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TRABALHO DE
CONCLUSÃO DE
CURSO
ESTUDO DE TRATABILIDADE PARA
DETERMINAR UMA CONDIÇÃO DE
PARTIDA PARA O NOVO TRATAMENTO
FÍSICO-QUÍMICO DE UMA INDÚSTRIA
DE RODAS E CHASSIS
Orientador: Hélcio José Izário Filho
Aluno: André Almeida Mendes
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Resumo
O descarte de efluentes de indústrias deve ser feito de maneira a causar os menores impactos
ambientais, aplicando a quantidade de recursos ou produtos químicos adequados ao tratamento,
gerando o mínimo de resíduos além do atendimento aos requisitos legais. Este trabalho procurou
estudar a adequação do sistema da nova estação de tratamento físico-químico dos efluentes de uma
industria de rodas e chassis, para que se tenha uma operação contínua e otimizada. O tratamento
físico-químico do efluente possibilitou propor a diminuição de grande parte da carga poluidora e de
seu condicionamento para as etapas posteriores. Para a diminuição das concentrações dos principais
contaminantes tóxicos ao meio ambiente, encontrados no efluente estudado, foram feitos testes
laboratoriais que possibilitaram otimizar as dosagens do coagulante a base de sulfato de alumínio, do
auxiliar de floculação (Polímero Sintético Catiônico) e as condições de ensaio para determinar a
velocidade de rotação de agitação do reator. Todos esses parâmetros aqui determinados vão auxiliar
a partida da nova estação de tratamento físico-químico.
Palavras chave: remoção de metais, tratamento físico-químico de efluentes, indústria metalúrgica,
agente floculante.
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Sumário 1. Introdução.................................................................................................................................... 5
2. Objetivo ....................................................................................................................................... 6
3. Justificativa.................................................................................................................................. 7
4. Revisão Bibliográfica .................................................................................................................. 8
4.1 Efluentes líquidos ....................................................................................................................... 8
4.2-Características de um efluente .................................................................................................... 8
4.2.1 Sólidos ................................................................................................................................ 9
4.2.2 Matéria Orgânica ................................................................................................................ 9
4.2.3 Matéria inorgânica.............................................................................................................. 9
4.3.3 Importância da DBO e DQO ............................................................................................ 10
4.4 Tipos de tratamentos ................................................................................................................. 10
4.4.1 Processos Físicos .............................................................................................................. 10
4.4.2 Processos Químicos.......................................................................................................... 11
4.4.3 Processos Biológicos ........................................................................................................ 11
4.4.4 Processo de desaguamento de lodos................................................................................. 12
4.5 Reuso da água na indústria ....................................................................................................... 12
4.6 Processos de Tratamento Físico-Químico ................................................................................ 12
4.6.1 Coagulação / Floculação .................................................................................................. 13
4.6.5 Coagulantes Utilizados a base de alumínio ...................................................................... 15
4.6.5 Alcalinizantes ................................................................................................................... 15
4.6.6 Polímeros Sintéticos ......................................................................................................... 16
4.7 Padrões de emissão ................................................................................................................... 16
5. Área de estudo ........................................................................................................................... 18
5.1 Configuração atual da Estação de Tratamento de Despejos Industrial (ETDI) ........................ 19
5.2 Alterações previstas no fluxograma ......................................................................................... 20
5.3 Descrição do Novo Sistema de Tratamento ............................................................................. 21
6. Materiais e Métodos .................................................................................................................. 25
6.1 Equipamentos e Materiais ........................................................................................................ 25
6.2 Execução do Ensaio .................................................................................................................. 26
6.2.1 Caracterização do Efluente Bruto .................................................................................... 26
6.2.2 Otimização do Volume de Produtos Químicos ................................................................ 26
6.2.3 Otimização da Mistura Rápida ......................................................................................... 27
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6.2.4 Otimização da Floculação ................................................................................................ 27
7. Resultados e Discussão ............................................................................................................. 29
7.1 Caracterização do efluente contaminado .................................................................................. 29
7.2 Ensaio de tratabilidade da nova estação FÍSICO-QUÍMICO I (FQI) ...................................... 30
7.2.1 Pré-teste – ETAPA A ....................................................................................................... 30
7.2.2 Condições de ensaio para otimização do Volume de Alcalinizante – ETAPA B ............ 31
7.2.3 Condições de Ensaio para Otimização da Mistura Rápida – ETAPA C .......................... 32
7.3 Ensaio de Tratabilidade da nova estação FÍSICO-QUÍMICO II (FQII) .................................. 33
7.3.1 Otimização da faixa de pH para coagulação .................................................................... 36
7.3.2 Otimização da dosagem de polímero sintético catiônico ................................................. 38
7.3.3 Otimização da Mistura Rápida ......................................................................................... 39
7.3.4 Otimização da Floculação ................................................................................................ 39
8. Considerações finais .................................................................................................................. 41
9. Referências Bibliográficas ........................................................................................................ 43
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1. Introdução
Para a realização das atividades humanas utiliza-se a água, um recurso ainda abundante na
natureza (principalmente na região em estudo), com aplicações diversas, de fácil obtenção e com um
custo relativamente baixo.
Tanto o uso consciente de água quando o processo de descarte ao meio é de fundamental
importância. Sendo assim, esse trabalho aborda o conceito do tratamento físico-químico de efluentes
industriais (floculação), avalia a forma e os materiais utilizados para a remoção das impurezas
presentes no efluente industrial, utilizando-se testes laboratoriais e comparando com os efeitos do
tratamento em escala industrial.
O sistema de tratamento atualmente instalado na indústria de rodas e chassis está no limite de sua
capacidade hidráulica,ou seja, a estação esta operando no máximo possível. Além disso, pelo
processo físico-químico empregado, não há a remoção de compostos orgânicos solúveis, que implica
em algumas situações no não atendimento de parâmetros legais de descarte.
A empresa E.P. Engenharia do Processo, localizada em Guarulhos – SP será a responsável em
melhorar a qualidade do tratamento e aumentar a capacidade hidráulica. Nesta nova unidade proposta
de tratamento físico-químico aplicará conceitos de gestão da qualidade, propondo uma implantação
de certificação futura pelos gestores da área, sobre a qualidade do efluente pós-tratamento, para a
remoção eficiente da matéria inorgânica e uma diminuição significativa na matéria orgânica.
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2. Objetivo
O objetivo deste trabalho é estudar uma condição de partida para o funcionamento dos novos
sistemas de tratamento físico-químico dos efluentes industriais gerados por uma unidade da fabrica,
para que se tenha uma operação otimizada, viável e contínua, adequando os parâmetros qualitativos
para o seu posterior tratamento biológico, considerando-se a necessidade de demonstrar que o
processo de tratamento proposto é eficiente e que consome uma quantidade de insumos otimizada.
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3. Justificativa
O projeto de Estações de Tratamento de Efluente deve se basear em dados de estudos de
laboratório, obtidos utilizando-se instalações construídas de reatores estáticos ou, preferivelmente,
instalações piloto de escoamento contínuo. Infelizmente, em muitas situações não há recursos
financeiros e de tempo disponíveis para execução que devem preceder a elaboração de projetos,
levando o projetista a assumir parâmetros de qualidade de efluente bruto para as condições mais
desfavoráveis, muitas vezes inviabilizando a implantação da estação de tratamento. Mesmo que a
qualidade do efluente seja conhecida, o projetista pode incorrer em erros graves quando seleciona a
tecnologia de tratamento ou quando adota parâmetros de projeto.
Os estudos de tratabilidade têm as seguintes finalidades neste trabalho:
Obter parâmetros de projeto (tempo e velocidade de rotação da mistura rápida e da
floculação);
Comparar e obter dosagens otimizadas de diferentes produtos químicos;
Obter parâmetros e dosagens visando a automação da Estação de Tratamento de Efluentes
Industriais (ETEI);
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4. Revisão Bibliográfica
Com a crescente preocupação com o meio ambiente e a necessidade cada vez maior de se viver de
forma sustentável, as indústrias começam a caminhar para um desenvolvimento em harmonia com o
meio ambiente, tornando imprescindível que busquem e desenvolvam processos eficientes de
tratamento de seus efluentes e reutilização dos mesmos dentro da planta.
Para uma boa eficiência em um sistema de tratamento de efluentes é importante um conhecimento
geral de todas as etapas. Nesta revisão bibliográfica é possível ter uma ideia geral do que uma
estação de tratamento envolve.
4.1 Efluentes líquidos
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, 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, consequentemente, a sua poluição (degradação). Com
o avanço das indústrias e das cidades a poluição cresceu de forma alarmante, fazendo com que fosse
necessário desenvolver técnicas para tratamento de águas residuais industriais e urbanas, para que ela
volte a ter condições de voltar ao meio ambiente ou mesmo reutilizada.
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; 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; geração de odor; a
interação com a vizinhança; confiabilidade para atendimento à legislação ambiental; possibilidade de
reuso dos efluentes tratados.
4.2-Características de um efluente
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.
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As águas residuais, 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 microrganismos presentes nos esgotos. Os
esgotos sanitários são compostos de matéria orgânica e inorgânica. Os principais constituintes
orgânicos são: proteínas, açúcares, óleos e gorduras, microrganismos, 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).
As características dos efluentes industriais são inerentes à 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.
Antes de decidir qual será o tratamento realizado é necessário definir as características físico-
químicas por parâmetros sanitários que quantificam os sólidos, a matéria orgânica e alguns de seus
componentes orgânicos ou inorgânicos.
4.2.1 Sólidos
Os sólidos podem ser classificados quanto:
- Tamanho e estado: sólidos em suspensão.
- Quimicamente: sólidos voláteis (orgânicos) e sólidos fixos (inorgânicos ou minerais).
- Sedimentabilidade: sólidos sedimentáveis (sedimentam após 1 hora) e não -
sedimentáveis.
4.2.2 Matéria Orgânica
Esse é causador do principal problema de poluição das águas: consumo de Oxigênio
Dissolvido pelos microrganismos nos seus processos metabólicos de utilização e estabilização da
matéria orgânica. Os principais métodos de determinação:
- Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)
- Demanda Química de Oxigênio (DQO)
- Carbono Orgânico Total
4.2.3 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.
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A presença excessiva de sais, mesmo sais inertes, tais como o cloreto de sódio, pode retardar
ou inviabilizar os processos biológicos, por efeito osmótico. Em casos extremos podem inviabilizar o
uso das águas por salinização.
Os sais não inertes são também analisados separadamente, sendo os principais: os sulfatos; os
nitratos; sais de amônia.
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.
4.3.3 Importância da DBO e DQO
A DBO e a DQO são parâmetros de maior importância na caracterização do grau de poluição
de um corpo receptor. Esses parâmetros são indispensáveis para projetar ETEs e, em conjunto,
indicam a biodegradabilidade da matéria orgânica. Quando a razão DQO/DBO é baixa indica alta
fração biodegradável indicando o efluente para tratamento biológico. Caso contrário, a fração inerte
é elevada e se essa fração for importante em termos de poluição para o corpo receptor, é indicado
tratamento físico-químico, se não, tratamento biológico.
4.4 Tipos de tratamentos
Os processos podem ser classificados em físicos, químicos e biológicos em função da
natureza dos poluentes a serem removidos e ou das operações unitárias utilizadas para o tratamento:
4.4.1 Processos Físicos
São os processos que basicamente removem os sólidos em suspensão sedimentáveis e
flutuantes através de processos físicos, tais como:
- Gradeamento;
- Peneiramento;
- Separação de óleos e gorduras;
- Sedimentação;
- Flotação;
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São processos físicos também aqueles capazes de remover a matéria orgânica e inorgânica em
suspensão coloidal e reduzir ou eliminar a presença de microrganismos tais como:
- Processos de filtração em areia;
- Processos de filtração em membranas (micro filtração e ultrafiltração);
4.4.2 Processos Químicos
São considerados como processos químicos esses que utilizam produtos químicos, tais como:
agentes de coagulação, floculação, neutralização de pH, oxidação, redução e desinfecção em
diferentes etapas dos sistemas de tratamento; através de reações químicas promovem a remoção dos
poluentes ou condicionem a mistura de efluentes a ser tratada aos processos subsequentes. Os
principais processos encontram-se listados a seguir:
- Clarificação química (remoção de matéria orgânica coloidal, incluindo os coliformes);
- Eletrocoagulação (remoção de matéria orgânica, inclusive de compostos coloidais,
corantes e óleos/ gorduras);
- Precipitação de fosfatos e outros sais (remoção de nutrientes), pela adição de coagulantes
químicos compostos de ferro e ou alumínio;
- Cloração para desinfecção;
- Oxidação por ozônio, para a desinfecção;
- Redução do cromo hexavalente;
- Oxidação de cianetos;
- Precipitação de metais tóxicos;
- Troca iônica.
4.4.3 Processos Biológicos
Os tratamentos biológicos de esgotos e efluentes industriais têm como objetivo
remover/degradar a matéria orgânica dissolvida e em suspensão, através da transformação desta em
sólidos sedimentáveis (flocos biológicos) ou gases.
Os principais processos são:
- Lagoas anaeróbias e fotossintéticas;
- Os processos aeróbios são normalmente representados por lodos ativados e suas
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.
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4.4.4 Processo de desaguamento de lodos
A parte dos poluentes removida no fim do processo, como lodo, necessita na maioria dos casos
sofrer um tratamento complementar chamado de condicionamento, que pode ser:
Digestão aeróbia
Digestão anaeróbia
Processo físico (adensamento)
Processo químico (coagulação)
4.5 Reuso da água na indústria
O reuso de efluentes tratados, para fins não potáveis tem sido cada vez mais aceito. A
viabilidade desta alternativa tem sido comprovada. Enquanto o tratamento de efluente convencional
tem como objetivo natural atender aos padrões de lançamento, a motivação para o reuso é a redução
de custos e garantir o abastecimento de água.
Deve-se lembrar de sempre que ao se decidir pelo reuso simplesmente, deixa-se de lançar um
efluente tratado no corpo receptor produzindo água, geralmente consumida no setor de utilidades.
Isto inclui a estação de tratamento de efluentes definitivamente no processo industrial.
A implantação do reuso é feita com a instalação de unidades tais como: sistemas de filtração
em membrana; oxidação química; desinfecção; etc.
Os casos de poluição térmica são os mais conhecidos casos de reuso, pois é necessário
somente realizar o resfriamento da água para o fechamento do circuito.
O tratamento biológico dos efluentes, seguido de ultrafiltração em membranas, possibilita o
reuso dos efluentes industriais ou sanitários tratados. Nesses casos, a melhor reutilização é para
sistemas de resfriamento.
Há casos nos quais uma simples filtração é suficiente, retornando a água para alguma etapa
do processo.
4.6 Processos de Tratamento Físico-Químico
Uma planta de tratamento físico-químico consiste em uma série de etapas onde se
desenvolvem os processos físicos de sedimentação e homogeneização, seguindo das etapas químicas
de neutralização, coagulação e flotação. A separação dos sólidos formados nestas últimas etapas se
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dará por métodos físicos. O processo físico químico de tratamento de efluentes é muito adequado
para tratamento de efluentes.
Os tratamentos de efluentes industriais envolvem processos necessários à remoção de
impurezas geradas na fabricação de produto de interesse. Os métodos de tratamento estão
diretamente associados ao tipo de tipo de efluente gerado, ao controle operacional da indústria, as
características da água utilizada, e ao uso que se pretende dar ao efluente tratado.
Entre os vários processos de tratamento de efluentes, destacam-se os tratamentos físicos, que
são caracterizados por métodos de separação de fases: sedimentação, decantação, filtração,
centrifugação ou flotação dos resíduos.
Tanques de homogeneização são utilizados para se obter uma uniformidade na composição
do efluente tratado e evitar ao máximo os problemas originados pela variação de vazão e
concentração de poluentes.
É praticamente impossível operar uma estação de tratamento sem ter as vazões e
concentrações regularizadas, pois as variações bruscas impossibilitam o funcionamento de tanques
de correção de pH, floculantes e decantadores.
Pela busca da otimização do tratamento de efluentes,
especialmente pela remoção de nutriente e reuso de água, renovou o interesse para com a
precipitação química e o acompanhamento da floculação em processos de clarificação. É muito
provável que qualquer problema de clarificação de uma água com alta turbidez ou de efluentes
continuará requerendo o uso da floculação - sedimentação como processo principal.
O processo de clarificação do efluente consiste na manutenção de condições físico-químicas
tais que os sólidos suspensos no efluente são removidos por sedimentação, sendo necessário
trabalhar em conjunto com as cargas das partículas para se atingir um bom resultado da
sedimentação.
4.6.1 Coagulação / Floculação
A necessidade de correção de pH do efluente decorrente do fato da coagulação exigir valor
ótimo, quando ocorre a formação dos flocos. A Tabela 1 mostra as zonas de pH de uso de alguns
coagulantes.
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Tabelas 1 Principais coagulantes e sua faixa de pH de uso. Fonte: LEME; 1990
Coagulantes Zona de pH
Sulfato de alumínio 5.0 - 8.0
Sulfato ferroso 8.5 – 11.0
Cloreto férrico 5.0 – 11.0
Sulfato férrico 5.0 – 11.0
Sulfato ferroso clorado 4.0 - +
Aluminato de sódio e sulfato de alumínio 6.0 - 8.5
A coagulação seguida de sedimentação consiste na remoção dos sólidos presentes no efluente
por meio da separação das fases solida e líquida, sendo a fase sólida (impureza do efluente)
sedimentada na parte inferior da estação de tratamento do efluente, enquanto a fase liquida (efluente
tratado) é removida da estação pela parte superior.
A coagulação tem por objetivo aglomerar as impurezas que se encontram em suspensões e
algumas que se encontram dissolvidas, em partículas maiores que possam ser removidas por
decantação ou filtração.
O processo de coagulação/floculação/sedimentação se inicia na câmara de mistura rápida. A
finalidade desta câmara é criar condições para que em poucos segundos, o coagulante seja
uniformemente distribuído por toda a massa d’água.
Nesta câmara tem-se uma agitação muito intensa, promovida por agitadores, ou devido à
própria hidrodinâmica em alguma parte da ETE.
Ao sair da câmara de mistura, o efluente segue para a câmara de floculação. Nesta, os flocos
(sementes de flocos gerados na coagulação) irão agregados, por adsorção, às partículas dissolvidas
ou em estado coloidal. Há casos em que são utilizadas duas camadas de floculação, uma com
velocidade mais baixa, onde os flocos começam a crescer e entra com velocidade um pouco maior
(para evitar a decantação dos flocos maiores), pois os mesmos continuam a aumentar de tamanho.
Ao sair da câmara de floculação, o efluente segue para os decantadores, onde a velocidade é
bem pequena, fazendo com que os flocos sedimentem. Durante este caminho eles vão arrastando (e
ativando) ainda partículas que vão encontrando até atingir o fundo do decantador, para constituírem
assim o chamado lodo químico (formado pela adição de coagulantes, geralmente não naturais).
Os reagentes utilizados no processo de coagulação são agrupados em três categorias:
• Coagulantes: compostos, geralmente de ferro ou alumínio. Capazes de produzir hidróxidos
gelatinosos insolúveis e englobar as impurezas.
• Alcalinizantes: capazes de conferir a alcalinidade necessária à coagulação (cal viva - óxido de
cálcio; hidróxido de cálcio; hidróxido de sódio – soda caustica; carbonato de sódio – barrilha).
• Coadjuvantes: capazes de formar partículas mais densas e tornar os flocos mais lastrados
(argila, sílica ativa, polieletrólitos, etc.)
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4.6.5 Coagulantes Utilizados a base de alumínio
Alumínio - estudos vêm demonstrando que a hidrólise dos sais de alumínio e ferro é bem
mais complexo do que é apresentada nas equações citadas na literatura. Estas, porém, são de
utilidade na obtenção aproximada dos produtos das reações e das relações quantitativas.
Sulfato de Alumínio - é de longe o mais utilizado entre os coagulantes. É um sólido cristalino
de cor branca-acinzentada, contendo aproximadamente 17% de Al2O3 solúvel em água. É disponível
em pedra, em pó ou em soluções concentradas.
Na hidrólise do íon alumínio, em água pura com pH baixo predomina a forma Al⁺⁺⁺ e em
soluções alcalinas Al(OH)4 ¯ temos o Al(OH)5¯ e Al(OH)5. Em soluções diluídas na neutralidade.
Na água, o Al2(SO4)3. 18H2O formando o Al(OH)3 segundo a Equação 1.
Al2(SO4)3 ⋅18H2O + 3Ca(HCO3)2 → 3CaSO4 + 2Al(OH)3 ↓ +6 CO2 (1)
O Al(OH)3 irá formar os flocos e o CO2 é o responsável pelo aumento da acidez da água.
Quando a alcalinidade natural é reduzida, geralmente adiciona-se cal ((Ca(OH)2) (Equação 2)
ou barrilha (Na2CO3) (Equação 3)
Al2(SO4)3 .18H2O + 3Ca(OH)2 → 3CaSO4 + 2 Al(OH)3 + 18H2O (2)
Al2(SO4)3⋅18H2O + 3Na2(CO3) → 3NaSO4 + 2Al(OH)3 + 15H2O + 3CO2 (3)
Outros sais de Al: sulfato duplo de alumínio e amônio Al2(SO4)3.(NH4)2SO4.24H2O (Alúmen
de Amônio) e Na2OAl2O3 (Alúmen de Sódio).
4.6.5 Alcalinizantes
Dentre os alcalinizantes, o mais utilizado pelo seu baixo custo é a CaO (cal virgem ou viva,
cal hidratada ou extinta, cal dolomítica, são outras denominações do óxido de cálcio). Podem
também ser utilizado o hidróxido de cálcio [CaOH)2] e de misturas deste com o óxido de magnésio
(MgO) e o hidróxido de magnésio [Mg(OH)2].
Cal Virgem - CaO da ordem 80% (rejeitar com menos de 70%)
Cal Hidratada- CaO da ordem 90% (rejeitar <60%)
Carbonato de Sódio (barrilha) Na2CO3 - 99,4% de Na2 CO3 ou 58 % de Na2O
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4.6.6 Polímeros Sintéticos
São substâncias químicas orgânicas de cadeia longa e alto peso molecular, disponíveis numa
variedade de nomes comerciais e cargas iônicas.
Polieletrólitos são classificados de acordo com a carga elétrica na cadeira do polímero, os
carregados positivamente são chamados de catiônicos e os que não possuem carga elétrica são os
nãos iônicos.
Os aniônicos e os nãos iônicos são geralmente utilizados com coagulantes metálicos para
promoverem a ligação entre os colóides, a fim de desenvolver flocos maiores e mais resistentes. A
dosagem requerida de um auxiliar de coagulação é da ordem de 0,1 a 1,0 mg/L.
Na coagulação de algumas efluentes, os polímeros podem promover floculação satisfatória,
com significativa redução das dosagens de sulfato de alumínio. As vantagens potenciais são a
reduções da quantidade de lodo e a maior amenidade à desidratação.
O polímero catiônico tem sido usado com sucesso, em alguns casos, como coagulantes
primários. Embora o custo unitário destes polímeros seja cerca de 15 vezes maior que o de sulfato, as
dosagens requeridas são reduzidas, podendo igualar o custo final para os dois casos.
Adicionalmente, ao contrário do lodo gelatinoso e volumoso oriundo do sulfato de alumínio,
o lodo formado pelo uso de polímeros é relativamente mais denso e fácil de ser desidratado,
facilitando o manuseio e disposição.
Algumas vezes, polímeros catiônicos e não iônicos podem ser usados conjuntamente para
formar um fluxo adequado, o primeiro sendo coagulante primário e segundo auxiliar de coagulação.
Apesar de diversos avanços neste campo, existem varias águas que não podem ser tratadas apenas
com polieletrólitos. Testes devem ser realizados para obtenção da eficiência de um polieletrólito no
tratamento do efluente.
4.7 Padrões de emissão
Os padrões usados para este estudo seguiram os padrões estabelecidos segundo o DECRETO
Nº 8.468, de 08 DE SETEMBRO DE 1976 (Atualizado com redação dada pelo Decreto 54.487, de
26/06/09, que passou a vigorar em 180 dias após sua publicação em 27/06/09).
Segundo o Art 19-A - os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados
em sistema de esgotos, provido de tratamento com capacidade e de tipo adequados, conforme
previsto no § 4º deste artigo se obedecerem às seguintes condições:
I– pH entre 5 e 9;
II- Temperatura inferior a 40 °C;
III- Materiais sedimentáveis até 1,0 mL/L em teste de 1 hora em cone imhoff;
IV- Substâncias solúveis em hexana até 100 mg/L;
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V- DBO5 , 20 °C, no máximo de 60 mg/L. Este limite somente poderá ser ultrapassado
no caso de efluente de sistema de tratamento de águas residuárias que reduza a carga
poluidora em termos de DBO5, 20 °C, do despejo em no mínimo 80%;
VI- Concentração máxima dos seguintes parâmetros
a) Arsênio 0,2 mg/L;
b) Bário 5,0 mg/L;
c) Boro 5,0 mg/L;
d) Cádmio 0,2 mg/L;
e) Chumbo 0,5 mg/L;
f) Cianeto 0,2 mg/L;
g) Cobre 1,0 mg/L;
h) Cromo hexavalente 0,1 mg/L;
i) Cromo Total 5,0 mg/L;
j) Estanho 4,0 mg/L;
k) Fenol 0,5 mg/L;
l) Ferro solúvel 15,0 mg/L;
m) Flouretos 10,0 mg/L;
n) manganês 1,0 mg/L;
o) mercúrio 0,01 mg/l;
p) Níquel 2,0 mg/L;
q) Prata 0,02 mg/L;
r) Selênio 0,02 mg/L;
s) Zinco 5,0 mg/L;
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5. Área de estudo
A área de estudo é sobre um processo específico de tratamento físico-químico de efluente
industrial. O balanço de massa hídrico da planta industrial é o seguinte:
Água Industrial: Captação do rio Paraiba e tratada na ETA
Àgua Potavel: Fornecido pela concessionaria local
Os efluentes industriais e domésticos são tratados em três estações distintas:
Estação de Tratamento Biológico (ETE) para o efluente doméstico
Estação de Tratamento de Resíduos Ácidos (ETRAC)
Estação de Tratamento de Despejos Industrial (ETDI).(Efluente da Planta Industrial mais
CTO)
O fluxo hídrico da planta industrial é representado na Figura 1. :
Fluxo Hídrico
MAXION
ETA
ETDI
ETRAC
ETE
RIO PARAÍBA
ÁGUA
POTÁVEL
Entrada
Saída
Lançamento FinalCaptação
CTO
Figura 1: Fluxo Hídrico da Indústria de Rodas e Chassis.
Planta Industrial
19
A ETDI, atualmente instalada, está no limite de sua capacidade hidráulica e ainda pelo processo
físico químico empregado, não há a remoção de compostos orgânicos solúveis, que implica em
algumas situações no não atendimento de parâmetros legais de descarte.
O problema enfrentado atualmente nas Linhas B e C é que estes efluentes se polimerizam com
muita facilidade, acarretando incrustação nos tanques e entupimento das tubulações.
5.1 Configuração atual da Estação de Tratamento de Despejos Industrial
(ETDI)
A composição da estação de tratamento de efluentes industriais recebe os efluentes decorrentes
das seguintes linhas:
Linha A – Efluente do desengraxe e central de óleo
Linha B – Efluente dos enxagües de tinta
Linha C – Efluente do passivador (efluente industrial)
Linha D – Efluente com resíduo de tinta
Todas as linhas são encaminhadas para um tanque de homogeneização. Com exceção da linha
Linha A, que passa por um processo de flotação, as outras linhas são encaminhadas diretamente para
o tanque de homogeneização e depois para o tratamento físico-químico. O clarificado é devolvido e o
rejeito é filtrado em um filtro prensa.
O problema enfrentado atualmente é a alta carga poluidora nas Linhas B e C em comparação
com as outras duas linhas. Na Figura 2 uma amostra coletada das Linhas B e C onde é visível a alta
carga total de sólidos no efluente.
20
Figura 2: Amostra do efluente das linhas B e C
5.2 Alterações previstas no fluxograma
Foi identificado que a decantação primaria das Linhas B e C alivia as unidades subsequentes de
altas cargas, trazendo economia referente à utilização de coagulantes e evitando a incrustação e
entupimento da tubulação no tanque de homogeneização, devido às características de polimerização
destas duas linhas.
As mudanças que estão sendo feitas na atual configuração do tratamento de efluentes são:
Separar o tratamento físico-químico em duas etapas (FQI e FQII)
O efluente tratado não será mais destinado para o leito, Rio Paraíba, e sim para a nova estação
de tratamento de efluentes domésticos.
21
O diagrama (Figura 3) demonstra a mudança na configuração da estação de tratamento:
Linha
A
Linha
B
Linha
C
Linha
D
FLOTADOR
TQ.DE HOMOGENEIZACAO
FÍSICO QUÍMICOFILTRO
PRENSA
LODO PARADESCARTE
DESCARTEEM RIO
ETE
Linha
A
Linha
B
Linha
C
Linha
D
FLOTADOR
TQ.DE HOMOGENEIZACAO
FÍSICO QUÍMICO II
FILTRO PRENSA
LODO PARADESCARTE
Configuração atual Configuração futura
FÍSICO QUÍMICO I
Efluente
Domésti
co
DESCARTEEM RIO
Figura 3: Diagrama de blocos da configuração atual e futura da planta industrial
Na nova configuração o sistema de tratamento físico-químico foi dividido em dois processos.
As linhas B e C são pré-tratadas pelo FISICO-QUIMICO I (FQI). Depois são condicionadas junto às
outras duas Linhas A e D no tanque de homogeneização. Então o efluente passa pelo processo
nomeado FISICO-QUIMICO II (FQII).
5.3 Descrição do Novo Sistema de Tratamento
No diagrama de blocos (Figura 4) é demonstrado detalhadamente à nova configuração da
ETDI, seguido por uma descrição detalhada do processo.
22
Figura 4: Diagrama de Blocos da Nova ETDI
Físico-Químico I- Agitação Rápida (Reator 01)
23
Reator de coagulação. Recebe efluentes de duas correntes, Linha B (representado pelo bloco
TQ-04/4 A - Enxague de Tinta / TQ-03 e Bacia) e da Linha C (TQ-02/2 A - Efluente Industrial).
Ambas Linhas terão a vazão 7,5 m3/h cada uma. Será dosada Cal através da Bomba Dosadora (BD-
07). A dosagem será controlada pelo pHmetro. No primeiro reator estará alinhada uma bomba
dosadora para dosar Antiespumante. Os testes de laboratório vão verificar se existe a necessidade
desta dosagem.
Físico-Químico I- Agitação Lenta (Reator 02)
Reator de floculação. O efluente do Reator 1 entra no Reator 2. Neste reator irá receber polímero
através da Bomba dosadora -04. A quantidade a ser dosada foi definida em laboratório.
Físico-Químico I- Decantador (Reator 03)
Do Reator 2 o efluente entra no Decantador. No decantador é separado o lodo que será
encaminhado para o Filtro Prensa. O clarificado vai para um tanque de equalização.
Tanque de Equalização
O tanque de equalização recebe os efluentes do clarificado do Físico-Quimico I e também das às
outras duas linhas a serem tratadas (Linha de efluente Linha D (EL-01) de vazao igual a 4m³/h e a
Linha A de efluente que sai do Flotador 11m³/h). Note que o flotador que trata a Linha A não será
alterado.
Físico-Químico II- Agitação Rápida (Reator 04)
O efluente do tanque de equalização é bombeado para o Reator 4 onde será dosado Sulfato de
Alumínio através da Bomba Dosadora BD-11. A correção do pH sera feito com Cal através da
Bomba Dosadora 2 controlada pelo pHmetro. No reator 04 também estará alinhado uma bomba
dosadora para dosar Antiespumante. Os testes de laboratório vão verificar se existe a necessidade
desta dosagem.
Físico Químico II – Agitação Lenta (Reator 05)
Neste reator recebe Polímero através da Bomba Dosadora-02. A quantidade foi definida em teste
de laboratório.
Físico-Químico II – Decantador
O lodo decantado será enviado para prensagem no Filtro Prensa. O clarificado será corrigido o
pH (pH=7) antes de ser enviado para a ETE. O pH tem que ser neutro para poder ser misturado com
o EFLUENTE SANIÁRIO. O Ph será corrigido com Ácido Cloridrico através da Bomba Dosadora
05 e controlada pelo phmetro.
Estação de Tratamento de Efluentes (ETE)
24
O clarificado do físico-químico II mais o efluente sanitário serão tratados em um tanque com
aeração – sistema aeróbico. O clarificado será descartado no rio e o lodo prensado e enviado para
aterro.
O sistema automatizado é controlado via PLC, através de chaves de nível intertravadas com os
motores da estação e os analisadores (pHmetro e turbidimetro).
25
6. Materiais e Métodos
Os testes para a otimização do volume de coagulantes/floculantes e velocidade de rotação dos
agitadores dos reatores, foi usado o equipamento de reatores estáticos, jarteste. Este é constituído de
três jarros (ver Figura 5) e fornece a velocidade de rotação entre 10 e 300 rpm.
Figura 5: Equipamento de reatores estáticos.
6.1 Equipamentos e Materiais
Dependendo da finalidade do ensaio, são necessários diferentes equipamentos. Os equipamentos
e materiais em geral mais necessários à execução de um ensaio são:
- Equipamento de reatores estáticos jarteste.
- Turbidímetro para a leitura de turbidez
- Potenciômetro para a leitura de pH.
- Vidrarias diversas: elenmeyeres, balões volumétricos, provetas, pipetas, béqueres.
- Cronômetro
- Água destilada
26
6.2 Execução do Ensaio
Os ensaios foram separados em duas partes. A primeira para determinar os parâmetros para a
estação FQI e a segunda para a estação FQII. Para cada parte foram seguidos quatro etapas de teste:
1) Caracterização do Efluente Bruto
2) Otimização do Volume de Produtos Químicos
3) Otimização da Mistura Rápida
4) Otimização da Floculação
6.2.1 Caracterização do Efluente Bruto
Primeiramente, deve ser feita a caracterização do efluente bruto, com a medição dos seguintes
parâmetros: temperatura, pH, materiais sedimentáveis e metais (zinco, chumbo, níquel etc.),
utilizando os equipamentos específicos. Estes testes foram feitos por técnicos da empresa E.P.
Engenharia, seguindo a norma ABNT NBR ISO/IEC 17025.
Esta caracterização serve para determinar o efluente a ser tratado e constatar a eficiência do
tratamento.
6.2.2 Otimização do Volume de Produtos Químicos
Para a determinação da quantidade de produtos químicos adequados ao tratamento, para
procedimento do jartest.O Ensaio deve ser realizado na seguinte sequência:
Passo 1: limpar os jarros com água corrente.
Passo 2: separar as vidrarias necessárias, procurando sempre utilizar o mesmo recipiente (bem como
pipetas) para cada solução a ser empregada.
Passo 3: preparar as soluções pertinentes (cal e sulfato de alumínio) com concentrações compatíveis
com as dosagens a serem aplicadas.
Passo 4: colocar a quantidade de efluente bruto, em cada um dos jarros, enchendo-os
simultaneamente de modo a assegurar a homogeneidade do efluente contido em cada um dos jarros,
até a obtenção do volume desejado (graduação do jarro). .
Passo 5: acertar a velocidade de rotação.
Passo 6: colocar os volumes correspondentes às dosagens dos produtos nos recipientes apropriados
do jarteste ou mesmo separadamente, utilizando copos plásticos e pequenos béqueres.
27
Passo 7: reduzir a rotação do equipamento para o valor da velocidade floculação, após o tempo de
mistura rápida.
Passo 8: desligar o equipamento após o tempo de floculação.
Passo 9: fazer as medições do pH, quando necessário, para a determinação da faixa de pH ideal para
a sedimentação.
Passo 10: coletar as amostras do jarro que apresentar melhor a velocidade de coagulação e
sedimentação.
6.2.3 Otimização da Mistura Rápida
Os ensaios realizados para a otimização da mistura rápida visam à obtenção da combinação
tempo e velocidade de rotação, que maximize principalmente a remoção de turbidez e cor aparente.
Para a execução desse tipo de ensaio é necessário que a dosagem de coagulante seja feita em
recipientes separados, permitindo a adição do produto nos jarros em tempos diferentes.
A seguir é descrito o procedimento detalhado para a realização deste ensaio.
Passo 1: encher os jarros com o mesmo volume, conforme graduação.
Passo 2: acionar os agitadores e ajustar a rotação correspondente a velocidade média na mistura
rápida fixada.
Passo 3: adicionar o coagulante no respectivo jarro para cada tempo predeterminado.
Passo 4: reduzir a rotação para o valor correspondente ao gradiente de velocidade médio da
floculação.
Passo 5: desligar a agitação após o tempo de floculação e levantar as paletas dos agitadores.
Passo 6: coletar amostras do efluente decantado para a amostra que apresentar velocidade de
sedimentação e homogeneização da solução mais satisfatória.
Passo 7: medir os parâmetros de controle das amostras como cor aparente, turbidez e pH.
6.2.4 Otimização da Floculação
Os ensaios visam relacionar o tempo e a velocidade de rotação para uma floculação
satisfatória.
Passo 1: encher os jarros visando garantir a mesma quantidade de água em todos os reatores.
28
Passo 2: acionar os agitadores e ajustar a rotação correspondente ao gradiente de velocidade na
mistura rápida fixado.
Passo 3: adicionar simultaneamente o coagulante, determinado no teste anterior, nos respectivos
jarros
Passo 4: reduzir a rotação para o valor correspondente a velocidade de rotação da floculação na
mistura rápida, após o tempo e respectiva velocidade de rotação otimizados na mistura rápida.
Passo 5: adicionar o polímero para auxiliar a floculação
Passo 6: suspender as paletas dos agitadores de cada jarro separadamente, após o tempo de
floculação de cada um.
Passo 7: coletar amostras da água decantada para a velocidade de sedimentação desejada
Passo 8: medir os parâmetros de controle das amostras
Através destes resultados foi possível avaliar os parâmetros que serão sugeridos para a partida
da nova estação de tratamento de efluentes industriais.
29
7. Resultados e Discussão
7.1 Caracterização do efluente contaminado
O efluente bruto, oriundo da linha B e C descritas no item 5 deste trabalho, foi analisado tendo
os resultados expressos na Tabela 1.
Tabela 1: Resultados (mg L-1
) dos parâmetros analíticos de interesse do efluente bruto
proveniente das linhas B e C.
Parâmetro Resultados
Arsênio <0,003
Bário 3,63
Boro <0,03
Cádmio <0,008
Chumbo <0,01
Cianeto <0,005
Cobre 0,02
Cromo Hexavalente <0,01
Cromo Total 0,15
DBO 1951
Estanho 4,9
Fenol <0,25
Ferro Solúvel 3,61
Flueretos 15,7
Manganês solúvel 7,55
Materiais sedimentáveis <0,1
Mercúreo <0,0002
Níquel 12,1
pH 4,6
Prata 0,022
Selênio <0,010
Substância solúveis em hexana 249
Zinco 18,2
DQO 4720
A partir desta caracterização analítica, podem-se definir os principais poluentes contidos no
efluente bruto. Definiu-se que o monitoramento seria mais abrangente sobre os elementos Cromo,
Estanho, Ferro Solúvel, Fluoretos, Manganês Solúvel, Níquel, Prata e Zinco como contaminantes
existentes no efluente, nos quais as concentrações estão acima dos limites legais.
30
7.2 Ensaio de tratabilidade da nova estação FÍSICO-QUÍMICO I (FQI)
Para a determinação dos parâmetros de partida da nova estação de tratamento o ensaio foi
separado em quatro etapas:
ETAPA A: Pré-teste
ETAPA B: Otimização do Volume de Alcalinizante
ETAPA C: Otimização da Mistura Rápida
Etapa D: Otimização da Mistura Lenta
7.2.1 Pré-teste – ETAPA A
Foi realizado um pré-teste com o objetivo de determinar o valor aproximado do volume de
cal a ser dosada no teste oficial. O procedimento foi dosar, com o conta-gotas, a solução de cal em
um Becker com V=200 mL do efluente. O volume de cal dosado necessario para iniciar o processo
de precipitacao, será utilizado como base para os testes posteriores.
Figura 6: Demonstração do pré-teste para o jarteste.
Após o ensaio verificou-se que em 200 mL, 0,5mL da solução de cal (20% m/v) foi suficiente
para decantar os sólidos suspensos. No jarteste para o efluente do FQI foram usados 1600 mL de
efluente bruto. Então a proporção do volume para o teste oficial será:
0,5 mL da solução de cal– 200mL
31
X mL – 1600 mL
X = 4mL
Portanto para os testes serão usados volumes por volta de 4 mL de solução de Cal para um
jarro (1600 mL).
7.2.2 Condições de ensaio para otimização do Volume de Alcalinizante – ETAPA B
Para avaliar as condições foram realizados os passos apresentados anteriormente na
metodologia. A seguir será determinado o volume da solução de cal para uma sedimentação eficiente
da carga poluidora.
- Alcalinizante: Suspensão de Cal (20% m/v)
Volume adicionado da Solução de Cal (20% m/v): 2,5; 5,0; 7,5 e 10 mL
- Mistura rápida:
Velocidade de rotação: 300 rpm.
Tempo de rotação: 3 min
- Sedimentação
Velocidade de Sedimentação: 3,0 e 1,5 cm/min.
- Controle
Parâmetros de Controle: Velocidade de Coagulação e Sedimentação
Resultados e Discussão
Abaixo a Figura 7 e a Figura 8 são fotos tiradas após o desligamento dos agitadores. É
possível perceber que a partir do volume de 5,0 mL a decantação da carga poluidora é satisfatória.
Portanto é indicado que a concentração de cal deve ser de 3 mL por Litro de efluente para a partida
da estação FQI.
Cálculo da concentração do volume aproximado de cal por litro de efluente:
5,0 mL – 1600 mL
X mL – 1000 mL
X ≈ 3 mL/L
32
Figura 7: Resultado do Jarteste do ensaio de otimização do volume de alcalinizante para os volumes
de 5,0;7,5;10,0 mL de solução de cal
Figura 8: Resultado do Jarteste do ensaio de otimização do volume de alcalinizante para o volume de
2,5 mL de solução de cal
7.2.3 Condições de Ensaio para Otimização da Mistura Rápida – ETAPA C
Para avaliar as condições foram realizados os passos apresentados anteriormente na
metodologia. A seguir será determinada a velocidade de rotação para a melhor homogeneização do
efluente com a solução de cal.
- Alcalinizante: Suspensão de Cal (20% m/v)
Volume adicionado da Solução de Cal: 5,0 mL (já definido anteriormente)
- Mistura rápida:
Velocidade de rotação: 300, 250, 200 rpm.
33
Tempo de mistura rápida: 3 min
- Sedimentação
Velocidade de Sedimentação: 3,0 e 1,5 cm/min.
- Controle
Parâmetros de Controle: velocidade de sedimentação e homogeneização da solução.
A velocidade de rotação que apresentou resultado satisfatório para a homogenização total da
solução foi a 300 rpm.
Foi observado que a somente a adição de cal no reator de mistura rápida coagula e sedimenta
satisfatoriamente, eliminando a necessidade de adição de outro produto químico para auxiliar na
coagulação e o uso do tanque de floculação. Portanto a não será necessária a realização da Etapa D:
Otimização da Mistura Lenta.
7.3 Ensaio de Tratabilidade da nova estação FÍSICO-QUÍMICO II (FQII)
No tanque de equalização na ETDI serão encaminhadas na proporção 1:1 do volume tratado no
FISICO QUIMICO I com a soma dos volumes das outras duas linhas A e D.
Com o objetivo de simular o efluente que seria destinado para o FQII, foram misturados 500 mL
do clarificado tratado em laboratório das Linhas B e C com 500 mL do efluente bruto da Linha A e
D. A foto abaixo (Figura 9) mostra o resultado desta mistura. É possível perceber que o efluente no
tanque de equalização ainda é um efluente apresenta uma turbidez indesejada.
34
Figura 9: Efluente encaminhado para FQII
A mistura foi analiticamente analisada e os resultados foram apresentados na Tabela 2. Nesta
tabela está destacada os valores que excedem os limites legais. Portanto é evidente a necessidade de
um tratamento físico-químico.
35
Tabela 2: Resultado da análise do efluente para o FQII
Parâmetro Resultados
Arsênio <0,01
Bário 4,62
Boro 0,969
Cádmio <0,01
Chumbo 0,223
Cianeto <0,02
Cobre 0,2
Cromo Hexavalente 0,05
Cromo Total 1,125
DBO 481
Estanho 0,414
Fenol <0,25
Ferro Solúvel 3,78
Flueretos 8,76
Manganês solúvel 6,283
Materiais sedimentáveis 0,2
Mercúreo <0,01
Níquel 5,046
pH 6,45
Prata <0,01
Selênio <0,010
Substância solúveis em hexana 249
Zinco 6,587
DQO 1300
Para determinar a condição de partida do físico-químico II o teste foi divido em quatro
etapas:
Etapa A: Otimização da faixa de pH para coagulação
Etapa B: Otimização da dosagem de polímero sintético catiônico
Etapa C: Otimização da Mistura Rápida
Etapa D: Otimização da Mistura Lenta
36
7.3.1 Otimização da faixa de pH para coagulação
Colocou-se o efluente nos três jarros, ajustou-se o pH para 5,5; 6,5; 7,5 utilizando-se uma
solução de cal. Em seguida foram realizados testes de tratabilidade variando-se a quantidade de
coagulante – sulfato de alumínio.
Coagulante: Solução de Sulfato de Alumínio 50% (m/v)
Condições de Ensaio:
- Mistura Rápida:
Velocidade de rotação: 300rpm
Tempo de Mistura: 25s
- Floculação:
Velocidade de rotação: 30 rpm
Tempo de Agitação: 3min
- Sedimentação:
Parâmetros de Controle: cor aparente do sobrenadante e pH de coagulação.
Com os dados obtidos nos ensaios, foi observado a relação do pH de coagulação com a
sedimentação mais satisfatória. Os resultados seguem na Tabela 3:
37
Tabela 3: pH ideal de Coagulação
Parametros Unidade
Amostra
Bruta Jarro 1 Jarro 2 Jarro 3
Níquel mg/L 5,046 4,8 2,53 1,5
Zinco mg/L 6,587 6,1 5,4 5,2
pH inicial - 6,45 5,5 5,5 5,5
pH final - - 5,5 5,4 5,3
Adição de Sulfato de
Alumínio mL - 0,3 0,6 0,9
Parametros Unidade
Amostra
Bruta Jarro 1 Jarro 2 Jarro 3
Níquel mg/L 5,046 4,3 3,7 1,4
Zinco mg/L 6,587 6 5 4,9
pH inicial - 6,45 6,5 6,5 6,5
pH final - - 6,4 6,2 5,9
Adicao de Sulfato de
Aluminio mL - 0,3 0,6 0,9
Parametros Unidade
Amostra
Bruta Jarro 1 Jarro 2 Jarro 3
Níquel mg/L 5,046 4,1 1,3 0,8
Zinco mg/L 6,587 5,1 4,8 3,5
pH inicial - 6,45 7,5 7,5 7,5
pH final - - 7,4 7,3 7,1
Adição de Sulfato de Alumínio mL - 0,3 0,6 0,9
O resultado ideal de tratamento obtido, mostrado na tabela acima, foi comparado com o limite
legal de Níquel que é de 2,0mg/L e de Zinco que é de 5,0 mg/L.
Pode-se notar que a quantidade de coagulante adicionada que atinge os melhores resultados
de remoção dos contaminantes na faixa de pH ideal (7,5) foi de 0,9 mL. Nesta condição de pH e de
dosagem de coagulante consegue-se uma remoção satisfatória de Zinco e atinge-se uma concentração
de Níquel segura (por motivos de segurança, não foi considerada a dosagem de 0,6 mL de coagulante
que gerou um resultado de concentração de Níquel final de 1,3 mg/L e de 4,8mg/L de Zinco pois está
muito próximo do limite especificado pela legislação e devido às variações de pH no processo de
tratamento).
38
7.3.2 Otimização da dosagem de polímero sintético catiônico
Foram realizados dois ensaios com o objetivo de otimizar a dosagem e o tempo de aplicação do
polímero sintético catiônico.
Coagulantes: Solução de Sulfato de Alumínio dosagens fixadas anteriormente.
Auxiliar de floculação: Polímero Sintético Catiônico (C=0,5mg/L) Dosagens entre 0,05 ,
0,1 e 0,5 mg/L.
Condições de Ensaio:
- Mistura Rápida:
Velocidade de rotação: 300 rpm
Tempo de Mistura: 25s
- Aplicação do Polímero:
3 min. após o início da coagulação: 100 rpm
Após a Mistura Rápida com 30 RPM e T=1 min.
- Floculação:
Velocidade de rotação: 30 rpm
Tempo de Agitação: 1 min.
- Sedimentação:
Velocidade de Sedimentação
Parâmetros de Controle: cor aparente do sobrenadante
Os melhores resultados, em termos de cor aparente, foram obtidos quando a aplicação do
polímero foi feita após a mistura rápida.
A sedimentação ocorreu mais rápida com a concentração de 0,5mg/L de polímero, porém foi
observado que com a concentração de 0,1mg/L também sedimentou satisfatoriamente. Como quanto
menor a concentração menor o custo e menor a perda de carga no meio filtrante, a concentração de
0,1mg/L é a mais recomendada.
39
7.3.3 Otimização da Mistura Rápida
Foram realizados três ensaios com o ponto escolhido a partir dos resultados da ETAPA B, com o
objetivo de otimizar o gradiente de velocidade na mistura rápida, uma vez que o tempo que reproduz
as condições de mistura rápida já foi definido na ETAPA A:
Coagulantes: Solução de Sulfato de Alumínio dosagens fixadas anteriormente.
Auxiliar de floculação: Polímero Sintético Catiônico (C=0,1mg/L) Dosagens fixadas
anteriormente
Condições de Ensaio:
- Mistura Rápida:
Velocidade de rotação : 300, 250, 200 rpm
Tempo de Mistura: 5, 10, 15,20, 25s
- Aplicação do Polímero:
Após a Mistura Rápida a 300 rpm e T=1 min.
- Floculação:
Velocidade de rotação: 30 rpm
Tempo de Agitação: 1min
- Sedimentação:
Parâmetros de Controle: turbidez e cor aparente do sobrenadante e pH de coagulação.
De acordo com os resultados obtidos nesta série, a velocidade na mistura rápida que
apresentou os melhores resultados em termos de remoção de turbidez e cor aparente foi de 300 RPM
por 25s. Para a velocidade de 300 RPM a turbidez apresentada foi de T=2 NTU.
7.3.4 Otimização da Floculação
Foram realizados ensaios com o ponto a partir dos resultados da ETAPA A e com os parâmetros
da mistura rápida já otimizados na ETAPA C, com o objetivo de otimizar a velocidade de rotação em
cada câmera.
Coagulantes: Solução de Sulfato de Alumínio dosagens fixadas anteriormente.
40
Auxiliar de floculação: Polímero Sintético Catiônico (C=0,1mg/L) Dosagens fixadas
anteriormente
Condições de Ensaio
- Mistura Rápida:
Gradiente de Velocidade: 300 RPM
Tempo de Mistura: 25s
- Floculação:
Velocidade de rotação: 30 e 50 RPM
Tempo de Agitação: 180 seg.
Parâmetros de Controle: turbidez e cor sobrenadante
São apresentados os resultados para o tempo de floculação de 180 seg. De acordo com os
dados obtidos, a seguinte combinação de velocidade de rotação para o tempo de floculação de 180
seg.: 30 e 50 RPM para a câmera de floculação, respectivamente. A seguir são apresentados na
Tabela 4 os resultados da turbidez ao longo do tempo.
Tabela 4: Tempo de Mistura X Turbidez
Tempo (seg) 30 RPM 50 RPM
30 9 NTU 7 NTU
60 8 NTU 6 NTU
90 5 NTU 5 NTU
120 5 NTU 4 NTU
150 4 NTU 2 NTU
180 4 NTU 2 NTU
Com 50 rpm observou-se uma homogeneização e decantação mais eficiente ao longo de 180
seg.
41
8. Considerações finais
Os ensaios realizados em escala laboratorial servirão para a empresa iniciar a operação da nova
ETDI, com os produtos químicos auxiliares de decantação mais favoráveis técnicamente e
economicamente.
O sulfato de alumínio mostrou-se um coagulante eficiente para o efluente analisado sendo o
produto de melhor custo beneficio, agindo com o floculante catiônico para a remoção de sólidos
suspensos, reduzindo assim a turbidez. O sulfato de alumínio também reduz o pH, uma vez que reage
com a alcalinidade presente no efluente. Para o efluentes tratado com sulfato de alumínio, o pH
ficou menor que 7,5.
Para o encaminhamento do efluente para o tratamento biológico, o pH dos efluentes deve estar
entre 6,0 e 9,0. A princípio o efluente tratado estaria adequado para ser despejado no tratamento
biológico, porém caso o pH venha ser maior ou menor que o limite, sugere-se então, que o efluente
sofra uma correção de pH.
Pelas características do efluente analisado, sabemos que tem alto poder de incrustação, portanto o
tempo de residência do efluente deve ser o mínimo possível. Para tratamento físico-químico, o tempo
médio de residência em efluentes é em torno de 15 minutos. No caso do efluente da indústria, o
efluente tem alto poder de incrustação, portanto foi testado em laboratório qual seria o tempo mínimo
de residência para evitar a incrustação.
Após repetir os testes com todos os parâmetros definidos, o tempo de decantação em 1600 mL
foi de 3 min., portanto satisfazendo a necessidade real de operação.
Com relação à Estação de Tratamento de Efluentes em implantação, sugere-se que a adição de
coagulante deve ser prévia a adição de floculante, sendo que a reação entre alcalinidade e o
coagulante é uma reação rápida Portanto, a mistura entre o efluente a ser tratado e a solução
coagulante deve ser vigorosa, sendo deste modo para que a planta industrial alcance eficiência
semelhante àquela obtida em escala laboratorial.
O manejo da cal deve receber atenção especial. Ficou definido o uso de cal em suspensão. A cal
em suspensão tem alguns aditivos que consegue manter a cal nos tanques de dosagem sem que a
mesma precipite. Na prática sempre acaba precipitando um pouco de cal, e por esta razão sugere-se o
uso de uma bomba pneumática para manter a solução de cal constantemente em movimentação. A
bomba pneumática é instalada ao lado do tanque, retira a solução na parte inferior e descarrega a
solução na parte superior do tanque, com isto garante que não teremos precipitação da cal.
No laboratório não foi necessário à adição de anti-espumante. Como na atual ETDI é adicionado
frequentemente é possível que em campo seja necessário o uso deste reagente.
Destino do lodo – Quando o Lodo gerado é de Efluente Sanitário, pode ser desenvolvido um
trabalho para destinação como adubo. O lodo gerado na indústria é de Efluente Sanitário mais uma
corrente de Efluente industrial (O efluente industrial é misturado com o efluente sanitário para
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depuração final após o tratamento físico-químico). A torta gerada neste sistema pode conter metais
pesados o que inviabiliza a sua utilização. A torta gerada no processo será enviada para aterro
industrial. Este escopo é norma da empresa.
Esta nova configuração para o tratamento físico-químico se mosrou mais eficiente pois trata
as linhas de efluente mais poluído separadamente, assim gastando uma menor quantidade de produto
químico.
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9. Referências Bibliográficas
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