de produtos qumicos em linha, misturador

esttico, peneira fina com abertura de 5 mm, tanque de flotao composto por zona de

sedimentao e zona de flotao, medidores de vazo, bomba multifsica para gerao de

microbolhas e recirculao da emulso gua/ ar e manmetros. Os detalhes da instalao

completa podem ser vistos na figura 4.7.

32

FIGURA 4.6 - Foto do sistema piloto: Vista geral

4.3.2. DESCRIO DO FUNCIONAMENTO DA UNIDADE PILOTO

O material que chegou de caminho foi descarregado em um cesto confeccionado

em tela metlica, com malha 12 mm. O cesto foi instalado para reter material grosseiro, e

sua limpeza foi feita manualmente.

Do cesto de resduo o efluente seguiu para um tanque de equalizao com

capacidade para armazenamento de 15 m. Na lateral deste tanque foram instalados pontos

para coletas de amostras ao longo da altura. O controle do nvel era feito atravs de uma

mangueira transparente colocada na lateral do tanque.

Para transferncia do material equalizado at a entrada do sistema de flotao foram

instaladas duas bombas centrfugas providas de inversores de frequncia permitindo a

variao da vazo. As mesmas bombas, atravs de manobras de vlvulas instaladas na

linha de recalque, possibilitavam a retorno do resduo para o tanque de equalizao,

proporcionando a homogeneizao do material, antes do acionamento do sistema de

flotao, que funcionou por batelada.

O retorno do resduo ao tanque de equalizao com objetivo de homogeneizao foi

acionado 1,0 hora antes do incio do ensaio, sendo mantido at sua finalizao.com o

mesmo propsito.

Peneira

Cmara de

flotao

Zona de sedimentao Qumicos

Tan

renata degasperi 2012

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