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COAGULANTE QUÍMICO SULFATO DE ALUMÍNIO PARA O TRATAMENTO DO EFLUENTE ORIGINADO DA LAVAGEM DE VEÍCULOS
OBJETIVO
O objetivo deste trabalho é avaliar o coagulante químico sulfato de alumínio como coagulante no tratamento do efluente gerado em postos de lavagem de veículos.
METODOLOGIA UTILIZADA
Realizou-se uma pesquisa experimental no laboratório de saneamento da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), no qual buscou-se utilizar o equipamento Jar-teste para realizar o processo de coagulação/floculação/sedimentação (figura 1).


Figura 1: Aparelho Jar-test utilizado nos ensaios decoagulação/floculação/sedimentação.
O efluente utilizado para o ensaio foi o efluente gerado em um posto que mantém a prática de lavagem de veículos.

A coleta foi realizada ao retirar o efluente da caixa separadora de água e óleo, que se encontrava a uma profundidade elevada. O efluente foi armazenado em galões com capacidade de 5 litros e em seguida levados ao laboratório da Universidade para a realização dos ensaios de coagulação/floculação/sedimentação.

Para a utilização do coagulante químico sulfato de alumínio foi necessário realizar a sua preparação. Utilizou-se 10 g de sulfato de alumínio em pó misturados a 1 litro de água destilada (sulfato de alumínio 1%), a solução foi submetida a agitação magnética para sua completa homogeneização.

Relevante destacar que as condições de dosagem adotadas para o sulfato de alumínio e o Tanfloc SG foram escolhidas com base em estudos realizados por Franco (2009), Santos (2011), Coral et al. (2009).



A metodologia do ensaio foi realizada através de uma estratégia experimental de delineamento composto central rotacional (DCCR), estratégia que reduz o número de repetições e melhora a qualidade da informação obtida pelos resultados. Para esta metodologia foram escolhidas como variáveis independentes a concentração e o tempo de sedimentação na estratégia 22 incluindo 4 ensaios nas condições axiais e 3 repetições no ponto central de acordo com Rodrigues e Lemma (2009), que totalizam 11 ensaios. A tabela 1 mostra a organização do ensaio nas concentrações definidas na forma codificado e com os valores reais.
Tabela 1: Valores codificados e valores reais utilizados no ensaio do sulfato de alumínio.

SULFATO DE ALUMÍNIO




Valores Codificados

 Valores reais

Ensaios

Concentração

Tempo

Concentração (mg/L)

Tempo (min)

1

-1

-1

300

17,5

2

1

-1

372,7

8,52

3

-1

1

372,7

26,4

4

1

1

550

5

5

-1,41

0

550

17,5

6

1,41

0

550

17,5

7

0

-1,41

550

17,5

8

0

1,41

550

30

9

0

0

727,3

8,52

10

0

0

727,3

26,4

11

0

0

800

17,5

Após serem estabelecidas as concentrações e os tempos de coleta, o ensaio foi realizado adicionando-se a solução de sulfato de alumínio ao efluente no Jar-test.A primeira agitação foi de 200 rpm por 15 segundos, logo depois a agitação foi reduzida a 100 rpm por 3 minutos e finalmente reduziu-se para 15 rpm por 10 minutos.

Após o período de 10 minutos a agitação foi interrompida e as amostras coletadas nos tempos determinados pelo planejamento experimental. As amostras coletadas foram submetidas as análises de cor e demanda química de oxigênio (DQO).
RESULTADOS OBTIDOS
Após a realização das análises foram obtidos resultados expressivos de cor aparente e DQO com o efluente gerado em postos de lavagem de veículos com o tratamento utilizando o sulfato de alumínio como coagulante.
Cor Aparente
A remoção de cor com a utilização do sulfato de alumínio se deu de forma eficiente. O maior índice de remoção ocorreu na concentração de 800 mg/L aos 17,5 minutos com 53,76% de remoção, o ponto central de 550 mg/L obteve uma remoção similar com 53% como pode ser observado na Figura 2.


Figura 2: Superfície de resposta para a variável resposta eficiência de remoção

de cor (%) com os fatores ajustados.
Foi realizada a análise estatística, por meio dos efeitos das variáveis independentes concentração e tempo, da variável resposta eficiência de remoção de cor como mostra a Figura 3. Em virtude de ser uma análise na área de saneamento foi utilizado o índice de significância de 10%.


Figura 3: Efeitos estimados dos fatores para variável resposta eficiência de remoção de cor (%). (L) = Linear; (Q) = Quadrático; 1L by 2L = Concentração*Tempo; p = p-valor; Std. Err.= Erro padrão efeito; Std. Err. Coeff.= Erro padrão do coeficiente.
As variáveis consideradas significativas que obtiveram o p-valor > 0,1 foram a concentração linear e a concentração quadrática contribuíram para a remoção de cor aparente. Portanto as variáveis tempo linear, tempo quadrático e a interação concentração/tempo não foram consideradas significativas.

A equação 1 mostra o modelo matemático gerado pelos coeficientes de regressão dos fatores significativos, no qual a variável resposta representa a variável eficiência de remoção de cor. As variáveis estão representadas de forma codificada. Vale ressaltar que ao retirar os coeficientes não significativos o modelo é recalculado e os coeficientes sofrem pequenas alterações em seus valores.


Efic. Rem. Cor = 50,028116 + 5,97548 C1 – 3,38370C12. Equação 1
A significância do modelo matemático, gerado pelos dados experimentais para a remoção de cor com o sulfato de alumínio, foi avaliado pelo teste de análise de variância (ANOVA) ao nível de confiança de 90% mostrado na Tabela 2.
Tabela 2: ANOVA para variável resposta eficiência de remoção de cor com os fatores significativos.

Fonte de Variação

Grau de Liberdade

Soma de Quadrados

Quadrado Médio

Fcalculado

Ftabelado

Regressão

2

354,90

177,45

16,89

3,11

Resíduo

8

84,05

10,51







Total

10

438,95

 

 

 

Através da análise estatística, nota-se que o modelo matemático se apresenta de forma significativa ao nível de significância de 10%, pois o Fcalcualdo é maior do que o Ftabelado. O modelo gerado de regressão quadrática para a eficiência de remoção de cor, representado pela equação 1, possui um R2 ajustado de 0,80853. Dessa maneira, conclui-se que os dados experimentais se ajustam ao modelo.


DQO
Ao realizar a análise de DQO com a utilização do sulfato de alumínio, observou-se que o coagulante obteve uma grande remoção de DQO. A maior remoção foi de 93,36% na concentração 300 mg/L aos 17,5 minutos. A eficiência foi maior nas concentrações extremas, nas maiores e menores concentrações escolhidas para o ensaio observado na Figura 4.


Figura 4: Superfície de resposta para a variável resposta eficiência de remoção de DQO (%) com os fatores ajustados.
Com base nos dados experimentais realizou-se a análise estatística (Figura 5), pelos efeitos das variáveis independentes, concentração e tempo.


Figura 5: Efeitos estimados dos fatores para variável resposta eficiência de remoção de DQO (%). (L) = Linear; (Q) = Quadrático; 1L by 2L = Concentração*Tempo; p = p-valor; Std. Err.= Erro padrão efeito; Std. Err. Coeff.= Erro padrão do coeficiente.
Ao nível de significância de 10%, a variável significativa foi a Concentração quadrática. As demais variáveis não se apresentaram de forma significante a esse nível, ou seja, não contribuíram para a remoção de DQO.

O modelo gerado a partir dos coeficientes de regressão dos fatores significativos do delineamento estatístico está representado na equação 2 para a variável resposta eficiência de remoção de DQO.


Efic. Rem. DQO = 79,64223 + 7,58429C12. Equação 2
O teste da ANOVA (Tabela 3) foi realizado para a verificação da significância do modelo matemático ao nível de confiança de 90%.
Tabela 3: ANOVA para variável resposta eficiência de remoção de DQO (%) com os fatores significativos.

Fonte de Variação

Grau de Liberdade

Soma de Quadrados

Quadrado Médio

Fcalculado

Ftabelado

Regressão

1

352,16

352,16

23,26

3,36

Resíduo

9

136,29

15,14







Total

10

488,44

 

 

 

O teste estatístico verificou que o modelo matemático gerado se mostrou significativo, pois o Fcalculado foi maior que o Ftabelado. O modelo matemático de regressão quadrática para a eficiência de remoção de DQO, obteve um R2 ajustado de 0,72096. Conclui-se que o modelo matemático se ajusta aos dados experimentais.



CONCLUSÃO/RECOMENDAÇÕES
O estudo da utilização do sulfato de alumínio para o processo de coagulação/floculação/sedimentação, propiciou a análise da eficiência do coagulante para o tratamento do efluente originado da lavagem de veículos. Com a análise de cor aparente e de demanda química de oxigênio pode ser observado que a remoção de cor e DQO se apresentaram de forma eficiente. As remoções de cor aparente foram de 53,76% e de DQO foram de 93,36%, altas taxas de remoção, principalmente para a DQO.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CORAL L. A. et al. Estudo da Viabilidade de Utilização do Polímero Natural (TANFLOC) em Substituição ao Sulfato de Alumínio no Tratamento de Águas para Consumo Humano. In: INTERCIONAL WORSHOP ADVANCES IN CLEANER PRODUCTION, 2., 2009, São Paulo. Key elements for a sustainable world: energy, water and climate change. Disponível em:

. Acesso em: 20 dez. 2013.
FRANCO, Elton S. Avaliação da influência dos coagulantes sulfato de alumínio e cloreto férrico na remoção de turbidez e cor da água bruta e sua relação com sólidos na geração de lodo em estações de tratamento de água. 2009. 207 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2009.
SANTOS, Nayane A. P. dos. Avaliação do desempenho de produtos químicos na coagulação da água produzida na ETA do aeroporto internacional do Rio de Janeiro com vistas à redução de custos. 2011. 57 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Curso Superior de Engenharia Ambiental. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2011.
RODRIGUES, Maria Isabel; LEMMA Antonio Francisco. Planejamento de Experimentos & Otimização de Processos. 2 ed. Campinas, SP: Editora AMIC, 2009.

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