UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAN SETOR DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUMICA TRATAMENTO DE EFLUENTES LQUIDOS DE GALVANOPLASTIA DISCIPLINA : ELETROQUMICA APLICADA E CORROSO - TQ - 417 2 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAN SETOR DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUMICA TRATAMENTO DE EFLUENTES LQUIDOS DE GALVANOPLASTIA Prof. Dr. HAROLDO DE ARAJO PONTE hponte@engquim.ufpr.br 3 NDICE 1. IMPACTO AMBIENTAL DA GALVANOPLASTIA............................... 5 1.1. FONTES DE POLUENTES................................................................. 5 1.2. EFLUENTES LQUIDOS .................................................................... 5 1.2.1. CARACTERIZAO DOS EFLUENTES LQUIDOS........................ 6 1.2.2. SEGREGAO DOS EFLUENTES LQUIDOS................................ 7 1.2.3. CLASSIFICAO BSICA DE EFLUENTES LQUIDOS.............. 10 1.3. EMISSES GASOSAS .................................................................... 11 1.4. RESDUOS SLIDOS...................................................................... 12 1.4.1. CARACTERIZAO DOS RESDUOS SLIDOS ......................... 13 1.4.2. CLASSIFICAO BSICA DE RESDUOS SLIDOS.................. 13 1.4.3. DISPOSIO DO LODO................................................................. 14 2. MINIMIZAO DE PERDAS NAS GALVANOPLASTIA................... 19 2.1. MINIMIZAO NO CONSUMO DE GUA...................................... 19 2.1.1. GUAS DE LAVAGEM................................................................... 19 2.1.2. REDUO NO CONSUMO DE GUA DE LAVAGEM.................. 20 2.1.3. CRITRIO DE LAVAGEM............................................................... 21 2.1.4. TCNICAS DE LAVAGEM.............................................................. 23 2.1.5. EQUIPAMENTOS............................................................................ 36 2.2. MINIMIZAO DE PERDAS DE REATIVOS................................... 38 2.2.1. ARRASTE........................................................................................ 39 2.2.2. CLCULO DO ARRASTE............................................................... 42 2.2.3. RAMPA DE RESPINGOS................................................................ 44 2.2.4. BLOW-OFF...................................................................................... 45 2.2.5. SPRAYS....................................................................................... 46 4 2.2.6. FORMATO DAS PEAS................................................................. 46 2.2.7. O TANQUE DRAG-OUT .............................................................. 46 3. TRATAMENTO DE EFLUENTES DE GALVANOPLASTIA............... 48 3.1. INTRODUO.................................................................................. 48 3.2. ETAPAS DE PROJETO................................................................... 48 3.2.1. COLETAS DE DADOS.................................................................... 49 3.2.2. FILOSOFIA DE TRATAMENTO...................................................... 51 3.2.3. SEGREGAO DOS DESPEJOS.................................................. 55 3.2.4. VOLUMES DE EQUALIZAO...................................................... 60 3.2.5. PROJETO HIDRULICO DAS REDES DE COLETA..................... 61 3.2.6. REDUO DE CROMO HEXAVALENTE ...................................... 62 3.2.7. PR-TRATAMENTO- OXIDAO DE CIANETO........................... 64 3.2.8. PRECIPITAO DE METAIS ......................................................... 67 3.2.9. COAGULAO E FLOCULAO ................................................. 71 3.2.10. DECANTAO, ADENSAMENTO E DESAGUAMENTO............ 73 5 1. IMPACTO AMBIENTAL DA GALVANOPLASTIA Metais e reativos qumicos so a base dos processos de tratamento de superfcie. Autilizaodestescomponentesproduzresduosqumicoseefluentesqueiroafetarde formadrsticaomeioambientebemcomocausassriosproblemasdesadena populao.Algunsefeitospodemserobservadosrapidamente,outroslevamalgunsanos at se manifestarem em sua forma mais agressiva. importanteseinsistirque,independentementedesuaconcentraoounvelde toxicidade, todo efluente deve ser tratado adequadamente. 1.1. FONTES DE POLUENTES Deumaformaemgeral,osefluentesgeradosemoperaesdegalvanoplastia consistemnosdescartesperidicosdosdiversosbanhosconcentradosexauridos (desengraxantes, decapantes, fosfatizantes, cromatizantes, banhos de eletrodeposio,etc.,) enasguasmenoscontaminadas,provenientesdasetapasdelavagemposteriors operaesnosbanhosconcentrados.Estesefluentessocompostosporguaereativos. Apsotratamentodestesefluentestem-se,comoresultado,ageraoderesduoscom altosteoresdemetaiseoutroscomponentestxicos.Umaformadesereduzirovolume destes resduos atravs de reduo das perdas de reativos qumicos. Outrasfontesgeradorasdeperdasdereativosparaomeioambienteso: Estocagemdereativos,transfernciaemanuseiodereativos,tratamentodeefluentes, descarte de processos de laboratrio, disposio de resduos e reutilizao ou disposio de recipientes de reativos qumicos. Tratar os poluentes gerados nos diversos tipos de empresas da rea de tratamento desuperfcie,portanto,extremamentenecessrioeindispensvel,independentedo volume de descartes.ATabela1apresentaalgunspoluentesgeradospordiversostiposde galvanoplastia. 1.2. EFLUENTES LQUIDOS Efluentes lquidos provenientes do descarte de:banhos qumicos; 6 guas de lavagem;produtos auxiliares (desengraxantes, decapantes, passivadores, etc); leos solveis ou no, para corte ou revestimento das peas. Os efluentes lquidos geralmente so coloridos, alguns com temperatura superior ambiente e emitem vapores, seus pHs geralmente atingem os extremos cido ou alcalino.Nocasodosleos,geralmenteverificam-semanchasnosolo,principalmentenos locais de acmulo de sucatas. 1.2.1. CARACTERIZAO DOS EFLUENTES LQUIDOS Devidoadificuldadedeseobterinformaesreais,sobretodososprocessos existentesdentrodeempresasquetrabalhamcomtratamentodesuperfcie,oprimeiro passoparasedefinirqualquertipodeprocessodecontroleambientalacaracterizao dos resduos, bem como sua composio qumica e estado fsico. A caracterizao dos efluentes lquidos, nos d um bom perfil do potencial poluente da empresa, identificando assim a presena dos elementos mais provveis desta tipologia. Em galvanizao: Cr6+, Cr3+, CN-, Fe, Zn, Cu, Ni, Sn; Em fosfatizao: fosfatos, Fe, Zn, CN; Cr3+ Em anodizao: Al, Sn, Ni, F; Incluir na anlise: DBO5, DQO, OD, pH, cor, turbidez, slidos sedimentveis, leos e graxas. 7 TABELA 1 PRINCIPAIS TIPOS DE POLUENTES ENCONTRADOS EM DIVERSOS TIPOS DE ATIVIDADES DE GALVANOPLASTIA Crmicos Cromo decorativo Cromo duro Passivadores cromatizantes Ciandricos Cobre e zinco alcalinos Prata Ouro Desengraxante c/cianeto Quelatizados Cobre e nquel qumicos Passivadores para Fe e Al leo solvel e no solvel Usinagem de metais Retfica de metais Inorgnicos Provenientes de processos galvnicos Usinagem de metais Tratamento trmico, siderrgicas e metalrgicas primrias em geral Gerais inorgnicos Cobre e zinco cidos Zinco alcalino s/cianeto Nquel eletroltico Anodizao Decapantes cidos Desengraxantes s/cianeto Solues cidos ou alcalinas Estanho Chumbo 1.2.2. SEGREGAO DOS EFLUENTES LQUIDOS Osresduoslquidosprovenientesdosprocessosdetratamentodesuperfciede metais, podem ser agrupados basicamente em dois grupos principais: os concentrados e os diludos.Osconcentradossodescartadosperiodicamenteeosdiludossodescartados, 8 geralmentedeformacontnua,poisprovmdasguasdelavagemdaspeas,guasde lavagem de equipamentos e do piso e de purgas de equipamentos, como por exemplo dos lavadores de gases. Osresduoslquidosprovenientesdosprocessosindustriaisdeveroser segregadosdeacordocomsuaclassificaooucaractersticasqumicas,separadamente dos coletores pluviais, atravs de canaletas e/ou tubulaes para os tanques de acmulo (concentrao). Convm que os tanques de acmulo (concentrao) sejam dimensionados com um volume que atenda a vazo diria de descarte de cada efluente, para garantir a execuo de manutenodeequipamentosououtraeventualidadenaoperaodaUnidadede Tratamento de Efluente (ETE). Os pisos dos locais onde so gerados os resduos lquidos devero (Ver Figura 1): ser impermeveis, para que no ocorram infiltraes no solo,conterbaciasdeconteno,paraquenohajamisturasdeefluentescomclasses diferentes e com cadas para as canaletas de captao. quandonohouverinclinaosuficiente,paraacaptaodoefluenteporgravidade, construircaixasdetransfernciaseusarbombasqumicasderecalqueparacada efluente de classes diferentes. FIGURA 1 - LINHA DE DEPOSIO COM TAMBORES ROTATIVOS. DERRAMAMENTO DE SOLUO NO PISO E ESCOAMENTO PARA CANALETAS 9 Naelaboraodeumprojetoparasegregarosefluentes,importanteo levantamentodetodasasinformaessobreaseqnciaouprocessodetratamento superficialenvolvido.Deve-seelaborartabelasefluxogramasdaseqncia,comdados sobre os volumes dos tanques, regime de vazo, freqncia de descarga dos concentrados e informaes qualitativas sobre a formulao bsica do banho. Alm das possveis segregaes, deve ser levada em considerao a possibilidade dereduodasvazesdosdespejosmedianteaplicaodetcnicasdeminimizaode guas de lavagem. Os resduos segregados necessitam, muitas vezes, de um sistema de equalizao antesdeseremsubmetidosaotratamento.Esteprocedimentoproporcionaumganhode consistnciaouparcialestabilidadeemsuascaractersticasfsicoqumicasprincipais, facilitandodestaformaosresultadosdotratamento.Grandesvariaesdificultama operao da instalao de tratamento, pois as oscilaes bruscas das caractersticas fsico qumicadosresduoslquidoscausamodesbalanceamentodossistemasdedosagemde reagentesocasionadodificuldades naoperaodaunidadeepadronizaodosresultados finais.Dependendo do porte e do volume de efluentes gerados por uma galvnica, pode-seoptarpelainstalaodeestaesdetratamentodeefluentescompactasou multifuncional, automticas ou semi-automticas. Exemplo de unidade compacta e semi-automtica est apresentado na Figura 2. J paraumaempresademaiorporte,podehaveraopoporumaestaototalmente automticaedegrandeporte,quepossibiliteotratamentoseletivodediversostiposde efluentes, como apresentado na Figura 3.10 FIGURA 2 - ESTAO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES COMPACTA E AUTOMTICA FIGURA 3 - ESTAO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES MULTIFUNCIONAL E AUTOMTICA 1.2.3. CLASSIFICAO BSICA DE EFLUENTES LQUIDOS DeacordocomaTabela1,podemossegregarosefluentesdatipologiagalvnica nas seguintes classes: EFLUENTESCRMICOSbanhosdecromoemgeral,abrilhantadorese 11 passivadores e suas guas de lavagem EFLUENTES CIANDRICOS banhos de cobre, zinco, cdmio, prata, ouro, certas solues desengraxantes e suas guas de lavagem EFLUENTESGERAISCIDOSsoluesdecapantes,soluesdesoxidantese suas guas de lavagem EFLUENTESGERAISALCALINOSdesengraxantesqumicosporimersoe eletrolticos e suas guas de lavagem QuantoaosEFLUENTESQUELATIZADOSeaosLEOS,deveroseravaliadas assuasquantidadesdedescartesparadefinirsehnecessidadedesepar-losdos efluentesgerais.Emgeralasquantidadesdestestiposdeefluentessopequenaseseus descartes podero ser programados e controlados sem maiores problemas. 1.3. EMISSES GASOSAS As emisses gasosas so provenientes de:reaes eletrolticas; reao de decapagem; reao de desengraxe; reao de corroso. As emisses gasosas podem ser coloridas ou incolores, e so geralmente irritantes para as mucosas. Paraasemissesgasosas,olimitedetolernciaparaprodutossobaformade gases dever atender a NR 15, da Portaria 3214 do Ministrio do Trabalho. Asemissesgasosasdevemestardeacordocomasregulamentaesdo ministrio do trabalho. As quais recomendam as concentraes mximas dos diversos tipos depoluentesnoar.Deumaformageralestasemissessocontroladasatravsda utilizaodeexaustoreselavadoresdegases.Exemplosdestesequipamentosesto apresentados a seguir nas Figura 5 e Figura 4. 12 1.4. RESDUOS SLIDOS Os resduos slidos so provenientes de:sucata de metais ferrosos e no-ferrosos, cavacos, etc; precipitao de banhos; lodo do processo de tratamento de efluentes lquidos; resduos de pr-tratamentos mecnicos; embalagens de produtos qumicos; Filtros de banhos e sacos de nodos, etc. FIGURA 4 - EXAUSTOR SOBRE BANHO 13 FIGURA 5 - LAVADOR DE GASES 1.4.1. CARACTERIZAO DOS RESDUOS SLIDOS Os lodos slidos geralmente so coloridos (azul, verde, laranja tijolo, branco leitoso, marrom acinzentado). Seu pH atinge valores extremos quando no tratado. Psfinosdospr-tratamentosmecnicos,contaminadoscommetais(xidode alumnio, cermicas e microesferas de vidro) Embalagens plsticas: normalmente retornveis ao fornecedor do produto. 1.4.2. CLASSIFICAO BSICA DE RESDUOS SLIDOS Os resduos slidos so classificados quanto ao risco potencial ao meio ambiente e sadepblicaemfunodassuascaractersticas.Asnormasqueregemacorreta 14 disposio dos resduos slidos so: NBR 10.004, NBR 10.005, NBR 10.006 e NBR 10.007 . TABELA 2 NORMA NBR 10004 EnsaioAnliseLimite max. Lixiviao NBR 10.004 MetaisCdmio Chumbo Cromo total Prata Selnio Mercrio 0,5 ppm 5 ppm 5 ppm 5 ppm 1 ppm 0,1 ppm 1.4.3. Disposio do lodo Olododeumaestaodetratamentodeefluentesdeveserdispostoemlugar apropriado, um aterro industrial ou aterro sanitrio, dependendo da classificao do resduo, incinerao, co- processamento, etc.Antes da disposio existe a necessidade de condicionar o lodo para o transporte e disposio,principalmentecomrelaoaoteordeumidade.Paraissosogeralmente utilizadosfiltrosprensa(VerFigura6),adensadoresdelodo(VerFigura7),entreoutros equipamentos, geralmente dependentes do tamanho da empresa e quantidade de efluentes asertratado.Areduodaumidadetemumimpactodiretonocustodedisposiodo resduo, pois geralmente paga-se por quilo de lodo a ser depositado nos aterros. Este lodo dever ser acondicionado em saco plstico e lacrado em tambor de ao. 15 FIGURA 6 - FILTRO PRENSA PARA ADENSAMENTO DE LODO FIGURA 7 - LEITO DE SECAGEM PARA ADENSAMENTO DE LODO 16 Naausnciadeespaofsiconaempresa,paraainstalaodetanquespara adensamentodelodo,hanecessidadedeutilizaodefiltrosprensaeunidadesmais compactas. Para poder dar a devida destinao final a qualquer resduo industrial, aconselha-se seguira seguinte seqncia: 1) Caracterizao e identificao do resduo Consiste na visualizao fsica do resduo, conhecimento aprofundado do processo gerador e a subseqente classificao do resduo conforme a NBR 10.004. 2)Avaliaodoresduoemfunodesuaviabilidadefinanceiraedisponibilidade tecnolgica Avaliar se o resduo reciclvel ou no. Deve-se verificar se o resduo ainda possui componentes de valor financeiro e, em caso afirmativo, seexiste uma tecnologia capaz de recuperar este componente. 3) Procurar uma destinao final adequada ao resduo Paraosresduosclassificadoscomoreciclveis,identificaraempresaeos procedimentosporelaadotadosquegeremomenorvolumederesduosproduzidosna recuperaodeseuresduoindustrial.Tersempreemmentequesedeveevitaruma potencializao do seu resduo. Para os no reciclveis existem trs destinaes oficiais. So elas: -Incinerao convencional -Aterro qumico -Incinerao 4) Administrao interna do resduo. Definir objetivos Tornar os resduos cada vez mais reciclveis e, procurar despotencializ-los. 5) Obter documentaes Solicitar para a empresa que administrar seus resduos que elaborem um Projeto de Destinao Final para cada resduo. Solicitar junto ao rgo de Fiscalizao, aprovao do projeto de destinao e manter em dia o licenciamento ambiental da destinao de seu resduo. 6) Administrao da destinao final Paramanterosconceitosdadestinaoconformedocumentos,efetuarauditorias 17 ambientaisperidicasparaconstatarosprocedimentosquesoadotados.Manter atualizados os licenciamentos ambientais. Conceitualmente,algunsresduosindustriaisnopodemserdestinadospor determinadosprocedimentosemvirtudedesuascaractersticas,asquaissoabaixo relacionadas: -Aterro qumico: o resduo no pode conter matria orgnica. A matria orgnica poder em funo do tempo se decompor e gerar gases dentro do aterro podendo comprometer aestruturafsicadoaterro.Oresduotemqueserslidooudeestruturaconsistente. Nopodeserlquidoouplasmtico.Casooseja,aoamontoarnoaterro,estematerial no ir sustentar outro que o sobrepuser. -Incineraoemfornosdecimento:oresduodeverpossuirpodercalorficoadequado (superiora2000kcal/kg).Oresduonodevepossuircloroemsuacomposio,pois, nestescasos,podeduranteaincineraoprovocaraformaodedioxinasefuranos, compostos altamente txicos para a sade do homem e dos animais. -Landfarming:umprocessodedegradaodomaterialpormicroorganismosemum terreno por escarificao contnua do resduo com a terra. como se a terra fosse arada continuamenteemisturadacomoresduo.Esteresduodeverestarisentodemetais ou materiais orgnicos txicos. Abaixoapresentamosumasugestoparadestinaofinaldedeterminados resduos industriais, em funo de sua composio ou caractersticas tpicas: -Incineraoemfornosdecimento:restosdetintas,leosusados,resduosdevarrio de fbrica, etc. -Aterro qumico: resduos slidos contendo metais. -Landfarming: resduos com baixo poder calorfico e composto essencialmente de matria orgnica (emulso de leos minerais, ou outro material orgnico emulsionado com gua, etc.). Um entendimento da NBR 10.004 Resduosslidos-soresduosslidosousemi-slidosresultantesdeatividade industrial, domstica, hospitalar, comercial, agrcola, de servios e de varrio em geral. Classe I - perigosos Classe II - no inertes Classe III - inertes 18 Classe I - classificado por possuir: -Inflamabilidade: lquidos com ponto de fulgor menor que 60 C. no-lquidos que 25 C e 1 atm queimem vigorosamente e persistentemente quando inflamados.-Oxidantes: resduos que liberam oxignio, estimulando incndios. -Corrosividade: materiais aquosos com pH < 2 ou pH >12,5 ou materiais que corroem o ao (SAE 1020) mais do que 6,35 mm ao ano 55 C. -Reatividade:reagirviolentamentecomgua.Serinstvelereagirviolentamentede forma espontnea. Possuir cianetos ou sulfetos. -Toxicidade:possuirD50oral 500 mg/l, para minimizar o risco de desprendimento de cloreto de cianognio CNCI. CN- + HOCl- ClCN- + OH-(b) Pelo mesmo motivo, agitao vigorosa necessria.Normalmente, a conservao de cianeto em cianato satisfaz a legislao ambiental e o cianato convertido em CO2 e N2 por microorganismos presentes em rios e estaes de tratamento biolgico. No entanto, o cianato pode ser oxidado completamente a CO2 e N2 por dosagem de cloro ou hipoclorito adicional porm, numa faixa baixa de pH 7,5 a 9,0. 2 CNO- + 3 OCl- + H2O N2 + 2 HCO3- + Cl-(c) EmpHsrelativamentebaixos(