Realizado em Vitória/ES, de 09 a 11 de Setembro de 2015.
ISBN: ISBN 978-85-85905-13-2
TÍTULO: EFICIENCIA DA ELETROCOAGULAÇÃO NO TRATAMENTO DE EFLUENTES DE ABATEDOUROS DE AVES: ELETRODO DE ALUMINIO
AUTORES: Mendoza Combatt, M.P. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA) ; Santos Mendonça, R.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA)
RESUMO: Apesar da disponibilidade atual de tratamentos microbiológicos e Físico-
químicos convencionais a eletrocoagulação (EC) é uma tecnologia promissora
no tratamento do efluente de abatedouro de aves. No presente estudo foram
usados eletrodos de alumínio no processo de Eletrocoagulação do efluente de
um abatedouro de aves. O tempo de Eletrólise, o pH inicial do efluente e a
densidade de corrente foram as variáveis consideradas para avaliar a
eficiência de remoção da Demanda Química de Oxigênio total (DQO) do
efluente.A otimização atingiu-se com um tempo de 40 minutos, com um pH
inicial do efluente de 4,0 e uma densidade de corrente de 15 A.m-2, obtendo
resultados de remoção de 87 % de DQO. Na validação feita para o modelo
observou-se uma superestimação do modelo ajustado.
PALAVRAS CHAVES: Eletrocoagulação; eletrodos de Alumínio; efluente
INTRODUÇÃO: A produção de carne de frango no Brasil tem apresentado um aumento
expressivo desde a década passada. Este aumento da produção de carne de aves
acarreta, na mesma proporção, um aumento na quantidade de resíduos gerados
pela indústria de abate e processamento do alimento. Apesar da
disponibilidade de tecnologias convencionais, alternativas de tratamento de
efluentes que ofereçam vantagens comparativas em quanto à automatização dos
processos e ao custo vêm sendo estudadas, destacando-se a eletrocoagulação
(EC) como uma tecnologia promisora no tratamento do efluente de abatedouro
de aves (ASSELIN et al, 2008; BAYAR et al, 2011; BAYRAMOGLU et al, 2006;
YETILMEZSOY et al, 2009). No processo de eletrocoagulação, um reator
eletroquímico permite a realização dos passos da coagulação convencional
disponibilizando o coagulante “in situ”. No momento em que é aplicado um
potencial elétrico, o anodo sofre corrosão em decorrência da oxidação e
ocorre a solvatação do cátion formado. Consequente, há a formação de
espécies hidrolisadas e do hidróxido metálico insolúvel. Ao mesmo tempo, no
processo de eletrocoagulação, em decorrência do potencial aplicado,
microbolhas de hidrogênio podem ser formadas no cátodo do reator, por meio
de reações de redução. Essas microbolhas promovem a separação das partículas
por meio de flotação (CHEN et al, 2004). A presente pesquisa teve como
objetivo avaliar parâmetros de funcionamento do arranjo experimental da
técnica eletrolítica em escala de laboratório, como: densidade de corrente,
tempo de eletrólise e pH inicial de efluente, para eletrodos de alumínio,
na remoção da demanda química de oxigênio total (DQO) do efluente.
MATERIAL E MÉTODOS: As amostras foram coletadas usando a metodologia de amostragem composta, em
recipientes de polietileno, e levadas para o Laboratório de Tratamento de
Resíduos de Agroindústrias (LABTRA) do Departamento de Tecnologia de
Alimentos para caracterização e realização dos experimentos de
eletrocoagulação. Após a coleta de amostras, o efluente bruto foi
homogeneizado e caracterizado.As metodologias de análises foram
desenvolvidas de acordo com os procedimentos descritos no Standard
Methods for Water and Wastewater Analyses, e realizadas em triplicata.
Os eletrodos foram construídos com oito placas (130 x 150 x 1,5 mm), com
área superficial de contato com o efluente de 0,104 m 2, mantendo-se uma
relação entre a área do eletrodo e o volume de efluente de 52 m2.m-3 em
cada ensaio, com um volume útil de aproximadamente 2 L. Espaçadores de
teflon permitiram o ajuste da distância entre as placas dos eletrodos a 1,4
cm. Foi mantida uma conexão elétrica em paralelo do tipo monopolar, entre os
eletrodos, para a aplicação de corrente contínua.
Utilizou-se o delineamento estatístico Box-Behnken em que foram planejados
tratamentos com três fatores de interesse, combinados em três níveis
codificados: pH inicial (4, 5,5 e 7), densidade de corrente (15, 45 e 75
A.m-2) e tempo de eletrólise (20, 40 e 60 min); foram feitas 12 combinações
entre os níveis dos três fatores e cinco repetições referentes à combinação
no ponto central para estimativa da variância residual, totalizando 17
ensaios experimentais que posteriormente foram analisados pela Metodologia
de Superfície de Resposta (MSR); uma vez encontrado o modelo que melhor
descrevia a remoção de DQO, foi feita uma validação gráfica.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: No processo de eletrocoagulação com eletrodos de alumínio, o efluente
tratado apresentou-se incolor, os flocos formados eram esbranquiçados,
pequenos e compactos. Uma vez detido o processo de mistura e iniciado o
processo de decantação, observou-se a estabilidade dos flocos na superfície.
A figura 1 (a) apresenta o gráfico de contorno da porcentagem de remoção de
DQO pelo pHi e a densidade de corrente, fixando-se o valor crítico
encontrado de tempo de eletrolise (40 min) para a visualização da
maximização da variável de resposta. Nesse gráfico a região de maior remoção
de DQO (> 70 %) encontra-se num intervalo amplo no eixo da densidade de
corrente (15- 75 A.m-2) o que significa certa tolerância em quanto aos
valores a serem usados. Já para o pHi observa-se maiores remoções em pH
baixos (< 5,5).Da mesma forma pela figura 1 (b) observa-se o gráfico de
contorno da porcentagem de remoção de DQO obtido em função do tempo de
eletrólise e a densidade de corrente fixado o valor de pHi em 4,0. Como
visto anteriormente valores baixos de pH favorecem a maximização de remoção
de DQO. Pode-se observar que para maiores remoções de DQO (valores acima de
80 %) devem ser favorecidos valores de densidade de corrente abaixo de 45
A/m2. O gráfico de contorno da porcentagem de remoção de DQO em função do
pHi pelo tempo de eletrólise ( figura 1 (c)), fixando-se um valor baixo de
densidade de corrente confirma os resultados encontrados anteriormente.
pela figura 2 pode ser observado que a maior parte dos pontos estão acima da
linha de 45°, o que mostra uma sobreestimacão do modelo ajustado.
Figura 1
Gráfico de contorno para a porcentagem de
remoção de DQO total por: (a) densidade de
corrente em função de pH inicial do efluente (t
= 40 min.); (b) tempo de eletrolise em função
da densidade de corrente, (pH = 3,96); (c)
tempo de eletrólise em
Figura 2
Comparação entre resultados de remoção de DQO
reais observados e resultados estimados pelo
modelo.
CONCLUSÕES: A otimização dos parâmetros da eletrocoagulação para o tratamento de efluentes
provenientes de abatedouros de aves, usando eletrodos de alumínio mostraram
que, quando utilizadas condições de tempo de 40 minutos, pH inicial de 4 e
densidade de corrente de 15 A∙m-2 são obtidas porcentagens de remoção de DQO
satisfatórias (87%), com pH final de 7,4. Na avaliação gráfica utilizada para
validar o modelo ajustado, encontrou-se sobre-estimação dos dados de remoção
de DQO total.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ASSELIN, M.; DROGUI, P.; BENMOUSSA, H.; BLAIS, J.F. Effectiveness of electrocoagulation process in removing organic compounds from slaughterhouse wastewater using monopolar and bipolar electrolytic cells. Chemosphere, v.72, n.11, p. 1727 - 1733, 2008.
BAYAR, S.; YILDIZ, Y.S.; YILMAZ, A.E.; IRDEMEZ, S. The effect of stirring speed and current density on removal efficiency of poultry slaughterhouse wastewater by electrocoagulation method. Desalination, v. 280, p. 103 - 107, 2011.
BAYRAMOGLU, M.; KOBYA, M.; EYVAZ, M.; SENTURK, E. Technical and economic analysis of electrocoagulation for the treatment of poultry slaughterhouse wastewater. Separation and Purification Technology, v. 51, p. 404 – 408, 2006.
CAÑIZARES, P.; MARTÍNEZ, F.; JIMÉNEZ, C.; LOBATO, J.; RODRIGO, M.A. Comparison of the aluminum speciation in chemical and electrochemical dosing processes, Industrial and Engineering Chemistry Research, v. 45, p. 8749 – 8756, 2006.
CHEN, G. Electrochemical technologies in wastewater treatment. Separation Purification Technology, v. 38, p. 11 – 41, 2004.
YETILMEZSOY, K.; IIHAN F.; SAPCI-ZENGIN, Z.; SAKAR, S.; GONULLU, M.T. Decolorization and COD reduction of UASB pretreated poultry manure wastewater by electrocoagulation process; A post-treatment study. Journal of Hardazous Materials, v.162, n.1, p. 120 – 132, 2009.