ICTR 2004 CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA EM RESÍDUOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Costão do Santinho Florianópolis Santa Catarina

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1 ICTR 2004 CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA EM RESÍDUOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Costão do Santinho Florianópolis Santa Catarina USO ESPECÍFICO DE PROCESSOS OXIDATITOS AVANÇADOS (POA'S) COMO TRATAMENTO DE EFLUENTES RECALCITRANTES ORIUNDOS DE INDÚSTRIA DE AUTOPEÇAS - ESTUDO DE CASOS Chaves, Francisco José Moreira Almeida, Carlos Roberto de Oliveira Izário Filho, Hélcio José Mattos, José Roberto Alves Silva, Messias Borges PRÓXIMA Realização: ICTR Instituto de Ciência e Tecnologia em Resíduos e Desenvolvimento Sustentável NISAM - USP Núcleo de Informações em Saúde Ambiental da USP

2 USO ESPECÍFICO DE PROCESSOS OXIDADITOS AVANÇADOS (POA s) COMO TRATAMENTO DE EFLUENTES RECALCITRANTES ORIUNDOS DE INDÚSTRIA DE AUTOPEÇAS ESTUDO DE CASO. Chaves, Francisco José Moreira; Almeida, Carlos Roberto de Oliveira 2 Izário Filho, Hélcio José 3 Mattos, José Roberto Alves 4 Silva, Messias Borges 5 Faculdade de Engenharia Química de Lorena - FAENQUIL. Rod. Itajubá-Lorena Km 74,5 Lorena, SP, Brazil Tel: (55) fchaves@gescoambiental.com.br Resumo O crescente interesse na solução de problemas relativos a efluentes orgânicos recalcitrantes de origem industrial tem origem no aumento dos custos operacionais de controle e no maior rigor por parte dos órgãos ambientais locais, incluindo os limites de lançamento cada vez mais restritos. Segundo o relato das empresas do setor automotivo e autopeças consultadas no Estado de São Paulo, Brasil, há grande dificuldade técnica-financeira para a consolidação de alternativa que permita atender aos requisitos legais, bem como, as tendências internacionais quanto ao descarte de efluentes que não podem ser tratados pelos processos convencionais como os sistemas biológicos. De um lado, há pressão dos órgãos de controle para adequação dos referidos despejos e de outro lado, existem os requisitos normativos internacionais, como a Norma ISO , que questionam as características finais dos despejos, e isto se deve a questões como melhoria contínua, indicadores de desempenho ambiental e produtividade. O presente estudo considera a avaliação de uma alternativa tecnológica para o tratamento desses efluentes recalcitrantes, pouco ou não degradáveis, através de aplicações de Processos Oxidativos Avançados (POA s) como pré-tratamento que antecede o sistema biológico de tratamento, por lodo biológico, propondo um roteiro alternativo de tratamento. As principais vantagens esperadas são: menor consumo de reagentes químicos, menor custo operacional, maior segurança, redução das etapas de processo, maior desempenho específico. Palavras-chave: efluentes; sistemas biológicos; lodo; recalcitrante. Autor: Dr. em Ciências Ambientais Co-autor: Dr. em Ciências Ambientais Co-autor: Dr. em Química Co-autor: Dr. em Engenharia Co-autor: Dr. em Engenharia Química

3 Objetivo: O presente trabalho tem como objetivo principal o estudo de uma alternativa tecnológica para o pré-tratamento de efluentes orgânicos recalcitrantes gerados nas indústrias de Autopeças do Estado de São Paulo, Brasil, por meio da aplicação de Processos Oxidativos Avançados(POA s). A demanda é de aproximadamente 7 m 3 /d do efluente recalcitrante, especificamente para este caso estudado. Justificativa: As indústrias do setor de Autopeças relatam que há grande dificuldade, técnica e financeira, para a solução de problemas relativos a tratabilidade de efluentes recalcitrantes, devido a custos operacionais altos, incluindo principalmente material, energia elétrica, manutenção e destino final de sólidos (lodo para Aterro sanitário/industrial). Introdução: O controle da poluição da água tem se tornado de importância cada vez maior nos últimos anos. Os efluentes industriais, quando não são corretamente tratados, causam grandes impactos ao meio ambiente. Certos grupos de efluentes, que apresentam características físico-químicas incompatíveis para tratamento em sistemas biológicos convencionais, exigem outras alternativas e uso de reagentes específicos, capazes de destruir tais compostos. Alguns equipamentos e procedimentos que podem ser adotados para realizar o tratamento, através da utilização de POA s são examinados neste trabalho. A aplicabilidade de sistemas do tipo tecnologia limpa está subordinada ao desenvolvimento de processos modificados e ao estabelecimento de opções de reciclagem de efluentes. Por este motivo o tratamento e a remediação dos efluentes industriais diferenciados, conhecidos como recalcitrantes, continua sendo uma das mais eficientes formas de eliminar os contaminantes presentes nos efluentes industriais. Se de um lado há pressão dos órgãos de controle para adequação dos referidos despejos, de outro lado existem os requisitos normativos internacionais como a Norma ISO , que questiona as condições químicas finais dos despejos, questões como a melhoria contínua, indicadores de desempenho e produtividade. O presente estudo mostra a alternativa tecnológica para o tratamento desses efluentes recalcitrantes, como pré-tratamento que antecede o sistema biológico convencional, especificamente para os efluentes gerados em indústrias de autopeças, como as de produção de cintos de segurança. 3594

4 Material e Métodos Material: Reservatório: cilíndrico com capacidade para 5 m 3, construído em fibra devido à corrosão. Reator de Salinização: cilíndrico construído em fibra, com capacidade para 1 m 3 provido de sistema de agitação com revestimento antiácido e variador de velocidade. Floco-Decantador: Floco-Decantador cilíndrico construído de fibra (antiácido), de 1 m 3 de capacidade, com fundo cônico e ângulo de 60º, de agitação lenta. Reator Químico: Reator Químico cilíndrico, construído em fibra, capacidade de 1 m 3, antiácido, provido se sistema de agitação com variador de velocidade. Leito de Secagem: (Filtro de areia) Leito de secagem (seção retangular) com capacidade para 15 m 3, construído de bloquetes rejuntados com areia grossa cobertos com tecido (bidins). O leito tem altura máxima de 0,60 m. Métodos: Os efluentes, oriundos do processo, com coloração escura intensa e alta concentração de DQO, são armazenados em reservatórios para serem tratados em regime seqüencial por batelada. No reator de salinização são adicionadas as soluções de ácido e sal, com agitação normal e constante, por um período de aproximadamente 15 minutos, com controle de valor de ph (ph=2,5). No Floco-decantador, ocorre a separação por decantação dos sólidos em suspensão formados, desligando-se o agitador depois da adição de solução de polieletrólito catiônico (1:1000). Tempo estimado é de 30 minutos. O sobrenadante do floco-decantador é então transferido para o reator químico, onde é adicionado o reagente de FENTON, com agitação rápida, por um período de 120 minutos. Depois deste período de reação, haverá neutralização com NaOH para ph = 7 8. Terminada a fase do trabalho químico, é transferida de volta para o floco decantador, onde ocorre uma nova separação por fases num período de aproximadamente 60 minutos. Em seguida se separa o sobrenadante, que é drenado para a Estação de Tratamento Biológico (Lodo Ativado). Os sólidos em suspensão gerados nas etapas de salinização e reação de FENTON são enviados para o leito de secagem onde ocorre a filtração e desidratação do lodo, sendo que o efluente filtrado retorna para o reator biológico a uma torta formada (20% TS) é destinada para aterro sanitário ou industrial (classe II). Todas as análises físico-químicas de controle foram realizadas no Laboratório de Águas e Efluentes da GESCO-Projetos, Com. e Representações Ltda, em Lorena- SP, conforme Standard Methods 20 th

5 Conclusões: A DQO foi reduzida de mg/l para 3740 mg/l, o que é adequado para o tratamento biológico. Principais problemas operacionais relatados quanto ao Efluente Bruto: Dificuldades de tratamento, principalmente em função do lead time (processo por batelada). Não atende as condições básicas para adequação no processo biológico (lodo ativado), em função de: elevada DBO e cor. Não atende aos limites de concentração final determinados pela legislação ambiental local (São Paulo - Brasil): DBO: 60 mg/l. Fenol: 0,5 mg/l. ph: 6 9. Cor aparente: colorantes ausentes. Principais benefícios apresentados com Pré-tratamento com POA: Reduz as etapas do processo ( lead time ). Utiliza menos reagentes. Produz subproduto de reações mais limpos : compostos estáveis (CO 2, H 2 O, NO 3 -, SO 4-2 ) e hidrocarbonetos degradáveis. Permite adequação aos limites legais para lançamento. Garante a remoção de corantes artificiais. Garante as condições mínimas para o tratamento biológico. Garante a produtividade do processo de fabricação de autopeças. 3596

6 PROJETO ATUAL Efluente Fábrica Reservatório Características Analíticas iniciais DQO = mg/l ph = 11,96 Cor aparente = PtCo (Apha) Aspecto = escuro intenso Fenol = 2,1 mg/l Floco-Decantador Solúvel Solução de H 2 SO 4 Pac (Policloreto de Alumínio solução 5%) Sedimentado Polieletrólito Catiônico (0,15%) Tempo de reação = 30 min. Tempo de Sedimentação = 60 min. Sobrenadante de lodo Filtro Areia Filtrado Filtro Prensa Torta Aterro Industrial resíduo (Classe II) Tratamento Biológico (Lodo Ativado) Rio (Classe 2) (Batch 2 h) Caçamba Características Analíticas finais: DQO = mg/l ph = 5,90 COR = castanho intenso Fenol = 1,8 mg/l Figura 1 Esquema Atual do Tratamento de Efluentes da Fábrica de Autopeças. 3597

7 PROJETO PROPOSTO '' Tratamento Químico com Reagente Fenton seguido de tratamento biológico" Parâmetros analíticos iniciais : DQO = mg/l ph = 11,96 Cor aparente = PtCo ( Apha ) Aspecto = escuro intenso Fenol = 0,8 mg/l Óleos / graxa = 112 mg/l Metais: Ni = 8,8; Pb = 0,65; Cd = 0,09 mg/l Efluente Fábrica Reservatório do efluente Reator (1)-Solução H2SO4 2,5 mol/l (2)-Solução [saturada] NaCl Parâmetros reacionais: tempo 15 minutos sob agitação leve Parâmetros analíticos: ph:3,00 (1) Reagente fenton Solução H2O2 30% m/m Solução FeSO4 0,18 mol/l Reator Sobrenadante (2) Neutralização Solução NaOH 5 mol/l Parâmetros reacionais: (Fenton) Tempo 120 minutos sob leve agitação Parâmetros analíticos: ph:2,5 Parâmetros reacionais:(neutralização) Tempo 10 minutos sob leve agitação Parâmetros analíticos : (Neutralização) ph = 8,00 Solução Polieletrólito Catiônico (1:1000) Sedimentado Floco-Decantador Reação com H2SO4/NaCl Parâmetros reacionais: tempo 30 minutos em repouso Parâmetros analíticos: SST = 3950 mg/l Teste em cone inhoff = 200 ml/l Tratamento físico-químico inicial : ( Sobrenadante ) DQO = 4885 mg/l ph = 2,36 Cor (aparente) = 5250 PtCo (apha) aspecto = límpido de cor vinho Filtro de Areia Reação com Fenton Parâmetros reacionais: tempo 60 minutos em repouso Parâmetros analíticos: SST = 3156 mg/l SSF = 2868 mg/l SSV = 288 mg/l Teste em cone inhoff = 110 ml/l Tratamento físico-químico final : ( Sobrenadante ) DQO = 3740 mg/l ph = 8,00 Cor (aparente) = 860 PtCo (apha) aspecto = límpido de cor amarela Metais: Ni = 0,6 mg/l; Pb = 0,07 mg/l Estação de tratamento Biológico ( Lodo ativado) RIO Figura 2 Esquema Proposto para o Tratamento de Efluentes da Fábrica de Autopeças. 3598

8 Gráficos de Controle: DQO(mg/L) Inicial Final Gráfico 3: Controle de DQO Inicial Final Color(PtCo) Gráfico 4- Controle de Cor 3599

9 Referências Bibliográficas: 1- ALATON, I. A.; BALCIOGLU, I.A.; Photochemical and heterogeneous photocatalitic of waste vinylsulphone dyes: a case study with hidrolised reactive black 5. Journal of Photochemical. Photobiology: A. v.141, p.247, BATACHARJEE, S.; SHAH, Y. T. Mechanisms for advanced photo oxidation of aqueous organic waste compounds. Ref. Chem. Eng., v14, n.1, p.1-43, NETO, H. L. Dycare: Diretrizes para o emprego ecologicamente compatível de corantes. Indústria Têxtil e o Meio Ambiente, p. 62, CHUN, H.; YIZHONG, W. Decolorization and biodegradability of photocatalytic treated azo dyes and wool textile wastewater. Chemos phere, v. 39, p. 2107, METCALF-EDDY. Wastewater Engineering. Treatment, disposal, reuse. 3600

10 Abstract: The crescent interests in the solution of relative problems the recalcitrant organic effluents of industrial origin, have been origin in the increase of the operational costs of control and in the largest rigidity on the part of the local environmental organs, including the release limits more and more restricted. According to the report of the companies of the section automotive and auto-parts consulted in the State of São Paulo, Brazil, there is great difficulty, techniquefinancial for the alternative consolidation that allows to assist to the legal requirements, as well as, the international tendencies with relationship to the effluents discard that cannot be treated by the conventional processes as the biological systems. On a side, there is pressure of the control organs for adaptation of the referred spilling and on another side, the international normative requirements exist, like Norma ISO , that they question the characteristics ends of the spilling, and this is due to subjects as continuous improvement, indicators of environmental acting and productivity. The present study considers the evaluation of a technological alternative for the treatment of those effluents recalcitrant, little or you didn't degrade, through applications of Oxidation Advanced Processes (POA's) as pre-treatment that precedes the biological system of treatment, for biological mud, proposing an alternative route of treatment. The main expected advantages are: smaller consumption of reagents chemical, smaller cost operational, larger safety, reduction of the process stages, larger specific acting. Word-key: efluents; biological systems; mud. 3601