Nutrientes Qumicos Empregados no Tratamento de Efluentes Parte 2IntroduoNo trabalho intitulado Nutrientes Qumicos Empregados no Tratamento de Efluentes Parte 1: Tentei explicar quais so os produtos qumicos que agem como nutrientes; Comentei um pouco sobre as quantidades necessrias de nitrognio e de fsforo; E finalmente, comparei alguns mtodos relacionados s formas de como esses nutrientes podem ser dosados nos sistemas de tratamento de efluentes.Agora nesta parte 2, gostaria de abordar os assuntos referentes: A qumica e a anlises dos nutrientes N e P; Alguns problemas tpicos que so relacionadas com os nutrientes N e P.Alguns comentrios sobre a qumica e as anlises dos nutrientes N e P A nomenclatura e siglas: com base nas minhas experincias e dificuldades, gostaria de enfatizar o quanto necessrio tomar um mximo cuidado neste assunto, tentando deixar claro e explicitar o tipo de amostra analisada (particularmente se foi analisada da forma tal qual ou foi previamente filtrada), o que foi analisado e como o resultado das anlises foi expresso. Eu mesmo, nas pesquisas que fiz para escrever este artigo, tive muitas dificuldades em entender e expressar os nmeros de forma correta e consistente. Alm de outras referncias j indicadas na parte 1 deste trabalho, podemos sugerir a seguinte leitura do artigo da CETESB http://www.cetesb.sp.gov.br/userfiles/file/agua/aguas-superficiais/aguas-interiores/variaveis/aguas/variaveis_quimicas/serie_de_nitrogenio.pdf.NITROGNIO: Para meu prprio aprendizado e para uma melhor leitura deste trabalho, tentei resumir algumas explicaes adicionais referentes s medies comumente utilizadas no tratamento de efluentes, sem, no entanto, abordar o assunto de uma forma exaustiva:NH4+ N (Inorgnico): Apesar da palavra inorgnica, usa-se um valor expresso como o elemento nitrognio na forma amoniacal para obter-se uma noo da disponibilidade de nitrognio para fins biolgicos ou orgnicos. Normalmente, as anlises devero ser feitas utilizando amostras previamente filtradas. Por exemplo, para um resultado de nitrognio amoniacal de 0,6 miligramas N/l, a amostra ter 0,77 {(18/14)*0,6} miligramas do on NH4+ solvel por litro da amostra filtrada, mas expressa em base de miligramas de nitrognio, N. TNK: Este sigla refere-se ao uma medio de nitrognio total utilizando o mtodo analtico chamado Kjedhal. Normalmente as anlises devero ser feitas utilizando uma amostra na forma que foi coletada, ou seja, sem filtrao prvia. Por exemplo, para um resultado de nitrognio Kjedhal de 2,0 miligramas N/l, a amostra ter 2,0 miligramas do nitrognio total por litro da amostra, e expressa em base de miligramas de nitrognio, N.N orgnico: Este valor o mesmo do TNK. O nitrognio orgnico definido funcionalmente como sendo organicamente interligado no estado de oxidao trinegativo. Ele no inclui todos os compostos de nitrognio orgnico. Analiticamente, nitrognio orgnico e amnia podem ser determinados em conjunto e tem sido referido como nitrognio Kjeldahl, um termo que reflete a tcnica utilizada em sua determinao. Nitrognio orgnico inclui materiais naturais, tais como protenas e peptdeos, cidos nucleicos e ureia, alm de muitos materiais orgnicos sintticos. As concentraes de nitrognio orgnico tpicos variam de algumas centenas de microgramas por litro, em alguns lagos limpos para mais de 20 mg / L no esgoto bruto. Referncia: Standard Methods 4500-N A p. 902.FSFORO: Novamente, como no caso de nitrognio, a introduo relacionada anlise de fsforo no Standard Methods bastante til no entendimento e inter-relacionamento entre a nomenclatura e os mtodos analticos. Ver em particular a referncia Standard Methods: 4500-P PHOSPHORUS*#(204) p 984. Com o ajuda do Google Tradutor, segue uma traduo de partes desta referncia que entendo so mais relevantes.

As anlises de fsforo incorporam de modo geral duas etapas processuais: (a) A forma de converso do elemento de fsforo de interesse, para a forma de ortofosfato dissolvida, e; (b) A determinao colorimtrica do composto ortofosfato dissolvido.

A separao do fsforo nas suas diferentes formas definida analiticamente, mas as diferenciaes analticas podem ser selecionadas de modo que elas permitam sua utilizao para fins de interpretao.

ons Fosfato - PO43-: So denominadas como: fsforo reativo, fosfato inorgnico dissolvido ou simplesmente ortofosfato. So estes os fosfatos que respondem a testes colorimtricos sem hidrlise preliminar ou digesto oxidativa da amostra. Enquanto o fsforo reativo em grande parte uma medida de ortofosfato, inevitavelmente uma pequena frao de um fosfato condensado presente hidrolisada no procedimento. Fsforo reativo ocorre em ambas as formas dissolvidas e suspensas. Uma hidrlise cida temperatura da gua fervente converte tanto os fosfatos dissolvidos quanto os fosfatos em forma de particulados condensados para a forma de ortofosfato dissolvido. A hidrlise liberta inevitavelmente algum fosfato a partir de compostos orgnicos, mas este pode ser reduzido a um mnimo por seleo escolhida quanto fora do cido, do tempo de hidrlise e da temperatura. O termo fsforo cido hidrolisvel o termo preferido em vez do termo fosfato condensado para esta frao.

As fraes de fosfato e que so convertidos em ortofosfato somente pela oxidao destrutiva da matria orgnica presente so consideradas como sendo fsforo orgnico ou organicamente ligadas. A fora da oxidao necessria para esta converso depende da forma e, em certa medida, da quantidade de fsforo-orgnico presentes. Como nos casos do fsforo reativo e do fsforo cido hidrolisvel, o fsforo orgnico existe tanto nas fraes dissolvidos quanto as fraes em suspenso.

Fsforo Total: Para o fsforo total, bem como as fraes de fsforo dissolvido e suspenso, cada um pode ser dividido nos trs tipos de qumicos: reativos, cidos hidrolisveis, e fsforo orgnico, conforme o mtodo analtico utilizado e que foram descritos acima.Alguns problemas tpicos que podem ser encontrados nas operaes das estaes de tratamento de efluentes nas indstrias de celulose e papel. 1) A quantidade de nitrognio e fsforo no efluente bruto: As quantidades de nitrognio e fsforo normalmente presentes no esgoto domstico so significantemente maiores do que normalmente encontrado nos efluentes das indstrias de papel e celulose. Essa diferena impacta nos projetos e dimensionamento das estaes, e tambm nas formas de operao. Citando dois exemplos de forma simples: a) Esgoto domstico: No tratamento dos efluentes composto no maior parte de esgoto domstico, normalmente existe a necessidade de incluir no projeto processos que permitem a reduo do nitrognio total, e s vezes de fsforo, no efluente tratado. O engenheiro projetista normalmente faz isso com o intuito de atender as demandas ambientais e legais. Os processos para reduzir a concentrao de nitrognio so chamados de nitrificao e denitrificao. Estes processos so frequentemente utilizados em sequencia. Para efluentes industriais brutos, os valores de nitrognio so muito mais variados. E para as indstrias de papel e celulose especificamente, em geral os valores so muitos menores e os processos de nitrificao e denitrificao no so muito importantes.Valores tpicos para a concentrao de nitrognio e seus compostos em esgotos domsticos brutos so listados na tabela abaixo; Faixa (mg N/l)Tpico (mg N/l)

N total35 6045

N orgnico15 2520

Amnia - NH4+20 3525

Nitrito - NO2-00

Nitrato - NO3-0 20

Ref.: Lodos Ativados Marcos Von Sperling, TREINAMENTO (abril 2011) slide n 63b) Efluente Industrial: Como foi comentado na parte 1 deste blog sobre nutrientes, frequentemente muito reduzida concentrao de nitrognio disponvel para o crescimento biolgico nas estaes de tratamento de efluentes do tipo lodo ativado, comumente utilizado nas indstrias de papel e celulose. Isso devido prpria natureza do processo fabril de papel e celulose que faz com que exista uma insuficincia de nitrognio e fsforo disponvel na entrada do sistema tratamento biolgico. Por tanto, o engenheiro projetista tem que prever um sistema de dosagem adequado para fornecer as quantidades adicionais necessrias.2) Falhas no equipamento de dosagem: Quando acontece uma falha mecnica numa bomba, por exemplo, dever ser bvio que exista a necessidade de concertar a bomba. Mas, pode acontecer um entupimento em uma linha de dosagem dos nutrientes, de tal forma que no acontece dosagem de nutrientes suficientes para um crescimento correto das bactrias. Nesta situao, poder acontecer uma desestabilizao total da estao, acompanhada de uma reduo na eficincia na remoo da carga de poluente, alm de outros problemas como o arraste de slidos. Portanto, necessrio que o consumo de nutrientes seja acompanhado da forma regular e frequente. Este acompanhamento tambm dever ser realizado em relao carga de poluente entrando na estao. Em uma situao inversa, poder acontecer uma dosagem excessiva de nutrientes; por exemplo, quando uma bomba dosadora encontra-se mal calibrada. Embora isso no crie tantos problemas operacionais, tal fato poder afetar a concentrao de nutrientes no efluente tratado. Disto podero resultar problemas legais e ambientais, alm da elevao dos custos com a desnecessria dosagem de nutrientes. Portanto, recomendvel que as concentraes de nitrognio e fsforo no efluente tratado sejam medidas e monitoradas da forma regular.3) Variaes na Idade do lodo e seu impacto na concentrao dos nutrientes: Tambm foi comentado na parte 1 deste blog sobre nutrientes, que para sistemas de lodo ativado com aerao prolongado e uma idade de lodo elevada, encontram-se uma relao de DBO5 100: N 3,5: P 0,5, ou at valores relativos menores para N e P. Desta situao, podemos deduzir que no caso em que a idade de lodo sofre uma variao excessiva, poder acontecer uma variao nas demandas dos nutrientes. Estes variaes tambm podero acontecer para sistemas de lodo ativados normais e que operam com uma menor idade de lodo, mas os impactos sero menos perceptveis. Por exemplo, numa estao de lodo ativado com aerao prolongada e que por uma razo qualquer, poder ter que reduzir o descarte do excesso de lodo biolgico. Este operao vai provocar um aumento na idade do lodo, e consequentemente uma tendncia maior na mineralizao do mesmo. Ento, ainda mais nutrientes sero liberalizados com essa mineralizao e, portanto sero disponibilizados via o retorno do lodo para o incio do sistema de aerao.4) Problemas analticos: So muito variados os problemas analticos relacionados questo das quantidades e dosagem de nutrientes para as estaes de tratamento de efluentes. Pretendemos tratar este assunto com mais detalhes no futuro. No momento, preciso enfatizar a necessidade de coletar as amostras nos locais corretos e de forma adequada. Em certos pontos da amostragem, a coleta da uma amostra instantnea poder ser suficiente. Em outros pontos da coleta, a utilizao de um coletor de amostras automtico mais indicado. Como exemplo de um plano de amostragem e anlise, segue uma tabela que resume as informaes bsicas que podem permitir a avaliao e acompanhamento da concentrao dos nutrientes N e P, somente na sada de uma estao de tratamento de efluentes de lodo ativado.

LOCALPARMETROTIPO DA COLETAFREQUNCIA da AnliseReferncia (Standard Methods)

Sada do clarificador secundrio (Efluente Tratado)Nitrognio Total Kjeldahl efluente tratadoAmostra sem filtraoAmostrador Automtico (6 coletas de 150ml a cada 10min. por 24H)1 vez por semana4500-Norg A e B ou C

Nitrognio amoniacalAmostra filtrada3 vezes por semana4500-NH3 A e E ou F

Fsforo total efluente tratadoAmostra sem filtrao3 vezes por semana4500 P

ConclusesEm resumo e de forma muito sucinta e simples, espero ter explicado um pouco sobre a qumica dos nutrientes N e P em relao ao tratamento de efluentes. Tambm, procurei expor alguns problemas tpicos que encontram-se relacionadas com as concentraes necessrias destes nutrientes no tratamento de efluentes pelo processo de lodo ativado.