Tratamento e Controle de Efluentes Industriais

Tratamento e Controle de Efluentes Industriais

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Engo. Gandhi Giordano, D.Sc

Prof. Adjunto do Departamento de Engenharia Sanitária e do Meio Ambiente – UERJ

Diretor Técnico da Tecma-Tecnologia em Meio Ambiente Ltda

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CapítuloPágina
1. INTRODUÇÃO05
2. PARÂMETROS SANITÁRIOS07
2.1. Apresentação Geral07
2.1.1 Características dos poluentes07
2.1.2 Tabelas de classificação dos parâmetros12
2.2. Legislação ambiental15
3. LEVANTAMENTO DE DADOS NAS INDÚSTRIAS17
3.2 Levantamento de dados industriais17
3.3.Programas de amostragem18
3.3.1 Período de amostragem18
3.3.2 Coletas de amostras em diferentes matrizes19
3.3.3 Amostragem de efluentes industriais20
4.1 Processos físicos24
4.1.1 Gradeamento24
4.1.2 Peneiramento24
4.1.3. Separação água/óleo25
4.1.4. Sedimentação26

ÍNDICE 3.1 Procedimentos para a redução das cargas poluidoras 17 4. PROCESSOS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS 24 4.1.5. Filtração 28

4.1.6. Flotação28
4.2 Processos químicos30
4.2.1 A clarificação de efluentes31
4.2.2 Precipitação química32
4.2.3 Oxidação de cianetos3
4.2.4 Redução do cromo hexavalente34
4.2.5 Precipitação do fósforo35
4.3 Processos biológicos35
4.3.1 Lodos ativados36
4.3.2.Processos facultativos40
5 PROCESSOS DE DESAGUAMENTO DE LODOS42
5.1 Adensamento ou espessamento42
5.2 Secagem de lodo43
5.3 Secagem natural43
5.3.1 Lagoas de lodo43
5.3.2 Leitos de secagem43
5.4 Secagem mecânica45
5.4.1 Filtro á vácuo45
5.4.2 Prensa desaguadora contínua - "belt press"45
5.4.3 Centrifugação46
5.4.4 Filtro-prensa46
6.EQUIPAMENTOS DE PROCESSO48

Eng. Gandhi Giordano 3 7.SISTEMAS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS 53 7.1 Níveis de tratamento 53

7.2 Principais processos de tratamento54
7.2.1 Indústrias alimentícias54
7.2.2.Indústrias químicas58
7.3 Reuso de água na indústria61
7.4. Monitoramento de ETEI62
8. BIBLIOGRAFIA63

Eng. Gandhi Giordano 4 9. ANEXOS 65

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1. INTRODUÇÃO

A utilização de água pela indústria pode ocorrer de diversas formas, tais como: incorporação ao produto; lavagens de máquinas, tubulações e pisos; águas de sistemas de resfriamento e geradores de vapor; águas utilizadas diretamente nas etapas do processo industrial ou incorporadas aos produtos; esgotos sanitários dos funcionários. Exceto pelos volumes de águas incorporados aos produtos e pelas perdas por evaporação, as águas tornam-se contaminadas por resíduos do processo industrial ou pelas perdas de energia térmica, originando assim os efluentes líquidos.

Os efluentes líquidos ao serem despejados com os seus poluentes característicos causam a alteração de qualidade nos corpos receptores e conseqüentemente a sua poluição (degradação). Historicamente o desenvolvimento urbano e industrial ocorreu ao longo dos rios devido à disponibilidade de água para abastecimento e a possibilidade de utilizar o rio como corpo receptor dos dejetos. O fato preocupante é o aumento tanto das populações quanto das atividades industriais e o número de vezes que um mesmo rio recebe dejetos urbanos e industriais, a seguir servindo como manancial para a próxima cidade ribeirinha.

A poluição hídrica pode ser definida como qualquer alteração física, química ou biológica da qualidade de um corpo hídrico, capaz de ultrapassar os padrões estabelecidos para a classe, conforme o seu uso preponderante. Considera-se a ação dos agentes: físicos materiais (sólidos em suspensão) ou formas de energia (calorífica e radiações); químicos (substâncias dissolvidas ou com potencial solubilização); biológicos (microorganismos).

A poluição origina-se devido a perdas de energia, produtos e matérias primas, ou seja, devido à ineficiência dos processos industriais. O ponto fundamental é compatibilizar a produção industrial com a conservação do meio ambiente que nos cerca. Somente a utilização de técnica de controle não é suficiente, mas é importante a busca incessante da eficiência industrial, sem a qual a indústria torna-se obsoleta e é fechada pelo próprio mercado. A eficiência industrial é o primeiro passo para a eficiência ambiental.

A poluição pelos efluentes líquidos industriais deve ser controlada inicialmente pela redução de perdas nos processos, incluindo a utilização de processos mais modernos, arranjo geral otimizado, redução do consumo de água incluindo as lavagens de equipamentos e pisos industriais, redução de perdas de produtos ou descarregamentos desses ou de matérias primas na rede coletora. A manutenção também é fundamental para a redução de perdas por vazamentos e desperdício de energia.

Além da verificação da eficiência do processo deve-se questionar se este é o mais moderno, considerando-se a viabilidade técnica e econômica.

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Após a otimização do processo industrial, as perdas causadoras da poluição hídrica devem ser controladas utilizando-se sistemas de tratamento de efluentes líquidos.

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).

Um fator importante que determina o grau de controle da poluição por efluentes líquidos é a localização da indústria. Podemos citar como exemplo o caso de uma indústria que esteja localizada em uma bacia hidrográfica de classe especial, que não poderá lançar nesta nem mesmo os efluentes tratados. Nestes casos é necessário além do tratamento, que seja feito uma transposição dos efluentes tratados para outra bacia, logicamente com maiores custos. Além de atender aos requisitos específicos para o lançamento de efluentes, as características dos efluentes tratados devem ser compatíveis com a qualidade do corpo receptor.

Os sistemas de tratamento de efluentes são baseados na transformação dos poluentes dissolvidos e em suspensão em gases inertes e ou sólidos sedimentáveis para a posterior separação das fases sólida/líquida. Sendo assim se não houver a formação de gases inertes ou lodo estável, não podemos considerar que houve tratamento. A Lei de Lavoisier, sobre a conservação da matéria é perfeitamente aplicável, observando-se apenas que ao remover as substâncias ou materiais dissolvidos e em suspensão na água estes sejam transformados em materiais estáveis ambientalmente. A poluição não deve ser transferida de forma e lugar. É necessário conhecer o princípio de funcionamento de cada operação unitária utilizada bem como a ordem de associação dessas operações que definem os processos de tratamento.

Os sistemas de tratamento devem ser utilizados não só com o objetivo mínimo de tratar os efluentes, mas também atender a outras premissas. Um ponto importante a ser observado é que não se deve gerar resíduos desnecessários pelo uso do tratamento. A estação de tratamento não deve gerar incômodos seja por ruídos ou odores, nem causar impacto visual negativo. Deve-se sempre tratar também os esgotos sanitários gerados na própria indústria, evitando-se assim a sobrecarga no sistema público. Assim cada indústria deve controlar totalmente a sua carga poluidora. Podemos sintetizar que um bom sistema de tratamento é aquele que pode ser visitado.

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2. PARÂMETROS SANITÁRIOS

São os indicadores utilizados para o dimensionamento e o controle da poluição por efluentes industriais.

2.1. Apresentação geral.

Após a utilização das águas pelas indústrias, os diversos resíduos e ou energias são incorporados alterando-lhes as suas características físicas, químicas e sensoriais, gerando assim os efluentes líquidos. Para a avaliação da carga poluidora dos efluentes industriais e esgotos sanitários são necessárias as medições de vazão in loco e a coleta de amostras para análise de diversos parâmetros sanitários que representam a carga orgânica e a carga tóxica dos efluentes. Os parâmetros utilizados são conjugados de forma que melhor signifiquem e descrevam as características de cada efluente.

2.1.1 Características dos poluentes

Nas indústrias as águas podem ser utilizadas de diversas formas, tais como: incorporação aos produtos; limpezas de pisos, tubulações e equipamentos; resfriamento; aspersão sobre pilhas de minérios,etc. para evitar o arraste de finos e sobre áreas de tráfego para evitar poeiras; irrigação; lavagens de veículos; oficinas de manutenção; consumo humano e usos sanitários.

Além da utilização industrial da água, esta também é utilizada para fins sanitários, sendo gerados os esgotos que na maior parte das vezes são tratados internamente pela indústria, separados em tratamentos específicos ou tratados até conjuntamente nas etapas biológicas dos tratamentos de efluentes industriais. As águas residuárias, neste caso os esgotos sanitários, contêm excrementos humanos líquidos e sólidos, produtos diversos de limpezas, resíduos alimentícios, produtos desinfetantes e pesticidas. Principalmente dos excrementos humanos, originam-se os microorganismos presentes nos esgotos. Os esgotos sanitários são compostos de matéria orgânica e inorgânica. Os principais constituintes orgânicos são: proteínas, açúcares, óleos e gorduras, microorganismos, sais orgânicos e componentes dos produtos saneantes. Os principais constituintes inorgânicos são sais formados de ânions (cloretos, sulfatos, nitratos, fosfatos) e cátions (sódio, cálcio, potássio, ferro e magnésio) (VON SPERLING, 1996).

As características dos efluentes industriais são inerentes a composição das matérias primas, das águas de abastecimento e do processo industrial. A concentração dos poluentes nos efluentes é função das perdas no processo ou pelo consumo de água.

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A poluição térmica, devido às perdas de energia calorífica nos processos de resfriamento ou devido às reações exotérmicas no processo industrial, também é importante fonte de poluição dos corpos hídricos. Neste caso o parâmetro de controle é a temperatura do efluente.

As características sensoriais dos efluentes notadamente o odor e a cor aparente são muito importantes, pois despertam as atenções inclusive dos leigos podendo ser objeto de atenção das autoridades.

O odor nos efluentes industriais pode ser devido à exalação de substâncias orgânicas ou inorgânicas devidas a: reações de fermentação decorrentes da mistura com o esgoto (ácidos voláteis e gás sulfídrico); aromas (indústrias farmacêuticas, essências e fragrâncias); solventes (indústrias de tintas, refinarias de petróleo e pólos petroquímicos); amônia do chorume.

A cor dos efluentes é outra característica confusamente controlada pela legislação (GIORDANO, 1999). O lançamento de efluentes coloridos atrai a atenção de quem estiver observando um corpo hídrico. A cor no ambiente é a cor aparente, composta de substâncias dissolvidas (corantes naturais ou artificiais) e coloidais (turbidez).

As características físico-químicas são definidas por parâmetros sanitários que quantificam os sólidos, a matéria orgânica e alguns de seus componentes orgânicos ou inorgânicos. Os compostos com pontos de ebulição superiores ao da água serão sempre caracterizados como componentes dos sólidos.

Os sólidos são compostos por substâncias dissolvidas e em suspensão, de composição 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. É importante ressaltar que partículas com diâmetro entre 0,001 e 1,2 µm são coloidais (suspensão), mas pela metodologia analítica padronizada são quantificadas como sólidos dissolvidos. Os sólidos sedimentáveis e os flutuantes são aqueles que se separam da fase líquida por diferença de densidade.

Além do aspecto relativo a solubilidade, os sólidos são analisados conforme a sua composição, sendo classificados como fixos e voláteis. Os primeiros de composição inorgânica e os últimos com a composição orgânica. A seguir pode-se observar um esquema de composição de sólidos:

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Pelo exposto é importante ressaltar que as análises dos sólidos não distinguem se estamos tratando de substâncias com composição química definida e conhecida, ou se materiais oriundos do processo industrial, produtos do metabolismo dos microrganismos ou se os próprios flocos biológicos.

Na figura a seguir observa-se a mais provável composição dos sólidos nos esgotos sanitários. Para efluentes industriais esta composição varia conforme cada indústria, devendo ser obtida em cada caso.

(Adaptado de JORDÃO, 1985, p. 27)

Sólidos Totais

Sólidos Suspensos

Sólidos Dissolvidos

(< 1,2 µ m)

Sólidos

Dissolvidos

Voláteis (Mat. Orgânica)

Sólidos

Dissolvidos

Fixos (Sais Inorgânicos)

Sólidos

Suspensos Voláteis (Mat. Orgânica)

Sólidos

Suspensos

Fixos (Mat. Inorgânica)

Sólidos Totais

Sólidos

Suspensos 40%

Sólidos

Dissolvidos 60%

Sólidos

Dissolvidos

Voláteis 50%

Sólidos

Dissolvidos

Fixos 10%

Sólidos

Suspensos Voláteis 20%

Sólidos

Suspensos

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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 matéria orgânica pode ser medida também como carbono orgânico total (COT), sendo este parâmetro utilizado principalmente em águas limpas e efluentes para reuso.

Outros componentes orgânicos tais como os detergentes, os fenóis e os óleos e graxas podem ser analisados diretamente.

Os detergentes são industrialmente utilizados em limpezas de equipamentos, pisos, tubulações e no uso sanitário. Podem ser utilizados também como lubrificantes. Existem os detergentes catiônicos e os aniônicos, mas somente os últimos são controlados pela legislação.

Os fenóis podem originar-se em composições desinfetantes, em resinas fenólicas e outras matérias primas.

Os óleos e graxas estão comumente presentes nos efluentes tendo as mais diversas origens. É muito comum a origem nos restaurantes industriais. As oficinas mecânicas, casa de caldeiras, equipamentos que utilizem óleo hidráulico além de matérias primas com composição oleosa (gordura de origem vegetal, animal e óleos minerais).

O potencial hidrogeniônico (pH), indica o caráter ácido ou básico dos efluentes. Nos tratamentos de efluentes o pH é um parâmetro fundamental para o controle do processo.

A matéria inorgânica

A matéria inorgânica é toda àquela composta por átomos que não sejam de carbono (exceto no caso do ácido carbônico e seus sais). Os poluentes inorgânicos são os sais, óxidos, hidróxidos e os ácidos.

A presença excessiva de sais, mesmo sais inertes tais como o cloreto de sódio pode retardar ou inviabilizar os processos biológicos (GRADY Jr et.al., 1980), por efeito osmótico. Em casos extremos podem inviabilizar o uso das águas por salinização.

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Os sais não inertes são também analisados separadamente, sendo os principais: os sulfatos que podem ser reduzidos aos sulfetos; os nitratos e nitritos que podem ser desnitrificados; sais de amônia que podem ser nitrificados.

O nitrogênio e o fósforo são elementos presentes nos esgotos sanitários e nos efluentes industriais e são essenciais às diversas formas de vida, causando problemas devido à proliferação de plantas aquáticas nos corpos receptores. Nos esgotos sanitários são provenientes dos próprios excrementos humanos, mas atualmente têm fontes importantes nos produtos de limpeza domésticos e ou industriais tais como detergentes e amaciantes de roupas (VON SPERLING, 1996, p. 31). Nos efluentes industriais podem ser originados em proteínas, aminoácidos, ácidos fosfóricos e seus derivados.

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