tabelas de tolerancias

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

Programa de Ps-Graduao em Engenharia Ambiental

Departamento de Engenharia Sanitria e Ambiental

FLAVIA ANDREA DA SILVA CABRAL

BIOFILTRAO PARA DESODORIZAO DE

REATORES ANAERBIOS

Dissertao apresentada Universidade Federal

de Santa Catarina, para

obteno do ttulo de Mestre em

Engenharia Ambiental

Orientador: Prof. Paulo Belli Filho, Dr.

Florianpolis - SC

Novembro 2003.

BIOFILTRAO PARA DESODORIZAO DE REATORES

ANAERBIOS

FLAVIA ANDREA DA SILVA CABRAL

Dissertao submetida ao corpo decente do Programa de Ps-Graduao em Engenharia

Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina como parte dos requisitos necessrios

para obteno do grau de

MESTRE EM ENGENHARIA AMBIENTAL

na rea de tecnologia de Saneamento Ambiental.

Aprovado por:

_______________________________ Prof. Antonio Eduardo Giansante, Dr.

_______________________________ Prof. Hugo Moreira Soares, PhD.

_______________________________ Prof. Henrique de Melo Lisboa, Dr.

___________________________________ _______________________________ Prof. Armando Borges de Castilhos Jr., Dr. Paulo Belli Filho, Dr. (Coordenador) (Orientador)

Florianpolis, Sc Brasil

Novembro/ 2003

minha famlia

Pelo amor, apoio e incentivo.

AGRADECIMENTOS

Primeiramente a Deus pelo dom da vida e tudo o que nela existe

Aos meus pais, pelo amor e apoio incondicional em todos os momentos decisivos em

minha vida.

Ao Prof. Paulo Belli Filho pelo apoio e ensinamentos.

A todos os amigos, em especial, as amigas Claudia, Fernanda e Suzele, pelos

momentos de alegria e descontrao.

A amiga Gersina, pelo apoio e colaborao na finalizao deste trabalho.

Ao Adriano, pelo amor e companheirismo.

Ao LIMA - Laboratrio Integrado de Meio Ambiente, pelos equipamentos.

Aos bolsistas Matheus, Hellen, Alexandre e Nadja pelo apoio durante a realizao

desta pesquisa.

Ao programa PROSAB/FINEP - Programa de Saneamento Bsico a qual esta pesquisa

esteve inserida.

Ao CNPq, instituio que forneceu a bolsa para o mestrado.

SUMRIO

CAPTULO I ______________________________________________________________ 1

1 INTRODUO ________________________________________________________ 1

CAPTULO II _____________________________________________________________ 4

2 OBJETIVOS __________________________________________________________ 4

2.1 Objetivo Geral ___________________________________________________________4

2.2 Objetivos Especficos______________________________________________________4

CAPTULO III_____________________________________________________________ 5

3 REVISO BIBLIOGRFICA ____________________________________________ 5

3.1 Definio de odores _______________________________________________________5

3.2 Percepo dos odores _____________________________________________________5

3.3 Caractersticas dos odores _________________________________________________7

3.4 Amostragens dos compostos odorantes _______________________________________8 3.4.1 Amostragens sem concentrao dos compostos odorantes_______________________________8

3.4.1.1 Sacos em materiais plsticos _________________________________________________9 3.4.2 Amostragem com concentrao dos compostos odorantes_______________________________9

3.4.2.1 Amostragem por absoro___________________________________________________9 3.4.2.2 Amostragem por adsoro__________________________________________________10

3.5 Mtodos de anlises dos compostos odorantes ________________________________10 3.5.1 Medidas fsico-qumicas________________________________________________________11 3.5.2 Medidas sensoriais - Olfatometria ________________________________________________12

3.5.2.1 Intensidade do odor _______________________________________________________13 3.5.2.2 Medida do nvel de agrado ou valor hednico __________________________________15 3.5.2.3 Carter do odor __________________________________________________________16

3.5.3 Nariz eletrnico_______________________________________________________________16

3.6 Processos biolgicos de tratamento de gases odorantes _________________________16 3.6.1 Degradao do substrato. _______________________________________________________17

3.6.1.1 Mecanismos de oxidao do gs sulfdrico (H2S) ________________________________18 3.6.1.2 Mecanismos de degradao da amnia (NH3)___________________________________19

3.6.2 Fatores ambientais ____________________________________________________________20 3.6.2.1 Temperatura ____________________________________________________________21 3.6.2.2 pH ____________________________________________________________________21 3.6.2.3 Umidade _______________________________________________________________21 3.6.2.4 Oxignio _______________________________________________________________22

3.6.2.5 Nutrientes ______________________________________________________________22 3.6.3 Cintica de degradao_________________________________________________________22

3.7 Reatores biolgicos de tratamento dos gases odorantes_________________________22 3.7.1 Leito bacteriano ou biopercolador ________________________________________________23 3.7.2 Lavadores biolgicos __________________________________________________________24 3.7.3 Biofiltros____________________________________________________________________25 3.7.4 Custos ______________________________________________________________________29

3.8 Legislao ______________________________________________________________30 3.8.1 Legislao Mundial____________________________________________________________31 3.8.2 Legislao brasileira___________________________________________________________32

3.8.2.1 Legislao do estado de Santa Catarina _______________________________________32 3.8.2.2 Legislao do estado do Paran______________________________________________33

CAPTULO IV____________________________________________________________ 34

4 MATERIAIS E MTODOS _____________________________________________ 34

4.1 Etapa preliminar: Utilizao de um biofiltro com composto orgnico no tratamento de

gases mal odorantes de um reator anaerbio. _______________________________________34 4.1.1 Biofiltro em escala piloto _______________________________________________________34

4.1.1.1 Monitoramento do biofiltro em conjunto com o reator anaerbio____________________35 4.1.1.2 Condies operacionais____________________________________________________36

4.2 Aplicao de um biofiltro no tratamento de gases mal odorantes, utilizando como

material filtrante a turfa. ________________________________________________________37 4.2.1 Biofiltro em escala piloto _______________________________________________________37 4.2.2 Fonte natural de gases mal odorantes. _____________________________________________38 4.2.3 Fonte sinttica de gs mal odorante _______________________________________________40 4.2.4 Monitoramento do biofiltro______________________________________________________40

4.2.4.1 Fase 1: Monitoramento do biofiltro em conjunto com o digestor anaerbio____________40 4.2.4.2 Fase 2: Monitoramento do biofiltro utilizando a fonte sinttica de gs mal odorante_____41 4.2.4.3 Condies operacionais____________________________________________________42 4.2.4.4 Parmetros de monitoramento do biofiltro _____________________________________43

4.2.5 Metodologia de anlise dos compostos odorantes ____________________________________45 4.2.5.1 Anlise qumica__________________________________________________________45 4.2.5.2 Anlise olfatomtrica _____________________________________________________46

4.2.6 Procedimento para o monitoramento do biofiltro na fase 1._____________________________49 4.2.7 Procedimento para o monitoramento do biofiltro na fase 2._____________________________50 4.2.8 Anlise do meio filtrante________________________________________________________50

CAPTULO V_____________________________________________________________ 52

5 RESULTADOS E DISCUSSES _________________________________________ 52

5.1 Utilizao de um biofiltro com composto orgnico no tratamento de gases mal

odorantes de um reator anaerbio do tipo tanque sptico._____________________________52 5.1.1 Comportamento do biofiltro para o gs sulfdrico ____________________________________52 5.1.2 Comportamento do biofiltro para a amnia _________________________________________54 5.1.3 Anlise olfatomtrica __________________________________________________________55 5.1.4 Composio do meio filtrante____________________________________________________57

5.2 APLICAO DE UM BIOFILTRO NO TRATAMENTO DE GASES MAL

ODORANTES, UTILIZANDO TURFA COMO MATERIAL FILTRANTE. ____________58 5.2.1 Parmetros operacionais. _______________________________________________________59

5.2.1.1 Inoculao ______________________________________________________________59 5.2.1.2 Umidade _______________________________________________________________59 5.2.1.3 pH ____________________________________________________________________60 5.2.1.4 Temperatura ____________________________________________________________60

5.2.2 Avaliao do biofiltro utilizando como fonte de gases mal odorante um digestor anaerbio. ___60 5.2.2.1 Comportamento do biofiltro para o gs sulfdrico. _______________________________61 5.2.2.2 Comportamento do biofiltro para a amnia_____________________________________63 5.2.2.3 Comportamento do biofiltro em relao anlise olfatomtrica. ____________________65

5.2.3 Avaliao do biofiltro utilizando uma fonte sinttica de gs mal odorante. _________________68 5.2.4 Caracterizao do material filtrante (Turfa) _________________________________________69 5.2.5 Microscopia eletrnica de varredura_______________________________________________70

CAPTULO VI____________________________________________________________ 73

6 CONCLUSES E RECOMENDAES ___________________________________ 73

6.1 CONCLUSES _________________________________________________________73

6.2 RECOMENDAES ____________________________________________________75

CAPTULO VII ___________________________________________________________ 76

7 BIBLIOGRAFIA ______________________________________________________ 76

NDICE DE FIGURAS

Figura 3.1 - Processo de percepo dos odores ___________________________________ 6

Figura 3.2 - Curva de Stevens ________________________________________________ 14

Figura 3.3 - Escala de classificao do odor atravs do tom hednico. ________________ 15

Figura 3.4 - Mecanismos biolgicos para eliminar o gs sulfdrico e a amnia _________ 18

Figura 3.5 - Esquema de um biopercolador______________________________________ 24

Figura 3.6 - Esquema do princpio de um biolavador ______________________________ 25

Figura 3.7 - Corte longitudinal de um biofiltro aberto _____________________________ 27

Figura 3.8 - Biofiltro fechado_________________________________________________ 27

Figura 4.1 - Diagrama esquemtico do biofiltro piloto em conjunto com o tanque sptico _ 36

Figura 4.2 - Biofiltro piloto com seu aparato experimental. _________________________ 38

Figura 4.3 - Lay out do digestor anaerbio e o biofiltro. ___________________________ 39

Figura 4.4 - Diagrama esquemtico dos frascos lavadores. _________________________ 45

Figura 4.5 - Apresentao dos 3 primeiros frascos. _________________________________ 48

Figura 4.6 - Apresentao dos 2 frascos restantes.__________________________________ 48

Figura 4.7 - Sacola contendo gs coletado na sada. __________________________________ 49

Figura 4.8 - Sacola Tedlar e Frascos com solues de 1-butanol. ________________________ 49

Figura 5.1 - Evoluo da concentrao de H2S para o biofiltro com composto orgnico __ 53

Figura 5.2 - Evoluo da concentrao de NH3 no biofiltro com composto orgnico._____ 54

Figura 5.3 - Evoluo da intensidade odorante aplicando a VSG de 60 m3.m-2.h-1 _______ 56

Figura 5.4 - Evoluo da concentrao de H2S no biofiltro com turfa _________________ 61

Figura 5.5 - Evoluo da concentrao de NH3 no biofiltro com turfa_________________ 63

Figura 5.6 - Evoluo das concentraes de H2S e NH3 no biofiltro. __________________ 64

Figura 5.7 - Evoluo da intensidade odorante no biofiltro com turfa, sem o fornecimento

dirio de umidade. _________________________________________________________ 65

Figura 5.8 - Evoluo da intensidade odorante, com o fornecimento dirio de umidade. __ 66

Figura 5.9 - Evoluo da intensidade odorante no biofiltro com turfa. ________________ 68

Figura 5.10 -Turfa in natura aumento de 15x.____________________________________ 71

Figura 5.11 - Turfa ia nto de 100x_____________________________________________ 71

Figura 5.12 - Turfa in natura aumento de 1000x__________________________________ 71

Figura 5.13- Turfa Biofiltro aumento de 15x. ____________________________________ 71

Figura 5.14 - Turfofiltro aumento de 100x. ______________________________________ 71

Figura 5.15-Turfa Biofiltro aumento de 1000x ___________________________________ 72

Figura 5.16 - Turfa Biofiltro aumento de 1000x de 10______________________________ 72

NDICE DE TABELAS

Tabela 3.1 - Limiar olfativo para uma escala de odores. ____________________________ 7

Tabela 3.2 - Solues absorventes para compostos odorantes _______________________ 10

Tabela 3.3 - Adsorventes e suas utilizaes ______________________________________ 10

Tabela 3.4 - Tcnicas de anlises fsico-qumicas. ________________________________ 11

Tabela 3.5 - Velocidade de biodegradao de compostos volteis.____________________ 17

Tabela 3.6 - Custos de investimentos para diferentes tipos de reatores. ________________ 29

Tabela 3.7 - Comparao das tecnologias com suas vantagens e desvantagens. _________ 30

Tabela 4.1 - Condies operacionais aplicadas ao Biofiltro na etapa preliminar________ 36

Tabela 4.2 - Condies operacionais aplicadas no biofiltro nas fases 1 e 2.____________ 42

Tabela 4.3 - Escala de diluio da soluo padro de 1-butanol._____________________ 47

Tabela 5.1 - Composio do composto orgnico in natura e aps a fase experimental. _ 58

Tabela 5.2 - Composio da turfa in natura e aps a fase experimental _____________ 69

LISTA DE ABREVIATURAS E SMBOLOS

AFNOR Associao Francesa de Normatizao ASTM Sociedade Americana de Testes e Materiais CASAN Companhia Catarinense de guas e Saneamento CEN Comunidade Europia de Normatizao CIDASC Companhia Integrada de Desenvolvimento Agrcola de Santa Catarina CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente ETE Estao de Tratamento de Esgoto FATMA Fundao do Meio Ambiente LEEA Laboratrio Experimental de Engenharia Ambiental LIMA Laboratrio Integrado de Meio Ambiente PPGEA Programa de Ps Graduao em Engenharia Sanitria e Ambiental PRONAR Programa Nacional de Controle da Qualidade do Ar PROSAB Programa de Pesquisa em Saneamento Bsico UFSC Universidade Federal de Santa Catarina USEPA Agncia de Proteo Ambiental dos Estados Unidos USDA Departamento de Agricultura dos Estados unidos VDI Associao Alem de Engenharia LPO Limite de Percepo de Odor MES Padro Mximo de Emisso MIS Padro Mximo de Impacto IO Intensidade Odorante MF Muito forte F Forte M Mdio f Fraco mf Muito fraco UO Unidade de odor VSG Velocidade Superficial de Gs COV Composto Orgnico Voltil

RESUMO

Os incmodos odorantes provenientes de diversas fontes proporcionam um impacto real sobre as pessoas e o seu bem estar. Entre estas fontes, destacam-se as estaes de tratamento de guas residurias, que atravs do processo anaerbio geram compostos mal odorantes. Com o objetivo de evitar que os odores presentes nos processos anaerbios inviabilizem sua aplicao, no tratamento de efluentes, tem-se desenvolvido pesquisas com a finalidade de tratar os odores gerados nesses processos. Partindo dessa premissa, o presente trabalho tem como objetivo, avaliar as emisses provenientes de diferentes fontes de mal odores, utilizando como alternativa tecnolgica um biofiltro. A parte experimental foi dividida em duas fases: na primeira, avaliou-se o comportamento de um biofiltro com leito de composto orgnico, no tratamento dos gases provenientes de um reator anaerbio do tipo tanque sptico, e na segunda, avaliou-se um biofiltro com leito de turfa no tratamento de gases mal odorantes provenientes de um digestor de lodos e de uma fonte sinttica de gases mal odorantes. Foi avaliada a eficincia dos biofiltros quantificando os compostos odorantes atravs de anlises qumicas, a eficincia de desodorizao foi avaliada atravs de anlise olfatomtrica com um jri de pessoas. O perodo de monitoramento do biofiltro com leito de composto orgnico foi em torno de 140 dias, com aplicao de duas velocidades superficiais de gs (60 e 40 m3.m-2.h-1). O biofiltro com leito de turfa foi monitorado durante aproximadamente 350 dias, onde foram aplicadas sete velocidades superficiais de gs (27, 53, 38, 44, 66, 84 e 100 m3.m-2.h-1). As concentraes mdias de gs sulfdrico obtidas no biofiltro com composto orgnico variaram de 0,304 a 0,0242 mg.m-3 para a entrada e 0,194 a 0,0171 mg.m-3 para a sada, chegando a apresentar eficincia de remoo de 98% para o referido composto. Contudo, ao final do experimento a eficincia mdia ficou em torno de 50%. Em relao amnia, as concentraes de entrada para o biofiltro apresentaram pico mximo de 0,00436 mg.m-3 e mnimo de 0,00022 mg.m-3, com eficincia de remoo de 86%. A avaliao olfatomtrica apresentou intensidades odorantes variando de fraco a muito forte na entrada e muito fraco a muito forte na sada. Para o biofiltro com leito de turfa, utilizando uma fonte natural de gases mal odorantes, a eficincia de remoo do gs sulfdrico ficou em torno de 43%, apresentando concentraes variando de 0,467 a 0,023 mg.m-3 na entrada e de 0,430 a 0,0251 mg.m-3 na sada. A eficincia de remoo para a amnia foi de 90%, apresentando concentraes variando de 0,0205 a 0,00213 mg.m-3 na entrada e de 0,00464 a 0,00026 mg.m-3 na sada. A anlise olfatomtrica apresentou intensidades odorantes variando de mdio a muito forte na entrada e de fraco a muito forte na sada. O biofiltro com leito de turfa, usado no tratamento do gs de uma fonte sinttica, obteve na avaliao da anlise olfatomtrica intensidades odorantes variando de mdio a muito forte na entrada e de fraco a forte na sada.

ABSTRACT Odor nuisances caused by several sources provide a real impact on people and on their

welfare. Among these sources, greater emphasis is laid on the wastewater treatment works which

produce odor compounds by means of anaerobic process. With the objective of preventing odors

from being present in anaerobic processes which permit the application in wastewater treatment,

studies aiming at treating odors generated in these processes have been developed. Thus, the

present study has the objective of assessing emissions originated from different sources of

offensive odors, making use of a biofilter as a technological alternative. The experimental stage

was unfolded into two phases: in the first phase, a biofilter behavior with organic compound bed

in the treatment of gases which stemmed from an anaerobic reactor of septic tank type was

evaluated, and in the second phase, a biofilter with peat bed in the treatment of odor gases

originated from a sludge-digestion tank and from a synthetic source of odor gases was evaluated.

The efficiency of both biofilters was then assessed by means of quantification of odor

concentration through chemical analyses whereas the efficiency of deodorization was assessed

through the sense of smell detection by a panel of observers. The monitoring period of biofilter

with organic compound bed was about 140 (one hundred and forty) days, and two superficial gas

rates (60 and 40 m3.m-2.h-1) were applied. The biofilter with peat bed was monitored for

approximately 350 (three hundred and fifty) days, having seven superficial gas rates applied (27,

53, 38, 44, 66, 84 e 100 m3.m-2.h-1). The mean concentrations of the sulfide gas obtained from the

biofilter with organic compound ranged from 0,304 to 0,0242 mg.m-3 for the inlet, and from 0,194

to 0,0171 mg.m-3 for the outlet, reaching the removal efficiency of 98% for the referred

compound. Nevertheless, when the experiment was about to be concluded, the mean efficiency

declined to about 50%. Concerning ammonia, the outlet concentrations for the biofilter

demonstrated the peak of 0,00436 mg.m-3 and minimum of 0,00022 mg.m-3, presenting removal

efficiency of 86%. The sense of smell evaluation presented odorant intensity, which ranged from

weak to very strong at the inlet, and from very weak to very strong at the outlet. In relation to the

biofilter with peat bed of which a natural source of offensive odor gases was used, the removal

efficiency of the sulfide gas was about 43%, presenting concentrations varying from 0,467 to

0,023 mg.m-3 in the inlet, and from 0,430 a 0,0251 mg.m-3 in the outlet. The removal efficiency

for the ammonia was of 90%, presenting concentrations varying from 0,0205 to 0,00213 mg.m-3 in

the inlet, and from 0,00464 to 0,00026 mg.m-3 in the outlet. The sense of smell analyses showed

odorant intensity which varied from medium to very strong at the inlet, and from weak to very

strong at the outlet. The biofilter with peat bed used in the treatment of a synthetic source gas

obtained odorant intensity in the sense of smell analysis, ranging from medium to very strong in

the inlet, and from weak to strong in the outlet.

1

CAPTULO I

1 INTRODUO

Nos ltimos anos a preocupao com odores tornou-se um tpico importante para

diversas indstrias em todo o mundo. freqente a associao entre algumas instalaes

industriais como fontes de mal odores que causam verdadeiros tormentos s populaes

envolventes. Estes tipos de instalaes abrangem as industrias qumicas e petroqumicas, as

industrias de papel e celulose, as agroindstrias e as estaes de tratamento de resduos

(lquidos, slidos e de dejetos de animais) entre outras. Com a reduo das distncias entre as

zonas residenciais e industriais, bem como entre as reas agrcolas e residenciais,

reclamaes, preocupaes com a sade e litgios, devidos a odores, tornaram-se prioridades.

Os odores, as vezes, se manifestam de forma violenta e desagradvel, contribuindo, muitas

vezes, para a perturbao do bem estar em geral.

Segundo a EPA (2000), os odorantes quando inalados, interagem com o sentido do

olfato e as pessoas percebem o odor. A percepo de um odor um processo complexo. Uma

demonstrao disto a variedade de conceitos comumente usados para definir odor. Para

Hesketh e Cross (1989 apud CARVALHO, 2001), o odor uma experincia sensorial. O nariz

humano um instrumento altamente sensitivo, capaz de detectar os odores de certos

compostos qumicos em concentraes extremamente baixas. Prokop (1996), define os odores

como resultantes das sensaes de molculas qumicas de natureza diversas, que interagem

com o sistema olfativo, causando impulsos que so transmitidos ao crebro.

Apesar da preocupao crescente, no Brasil, ainda so poucas as aes objetivando

medir e/ou tratar os odores emanados por diversos processos industriais. Os poucos trabalhos

realizados neste sentido refletem a complexidade do tema.

Distinguem-se duas famlias de mtodos para medir os odores: a primeira constituda

pelos mtodos fsico-qumicos que permitem identificar e quantificar com auxlio de

instrumentos analticos, os diferentes produtos presentes no ar odorante; a segunda so

medidas sensoriais que so baseadas na resposta do sistema olfativo do ser humano, a

olfatometria (LE CLOIREC, 1991).

No estudo da olfatometria, s o ser humano capaz de dizer se uma mistura de

molculas odorante ou no. Desta forma, a capacidade de perceber um odor varia

notavelmente de um indivduo a outro, o que confere uma subjetividade a este tipo de medida.

CAPITULO I INTRODUO

2

O odor mensurvel e quantificvel usando tcnicas padro como as publicadas pela

Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM) (E679 e E544) e pela Unio Europia

(MCGINLEY et al, 2002).

Existem muitas alternativas para o tratamento de gases mal odorantes, que dependendo

das caractersticas dos poluentes, podem ser removidos atravs de mtodos fsicos e qumicos

como oxidao trmica, lavadores qumicos, ozonizao e adsoro por carvo ativado, e

mtodos biolgicos como a biofiltrao. Embora as tcnicas fsico qumicas possam remover

com eficincia os compostos odorantes da corrente gasosa, dentro de certas condies, a

necessidade de adio de produtos qumicos diariamente e da substituio do adsorvente

resulta em custo de operao relativamente alto quando comparado com tcnicas de

tratamento biolgico (POMEROY, 1982, apud MATOS, 2001).

A opo por um tratamento biolgico tem sido cada vez mais freqente, uma vez que

os custos so relativamente menores comparados com as tcnicas convencionais tais como a

incinerao ou a adsoro com carvo ativado.

O aparato utilizado na biofiltrao dos gases chamado biofiltro. Um biofiltro

consiste de um reator preenchido com material orgnico ou inorgnico, povoado de

microorganismos, onde os gases odorferos atravessam a camada filtrante atravs de fluxo

ascendente ou descendente. O mecanismo do processo de biofiltrao inclui uma combinao

de adsoro, absoro e degradao microbial. A umidade do meio filtrante fornece condies

fsicas e qumicas apropriadas para a transferncia dos contaminantes do ar na fase liquida e a

biodegradao dos contaminantes na camada do biofilme (PHILIPS, 1997). O processo de

biofiltrao tem sido eficiente na reduo dos incmodos olfativos bem como na reduo das

concentraes de alguns compostos odorantes.

Deshusses e Johnson (2000) relatam que o processo de biofiltrao adequado para

tratamento de gases mal odorantes utilizando altas vazes e baixas concentraes de poluentes

biodegradveis. O baixo custo operacional e uma eficincia de remoo de 99% conferem

biofiltrao uma vantagem em relao s outras tcnicas de tratamento.

Desta forma, a Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) atravs do Programa

de Ps-Graduao em Engenharia Sanitria e Ambiental (PPGEA) vem desenvolvendo

pesquisas na rea de gesto e tratamento de odores, buscando o desenvolvimento e

consolidao de metodologias analticas usadas para quantificar e qualificar os compostos

odorantes. Belli Filho (1995) e De Melo Lisboa (1996) abriram caminho no estudo dos

CAPITULO I INTRODUO

3

odores, possibilitando o desenvolvimento de novas pesquisas em uma rea ainda pouco

difundida no Brasil.

Dando continuidade, o Departamento de Engenharia Sanitria e Ambiental e o

Programa de Ps graduao em Engenharia Ambiental (PPGEA) desenvolvem pesquisas em

gesto e tratamento dos odores aplicados a diferentes fontes de gases mal odorantes, das quais

se destacam os trabalhos realizados por Carvalho, (2001); Truppel, (2002); Silva, (2002) e

Cabral et al, (2002).

Buscando aprimorar os conhecimentos nessa rea, o Departamento de Engenharia

Sanitria e Ambiental criou o Laboratrio de Controle de Qualidade do ar, com setor de

olfatometria, com o objetivo de pesquisar e aplicar diferentes metodologias no estudo dos

poluentes atmosfricos dentre os quais os odores, que vem sendo posto em prtica na busca de

alternativas para o desenvolvimento da gesto de qualidade do ar em refinarias de petrleo.

Neste sentido, este trabalho apresenta uma avaliao da biofiltrao no tratamento de gases

proveniente de fontes antrpicas e sinttica, aplicando metodologias analticas para avaliar a

eficincia de remoo dos odores. Esta pesquisa est inserida no Programa de Pesquisa em

Saneamento Bsico (PROSAB) e foi financiada pelo FINEP em conjunto com o Conselho

Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico (CNPq).

4

CAPTULO II

2 OBJETIVOS

Apresentam-se os objetivos alcanados nesta pesquisa.

2.1 Objetivo Geral

Avaliar a biofiltrao usando diferentes materiais filtrantes para biodesodorizar gases

mal odorantes integrada com a aplicao de metodologias alternativas de anlises de

eficincia de processos de tratamento.

2.2 Objetivos Especficos

Avaliar dois biofiltros um com composto orgnico e outro com turfa como materiais

filtrantes para biodesodorizar mal odores.

Avaliar um biofiltro com composto orgnico alimentado com gs odorante proveniente de

um tanque sptico.

Avaliar um biofiltro com turfa alimentado com biogs proveniente de um digestor

anaerbio e com H2S sinttico.

Avaliao de metodologias analticas para anlise olfatomtrica e qumica de gases

odorantes.

5

CAPTULO III

3 REVISO BIBLIOGRFICA

A seguir sero apresentados os conceitos necessrios que formam o contexto desta

pesquisa.

3.1 Definio de odores

Um odor definido como uma sensao resultante da estimulao do rgo olfativo. A

experincia de percepo de um cheiro denominada odor (WEF, 1995).

Os odores so definidos como resultantes das sensaes de molculas qumicas de

naturezas diversas, interagidas com o sistema olfativo causando impulsos que so

transmitidos ao crebro (PROKOP,1996).

Para Zhang et al, (2002) odor a sensao que ocorre quando uma mistura de

odorantes estimula os receptores na cavidade nasal. Em outras palavras, odor uma varivel

psicofsica complexa, no uma simples varivel fsica ou qumica.

3.2 Percepo dos odores

A percepo dos odores consumada atravs do sistema olfativo que inclui no nariz o

rgo do sentido, o epitlio olfativo. Segundo Morton (2002), o epitlio olfativo possui

aproximadamente um milho de clulas receptoras. As clulas receptoras se conectam ao

bulbo olfativo, situado atrs dos olhos, acima da cavidade nasal, na parte dianteira mais baixa

do crebro. Estas clulas reagem com as propriedades fsico/qumicas e com as caractersticas

moleculares das substncias odorantes para produzir o estmulo que reconhecido como odor.

Frechen (1994 apud Gostelow et al. 2001), cita o processo de percepo do odor

separado em dois momentos: a recepo fisiolgica e a interpretao psicolgica e, o

resultado final a impresso mental do odor. Apesar das diferenas individuais algumas

influncias sobre a sensibilidade aos odores so identificadas. Algumas so repetidamente

encontradas na literatura como o decrscimo da sensibilidade com relao idade, com o

estado de sade bucal, com hbito de fumar. Com relao ao sexo, as diferenas foram

encontradas, em alguns estudos, mas ela no foi estatisticamente significativa. A Figura 3.1

apresenta o esquema da percepo de um odor segundo Frechen (1994 apud STUETZ et al,

(2001).

CAPITULO III REVISO BIBLIOGRFICA

6

Figura 3.1 - Processo de percepo dos odores Fonte: Frechen, 1994, apud Stuetz et al, 2001.

Existem muitos fatores externos que influenciam na percepo de um odor. O

principal, entre eles a variabilidade no sentido do cheiro entre diferentes observadores

(GOSTELOW e PARSONS, 2000).

Para Stuetz et al (2001), as respostas humanas para um odor so altamente subjetivas,

e as diferenas individuais fazem com que cada pessoa perceba diferentemente uma odores

em diferentes concentraes.

Os tipos de respostas humanas que avaliam o odor dependem da propriedade sensria

particular medida. Estas propriedades incluem intensidade, limite de percepo, carter e

nvel de agrado. O efeito combinado destas propriedades relacionado com o aborrecimento

que pode ser causado por um odor (WEF,1995).

Para Godinot (1994), os odores esto ligados s emoes, eles reportam as pessoas ao

tempo. A sensibilidade humana em caracterizar um odor, quanto a sua agradabilidade, est

quase sempre ligada a boas recordaes. Para o autor, a avaliao atravs de anlises

laboratoriais importante, mas so satisfatrias se completadas com testes de avaliao

humana.

A exposio contnua a um odor constante tem por conseqncia o fenmeno de

adaptao; existindo tambm, outro fenmeno chamado fadiga olfativa. A fadiga olfativa

pode ser definida como a incapacidade de um indivduo de perceber um odor prximo do

limite de percepo, e at mesmo quando submetido a concentraes mais elevadas do mesmo

odor. O fenmeno explica a ausncia de reao olfativa de numerosos indivduos face aos

odores que encontram em seus locais de trabalho. A fadiga pode ser uma varivel de perigo

no caso onde os odores inalados so de risco txico (DE MELO LISBOA et al, 2002).

Segundo Stuetz et al (2001) o limiar olfativo humano, para diferentes compostos,

varia extremamente devido natureza qumica do composto.

Odor

Recepo

(fisiolgico)

Interpretao

(psicolgica)

Impresso do

Odor


7

A Tabela 3.1 apresenta alguns grupos funcionais com seus respectivos compostos,

bem como a descrio dos odores para cada composto e seus respectivos limiar do odor.

Tabela 3.1 - Limiar olfativo para uma escala de odores.

Grupos Funcionais Compostos Descrio dos odores

Limite de percepp

odorante (ppb) Sulfeto de hidrognio Ovo podre 0.5

Metil mercaptanas Repolho decomposto, alho. 0.0014-18 Etil mercaptanas Repolho decomposto 0.02

Dixido de enxofre Pungente, cido Dimetil sulfeto Vegetais decompostos 0.12-0.4

Dimetil Putrefao 0.3-11 Dissulfeto

Sulfurosos

Tiocresol Gamb, ranoso. Amnia Pungente 130-15300

Metilamina Cheiro de peixe, podre. 0.9-53 Etilamina Amoniacal 2400

Dimetilamina Peixe 23-80 Piridina Desagradvel, irritante. Escatole Fecal, repulsivo. 0.002-0.06

Nitrogenados

ndole Fecal, repulsivo. 1.4 Actico Vinagre 16 Butrico Ranoso 0.09-20 cidos Valrico Suor 1.8-2630

formaldedo Sufocante 370 Acetaldedo Fruta, maa. 0.005-2 Butiraldedo Ranoso, suado. 4.6

Isobutialdedo Fruta 4.7-7 Valeraldedo Fruta, maa. 0.7-9

Acetona Fruta, cheiroso. 4580

Aldedos e cetonas

Butanona Maa verde 270 Fonte: Vincent e Hobson, 1998, apud Stuetz et al, 2001.

3.3 Caractersticas dos odores

Segundo Le Cloirec et al. (1991), um odor se define por sua natureza especfica

(qualidade do odor), a sensao agradvel ou desagradvel que ele provoca (carter

hednico), e por sua intensidade.

Le Cloirec et al. (1991), relatam que o primeiro reflexo de um indivduo determinar

uma informao do tipo hednica antes de identificar o odor. Esta informao baseada na

classificao do odor como: agradvel, aceitvel, desagradvel ou intolervel. Esta

classificao muito subjetiva, pois a adaptao de um indivduo a um certo odor est

relacionada concentrao desse odor ( LE CLOIREC et al., 1998).


8

Para Le Cloirec et al. (1991), a qualidade de um odor avaliada atravs da

comparao com outros odores conhecidos, sendo impossvel definir uma lista de odores

fundamentais, embora, existam vrias tentativas, como mostra a Tabela 3.1.

A grandeza da sensao olfativa por um nvel de atividade supralimiar constitui a

intensidade odorante (LE CLOIREC et al., 1998). Para um mesmo composto odorante, a

intensidade depende da concentrao da substncia odorante do ar respirado. Para substncias

diferentes, ela depende da sensibilidade olfativa a cada uma das substncias inaladas (LE

CLOIREC et al., 1991).

3.4 Amostragens dos compostos odorantes

A escolha de uma tcnica de amostragem de uma amostra gasosa ou da atmosfera

depende (LE CLOIREC et al, 1991; BELLI FILHO e DE MELO LISBOA,1998):

da integridade do gs ou dos vapores coletados;

da adequao do procedimento de amostragem em relao tcnica de anlise;

da estabilidade dos gases ou dos vapores que devem ser armazenados sem perda pelas

paredes do sistema de coleta;

controle contra contaminao.

A utilizao do mtodo de amostragem adequado primordial para a anlise dos

compostos odorantes. A escolha depende, principalmente, das caractersticas das amostras a

serem analisadas.

3.4.1 Amostragens sem concentrao dos compostos odorantes

Segundo Jiang, (1996, apud BELLI FILHO e DE MELO LISBOA, 1998), estas

tcnicas so aconselhveis quando se tratar de anlise olfatomtrica.

Quando a concentrao do composto odorante elevada, a anlise direta possvel

sem a necessidade de concentrarem-se as amostras. Neste tipo de amostragem utilizam-se,

para coletar os compostos mal odorantes, sacos em materiais plsticos, ampolas em vidro e

continer metlicos. Este tipo de coleta, usando estes materiais, realizado quando possvel

uma anlise direta do gs (LE CLOIREC et al., 1991).


9

3.4.1.1 Sacos em materiais plsticos

Os materiais tipicamente utilizados na confeco destes sacos so o teflon, o mylar, o

tedlar, etc. A introduo da amostra se faz por intermdio de uma vlvula, para aspirao do

ar atravs de uma bomba.

Os sacos em tedlar aparecem como, particularmente, bem adaptados coleta de uma

amostra odorante, as perdas por adsoro sobre as paredes so muito baixas. A reutilizao

dos sacos possvel desde que seja feita limpeza com ar puro verificando a ausncia de

compostos residuais (LE CLOIREC et al., 1991).

Geralmente os materiais mais usados para coletar amostras odorantes so os sacos do

tipo tedlar. Diversos autores, entretanto, relatam que um odor residual dos sacos tedlar pode

seriamente afetar a medida do odor. Keener et al, (2002 apud ZHANG et al, 2002), mostrou

que os sacos tedlar emitiram cido actico e fenol, afetando as amostras de ar coletadas para a

anlise olfatomtrica.

Para Pau et al. (1991, apud JIANG e KAYE, 2001), os sacos tedlar tm demonstrado

uma excelente performance na preservao de amostras de odores e tm sido recomendados

pela USEPA para amostragens de ar txico.

3.4.2 Amostragem com concentrao dos compostos odorantes

Caso os teores de um composto odorante presente no ar sejam muito baixos, inferiores

ao limite de deteco dos mtodos analticos tradicionais, faz-se necessria a concentrao na

amostragem. Neste caso os seguintes procedimentos so indicados: amostragem por absoro;

amostragem por adsoro (BELLI FILHO e DE MELO LISBOA, 1998).

3.4.2.1 Amostragem por absoro

Na amostragem por absoro, os compostos ou seus grupos odorantes so absorvidos

em solues especficas ou precipitados para posterior anlise. Para obter-se a determinao

da concentrao do composto necessrio um volume mnimo de gs passando pela soluo

absorvente. As solues absorventes so escolhidas em funo da natureza do composto,

podendo ser efetuado conforme a Tabela 3.2.


10

Tabela 3.2 - Solues absorventes para compostos odorantes Gases odorantes Solues absorventes

SO2 H2O2 NH3 HCl 0,1 N ou H3BO3 0,5 %

Aminas HCl 0,1N Aldedos e Cetonas NaHSO3 4 H2S e Mercaptanas HgCl2 4

Fonte: Le Cloirec et al, 1991; Belli Filho e De Melo Lisboa, 1998.

3.4.2.2 Amostragem por adsoro

A tcnica de adsoro utilizada para concentrar compostos odorantes com pequena

concentrao na atmosfera. Consiste em passar um volume conhecido de um gs atravs de

um cartucho contendo substncias adsorventes. Este volume funo da concentrao do

poluente no gs (LE CLOIREC et al., 1991).

Os adsorventes geralmente empregados so apresentados na Tabela 3.3.

Tabela 3.3 - Adsorventes e suas utilizaes Compostos ou grupos odorantes Adsorventes

cidos orgnicos Carbotrap, XAD, Tenax Hidrocarbonetos Carvo ativado

Mercaptanas e enxofres orgnicos volteis Carvo ativado ou Tenax Amnia Na2CO3 5 % sobre Chromosorb Aminas Slicagel ativada lcoois Silicagel ativada

Gs de escapamento de veculos Silicagel Fonte: Le Cloirec et al, 1991.

De Melo Lisboa et al. (2002), utilizaram a tcnica de adsoro para amostragem dos

COVs em uma refinaria de petrleo, utilizando como adsorventes, tenax e carbotrap.

3.5 Mtodos de anlises dos compostos odorantes

Para Fernandez (1997), medir um odor medir uma percepo.

Segundo Le Cloirec et al. (1991), distinguem-se duas famlias de mtodos para medir

os odores: a primeira constituda pelos mtodos fsico-qumicos, que permitem identificar e

quantificar, com o auxlio de instrumentos analticos os diferentes compostos presentes no ar

odorante; e a segunda a famlia dos mtodos psicofsicos, que utilizam como instrumento

para avaliao dos odores o nariz humano, este o domnio da olfatometria.


11

3.5.1 Medidas fsico-qumicas

Segundo Fernandez (1997), para analisar com preciso uma concentrao de um

composto odorante preciso poder fazer uma determinao quantitativa baseada em uma

reao qumica ou em propriedades fsico-qumicas dos compostos estudados.

A anlise fsico-qumica tem por objetivo identificar e quantificar as molculas

presentes num gs ou no ar com odor. Em certas situaes uma pr-concentrao ser

necessria. A anlise pode tornar-se complexa caso o efluente gasoso contenha vrios

compostos com propriedades diferentes, tais como, massa molecular, funo qumica,

concentraes variveis, diferentes nveis de odor e diferentes volatilidades (BELLI FILHO e

DE MELO LISBOA, 1998).

As tcnicas empregadas para as anlises fsico-qumicas dos compostos odorantes so

apresentadas na Tabela 3.4.

Tabela 3.4 - Tcnicas de anlises fsico-qumicas. Compostos ou grupos

dos compostos Mtodos analticos

H2S Iodometria, gravimetria - colorimetria e Cromatografia Gasosa. Mercaptanas Gravimetria - Cromatografia gasosa/ Espectrometria de massa SO2 Volumetria - Cromatografia gasosa/ Espectrometria de massa NH3 Volumeetria - Cromatografia gasosa/ Espectrometria de massa Aminas Volumetria - Cromatografia gasosa/ Espectrometria de massa Aldedos Cetonas Cromatografia gasosa/ Espectrometria de massa lcoois Cromatografia gasosa/ Espectrometria de massa Fonte: Belli Filho et al, 2001.

A tcnica da anlise volumtrica usada para quantificar compostos odorantes

presentes em um gs, utilizando o mtodo de Reich. Este mtodo consiste em medir o volume

de gs necessrio para descolorir uma soluo de iodo (LE CLOIREC et al., 1991).

A anlise gravimtrica , principalmente, aplicada para dosar o sulfeto de hidrognio e

as mercaptanas. Aps o borbulhamento e precipitao do cloreto de mercrio, o conjunto dos

produtos quantificado sob a forma de H2S (MARIS e LAPLACHE, 1994).

A anlise colorimtrica utiliza tubos com reagentes especficos que reagem com o

grupo do composto odorante. Na passagem de uma corrente de gs se produz uma reao

colorimtrica, o comprimento dessa colorao um reflexo da concentrao do poluente no

gs (LE CLOIRE et al, 1991).


12

O carter voltil dos compostos odorantes faz da cromatografia em fase gasosa a

tcnica mais utilizada para determinao dos compostos odorantes. A cromatografia em fase

gasosa juntamente com a espectrometria de massa, ajudada por um computador, permite obter

a seletividade, a sensibilidade e a preciso necessria para a determinao dos traos dos

compostos responsveis pelos incmodos olfativos (LE CLOIREC et al, 1998).

Entretanto, nota-se que a cromatografia, juntamente com a espectrometria de massa,

no so suficientes para colocar em evidncia todos os compostos qumicos responsveis

pelos odores que esto presentes no ar. A identificao das molculas responsveis pelos

odores necessita de uma interao entre as tcnicas instrumentais clssicas e a mucosa olfativa

(LE CLOIREC et al., 1991).

As medidas fsico-qumicas tem como vantagens a objetividade, repetibilidade e

preciso (GOSTELOW e PARSONS, 2000).

Em muitos casos um particular composto odorante pode ser dominante e dar uma

indicao da concentrao global do odor. Este certamente o caso das emisses de odores de

muitas estaes de tratamento de esgoto, cujo H2S est, freqentemente, presente em

concentraes maiores do que a dos outros compostos odorantes (GOSTELOW e PARSONS,

2000).

3.5.2 Medidas sensoriais - Olfatometria

A olfatometria uma tcnica psicofsica que utiliza o sentido olfativo para determinar

a intensidade dos odores (JIANG, 2000), alm de outros parmetros do odor como: carter e

valores hednicos (agradvel ou desagradvel) (MORTON, 2002).

Todo mtodo de determinao de intensidade ou da qualidade de um odor necessita de

um sistema de diluio. A diluio pode ser efetuada de forma esttica ou dinmica (LE

CLOIREC et al, 1991).

Segundo a norma CEN (1999) na tcnica da anlise olfatomtrica, as amostras

odorantes so diludas com diferentes volumes conhecidos de um gs neutro, inodoro e

apresentadas a um grupo de avaliadores, o juri. O jri um grupo de avaliadores qualificados

para julgar amostras de gases odorantes.


13

Para fazer parte do jri, segundo a norma francesa AFNOR X 43-103 (1990), as

pessoas devem ser capazes de classificar corretamente, por ordem de intensidade, as solues

de 1-butanol ou de piridina.

A norma VDI 3881 (1986) prescreve que o jri selecionado para a anlise

olfatomtrica tem que ser uma amostra representativa da populao, e deve tambm,

apresentar um cdigo de conduta, segundo a norma CEN (1999).

Segundo a norma francesa AFNOR X 43-101 (1986) recomendvel utilizar, como

jri, pelo menos:

16 pessoas, quando se deseja obter um valor representativo do valor de um limite de

percepo;

8 pessoas na maioria das anlises;

4 pessoas para medidas comparativas.

3.5.2.1 Intensidade do odor

A intensidade do odor se refere percepo individual da fora de um odor e no

considera seu carter, ou qualidade (RIBEIRO, 2003).

A relao entre intensidade e concentrao definida pela Lei de Stevens (LE

CLOIRE et al., 1991; MCGINLEY et al., 2000).

( )nCkI = Eq. (1) Em que :

I : intensidade do odor

K : constante de Stevens

C : concentrao do odor ou do composto a ser analisado

n : fator de crescimento da intensidade odorante em funo da concentrao ( valor entre 0,2 e

0,8).


14

Figura 3.2 - Curva de Stevens Fonte: Le Cloire et al. 1991

A lei de Stevens uma lei sobre o comportamento psicolgico que se aplica

igualmente as outras modalidades sensoriais (LE CLOIREC et al, 1991).

Cada odor se caracteriza por uma curva que se pode traar entre a intensidade olfativa

e sua concentrao (curva log-log). Esta curva apresenta um patamar de inodoridade

(intensidade nula), uma ramificao a montante o patamar de saturao. Normalmente a

intensidade aumenta com o aumento da concentrao do odor (LONGHURST, 2001).

Mesmo os odores agradveis, tais como, perfumes podem ser muito irritantes em

intensidades elevadas e, inversamente, os odores ofensivos tais como "cheiro de peixe

podem ser muito irritantes em intensidades baixas.

A quantificao da intensidade de odor pode ser feita usando uma escala de referncia.

A medida da intensidade de um odor pode ser obtida atravs da comparao da intensidade de

um odor com a intensidade de um odorante padro em diferentes concentraes (ZHANG et

al., 2002).

A ASTM E544- 75 (1997), descreve dois procedimentos padres para medir a

intensidade do odor usando o n-butanol como elemento de referncia: o mtodo da escala

esttica e o mtodo da escala dinmica.

No mtodo da escala esttica, as diferentes concentraes de n-butanol so obtidas

pela diluio do n-butanol puro em gua destilada (ASTM E544- 75, 1997). As diferentes

diluies so armazenadas em recipientes de vidro e apresentadas aos avaliadores. O valor da

intensidade odorante expresso em partes por milho (ppm) de butanol (MCGINLEY e

MCGINLEY, 2000).

Inodoridade

Saturao

Limite de identificao

Limite de percepo

Log C

Log I


15

Segundo Le Cloirec et al., (1991) o mtodo da diluio esttica obtido, introduzindo

uma quantidade conhecida de uma substncia odorante em um volume conhecido de gs

inodoro contido em um recipiente inerte.

A escala de referncia feita para a concentrao de n-butanol na gua (ASTM, 1999

apud ZHANG et al., 2002) ou no ar (ST. CROIX SENSORY, 2000).

O mtodo dinmico envolve o uso de um olfatmetro e de um jri de pessoas (ASTM

E544-75, 1997). Este mtodo difere do anterior pelo fato que a vazo de ar odorante , neste

caso, diluda de modo contnuo na vazo de ar puro de diluio (LE CLOIREC et al., 1991).

Olfatmetro um aparelho que permite a diluio de uma mistura odorante com um

gs inodoro (MORTON, 2002). O protocolo para o mtodo dinmico usando o n-butanol

como elemento de referncia descrito na ASTM E544-75, (1997).

A intensidade do odor obtida quando a igualdade encontrada entre a intensidade do

odor e a intensidade de uma das concentraes do odorante de referncia. s vezes, difcil

igualar a intensidade de um odor com a intensidade de, somente, uma das concentraes do

elemento de referncia. Neste caso, a intensidade do odor considerada como a intensidade

correspondente mdia geomtrica das concentraes adjacentes, do odorante de referncia

(ASTM, 1999 apud ZHANG et al. 2002).

3.5.2.2 Medida do nvel de agrado ou valor hednico

O valor hednico a medida do agrado ou desagrado de uma amostra de um odor. A

hedonicidade independente do carter de um odor. Uma escala arbitrria para classificao

dos odores pelo tom hednico a escala de vinte e um pontos como mostra a Figura 3.3

(MCGINLEY et al, 2000).

-10--------------------------0----------------------------+10 Figura 3.3 - Escala de classificao do odor atravs do tom hednico. Fonte: McGinley et al. 2000.

A atribuio de um valor hednico a uma amostra de odor subjetiva. Um avaliador

usa experincias pessoais e memrias de um odor como uma escala de referncia.

Desagrado Neutro Agrado


16

3.5.2.3 Carter do odor

O carter do odor chamado, s vezes, de qualidade do odor ou "ofensividade" do

odor (MCGINLEY e MCGINLEY, 2000).

Segundo Longhurst, (2001), a qualidade ou carter usado para descrever um odor

inteiramente subjetiva, isto , a linguagem usada para descrever um odor conseqentemente

baseada na interpretao pessoal.

Para McGinley e McGinley (2000) a atribuio do "carter" a um odor percebido

uma funo objetiva, se o observador usar uma escala "padro" de descritores para o odor. Os

odores so caracterizados usando um vocabulrio de referencia, ex: cheiro de peixe, cheiro de

terra, vegetal, frutal, medicinal, e etc.

3.5.3 Nariz eletrnico

O conceito de nariz eletrnico utiliza uma rede de sensores gasosos no seletivos que

simulam os receptores biolgicos do nariz humano (MOY e TARIFA, 1991 apud

FERNANDEZ, 1997).

Para Stuetz et al., (2000), o sistema do nariz eletrnico usa uma disposio de sensores

no especficos, de afinidades variadas, para caracterizar um odor sem referncia

composio qumica. As respostas relativas, entre os diferentes sensores, podem ser usadas

para produzir um perfil ou impresso digital de um odor.

Segundo Cliff e Wicks, (1997), as respostas obtidas pelos sensores do nariz eletrnico

so uma combinao complexa das respostas para cada componente individual na mistura do

gs. Cada componente do gs pode gerar uma resposta em cada sensor.

3.6 Processos biolgicos de tratamento de gases odorantes

Existem vrias tecnologias aplicadas ao tratamento dos odores utilizando mtodos

fsicos e qumicos como oxidao trmica, lavadores qumicos, ozonizao e adsoro por

carvo ativado e mtodos biolgicos como biofiltrao, biolavadores e biopercolao.

Destacando-se entre estes processos a biofiltrao. Embora as tcnicas fsico qumicas

possam remover com eficincia os compostos odorantes da corrente gasosa, dentro de certas

condies, a necessidade de adio de produtos qumicos diariamente e da substituio do


17

adsorvente resulta em custo de operao relativamente alto quando comparados com tcnicas

de tratamento biolgico (POMEROY, 1982 apud MATOS, 2001).

No tratamento biolgico de gases, a degradao dos compostos qumicos permite a

transformao dos compostos odorantes e/ou txicos, em compostos inodoros e atxicos. Os

microrganismos utilizam os compostos orgnicos como fonte de carbono para a biosntese, e

de energia para a degradao do substrato (LE CLOIREC et al., 1991).

Para Belli Filho et al., (2001), os processos biolgicos de tratamento de gases consistem

na transferncia de compostos volteis, com mal odores, para uma fase lquida e, em seguida,

na degradao, por meio de microrganismos. Aplicase este processo para produtos

biodegradveis e relativamente solveis em solues aquosas.

A reao de degradao dos compostos pode ser escrita da seguinte maneira (ANIT e

ARTUZ [199-?]).

BiomassaCalorOHCOOPoluente ++++ 222 Eq.(2)

3.6.1 Degradao do substrato.

Para Van Langenhove e De Heyder (2001), a biodegradao o conjunto de reaes

mediadas enzimaticamente pelas clulas microbiais que podem contrabalancear perdas da

atividade causada pela lavagem e decomposio.

Segundo Bohn (1993), dependendo do composto, as reaes de degradao biolgica

podem ser lentas ou rpidas. A biodegradabilidade de um composto depende das funes

qumicas que o constituem. A Tabela 3.5 apresenta uma classificao dos principais

compostos e grupos, de acordo com a cintica de biodegradao.

Tabela 3.5 - Velocidade de biodegradao de compostos volteis. Velocidade de biodegradao

Compostos e grupos

Alta lcoois, aldedos, cetonas, sters, teres, cidos orgnicos, aminas, mercaptanas, H2S, NOx, SO2, HCl, NH3, PH3, SiH4, HF

Baixa Hidrocarbonetos, fenis, cloreto de metila. Muito baixa Hidrocarbonetos halogenados, hidrocarbonetos poliaromticos,

CS2 Fonte: Belli Filho et al, 2001.


18

Os compostos odorantes a serem degradados atravs de processo biolgico exigem

etapas e interaes de fatores ambientais, biomassa adequada e constituintes qumicos no

txicos ao meio biolgico (BELLI FILHO et al., 2001). A Figura 3.4 apresenta um diagrama

esquemtico desta interpretao.

Figura 3.4 - Mecanismos biolgicos para eliminar o gs sulfdrico e a amnia Fonte : Belli Filho et al., 2001.

3.6.1.1 Mecanismos de oxidao do gs sulfdrico (H2S)

Bactrias de oxidao do enxofre, principalmente bactrias do gnero Thiobacillus e

alguns fungos, usam o enxofre como uma fonte de energia e convertem o gs sulfdrico em

cido sulfrico (H2SO4). A reao total pode ser escrita como segue abaixo (YANG et al,

2002):

4222 2 SOHOSHenxofredooxidaodeBacterias + Eq. (3)

A reao completada no prazo de poucos segundos em condies apropriadas. Uma

variedade de espcies microbiais que sobrevivem em uma ampla escala de pH (1-9) pode

eficientemente degradar H2S. Em condies desfavorveis, o caminho biolgico pode ser

diferente e o H2S parcialmente oxidado a enxofre elementar:

Gs poluente

Necessidades de nutrientes

Biomassa

Transferncia em meio mido

H2S NH3

NH4+

S SO42-

HS-

Autotrfica aerbio (Thiocacillus) Heterotrfica

Autotrfica (Nitrobacter,

Nitrosomonas)

Alcalinidade Fsforo

Nitrognio Oligoelementos

Produto final NO2- NO3-

Alcalinidade Fsforo

Oligoelementos


19

OHSOSH enxofredooxidaodeBacterias 20

22 21 + + Eq. (4)

Os outros compostos orgnicos sulfurados comumente encontrados em estaes de

tratamento de esgoto, tais como metil mercaptanas, dimetil sulfeto e dimetil disulfeto so

tambm oxidados, pelas bactrias oxidantes de enxofre, e transformados em cido sulfrico.

A reao total pode ser escrita como segue abaixo:

Metil mercaptana:

224223 5.3 COOHSOHOSHCHenxofredooxidaodeBacterias ++ + Eq. (5)

Dimetil sulfeto:

( ) 2242223 224 COOHSOHOSCH enxofredooxidaodeBacterias ++ + Eq. (6)

Dimetil disulfeto:

( ) 22422223 225.6 COOHSOHOSCH enxofredooxidaodeBacterias ++ + Eq. (7)

Cox e Deshusses (2001), relatam que o gs sulfdrico rapidamente degradado nos

biofiltros e nos biopercoladores. Para Li et al., (1996 apud PINJING et al., 2001), as bactrias

do tipo Thiobacilli acidiphilic, tem grande capacidade metablica para oxidao do gs

sulfdrico (H2S), mas elas no so capazes de metabolizar outros sulfetos orgnicos.

3.6.1.2 Mecanismos de degradao da amnia (NH3)

A amnia existe em soluo tanto na forma de on (NH4+) como na forma livre, no

ionizada (NH3), segundo a seguinte equao de equilbrio dinmico (VON SPERLING,

1997):

++ + 43 NHHNH Eq. (8)

A amnia livre (NH3) passvel de volatilizao, ao passo que a amnia ionizada no

pode ser removida por volatilizao. Com a elevao do pH, o equilbrio da reao se desloca

para a esquerda, favorecendo a maior presena de NH3. No pH em torno da neutralidade,

praticamente toda a amnia encontra-se na forma de NH4+. No pH prximo a 9,5,

aproximadamente 50% da amnia est na forma de NH3 e 50% na forma de NH4+. Em pH

superior a 11, praticamente toda a amnia est na forma de NH3.


20

A eliminao de NH3, enquanto produto mal odorante, processa-se atravs de

microrganismos envolvidos no processo de nitrificao. Esses microrganismos so auttrofos

quimiossintetizantes (ou quimioauttrofos), para os quais o gs carbnico a principal fonte

de carbono, e a energia obtida atravs da oxidao de um substrato inorgnico, como a

amnia, a formas mineralizadas (VON SPERLING, 1997).

A transformao da amnia em nitritos efetivada atravs de bactrias, como as do

gnero Nitrosomonas, de acordo com a seguinte reao (PELCZAR, et al, 1981):

OHHNOONH asNitrosomon 2223 2232 + + Eq. (9)

A oxidao dos nitritos a nitratos d-se principalmente pela atuao de bactrias, como

as do gnero Nitrobacter, sendo expressa por:

322 21 NOOHNOrNitrobacte + Eq. (10)

Algumas bactrias heterotrficas so capazes de converter os nitratos a nitritos ou

amnia, o que normalmente ocorre em condies de anaerobiose. O oxignio dos nitratos

serve como aceptor de altrons e de hidrognio. O processo envolve diversas reaes e o

resultado final :

OHNHHHNO 2323 4 +++ Eq. (11)

Porm em um processo de tratamento de gases, a predominncia a condio aerbia.

3.6.2 Fatores ambientais

As variveis fsico-qumicas como temperatura, pH, umidade, oxignio e nutrientes

so limitantes para o desenvolvimento de uma atividade microbiana. Os reatores utilizados no

tratamento de compostos odorantes devem apresentar condies favorveis a este

desenvolvimento. Isto pode implicar na pr-umidificao do gs afluente, na dosagem dos

microrganismos, na correo de pH e etc (VAN LANGENHOVE e DE HEYDER, 2001).

A transferncia dos compostos odorantes da fase gasosa para o biofilme

fundamental. Uma transferncia insuficiente , provavelmente, a razo para a falta de

desempenho em alguns sistemas biolgicos. Destaca-se, ainda, a operao e manuteno

apropriada para o sistema, aplicao uniforme de ar odorante e idade do sistema como fatores

relevantes no tratamento de compostos odorantes. Um ou mais desses fatores, se aplicados


21

inadequadamente, pode se tornar um fator limitante e causar perda de desempenho no sistema

(WEF,1995).

3.6.2.1 Temperatura

A temperatura influencia diretamente na taxa de crescimento dos microrganismos. De

acordo com a equao de Vant Hoff-Arrenius, a velocidade de crescimento dobra a cada

10C de aumento de temperatura. A eficincia de remoo dos odores diminui em

temperaturas elevadas, em parte, porque a adsoro e solubilidade dos compostos odorantes

diminuem com o aumento da temperatura (BURROWES et al., 2001, apud ZHANG et al,

2002).

3.6.2.2 pH

A maioria dos microrganismos no pode tolerar nveis de pH acima de 9.5 ou abaixo

de 4.0, embora existam excees como as espcies do gnero Thiobacillus. Estudos realizados

por Showengerdt et al., (2000), indicam, entretanto, que a biodegradao do gs sulfdrico no

afetada por um pH na faixa de 1-2.

Segundo Sosa et al., (2002), algumas espcies do gnero Thiobacillus so capazes de

oxidar o gs sulfdrico a nveis baixos de pH, Thiobacillus thiooxidans, em particular, cresce

em um ambiente de pH menor que 3.0 e no inibe seu crescimento at que o pH alcance um

valor menor que 1,0. J os microrganismos envolvidos na oxidao dos compostos orgnicos

sulfurados so poucos e podem somente atuar em uma escala estreita de pH prximo a

neutralidade (SHOWENGERDT et al, 2000; YANG et al, 2002).

3.6.2.3 Umidade

Segundo Von Bernuth et al (1999 apud ZHANG et al, 2002) a manuteno de uma

atividade microbiana requer nveis de umidade de 40 a 70%. A umidade demasiada pode

causar compactao do meio filtrante, tendo como conseqncia baixa porosidade, queda de

presso e um fluxo de ar comprometido.


22

3.6.2.4 Oxignio

A maior parte dos poluentes so biodegradados usando oxignio como um agente

oxidante. A concentrao crtica do oxignio para atividade aerbia dos microrganismos

reside na faixa de 0,1-1,6 mg/l (BAILEY e OLLIS, 1986). A solubilidade do oxignio em

uma soluo aquosa, em condies ambientais, da ordem de 8-10 mg/l. Ressalta-se,

contudo, que em processos biolgicos de tratamento de gases mal odorantes podem ocorrer

condies favorveis s reaes de biodegradao em que outros aceptores de eltrons so

usados, ex: nitrato.

3.6.2.5 Nutrientes

Segundo Van Langenhove e De Heyder (2001), os elementos inorgnicos tais como N,

P e outros micro elementos tais como K, Ca e Mg so vitais para a sntese de clulas

microbiais. A proporo peso em massa microbiana aproximadamente igual a C:N:P:K =

50:10:4:1. Em tratamento aerbio, metade da fonte de carbono assimilada na biomassa,

enquanto a outra metade convertido em CO2.

3.6.3 Cintica de degradao

A equao de Michalis-Menten apresentada para descrever reaes enzimticas e,

em muitos casos, descreve a cintica de biodegradao dos compostos gasosos odorantes.

)( 11max

SKCCR

R+

= Eq. (12)

Em que:

R : velocidade de biodegradao

Rmax. : velocidade de biodegradao mxima

C1 : concentrao do composto no lquido

KS : constante de saturao do composto

3.7 Reatores biolgicos de tratamento dos gases odorantes

Embora todas as tecnologias biolgicas de tratamento de gases mal odorantes

envolvam a biodegradao dos contaminantes por uma populao microbiana, diversas

configuraes de diferentes processos podem ser empregadas (VAN GROENESTIJN, 2001;


23

BELLI FILHO et al., 2001). Dentre elas se destacam trs tipos de reatores: filtro percolador

ou biopercolador, Biolavador e biofiltro.

Em todos os tipos de reatores biolgicos, dois principais processos tomam lugar:

primeiro, os poluentes so transferidos da fase gasosa para o meio lquido ou para um

biofilme, e segundo, os poluentes so degradados pelos microrganismos que esto presentes

no meio lquido ou no biofilme (VAN LANGENHOVE e DE HEYDER, 2001).

Os biopercoladores trabalham de maneira similar aos biofiltros. Uma das diferenas

entre as duas tecnologias que, nos biopercoladores, uma soluo aquosa constantemente

recirculada atravs do material suporte. O diferencial da tecnologia conhecida como

biolavagem com relao aos biofiltros a ausncia de um meio suporte.

A seguir, sero descritas as trs tecnologias mais usuais para o tratamento de

compostos odorantes atravs de processo biolgico.

3.7.1 Leito bacteriano ou biopercolador

O processo de tratamento dos gases, atravs de leitos bacterianos, consiste em utilizar

a propriedade de inmeros microorganismos a serem adsorvidos e fixos sobre os elementos de

preenchimento (anis de Rasching) ou sobre os suportes estruturados (placas onduladas),

constitudo de materiais inertes (vidros, plsticos, cermicas). Aps a semeadura o biofilme se

desenvolve na superfcie do suporte, podendo ter vrios milmetros de densidade (LE

CLOIREC et al.,1991).

A escolha do material suporte influenciada pelas preocupaes em otimizar a

depurao, reduzir a manuteno e o consumo energtico. A escolha est em funo da

natureza, estrutura, tempo de vida, porosidade, rea especfica, estabilidade qumica e

capacidade de reter gua (MIGAUD, 1996).

Nos biopercoladores a taxa de alimentao e a concentrao de nutrientes so baseadas

na expectativa de requerimento de nutrientes pela cultura microbiana. Os biopercoladores,

geralmente, recebem menos nutrientes do que precisam estequiometricamente. Isto acontece

porque os nutrientes so internamente reciclados atravs de clulas mortas, digesto de

biomassa endgena e por predadores tais como protozorios e rotferos. A limitao de

nutrientes pode ser uma escolha do operador na tentativa de limitar o crescimento da

biomassa e colmatao do filtro (COX e DESHUSSES, 2000a).


24

O leito bacteriano tem como vantagem oferecer uma grande facilidade no controle do

pH e da temperatura e na eliminao contnua dos produtos de neutralizao, que podem

inibir a formao do biofilme (FANLO, 1994). J para Koe e Yang (2000) as vantagens dos

leitos bacterianos so o requerimento de baixo tempo de deteno do gs, facilidade do

controle das condies operacionais, alta eficincia de remoo para gases solveis e

requerimento de menores espaos para serem instalados. A Figura 3.5 mostra o esquema de

um biopercolador.

Figura 3.5 - Esquema de um biopercolador Fonte : Belli Filho et al.,2001

3.7.2 Lavadores biolgicos

A lavagem biolgica consiste em uma lavagem do gs seguida de uma biodepurao.

Neste processo, os gases so extrados com gua que os transporta aos microorganismos,

adaptados ao meio lquido (LE CLOIREC et al, 1991). Este tipo de tratamento se adequa

somente para poluentes que so altamente solveis em gua (VAN LANGENHOVE e DE

HEYDER, 2001).

Segundo Migaud (1996), os biolavadores so constitudos de trs elementos: uma

coluna de transferncia gs lquido ou absorventes, um tanque de ativao biolgica, na qual

se produz a degradao biolgica dos poluentes solubilizados em meio mais ou menos

ventilado e um decantador que permite a separao da biomassa e do lquido recirculado.

Os biolavadores so pouco utilizados em nvel industrial, porm, as razes que levam

a escolha desta tcnica so as baixas perdas de carga, a capacidade de absoro s flutuaes

de vazo ou concentrao dos compostos hidrossolveis e a facilidade do controle dos

Bomba de recirculao

gua (drenagem)

Sada de gs

Meio de fixao

microbiolgico

Entrada de gs

gua


25

parmetros pH e densidade celular (COX e DESHUSSES, 2000a). A Figura 3.6 mostra o

esquema de um lavador biolgico.

Figura 3.6 - Esquema do princpio de um biolavador Fonte: Belli Filho et al., 2001

3.7.3 Biofiltros

O aparato utilizado na biofiltrao dos gases chamado de biofiltro. Um biofiltro

consiste de um reator de material orgnico, povoado de microorganismos, atravs dos quais os

gases odorferos atravessam uma camada filtrante por fluxo ascendente ou descendente

(BELLI FILHO et al, 2001). O mecanismo do processo de biofiltrao inclui uma combinao

de adsoro, absoro e degradao microbiana. A umidade do meio filtrante fornece

condies fsicas e qumicas apropriadas para a transferncia dos contaminantes do ar na fase

lquida e a biodegradao dos contaminantes na camada do biofilme (PHILIPS, 1997).

Enquanto o ar contaminado passa atravs do meio filtrante, os compostos odorantes

so absorvidos/adsorvidos no meio e oxidados pelos microrganismos eliminando ou

reduzindo o odor presente na corrente gasosa, sob certas condies ambientais de umidade,

pH, nutrientes e temperatura (RAMIREZ-LOPEZ et al., 2000). Em conseqncia deste

metabolismo o dixido de carbono e a gua so liberados, e os microrganismos no biofilme

desenvolvem-se e so regenerados (TRG, 2002).

Segundo Le Cloirec et al. (1991), os materiais utilizados como meios filtrantes devem

apresentar as seguintes caractersticas:

ser ricos em microrganismos;

gua (excesso)

Sada de gs

Torre de lavagem

Bomba de recirculao

Tanque de ativao

gua (complementos) Entrada de

gs


26

apresentar uma superfcie especfica elevada a fim de favorecer a transferncia de

matria gs/lquido/slido ao crescimento do biofilme;

contribuir com os elementos necessrios a vida dos microrganismos (nitrognio,

fsforo, potssio, enxofre...);

possuir boa reteno de gua;

permitir o fenmeno de adsoro: transferncia gs/slido e lquido/slido (biofilme);

dispor de um comportamento hidrodinmico adaptado, sem passagens preferenciais,

nem perdas de cargas elevadas;

representar um investimento de baixo custo.

Os materiais suportes mais utilizados so os compostos de diferentes tipos: lixo

domstico, dejetos vegetais, cascas de rvores, palhas, turfa, lodos de estaes de tratamento

de esgotos urbanos ou industriais e poliestireno. Para Ramirez-Lopez et al., (2000) a

performance de um biofiltro depende das caractersticas qumicas, fsicas e biolgicas do

material filtrante.

Os biofiltros apresentam-se em duas configuraes: biofiltro aberto e biofiltro

fechado. Os biofiltros de leitos de solo (aberto) ou composto orgnico, consistem,

tipicamente, de uma determinada rea de solo escavada que possui uma rede de distribuio

de tubulaes perfuradas, localizadas no fundo para aerao, circundadas com brita e com

enchimento de solo ou composto. Segundo Bohn (1992) o leito deve ter mais de 1m de

profundidade. O fluxo de gs odorante atravessa as tubulaes e sai pelos diversos buracos

laterais para ser distribudo atravs do leito.

Segundo Burrowes et al (2001 apud ZHANG et al., 2002), os biofiltros fechados so,

geralmente, mais caros para construir, operar e manter do que os biofiltros abertos. Em contra

partida, os biofiltros fechados podem promover uma remoo mais efetiva dos compostos

odorantes, permitindo um controle mais eficiente dos parmetros operacionais tais como

temperatura e umidade do meio filtrante.


27

A Figura 3.7 apresenta um corte longitudinal de um biofiltro aberto e a Figura 3.8 um

biofiltro fechado.

Figura 3.7 - Corte longitudinal de um biofiltro aberto Fonte: Martin, 1991 apud Belli Filho et al, 2001

Figura 3.8 - Biofiltro fechado Fonte: WEF 1995, adaptado por Cabral.

Os biofiltros tm sido efetivos na reduo das concentraes de amnia, sulfeto de

hidrognio, metil mercaptanas, dimetil disulfeto (EASTER e OKANACK 2000).

Deshusses e Jonson (2000) relatam que o processo de biofiltrao adequado para

tratamento de gases mal odorantes utilizando altas vazes e baixas concentraes de poluentes

biodegradveis.

Para Cox e Deshusses, (2000b), os biofiltros requerem baixas manutenes e so,

particularmente, efetivos no tratamento de odores e compostos volteis que so facilmente

degradados, e no tratamento de compostos que no geram subprodutos cidos.

Gs mal odorante

Sistema de asperso

Dreno de percolado

Gs

Placa perfurada

Material filtrante


28

O fracasso de um sistema de biofiltrao pode ser originado, principalmente, pela

acidificao do meio. A acidificao do material filtrante tem um impacto negativo na

performance do biofiltro: a vida do meio filtrante encurtada, ocorrem problemas de

corroso do material de construo e o mais importante, muitos microrganismos benficos ao

sistema no sobrevivem ou no desempenham seu papel em condies cidas (YANG et al,

2002).

A escala de temperatura para biofiltrao varia de 15 a 40 C (LE CLOIREC et al,

1991), com a temperatura tima entre 30 e 40C (LESON e WINER, 1991, apud ZHANG et

al, 2002). A queda da temperatura para menos de 10C, causa uma perda parcial na eficincia

do biofiltro (LE CLOIREC et al, 1991).

Pesquisa realizada por Yang and Allen (1994, apud ZHANG et al 2002), utilizando

um biofiltro em escala laboratorial, mostrou uma boa eficincia de remoo para sulfeto de

hidrognio em uma faixa de temperatura de 25 a 50C, com grande remoo na faixa de 30 a

40C. J o processo de nitrificao ocorre em uma larga faixa de temperatura, de 4 a 45C,

sendo a temperatura tima para as Nitrossomonas igual a 35C, e de 35 a 42C como tima

para as Nitrobacter (FERREIRA, 2000).

Em um sistema de tratamento biolgico tipo biofiltro, os microrganismos residem na

fase lquida. A manuteno desta fase de extrema importncia e a manuteno de uma taxa

de umidade tima , certamente, o parmetro operacional mais importante no estudo de um

biofiltro (PETERSEN et al., 1995 apud LE CLOIREC et al., 1998). Se por um lado o excesso

de umidade pode causar compactao do meio filtrante, resultando em baixa porosidade, alta

perda de carga e vazo de ar comprometida, por outro, a falta de umidade acarretar em uma

atividade microbiana insuficiente, reduzindo a eficincia de remoo dos odores (ZHANG et

al., 2002).

Um parmetro limitante ao funcionamento do biofiltro a concentrao dos poluentes.

Uma concentrao muito elevada poder proporcionar efeitos txicos sobre a biomassa. Le

Cloirec et al., (2001), relata que em estudos realizados com biofiltros foram encontradas

concentraes de poluentes abaixo de 5 g.m-3. Segundo Belli Filho et al., (2001) para um bom

funcionamento de um biofiltro necessrio, ao dimensionamento do mesmo, a fixao de

uma concentrao de 1 g.m-3 de ar como concentrao limitante para compostos orgnicos

volteis.


29

Um outro agravante no processo operacional do biofiltro a acumulao excessiva de

biomassa entupindo os espaos vazios do meio filtrante (ERGAS et al., 1994 apud VAN

GROENESTIJN, 2001). Devido a cumulao dessa biomassa, a eficcia na reduo dos

compostos odorantes pode diminuir com o tempo, reduzindo a eficincia do biofiltro

(ALONSO et al., 1997 apud ZHANG et al., 2002), o que para Schmidt et al., (2000), limita a

vida do meio filtrante em um perodo de 3 a 5 anos.

Autores estudados por Yang et al (2002), relataram que um biofiltro adequadamente

projetado e operado apresenta uma eficincia de remoo de contaminantes maior que 99%,

no s para H2S como tambm para mercaptanas. Carvalho (2001), operando um biofiltro

com uma coluna de meio filtrante preenchida com turfa, chegou a obter eficincia de remoo

de 81% para o H2S, 95% para a amnia e 53% para COV.

3.7.4 Custos

Segundo Van Langenhove e De Heyder (2001), os custos de investimentos so

freqentemente calculados com base do custo por unidade de vazo de ar tratada

(EURO/(m3.h-1). Um panorama dos custos de investimentos para os diferentes tipos de

reatores mostrado na Tabela 3.6.

Tabela 3.6 - Custos de investimentos para diferentes tipos de reatores. Reator Custos de Investimentos Euro/(m3.h-1) Referncias

Biofiltro

2-5 1-150 ( variao)

7-35 ( valores mdios) 5-34 (reator aberto)

10-68 (reator fechado)

Diks (1992) Devinny et al. (1999)

STOWA (1996)

Biopercolador 5-20

23-92 (equipamento auxiliar) Diks (1992)

STOWA (1996) Biolavador 23-92 (equipamento auxiliar) STOWA (1996)

Fonte: Van Langenhove e De Heyder, 2001.

Observando a tabela verifica-se que o equipamento com menor custo o biofiltro.

Diks (1992 apud VAN LANGENHOVE e DE HEYDER, 2001), apresenta que o custo de um

biolavador duas vezes maior que o do biofiltro. Stowa (1996 apud VAN LANGENHOVE e

DE HEYDER, 2001), apresenta que tanto um biofiltro aberto quanto um fechado apresentam

custos inferiores em relao s tecnologia de biolavagem e biopercolao.


30

Para a determinao dos custos operacionais de uma unidade de tratamento de ar

necessrio levar em conta, primeiramente, o consumo de energia, o consumo e disposio da

gua, necessidades de monitoramento, manuteno e substituio do meio filtrante (VAN

LANGENHOVE e DE HEYDER, 2001).

A Tabela 3.7 apresenta as trs tecnologias para remoo de compostos odorantes

atravs de processos biolgicos.

Tabela 3.7 - Comparao das tecnologias com suas vantagens e desvantagens. Tecnologia de

controle Vantagens Desvantagens

Biofiltrao

Tecnologia simples e de baixo custo;

Efetiva remoo de baixas concentraes;

Baixa queda de presso; Baixo capital e baixos custos

operacionais;

Umidade e pH as vezes dificultam o controle;

Substituio do meio filtrante a cada 2-5 anos;

Menos adequado para altas concentraes do que o biopercolador;

Biopercolador

Tecnologia simples de baixo custo;

Capital mdio e baixo custo operacional;

Remoo efetiva; Baixa queda de presso;

Mais complexo para construir e operar do que o biofiltro;

Entupimento pelo crescimento da biomassa se tambm muitos nutrientes so adicionados e altas concentraes de COVs so tratadas.

Biolavador

Custo do capital mdio; Tecnologia bem comprovada; Facilidade de operar cargas

variveis;

Custo operacional muito alto; Requer qumicas txicas e

perigosas; No remove a maioria dos

COVs; Fonte: Cox e Deshusses, 2000b.

3.8 Legislao

Segundo McGinley e McGinley (2001), nos anos 70 e 80, nos Estados Unidos e por

toda a Europa, havia um aumento significativo no interesse pblico voltado para os odores

provenientes de indstrias, agricultura e estaes de tratamento de guas residurias. Durante

estes anos, os governos em muitos destes pases, executaram padres e regulamentaes para

os odores. Alguns exemplos destes padres incluem: Estados Unidos ASTM D-1391


31

(1978) e ASTM E679-91 (1991), Alemanha VDI 3881 (1980, revisada em 1989), Frana

AFNOR-X-43-101 (1981, revisada em 1986), Pases Baixos NVN 2820 (1987).

3.8.1 Legislao Mundial

Na Alemanha, a legislao de proteo ambiental, conforme Frechen (2001), surgiu

aps a 2 guerra mundial, porm a distncia mnima e algumas das regulamentaes do tipo

MES (Maximun Emission Standards) e do MIS (Maximun Impact Standards) no so

precisas. As leis apenas sugerem como resolver o problema.

Northrhine-Westphalia, o estado mais populoso e industrializado, desenvolveu e testou

uma nova regulamentao para o modelo MIS, usando medidas para avaliar o desconforto e

fazer inspees no nvel de campo. As Normas sobre o Odor no Ar Ambiente estabelecem

uma concentrao de impacto do odor de 1UO.m3, a concentrao limite de impacto limita a

percentagem de tempo, para o qual a concentrao mais alta de impacto tolerada

(desconforto insignificativo). Essa Norma tem sido estudada como uma possibilidade de se

tornar a Lei Federal na Alemanha (FRECHEN, 2001).

Na Sua, o impacto muito alto no tolerado. Ele considerado muito alto se uma

poro relevante da populao sente-se significativamente incomodada. De acordo com

Frechen (2001), para determinar o desconforto usado o mtodo do questionrio, que

considera a reao do pblico numa escala que varia de zero a dez. A reao considerada

como o melhor termmetro para avaliar o desconforto.

O padro das emisses estabelecido em relao a 150 substncias que podem causar

odor desagradvel, e considera que nenhum odor ser considerado como muito desagradvel

antes de alcanar os padres estabelecidos.

No Reino Unido, o rgo da Ao de Proteo do Meio Ambiente contempla o

aspecto legal dos odores desagradveis e, em geral, so estabelecidos os padres de emisso

com referncia aos odores. No est contemplada a concentrao de impacto dos odores ou o

percentual de tempo, apenas retrata de modo geral as situaes relativas aos incmodos

odorantes.

Na Blgica, no h legislao especfica, mas h o que isto proibido por causar

incomodo inaceitvel, por ex. poeira, fumo, fumaa, odores.... Nenhum regulamento

especfico encontrado para odores de guas residurias. H limites gerais para as emisses


32

de compostos orgnicos e inorgnicos, o que nem sempre evita os mal odores. A metodologia

de controle descrita no alvar e aprovada pelo rgo ambiental. Em caso de reclamaes, a

empresa obrigada a fazer um estudo para avaliar o impacto na vizinhana. Se o impacto

significativo, dever ser elaborado um projeto tcnico para resolver o problema juntamente

com um planejamento que assegure o tempo de implementao do projeto. Na realidade, a

poltica dos odor

Documents

tabelas de tolerancias