Apostila_UERJ

Curso de Especializao em Engenharia Sanitria e

Ambiental

Tratamento de Efluentes Industriais

Prof. Gandhi Giordano, D.Sc. Engenheiro Qumico

Engo Gandhi Giordano 2012

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ndice

1. Introduo 7

2. PARMETROS SANITRIOS 10 2.1. Apresentao geral 10

2.2. Caractersticas dos poluentes 10

2.2.1. A matria orgnica 14

2.2.2. A matria inorgnica 19

2.2.3. Agentes biolgicos 20

2.2.4. Gases 20

2.3. Tabelas de classificao dos parmetros 21

2.4. Legislao ambiental 24

3. LEVANTAMENTO DE DADOS NAS INDSTRIAS 26 3.1. Procedimentos para a reduo das cargas poluidoras 26

3.2. Levantamento de dados industriais 27

3.3. Programa de amostragem 28

3.3.1. Perodo de amostragem 28

3.3.2. Coletas de amostras em diferentes matrizes 28

3.3.3. Amostragem de efluentes industriais 30

4.1. Estudos para desenvolvimento de processos de tratamento

em escala de laboratrio Estudo de Tratabilidade 37


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4.1.1. Eletrocoagulao 38

4.1.2. Ajuste de pH 41 4.1.3. Teste de Respirao 42

4.2.1. Gradeamento 45

4.2.2. Peneiramento 45

4.2.3. Desarenao 46

4.2.4. Separao gua/ leo 46

4.2.5. Equalizao 47

4.2.6. Sedimentao 48

4.2.7. Filtrao 51

4.2.8. Flotao 53

4.3. Processos qumicos 55

4.3.1. A Clarificao de efluentes 56

4.3.1.1. Eletrocoagulao 57

4.3.1.2. Coagulao 59

4.3.1.3 Floculao 61

4.3.2. Corroso 61

4.3.3. Clorao 62

4.3.4. Oxidao por Oznio 62

4.3.5. Oxidao de cianetos 63


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4.3.6. Reduo do Cromo hexavalente 63

4.3.7. Precipitao qumica 64

4.3.7.1. Precipitao orgnica 65

4.3.7.2. Precipitao do fsforo 65

4.3.7.3. Precipitao qumica de metais 66

4.4. Processos biolgicos 69

4.4.1. Fatores Limitantes para processos biolgicos 71

4.4.2. Lodos Ativados 77

4.3.3. Lagoas aeradas aerbias 81

4.4. 4 lagoas aeradas facultativas 82

4.4.5. Processos facultativos 83

5. PROCESSOS DE DESAGUAMENTO DE LODOS 84

5.1. Adensamento ou espessamento 86

5.2. Secagem de lodo 88

5.3. Secagem natural 89

5.3.1. Lagoas de lodo 89

5.3.2. Leitos de secagem 89

5.4. Secagem mecnica 92

5.4.1. Filtro vcuo 92

5.4.2. Prensa desaguadora contnua - "belt press" 93


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5.4.3. Centrifugao 94

5.4.4. Filtro-Prensa 95

6. EQUIPAMENTOS DE PROCESSO 98

7. SISTEMAS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES LQUIDOS 102 7.1 Nveis de tratamento 103

7.2 Principais processos de tratamento 104

7.2.1. Indstrias Almentcias 105

7.2.1.1 Bebidas (Refrigerantes) 105 7.2.1.2. Bebidas (Cervejas) 106 7.2.1.3. Indstria do Pescado 106

7.2.1.4 Abatedouro de Aves 107

7.2.1.5 Abatedouros de bovinos e/ou sunos 108

7.2.1.6 Laticnios 110

7.2.2. Indstrias qumicas 111

7.2.2.1. Tintas 111

7.2.2.2 Txteis 112

7.2.2.3 Petroqumicas 113

7.2.2.4. Farmacutica 113

7.2.3. Aterro Sanitrio e Industrial 114

7.3. Odores 118


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7.4. Reuso de gua na indstria 121

7.5. Monitoramento dos efluentes industriais 123

8. BIBLIOGRAFIA 129


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1. Introduo

Os efluentes lquidos industriais so quaisquer guas descartadas pelas indstrias. A utilizao de gua pela indstria pode ocorrer de diversas formas, tais como: incorporao ao produto; lavagens de mquinas, tubulaes e pisos; guas de sistemas de resfriamento e geradores de vapor; guas utilizadas diretamente nas etapas do processo industrial ou incorporadas aos produtos; gua de drenagem pluvial contaminada; esgotos sanitrios dos funcionrios. Exceto pelos volumes de guas incorporados aos produtos e pelas perdas por evaporao, as guas tornam-se contaminadas por resduos do processo industrial ou pelas perdas de energia trmica, originando assim os efluentes lquidos. Os efluentes lquidos so gerados ento pelas perdas devido ineficincia dos processos industriais. A figura 1.1 apresenta as formas de gerao de efluente nas indstrias.

Figura 1.1. Exemplo de gerao de efluente numa indstria qualquer.

Os efluentes lquidos ao serem despejados com os seus poluentes caractersticos causam a alterao de qualidade nos corpos receptores e consequentemente a sua poluio (degradao). Historicamente o desenvolvimento urbano e industrial ocorreu ao longo dos rios devido disponibilidade de gua para abastecimento e a possibilidade de utilizar o rio como corpo receptor dos dejetos. O fato preocupante o aumento tanto das populaes quanto das atividades industriais e o nmero de vezes que um mesmo rio recebe dejetos urbanos e industriais, a seguir servindo como manancial para a prxima cidade ribeirinha.


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Atualmente h indstrias que utilizam outros corpos receptores tais como; lagos; lagoas; mar; infiltrao no solo; guas pluviais; redes coletoras de esgoto das concessionrias.

Como impossvel haver um processo industrial sem perdas, necessria a utilizao de definies de limites permitidos para lanamento dos efluentes lquidos. A poluio hdrica pode ser definida como qualquer alterao fsica, qumica ou biolgica da qualidade de um corpo hdrico, capaz de ultrapassar os padres estabelecidos para a classe, conforme o seu uso preponderante. Considera-se a ao dos agentes: fsicos materiais (slidos em suspenso) ou formas de energia (calorfica e radiaes); qumicos (substncias dissolvidas ou com potencial solubilizao); biolgicos (microrganismos).

A poluio origina-se devido a perdas de energia, produtos e matrias primas, ou seja, devido ineficincia dos processos industriais. O ponto fundamental compatibilizar a produo industrial com a conservao do meio ambiente. Somente a utilizao de tcnica de controle no suficiente, mas importante a busca incessante da eficincia industrial, sem a qual a indstria torna-se obsoleta e fechada pelo prprio mercado. A eficincia industrial o primeiro passo para eficincia ambiental.

A poluio pelos efluentes lquidos industriais deve ser controlada inicialmente pela reduo de perdas nos processos, incluindo a utilizao de processos mais modernos, arranjo geral otimizado, reduo do consumo de gua incluindo as lavagens de equipamentos e pisos industriais, reduo de perdas de produtos ou descarregamentos desses ou de matrias primas na rede coletora. A manuteno tambm fundamental para a reduo de perdas por vazamentos e desperdcio de energia.

Alm da verificao da eficincia do processo deve-se questionar se este o mais moderno, considerando-se as viabilidades tcnica e econmica.

Aps a otimizao do processo industrial, as perdas causadoras da poluio hdrica devem ser controladas utilizando-se sistemas de tratamento de efluentes lquidos. Com os padres rgidos da legislao ambiental para lanamento dos efluentes lquidos e o consequente desenvolvimento dos sistemas de tratamento a qualidade dos efluentes tem melhorado e atualmente o reuso de gua (efluentes tratados) tem se tornado mais comum.

Os processos de tratamento a serem adotados, as suas formas construtivas e os materiais a serem empregados so considerados a partir dos seguintes fatores: a legislao ambiental regional; o clima; a cultura local; os custos de investimento; os custos operacionais; consumo de energia; a quantidade e a qualidade do lodo gerado na estao de tratamento de efluentes industriais; a qualidade do efluente tratado; a segurana operacional relativa aos vazamentos de produtos qumicos utilizados ou dos efluentes; exploses; gerao de odor; a interao com a


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vizinhana; confiabilidade para atendimento legislao ambiental; possibilidade de reuso dos efluentes tratados.

Um fator importante que determina o grau de controle da poluio por efluentes lquidos a localizao da indstria. Podemos citar como exemplo o caso de uma indstria que esteja localizada em uma bacia hidrogrfica de classe especial, que no poder lanar nesta nem mesmo os efluentes tratados. Nestes casos necessrio alm do tratamento, que seja feito uma transposio dos efluentes tratados para outra bacia, logicamente com maiores custos. Alm de atender aos requisitos especficos para o lanamento de efluentes, as caractersticas dos efluentes tratados devem ser compatveis com a qualidade do corpo receptor.

Os sistemas de tratamento de efluentes so baseados na transformao dos poluentes dissolvidos e em suspenso em gases inertes e ou slidos sedimentveis para a posterior separao das fases slida e lquida. Sendo assim se no houver a formao de gases inertes ou lodo estvel, no podemos considerar que houve tratamento. A Lei de Lavoisier, sobre a conservao da matria perfeitamente aplicvel, observando-se apenas que ao remover as substncias ou materiais dissolvidos e em suspenso na gua estes sejam transformados em materiais estveis ambientalmente. A poluio no deve ser transferida de forma e lugar. necessrio conhecer o princpio de funcionamento de cada operao unitria utilizada, bem como, a ordem de associao dessas operaes para definio dos processos de tratamento.

Os sistemas de tratamento devem ser utilizados no s com o objetivo mnimo de tratar os efluentes, mas tambm atender a outras premissas. Um ponto importante a ser observado que no se devem gerar resduos desnecessrios pelo uso do tratamento. A estao de tratamento no deve incomodar seja por rudos ou odores, nem causar impacto visual negativo. Deve-se sempre tratar tambm os esgotos sanitrios gerados na prpria indstria, evitando-se assim a sobrecarga no sistema pblico. Assim cada indstria deve controlar totalmente a sua carga poluidora. Podemos sintetizar que um bom sistema de tratamento aquele que possa ser visitado.


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2. PARMETROS SANITRIOS

So os indicadores utilizados para o dimensionamento e o controle da poluio por efluentes industriais.

2.1. Apresentao geral

Aps a utilizao das guas pelas indstrias, os diversos resduos e ou energias so incorporados alterando-lhes as suas caractersticas fsicas, qumicas e sensoriais, gerando assim os efluentes lquidos. Para a avaliao da carga poluidora dos efluentes industriais e esgotos sanitrios so necessrias as medies de vazo in loco e a coleta de amostras para anlise de diversos parmetros sanitrios que representam a carga orgnica e a carga txica dos efluentes. Os parmetros utilizados so conjugados de forma que melhor signifiquem e descrevam as caractersticas de cada efluente.

2.2. Caractersticas dos poluentes

Nas indstrias as guas podem ser utilizadas de diversas formas, tais como: incorporao aos produtos; limpezas de pisos, tubulaes e equipamentos; resfriamento; asperso sobre pilhas de minrios, etc. para evitar o arraste de finos e sobre reas de trfego para evitar poeiras; irrigao; lavagens de veculos; oficinas de manuteno; consumo humano e usos sanitrios.

Alm da utilizao industrial da gua, esta tambm utilizada para fins sanitrios, sendo gerados os esgotos que na maior parte das vezes so tratados internamente pela indstria, separados em tratamentos especficos ou tratados at conjuntamente nas etapas biolgicas dos tratamentos de efluentes industriais. As guas residurias, neste caso os esgotos sanitrios, contm excrementos humanos lquidos e slidos, produtos diversos de limpezas, resduos alimentcios, produtos desinfetantes e pesticidas. Principalmente dos excrementos humanos, originam-se os microrganismos presentes nos esgotos. Os esgotos sanitrios so compostos de matria orgnica e inorgnica. Os principais constituintes orgnicos so: protenas, acares, leos e gorduras, sais orgnicos, os componentes dos produtos saneantes, os componentes dos produtos de higiene pessoal e microrganismos. Os principais constituintes inorgnicos so sais formados de nions (cloretos, sulfatos, nitratos, fosfatos) e ctions (sdio, clcio, potssio, ferro e magnsio).

As caractersticas dos efluentes industriais so inerentes a composio das matrias primas, das guas de abastecimento e do processo industrial. A concentrao dos poluentes nos efluentes funo das perdas no processo ou pelo consumo de gua.


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A poluio trmica, devido s perdas de energia calorfica nos processos de resfriamento ou devido s reaes exotrmicas no processo industrial, tambm importante fonte de poluio dos corpos hdricos. Neste caso o parmetro de controle a temperatura do efluente. Temperaturas altas podem afetar os prprios sistemas de tratamento de efluentes.

A temperatura inversamente correlacionada com a solubilidade dos gases, sendo muito importante nos clculos de transferncia de oxignio para a fase lquida nos processos aerbios, na emisso de H2S (g), na remoo da amnia por stripping e nas perdas de cloro nos sistemas de gua tratada nos dias quentes, entre outros.

Nos processos biolgicos h valores ideais e faixas de tolerncia de temperatura regulando a cintica desses processos e em casos extremos sendo fatores limitantes.

As caractersticas sensoriais dos efluentes notadamente o odor e a cor aparente so muito importantes, pois despertam as atenes inclusive dos leigos podendo ser objeto de ateno das autoridades.

O odor nos efluentes industriais pode ser atribudo exalao de substncias orgnicas ou inorgnicas devidas a: reaes de fermentao decorrentes da mistura com o esgoto (cidos volteis e gs sulfdrico); aromas (indstrias farmacuticas, essncias e fragrncias); solventes (indstrias de tintas, refinarias de petrleo e polos petroqumicos); amnia do chorume.

Os odores podem incomodar desde os funcionrios da prpria indstria, quanto os vizinhos prximos. Ocorrendo casos de incmodos superiores a 15 km do ponto gerador.

A cor dos efluentes outra caracterstica confusamente controlada pela legislao (GIORDANO, 1999). O lanamento de efluentes coloridos atrai a ateno de quem estiver observando um corpo hdrico. A cor nos efluentes pode ser atribuda a corantes sintticos de tintas para diversas aplicaes, ou aos corantes naturais de indstrias txteis, resduos de celulose, frutas e resduos do abate de animais. Os efluentes podem apresentar cor modificada ao longo do processo de tratamento, sendo associada a compostos recalcitrantes aos tratamentos biolgicos.

A cor que se observa no ambiente a cor aparente, a qual composta de substncias dissolvidas (corantes naturais ou artificiais) e coloidais (turbidez).

Um exemplo de cor em guas naturais a colorao escura do Rio Negro, provocada pela presena de violacena, principal pigmento produzido pela bactria Chromobacterium violaceum. Esse pigmento de cor escura apresenta ao antibitica e se mostrou eficaz no combate ao Trypanosoma cruzi, causador do mal de Chagas e no tratamento da leishmaniose. Boa parte dos cardumes das


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guas do rio Negro dizimada em virtude do poder antibitico da violacena, que diante da baixa disponibilidade de alimentos, desaparecem e tornam inviveis as atividades pesqueiras.

A cor natural em guas tambm pode ser atribuda presena de cido hmico, ferro oxidado, e at mesmo, metais pesados.

As caractersticas fsico-qumicas so definidas por parmetros sanitrios que quantificam os slidos, a matria orgnica e alguns de seus componentes orgnicos ou inorgnicos. Os compostos com pontos de ebulio superiores ao da gua sero sempre caracterizados como componentes dos slidos.

Os slidos so compostos por substncias dissolvidas e em suspenso, de composio orgnica e ou inorgnica. Analiticamente so considerados como slidos dissolvidos quelas substncias ou partculas com dimetros inferiores a 1,2 m e como slidos em suspenso as que possurem dimetros superiores.

Os slidos em suspenso so classificados em slidos coloidais, sedimentveis e flutuantes. Os slidos coloidais so aqueles mantidos em suspenso devido ao pequeno dimetro e pela ao da camada de solvatao que impede o crescimento dessas partculas. importante ressaltar que partculas com dimetro entre 0,001 e 1,2 m so coloidais (suspenso), mas pela metodologia analtica padronizada so quantificadas como slidos dissolvidos. Os slidos sedimentveis e os flutuantes so aqueles que se separam da fase lquida por diferena de densidade. Os slidos em suspenso esto representados na figura 2.1, a seguir.


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Figura 2.1. Representao do cone de Imhoff.

Alm do aspecto relativo a solubilidade, os slidos so analisados conforme a sua composio, sendo classificados como fixos e volteis. Os primeiros de composio inorgnica e os ltimos com a composio orgnica. A figura 2.2. mostra um esquema com a composio de slidos num efluente.

Suspenses finas (0,5 m - 2 m)

Precipitados inorgnicos finos (>2 m - 5 m)

Precipitados finos cristalinos de tamanho mdio (>5 m - 10 m)

Partculas grossas e precipitados gelatinosos (25m 50 m)


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Figura 2.2. Composio dos slidos.

Pelo exposto importante ressaltar que as anlises dos slidos no distinguem se estamos tratando de substncias com composio qumica definida e conhecida, ou se de materiais oriundos do processo industrial, de produtos do metabolismo dos microrganismos ou se dos prprios flocos biolgicos.

2.2.1. A matria orgnica

A matria orgnica est contida na frao de slidos volteis, mas normalmente medida de forma indireta pelas demanda bioqumica de oxignio (DBO) e demanda qumica de oxignio (DQO).

A DBO mede indiretamente a matria orgnica pelo consumo de oxignio. a quantidade de oxignio necessria para que os microrganismos degradem a matria orgnica contida em um litro de amostra (em tempo definido e temperatura de 20 0C).

O teste de DBO se aplica a fenmenos de autodepurao de corpos receptores e ao controle de sistemas biolgicos de tratamento.

As Fases da DBO so duas:

Fase carboncea (DBO de 5 dias); Fase nitrogenada (DBO de 20 dias).

Slidos Dissolvidos

(1,2 m)

Slidos Dissolvidos

Volteis (Mat. Orgnica)

Slidos Dissolvidos

Fixos (Mat. Inorgnica)

Slidos Suspensos

Volteis (Mat. Orgnica)

Slidos Suspensos

Fixos (Mat. Inorgnica)

Slidos Coloidais

Slidos Sedimentveis


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A DBO pode ser de 5 dias (DBO5) e de 20 dias (DBO20) quando se escreve s DBO est implcito que ela de 5 dias na temperatura de 20 C.

Isto acontece quando se tem compostos nitrogenados na amostra. Os microrganismos que consomem nitrognio no se desenvolvem apenas quando acabam os compostos de carbono, mas sim desde o incio do processo, ocorrendo as fases carboncea e nitrogenada paralelamente desde o incio do processo, fornecendo ento, valores mais altos para a DBO5 o que no significa uma alterao no valor da DBO20. Significa sim, um valor de DBO5 mais prximo da realidade. No 5o dia a DBO j quase igual de 20 dias.

neste caso que a DBO s vezes maior que a DQO, ou muito prximo dessa.


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Os compostos nitrogenados aparecem nos efluentes das seguintes indstrias de fumo, de alguns produtos farmacuticos, de algumas indstrias de alimentos, de fabricao de fertilizantes nitrogenados, de fabricao ou que tenha material desinfetante.

Num sistema de tratamento, a DBO pode ser usada para medir a eficincia do sistema em relao a remoo de matria orgnica na forma biodegradvel.

A diferena entre a DBOa (do afluente bruto) e a DBOe (do efluente tratado) a porcentagem (%) de remoo de DBO em cada etapa do tratamento.

A DQO tambm uma forma indireta de se medir a matria orgnica. a quantidade de oxignio necessria para oxidar quimicamente por via enrgica a matria orgnica contida em 1 litro de amostra. A via enrgica porque o mtodo de determinao de DQO ocorre na temperatura prxima de 140 0C, em meio cido e oxidante forte. O resultado expresso em mg/ L em O2. Normalmente o resultado de DQO utilizado para a avaliao da matria orgnica presente em efluentes industriais, esgotos sanitrios e em corpos receptores. No utilizado para controle de guas potveis, de poo.

A grande vantagem da DQO em relao DBO a possibilidade de obter resultados mais rpidos, normalmente em 4 horas.

A DQO normalmente apresenta resultados maiores que os da DBO, porque engloba alm da matria orgnica biodegradvel na forma dissolvida e coloidal, outros materiais de natureza biodegradvel, mas com dimetros maiores, como os resduos sedimentveis. A DQO engloba tambm a matria de natureza orgnica no biodegradvel.

So considerados interferentes os compostos redutores: Cl-, NO2-, S-, SO32-, HSO3-, etc. Desses ons redutores apenas o cloreto inerte no meio ambiente, sendo apenas um interferente de anlise. Esses ons interferentes consomem oxignio qumico, porque so oxidveis. No caso de serem lanados num rio, consomem oxignio, por isto vo causar problemas que sero resolvidos com a oxigenao do rio, pois no so degradados pelos microrganismos. Contribuem para um aumento do resultado de DQO sem haver matria orgnica presente.

A DQO no mede a oxidao de Nitrognio e seus anis (anis nitrogenados), porque o oxignio no os oxida. Em compensao o nitrognio e seus anis so consumidos pelos microrganismos, ocasionando uma demanda bioqumica de oxignio.

Na figura 2.3 h o exemplo de comportamento de DQO em relao DBO num esgoto qualquer:


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Figura 2.3. Comportamento da DQO em relao DBO num esgoto qualquer

Deve-se conhecer a origem do efluente a ser analisado e a sua provvel composio qumica para possibilitar a anlise dos resultados de DQO e DBO.

Na figura 2.4, a diferena representada por y a frao no biodegradvel que neste caso se mantm constante. Portanto a diferena entre DBO DQO representa (nesta amostra) a parte da matria orgnica no biodegradvel.

Figura 2.4 Relao DBO/DQO.


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J na figura 2.5, outra amostra, a diferena DQO - DBO no significa parte da matria orgnica no biodegradvel, uma vez que durante o tratamento biolgico, esta diferena zero. Y biodegradvel, mas na amostra bruta, no apresenta condies para a biodegradao (no teste de DBO).

Figura 2.5. Relao DBO/DQO.

A matria orgnica pode ser medida tambm como carbono orgnico total (COT), sendo este parmetro utilizado principalmente em guas limpas e efluentes para reuso.

Outros componentes orgnicos tais como os detergentes, os fenis e os leos e graxas podem ser analisados diretamente.

Os detergentes so industrialmente utilizados em limpezas de equipamentos, pisos, tubulaes e no uso sanitrio. Podem ser utilizados tambm como lubrificantes. Existem os detergentes catinicos e os aninicos, mas somente os ltimos so controlados pela legislao.

Os fenis podem originar-se em composies desinfetantes, em resinas fenlicas e outras matrias primas.

Os leos e graxas esto comumente presentes nos efluentes tendo as mais diversas origens. muito comum a origem nos restaurantes industriais. As oficinas mecnicas, casa de caldeiras, equipamentos que utilizem leo hidrulico alm de matrias primas com composio oleosa (gordura de origem vegetal, animal e leos minerais).

As atividades industriais e de servios relacionados com o petrleo so as maiores responsveis pela gerao de materiais oleosos.


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2.2.2. A matria inorgnica

A matria inorgnica toda quela composta por tomos que no sejam de carbono (exceto no caso do cido carbnico e seus sais). Os poluentes inorgnicos so os sais, xidos, hidrxidos e os cidos.

A presena excessiva de sais, mesmo sais inertes tais como o cloreto de sdio pode retardar ou inviabilizar os processos biolgicos (GRADY Jr et.al., 1980), por efeito osmtico. Em casos extremos podem inviabilizar o uso das guas por salinizao.

Os sais no inertes so tambm analisados separadamente, sendo os principais: os sulfatos que podem ser reduzidos a sulfetos; sais de amnia que podem ser nitrificados; os nitratos e nitritos que podem ser desnitrificados.

O nitrognio e o fsforo so elementos comuns nos esgotos sanitrios e nos efluentes industriais e so essenciais s diversas formas de vida, causando problemas devido proliferao de plantas aquticas nos corpos receptores. Nos esgotos sanitrios so provenientes dos prprios excrementos humanos, mas atualmente tm fontes importantes nos produtos de limpeza domsticos tais como detergentes, amaciantes de roupas e de higiene pessoal (VON SPERLING, 1996, p. 31). Nos efluentes industriais podem ser originados em protenas, aminocidos, cidos fosfricos e seus derivados.

Os metais so analisados de forma elementar. Os que apresentam toxicidade so os seguintes: alumnio; cobre; cromo; chumbo; estanho; nquel; mercrio; vandio; zinco. A toxicidade dos metais funo tambm de seus nmeros de oxidao (cromo trivalente e hexavalente, etc). Outros metais tais como o sdio, clcio, magnsio, e potssio so analisados principalmente em casos de reuso de guas ou em casos nos quais a salinidade do efluente influencie significativamente em processos de corroso, incrustao e osmose.

Os principais nions so: amnio; cianeto; carbonato, bicarbonato; hidrxido; nitrato; nitrito; fosfato; sulfato; sulfito; sulfeto.

O potencial hidrogeninico (pH), indica o carter cido ou bsico dos efluentes. Nos tratamentos de efluentes o pH um parmetro fundamental para o controle do processo de tratamento.

A variao de pH nos efluentes ocorre devido ao despejo de cidos, bases e pela decomposio de matria orgnica. Formando cidos orgnicos, seus sais e amnia, pela decomposio de protenas.

Nos efluentes ocorrem tambm sistemas de tampes que necessitam de grandes quantidades de cidos e bases para a correo de pH desses efluentes.


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Na tabela 2.1. pode-se observar os valores caractersticos de pH para algumas matrizes ou sistemas ambientais.

Tabela 2.1 Valores de pH caractersticos para diversos meios. Caractersticas do meio Valores caractersticos de pH

Igaraps em perodos de estiagem Rios de serras Rios de regio calcria Esgoto sanitrio fresco Esgoto sanitrio sptico Reatores biolgicos aerbios Reatores biolgicos anaerbios Precipitao de hidrxidos (metais) Precipitao de carbonatos (metais)

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

2.2.3. Agentes biolgicos

Os contaminantes biolgicos so diversos agentes patognicos ou no. As caractersticas bacteriolgicas dos esgotos referem-se presena de diversos microrganismos tais como bactrias inclusive do grupo coliforme, vrus e vermes. No caso das indstrias, as que operam com o abate de animais tambm so grandes emissoras de microrganismos, bem como muitas produtoras de alimentos.

Os microrganismos podem contaminar os solos, inclusive os lenis subterrneos e as guas superficiais, sendo responsveis pelas doenas de veiculao hdrica.

2.2.4. Gases

Os esgotos podem tambm contaminar o ar pela emisso de odores ftidos constitudos por gs sulfdrico e por cidos volteis, e pela presena de microrganismos (aerossis). A solubilidade dos gases inversamente proporcional temperatura dos efluentes, ou seja, quanto maior a temperatura maior ser a exalao de gases, e consequentemente, maior o odor na rea de influncia do sistema de ETEI.

O ar tambm pode ser contaminado pelos efluentes industriais, por meio da emisso dos compostos volteis orgnicos ou inorgnicos. Alm dos incmodos causados pelos odores, existe tambm a toxicidade inerente a cada substncia emitida.


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Os gases dissolvidos so diversos: o oxignio, o gs carbnico, a amnia, o gs sulfdrico, o metano e o cloro.

Existe tambm a emisso de compostos orgnicos volteis (VOCs tais como hidrocarbonetos volteis, solventes, aminas volteis, amidas, cidos orgnicos volteis) dos efluentes industriais que tambm podem ser oriundos de esgotos domsticos.

2.3. Tabelas de classificao dos parmetros

Tabela 2.2. Caractersticas fsicas. Nomes dos parmetros Unidades Uso ou significado sanitrio

Totais (ST) mg/L A composio de cada forma dos slidos expressa direta ou indiretamente os outros poluentes.

Totais Volteis (STV) mg/L Matria orgnica. Totais Fixos (STF) mg/L Matria inorgnica. Suspensos (SS) mg/L Matria orgnica e inorgnica com

>1,2 m. Suspensos Volteis (SSV) mg/L Matria orgnica ou biomassa Suspensos Fixos (SSF) mg/L Matria inorgnica coloidal e com

superiores. Dissolvidos Totais (SDT) mg/L Matria orgnica e inorgnica com


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Tabela 2.3. Caractersticas qumicas inorgnicas. Nomes dos parmetros Unidades Uso ou significado sanitrio

Nutrientes (formas de nitrognio) mg/L Avaliaes das concentraes e das formas de nitrognios disponveis no meio aqutico e ou residuais dos processos de tratamento

Nitrognio amoniacal, NH4+ mg/L Indica contaminao recente Nitrognio orgnico, Norg Indica composto de nitrognio/ carbono

(protenas, amidas, etc) Nitrognio Kjeldahl, [NH4+ ]+ [Norg] mg/L Nitritos, NO2- mg/L Indica a fase da desnitrificao Nitratos, NO3- mg/L Indica o estgio mximo da nitrificao Nitrognio Total [NH4+ ]+ [Norg] + [NO2-] + [NO3-]

mg/L Indica o somatrio de todas as formas nitrogenadas

Nutrientes (formas de fsforo) Fsforo total, Porg + Pinor (dis. + part.)

mg/L Avaliaes das concentraes e das formas de fsforos disponveis no meio aqutico e ou residuais dos processos de tratamento, distinguindo-se as formas oxidadas e reduzidas, assim como, as dissolvidas e particuladas.

Fsforo inorgnico, Pinor mg/L Fosfatos, PO4-3 na forma dissolvida. Fsforo orgnico, Porg mg/L Associado a biomassa (particulado)

NUTR

IENT

ES

Metais txicos, Ag, Al, As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Se, V e Zn

mg/L Alguns tm funes como micronutrientes, mas todos tm carter txico e so bioacumulativos.

Metais (no txicos), Ca, Mg, Na, K e Fe

mg/L Controlam os processos de incrustao, salinizao e cor das guas.

Alcalinidade Total, [HCO3-] + [CO3=] + [OH-]

mg/L Mede a capacidade de tamponamento de uma gua ou efluente

Cloreto, Cl- mg/L Indica a contaminao por esgotos e a salinidade

Fluoreto, F- mg/L Controla a fluoretao das guas Sulfetos, S= mg/L So formados pela reduo dos SO4= e

protenas em meio anaerbio ou se originam de efluentes de curtumes.

Sulfato, SO4= mg/L precursor do S-2 em meio anaerbio Potencial Hidrogeninico, pH log 1/[H+] Mede a intensidade de acidez ou

alcalinidade das guas ou efluentes

Met

ais,

n

ion

s e

Ou

tro

s

Oxignio dissolvido, OD mg/L Indica as condies de qualidade da vida aqutica e utilizado no controle de processos aerbios.


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Tabela 2.4. Caractersticas qumicas orgnicas. Nomes dos parmetros Unidades Uso ou significado sanitrio Demanda bioqumica de oxignio, DBO mg/L Quantidade de oxignio necessria

para estabilizao da matria orgnica biodegradvel, nas formas dissolvida e coloidal. uma medida indireta de matria orgnica.

Demanda qumica de oxignio, DQO mg/L Quantidade de oxignio necessria para oxidar por via qumica enrgica a matria orgnica, dissolvida ou em suspenso. uma medida indireta de matria orgnica.

Carbono orgnico total, COT mg/L Mede diretamente o carbono contido na matria orgnica

ndice de Fenis mg/L utilizado como microbicida. Surfactantes (detergentes), MBAS mg/L Utilizado para remoo de gorduras Hidrocarbonetos (BTEX, PAH, e outros) g/L Contaminao de solos ou de guas

subterrneas por combustveis. Pesticidas (carbamatos, organofosforados e organoclorados)

g/L Resduos em indstrias de alimentos ou de produo de pesticidas.

Tabela 2.5. Caractersticas biolgicas. Nomes dos parmetros Unidades Uso ou significado sanitrio Microbiologia (Colimetria, Escherichia coli, Enterococcus fecais, etc.)

NMP/100ml

Pesquisa microbiolgica e verificao da efetividade dos processos de desinfeco.

Outros organismos (bactrias, protozorios, helmintos e vrus)

Normalmente so pesquisados nos casos de reuso de efluentes

Toxicidade aguda e crnica (Peixes, microcrustceos e microalgas)

uT, CENO So utilizados para se verificar a toxicidade de uma substncia especfica ou do efeito sinrgico de diversos poluentes identificados ou no na amostra, relacionando-se ao impacto da biota do corpo receptor

Obs. NMP Nmero mais provvel; UT unidade de toxicidade; CENO Concentrao mxima de efeito no observado.


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2.4. Legislao ambiental

A legislao ambiental muito complexa, mesmo aquela somente aplicada indstria. Como estamos estudando o tratamento dos efluentes industriais necessitamos conhecer os padres de lanamento dos efluentes para diversos Estados brasileiros, com enfoque especial para suas especificidades.

A legislao a primeira condicionante para um projeto de uma estao de tratamento de efluentes industriais, sendo importante ressaltar que as diferenas das legislaes muitas vezes inviabilizam a cpia de uma estao de tratamento que apresente sucesso em um Estado para outro. Uma ETEI pode ser suficiente para atender a legislao de um Estado, mas no atender a todos os limites estabelecidos por outro Estado.

Os parmetros para controle da carga orgnica so aplicados de forma muito diferente, entre alguns Estados. No Estado do Rio de Janeiro a avaliao feita utilizando-se os parmetros DBO e DQO. Em relao a DBO a eficincia est diretamente ligada a carga orgnica em duas faixas: at 100 Kg DBO/d 70% e acima de 100 Kg DBO/d 90%. Em relao a DQO o controle realizado por concentrao existindo uma tabela na qual a tipologia da indstria o indicador.

No Estado do Rio Grande do Sul os valores limites de DBO e DQO variam inversamente com a carga orgnica. Sendo assim quanto maiores as cargas orgnicas menores so as concentraes permitidas para lanamento.

No Estado de So Paulo o controle realizado utilizando-se somente a DBO como parmetro. exigida a reduo de carga orgnica de 80% ou que a DBO apresente concentrao mxima de 60mg O2 /L.

No Estado de Minas Gerais o controle realizado de duas formas. Por concentrao tanto da DBO quanto da DQO, sendo aplicados indistintamente para quaisquer indstrias. Os limites so 60 e 180 mg/L em O2 respectivamente. Por eficincia de reduo da carga orgnica em relao DBO mnima de 85% , sendo atendidas em relao DBO pelo menos uma das duas condies.

O Estado de Gois limita a carga orgnica somente em relao a DBO, mas estabelecendo a concentrao mxima de 60 mgO2 /L ou sua reduo em 80%.

Nos outros Estados o conceito o mesmo do CONAMA sendo o controle de matria orgnica apenas no corpo receptor.

Em relao aos slidos em suspenso, que na maioria dos casos, se de composio orgnica podem ser relacionados diretamente com a DQO, somente os Estados de Minas Gerais e Rio Grande do Sul estabelecem limites de concentrao para os mesmos.


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Os parmetros Dureza na legislao gacha e Toxicidade aos Peixes na legislao fluminense, so fatos que devem ser observados.

No que se refere aos metais o que varia entre as diversas legislaes estaduais a concentrao permitida para esses parmetros.

Atualmente est em vigor a Resoluo CONAMA N 430 de 13 de maio de 2011 que, em seu artigo 16, define os padres de lanamento de efluentes. Parte da resoluo apresentada a seguir nas tabelas 2.6 e 2.7.

Tabela 2.6. RESOLUO CONAMA N 430 DE 13 DE MAIO DE 2011. TABELA 2.5. LANAMENTO DE EFLUENTES.

PADRES Parmetros inorgnicos Valor Mximo

Arsnio total 0,5 mg/L As Brio total 5,0 mg/L Ba Boro total 5,0 mg/L B Cdmio total 0,2 mg/L Cd Chumbo total 0,5 mg/L Pb Cianeto total 1,0 mg/L CN Cianeto livre 0,2mg/L CN Cobre dissolvido 1,0 mg/L Cu Cromio hexavalente 0,1 mg/L Cr6+ Cromio trivalente 1,0 mg/L Cr3+ Estanho total 4,0 mg/L Sn Ferro dissolvido 15,0 mg/L Fe Fluoreto total 10,0 mg/L F Mangans dissolvido 1,0 mg/L Mn Mercrio total 0,01 mg/L Hg Nquel total 2,0 mg/L Ni Nitrognio amoniacal total 20,0 mg/L N Prata total 0,1 mg/L Ag Selnio total 0,30 mg/L Se Sulfeto 1,0 mg/L S Zinco total 5,0 mg/L Zn


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Tabela 2.7. RESOLUO CONAMA N 430 DE 13 DE MAIO DE 2011 (continuao)

TABELA 2.6. LANAMENTO DE EFLUENTES PADRES

Parmetros orgnicos Valor Mximo Benzeno 1.2 mg/L Clorofrmio 1,0 mg/L Dicloroeteno (somatrio de 1,1 + 1,2 cis + 1,2 trans) 1,0 mg/L Estireno 0,07 mg/L Etilbenzeno 0,84 mg/L Fenis totais (substncias que reagem com 4-aminoantipirina) 0,5 mg/L C6H5OH Tetracloreto de carbono 1,0 mg/L Tetracloroeteno 1,0 mg/L Tolueno 1,2 mg/L Xileno 1,6 mg/L

3. LEVANTAMENTO DE DADOS NAS INDSTRIAS

3.1. Procedimentos para a reduo das cargas poluidoras

Sendo os efluentes industriais as perdas de gua e matrias primas ou produtos oriundos do processo deve-se em primeiro lugar verificar se estas perdas no podem ser evitadas ou reduzidas antes de se realizar o monitoramento.

Processos de limpeza de tanques, tubulaes e pisos devem ser sempre focos de ateno, pois nestes pontos originam-se importantes cargas poluidoras.

LEMBRE-SE:

GUA NO VASSOURA!

Sempre que os resduos puderem ser removidos na forma slida ou semi-slida tais como ps ou pastas, deve-se assim proceder, evitando-se a solubilizao e o arraste dos mesmos por lavagens. Este princpio pode ser aplicado tanto limpeza de reatores quanto de pisos.

Programas de manuteno preventiva devem ser implantados, pois as paralisaes do processo produtivo levam muitas vezes ao descarte de produtos, aumentando a carga poluidora.

A seguir algumas indicaes do que deve ser evitado: receber embalagens de produtos qumicos danificados, com rotulagem inadequada ou ilegvel; estoque excessivo; estocagem inadequada; produto com datas de validade prxima ao


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vencimento; impurezas (excesso de material inerte, insolvel) e outros materiais residuais.

Vazamentos em bombas ou tubulaes tambm ocasionam a gerao de efluentes, devendo ser corrigidos.

A correta especificao das matrias primas tambm evita o descarte de materiais fora de especificao, que sinnimo de carga poluidora.

A linha divisria entre poluentes e produtos exatamente a possibilidade de sua utilizao pelo mercado. Pode-se concluir que a melhor forma de se controlar a poluio industrial pela busca incessante da eficincia desses processos.

No caso de indstrias novas deve-se projet-las com os tanques e tubulaes que favoream a limpeza e com a melhor relao entre os volumes e a superfcie interna, o que no caso de limpezas teriam as menores perdas possveis (produtos aderidos s superfcies das tubulaes e tanques). Otimizar o arranjo geral de forma ser possvel o menor comprimento de tubulaes e ou nmero reduzido de conexes.

3.2. Levantamento de dados industriais

Para caracterizar a carga poluidora dos efluentes industriais necessrio o conhecimento prvio do processo industrial para a definio do programa de amostragem.

As informaes importantes a serem obtidas so: Lista de matrias-primas, principalmente aquelas que de alguma forma possam ser transferidas para os efluentes; fluxograma do processo industrial indicando os pontos nos quais so gerados efluentes contnuos ou intermitentes; identificao dos pontos de lanamento de efluentes; definir o sistema de medio de efluentes e instal-lo.

O ritmo produtivo tambm deve ser conhecido, no s os horrios dos turnos de trabalho, como tambm o das operaes de limpeza, manuteno, ou por processos industriais sazonais (indstrias de frutas, produtos txteis relacionados moda, cosmticos, bebidas, etc.).

Os parmetros escolhidos para a caracterizao dos efluentes devem ser: representativos da carga poluidora; servirem para a definio do processo de tratamento; servirem para o dimensionamento da estao de tratamento; atenderem ao programa de monitoramento estabelecido para o atendimento legislao ambiental.

A caracterizao fsico-qumica das guas, esgotos sanitrios, efluentes industriais e tambm dos resduos industriais (resduos slidos industriais - RSI), consiste em


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servios de determinao no campo e a utilizao do controle analtico de laboratrio, relativos aos parmetros sanitrios e ambientais. Em virtude dos diferentes tipos de poluentes lanados nos corpos receptores so necessrios diversos parmetros de controle analtico. Os parmetros normalmente utilizados so os de natureza fsica, qumica e biolgica. Alm da caracterizao fsico-qumica e biolgica, necessria a medio de vazo associada coleta de amostras.

Qualquer indstria apresentar variaes estatsticas de vazo e dos parmetros de caracterizao dos efluentes. As variaes so em funo de: diversidades dos produtos industriais ligados; processo industrial adotado; operaes contnuas ou por batelada; condies climticas; tipos de embalagens utilizadas.

3.3. Programa de amostragem

Aps a definio do objetivo da amostragem o programa deve ser elaborado com base no levantamento prvio de dados industriais conforme descrito no item anterior, sendo composto dos seguintes itens:

Perodo de amostragem; Metodologia para quantificao de vazes; Coleta das amostras; Anlises laboratoriais, sua interpretao e comparao com a legislao

ambiental.

3.3.1. Perodo de amostragem

O perodo de amostragem pode ser definido pelo rgo ambiental, ou estabelecido de forma que seja representativo pelas caractersticas da produo industrial. Os fatores que podem influenciar o perodo de amostragem so:

Sazonalidade da produo (indstrias de alimentos, de cosmticos e txteis); Variabilidade da produo nos perodos de safra e ou entressafra; Fatores climticos.

3.3.2. Coletas de amostras em diferentes matrizes

As coletas de amostras podem ser classificadas em simples ou compostas, observando-se que algumas medies diretas devem ser realizadas in loco. A definio do tipo de coleta funo da matriz a ser analisada, sendo diversas as matrizes que podem estar relacionadas com a qualidade ou impacto causado pelos efluentes industriais, tais como: guas naturais superficiais (rios, represas, lagoas, lagos e mar), subterrneas (fontes ou poos); esgotos sanitrios e efluentes industriais tratados ou no; resduos industriais. A seguir as matrizes mais comuns:


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Em rios, represas, lagos, lagoas e no mar: Coletam-se amostras para verificar o enquadramento do manancial em consequncia do lanamento de efluentes industriais. No caso de rios os pontos de amostragem devem ser situados montante e jusante do ponto de lanamento dos efluentes da indstria, conhecendo-se a zona necessria para a mistura.

Em esgotos sanitrios: Podem-se coletar as amostras que caracterizem os esgotos bruto e tratado ou em pontos do processo de tratamento. O objetivo pode ser de tratamento conjunto dos efluentes ou monitoramento independente. Em alguns casos verifica-se a possibilidade de interferncia nos sistemas coletores de esgotos sanitrios e industriais.

Em efluentes industriais: As amostras dos efluentes brutos servem para quantificar a carga poluidora, verificar a sua variabilidade, definir o processo de tratamento, dimensionar os sistemas de tratamento e para verificar as suas eficcia e eficincia.

Em guas de abastecimento, com origem na rede pblica em guas subterrneas:

Para anlises das guas de abastecimento fornecidas por algum rgo de saneamento; coletam-se amostras na rede de distribuio, nos reservatrios de gua e nos pontos de consumo; as amostras de poos freticos ou artesianos devem ser coletadas nos pontos imediatamente aps o bombeamento; as guas de fontes devem ser coletadas no ponto de surgncia; importante o conhecimento das caractersticas fsico-qumicas, principalmente no que se refere s caractersticas inerentes estabilidade (incrustao, corroso), bem como o atendimento aos padres de potabilidade.

Em poos de monitoramento: As amostras so coletadas conforme a Norma Brasileira, com o objetivo de monitorar os aterros sanitrios, de resduos industriais e reas com o solo contaminado.

As tcnicas de coleta so definidas a partir da matriz (guas, esgotos sanitrios, efluente industrial e ou resduos), que por sua vez define os parmetros representativos a serem analisados. Os parmetros so definidos tambm pelos objetivos, ou seja, pela utilizao dos resultados analticos.


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3.3.3. Amostragem de efluentes industriais

Objetivo: Definio da utilizao dos resultados.

Metodologia: Estabelecidos a matriz a ser caracterizada e os objetivos, podem ser definidos o perodo de coleta, os materiais necessrios, as condies para as coletas das amostras e os parmetros a serem analisados. Para alcanar o xito, deve-se ter em mente que a amostra coletada deve ser representativa e que essa deve preservar as suas condies at a entrada no laboratrio para a execuo das anlises.

Perodo: Defini-se o perodo, no qual sero coletadas as amostras, ou seja, durante quantos dias, em quais e por quantas horas e com qual frequncia sero as mesmas coletadas.

Normalmente determina-se o perodo em funo de custos e prazo, desde que no haja comprometimento da tcnica. Este perodo funo da representatividade que se consegue com a amostra. Se uma indstria opera todos os dias da mesma forma, em um perodo de trs dias pode-se obter amostras representativas. Se a atividade industrial processar frutas que so matrias-primas tipicamente sazonais, a caracterizao dos efluentes pode ser estendida em diversos perodos, de cada safra.

Materiais e equipamentos: Os materiais devem ser listados para a coleta das amostras, como por exemplo:

Materiais de uso comum Frascos especficos para amostras, conforme os parmetros a serem analisados (etiquetados, contendo os preservativos qumicos ou no); gelo ou geladeira para as amostras; termmetro; fichas de campo; caneta esferogrfica; caneta para plstico; relgio; GPS; capas de chuva; rguas; frascos com ala ou cabo; equipamentos de campo (pH, POR, oxmetro, condutivmetro).

Materiais para a coleta em corpos hdricos (rios, lagoas lagos e represas): colete salva-vida; bia; corda; cinto de segurana; botas; garrafa de coleta e barco.

Materiais para a coleta em sistemas de tratamento de esgotos e efluentes industriais: vertedores e outras instalaes de medio de vazo.

Equipe: A equipe para coleta de amostras deve ser constituda pelos tcnicos de coleta e por um coordenador de nvel superior da rea de conhecimento da matriz a ser caracterizada.

Local e ponto de coleta: A localizao sempre a definio macro, ou seja, o endereo da indstria, o porto da cidade X, a ETE Y, etc. O ponto de coleta


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definido pela microlocalizao: afluente da ETEI; efluente da ETEI; ponto fixado pelas coordenadas geogrficas. Exemplifica-se com um caso de coleta de amostra em rio. A localizao pode ser a de um trecho do rio, tal como o mdio Paraba do Sul. Em funo do nmero de pontos, de suas localizaes e o tempo necessrio para a locomoo entre esses, deve-se definir o nmero de tcnicos para a coleta. Pode-se verificar que a prvia determinao dos pontos importante, uma vez que define as equipes. Os locais so determinados primeiramente por mapa e marcados ponto a ponto, como por exemplo: debaixo da ponte tal, a tantos metros acima de algum acidente geogrfico fixo, amarrar o ponto (coordenadas geogrficas com a utilizao de GPS), de maneira que se daqui a cinco anos for necessrio, possa ser possvel voltar exatamente ao mesmo local. No se pode aceitar a ordem de se fazer a coleta em um determinado local (pelo contratante ou rgo fiscalizador) se no h viabilidade fsica de coleta (h perigo ou risco de vida), mesmo que o ponto ordenado seja o ponto tecnicamente melhor.

Tipo de coleta. Outra definio importante sobre o tipo de amostra, ou seja, se a amostra simples ou composta.

A Amostra Simples representa o que est ocorrendo naquele momento. Se o manancial no varia muito, ela pode ser representativa.

A figura 3.1 mostra um exemplo de coleta de amostra simples para ensaio de leos e Graxas.

Figura 3.1. Coleta de amostra para em saio de leos e graxas.


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A Amostra Composta formada por vrias e pequenas alquotas coletadas ao longo do tempo. A cada turno (8 horas, 24 horas), coletam-se alquotas que formam as amostras compostas.

A amostra composta pode ser obtida por: Alquotas pr-estabelecidas ou volume pr-estabelecido; Alquotas variveis, que so aquelas nas quais o volume varia de acordo

com, a vazo (neste caso so amostras de alquotas proporcionais vazo), por isto que em medies de gua e esgoto, tem que se ter um vertedor perto do ponto de coleta da amostra.

3.4. Dispositivos de Medio de Vazo.

Existem dispositivos simples: para pequenas vazes, como por exemplo, cubagem.

Anota-se o tempo que a gua leva para encher um recipiente de volume conhecido. Como a vazo o volume em funo do tempo, s dividir o volume do recipiente pelo tempo que se levou para ench-lo. Se no se conhece o volume do recipiente, faz-se uma marca no recipiente, anota-se o tempo e depois vai-se aferir o volume em outro local.

Existem locais de difcil acesso sendo praticamente impossvel instalar um dispositivo para se medir a vazo, ou nos casos que os custos forem elevados para se instalar um vertedor s para se coletar uma amostra, pode-se adotar o seguinte procedimento: fecha-se a entrada do reservatrio, mede-se a altura (h) e o tempo (T) que leva para haver um desnvel (h). Isto deve ser feito sem que se prejudique o processo de fabricao. Neste caso, deve-se ter conhecimento do processo de fabricao para saber a quantidade de gua que se incorporou ao produto e as guas que so evaporadas. A figura 3.2 exemplifica o procedimento descrito.

Figura 3.2. Procedimento para medio de vazo num reservatrio de gua.


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Em indstrias modernas h hidrmetros em cada seo para se controlar o consumo de cada seo da indstria ou etapa do processo. Aproveitam-se as medies parciais obtidas por estes hidrmetros em cada ramal ou seo para se chegar vazo total.

3.4.1. Vertedores.

Para cada faixa de vazo deve-se adotar um tipo de vertedor, com o seu formato e equao especfica.

3.4.1.1 Vertedor Retangular.

Figura 3.3 Vertedor Retangular.

Frmula de Francis Q = 1,838 L H3/2, onde L=largura da soleira e H=altura da lmina dgua acima da soleira, medida em local apropriado. A tabela 3.1 contm exemplos de vazo para determinadas alturas

Tabela 3.1. Exemplos de vazo para determinadas alturas de um vertedor retangular.

Vazo Vazo Altura cm L/s m3 /h

Altura cm L/s m3/h

3 9,57 34,45 25 230,00 828,00 4 14,72 52,99 30 302,30 1088,28 5 20,61 74,20 35 381,10 1371,96 6 27,05 97,38 40 465,50 1675,80 7 34,04 122,54 45 555,50 1999,80


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3.4.1.2 Vertedor Triangular de Thompson

Figura 3.4 Vertedor triangular de Thompson.

Frmula de Thompson Q = 1,4 H5/2, onde H a altura da lmina dgua medida em local apropriado. A tabela 3.2 contm exemplos de vazo para determinadas alturas.

A Tabela 3.2. Exemplos de vazo para determinadas alturas de um verdor de Thompson. (Q < 50 m3/h).


Altura cm L/s m3/h

0,5 0,002 0,01 13,0 8,53 30,71 1,0 0,014 0,05 13,5 9,37 33,75 1,5 0,04 0,14 14,0 10,27 36,96 2,0 0,08 0,29 14,5 11,21 40,35 2,5 0,14 0,50 15,0 12,20 43,92

Figura 3.5. Vertedor Thompson triangular com rgua de medio instalada.


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3.4.1.3 Calha Parshall.

Calha Parshall (tem padres pr-estabelecidos), devendo ser adquirida, sendo indicada para vazes >50 m3/h. A frmula utilizada para o clculo da vazo desse dispositivo Q = KHn, onde K = constante de proporcionalidade dependente das unidades adotadas e da largura, H = altura da lmina dgua em metros e n ~ 1,5. H exemplos de vazo para determinadas alturas em uma calha Parshall de uma polegada (w = 1) e trs polegadas (w = 3) nas tabelas 3.3 e 3.4 respectivamente.

Tabela 3.3. Exemplos de vazo para determinadas alturas numa calha Parshall de 1.


Altura Cm L/s m3 /h

3.2 0.37 1.34 34.7 11.38 40.95 6.3 1.00 3.60 37.9 12.88 46.36 9.5 1.78 6.41 41.1 14.43 51.96 12.6 2.69 9.67 44.2 16.04 57.76 15.8 3.69 13.29 47.4 17.71 63.74

Tabela 3.4. Exemplos de vazo para determinadas alturas numa calha Parshall de 3.


Altura Cm L/s m3 /h

3,5 0,98 3,54 34,0 33,17 119,40 6,5 2,57 9,23 38,0 39,39 141,82 9,5 4,61 16,61 41,0 44,31 159,51 12,5 7,05 25,39 42,5 46,84 168,63 16,0 10,33 37,20 44,0 49,42 177,92


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Figura 3.6. Vista de uma calha Parshall.

3.4.1.4 Fluxmetros.

Para calhas de rios utilizam-se fluxmetros para se obter a vazo.

3.4.1.5 Traadores Radioativos e Fluorimtricos.

So utilizados nos casos de impossibilidade de instalao de medidores de vazo ou at mesmo para a elaborao do as built da rede coletora de efluentes. Os traadores so utilizados tambm para se conhecer as zonas de disperso de efluentes lanados em rios ou em emissrios submarinos


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4. PROCESSOS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES LQUIDOS

Os sistemas de tratamentos de efluentes objetivam primordialmente atender legislao ambiental e em alguns casos ao reuso de guas. A figura 4.1 mostra o esquema de um tratamento de efluentes.

Figura 4.1. Esquema de um tratamento de efluentes

Para a definio do processo de tratamento dos efluentes industriais so testadas e utilizadas diversas operaes unitrias (estudos de tratabilidade). Os processos podem ser classificados em fsicos, qumicos e biolgicos em funo da natureza dos poluentes a serem removidos e ou das operaes unitrias utilizadas para o tratamento.

4.1. Estudos para desenvolvimento de processos de tratamento em escala de laboratrio Estudo de Tratabilidade

O estudo de tratabilidade tem o intuito de fornecer dados para o conhecimento de uma amostra em teste, tornando possvel o direcionamento para o tratamento desta, gerando informaes, um futuro projeto ou adequao de um j existente.

No estudo caracterizado o efluente com parmetros previamente estabelecidos de acordo com sua origem. No caso de ser estabelecida uma rota de tratamento fsico-qumico soa definidos os produtos qumicos a serem utilizados e as condies (pH, ordem de aplicao dos produtos entre outros). As informaes obtidas so utilizadas para a continuidade dos testes, inclusive a necessidade de ser feito um tratamento biolgico ou uma filtrao, por exemplo.


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extremamente importante fazer o registro das informaes, dados e observaes acerca do estudo, pois estas se tornam fundamentais para o todo o processo.

4.1.1. Eletrocoagulao

A eletrocoagulao se baseia em um sistema eletroltico para o tratamento de rejeitos, que tem como vantagens produzir sedimentos imputrescveis, evitar o desprendimento de gases ftidos, no permitir a proliferao de moscas e reduzir a presena de microrganismos. Quando se aplica uma diferena de potencial, normalmente na faixa de 1 a 10V, a dois eletrodos submersos em uma soluo contendo eletrlitos, observam-se vrias reaes qumicas nas superfcies dos eletrodos, sendo estes fenmenos associados denominados eletrlise.

Esta passagem de corrente eltrica (do eletrodo positivo, ctodo, para o eletrodo negativo, anodo) pelo efluente que escoa em uma calha eletroltica responsvel pelas diversas reaes que ocorrem no meio: a oxidao dos compostos, a substituio inica entre os eletrlitos inorgnicos e os sais orgnicos, com a conseqente reduo da concentrao da matria orgnica dissolvida na soluo e a desestabilizao das partculas coloidais por eletrocoagulao.

Acredita-se que o processo envolve quatro mecanismos: eletrocoagulao, eletroflotao, eletroxidao e eletrorreduo. Os mecanismos de eletroxidao e eletrorreduo aplicam-se principalmente remoo de compostos solveis na gua; e os outros dois, so mais aplicados na remoo de materiais em suspenso, incluindo as partculas coloidais.

O mecanismo para remoo de partculas coloidais baseado na desestabilizao dos colides, atravs da desestabilizao da camada de solvatao, transformando os colides em cogulos, sendo este mecanismo denominado eletrocoagulao.

Aos cogulos formados, floculados pelo escoamento em regime laminar na cmara eletroltica, adsorvem-se s microbolhas do gs hidrognio produzidas no ctodo, que propiciam a flotao de todos os resduos gerados (lodo gerado no processo), mecanismo denominado de eletroflotao. A eletroflotao favorecida tambm pelas menores distncias entre os eletrodos, devido ao movimento ascensional do gs hidrognio.

Dentre as caractersticas do tratamento eletroltico, pode-se destacar: sua alta eficincia em relao remoo de coliformes, superior a dos outros processos, e a alta qualidade organolptica, que resulta em baixa turbidez, reduzida cor e ausncia de odor.

Quando o lodo flotado, a separao deste da fase lquida (efluente tratado) ocorre pelo arraste dos cogulos e flocos formados, para a superfcie


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(eletrocoagulao), sendo a fase tratada escoada pela parte inferior da calha. J, quando o lodo sedimenta, faz-se a separao retirando-se a frao tratada por um sifo.

A produo de Lodo no processo eletroltico est relacionada com os seguintes fatores: concentrao de slidos em suspenso e de matria orgnica no esgoto ou efluente a ser tratado; consumo de eletrodo/consumo de corrente; eficincia do sistema para remoo do slido em suspenso; natureza do material do eletrodo.

Para se elaborar o projeto faz-se previamente um teste de tratabilidade, o qual visa encontrar as condies mais favorveis para que o processo fsico-qumico remova do efluente os compostos solveis e os materiais em suspenso, inclusive colides. O teste feito em escala piloto para o posterior dimensionamento em escala real.

Para o teste de eletrocoagulao os seguintes parmetros devem ser controlados:

Potncia eltrica A passagem da corrente eltrica a principal causa do processo de eletrocoagulao.

Tempo de residncia O tempo de reteno da mistura a ser eletrocoagulada, entre as placas dos eletrodos, est diretamente relacionada com a eficincia do processo.

Distncia entre as placas dos eletrodos A eficincia do processo est relacionada tambm com a distncia entre as placas, pois a distncia proporcional resistncia eltrica da soluo, oferecida passagem da corrente.

pH recomendvel que o pH esteja controlado na faixa de 6,5 a 7,0, que a faixa em que so obtidas as maiores velocidades de reao.

Temperatura A temperatura tem influncia direta na eficincia do processo eletroltico. A eficincia do processo aumenta com o aumento da temperatura, principalmente porque as microbolhas do gs nitrognio geradas ascendem mais rapidamente para a camada de escuma.

A perda de energia por dissipao de calor um interferente no teste de eletrocoagulao. Se a condutibilidade da amostra for pequena, a resistividade (inverso da condutibilidade) propicia um aumento da diferena de potencial entre os eletrodos, aumentando a perda de energia. Se a distncia entre os eletrodos for muito grande, tambm ocorrer interferncia. Efeito semelhante ocorre se houver depsito de matria orgnica sobre os eletrodos (principalmente sobre o anodo), ou pela formao de camada de xidos sobre o ctodo (passivao), ocasionada por uma corrente muito alta.


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A figura 4.2 mostra um teste de eletrocoagulao em escala piloto.

Figura 4.2. Teste de eletrocoagulao em escala piloto.

A figura 4.3 mostra a vista das placas do sistema eletroltico piloto.

Figura 4.3. Vista das placas do sistema eletroltico piloto.


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4.1.2. Ajuste de pH

O ajuste de pH necessrio em diversas situaes como:

Para adio de coagulante; Para alcalinizar efluentes cidos; Transferir efluentes para o reator biolgico; Para realizao do stripping.

O teste de neutralizao tem como objetivo a correo de pH para uma determinada faixa desejada. Essa correo pode ser feita adicionando alguma soluo bsica ou cida, em funo do pH inicial e o pH desejado.

Costuma-se coletar 1000mL de amostra num bcher e introduzir o eletrodo de pH para verificar o pH inicial da mesma. A amostra deve ser mantida sob agitao constante para garantir a homogeneizao. Utilizando uma bureta graduada ou pipeta graduada, goteja-se a soluo acidificante ou alcalinizante, at que o pH atinja a faixa pretendida seja atingida. Anota-se o tempo gasto, o volume de soluo gasta e tambm o pH final da amostra.

O estudo de caso a seguir, na tabela 4.1, exemplifica um teste em que foi necessria uma correo de pH para uma faixa mais bsica.

Tabela 4.1. Estudo de caso do teste de neutralizao.

A alcalinizao dos efluentes foram realizadas com solues de hidrxido de sdio 5% e carbonato de sdio 30%.O teste foi realizado em bcher contendo 1000 mL do efluente bruto cido. A medio do pH foi realizada com o eletrodo mergulhado na amostra mantida em agitao. A soluo de hidrxido de sdio foi mantida em agitao para garantir a homogeneidade da suspenso. Aps o incio do gotejamento da suspenso de NaOH foi realizado por pipeta graduada de 10 mL. A adio da soluo de carbonato de sdio foi realizada em bureta de 50 mL. A neutralizao e a coagulao dos efluentes at pH prximo de 11,5 utilizando a suspenso de hidrxido de sdio e utilizando a soluo de carbonato de sdio. A soluo de carbonato de clcio por ser uma base mais fraca consome mais tempo para elevar o pH de 9,0 11,5 utilizando uma soluo 30%, consumindo 20 mL, j a de hidrxido consumiu 11 mL.


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A figura 4.4 mostra um grfico com os consumos de produto qumico do estudo de caso.

Figura 4.4. Consumo de produtos qumicos usados para o ajuste de pH da amostra.

4.1.3. Teste de Respirao

O teste de respirao feito para determinar a atividade microbiolgica no lodo e tambm para verificar se h possibilidade de intoxicao.

Para o teste de respirao coleta-se 1L da amostra no tanque de aerao. Imediatamente aps a coleta, transfere-se a amostra para um bcher de 1000 mL e inicia-se a aerao da amostra utilizando um compressor de ar para aqurios. A aerao deve ser mantida por 5 minutos para que haja a saturao de O2 na amostra. Transfere-se a amostra para um frasco de DBO, ou para um erlenmeyer de 300 mL (com adaptao para o oxmetro), permitindo que o frasco transborde. Colocar o frasco sob o agitador magntico, j com a sonda do oxmetro adaptada ao frasco. Deve-se verificar a perfeita vedao do frasco a fim de impedir que haja entrada de ar atmosfrico para o sistema. Inicia-se a agitao e faz-se o registro da hora. Faz-se a leitura no oxmetro em intervalos regulares de 15 segundos, at que o aparelho atinja o zero, e anota-se a hora exata do fim das leituras. A figura 4.5 resume o procedimento do teste de respirao. Faz-se a curva de respirao em um grfico.


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SONDA DE

MAGNTICOAGITADOR

ERLENMEYER

MAGNETO

DE VEDAODISPOSITIVO

OXMETRO

PROVETA DE VIDRODE 1000 ml

OXMETRO

TERMMETRO

pH-METROPEDRA

POROSA(BQUER)

REATOR TESTE

BOMBA DEAQURIO

DE ARMANGUEIRA

pH-METROSONDA DE

CRONMETRO

Figura 4.5. Modelo esquemtico do teste de respirao.


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A figura 4.6 mostra o grfico da curva de respirao.

Figura 4.6. Curva de respirao.

4.2. Processos fsicos

So os processos que basicamente removem os slidos em suspenso sedimentveis e flutuantes atravs de processos fsicos, tais como:

Gradeamento; Peneiramento; Desarenao; Separao de leos e gorduras; Equalizao; Sedimentao; Flotao.

So processos fsicos tambm aqueles capazes de remover a matria orgnica e inorgnica em suspenso coloidal e reduzir ou eliminar a presena de microrganismos tais como:

Processos de filtrao em areia; Processos de filtrao em membranas (microfiltrao e ultrafiltrao);

Os processos fsicos tambm so utilizados unicamente com a finalidade de desinfeco, tais como a radiao ultravioleta.


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4.2.1. Gradeamento

Com o objetivo da remoo de slidos grosseiros capazes de causar entupimentos e aspecto desagradvel nas unidades do sistema de tratamento so utilizadas grades mecnicas ou de limpeza manual. O espaamento entre as barras varia normalmente entre 0,5 e 2 cm.

4.2.2. Peneiramento

Com o objetivo da remoo de slidos normalmente com dimetros superiores a 1 mm, capazes de causar entupimentos ou com considervel carga orgnica so utilizadas peneiras. As peneiras mais utilizadas tm malhas com barras triangulares com espaamento variando entre 0,5 a 2mm, podendo a limpeza ser mecanizada (jatos de gua ou escovas) ou ser esttica. No caso de serem utilizadas peneiras em efluentes gordurosos ou com a presena de leos minerais utilizam-se as peneiras com limpeza mecanizada por escovas.

A utilizao de peneiras indispensvel em tratamentos de efluentes de indstrias: de refrigerantes, txtil, de pescado, de abatedouros e frigorficos, de curtumes, de bebidas alcolicas, sucos de frutas e outras indstrias de alimentos.

As peneiras devem ser aplicadas tambm em outros efluentes que apresentem materiais grosseiros, tais como: fiapos; plsticos; resduos de alimentos, etc. A figura 4.7 mostra uma peneira com limpeza mecnica.

Figura 4.7. Peneira com limpeza mecnica instalada em um abatedouro de aves.


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4.2.3. Desarenao

Areias, p de pedra e terras filtrantes (diatomita e similares) devem ser removidos no incio do sistema de tratamento, evitando-se o desgaste de bomba e o entupimento de tubulaes e tanques de processo.

A forma correta de remoo destes materiais com a utilizao de caixas de areia ou tanques elevados. Estas caixas ou tanques devem ser dimensionados apenas para reter materiais inertes (areias e materiais de pesos especficos similares), nunca para reter matria orgnica.

A limpeza pode ser manual ou mecanizada.

Atualmente existem equipamentos desarenadores que so instalados em linha, reduzindo assim a rea necessria e o envolvimento de operadores com materiais contaminados.

No caso de grandes geradores de slidos sedimentveis inertes (areia, p de pedra, minrios) podem ser instalados bacias ou tanques para reteno destes rejeitos, sendo nestes casos a limpeza mecanizada.

4.2.4. Separao gua/ leo

O processo de separao um processo fsico que ocorre por diferena de densidade, sendo normalmente as fraes oleosas mais leves recolhidas na superfcie. No caso de leos ou borras oleosas mais densas que a gua, esses so sedimentados e removidos por limpeza de fundo do tanque.

O processo muito utilizado na indstria do petrleo, postos de servio, oficinas mecnicas e outras atividades que utilizam leo.

Este processo no capaz de remover leo emulsionado, sendo utilizado na etapa preliminar dos sistemas de tratamento. A seguir as figuras 4.8 e 4.9 exemplificam duas caixas separadoras.


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Figura 4.8. Caixa Separadora em uma Indstria.

Figura 4.9. Caixa separadora em um posto de servio.

4.2.5. Equalizao

Os tanques de equalizao tm a funo de reduzir a variao das vazes e aumentar a homogeneizao das caractersticas fsico-qumicas dos efluentes a serem tratados, e controlar a temperatura afluente.

Os tanques de equalizao devem ser resistentes s caractersticas de corrosividade dos efluentes e s suas temperaturas, ou seja, devem ter resistncia qumica e trmica.

Em alguns tanques so instalados dispositivos misturadores e em outros tambm so necessrios aeradores, quando houver matria orgnica putrescvel.


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Durante a equalizao podem ocorrer diversas alteraes nas caractersticas dos efluentes, algumas desejveis e outras no, tais como: neutralizao biolgica da matria orgnica e reduo da temperatura.

4.2.6. Sedimentao

O processo de sedimentao uma das etapas de clarificao, devendo ser aplicado conforme as caractersticas de cada efluente e do processo de tratamento.

No caso dos processos que gerem lodos orgnicos deve-se evitar a permanncia exagerada desses no fundo dos decantadores para reduzir a sua anaerobiose e a conseqente formao de gases que causam a flutuao de aglomerados de lodos. Isto pode ocorrer por simples anaerobiose, com a formao de metano e gs carbnico, e pela desnitrificao ,com a reduo dos ons nitratos a gs nitrognio. Pode ocorrer tambm a formao de gs sulfdrico pela reduo do on sulfato.

A sedimentao um processo fsico, logo deve-se evitar nos decantadores as condies para ocorrncia da atividade microbiana.

Nos casos de lodos originados nos processos qumicos ou com efluentes originados em processos industriais inorgnicos pode-se admitir um tempo de reteno maior dos lodos no fundo dos decantadores.

Os decantadores apresentam diversas formas construtivas e de remoo de lodo, com ou sem mecanizao. Os decantadores podem ser circulares ou retangulares, com limpeza de fundo por presso hidrosttica ou com remoo de lodo mecanizada por raspagem ou suco. No caso da presena de escumas (materiais flutuantes), necessrio um removedor de escuma.

Como qualquer outra unidade de tratamento os tanques de decantao so projetados para um equipamento especfico ou sistema de limpeza, no sendo viveis alteraes posteriores ao projeto. A figura 4.10 apresenta a vista em corte de um tanque de decantao com removedor circular de lodo.


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REMOVEDOR DE LODO CIRCULAR

Figura 4.10. Vista em corte de um removedor de lodo circular.

Os principais defeitos construtivos ou operacionais dos decantadores podem ser verificados na tabela 4.2.

Tabela 4.2. Defeitos construtivos ou de instalao dos decantadores. Defeitos Conseqncias

Desnivelamento, baixa inclinao da zona de lodo ou zonas mortas.

Desenvolvimento de atividade microbiana com a conseqente formao de gases e arraste do lodo para a superfcie e perda de lodo.

Desnivelamento do vertedor perifrico ou sua m vedao

Curto circuito ocasionando arraste de lodo no sedimentado nestas zonas.

Removedores do lodo instalados em decantadores circulares, com velocidades perifricas superiores a 18 raio / t (m/min).

Ressuspenso de lodo com a possibilidade de arraste.

Taxas de aplicao de carga hidrulica muito alta > 1m3/m2h.

Arraste de lodo no sedimentado.

Taxa de aplicao de carga hidrulica baixa.< 0,5 m3/m2h.(para lodos orgnicos)

Desenvolvimento de atividade microbiana com a formao de gases e arraste do lodo para a superfcie; perda de lodo.

Turbulncia causada pela ao dos ventos. Arraste de lodo. Ausncia de placa defletora ou cilindro defletor central na entrada dos decantadores

Curto-circuito hidrulico e arraste de lodo


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Figura 4.11. Vista de um decantador final instalado em uma indstria de bebidas, com lagoa de biomonitoramento ao lado.

A Figura 4.12 mostra duas vistas de decantadores em uma indstria.

Figura 4.12. Vistas de decantadores


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4.2.7. Filtrao

o processo da passagem de uma mistura slido lquido atravs de um meio poroso (filtro), que retm os slidos em suspenso conforme a capacidade do filtro e permite a passagem da fase lquida.

Os filtros podem ser classificados como filtros de profundidade e de superfcie. Os filtros de profundidade promovem a reteno de slidos em toda a camada filtrante. Os filtros de superfcie apresentam camadas filtrantes uniformes, rgidas e delgadas, sendo o seu funcionamento semelhante ao de uma peneira.

O processo de filtrao (separao) em membranas atualmente o processo com maior desenvolvimento para aplicaes em efluentes industriais. A sua aplicao pode ocorrer tanto em reatores de lodos ativados quanto em processos de polimento para reteno de microrganismos ou molculas orgnicas responsveis por cor ou toxicidade.

Nos reatores biolgicos so empregadas as membranas de microfiltrao (concentrao de flocos biolgicos). Para o polimento dos efluentes so utilizadas as membranas de ultrafiltrao (reteno de microrganismos) e nanofiltrao (reteno de microrganismos e molculas orgnicas).

Antes de escolher um sistema de filtrao deve-se realizar a anlise granulomtrica dos slidos em suspenso nos efluentes. Em funo da distribuio granulomtrica pode-se estabelecer quais os dimetros de corte dos filtros e pr-filtros a serem instalados.

Considerando-se que cada tipo de filtro opera em uma faixa de dimetro de corte, a seguir a tabela 4.3 relaciona os dimetros de partculas com e os sistemas de filtrao mais usuais.


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Tabela 4.3. Dimetro de partculas relacionado aos sistemas de filtrao.

Micrometros (Escala Log)

Peso Molecular (D)

Dimenso Relativa

de Materiais Comuns

Processo de

Separao

Osmose Reversa

Ultrafiltrao Filtrao em areia e outros meios

Nanofiltrao Microfiltrao

Faixa Inica Faixa Molecular Faixa Macromolecular Faixa de Micro partcula Faixa de Macro partcula0.001 0.01 0.1 1.0 10 100 1000

Sais aquososSais aquosos

Raios Atmicos

Raios Atmicos

AcarAcar

HerbicidaHerbicida

PesticidaPesticida

on Metlicoon Metlico

Slica ColoidalSlica Coloidal

VrusVrus

Endotoxina/PirognioEndotoxina/Pirognio

ProtenasProtenas

Microorganismos caractersticos de lodos biolgicos (Bactrias, Protozorios, Aneldeos, Rotferos, Nematides)

Microorganismos caractersticos de lodos biolgicos (Bactrias, Protozorios, Aneldeos, Rotferos, Nematides)

EmulsesEmulses

Ovos de GiardiasOvos de Giardias

CoranteCorante

HemceasHemceas

Cryptos-poridiumCryptos-poridium

100 200 1000 20,000 100,000 500,000

SISTEMAS DE FILTRAO


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4.2.8. Flotao

A flotao outro processo fsico muito utilizado para a clarificao de efluentes e a conseqente concentrao de lodos, tendo como vantagem a necessidade reduzida de rea, tendo como desvantagem um custo operacional mais elevado devido mecanizao (energia).

A flotao deve ser aplicada principalmente para slidos com altos teores de leos e graxas e ou detergentes tais como os oriundos de indstrias petroqumicas, de pescado e frigorficas. Os efluentes contendo matria orgnica (sinttica ou natural), aps coagulao qumica devem ser flotados.

A flotao no aplicada aos efluentes com leos emulsionados, a no ser que os efluentes tenham sido coagulados (quebra e emulso) previamente.

Alm de ser um processo unitrio utilizado no nvel primrio de tratamento, aplicado tambm na etapa de espessamento de lodo.

Existem flotadores a ar dissolvido (FAD), a ar ejetado e a ar induzido.

A remoo do material flotado pode ser realizada por escoamento superficial como nos decantadores ou por raspagem superficial.

A figura 4.13 apresenta a vista lateral de um flotador.

Figura 4.13. Vista lateral de um flotador.


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A tabela 4.4 apresenta os principais defeitos construtivos ou de instalao de flotadores.

Tabela 4.4. Defeitos construtivos ou de instalao dos flotadores. Defeitos Conseqncias

Presena de bolhas grosseiras (ar no dissolvido).

Perturbao da camada de lodo flotado (escuma), causando a sua sedimentao e arraste.

Relao entre o ar dissolvido e os slidos em suspenso no satisfeita.

Sedimentao e arraste de lodo.

Tempo de reteno reduzido ou turbulncia na cmara de flotao

Arraste de lodo ou leos.

Tempo de reteno excessivo na cmara de flotao

Sedimentao e arraste de lodo

Figura 4.14. Amostra de indstria de margarina flotada em laboratrio.


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A figura 4.15 a seguir apresenta um fluxograma com um esquema tpico de flotao para efluentes industriais.

CLARIFICAO FSICO-QUMICA (FLOTAO)

TANQUE DE EQUALIZAO

MM

FLOCULADOR

FLOTADOR

RECEPTORCORPO

DE VAZOMEDIO

MM

PRODUTO QUMICO

PRODUTO QUMICO

EFLUENTETRATADO

LODO

CENTRFUGA

EJETORENTRADADE AR

TELESCPICAVLVULA

DOSADORABOMBA

Figura 4.15. Esquema de Flotao para efluentes industriais.

4.3. Processos qumicos

So considerados como processos qumicos esses que utilizam produtos qumicos, tais como: agentes de coagulao, floculao, neutralizao de pH, oxidao, reduo e desinfeco em diferentes etapas dos sistemas de tratamento; atravs de reaes qumicas promovem a remoo dos poluentes ou condicionem a mistura de efluentes a ser tratada aos processos subseqentes. Os principais processos encontram-se listados a seguir:

Clarificao qumica (remoo de matria orgnica coloidal, incluindo os coliformes);

Eletrocoagulao (remoo de matria orgnica, inclusive de compostos coloidais, corantes e leos/ gorduras);


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Precipitao qumica de matria orgnica. Precipitao de fosfatos e outros sais (remoo de nutrientes), pela adio

de coagulantes qumicos compostos de ferro e ou alumnio; Clorao para desinfeco; Oxidao por oznio, para a desinfeco; Reduo do cromo hexavalente; Oxidao de cianetos; Precipitao de metais txicos; Troca inica.

4.3.1. A Clarificao de efluentes

Os processos fsico-qumicos aplicados com o objetivo de clarificar efluentes so baseados na desestabilizao dos colides por coagulao, seguido da floculao e separao de fases por sedimentao ou flotao.

A figura 4.16 mostra a vista de um tanque de decantao.

Figura 4.16. Vista de um tanque de decantao.

Os colides podem ser formados por microrganismos, gorduras, protenas, e argilas, estando o dimetro das partculas coloidais na faixa de 0,1 de 0,01m.

A desestabilizao de colides pode ser conseguida por diversos meios: o calor; a agitao; agentes coagulantes qumicos; processos biolgicos; passagem de corrente eltrica (eletrocoagulao), ou ainda a eletrocoagulao com a adio de coagulantes qumicos.


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A adio de agentes coagulantes (sais de ferro ou alumnio) muito utilizada, sendo tambm eficaz para a remoo de fsforo, tendo como desvantagens o custo dos produtos qumicos e o maior volume de lodo formado. As grandes vantagens so a praticidade e a boa qualidade dos efluentes obtidos. A figura 4.17 mostra a comparao entre o efluente bruto de uma indstria de papel e aps um processo de coagulao fsico-qumica.

Figura 4.17. Amostra clarificada de uma indstria de papis

4.3.1.1. Eletrocoagulao

A eletrocoagulao a passagem da corrente eltrica pelo efluente em escoamento pela calha eletroltica, sendo responsvel por diversas reaes que ocorrem no meio: a oxidao dos compostos; a substituio inica entre os eletrlitos inorgnicos e os sais orgnicos, com a conseqente reduo da concentrao da matria orgnica dissolvida na soluo; a desestabilizao das partculas coloidais (GIORDANO, 1999).

A separao das fases slida (escuma) e lquida (efluente tratado) ocorre na prpria calha. O arraste para a superfcie, dos cogulos e flocos formados, devido adsoro desses ao hidrognio gerado por eletrlise; a fase tratada escoada pela parte inferior da calha. A separao de fases pode ser melhorada por sedimentao posterior, por ocasio da dessoro do hidrognio.

As figuras 4.18 e 4.19 apresentam a vista superior e o corte de um tanque de eletrocoagulao, respectivamente.


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Figura 4.18. Vista superior de um tanque de eletrocoagulao.

Figura 4.19. Corte de um tanque de eletrocoagulao.


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A figura 4.20 apresenta duas vistas de uma calha eletroltica.

4.20. Vistas de calhas eletrolticas.

4.3.1.2. Coagulao

Os efluentes podem conter uma variedade de impurezas, como partculas coloidais, substncias hmicas e microorganismo em geral que apresentam carga superficial negativa (camada de solvatao), impedindo que as mesmas se aproximem mutuamente, permanecendo no meio lquido se a fora inica do meio no for alterada.

A desestabilizao dos colides ou coagulao depende fundamentalmente das caractersticas do efluente e das impurezas presentes, conhecidas por meio de parmetros como pH, alcalinidade, cor verdadeira, turbidez, temperatura, condutividade eltrica, tamanho e distribuio granulomtrica das partculas coloidais e sedimentveis.

A coagulao qumica o processo mais difundido no mundo para tratamento de guas para fins potveis, sendo tambm largamente utilizado para clarificao de efluentes industriais.

Os coagulantes mais utilizados so os sais de alumnio e os sais de ferro. Os custos para a utilizao dos sais de alumnio so inferiores, mas os sais de ferro tm a vantagem de serem aplicados em uma faixa de pH mais larga.

Um excesso na adio de coagulante pode causar redisperso e alterao do pH, pois os coagulantes so sais de reaes cidas e sempre ocasionam reduo do pH.

A coagulao resulta de dois fenmenos: o primeiro, essencialmente qumico, consiste nas reaes do coagulante com a gua e a formao de espcies hidrolisadas com carga positiva, e depende da concentrao do metal e do pH


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final da mistura; o segundo, fundamentalmente fsico, consiste no transporte das espcies hidrolisadas para que haja contato entre as impurezas presentes no efluente.

Aps a adio do agente coagulante desde que haja distribuio homognea do produto, ocorre a desestabilizao das partculas coloidais. De forma simultnea ocorre a reao do sal de alumnio com a alcalinidade presente na gua, produzindo flocos de hidrxidos. A reao qumica pode ser apresentada de forma simplificada a seguir:

Al2(SO4)3 .14 H2O + 3Ca(HCO3)2 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 14H2O + 6CO2 Se as guas no forem suficientemente alcalinas, deve-se adicionar hidrxido de clcio ou carbonato de sdio para que ocorra a floculao. A reao est descrita a seguir:

Al2(SO4)3 .14 H2O + 3Ca(OH)2 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 14H2O Devido baixa solubilidade do alumnio na faixa de pH entre 4,5 e 7,5, a reao controlada nesta faixa para que o alumnio no seja solubilizado. As solubilidades das diversas formas de hidrxidos de alumnio presentes neste processo esto no grfico a seguir:

Os sais de ferro utilizados so usualmente o sulfato ferroso, o sulfato frrico e o cloreto frrico.

Da mesma forma que o on alumnio, o on frrico destri a camada de solvatao das partculas coloidais pelo efeito eletrosttico, em paralelo ocorre reao do sal de ferro com a alcalinidade da gua para formar os hidrxidos de ferro que arrastam as partculas coaguladas por aumento de tamanho ou densidade.

Para que ocorra a reao com o sulfato ferroso necessrio que o pH seja prximo de 9,5 e que haja a presena de oxignio dissolvido suficiente para a oxidao do on ferroso a on frrico, ocorrendo assim a posterior formao do precipitado de hidrxido frrico. A reao bsica est apresentada a seguir:

2FeSO4. 7H2O + 2Ca(OH)2 + O2 2Fe(OH)3 + 2CaSO4 + 13H2O A reao de coagulao do sulfato frrico, na presena de alcalinidade natural est descrita a seguir.

Fe2 (SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2 Se no houver a alcalinidade natural, esta pode ser adicionada e a reao ocorre em uma ampla faixa de pH que varia de 4 a 12.


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As reaes do cloreto frrico com a alcalinidade de bicarbonato ou hidrxida ocorrem tais como as do sulfato frrico, em uma ampla faixa de pH que varia de 4 a 12. A reao com a alcalinidade de bicarbonato ou natural a reao :

2FeCl3 + 3Ca(HCO3)2 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2 Com a alcalinidade hidrxida a reao est apresentada a seguir:

2FeCl3 + 3Ca(OH)2 2Fe(OH)3 + 3CaCl2 4.3.1.3 Floculao

Emprega-se a tcnica de floculao nos processos de tratamentos qumicos, imprimindo ao efluente previamente coagulado, um movimento lento, a fim de proporcionar encontros entre as partculas menores para formar agregados maiores ou flocos, favorecendo sua remoo por sedimentao, flotao ou filtrao direta.

A floculao, auxiliada por polmeros, garante a estabilidade dos flocos no processo de separao de fases, sedimentao ou flotao. Os polmeros sintticos e naturais so empregados tambm, com o objetivo de aumentar a velocidade de sedimentao dos flocos, reduzir a ao das foras de cisalhamento e aumentar as foras atuantes nos flocos presentes no manto de lodo.

A escolha do polmero depende da sua massa molecular, densidade da carga, dosagem requerida e do tamanho e distribuio de tamanho das partculas. O que s pode ser definido em testes de coagulao e floculao (Jar Test), em escala de laboratrio.

Dentre as principais vantagens do uso de polmeros na floculao pode-se citar a melhoria do efluente decantado e filtrado; reduo no consumo de coagulante primrio; reduo do volume de lodo no decantador e diminuio da ocorrncia de deposio de lodo na rede e nos reservatrios do sistema.

4.3.2. Corroso

A presena de slidos, como Al(OH)3, xido frrico hidratado, Fe2O3.H2O ou outros materiais insolveis, suspensos em gua podem criar condies para ocorrncia de processo corrosivo, a corroso sob depsito ou corroso por aerao diferencial. Neste processo corrosivo a rea menos aerada ou oxigenada, isto , aquela abaixo do depsito, sofrer corroso originando cavidades ou pites que na continuidade acabam por perfurar as tubulaes. (GENTIL, 2003).

Pode ocorrer tambm, a corroso pelos ons cloreto e sulfeto, alm de corroso microbiolgica.


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Os mtodos mais fceis de proteger a superfcie do metal contra corroso so por meio de revestimentos (mantas de PVC, fibras de vidro ou borracha clorada) e ajustamento de pH.

Normalmente, utilizam-se tubulaes de materiais termoplsticos, que apresentam resistncia qumica e trmica.

4.3.3. Clorao

A clorao usada no tratamento de efluentes para efetuar a desinfeco de efluentes brutos ou tratados, visando a destruio ou inativao de organismos patognicos e controle de microrganismos. A ao do cloro atribuda principalmente oxidao.

O pH efetivo para desinfeco com cloro ocorre na faixa de 5,5 7,0, no devendo ultrapassar 7,5. Isto porque o agente desinfetante o cido hipocloroso (HOCl), em que abaixo de pH 7, a maior parte do cido permanece no-ionizada, e, acima de pH 8, a maior parte se encontra na forma de on hipoclorito (OCl-).

Podem ser utilizados para desinfeco produtos como cloro gasoso (Cl2), hipoclorito de sdio (NaOCl - cloro lquido), hipoclorito de clcio ( Ca(OCl)2 - cloro slido) ou diclo

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