Nutrientes Qumicos empregados no Tratamento de Efluentes

Parte 1

Introduo Quais so os produtos qumicos que agem como nutrientes num sistema que cheio de vida e

onde acontece a criao de bactrias e outros seres microbiolgicos? Para responder,

inicialmente a essa questo poderia se dizer que so dois os principais produtos qumicos:

nitrognio e fsforo. Tambm, existem outros produtos qumicos chamados micronutrientes,

que agem em concentraes muito baixas e que no vo ser tratados aqui. Pretendemos focar

somente nas variaes macro das concentraes destes dois nutrientes. Nas estaes de

tratamento de efluentes das indstrias de papel e celulose, poucas vezes necessrio

considerar os processos de nitrificao e denitrificao.

Nitrognio (N) na sua forma elementar um gs bastante inerte quimicamente. No

seu estado fsico de gs ele no muito importante para o tratamento de efluentes.

Os mais importantes compostos de nitrognio relacionados ao tratamento de

efluentes so:

ons Amoniacais NH4+;

ons Nitrato NO3-;

ons Nitrito NO2-;

Compostos Orgnicos com N incorporado (Kjeldahl) - TNK.

As referncias bsicas para esse assunto so: 1) Standard Methods for the Examination

of Water and Wastewater, edio 20, 4500-N NITROGEN*# (182); 2) http://en.wikipedia.org/wiki/Nitrogen e 3)

http://en.wikipedia.org/wiki/Nitrogen_cycle#Wastewater_treatment

Fsforo (P) na sua forma elementar um slido altamente reativo e nesta forma

elementar no existe no mundo naturalmente. Os mais importantes compostos de

fsforo utilizados para o tratamento de efluentes so:

ons Fosfato - PO43-;

Fsforo, total expresso com P;

As referencias bsicas so: 1) Standard Methods for the Examination of Water and

Wastewater, edio 20, 4500-P PHOSPHORUS*#(204) e

http://en.wikipedia.org/wiki/Phosphorus#Oxoacids_of_phosphorus e

Com base em minha formao como qumico, e com minhas experincias profissionais, o

leitor poderia pensar que eu domino este assunto com tranquilidade. Mas gostaria de deixar

claro, que as questes relacionadas dosagem de nutrientes sempre me deixaram e ainda me

deixam meio inseguro. Porm, existem muitas referncias e informaes disponveis, e em

uma forma prtica e operacional, entendo que os problemas frequentemente encontrados,

no so de soluo muito difcil ou excepcional. Na parte 1 e 2 que apresento a seguir procuro

dar algumas contribuies referentes ao assunto de nutrientes qumicos empregados no

tratamento de efluentes.

A importncia de nutrientes na operao das estaes de tratamento

de efluentes de lodo ativado

De modo similar ao que constatamos no outro trabalho sobre a necessidade da

presena de oxignio no tratamento de efluentes, uma concentrao mnima de

nutrientes tambm importante. Os slidos suspensos em uma estao de

tratamento de efluentes so compostos de flocos de bactria e outros micrbios,

protozorios entre outras matrias inativas. Os slidos, ou mais genericamente o lodo,

so compostos em parte, de seres vivos, e, portanto tambm necessitam de nutrientes

para crescer e sobreviver. Ento, vamos considerar alguns dos principais aspectos que

se relacionam entre a concentrao do nutriente Nitrognio, o Fsforo e a quantidade

dos slidos que se encontram num tanque de aerao ou lagoa.

Relao N: P: A relao entre as quantidades de Nitrognio, N, e de Fsforo, P

chamada da relao Redfield e foi descoberta por Alfred Redfield em 1934. Essa

relao um valor fixo de dezesseis partes de N para uma parte de P, e se relaciona as

necessidades biolgicas bsicas dos seres vivos. De fato, essa relao pode incluir o

elemento Carbono, C, tambm, onde se obtm a relao para C: N: P de 106: 16: 1.

Embora essa relao se baseie principalmente na microbiologia e qumica da vida

martima, ela til tambm nos casos onde as concentraes de um ou mais

nutrientes podero ser limitadas, como a exemplo de um sistema de tratamento de

efluentes.

http://en.wikipedia.org/wiki/Redfield_ratio

Nas estaes de tratamento de efluentes das indstrias de papel e celulose do tipo de

lodo ativado, existe a necessidade de fornecer quantidades adicionais de nutrientes,

como de nitrognio e fsforo. Existem produtores de adubos qumicos que fornecem

produtos com nitrognio e fsforo numa forma biologicamente ativa. Ainda mais,

esses produtores tm desenvolvido planilhas de clculos que facilitam a estimao da

quantidade de produtos que devero ser dosados na entrada da estao, com a

finalidade de garantir uma quantidade suficiente de nitrognio e fsforo. Um exemplo

de uma planilha de clculo pode ser consultada, no anexo deste trabalho.

Relao DBO5: N: P: Esta relao similar relao acima, mas acrescenta a

quantidade do poluente orgnico que j est no efluente. A relao DBO5: N: P varia

em funo do tipo e projeto da estao de tratamento. Para sistemas do tipo de lodo

ativado, essa relao varia de acordo com o ponto da coleta da amostra e com a idade

do lodo que mantido dentro do sistema. Nos sistemas de tratamento de lodo ativado

das grandes fabricas de papel e celulose tradicionais, encontra-se uma relao de 100

DBO5: 5 N: 1P. Quanto mais velho o lodo, mais mineralizao do lodo ir acontecer, e

mais nitrognio e fsforos sero liberados para reutilizao. Ento para sistemas de

lodo ativado com aerao prolongada e com idade de lodo elevada, encontra-se uma

relao de DBO5 100: N 3,5: P 0,5, ou at valores relativos menores para N e P.

Como foi observado anteriormente, com base na relao da concentrao de DBO5 e

das concentraes de nitrognio e fsforo, existe a necessidade de se adicionar estes

nutrientes ao efluente bruto, para que o mesmo possa ser tratado por um processo de

lodo ativado. Segue alguns comentrios quanto s diversas maneiras usuais de

adicionar estes nutrientes, que encontram-se aqui resumidos em forma de uma tabela.

Sistemas de dosagem dos nutrientes N e P, e algumas de suas vantagens e

desvantagens:

Forma da Dosagem Vantagens Desvantagens

1. Nitrognio (ureia,

como um slido e com 46% N).

Economia nos custos do transporte e da estocagem do

produto.

Necessidade de equipamento e mo

de obra especial para preparar uma

soluo, a fim de que o nutriente possa ser dosado no efluente.

2.

Nitrognio (ureia, em uma soluo

concentrada e com 30% N).

Facilidade em dosar o produto no efluente.

Eventual maior custo (R$ N/ kg Ureia

100%) na compra da soluo pronta.

3.

Fsforo (cido fosfrico concentrado

industrial de 80% e com 23% P.)

Possibilita variar a dosagem independente da quantidade do

nitrognio a ser dosado.

Necessidade de equipamento e

instalaes especiais para que o nutriente pode ser dosado no

efluente

4.

Uma mistura de cido fosfrico e ureia em soluo e com uma relao fixa de concentrao da cada nutriente (20 N / 4 P, ou 15 N / 3 P).

Maior facilidade em dosar os nutrientes no efluente e

exigncia de instalaes fsicas simples.

Eventual maior custo (R$ N/ kg Ureia

100%) na compra da soluo pronta.

Concluses

Em resumo e de forma muito sucinta e simples, espero ter explicado quais so os

produtos qumicos que agem como nutrientes, as quantidades necessrias de

nitrognio e fsforo, e finalmente como eles podem ser dosados.

Na parte 2, pretendo abordar assuntos relacionados aos aspectos analticos e alguns

problemas tpicos que podem acontecer na dosagem destes produtos.

Anexo