Resumo
O objetivo deste trabalho foi testar um sistema inovador para remoção do nitrogênio amoniacal (N-NH3) de água residuária, por air stripping, utilizando-se conduto corrugado (diâmetro interno 4” e 10m de comprimento) disposto de forma helicoidal. Foi avaliada a influência da vazão do ar (Qar) variando entre 1000 e 3000 Lmin-1, vazão do líquido (Qliq) na faixa de 0,2 a 1,0 Lmin-1, pH entre 9 e 12 e da concentração inicial de nitrogênio (200 mgN-NH3L-1 a 1000 mgN-NH3L-1) na remoção de N-NH3 de efluente sintético (30 ensaios), seguindo-se planejamento estatístico Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR). As análises estatísticas, ao nível de confiança de 95%, indicaram o efeito positivo da elevação do pH e Qar no desempenho do sistema. Os melhores resultados (eficiência de remoção de 95,6%) foram obtidos em Qar de 3000 Lmin-1, Qliq de 0,2 Lmin-1 e pH igual a 12 e concentração de 200 mgN-NH3L-1. Além disso, comparando-se com as torres de air stripping convencionais o sistema estudado necessita menor altura manométrica de elevação da água residuária, baixa perda de carga no escoamento do ar pela ausência de recheio, elevado tempo de contato líquido-ar favorecendo a transferência da amônia da água para o gás de arraste.
Introdução
Compostos de nitrogênio nas águas podem representar riscos para a saúde e o meio ambiente. De modo geral, sistemas biológicos de tratamento tem sido a primeira opção para a remoção de matéria orgânica e nitrogênio das águas residuárias. Porém, quando presente em altas concentrações, o nitrogênio na forma de amônia (N-NH3) pode se tornar tóxico e/ou inibidor para os microrganismos nitrificantes (Chen et al., 2014, Anthonisen et al., 1976, Li e Zhao, 1999, Calli et al., 2005 e Jin et al., 2012). Anthonisen et al. (1976), por exemplo, indicam que, na nitrificação, a inibição da oxidação de nitrito iniciaria em concentrações de amônia livre na faixa de 0,1 a 1,0 mgN-NH3 L-1, enquanto que a inibição da oxidação do nitrogênio amoniacal total (NAT) ocorreria em concentrações mais elevadas, de 10 a 150 mgNNH3 L-1.
Neste contexto, alternativas de pré-tratamento tem sido estudada, de maneira a remover ou recuperar parcialmente o N-NH3 com o objetivo de melhorar as características das águas residuárias para posterior tratamento biológico.
A tecnologia de air stripping, que se baseia na transferência da NH3 da fase líquida (água residuária) para a fase gasosa (gás de arraste, em geral, o ar atmosférico), tem sido empregada em águas residuárias com elevadas concentrações de nitrogênio, tais como em lixiviado de aterro sanitário (Ferraz et al. 2013, Campos et al. 2013, El-Gohary et al. 2013), dejeto de suíno (Bonmati & Flotats, 2003; Zhang & Jahng, 2010; Zhang et al. 2012) e bovinos (Jiang et al. 2014), curtume (O`Brien et al. 1984). No processo, o NH3 é formado com a elevação do pH da água residuária até 10,8 – 11,5, pela adição de cal (Ca(OH)2) ou hidróxido de sódio (NaOH), e em seguida, o líquido é colocado em contato com o ar de arraste em unidades (torres com enchimento) que facilitam a transferência de massa. Essas torres, apresentam como potenciais desvantagens, elevadas alturas (6,1 a 7,5m), perda de carga do escoamento de ar entre 0,12 a 0,16 mca (metro de coluna de água) por metro de torre (totalizando 0,76 a 1,19 mca) o que exige sopradores mais potentes. Também, é relatada incrustação progressiva do enchimento das torres (formação de CaCO3) com perda de eficiência na remoção de NH3 e necessidade de lavagem química (USEPA, 2000, Viotti & Gavasci, 2015).
O objetivo deste trabalho foi desenvolver e testar um sistema inovador de air stripping, construído com conduto corrugados disposto de forma helicoidal como alternativa as torres com enchimento.
Autores: Thalita Pereira Delduque; Abel Sidney Bravin Junior e Ajadir Fazolo.
