TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

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1 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 1

2 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. 2

3 Sumário 1. Introdução Objetivo Justificativa Revisão Bibliográfica Efluentes líquidos Características de um efluente Sólidos Matéria Orgânica Matéria inorgânica Importância da DBO e DQO Tipos de tratamentos Processos Físicos Processos Químicos Processos Biológicos Processo de desaguamento de lodos Reuso da água na indústria Processos de Tratamento Físico-Químico Coagulação / Floculação Coagulantes Utilizados a base de alumínio Alcalinizantes Polímeros Sintéticos Padrões de emissão Área de estudo Configuração atual da Estação de Tratamento de Despejos Industrial (ETDI) Alterações previstas no fluxograma Descrição do Novo Sistema de Tratamento Materiais e Métodos Equipamentos e Materiais Execução do Ensaio Caracterização do Efluente Bruto Otimização do Volume de Produtos Químicos Otimização da Mistura Rápida

4 6.2.4 Otimização da Floculação Resultados e Discussão Caracterização do efluente contaminado Ensaio de tratabilidade da nova estação FÍSICO-QUÍMICO I (FQI) Pré-teste ETAPA A Condições de ensaio para otimização do Volume de Alcalinizante ETAPA B Condições de Ensaio para Otimização da Mistura Rápida ETAPA C Ensaio de Tratabilidade da nova estação FÍSICO-QUÍMICO II (FQII) Otimização da faixa de ph para coagulação Otimização da dosagem de polímero sintético catiônico Otimização da Mistura Rápida Otimização da Floculação Considerações finais Referências Bibliográficas

5 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. 5

6 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. 6

7 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); 7

8 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. 8

9 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 físicoquímicas por parâmetros sanitários que quantificam os sólidos, a matéria orgânica e alguns de seus componentes orgânicos ou inorgânicos 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 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 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. 9

10 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 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: 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; 10

11 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); 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 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. 11

12 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 12

13 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 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. 13

14 Tabelas 1 Principais coagulantes e sua faixa de ph de uso. Fonte: LEME; 1990 Coagulantes Zona de ph Sulfato de alumínio Sulfato ferroso Cloreto férrico Sulfato férrico Sulfato ferroso clorado Aluminato de sódio e sulfato de alumínio 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.) 14

15 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) 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 15

16 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 , 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; 16

17 V- DBO 5, 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 DBO 5, 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; 17

18 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. : Entrada Saída Planta Industrial MAXION Fluxo Hídrico ÁGUA POTÁVEL ETDI CTO ETRAC ETE ETA Captação Lançamento Final RIO PARAÍBA Figura 1: Fluxo Hídrico da Indústria de Rodas e Chassis. 18

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. 19

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. 20

21 O diagrama (Figura 3) demonstra a mudança na configuração da estação de tratamento: Linha A Linha B Linha C Linha D Efluente Domésti co Linha A Linha B Linha C Linha D FLOTADOR FLOTADOR FÍSICO QUÍMICO I TQ.DE HOMOGENEIZACAO TQ.DE HOMOGENEIZACAO FÍSICO QUÍMICO FILTRO PRENSA FÍSICO QUÍMICO II ETE FILTRO PRENSA DESCARTE EM RIO LODO PARA DESCARTE DESCARTE EM RIO LODO PARA DESCARTE Configuração atual Configuração futura 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. 21

22 Figura 4: Diagrama de Blocos da Nova ETDI Físico-Químico I- Agitação Rápida (Reator 01) 22

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) 23

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). 24

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 25

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 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 Esta caracterização serve para determinar o efluente a ser tratado e constatar a eficiência do tratamento 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. 26

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 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 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. 27

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. 28

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. 29

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 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 30

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) 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 31

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 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. 32

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. 33

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. 34

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 35

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: 36

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, ,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). 37

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. 38

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 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. 39

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 NTU 4 NTU NTU 2 NTU NTU 2 NTU seg. Com 50 rpm observou-se uma homogeneização e decantação mais eficiente ao longo de

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 41