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CLAIRTON LUIZ KREIN

UTILIZAÇÃO DE TANINOS NO TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS DE TINTAS

CANOAS, 2009

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CLAIRTON LUIZ KREIN

UTILIZAÇÃO DE TANINOS NO TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS DE TINTAS

Trabalho de conclusão de curso apresentado à banca examinadora do curso de Química do Centro Universitário La Salle – Unilasalle, como exigência parcial para a obtenção do grau de Bacharel em Química, sob orientação da Profª Drª Ana Cristina Borba da Cunha.

CANOAS, 2009

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TERMO DE APROVAÇÃO

CLAIRTON LUIZ KREIN

UTILIZAÇÃO DE TANINOS NO TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS DE TINTAS.

Trabalho de conclusão aprovado como requisito parcial para a obtenção do grau de Bacharel do Curso de Química do Centro Universitário La Salle - Unilasalle, pelo

avaliador:

Profª Drª Ana Cristina Cunha Unilasalle

Canoas, junho de 2009

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RESUMO

O presente trabalho apresenta a comparação entre dois diferentes tipos de taninos (Acquapol C1 e Tanfloc SS) e sua aplicação prática em efluentes industriais em uma empresa Indústria Tintas Base Água, buscando verificar qual dos taninos vegetais apresentam melhor eficiência na coagulação/floculação e na redução dos níveis dos poluentes, monitorados através das análises: DQO, Sólidos Suspensos, Turbidez, fenol entre outras, os ensaios foram realizados em ”Jar Test” na própria fábrica e a partir dos resultados definir o tanino mais apropriado para o uso no processo de tratamento de efluente, buscar uma alternativa econômica para o processo e diminuir os custos da empresa neste setor. Palavras-chave:Taninos. Utilização Taninos. Efluente

ABSTRACT

This paper presents a comparison between two different types of tannins (Acquapol C1 and Tanfloc SS) and its practical application in industrial effluents of the company Paints Industry, trying to verify which of vegetable tannins present better efficiency in coagulation / flocculation and reduction the levels of pollutants, monitored by the analysis: DQO, suspended solids, turbidity, among others, the experiments were conducted in "Jar Test" in the factory and from the results set the tannin the most appropriate to use in the effluent treatment, seeking an economic alternative to the process and reduce costs of the company in this section.

Key words: Tannins. Application Tannins. Effluent.

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO .........................................................................................................7

2 POLUIÇÃO AQUÁTICA................................ ...........................................................9

3 CONCEITOS PRELIMINARES BÁSICOS................... ..........................................12

3.1 IMPUREZAS DA ÁGUA.............................. ........................................................12

3.2 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA ÁGUA ................ .........................................12

3.3 ALGUMAS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DA ÁGUA....... ............................14

4 TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS E BIOLÓGICO .. .......................16

4.1 ETAPAS DE UM TRATAMENTO DE EFLUENTE ............ .................................16

4.1.1 TRATAMENTO PRELIMINAR..........................................................................16

4.1.2 GRADEAMENTO .............................................................................................16

4.1.3 DESARENAÇÃO..............................................................................................17

4.1.4 REMOÇÃO DE ÓLEOS E GRAXAS ................................................................17

4.1.5 PENEIRAMENTO.............................................................................................17

4.2 TRATAMENTO PRIMÁRIO ............................ ....................................................17

4.2.1 AJUSTE DE PH................................................................................................18

4.2.3 COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃO.......................................................................18

4.2.4 FILTRAÇÃO .....................................................................................................20

4.2.5 SECAGEM DE LODO ......................................................................................20

4.2.6 FILTRO-PRENSA.............................................................................................20

4.3 TRATAMENTO SECUNDÁRIO .......................... ................................................21

4.3.1 PROCESSOS BIOLÓGICOS ...........................................................................21

4.3.2 DIGESTÃO ANAERÓBIA.................................................................................22

4.3.3 TRATAMENTO TERCIÁRIO ............................................................................23

5 TANINOS VEGETAIS ................................. ...........................................................24

5.1 TANINOS ENCONTRADOS NA NATUREZA ................ ....................................24

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5.2 TANINOS HIDROLISÁVEIS .......................... .....................................................25

5.2.1 GALOTANINOS ...............................................................................................25

5.2.2 ELAGITANINOS...............................................................................................26

5.3 TANINOS CONDENSADOS ............................ ...................................................27

5.4 USOS E APLICAÇÕES DOS TANINOS.................. ...........................................28

5.5 CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DOS TANINOS .... ............................29

6 TRATAMENTO DE EFLUENTE BASE ÁGUA EM UMA EMPRESA D E TINTA ..31

6.1 PROCEDIMENTOS.............................................................................................31

6.2 OPERAÇÃO DOS DECANTADORES - PAINEL ELETRÔNICO .. .....................31

6.3 TRATAMENTO FÍSICO-QUÍMICO (COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃ O) ..............33

6.4 OPERAÇÃO DE RETIRADA DO DECANTADOR E CLORAÇÃO D O

CLARIFICADO........................................ ..................................................................34

6.5 COLETA DE AMOSTRA PARA ANÁLISE FÍSICO-QUÍMICA .. .........................34

7 JAR TEST......................................... .....................................................................35

8 MATERIAIS E MÉTODOS .............................. .......................................................36

9 CONCLUSÃO ........................................ ................................................................43

REFERÊNCIAS.........................................................................................................45

ANEXOS ...................................................................................................................49

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1 INTRODUÇÃO

Nos últimos anos, a conscientização das indústrias vem aumentando em

relação ao controle de poluição dos efluentes lançados nos corpos receptores,

devido a um maior controle dos órgãos ambientais (FEPAM). Com essas cobranças,

as empresas obrigam-se a investir em equipamentos e buscar novas tecnologias

tendo como objetivo atender requisitos impostos na Licença de Operação da

empresa (LO-8302/2008-DL).

Taninos são compostos polifenólicos encontrados em uma grande variedade

de plantas superiores, com características adstringentes e utilizados em várias

indústrias, no tratamento de seus efluentes.

Os taninos estão divididos em dois grandes grupos, de acordo com suas

características químicas: tipos condensados, que precipitam na presença de ácidos

minerais fortes, ou hidrolisável, que quando submetidos a ácidos fortes hidrolisam-se.

Ambos são substâncias com estrutura polimérica, sendo os primeiros de constituição

flavonóidica e os hidrolisáveis são formados pela esterificação de ácidos fenólicos,

basicamente de ácido gálico com polióis (açúcares, quase exclusivamente). A

denominação “hidrolisável” deve-se à facilidade de hidrólise das ligações do tipo

éster, enquanto as ligações C-C dos taninos condensados são mais dificilmente

rompidas. Percebe-se, pela diferente natureza das unidades constitutivas e dos tipos

de ligação formada entre os monômeros, que tratam-se de substâncias

quimicamente diferentes.(LAMB et al. 2003).

O grande apelo para a utilização de taninos modificados para tratamento de

águas está no fato de que algumas características dos taninos são preservadas

após as modificações químicas, capacidade de combinar-se com proteínas e metais,

além de ser um produto obtido de fontes renováveis e devido a sua composição

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orgânica, pode ser biologicamente degradado ou eliminado termicamente (OZCAR;

SENGIL, 2000; OZCAR; SENGIL, 2003; TANAC, 2003; SILVA et al, 2004).

O produto agente coagulante/floculante vegetal, assunto deste trabalho, é

produzido com taninos obtidos do extrato de acácia negra (TANFLOC SS da

empresa TANAC S/A e o Acquapol C1 SETA S/A líquidos).

Clarificação é uma das etapas de tratamento para purificação da água. É um

processo aplicado em águas superficiais para a remoção de sólidos em suspensão,

sólidos finos e outros materiais coloidais. O processo de clarificação engloba:

coagulação, floculação e sedimentação.

A coagulação exige a adição de um produto químico (coagulante) à água a ser

tratada e posterior mistura rápida. A reação química neutraliza as cargas coloidais e

forma um precipitado (flocos) para remoção subseqüente. Esses flocos apresentam-

se como partículas muito pequenas.

Após a coagulação, ocorre a floculação. Esta consiste na reunião de vários

flocos pequenos, mediante agitação suave, os quais formam partículas maiores com

maiores velocidades de decantação. A agitação deve ser cuidadosamente

controlada, para impedir a desintegração dos flocos frágeis. A água floculada passa

então para a fase de sedimentação, etapa final do processo de clarificação (DREW,

1979).

Diante da importância do monitoramento dos efluentes industriais, esse

trabalho teve como objetivo investigar eficiência de dois taninos vegetais (TANFLOC

SS e o Acquapol C1) nas etapas de coagulação, floculação e sedimentação do

tratamento do efluente gerado em uma empresa com produção de tinta à base água,

buscando atingir um clarificado de boa qualidade e possível de ser reutilizado na

produção ou nos sanitários da empresa.

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2 POLUIÇÃO AQUÁTICA

Os efluentes gerados pelas indústrias necessitam de tratamentos para redução

de sua carga poluidora antes de serem lançados nos córregos e rios próximos da

indústria, pois devem atender as legislações vigentes determinadas pelo órgão

responsável (FEPAM).

Atualmente, um dos problemas mais sérios que afeta o meio ambiente é a

poluição química de natureza orgânica ou inorgânica, decorrente dos despejos

residenciais e industriais. Define-se como poluição qualquer alteração física,

química ou biológica que produza modificação no ciclo biológico normal, interferindo

na composição da fauna e da flora do meio (GIORDANO, 1999).

A poluição aquática é considerada muito séria, pois provoca mudanças nas

características físicas, químicas e biológicas das águas, as quais interferem na sua

qualidade, impossibilitando o seu uso para o consumo humano. Os processos de

tratamento a serem adotados, as suas formas construtivas e os materiais a serem

empregados são considerados a partir dos seguintes fatores: a legislação ambiental

regional; o clima; a cultura local; os custos de investimento; os custos operacionais;

a quantidade e a qualidade do lodo gerado na estação de tratamento de efluentes

industriais; a qualidade do efluente tratado; a segurança operacional relativa aos

vazamentos de produtos químicos utilizados ou dos efluentes; explosões; geração

de odor; a interação com a vizinhança; confiabilidade para atendimento à legislação

ambiental; possibilidade de reuso dos efluentes tratados (GIORDANO, 1999).

Alguns metais pesados, por exemplo, são substâncias altamente tóxicas e não

são compatíveis com a maioria dos tratamentos biológicos de efluentes existentes.

Dessa forma, efluentes contendo esses metais não devem ser descartados na rede

pública, para tratamento em conjunto com o esgoto doméstico. As principais fontes

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de poluição por metais pesados são provenientes dos efluentes industriais, de

mineração e das lavouras (AGUIAR, 2002).

A atividade de uma substância tóxica depende sempre de sua concentração

no organismo, independente do mecanismo de intoxicação. Embora alguns metais

sejam biogenéticos, isto é, sua presença é essencial para permitir o funcionamento

normal de algumas rotas metabólicas, a maioria dos metais pesados, se ingeridos

em concentrações demasiadas, são venenos acumulativos para o organismo

(NEVES, 1980).

Mesmo em concentrações reduzidas, os cátions de metais pesados, uma vez

lançados num corpo receptor, como por exemplo, em rios, mares e lagoas, ao

atingirem as águas de um estuário sofrem o efeito denominado de Amplificação

Biológica. Este efeito ocorre em virtude desses compostos não integrarem o ciclo

metabólico dos organismos vivos, sendo neles armazenados e, em conseqüência,

sua concentração é extraordinariamente ampliada nos tecidos dos seres vivos que

integram a cadeia alimentar do ecossistema (JORDÃO, 1999).

A intoxicação por metais pesados provoca um conjunto específico de sintomas

e um quadro clínico próprio. Os dois principais mecanismos de ação dos metais

pesados, no ser vivo, são formação de complexos com os grupos funcionais das

enzimas, que prejudica o perfeito funcionamento do organismo, e a combinação

com as membranas celulares, que perturba ou em alguns casos mais drásticos,

impede completamente o transporte de substâncias essenciais, tais como os íons

Na+ e K+, e de substâncias orgânicas (JORDÃO, 1999).

Os metais pesados ocorrem no ambiente aquático sob diversas formas: em

solução na forma iônica ou na forma de complexos solúveis orgânicos ou

inorgânicos; formando ou ficando retidos às partículas coloidais minerais ou

orgânicas; ficando retidos no sedimento ou incorporados à biota (FEEMA, 1992).

As trocas entre as diferentes formas dependem principalmente das condições

de pH, força iônica, temperatura, da presença de ligantes disponíveis, da velocidade

das correntezas e da atividade biológica. Portanto, uma diminuição na velocidade de

fluxo favorece a sedimentação, enquanto um pH elevado e uma maior força iônica

induzem a precipitação (MEYNBURG, 1995).

Dessa forma, a avaliação real da qualidade da água apresenta algumas

dificuldades, pois a quantidade de metal solúvel não corresponde obrigatoriamente

às verdadeiras proporções de contaminações.

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Os metais pesados presentes nos efluentes industriais reduzem a capacidade

autodepurativa das águas, devido à ação tóxica que eles exercem sobre os

microorganismos. Esses microorganismos são os responsáveis pela recuperação

das águas, através da decomposição dos materiais orgânicos que nelas são

lançados. Com isso, ocorre um aumento na demanda bioquímica de oxigênio (DBO)

e provoca um consumo elevado do oxigênio dissolvido, criando dificuldades à vida

de outras populações, como os crustáceos, os moluscos e os peixes, caracterizando

um processo de eutrofização (FELLENBERG, 1980).

Esse florescimento demasiado acarreta vários problemas ambientais, tais

como deterioração do corpo receptor; odor pronunciado decorrente da

decomposição anaeróbia; alteração de cor e de turbidez da água; redução do teor

de oxigênio dissolvido; modificação da biota, bem como das condições de

proliferação da mesma e da sobrevivência da fauna aquática superior;

assoreamento de canais e de vias navegáveis podendo, até mesmo, levar a uma

maior perda de água por evaporação (MEYNBURG, 1995).

O meio mais usual de contaminação por metais pesados é através da

descarga de efluentes não tratados em rios ou lagos. Assim, fez-se necessário o

estabelecimento de normas para o lançamento de efluentes. Os valores máximos

permitidos de metais pesados que podem estar em um determinado efluente foram

estabelecidos, em 2005, pelo Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA 357).

Esses processos de fermentação de detritos resultam em grande consumo de

oxigênio e formação de amônio, metano, dióxido de carbono, entre outros. Isto leva

a uma diminuição do processo de fotossíntese de alguns organismos vegetais e

morte das populações de peixes e outros organismos aquáticos.

A crescente quantidade de indústrias atualmente em operação, especialmente

nos grandes pólos industriais do mundo, tem causado o acúmulo de grandes

concentrações de metais nos corpos hídricos como rios, represas e nos mares

costeiros. Isto ocorre, pois grande parte das indústrias não trata adequadamente

seus efluentes antes de lançá-los no ambiente.

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3 CONCEITOS PRELIMINARES BÁSICOS

3.1 Impurezas da Água

A água em sua forma molecular pura não existe na natureza, por conter

substâncias que podem estar em suspensão ou em solução, segundo o grau de

desagregação do material.

Por outro lado, de acordo com o tipo de impurezas presentes, a água pode

apresentar-se turva e/ou colorida.

Também são encontradas nas águas superficiais impurezas como: sólidos

dissolvidos em forma ionizada, gases dissolvidos, compostos orgânicos dissolvidos

e matéria em suspensão, tais como microrganismos (bactérias, algas e fungos) e

colóides. A maioria dessas impurezas apresenta cargas negativas em suas

superfícies, repelindo-se umas às outras, mantendo-se em suspensão estável por

longos períodos de tempo (PAVANELLI, 2001).

3.2 Características Físicas da Água

As principais medidas físicas que podem ser feitas na água são cor e turbidez.

Mas, além destas, ainda podem ser consideradas: a temperatura, sólidos o

potencial zeta, entre outras (PAVANELLI, 2001).

Turbidez

A turbidez pode ser definida como sendo o grau de redução que a luz sofre ao

atravessar uma certa quantidade de água, devido à presença das partículas e

substâncias que esta contém. Em sua maior parte, a turbidez é provocada pela ação

das chuvas, que, por meio de seus caminhos de escoamento na superfície do solo,

carregam partículas de areia e argila. As areias são partículas sedimentáveis sem

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coagulação. As argilas são formadas basicamente por argilominerais, compostos de

silicatos de hidratados de alumínio e ferro com certo teor de elementos alcalinos e

alcalinos terrosos, matéria orgânica, partículas de quartzo, pirita, calcita e outros

minerais residuais. As principais responsáveis pela turbidez da água são as

partículas suspensas (bactérias, detritos orgânicos e inorgânicos) e em menor

proporção os compostos dissolvidos (ESTEVES, 1998).

Cor

A cor da água, na maioria dos casos, é provocada por compostos orgânicos de

origem vegetal que, pela atividade de microrganismos e pelos resíduos das

atividades humanas, se decompõem (PAVANELLI, 2001). As substâncias orgânicas

podem ser removidas por um processo secundário de tratamento biológico, mas a

cor é reduzida pelo uso de métodos físico-químicos (SAPARI, 1996; KIRBY, 1995;

HANG et al, 1994).

Estes tratamentos são necessários para que o efluente cause o menor impacto

possível no corpo receptor que venha recebê-lo.

Sólidos

O processo físico tem como finalidade à remoção de sólidos em suspensão,

areias, óleos e gorduras (BRAILE, 1979; LORA, 2000). Para essa finalidade são

utilizados os seguintes equipamentos: grades, peneira, caixa de areia, decantadores.

Os sólidos são compostos por substâncias dissolvidas e em suspensão,

decomposição orgânica e ou inorgânica. Analiticamente são considerados como

sólidos dissolvidos àquelas substâncias ou partículas com diâmetros inferiores a 1,2

µm e como sólidos em suspensão as que possuírem diâmetros superiores.

Os sólidos em suspensão são subdivididos em sólidos coloidais e

sedimentáveis/ flutuantes. Os sólidos coloidais são aqueles mantidos em suspensão

devido ao pequeno diâmetro e pela ação da camada de solvatação que impede o

crescimento dessas partículas.

O teste de Sólidos Totais (ST) foi concebido para interpretar, quantitativamente

a presença total de matéria que não seja água, em um despejo, seja na forma de

substâncias dissolvidas, em forma coloidal ou em suspensão. Seu teor é obtido pela

pesagem do resíduo da evaporação de uma amostra correspondendo, pois a sua

fase seca (aquecimento contínuo da amostra entre 103 a 105ºC). É, pois o resíduo

da desidratação da amostra (BRAILE, 1979).

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3.3 Algumas Características Químicas da Água

Alcalinidade, Acidez e pH

A alcalinidade da água é importante na coagulação química, pois os

coagulantes comumente têm atuação como ácidos em solução, reduzindo a

alcalinidade do meio e baixando o valor do pH, sendo necessária freqüentemente a

adição de alcalinizante para o equilíbrio do pH.

A alcalinidade da água pode ser entendida como a capacidade de

neutralização de ácidos, e a acidez, de neutralização de bases (PAVANELLI, 2001).

A matéria orgânica

A matéria orgânica está contida na fração de sólidos voláteis, mas

normalmente é medida de forma indireta pelas demanda bioquímica de oxigênio

(DBO) e demanda química de oxigênio (DQO). A DBO mede a quantidade de

oxigênio necessária para que os microorganismos biodegradem a matéria orgânica.

A DQO é a medida da quantidade de oxigênio necessária para oxidar quimicamente

a matéria orgânica. A matéria orgânica ao ser biodegradada nos corpos receptores

causa um decréscimo da concentração de oxigênio dissolvido (OD) no meio hídrico,

deteriorando a qualidade ou inviabilizando a vida aquática. A principal aplicação

deste tipo de processo está orientada na remoção da matéria orgânica presente nos

rejeitos, medidos como demanda química de oxigênio (FREIRE et al. 2000).

Os fenóis podem originar-se em composições desinfetantes, em resinas

fenólicas e outras matérias primas.

O fenol e seus derivados nitratos são poluentes nocivos à saúde humana e à

vida aquática, além de conferirem odores e sabores desagradáveis à água mesmo

em baixas concentrações (AL-ASHEH et al. 2003; AHMARUZZAMAN et al. 2005).

Estes compostos são lançados no ambiente aquático por indústrias químicas,

petroquímicas, farmacêuticas, têxteis, refinarias de petróleo, resinas fenólicas,

fertilizantes e ainda são utilizados como intermediários na síntese de pesticidas,

inseticidas e plásticos (MOHAMED et al., 2006; SRIVASTAVA et al. 2006).

A elevada solubilidade dos fenóis em água, aliada à sua alta reatividade e

resistência a biodegradação, torna o lançamento destes compostos em corpos

d’água receptores um sério problema ambiental (BIELICKADASZKIEWICZ et al.

2004).

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Tendo em vista a elevada toxicidade do fenol e de seus derivados ao homem e

à vida aquática, torna-se imprescindível o tratamento de esgotos industriais que

utilizam estes compostos em seus processos químicos. O tratamento do esgoto

destas indústrias pode ser feito por processos físico-químicos (adsorção e troca

iônica), oxidação química (oxigênio, peróxido de hidrogênio, ozônio, etc.) e

degradação biológica aeróbia ou anaeróbia (SRIVASTAVA et al. 2006), além dos

processos eletroquímicos, que utilizam como principal agente o elétron, considerado

um reagente limpo e, portanto ambientalmente correto (PANIZZA et al. 2000).

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4 TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS E BIOLÓGICO

4.1 Etapas de um Tratamento de Efluente

O funcionamento de uma Estação de Tratamento de Efluente (ETE)

compreende basicamente as seguintes etapas: Tratamento Preliminar, tratamento

primário, tratamento secundário, tratamento terciário.

4.1.1 Tratamento Preliminar

Constituído unicamente por processos físicos. Nesta etapa, é feita a remoção

dos materiais em suspensão, através da utilização de grelhas e de crivos grossos

(gradeamento), e a separação da água residual das areias a partir da utilização de

canais de areia (desarenação) (DUARTE, 2007).

4.1.2 Gradeamento

Etapa na qual ocorre a remoção de sólidos grosseiros, onde materiais de

dimensões maiores do que o espaçamento entre as barras são retido. Há grades

grosseiras que tem como objetivo reter o material sólido grosseiro em suspensão no

efluente. As principais finalidades do gradeamento são: proteção dos dispositivos de

transporte dos efluentes (bombas e tubulações); proteção das unidades de

tratamento subseqüentes e proteção dos corpos receptores (BRESAOLA, 1983).

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4.1.3 Desarenação

Etapa na qual ocorre a remoção da areia por sedimentação. Esse mecanismo

ocorre da seguinte maneira: os grãos de areia, devido às suas maiores dimensões e

densidade, vão para o fundo do tanque, enquanto a matéria orgânica, de

sedimentação bem mais lenta, permanece em suspensão, seguindo para as

unidades seguintes.

As finalidades básicas da remoção de areia são: evitar abrasão nos

equipamentos e tubulações; eliminar ou reduzir a possibilidade de obstrução em

tubulações, tanques, orifícios, sifões, e facilitar o transporte do líquido,

principalmente a transferência de lodo, em suas diversas fases (KURITA, 2009).

4.1.4 Remoção de Óleos e Graxas

Separa óleos, graxas e alguns sólidos finos, que por serem menos densos que

a água, são removidos, através de processos de flotação. Tem-se duas

possibilidades: a flotação natural, que ocorre nas caixas de gordura, e a flotação

mecânica, através da injeção de pequeníssimas partículas de ar (SANCHES, 2003).

Óleos e graxas acarretam uma série de problemas ao tratamento de efluentes,

como por exemplo, entupimento dos orifícios da peneira, formação e acúmulo de

pelotas de gordura no homogeneizador e formação de uma película de óleo na

superfície dos sistemas biológicos que pode prejudicar a transferência de O2 ao meio

líquido.

4.1.5 Peneiramento

Remoção de sólidos mais finos, que não foram retirados pelo gradeamento e

na caixa de gordura. Estes sólidos devem ser retirados nesta etapa para que se

tenha melhores resultados nas etapas posteriores.

4.2 Tratamento Primário

O tratamento primário é constituído unicamente por processos físico-químicos.

Nesta etapa procedem-se a equalização e neutralização da carga do efluente a partir

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de um tanque de equalização e adição de produtos químicos. Seguidamente, ocorre

a separação de partículas líquidas ou sólidas através de processos de floculação e

sedimentação, utilizando floculadores e decantador (sedimentador) primário.

4.2.1 Ajuste de pH

Para uma coagulação eficiente, o pH do efluente deve ser controlado e o valor

de pH ideal é aquele que proporciona um líquido clarificado de boa qualidade, com

flocos grandes e em tempo reduzido, podendo ser ajustado utilizando um phmetro e

fazendo ensaios em JAR-TEST com o efluente em uso.

Para correções de pH em efluentes ácidos, o álcali mais utilizado é a cal (CaO).

Pode-se substituir a cal por hidróxido de sódio (NaOH). Para correções de pH em

efluentes alcalinos são utilizados ácido sulfúrico e mais recentemente, o gás

carbônico (CO2).

4.2.3 Coagulação/Floculação

Chama-se coagulação/floculação o processo pelo qual as partículas aglutinam-

se em pequenas massas com peso específico superior ao da água, chamadas

flocos, que são formados através da aproximação das partículas em suspensão ou

estado coloidal no efluente. A floculação e a coagulação consistem na clarificação

das águas pelo arraste do material finamente dividido em suspensão por agentes

coagulantes (OLIVEIRA, 2001).

Os coagulantes interagem com os sólidos, aumentando seu peso molecular e

desenvolvendo cargas de superfície nas partículas em suspensão.

A carga de superfície das partículas pode desenvolver-se por adsorção,

ionização e substituição isomorfa.

Para que a coagulação ocorra é necessária à desestabilização dos sólidos em

suspensão que, por agregação ou adsorção, anulam as cargas repulsivas das

partículas.

É realizada em tanques de mistura com tempo de retenção hidráulico de cerca

de 10 min., por meio de um agitador rápido.

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A quantidade em média de coagulante gasto varia, sendo que as maiores

dosagens são empregadas quando há a necessidades de clarificados muito

límpidos.

Esse processo é utilizado para: remoção de turbidez orgânica ou inorgânica

(que pode sedimentar rapidamente), remoção de cor verdadeira ou aparente,

eliminação de bactérias, vírus e organismos patogênicos suscetíveis de ser

separados por coagulação, destruição de algas e plâncton em geral, eliminação de

substâncias produtoras de sabor e odor, e de precipitados químicos suspensos em

outros (VALENCIA, 1973).

A coagulação química consiste no tratamento de água com certos compostos

químicos para agregar as partículas não sedimentáveis em massas de material

sólido, grandes e pesadas que são relativamente fáceis de serem removidas. Esses

agregados de partículas são chamados “flocos”. A prática de coagulação inclui

diversas operações, que são abaixo discutidas, pelo fato de envolverem diferentes

considerações. O primeiro passo no processo consiste em dosar um ou mais

compostos químicos à água. Em seguida, é necessária a mistura de modo que os

compostos químicos sejam rápido e totalmente distribuídos e que todas as partes de

água sejam igualmente tratadas. Durante a fase de mistura ou imediatamente após,

ocorrem determinadas reações químicas. Muitos dos produtos oriundos das reações

são insolúveis e começam a sedimentar como partículas sólidas. A etapa seguinte é

a floculação, que significa agitação branda da água por um determinado período de

tempo. Isso favorece a colisão dos pequenos flocos com cada um dos outros e

também com as demais partículas suspensas na água. Esta condição faz com que

os pequenos flocos e as partículas se agrupem formando massas grandes, de rápida

sedimentação. A etapa que sucede a floculação é a sedimentação, que é a remoção

dos flocos da água por decantação (USP, 1971).

A mistura rápida do coagulante e o efluente provocam hidrólise, polimerização

e reação com a alcalinidade, formando hidróxidos denominados gel, produzindo na

solução, íons positivos. Estes íons desestabilizarão as cargas negativas dos colóides

e sólidos em suspensão, reduzindo o potencial zeta a ponto máximo de zero,

denominado ponto isoelétrico, permitindo a aglomeração das partículas e,

conseqüentemente, a formação os flocos. Os flocos assim formados poderão ser

separados da água através da decantação , flotação ou filtração (NUNES, 1996).

20

4.2.4 Filtração

É o processo da passagem de uma mistura sólido – líquido através de um meio

poroso (filtro), que retém os sólidos em suspensão conforme a capacidade do filtro e

permite a passagem da fase líquida. O processo de filtração em membranas é

atualmente o processo com maior desenvolvimento para aplicações em efluentes

industriais. A sua aplicação pode ocorrer tanto em reatores de lodos ativados quanto

em processos de polimento para retenção de microorganismos ou moléculas

orgânicas responsáveis por cor ou toxicidade (CORAUCCI FILHO et al. 2001).

4.2.5 Secagem de Lodo

Os processos de tratamento de efluentes normalmente geram resíduos sólidos,

sejam oriundos das etapas físico-químicas ou biológicas.

A destinação final dos resíduos pressupõe a secagem prévia devido à

segurança ambiental para armazenamento, transporte e destino final, bem como em

relação aos custos de destinação. A legislação ambiental e as empresas

administradoras de aterros e resíduos perigosos não recebem lodos com água livre

e ou que apresentem umidade superior a 70%.

Os processos de secagem de resíduos podem ser classificados em naturais ou

mecânicos. A secagem natural pode ser dividida em leitos de secagem ou lagoas de

lodo. A secagem mecânica pode ser dividida em: filtro-prensa e a vácuo, “decanter”

centrífugas e prensa desaguadora contínua.

A secagem de qualquer lodo oriundo de estações de tratamento está

intimamente ligada às características de hidratação do lodo e ao destino do mesmo

(NOVAK et al. 1994).

4.2.6 Filtro-Prensa

O Filtro-Prensa opera em diversas pressões sendo utilizados diversos tipos de

tecidos ou telas. Se forem possíveis a sua reutilização os filtros ou telas filtrantes são

de tecido e no caso de serem descartáveis são de papel. A seleção dos tecidos ou

papel é realizada através de testes em filtros piloto e no caso de lodos com

características conhecidas, pelos catálogos dos fabricantes.

21

A desvantagem do filtro-prensa é que o sistema é descontínuo, ou seja, a cada

ciclo de operação, o sistema deve ser desligado para a remoção das tortas de lodo.

As operações de desmoldagem e remoção das tortas podem ser automatizadas.

O lodo seco é o que normalmente apresenta o maior teor de sólidos entre os

processos mecanizados (aproximadamente 50 %).

4.3 Tratamento Secundário

Etapa na qual ocorre a remoção da matéria orgânica, por meio de reações

bioquímicas. Os processos podem ser Aeróbicos ou Anaeróbicos.

Os processos aeróbios simulam o processo natural de decomposição, com

eficiência no tratamento de partículas finas em suspensão. O oxigênio é obtido por

aeração mecânica (agitação) ou por insuflação de ar. Já os Anaeróbios consistem na

estabilização de resíduos feita pela ação de microorganismos, na ausência de ar ou

oxigênio elementar (BRANCO; HESS, 1975).

4.3.1 Processos Biológicos

Os processos biológicos de tratamento reproduzem em escala de tempo e área

os fenômenos de autodepuração que ocorrem na natureza. Os tratamentos

biológicos de esgotos e efluentes industriais têm como objetivo remover a matéria

orgânica dissolvida e em suspensão, através da transformação desta em sólidos

sedimentáveis (flocos biológicos), ou gases (RAMALHO, 1991).

Os produtos formados devem ser mais estáveis, tendo os esgotos ou efluentes

industriais tratados um aspecto mais claro, e significativa redução da presença de

microorganismos e menor concentração de matéria orgânica.

Os processos de tratamento biológicos têm como princípio utilizar a matéria

orgânica dissolvida ou em suspensão como substrato para microorganismos tais

como bactérias, fungos e protozoários, que a transformam em gases, água e novos

microorganismos. Os microorganismos, através de mecanismos de produção de

exopolímeros (GRADY JUNIOR; LIN, 1980), formam flocos biológicos mais densos

que a massa líquida, da qual separam-se com facilidade.

A fração da matéria orgânica transformada em sólidos situa-se na faixa de 6 a

60% (GRADY JUNIOR; LIN, 1980), dependendo de diversos fatores, tais como, o

22

processo dotado e a relação alimento / microorganismos (A/M). A outra parte da

matéria orgânica é transformado em gases, notadamente o gás carbônico e/ ou em

metano nos sistemas anaeróbios.

Os flocos biológicos em excesso, chamado de excesso de lodo, são retirados

dos sistemas de tratamento e submetidos a processos de secagem natural ou

mecanizada.

Os esgotos e os efluentes industriais clarificados devido à remoção da matéria

orgânica em suspensão (coloidal ou sedimentável) e dissolvida, bem como pela

redução da presença de microorganismos, são considerados tratados. O grau de

tratamento requerido é função da legislação ambiental, ou seja, das características

ou pelo uso preponderante atribuído ao corpo receptor (FEEMA, 1992). Os principais

processos são: Lagoas anaeróbias e fotossintéticas.

Os processos aeróbios são normalmente representados por lodos ativados e

duas variantes: aeração prolongada; lodos ativados convencionais; lagoas aeradas

facultativas; aeradas aeróbias.

Os processos facultativos são bem representados pelos processos que utilizam

biofilmes (filtros biológicos, biodiscos e biocontactores) e por algumas lagoas

(fotossintéticas e aeradas facultativas). Os biocontactores apresentam também

processos biológicos aeróbios.

Os processos anaeróbios ocorrem em lagoas anaeróbias e biodigestores.

4.3.2 Digestão Anaeróbia

Etapa na qual ocorre a estabilização de substâncias instáveis e da matéria

orgânica presente no lodo fresco.

A digestão é realizada com as seguintes finalidades: destruir ou reduzir os

microrganismos patogênicos; estabilizar total ou parcialmente as substâncias

instáveis e matéria orgânica presentes no lodo fresco; reduzir o volume do lodo

através dos fenômenos de liquefação, gaseificação e adensamento; dotar o lodo de

características favoráveis à redução de umidade e permitir a sua utilização, quando

estabilizado convenientemente, como fonte de húmus ou condicionador de solo para

fins agrícolas (MEYNELL, 1976).

23

4.3.3 Tratamento Terciário

O tratamento terciário pode ser empregado com a finalidade de conseguir

remoções adicionais de poluentes em águas residuárias, antes de sua descarga no

corpo receptor e ou para recirculação em sistema fechado. Essa operação é também

chamada de “polimento”.

24

5 TANINOS VEGETAIS

Definição

A palavra "tanino" é um termo técnico que não caracteriza uma expressão

química específica, pertencendo ao grupo de compostos polihidroxifenólicos, que se

encontram misturados, constituídos por polifenóis simples, carboidratos,

aminoácidos e gomas, e que têm a propriedade de transformar a pele de animais em

couro, e podem ser usados na produção de plásticos, como anticorrosivos, cola,

floculante, etc. (SETA S/A, 2007). São encontrados em árvores de grande e

pequeno porte.

5.1 Taninos Encontrados na Natureza

Os taninos são compostos polifenólicos, solúveis em água em maior ou menor

grau, com massa molecular variando entre 300 e 5000, que apresentam notável

habilidade de formar complexos com proteínas, alcalóides, polissacarídeos e metais,

formando normalmente compostos insolúveis. Estão distribuídos uniformemente na

natureza encontrando-se em plantas de praticamente todas as espécies. Nas

plantas, os taninos têm normalmente função protetora contra herbívoros (devido a

sua adstringência) e pragas diversas (fungos, bactérias, etc devido a sua habilidade

de reagir com proteínas e polissacarídeos). Alguns taninos apresentam também

notável proteção contra raios solares, evitando danos que poderiam ser causados

em folhas e outras partes da planta por ação de raios UV. Existem dois tipos de

taninos encontrados na natureza, os taninos hidrolisáveis e os taninos condensados

(SETA S/A, 2007).

Os taninos hidrolisáveis, que possuem ligações éster e sofrem hidrólise

rapidamente a temperaturas moderadas (60ºC ou acima) ou a temperaturas mais

25

baixas por ação de ataque enzimático ou microbiano, podem ser divididos em dois

sub grupos: os galotaninos e os elagitaninos.

5.2 Taninos Hidrolisáveis

Os taninos hidrolisáveis, que possuem ligações éster e sofrem hidrólise

rapidamente a temperaturas moderadas (60ºC ou acima) ou a temperaturas mais

baixas por ação de ataque enzimático ou microbiano, podem ser divididos em dois

sub grupos: os galotaninos e os elagitaninos.

Os taninos hidrolisáveis são unidos por ligações éster-carboxila, sendo

prontamente hidrolisáveis em condições ácidas ou básicas (HAGERMAN, 1981). A

unidade básica estrutural desse tipo de tanino é um poliol, usualmente D-glucose,

com seus grupos hidroxilas esterificados pelo ácido gálico (galotaninos) ou pelo

hexadihidroxifênico (elagitaninos).

5.2.1 Galotaninos

Apresentam como núcleo a glicose e possuem uma estrutura de poliéster que

se hidrolisam com facilidade e são encontrados em alguns vegetais como por

exemplos: no Carvalho, Sumac e Tara. São ésteres do ácido gálico com

carboidratos. Glicose e ácido quinico no galotanino chinês e tara respectivamente.

Em ambos casos, um grupo OH do carboidrato é esterificado por um ácido

poligálico, produzido por até quatro resíduos de ácido gálico, formando um polímero

linear por esterificação. O mais comum dos galotaninos é o ácido tânico apresentado

nas figura 01 e 2.

26

Figura 1: Estrutura química de tanino hidrolisável Fonte: SETA S/A 2007

Figura 2: Polímero linear galotaninos “Chinês” Fonte: SETA S/A 2007

5.2.2 Elagitaninos

São mais numerosos (Castanheiro, Valonea, Carvalho, Mirabolano, Algarobilla

e Divi divi) e possuem uma química mais complexa. Tendem a precipitar ácido

elágico, pois contém ésteres do ácido hexahidróxidifênico. A figura 3 apresenta

reação de obtenção do ácido elágico.

27

Figura 3: Taninos de Elagitaninos Fonte: SETA S/A 2007

Um exemplo de tanino hidrosolúvel é a “Pedunculagina” encontrada no

Carvalho, mas a maior parte dos elagitaninos contém ácidos hexahidróxidifênicos

modificados por oxidação, isomerização ou degradação parcial por ruptura anelar.

Valonea e Castanheiro contêm ácido nonahidróxitrifênico. A figura 4 apresenta a

estrutura do tanino de Elagitaninos encontrada no Carvalho.

Figura 4: Taninos de Elagitaninos encontrado no Carvalho Fonte: SETA S/A 2007

5.3 Taninos Condensados

Os taninos condensados, que não sofrem hidrólise por não possuírem ligações

éster, mas sim ligações C-C, são capazes de sofrer oxidação e/ou polimerizações

produzindo produtos insolúveis.

28

Estes contêm proantocianidinas, que são polímeros de leucoantocianidinas.

Taninos condensados ocorrem muito amplamente e em plantas primitivas. Muitos

são moléculas bastante pequenas, que são na verdade dímeros, mas os mais

importantes são os taninos da Acácia e Quebracho, que são polímeros.

5.4 Usos e Aplicações dos Taninos

Devido a sua habilidade de reagir com proteínas, os taninos servem como

agentes curtentes, ou seja, conseguem através de ação química, transformar peles

de animais (putrescíveis) em couro (imputrescíveis) e são muito utilizados na

indústria do couro. Devido a sua grande versatilidade do ponto de vista químico e à

sua variedade, diversos outros usos dos taninos são possíveis, como por exemplo

servir de matéria prima para a produção de floculantes (tratamento de água potável

e de efluentes), clarificantes de açúcar, cerveja e vinho, adesivos (de caráter vegetal

não tóxico), corantes, auxiliares de fabricação de cerâmicas e auxiliares de

perfuração de poços profundos (petróleo), só para citar alguns exemplos de

aplicações industriais. Outra área de interesse dos taninos que está cada vez mais

importante é as áreas farmacêuticas e cosméticas, entrando em formulação de

cremes contra o envelhecimento da pele, fármacos e suplementos alimentares, além

de servir como agentes antioxidantes naturais nas indústrias alimentícias. Algumas

outras aplicações dos taninos são seu uso em próteses dentárias antibacteriana,

devido a sua habilidade de inativar bactérias por ação com as proteínas e

polissacarídeos, componentes das membranas celulares das bactérias (SETA,

2007).

A indústria moderna utiliza os taninos vegetais no curtimento de peles há

muitas dácadas. Cada vez são descobertas mais utilidades, como por exemplo, a

utilização dos floculantes, para tratamento de água e esgoto (SILVA, 1999).

Existem ainda inúmeros estudos científicos associando grandes benefícios dos

taninos ao homem, tanto devido a seu poder bacteriostático e/ou bactericida quanto

a seu poder como antioxidante. Por exemplo, os efeitos benéficos dos taninos, ou

também chamados polifenóis, do chá verde, alcachofra e vinho estão rotineiramente

aparecendo nas mídias mais variadas. O quadro 1 apresenta algumas fontes de

taninos.

29

Quadro 1 - Algumas Fontes de Tanino Vegetal de Importância Comercial

Família Nome Nome Científico Tipo

Quebracho Shinopsis Lorentzii Condensado

Sumac Rhus Typhina Hidrolisável Anacardiáceas

Chinês Rhus Semialata Hidrolisável

Rizoforáceas Mangrove Várias Espécies Condensado

Acácia ou Mimosa Acácia Mearnsii Condensado

Burma Acácia Catechu Condensado

Divi-Divi Casealpina Coriaria Hidrolisável

Tara Casealpina Spinosa Hidrolisável

Leguminosas

Algarobilla Caesalpina Brevifolia Hidrolisável

Castanheiro Castanea Sp Hidrolisável

Valonea Quercus Aegilops Hidrolisável

Carvalho Quercus SP Hidrolisável Fagáceas

Turco Quercus infectoria Hidrolisável

Mirtáceas Eucalipto Eucalyptus Sp Condensado e Hidrol:

Rubiáceas Gamber Uncaria Gambeier Condensado

Combretácias Mirabolano Terminalia Chebula Hidrolisável Fonte: SETA S/A 2007

5.5 Características Físico-Químicas dos Taninos

Devido a grande variedade de taninos existentes na natureza, pode-se dizer

que suas características físicas e químicas são igualmente variadas. No caso de

taninos condensados e mais especificamente, no caso de taninos obtidos da Acácia

Negra, algumas informações físicas podem ser encontradas a seguir como mostra a

tabela 1.

Tabela 1 - Características Físicas e Químicas dos Taninos

Característica Unidade Valor

pH (Solução 0,6% m/V) - 5,0 - 5,4

Cor R - Y (Solução 0,6 m/V) Lovibond 960 1,2 - 2,4 e 3,6 - 5,0

Viscosidade (Solução 50% m/V, 80ºC) cP ~ 50

PF ( c/ decomposição) ºC > 200

Densidade Aparente g/cm³ 0,5 - 0,6 Fonte: SETA S/A 2007

30

Do ponto de vista químico, suas propriedades não são tão variadas. Quase

todos os taninos reagem muito bem com proteínas formando compostos insolúveis.

Reagem igualmente bem com polissacarídeos e com alguns alcalóides. Entretanto,

sua característica química mais notável é a sua habilidade de complexar metais

formando compostos coloridos, que podem variar de vermelho a violeta,

dependendo do metal e do meio onde se encontra (solvente, pH, etc). Estes

complexos são muitos coloridos e alguns são usados comercialmente como

corantes. No caso do metal ser o Ferro, formam compostos de cor violeta intensa, e

mesmo pequenas quantidades podem colorir águas superficiais (SETA S/A, 2007).

31

6 TRATAMENTO DE EFLUENTE BASE ÁGUA EM UMA EMPRESA D E TINTA

A Indústria de Tinta na qual foi realizado a os testes produzem tintas Base

Água, para a fabricação desta tintas é necessário à utilização da água como matéria

prima na fabricação e também para limpeza dos equipamentos após os produtos

serem embalados. Essa água após o processo de limpeza se transforma em água

poluída, carregada de contaminantes que destroem o meio ambiente onde forem

descartados sem um prévio tratamento. Este procedimento tem por objetivo

descrever a sistemática de operação da Estação de Tratamento de Efluentes da

Planta Látex referente à etapa físico-química.

6.1 Procedimentos

O efluente industrial bruto é a água resultante do processo de limpeza de

equipamentos e tanques da planta látex, pias do laboratório de produção, lavagem

de bombonas (esporádico) e canisters de máquinas Multicolor (esporádico).

Quando o efluente chega a ETE pode ser acondicionado em quatro tanques de

decantação com capacidade de 10 m³ cada. Eles possuem função de

armazenamento, homogeneização e tratamento físico-químico. Todo o controle dos

decantadores é realizado através de um painel eletrônico.

6.2 Operação dos Decantadores - Painel Eletrônico

Na operação dos equipamentos da ETE deve-se utilizar o Painel Eletrônico.

Através dele podem ser executadas todas as operações necessárias para fazer o

tratamento físico-químico do efluente industrial. Na estação de tratamento

32

encontram-se quatro tanques decantadores utilizados para receber e fazer o

tratamento primário (coagulação/floculação e sedimentação) do efluente gerado.

Após a sedimentação é feita a retirada do clarificado que passa por um filtro de

areia e após é enviados para uso nos sanitários da empresa, o lodo sedimentado é

prensado em filtro prensa conforme mostra a figura 5, apresentada a seguir.

Figura 5: Filtro Prensa Fonte: PPG, 2008.

O lodo entra no filtro prensa e fica retido entre as placas e o clarificado restante

do tratamento de efluente que está incluso no lodo passa pela lonas das placas é

enviado para os sanitários também. Após o filtro estar cheio é aberto e o lodo nessa

etapa apresenta-se com nível de umidade reduzido, podendo ser enviado para

destinação final em forma de resíduo sólido.

33

Figura 6: Filtro de areia e Carvão Fonte: PPG 2008

O clarificado passa pelo filtro de areia e carvão onde ficam retido Sólidos

suspensos que ainda não haviam precipitado, após o filtro temos um clarificado com

menos sólidos e possivelmente com turbidez menor em relação a que se encontrava

antes do filtro. O filtro também pode reter materiais em suspensão e outras

substâncias que diminui a qualidade dessa água.

6.3 Tratamento físico-químico (coagulação/floculaçã o)

Para tratamento do efluente usa-se Tanfloc SS em um funil de preparação,

onde adicionamos o Tanfloc em seguida adicionamos água para diluição até encher

o funil.

Se necessário utilizar antiespumante que é preparado diretamente no contêiner

de armazenamento para tal dilui-se em água.

Quando é utilizado o polímero, este é preparado em cowles específico,

agitando-se até completa dissolução. A validade do polímero é de três dias.

Nos decantadores existem válvulas para adição de coagulante/floculante e

antiespumante no efluente que deverá estar em agitação alta durante o tratamento.

Adiciona-se o coagulante/floculante até a formação de flocos, desaparecimento do

aspecto leitoso e visualização de clarificado transparente. Se durante o tratamento

34

houver formação de espuma deve-se adicionar antiespumante abrindo a válvula e

dosar até que a espuma se desfaça. Após a obtenção do clarificado transparente

deve-se colocar em agitação lenta.

6.4 Operação de retirada do decantador e cloração d o clarificado

Ao finalizar o tratamento deixa-se o efluente parado por um período de 20 a 30

minutos para que ocorra a separação da fase líquida (clarificado) da fase sólida

(lodo). Após este tempo transfere-se o clarificado para o filtro de areia e carvão após

este o clarificado chega aos tanques de armazenamentos e a partir destes são

distribuídos para os sanitários.

No tanque de armazenamento do clarificado filtrado ocorre a etapa de cloração

do efluente tratado a ser reutilizado nos sanitários. Ele é clorado por meio de bomba

dosadora automática.

O lodo é enviado ao filtro prensa até seu enchimento e após retirados em

contêiner que são enviados para destinação final.

6.5 Coleta de amostra para análise físico-química

A coleta de amostra para análise é feita diariamente na saída do tanque de

armazenamento do clarificado. Essas amostras são utilizadas para controle interno

ou para satisfazer Licença de Operação da empresa.

35

7 JAR TEST

Os ensaios de coagulação/floculação em “Jar Test” são feitos para mostrar a

natureza e a extensão do tratamento químico que vai ser efetivado na estação de

tratamento. Muitas das substâncias adicionadas aos tanques e unidades de

tratamento de água podem ser avaliados em uma escala de laboratório, através de

ensaios (Jar test). Os estudos de tratamento do efluente por coagulação/floculação

em laboratório foram realizados em um aparelho de “Jar-Test”, HD hidraulis (JT

102).

Nesse teste dá indicações valiosas sobre a adição do coagulante na mistura

rápida e a floculação mistura lenta e condições de sedimentação pré-estabelecidas

em laboratório. Os resultados dos testes têm valor considerável no projeto de novas

estações de tratamento que não possuam informações corretas sobre o coagulante

mais adequado para determinado tipo de água e tipo de floco resultante. (USP,

1970).

36

8 MATERIAIS E MÉTODOS

Efluente

O efluente estudado no presente trabalho foi proveniente da produção de tinta

látex ou (água base) de uma Indústria de Tintas. As principais operações realizadas

por este setor da empresa são a produção de tinta látex e envaze das mesmas em

embalagens de 18L, 3,6L e 0,9L e após cada etapa da operação é feita a limpeza

dos equipamentos e tubulações gerando o efluente industrial a ser tratado.

Para a analise e testes nos efluentes encheu-se o tanque decantador com

capacidade de 10m³ por diversos tipos de efluentes gerados durante o dia. Após o

tanque encher esse ficou sob agitação até completa homogeneização.

Vidrarias e equipamentos

Pipetas graduadas de10mL, provetas graduadas de 100mL, frasco plástico de

500 mL com tampa, béqueres de vidro 1L, funis de vidro, cronômetro técnos,

pHmetro Gehaka PG 2000, Jar Test HD hidraulis (JT 102), com três cubas de 2L,

régua de 30cm MOD 7330 Desentec.

Reagentes

Todos os reagentes empregados no presente trabalho foram de qualidade

comercial, tanino catiônico Tanfloc SS e tanino catiônico Acquapol C1.

Análises

As análises de DQO, Sólidos Suspensos e Turbidez nos efluentes bruto e

clarificado foram realizado no laboratório da Laborquímica. Medidas de pH, sólidos

sedimentáveis, altura do lodo, tamanho do floco e velocidade de decantação foram

realizados no laboratório da empresa. As análises seguiram os procedimentos do

“Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 21º ed” (APHA

1995).

37

Ensaios realizados no Jar Test

Para a analise e testes nos efluentes gerados encheu-se durante o dia um

tanque decantador com capacidade de 10m³ provenientes de diversos processos de

fabricação e mantido sob agitação até que todos os testes fossem finalizados. A

partir do efluente bruto foram retiradas alíquotas de 2L de amostra para cada ensaio

no teste de jarros.

Com o Jar Test realizaram-se em laboratório as três fases consideradas na

prática como essenciais no processo de coagulação/floculação, nas estações de

tratamento de água que são, respectivamente: mistura rápida (coagulação), mistura

lenta (floculação) e sedimentação (ou decantação).

O aparelho de Jar test, HD hidraulis (JT 102), utililizado para a realização dos

testes é composto por 3 pás agitadoras. Foram utilizados 3 beckers de 2,0 L , sendo

que em cada um foi adicionado 2,0 L de amostra, para a realização do experimento.

Inicialmente, ligou-se a agitação com uma rotação de 120 rpm, tendo como

objetivo homogeneizar as amostras. A seguir, iniciou-se a fase de mistura rápida,

com a adição do coagulante (tanino), aproximadamente 5 minutos. Após adição do

coagulante iniciou-se o processo de floculação. Primeiramente manteve-se a rotação

de 120 rpm e após diminuiu-se a rotação para 30 rpm (mistura lenta). A mistura lenta

é a fase de floculação, onde diminuiu-se a rotação das pás de 120 para 30 rpm

(aproximadamente 2 minutos). O período de decantação foi de 20 minutos. Assim,

pode-se observar a qualidade do clarificado e medir a quantidade de lodo formado

em cada amostragem. Foi adicionado o tanino até obtenção de um efluente

clarificado límpido e sem presença de cor com análise visual.

Visando melhorias no processo de tratamento de efluente e buscando

alternativas econômicas optamos em fazer ensaios em Jar Test com o efluente bruto

proveniente da produção de tintas à base de água, para isso utilizamos na etapa de

coagulação/floculação dois tipos de taninos, sendo um de cada empresa (Tanfloc SS

e Acquapol C1) e em três concentrações diferentes de 10%, 15% e 25% (v/v).

Após a etapa de coagulação/floculação foi obtido um efluente clarificado isento

de materiais em suspensão, sem cor e apresentando pouco odor. As análises de

Demanda Química de Oxigênio (DQO), turbidez, pH, sólidos sedimentáveis, sólidos

suspensos, foram realizadas no efluente bruto e no efluente clarificado. As

observações referentes a tamanho do floco, velocidade de decantação e quantidade

38

de lodo gerado foram realizadas após o processo de floculação/coagulação somente

no efluente clarificado.

Na tabela a seguir serão apresentadas as análises no efluente bruto e no

efluente clarificado obtido após o uso dos taninos como coagulante/floculante nos

testes de jarros.

Tabela 2 - Testes realizados com diferentes concentrações(10, 15 e 25% v/v) de coagulantes/floculantes.

Amostra 1

Análise

Efuente Bruto

Acqua-pol C1 10%v/v

Tanfloc SS

10%v/v

Acqua-pol C1 15%v/v

Tanfloc SS

15%v/v

Acqua-pol C1 25%v/v

Tanfloc SS

25%v/v

DQO(mg/L) 21240 1435 1414 1412 1390 1624 1414

Volume gasto (mL) ------ 44 mL 26 mL 33 mL 18,50 mL 19,10 mL 9,70 mL

Concentra-ção de tanino gasto

------ 4840 mg/L

3055 mg/L 5360 mg/L

3261 mg/L 5250 mg/L

2864 mg/L

Turbidez (NTU) 61400 48,6 35,9 15 40,3 10,1 44,1

pH 7,84 7,20 7,20 7,00 7,20 7,00 7,22

Tamanho do floco --------

Peque-no

Grande Peque-no Grande Médio Grande

Sólidos Sedimenta-veis

8 0 0 0 0 0 0

Velocidade de decantação

------- Lenta Rápida Média Rápida Média Rápida

Quantidade Lodo Gera-do

(cm) ------ 2,9 3,2 3,1 3,0 3,1 3,1

Sólidos Suspensos

(mg/L) 6390 25 29 11 35 11 4

Fonte: Autoria própria, 2009.

Avaliando-se os resultados obtidos, levando em consideração os produtos

utilizados pode-se concluir que as análises de redução de DQO, turbidez, sólidos

39

suspensos e sólidos sedimentáveis apresentaram excelentes percentuais de

redução para essas análises. Entretanto o tamanho do floco no floculante Acquapol

C1 nas concentrações de 10 e 15% (v/v) foi pequeno e conseqüentemente a

velocidade de decantação foi menor.

Para a concentração de 25% (v/v) para os dois floculantes Acquapol C1 e

Tanfloc SS o tamanho do floco foi de médio a grande e a velocidade de decantação

foi de média a rápida para os dois floculantes, economicamente como poderá ser

observado a seguir essas concentrações 25% (v/v) apresentam vantagens também.

Outro fator importante considerado na seleção do tanino foi o econômico, pois

podem ser reduzidos os custos com o uso de um produto que consigamos obter um

bom efluente clarificado e redução nos custos devido ao reuso do clarificado nas

descargas dos banheiros da empresa. Com essa atitude preserva-se os recursos

naturais e o meio ambiente. O gráfico a seguir apresenta o custo mensal que a

empresa teria com o tratamento de efluente levando em considerações as três

concentrações testadas.

Figura 7: Custo mensal com coagulantes em relação a valores gastos em reais. Fone: Autoria própria, 2009.

Como pôde ser observado, o tanino da empresa Seta a 10% (v/v) apresentou

um custo de R$ 5.515,00 reais mensais no tratamento de efluente e como já foi

explicado anteriormente essa concentração não é utilizada devido a dificuldades

operacionais na etapa de coagulação/floculação durante o tratamento de efluente.

Como outra opção, foi utilizado o tanino Acquapol C1 da empresa Seta a 25%(v/v)

5.51

560

22 6111

6427

5983

5645

5.0005.2005.4005.6005.8006.0006.2006.4006.600

Val

or e

m r

eais

Acquap

ol C1 10

%

Tanflo

c SS 1

0%

Acquap

ol C1 15

%

Tanflo

c SS 1

5%

Acquap

ol C1 25

%

Tanflo

c SS 2

5%

Empresas

Custo mensal c/ coagulante

40

com custo de R$ 5.983,00 reais e o tanino Tanfloc SS da empresa Tanac 25%(v/v)

com custo mensal de R$ 5.645,00 reais. Como pôde ser observado no gráfico essa

concentração apresenta menor custo no tratamento do efluente em relação as outras

concentrações de tanino da Tanac e Seta testadas em Jar Test .

Após testes preliminares e avaliação econômica foram selecionados os

floculante Acquapol C1 e Tanfloc SS 25% (v/v) por apresentarem melhor

desempenho nos ensaios realizados como mostra a tabela 3. Esse desempenho fica

evidenciado nas análises de tamanho do floco, velocidade de decantação e na

quantidade de floculante gasto, representando um menor custo no tratamento do

efluente. Esses dois são fatores muito importantes na escolha do tanino para ser

usado no tratamento. Com o objetivo de selecionar somente um floculante foram

realizados novos testes com os dois floculantes em mais três amostras.

A tabela 3 apresenta as análises de DQO, quantidade de tanino gasto,

turbidez, tamanho do floco, sólidos sedimentáveis, velocidade de decantação,

quantidade de lodo gerado e sólidos suspensos, para os floculantes Tanfloc SS e

Acquapol C1 25%(v/v).

Tabela 3 - Testes realizados com diferentes concentrações de coagulantes/floculantes.

DQO

(mg/L)

Quanti-dade

de tanino (mg/L)

Turbi-dez

(NTU)

Tama-nho do floco

Sólidos Sedime-

ntáveis no clarificado

Veloci-dade

de deca-ntação

Quanti-dade

de lodo gerado (cm)

Sólidos Suspe-nsos mg/L

Efluente bruto

8226 ----- 130600 ----- 0,8 ----- ----- 4040

Acquapol C1 25%

1620 3975 46 Peque-

no 0 Lenta 3,2 7

Am

ostr

a 2

Tanfloc SS 25%

1728 2497 19,5 Grande 0 Rápida 3,0 1

Efluente bruto

10864 ----- 122600 ----- 0,8 ------ ----- 2600

Acquapol C1 25%

1500 3850 35 Peque-

no 0 Lenta 3,0 1

Am

ostr

a 3

Tanfloc SS 25%

1570 2643 80,3 Grande 0 Rápida 3,2 1

Efluente bruto

14434 ----- 119200 4,0 ----- ----- 8060

Acquapol C1 25%

1162 5362 6,91 Médio 0 Média 3,2 2

Am

ostr

a 4

Tanfloc SS C1 25%

1196 2973 35,2 Grande 0 Rápida 3,2 1


41

A tabela 4 apresenta os cálculos de redução para DQO, turbidez, sólidos

suspensos e sólidos sedimentares e suas incertezas tipo A expandidas.

Tabela 4 - Cálculos de redução para DQO, turbidez, sólidos suspensos e sólidos sedimentares com suas incertezas tipo A expandidas.

Remoção de DQO (%) m/v

Redução de Turbidez (%) NTU

Redução de Sólidos Sedimentáveis (%) m/v

Redução de Sólidos

Suspensos (%) m/v

Tanfloc SS 84,47 ±10,82 99,95 ±0,02 100% 99,97% ±0,03

Aquapol

C1

87,69 ±9,03 99,97±0,02 100% 99,90 ±0,12


Como pode ser observado na tabela 4 os percentuais de redução para as

análises de DQO, turbidez, sólidos sedimentáveis e sólidos suspensos foram muito

próximos para os dois taninos.

Entretanto a velocidade de decantação do lodo gerado com Acquapol 25% (v/v)

tem uma velocidade de decantação menor que o Tanfloc SS 25% (v/v), por isso a

utilização desse produto nos meses de alta produção seria um fator que dificultaria o

processo, pois o tempo de espera na decantação é muito grande atrasando o

tratamento de efluente gerado com o aumento da produção.

A figura 8 apresenta um cálculo econômico relacionando os dois taninos a

concentração de 25%.

Custo Mensal

5982

3134

4528 4387 3841

5860

56453416

49225210

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1 2 3 4 5

Amostras

Cus

to e

m r

eais

Aquapol C1

Tanfloc SS

Figura 8: Custo mensal com tratamento de efluente bruto com os taninos das duas empresas. Fonte: Autoria própria, 2009.

42

O custo com coagulante no tratamento de efluente é alto e sempre estamos

buscando alternativa para redução, assim o tanino Aquapol C1 apresentou

vantagem em relação ao tanino Tanfloc SS nos testes feitos com quatro amostras de

diferentes efluentes de tintas a base de água.

43

9 CONCLUSÃO

As principais características do efluente gerado na indústria de tintas base

água são: pH variando de neutro a levemente alcalino, coloração varia conforme

ordem de produção das cores, presença de sólidos suspensos, carga orgânica

moderada e alta concentração de turbidez. Em termos da legislação vigente, o

efluente geralmente pode ser considerado tóxico devido ao alto grau de coloração e

sólidos suspenso existente, gerando um efluente que interfere no corpo receptor que

é lançado e modifica suas características normais.

O tratamento do efluente bruto proveniente de tintas base água pode ser

realizado por coagulação/floculação usando o tanino catiônico da Aquapol C1 ou o

tanino Tanfloc SS como agente coagulante em solução à 25% na faixa de pH entre

6,0 e 8,5. Nestas condições é possível remover os sólidos suspensos e uma fração

considerável de carga orgânica, diminuir a turbidez e precipitar alguns metais,

atendendo a maioria dos padrões de lançamento exigidos para este tipo de efluente,

pela Licença de Operação vigente. Como vimos anteriormente o clarificado passa

pelo reator biológico onde é degradado pelas bactérias e assim fica dentro dos

padrões de exigências estabelecidos pelo órgão para lançamento.

Comparado os agentes coagulantes testados para tal fim, podemos afirmar que

os dois taninos catiônicos apresentaram bons resultados na qualidade do clarificado

obtido, com isenção de materiais em suspensão, sem cor e apresentando pouco

odor e baixa Demanda Química de Oxigênio (DQO), turbidez, sólidos sedimentáveis,

sólidos suspensos e pH ficando neutro ou próximo de neutro, também apresentaram

em algumas das análises resultados semelhante.

Após a avaliação dos resultados pode-se afirmar que o tanino Acquafloc C1

apresentou custo menor no tratamento de efluente em relação ao tanino Tanfloc SS

como visto nos testes realizados. O tanino Tanfloc SS apresentou maior facilidade

44

de operação apresentado no resultado da análise do tamanho do floco que é maior e

como conseqüência a velocidade decantação é mais rápida agilizando o processo

como um todo.

Podem ser utilizados os dois taninos. Em períodos de maior produção onde há

necessidade de rapidez no tratamento será utilizado o tanino Tanfloc SS. Em

períodos de baixa produção de tinta e com isso, uma menor geração de efluentes,

será utilizado o tanino Acquafloc C1, pois haverá mais tempo para o processo e

torna-se economicamente mais viável para empresa.

Esses fatores todos permitem concluir que os taninos catiônicos coagulantes

são eficientes para o tratamento do efluente da empresa e o clarificado final após o

reator biológico atende os padrões de exigências estabelecidos pelos órgãos

ambientais.

45

REFERÊNCIAS

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49

ANEXO A – CÁLCULOS

Com o intuito de proporcionar uma visão dos aspectos econômicos envolvidos

na substituição do coagulante tanino da empresa TANAC pelo tanino catiônico da

SETA foi estabelecido um comparativo de custos de insumos para cada tratamento,

tomando-se como base as condições ótimas obtidas nos ensaios, assim, podendo

ser utilizado em escala industrial.

Amostra 1

Tratamento com tanino catiônico da SETA 10%: 4,84g/L

Custo do tanino: 4,84g/L x 1,48 R$ kg

-1 = 7,16 R$ m

-3

Custo estimado em insumos:7,16 R$ m-3

x 35 m3

dia-1

x 22 dias mês-1

=

R$ 5.515,66 mês-1

Tratamento com tanino catiônico da TANAC (Tanfloc 10%): 3,055g/L


-1 = 12,39 R$ m

-3

Custo estimado em insumos: 7,82 R$ m-3

x 35 m3

dia-1

x 22 dias mês-1

=

R$ 6.022,02 mês-1



-1 = 7,94 R$ m

-3


x 35 m3

dia-1

x 22 dias mês-1

=

R$ 6.111,10 mês-1


Custo do tanino:3,261g/L x 2,56 R$ kg

-1 = 8,35 R$ m

-3


x 35 m3

dia-1

x 22 dias mês-1

=

R$ 6.427,34 mês-1



-1 = 7,77 R$ m

-3


x 35 m3

dia-1

x 22 dias mês-1

=

R$ 5.982,90 mês-1



-1 = 7,33 R$ m

-3

50


x 35 m3

dia-1

x 22 dias mês-1

=

R$ 5.645,52 mês-1

Amostra 2



-= 4,07 R$ m

-3


x 35 m3

dia-1

x 22 dias mês-1

=

R$ 3.134 mês-1

Tratamento com tanino catiônico da Tanfloc 25%: 1,733g/L

Custo do tanino: 1,733g/L x 2,56R$ kg

-1 = 4,44R$ m

-3


x 35 m3

dia-1

x 22 dias mês-1

=

R$ 3.416 mês-1

Amostra 3



-= 5,88R$ m

-3


x 35 m3

dia-1

x 22 dias mês-1

=

R$ 4.528 mês-1



-1 = 6,39 R$ m

-3


x 35 m3

dia-1

x 22 dias mês-1

=

R$ 4.922mês-1

Amostra 4



-= 5,70 R$ m

-3


x 35 m3

dia-1

x 22 dias mês-1

=

R$ 4.387 mês-1



-1 = 6,77 R$ m

-3


x 35 m3

dia-1

x 22 dias mês-1

=

R$ 5.210 mês-1

Amostra 5

51



-= 4,97R$ m

-3


x 35 m3

dia-1

x 22 dias mês-1

=

R$ 3.831mês-1



-1 = 7,61R$ m

-3


x 35 m3

dia-1

x 22 dias mês-1

= R$

5.860 mês-1

Obs: a estimativa do custo mensal foi realizada adotando uma vazão de 35 m3 dia

-1,

sendo trabalhado 22 dias mensais.

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