Análise técnica da estação de tratamento de efluentes de uma indústria de laticínios

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1 UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURA CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL Matheus Pinto Cechetti Análise técnica da estação de tratamento de efluentes de uma indústria de laticínios Passo Fundo, 2012.

2 1 Matheus Pinto Cechetti Analise técnica da estação de tratamento de efluentes de uma indústria de laticínios Trabalho de conclusão de curso apresentado ao curso de Engenharia Ambiental, como parte dos requisitos exigidos para obtenção do título de Engenheiro Ambiental. Orientador: Prof. Vandré Barbosa Brião, Dr. Passo Fundo, 2012.

3 2 Matheus Pinto Cechetti Analise técnica da estação de tratamento de efluentes de uma indústria de laticínios Trabalho de Conclusão de Curso como requisito parcial para a obtenção do título de Engenheiro Ambiental Curso de Engenharia Ambiental da Faculdade de Engenharia e Arquitetura da Universidade de Passo Fundo. Aprovado pela banca examinadora: Orientador: Vandré Barbosa Brião Faculdade de Engenharia e Arquitetura, UPF Marcelo Hemkemeir Faculdade de Engenharia e Arquitetura, UPF Luciane Maria Colla Faculdade de Engenharia e Arquitetura, UPF Passo Fundo, 09 de novembro de 2012.

4 3 A T E S T A D O Atesto para os devidos fins que o aluno Matheus Pinto Cechetti autor do Trabalho de Conclusão intitulado Análise técnica da estação de tratamento de efluentes de uma indústria de laticínios, realizou as alterações sugeridas pela banca examinadora no relatório final. Passo Fundo, 30 de novembro de Prof. Dr. Vandré Barbosa Brião

5 4 AGRADECIMENTOS Gostaria de Agradecer primeiramente a Deus pela oportunidade deste momento; A minha família, meus pais Aldino e Mariza que me apoiaram e incentivaram em todos os momentos; A minha irmã Nathalia, e ao meu irmão Ronaldo que mesmo contra sua vontade parava de tocar o acordeom para que eu pudesse estudar; Aos meus avós Bolivar e Tereza pelos conselhos e pelo apoio; Aos amigos, que desde a infância estão presente em todos os momentos; Ao pessoal da faculdade, professores e funcionários; Ao professor Vandré, orientador deste trabalho, pelos ensinamentos, conselhos e pela liberação da casa para os churrascos. Ao pessoal do laboratório de ensino da Engenharia Ambiental, especialmente a Marilda e a Manuelli. A todos os colegas de aula, especialmente ao Everton Goettems, Francisco Magro, Guilherme Kochenborger, Larissa Ferreira, Magali Rigon, Matheus Vicari, Rafael Bennemann, Renan Brezolin, Silvia Scopel, Taisi Miorando, Thiane Zachi; A Goiasminas Indústria de lacticínios Ltda. pela oportunidade de estágio, e ao Engenheiro Marcelo Dornelles pelos ensinamentos, paciência e compreensão.

6 5 RESUMO O esgotamento e a poluição dos recursos hídricos são preocupações de ordem mundial. O setor industrial, e principalmente as indústrias de alimentos, em especial os laticínios, são atividades com alto potencial poluidor, pois consomem um grande volume de água e geram expressivas vazões de efluentes com carga orgânica elevada. Neste trabalho, objetivou-se a realização de um estudo técnico em uma ETE de uma indústria de laticínios da região norte do estado do Rio Grande do Sul. Para isso, foi realizado um levantamento das condições de operação da ETE, juntamente com uma análise do projeto do tratamento físico-químico e biológico da indústria. Posteriormente foram confrontadas estas informações com o projeto original da ETE, e a partir disso sugerido melhorias em equipamentos e técnicas de operação. Concluiu-se que a estação atende os padrões de emissões estipulados pelos órgãos ambientais lançando seus efluentes com concentrações médias de 92 mg/l de DQO, 7,68 mg/l de NTK e 0,71 mg/l de Fósforo Total, com uma eficiência de remoção de 95%, 77% e 84% respectivamente. Porém se faz necessário a implantação de algumas melhorias no sistema, como pro exemplo o ajuste e otimização do sistema de ar dissolvido do flotador, e a implantação de um sistema adicional de aeração visando o aumento da eficiência do tratamento, buscando diminuição dos custos de operação, além de uma possível reutilização do efluente. Palavras-chave: Efluente; ETE; Controle de poluição, leite.

7 6 ABSTRACT The depletion and pollution of water resources concerns are world order. The industrial sector, and especially the food, especially dairy products, are activities with a high pollution potential, they consume a large volume of water and generate significant flows of wastewater with high organic load. This study aimed to conduct a study in a technical WTU of a dairy industry in the northern region of the state of Rio Grande do Sul For this, a survey was conducted of the operating conditions of WTU, together with an analysis of design of physical-chemical and biological industry. Subsequently this information was checked with the original design of WTU, and from that suggested improvements in equipment and operating techniques. It was concluded that the station meets the emissions standards set by the environmental agencies releasing their effluents with average concentrations of 92 mg / L of COD, 7.68 mg / L NTK and 0.71 mg / L Total Phosphorus, with a removal efficiency of 95%, 77% and 84% respectively. But it is necessary to implement some improvements in the system, such as pro tuning and system optimization of dissolved air floater, and the deployment of an additional aeration system in order to increase the efficiency of treatment, seeking lower costs of operation, plus a possible reuse of the effluent. Keywords: Effluent; WTU; Pollution Control, milk.

8 7 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1: Fluxograma da Recepção e Processamento do Leite na Indústria Figura 2: Fluxograma da Produção do Leite Longa Vida Figura 3: Fluxograma da Produção do Creme Figura 4: Sistema CIP (cleaning in place) Figura 5: Fluxograma de tratamento de efluentes da empresa Figura 6: Modelo da peneira utilizada na empresa Figura 7: Representação de um processo de lodo ativado Figura 8: Representação esquemática de um floco de lodo ativado Figura 9: Aerador submersível Figura 10: Aeradores de superfície Figura 11: (a) Formação das zonas no decantador secundário. (b) Seção do decantador e perfil de concentração de sólidos Figura 12: Perfil da concentração de DQO ao longo da ETE Figura 13: Eficiência individual média de cada processo na remoção de DQO Figura 14: Perfil da concentração de Nitrogênio Total ao longo da ETE Figura 15: Eficiência individual média de cada processo na remoção de NTK Figura 16: Perfil da concentração de Fósforo ao longo da ETE Figura 17: Eficiência individual média de cada processo na remoção de Fósforo Figura 18: Comportamento da Vazão em um período de 24 horas Figura 19: Determinação gráfica do volume de equalização Figura 20: Eficiência média de remoção do sistema Físico-Químico (%) Figura 21: Modelo de aerador proposto

9 8 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Consumo e Gastos com Coagulante Tabela 2: Consumo e Gastos com Floculante Tabela 3: Parâmetros estimados para a realização do projeto Tabela 4: Parâmetros aferidos na ETE durante o ano de Tabela 5: Características do Flotador Tabela 6: Concentração de Nitrogênio Total Kjeldahl e Amoniacal nos reatores do lodo ativado no dia 09/10/ Tabela 7: Concentração de Nitrogênio Total Kjeldahl e Amoniacal nos reatores do lodo ativado no dia 17/10/ Tabela 8: Concentrações e porcentagens de Nitrogênio Orgânico e Amoniacal das análises do dia 09/10/ Tabela 9: Concentrações e porcentagens de Nitrogênio Orgânico e Amoniacal das análises do dia 17/10/ Tabela 10: Características do sistema de decantação Tabela 11: Concentrações estimadas de Sólidos Suspensos Totais

10 9 LISTA DE QUADROS Quadro 1: Apresentação dos parâmetros do projeto e dos parâmetros sugeridos na análise técnica Quadro 2: Dados propostos para ser empregado sistema

11 10 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO DESENVOLVIMENTO Revisão Bibliográfica Leite Indústrias de Laticínios Geração de Efluentes Efluente de Laticínio Legislação Ambiental Tratamento de Efluentes de Laticínios Tratamento de Efluentes da Indústria em estudo Peneiramento Tanque de Equalização Flotador Lodo Ativado Decantadores Secundários Lagoas Facultativas Métodos e materiais Métodos e técnicas Levantamento das características do efluente Analise técnica do tratamento Físico Químico e Lodo Ativado Resultados e discussões Índices de Eficiência Demanda Química de Oxigênio (DQO) Nitrogênio Total Kjeldahl Fósforo Total Índices de Consumo e Custos da ETE Análise Técnica do Projeto Equalizador Flotador Lodo Ativado Decantadores Secundários Lagoas de Estabilização CONCLUSÃO REFERÊNCIAS APÊNDICES... 51

12 11 1 INTRODUÇÃO O crescimento populacional trás grandes consequências para a humanidade, dentre estas destaca-se o aumento da demanda de serviços e produtos para atender as necessidades da população. Em 2010 estimou-se que a população mundial era de 6,908 bilhões de habitantes. Segundo estimativas da ONU o contingente populacional do planeta atingirá a marca de 9 bilhões de habitantes em 2050, ou seja, um acréscimo de aproximadamente 2,1 bilhões de habitantes. Tal crescimento demográfico torna necessário investimento na modernização da agricultura e da pecuária através do melhoramento de pastagens, utilização de medicamentos e defensivos além do melhoramento genético de animais e plantas, com a finalidade de aumentar a produção de alimentos para suprir as necessidades da população. Partindo deste princípio o setor leiteiro Brasileiro vem apresentado um grande crescimento nos últimos anos, sendo que de 2005 para 2010 houve um aumento próximo a 20% na sua produção, partindo de 24,6 bilhões de litros em 2005 para 30,7 bilhões de litros produzidos em 2010, tornando-se o 5º maior produtor mundial do produto ficando atrás dos Estados Unidos, Índia, China, e Rússia (EMBRAPA, 2012). O estado com a maior produtividade de leite do país é Minas Gerais, sendo seguido pelo estado do Rio Grande do Sul, o qual produziu em 2010 cerca de 3,6 bilhões de litros de leite, correspondendo a 12% da produção do país. Enquanto que a região norte do Rio Grande do Sul foi responsável por 66% da produção leiteira do estado, ou seja, 2,4 bilhões de litros de leite, com um crescimento de 9% entre os anos de 2005 e 2010 (EMBRAPA, 2012). Na região, existem três grandes laticínios instalados, sendo eles: a Nestlé, no município de Carazinho, Italac, em Passo Fundo e LBR, no município de Tapejara. Somente essas três empresas processam cerca de 2,5 milhões de litros de leite por dia, o que representa aproximadamente 30% do volume de leite produzido no Estado. A atividade leiteira possui uma grande importância econômica o estado do Rio Grande do Sul. Segundo dados da Emater, o setor movimenta anualmente cerca de R$ 6 bilhões, ou seja, 2,67% do PIB estadual. Porém, o processo de industrialização do leite apresenta uma grande capacidade de gerar passivos ambientais, principalmente pelo alto volume de efluentes gerado e pelo seu elevado potencial poluidor. Nas indústrias de laticínios a necessidade de higiene é extrema, e o seu objetivo primordial é a remoção de resíduos orgânicos e minerais aderidos às superfícies, constituídos principalmente por proteínas, gorduras, carboidratos e minerais (BRIÃO, 2000; PEIRANO,

13 ). Em geral, a higienização dos laticínios utiliza o sistema de limpeza Cleaning In Place (CIP). Esta operação inclui a lavagens de silos, tubulações, tanques, pasteurizadores e equipamentos, que demandam grandes volumes de água, gerando substântivos volumes de efluentes com alta carga orgânica (PEIRANO, 1995). Em alguns casos, cada litro de leite processado pode gerar até dez litros de efluente. Estima-se que as perdas podem atingir de 1% a 3% do volume de leite in natura recebido (VOURCH et al., 2008). Portanto acredita-se que o aumento na produção de leite deve estar associado à preocupação ambiental, pois os sistemas de tratamento devem estar preparados para descartar os efluentes com padrões legalmente aceitáveis, a fim de evitar futuros danos ambientais. Os efluentes de laticínios são ricos em gordura, carboidratos (lactose) e proteínas (caseína), e caso sejam lançados diretamente em corpos hídricos podem comprometer a qualidade dos mesmos, principalmente pelas suas altas concentrações de sólidos suspensos, sólidos sedimentáveis, óleos e graxas, nitrogênio e fósforo, assim como a demanda de oxigênio proporcionada por esta matéria orgânica. Portanto, se faz necessário a implantação de sistemas que garantam eficiência ao processo aliado a um baixo custo operacional, promovendo desta forma a proteção ambiental e atingindo os padrões de qualidade para lançamento de efluentes exigidos pela legislação, evitando assim possíveis autuações e Termos de Ajustamento de Conduta (TAC). Embora os projetos das Estações de Tratamento de Efluentes levem em consideração determinadas condições iniciais, nem sempre estas situações se reproduzem na prática, tornando-se conveniente a realização de uma análise técnica do projeto e da operação destas estações. O objetivo do trabalho foi realizar um estudo técnico de uma Estação de Tratamento de Efluentes de uma indústria de laticínios, da região norte do estado do Rio Grande o Sul. Para isso, foi realizado um levantamento das condições de operação da ETE, juntamente com uma análise do projeto do tratamento físico-químico e biológico da indústria. Posteriormente foram confrontadas estas informações com o projeto original da ETE, e a partir disso sugerido melhorias em equipamentos e técnicas de operação.

14 13 2 DESENVOLVIMENTO 2.1 Revisão Bibliográfica Leite Entende-se por leite, sem outra especificação, o produto oriundo da ordenha completa, ininterrupta, em condições de higiene, de vacas sadias, bem alimentadas e descansadas. O leite de outros animais deve denominar-se segundo a espécie de que proceda (BRASIL, 1952). Em condições naturais o leite é uma emulsão de cor branca, ligeiramente amarelada de odor suave e gosto adocicado, é um produto secretado pelas glândulas mamárias e alimento indispensável aos mamíferos nos primeiros meses de vida. (BEHMER, 1968). Segundo Brasil (1952) a média dos principais constituintes do leite são: 90% de água, 3 a 4% de proteína, 3,5 a 6% de gordura, 5% de lactose, além de diversos sais minerais como Potássio, Cálcio e Cloro. Os primeiros registros históricos que testemunham a utilização do leite animal como alimento para os seres humanos é datado em 3100 a.c (PRATIQUE LEITE, 2006). Hoje o mundo produz anualmente cerca de 600 bilhões de toneladas de leite, sendo o Brasil o 5 maior produtor mundial com 31,7 bilhões de toneladas anuais (EMBRAPA, 2012) Indústrias de Laticínios A indústria de laticínios e o setor agroindustrial como um todo, podem ser definidos como a junção de atividade as quais possuem por finalidade processar um único insumo básico gerando uma gama de produtos (ALVES, 2007). Desta maneira, o processo produtivo das indústrias variará de acordo com a gama de produtos nela produzidos como, por exemplo: queijos, manteigas, leite em pó, creme de leite, leite condensado, leite longa vida entre outros. A empresa objeto do estudo produz atualmente leite UHT longa vida integral, semidesnatado e desnatado, além de creme de leite UHT em caixinha. A recepção e os produtivos da empresa são apresentados nas figuras 1, 2 e 3.

15 14 Figura 1: Fluxograma da Recepção e Processamento do Leite na Indústria FONTE: Adaptado de Braile & Cavalcanti, 1993.

16 15 Figura 2: Fluxograma da Produção do Leite Longa Vida FONTE: Adaptado de Braile & Cavalcanti, Figura 3: Fluxograma da Produção do Creme FONTE: Adaptado de Braile & Cavalcanti, 1993.

17 Geração de Efluentes O uso da água no processamento de alimentos gera grandes quantidades de efluentes líquidos oriundos das diferentes etapas do processo produtivo, isso se deve principalmente a frequente necessidade de higienização e manutenção da limpeza das linhas de produção (BRIÃO, 2000). Segundo Brião (2000), as principais fontes geradoras de efluentes nas indústrias de laticínios são: a) Lavagem e limpeza de produtos remanescentes nos caminhões-tanques, vasilhames, tubulações, tanques e demais equipamentos envolvidos na produção; b) Derrames devido a vazamentos, operações deficientes de equipamentos e transbordamentos de unidades; c) Perdas no processo durante as operações de equipamentos como pasteurizador e extravasamento de produtos, assim como o arraste de produto durante a operação de evaporação de leite condensado e leite em pó; d) Descarte de subprodutos como soro e produtos rejeitados, tais como leite ácido e/ou fora dos padrões de qualidade de recepção; e) Soluções utilizadas na limpeza e desinfecção de equipamentos; f) Arraste de lubrificantes durante as operações de limpeza dos equipamentos; g) Remoção de material aderente através de limpeza e desinfecção de equipamentos e tubulações; h) Quebra e/ou perda de embalagens contendo leite, perdas nas enchedeiras e lubrificação de transportadores; i) Águas utilizadas em gaxetas de bombas e para resfriamento de máquinas, tais como desnatadeiras, homogeneizadores e máquinas de envase; j) Limpeza de pisos dentro das salas de produção; k) Perda de leite durante a purga (deslodamento) de desnatadeiras; l) Descarte de resíduos de produtos elaborados (leite aromatizado) após término da produção. Segundo Brião (2000) as limpezas na indústria de laticínios são geralmente realizadas com o auxilio do sistema CIP (cleaning in place), o qual é apresentado na Figura 4. A técnica consiste em realizar a limpeza em um circuito fechado, partindo de tanque pulmão de solução, circulando no equipamento/tanque/tubulação, e retornando ao tanque pulmão, através do

18 17 controle de válvulas. O sistema pode ainda ser complementado por um terceiro tanque, o qual possui a solução desinfetante. O processo de higienização é realizado em cinco fases: a) Enxague com água ; b) Circulação de solução alcalina (hidróxido de sódio 1,5%); c) Enxague com água; d) Circulação com solução ácida (ácido nítrico 1,5%); e) Enxague final com água. Figura 4: Sistema CIP (cleaning in place). Dreno 1 2 Tanques, silos, tubulações, equipamentos Água 1 Tanque com solução alcalina 2 Tanque com solução ácida Bomba para recirculação Fonte: Brião (2000) Efluente de Laticínio Dentre as atividades industriais, o setor de alimentício destaca-se por um maior consumo de água e uma maior geração de efluentes por unidade produzida, além de gerar um grande volume de lodo nas estações com tratamento biológico (RAMJEAWON, 2000 apud SARAIVA, 2009; BRIÃO 2007; QUEIROZ, 2011). Estes despejos apresentam características semelhantes podendo haver variações conforme o tipo de produção. O efluente gerado em indústrias de laticínios é constituído basicamente de leite diluído, apresentando altas concentrações de demanda química de oxigênio (DQO) e demanda

19 18 biológica de oxigênio (DBO), altos níveis de sólidos suspensos e gorduras, óleos e graxas, nutrientes como nitrogênio e fósforo, além de detergentes e desinfetantes (BRIÃO, 2000). As indústrias de laticínios geram uma quantidade significativa de efluentes, variando de 0,2 L a 10 L por litro de leite processado (BALANNEC et al, 2004; VOURCH et al, 2007). Para as indústrias brasileiras, estima-se que o coeficiente médio a ser utilizado para projetos seja de um litro de efluente gerado para cada litro de leite produzido ou processado (BRIÃO, 2000). De acordo com Peirano (1995), o efluente gerado é composto de um licor rico em gordura, carboidratos e proteínas, que passam a ser contaminantes se lançados diretamente em corpos receptores. Esta contaminação pode ser verificada por alguns dos principais parâmetros de controle de poluição líquida, tais como sólidos suspensos, sólidos sedimentáveis, óleos e graxas, nitrogênio e fósforo, assim como a demanda de oxigênio proporcionada por esta matéria orgânica. A Demanda Química de Oxigênio (DQO) é utilizada como principal indicativo de poluição, devido à sua íntima relação com a DBO (e a matéria orgânica presente), pode indicar indiretamente a perda de produto (leite) durante o processo, e ainda servir de principal indicador de eficiência dos processos de tratamento (BRIÃO, 2000). O leite, dentro de suas características, possui um ph próximo do neutro, levemente ácido (6,70). O esperado seria, portanto, que os rejeitos das indústrias de laticínios apresentasse um ph próximo do neutro. No entanto, o sistema de limpeza Cleaning In Place (CIP), o qual é realizado com soluções ácidas e alcalinas, despeja estas águas de limpeza na estação de tratamento, resultando em um ph que pode variar de 2,0 a 12,0 na recepção da ETE (BYYLUND, 1995 apud BRIÃO, 2000). Os poluentes inorgânicos, em especial nitrogênio e fósforo, são gerados em grande quantidade em processadoras de laticínios, já que o leite possui cerca de 3% de proteínas e 1000 mg/l de fósforo. Assim, embora essenciais como nutrientes para tratamentos biológicos, nitrogênio e fósforo, quando em excesso, ocasionam extrapolações no efluente gerado, o que pode vir a causar a eutrofização dos rios (BRIÃO, 2000) Legislação Ambiental A preocupação com os recursos naturais levou o poder público brasileiro a implementar uma série de leis, portarias e normas, de modo a buscar o uso racional da água. A Lei Federal 9433, de 8 de janeiro de 1997, instituiu a Política Nacional de Recursos

20 19 Hídricos e criou o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos. Esta lei foi instituída visando o controle e responsabilidade de captação de água e descarte dos efluentes, e inseriu nova visão aos setores produtivos, tais como o conceito de usuário pagador e poluidor pagador, o qual institui que se deverá pagar não somente pela captação da água, mas também pelo seu descarte (BRASIL, 1997). Outras leis foram aprovadas pelo Poder Legislativo, buscando uma maior rigidez sobre o uso da água pelos setores produtivos, entre elas a Lei Federal 9605/98, chamada Lei de Crimes Ambientais (BRASIL, 1998), a Lei 9984/2000, que criou a Agência Nacional de Água (BRASIL, 2000), e mais recentemente, a Resolução 48/05 do Conselho Nacional de Recursos Hídricos (CNRH), que estabelece critérios a serem observados pelos Comitês de Gestão das Bacias Hidrográficas para a determinação da cobrança pelo uso da água (BRASIL, 2005). Este conjunto de leis leva os setores produtivos a buscar soluções para minimizar a emissão de poluição, evitando as sobretaxas e sanções impostas por atos poluidores contra o ambiente. A RESOLUÇÃO 357/2005 do CONAMA dispõe sobre a classificação e diretrizes ambientais para o enquadramento dos corpos de água superficiais, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes para águas doces (águas com salinidade igual ou inferior a 0,5%), águas salobras (águas com salinidade superior a 0,5% e inferior a 30%) e águas salinas (águas com salinidade igual ou superior a 30%). Os padrões de qualidade das águas determinados nesta Resolução estabelecem limites individuais para cada substância em cada classe. As águas doces de classe 1, observarão as seguintes condições e padrões: a) Não verificação de efeito tóxico crônico a organismos, de acordo com os critérios estabelecidos pelo órgão ambiental competente, ou, na sua ausência, por instituições nacionais ou internacionais renomadas, comprovado pela realização de ensaio eco toxicológico padronizado ou outro método cientificamente reconhecido; b) Material flutuante inclusive espumas não naturais: virtualmente ausentes; c) Óleos e graxas: virtualmente ausentes; d) Substâncias que comuniquem gosto ou odor: virtualmente ausentes; e) Corantes provenientes de fontes antrópicas: virtualmente ausentes; f) Resíduos sólidos objetáveis: virtualmente ausentes; g) Coliformes termotolerantes: para o uso de recreação de contato primário deverão ser obedecidos os padrões de qualidade de balneabilidade, previstos na Resolução CONAMA no 274, de Para os demais usos, não deverá ser excedido um limite de 200 coliformes termotolerantes por 100 mililitros em 80% ou mais, de pelo menos 6 amostras, coletadas

21 20 durante o período de um ano, com frequência bimestral. A E. Coli poderá ser determinada em substituição ao parâmetro coliforme termotolerantes de acordo com limites estabelecidos pelo órgão ambiental competente; h) DBO 5 d 20 C ate 3 mg/l O 2 ; i) OD, em qualquer amostra, não inferior a 6 mg/l O 2 ; j) Turbidez ate 40 unidades nefelometrica de turbidez (UNT); l) Cor verdadeira: nível de cor natural do corpo de agua em mg Pt/L; m) ph: 5,0 a 9,0. A Resolução 128/2006 do Conselho Estadual do Meio Ambiente (CONSEMA, 2006) dispõe sobre a fixação de padrões de emissão de efluentes líquidos para fontes de emissão que lancem seus efluentes em águas superficiais no Estado do Rio Grande do Sul (RIO GRANDE DO SUL, 2006). De um modo geral, as resoluções de cunho ambiental no RS seguem as exigências norteadas pela legislação federal e em alguns parâmetros são mais exigentes, como ph (6,0 ph 9,0) e óleos e graxas. Outra do Resolução do Conselho Estadual do Meio Ambiente (CONSEMA, 2006) é a 129/2006, a qual dispõe sobre a fixação critérios e padrões de emissão relativos à toxicidade de efluentes líquidos para as fontes geradoras que lancem seus efluentes em águas superficiais no Estado do Rio Grande do Sul (RIO GRANDE DO SUL, 2006). Esta resolução estipula os padrões de toxicidade para os efluentes dentro de prazos pré-determinados, sendo que estes variam de 2 a até 14 anos. Estes prazos dependem da vazão a ser lançada pela empresa, e a vazão do corpo receptor (taxa de diluição) Tratamento de Efluentes de Laticínios Em geral os sistemas de tratamento constituem-se de várias unidades sequencialmente dispostas, cada uma delas cumprindo objetivos específicos, e com a finalidade de reduzir os efeitos dos poluentes (METCALF ; EDDY, 1991). Um sistema de tratamento de efluentes é concebido com base no conhecimento das características do efluente bruto, com a identificação dos tipos de impurezas presentes e suas propriedades, correlacionando-as às operações e processos unitários disponíveis para separação ou eliminação de poluentes de sua fase líquida (DANIEL, 2008). Nunes (2004) cita que as estações de tratamento de efluentes tradicionais são divididas em quatro etapas, as quais combinam o tratamento físico-químico com o tratamento biológico. As quatro etapas estão descritas a seguir:

22 21 a) Tratamento preliminar: ocorre retenção de material grosseiro, flutuantes e material mineral sedimentável. Utiliza-se para isto grades, desarenadores (caixa de areia), caixas de retenção de óleo e gordura e peneiras. b) Tratamento primário: consiste na remoção de matéria orgânica em suspensão. Os processos ocorrem através de decantação primária, precipitação química, flotação e neutralização. c) Tratamento secundário: separação da matéria orgânica dissolvida e em suspensão. Os procedimentos mais conhecidos nesta etapa são os processos de lagoas de estabilização, lodo ativado, sistemas anaeróbios com alta eficiência de remoção do carbono orgânico, filtros biológicos, lagoas aeradas e precipitação química. d) Tratamento terciário: é aplicado quando se pretende obter um efluente de alta qualidade, ou a remoção de outras substâncias contidas nas águas residuárias. Pode ocorrer através de adsorção de carvão ativo, osmose inversa, eletrodiálise, troca iônica, filtros de areia, remoção de nutrientes, oxidação química e remoção de organismos patogênicos Para Braile e Cavalcanti (1993), a forma mais utilizada para o tratamento de efluentes de indústrias de laticínios é, em sua grande maioria, do tipo biológico. Estes processos são caracterizados de acordo com a maneira como se dá o contato da matéria orgânica com a microflora ou a presença ou ausência de oxigênio molecular. De acordo com o autor os sistemas mais utilizados são: a) Lodo ativado; b) Filtro biológico; c) Lagoas de estabilização (facultativas e aeradas); d) Valos de oxidação. As operações preliminares mais utilizadas são: a) gradeamento; b) equalização de vazões; c) remoção de óleos e gordura; d) tratamento químico; e) sedimentação primária.

23 Tratamento de Efluentes da Indústria em estudo A estação de tratamento de efluentes da empresa objeto do estudo foi projetada para uma vazão máxima de 720 m³/d, sendo constituída por um sistema Físico-Químico, seguido por reatores de Lodo Ativado e quatro lagoas facultativas. A Figura 5 apresenta o Fluxograma de tratamento de efluentes da empresa. Figura 5: Fluxograma de tratamento de efluentes da empresa.

24 Peneiramento Esta etapa possui como principal finalidade o condicionamento do efluente para um posterior tratamento, melhorando o desempenho das unidades subsequentes e contribuindo para o aspecto estético das estações. A etapa baseia-se na retenção dos sólidos grosseiros suspensos nos despejos, os quais são capazes de causar diversas avarias em bombas, tubulações, raspadores, aeradores, entre outros. Estes equipamentos possuem aberturas que variam de 0,25 mm a 6 mm (JORDÃO e PESSOA, 2005). Figura 6: Modelo da peneira utilizada na empresa Fonte: Xcel Equipamentos A peneira autolimpante de escovas rotativas utilizada pela indústria possui uma abertura de malha de 2 mm. Este modelo de peneira é indicado para efluentes com elevadas concentrações de óleos e graxas. O equipamento é composto por tanque, elemento filtrante estático, rotor com escovas e pente para limpeza das cerdas das escovas. Nestes equipamentos a remoção de sólidos retidos no elemento filtrante é executada pelas escovas móveis, estas também são responsáveis pela desobstrução das ranhuras e orifícios do elemento filtrante causado por óleos, graxas e partículas muito pequenas.

25 Tanque de Equalização A equalização é utilizada para superar os problemas operacionais advindos das variações que são observadas na vazão e nas características da maioria dos efluentes líquidos (AZEVEDO, 2012). A sua principal finalidade é regular a vazão que deve ser constante nas unidades subsequentes. Estações que não possuem este tipo de sistema apresentam maiores dificuldades operacionais quando comparadas a outras, pois variações bruscas dos parâmetros do efluente impossibilitam o funcionamento de tanques de correção de ph, floculantes e decantadores, provocando também choque de carga em sistemas de lodo ativado (NUNES, 2004). Além de regular as vazões, o tanque de equalização tem a finalidade de homogeneizar o efluente, tornando uniformes: ph, temperatura, turbidez, sólidos suspensos, DBO, DQO, cor entre outros (NUNES, 2004). Segundo Metcalf e Eddy (2003), a operação de equalização pode ser focada em cinco objetivos básicos: a) Neutralizar os despejos para posterior disposição ou tratamento; b) Minimizar as variações de vazão de despejos, de modo que haja uma vazão relativamente constante para o tratamento posterior; c) Minimizar as variações da concentração de parâmetros, os processos biológicos são projetados para determinados valores de DBO, por exemplo, e se um excesso de carga é despejado para a estação de tratamento, a equalização amortiza esta variação; d) Diluir compostos tóxicos ou prejudiciais ao tratamento, de modo a permitir o tratamento biológico ou o descarte do efluente; detergentes e desinfetantes são exemplos de compostos indesejáveis acima de determinadas concentrações; e) fornecer uma alimentação contínua aos processos biológicos, mesmo em períodos de paradas ou em que não há produção. A indústria objeto do estudo possui um Tanque de Equalização circular com capacidade de 219 m³. Internamente ao tanque existe um misturador rápido com 10 HP de potência, sendo que este é responsável pela homogeneização do meio líquido.

26 Flotador A flotação é a operação inversa à sedimentação, ou seja, ela separa a fração sólida da fase líquida por ascensão, visando à remoção de partículas suspensas em um meio líquido. Trata-se de um processo físico muito utilizado para a clarificação de efluentes e a consequente concentração de lodos (AZEVEDO, 2012). A flotação é amplamente utilizada para tratar efluentes com elevadas concentrações de sólidos suspensos e óleos e graxas, sendo muito aplicada nas indústrias de alimentos (principalmente em frigoríficos e laticínios), esgoto doméstico, entre outras (BRIÃO, 2006). Existem três tipos de flotação aplicada ao tratamento de efluentes, a flotação natural, a flotação a ar e flotação com ar dissolvido. A flotação natural ocorre devido à diferença de massa específica entre as duas fases (partículas ou gorduras). A ascensão das partículas é lenta, e sua análise é semelhante à separação gravitacional. (NEMEROW, 1977). O processo de flotação com dispersão de ar consiste em introduzir as bolhas de ar diretamente na fase líquida através de compressores ou aeradores dotados de difusores porosos, inserindo bolhas de médio porte (METCALF ; EDDY, 2003). A flotação por ar dissolvido é a forma mais comum dos sistemas de flotação. O ar é dissolvido no líquido sob condições pressurizadas de Pa a Pa (3 atm a 8 atm), na qual a mistura forma uma solução supersaturada em ar. Após um determinado tempo, o efluente é levado novamente à pressão atmosférica, e o resultado é a formação de bolhas muito finas, na ordem de 80 µm ou menos, que ascendem à superfície do tanque, conduzindo consigo a matéria em suspensão ou gorduras. As bolhas entram em contato com as partículas, formando um complexo com menor densidade que água e ascendendo à superfície (RAMALHO, 2003) Lodo Ativado O tratamento de efluentes de laticínios é, em sua grande maioria, do tipo biológico. A função de um processo biológico é remover a matéria orgânica através do metabolismo de oxidação e de síntese das células. Este tipo de tratamento é normalmente usado em virtude da grande quantidade de matéria orgânica facilmente biodegradável presente nos efluentes (BRAILE ; CAVALCANTI, 1993).

27 26 A denominação de lodo ativado provém do fato de se acreditar, no início, que o próprio lodo contido nos esgotos se tornava ativado. Hoje se sabe que a atividade não provém do lodo, e, sim, da biomassa que se forma sob aeração, sendo responsável pela estabilização da matéria orgânica (IMHOFF ;IMHOFF, 1985). Lodo ativado é o floco produzido num esgoto bruto ou decantado pelo crescimento de microrganismos na presença de oxigênio dissolvido, sendo acumulado a concentrações suficientes graças ao retorno de outros flocos previamente formados. O esgoto afluente e o lodo ativado são intimamente misturados, agitados e aerados nos tanques de aeração, para logo após se separar o lodo ativado do esgoto por sedimentação (JORDÃO ; PESSÔA, 2005). A Figura 7 apresenta o esquema de funcionamento de um processo de lodo ativado. O afluente entra no tanque de aeração contendo matéria orgânica em abundância e microrganismos em pequenas quantidades. Ao ingressar no tanque de aeração, esses microrganismos encontram condições ambientais favoráveis ao seu desenvolvimento, pois há alimento e concentrações adequadas de oxigênio dissolvido (suprido pela aeração artificial). Essas duas condições, aliadas à presença de nutrientes básicos e outros fatores ambientais permitem a esses organismos se reproduzirem rapidamente, agrupando-se em colônias que permanecem em suspensão devido à turbulência causada pelos dispositivos de aeração. Tais colônias formam os chamados flocos de lodo ativado (RAMALHO, 2003). Figura 7: Representação de um processo de lodo ativado. Fonte: Sperling (2002). Após permanecer no tanque de aeração, a mistura segue para o decantador secundário, que separa o líquido dos flocos de microrganismos (lodo). Parte dos sólidos biológicos separados retorna ao tanque de aeração, e outra parcela é descartada (lodo excedente), mantendo-se assim o nível desejado de concentração de biomassa.

28 27 A biomassa é separada no decantador secundário devido à sua propriedade de flocular e de sedimentar. Tal se deve à produção de uma matriz gelatinosa, que permite a aglutinação das bactérias, protozoários e outros microrganismos, responsáveis pela remoção da matéria orgânica, em flocos macroscópicos. Os flocos possuem dimensões bem superiores às dos microrganismos, individualmente, o que facilita sua sedimentação (SPERLING, 2002). Figura 8: Representação esquemática de um floco de lodo ativado. Fonte: Sperling (1996). Em reatores de mistura completa a redução de DBO solúvel fica em torno de 85-95% e a concentração de lodo biológico no reator está entre 2000 e 3000 mg.l -1. Já o valor da concentração da corrente de fundo do clarificador secundário é selecionada pelo projetista para ficar entre e mg.l -1 (METCALF e EDDY, 2003). O oxigênio pode ser introduzido e dissolvido no líquido de várias maneiras. Os dois métodos mais utilizados são: aeração por difusores e aeração mecânica. Os aeradores mecânicos são dispositivos que injetam ar ou realizam a movimentação do líquido, de modo que este entre em contato com o ar, realizando desta forma a transferência de massa do oxigênio atmosférico para o efluente. As Figura 9 e 10 mostram exemplos de aeradores de mecânicos.

29 28 Figura 9: Aerador submersível. Fonte: Hidrosul. Figura 10:Aeradores de superfície. Fonte: NM Bombas. O aerador da Figura 9 transfere o Oxigênio através da injeção de ar atmosférico no meio líquido, o ar é distribuído no fundo do tanque por um sistema de 8 saídas e um raio de 360, neste sistema o oxigênio vai sendo transferido para o meio líquido medida que a bolha se eleva para a superfície. O aerador da figura 10 é uma motobomba que movimenta o líquido, forçando-o a entrar em contato com o ar atmosférico, formando bolhas que, quando retornam ao seio de líquido, promovem a inserção de oxigênio no meio Decantadores Secundários Após o líquido permanecer no tanque de aeração, é necessário separar o lodo do efluente para que a biomassa retorne ao reator (ou seja, descartada) e o líquido siga para a disposição ou para o pós-tratamento. Essa separação é realizada pelos decantadores.

30 29 A decantação de lodo biológico é do tipo zonal. Quando se tem uma elevada concentração de sólidos, estes tendem a formar um manto que sedimenta como uma massa única de partículas. Observa-se uma nítida interface de separação entre a fase sólida, a fase líquida e o nível da interface se movem para baixo como resultado da sedimentação da manta de lodo (SPERLING, 1996). Os decantadores são tanques que permitem que a biomassa seja separada do líquido pela ação da força gravitacional. A biomassa é separada e adensada no fundo do tanque, enquanto o líquido clarificado é removido na parte superior. Basicamente, o que ocorre em uma proveta de um ensaio de laboratório ocorre no sedimentador, conforme visualizado na Figura 11. Na parte superior do tanque, uma zona de líquido clarificado é observada, seguida da zona interfacial, de transição e ao fundo a zona de compressão do lodo. Figura 11:(a) Formação das zonas no decantador secundário. (b) Seção do decantador e perfil de concentração de sólidos. Fonte: Reynolds & Richards, Lagoas Facultativas O sistema de lagoas facultativas consiste na retenção do efluente por um longo período de tempo, o qual deve ser suficiente para que os processos naturais de estabilização da matéria orgânica se desenvolvam (SPERLING, 2006). As principais vantagens relacionadas às lagoas referem-se a grande simplicidade e confiabilidade do sistema, além do baixo custo de operação e manutenção. Os custos de

31 30 instalação são bastante competitivos, desde que o valor do terreno ou a necessidade de movimentação de solo não sejam excessivos (SPERLING, 2006). As principais desvantagens relacionadas às lagoas de estabilização referem-se a grande dependência da atividade biológica com as condições naturais do meio, como por exemplo, a radiação solar, a temperatura e o vento. Os processos envolvidos são lentos, necessitando de longos tempos de detenção para que as relações se completem, o que implica em grandes requisitos de área, as quais por muitas vezes são escassas, caras e inapropriadas para este fim necessitando de grandes movimentações de solo (SPERLING, 2006). Segundo Sperling (2006), as Lagoas Facultativas são compostas por três zonas denominadas de zona anaeróbia, zona aeróbia e zona facultativa. O fundo de uma lagoa é denominado zona anaeróbia, onde a matéria orgânica em suspenção (DBO particulada) tende a sedimentar, vindo a constituir um lodo de fundo. Este lodo sofre o processo de decomposição por microrganismos anaeróbios, sendo convertida lentamente em gás carbônico, água, metano entre outros. Após um período de tempo apenas a fração inerte (não biodegradável) permanece na camada de fundo. O gás sulfídrico gerado não causa problemas de mau cheiro, pelo fato de ser oxidado por processos químicos e bioquímicos na camada aeróbia superior (SPERLING, 2006). A superfície da lagoa é denominada zona aeróbia, neste local permanece suspensa a matéria orgânica dissolvida (DBO solúvel) juntamente com as partículas de pequenas dimensões, estas por sua vez são oxidadas através da respiração celular. Nesta zona existe a necessidade da presença de oxigênio, o qual é suprido pela fotossíntese realizada pelas algas. Tem-se, assim um perfeito equilíbrio entre o consumo e a produção de oxigênio e gás carbônico (SPERLING, 2006): Bactérias respiração: a) Consumo de oxigênio; b) Produção de gás carbônico. Algas fotossíntese: a) Produção de oxigênio; b) Consumo de gás carbônico A zona facultativa das lagoas recebe este nome devido ao fato de nela existir diversos grupos de bactérias, as quais devem sobreviver e se proliferar tanto na ausência como na presença de oxigênio. Na ausência de oxigênio livre são utilizados outros receptores de elétrons, como nitratos (condições anóxicas) e sulfatos e CO 2 (condições anaeróbias) (SPERLING, 2006).

32 31 De acordo com CETESB (1989), o efluente de uma lagoa facultativa possui as seguintes características principais: a) Cor verde devido às algas; b) Elevado teor de oxigênio dissolvido; c) Sólidos em suspenção, embora praticamente estes não sejam sedimentáveis. 2.2 Métodos e materiais Métodos e técnicas Levantamento das características do efluente Os dados necessários para a realização do trabalho foram coletados a partir de análises do efluente bruto, do efluente tratado, da saída do flotador, dos reatores e dos decatadores secundários, para estes pontos foram analisados a Demanda Química de Oxigênio (DQO), o Nitrogênio Total Kjeldahl (NTK) e Fósforo Total (FT). Estas análises foram realizadas em laboratório, e fazem parte das planilhas de controle e laudos da empresa objeto do estudo. A partir destes dados foi calculado a média e o desvio padrão destes parâmetros, além da construção de gráficos com a finalidade de comparar as condições atuais da estação com as estimativas iniciais de projeto da ETE Analise técnica do tratamento Físico Químico e Lodo Ativado A partir da série de dados coletados, foram construídos índices de eficiência e de custos além de uma análise técnica do projeto, indicando melhorias na operação e nos equipamentos. 2.3 Resultados e discussões 2.4 Índices de Eficiência

33 Demanda Química de Oxigênio (DQO) A carga bruta de efluentes de laticínios apresenta variações devido aos diferentes processos e produtos derivados de leite que cada indústria processa. Segundo Brião (2000), o efluente de uma indústria de laticínios possui valores médios de DQO de 2491 ± 1225 mg.l -1, ou seja, um valor muito próximo da DQO do efluente bruto da empresa objeto do estudo, que foi de (2017 ± 759 mg.l -1 ). O padrão de emissão exigido pela Fepam para DQO é de até 300 mg.l -1. Na empresa em questão os padrões foram atendidos, sendo que a média destes foi de 92 ± 55,8 mg.l -1. A Figura 12 mostra valores médios de DQO do efluente além do Desvio Padrão referente aos valores amostrados para os seguintes pontos: Bruto (entrada da estação), Saída do Flotador (após o sistema físico-químico), Decantadores (efluente após tratamento Biológico pelo processo de lodo ativado), Final (saída na última lagoa facultativa). Figura 12: Perfil da concentração de DQO ao longo da ETE. Analisando a Figura 13 pode-se perceber que a ETE em questão apresenta uma eficiência média de 95,4%, e o processo mais eficiente de remoção de DQO é o sistema biológico de lodo ativado, sendo seguido pelo processo físico químico, e por último o conjunto de lagoas facultativas.

34 33 Figura 13: Eficiência individual média de cada processo na remoção de DQO Nitrogênio Total Kjeldahl A Figura 14 representa o perfil médio anual da concentração de Nitrogênio Total Kjeldahl (nitrogênio orgânico + amoniacal) para o efluente da empresa em questão ao longo dos processos de tratamento. Ao analisá-la percebe-se que a ETE atendeu o requisito disposto na Resolução 128/06 do Conselho Estadual do Meio Ambiente (RIO GRANDE DO SUL, 2006), a qual exige que as atividades geradoras de efluentes lancem seus despejos com uma concentração máxima de 20 mg.l -1 ou apresentem uma eficiência mínima de remoção de 75% para vazões (Q), correspondente a 100 < Q > Figura 14: Perfil da concentração de Nitrogênio Total ao longo da ETE.

35 34 Ao analizar a Figura 14, perecebe-se que o padrão exigido pela legislação do Consema é cumprido ainda na saída do sistema físico-químico, e que o sistema de lodo ativado reduz a concentração do nutriente pela metade da concentração de entrada nos reatores. Após a remoção da matéria orgânica carbonácea e da matéria nitrogênada no sistema físico-quimico e biológico, as lagoas realizam um polimento final do efluente, não apresentando remoção do nutriente. Figura 15: Eficiência individual média de cada processo na remoção de NTK. Na Figura 15 pode-se perceber que o processo Físico-químico foi o que apresentou a maior eficiência na remoção do nutriente, sendo esta de 63%. Sabe-se que a remoção do nitrogênio de efluentes de laticínios por métodos físico-químicos está associada à remoção da caseína, quando esta flocula e pode ser removida por flotação Fósforo Total A Figura 16 mostra o valor médio da concentração de Fósforo Total do efluente. Na análise percebe-se que a ETE atendeu o requisito disposto na Resolução 128/06 do Conselho Estadual do Meio Ambiente, a qual exige que as atividades geradoras de efluentes lancem seus despejos com uma concentração máxima de 3 mg.l -1 ou apresentem uma eficiência mínima de remoção de 75%. Conclui-se também que a ETE cumpriu os requisitos dispostos na Licença de Operação (LO) do empreendimento, a qual apresenta um padrão mais restritivo para o lançamento do efluente no corpo receptor, sendo este de 0.79 mg/l de Fósforo Total

36 35 Figura 16: Perfil da concentração de Fósforo ao longo da ETE. Ao analizar a Figura 16, perecebe-se que o padrão exigido pela legislação do Consema é cumprido ainda na saída do sistema físico-químico. Isso deve-se ao grande volume de partículas sólidas que é removido pelo processo. Aisse et al. (2002), cita que a remoção do fósforo das águas residuárias envolve a incorporação do mesmo em uma forma particulada (sólidos suspensos) e, na seqüência, a remoção dos sólidos suspensos. Os tipos de sólidos suspensos nos quais os fosfatos podem ser incorporados são biológicos (microrganismos) ou químicos (fosfatos de metal precipitados pouco solúveis). Figura 17: Eficiência individual média de cada processo na remoção de Fósforo.

37 Índices de Consumo e Custos da ETE Os dados apresentados nas Tabelas 1 e 2 representam índices de eficiência e de custos operacionais da ETE objeto do estudo. Estes índices foram gerados partir dos dados coletados junto a empresa. Tabela 1:Consumo e Gastos com Coagulante Coagulante Consumo de PAC 280 kg/d 394 mg/l Gastos com PAC 278 R$/dia 8340 R$/mês Tabela 2:Consumo e Gastos com Floculante Floculante Consumo de Polímero 1,48 kg/d 2,07 mg/l Gastos com Polímero 14,5 R$/dia 435 R$/mês Sabendo a vazão média diária tratada pela ETE é de 712 m³, gastando diariamente R$ 293 com coagulante e floculante, tem-se um custo de 0,41 R$/m³ de efluente tratado. 2.6 Análise Técnica do Projeto A Tabela 3 representa os parâmetros estimados para a realização do projeto e a Tabela 4 apresenta os parâmetros aferidos na ETE durante o ano de 2012, percebe-se que embora os projetos das estações de tratamento de efluentes levem em consideração determinadas condições iniciais, nem sempre estas situações se reproduzem na pratica, tornando conveniente a realização de uma análise técnica destas estações, com a finalidade de aperfeiçoar o sistema de acordo com as condições atuais.

38 37 Tabela 3:Parâmetros estimados para a realização do projeto. Estimativas Inicias do Projeto Vazão 720 m³/d 30 m³/h Concentração de DQO 2880 kg/d mg/l Concentração de DBO 1440 kg/d mg/l Tabela 4:Parâmetros aferidos na ETE durante o ano de Parâmetros Atuais Vazão 712 m³/d 29,7 m³/h Concentração de DQO 1436 Kg/d mg/l Concentração de DBO 718 kg/d mg/l OBS.: Assim como no projeto inicial, o parâmetro DBO foi obtido através da relação 2:1 de DQO. (DQO : DBO) Equalizador O tanque de equalização existente na ETE em questão possui um formato circular com um volume de 219 m³, internamente a este tanque existe um misturador rápido com 10 HP de potência, sendo que este é responsável pela homogeneização do meio liquido. A equalização possibilita a amortização de vazão ou de carga (DBO), para o primeiro caso, o volume do tanque necessário para a equalização pode ser obtido graficamente através do hidrógrafo vazão versus tempo, no intervalo de um dia (METCALF ; EDDY, 2003). A Figura 19 apresenta o resultado de um hidrógrafo realizado na ETE objeto do estudo, sendo que as medições de vazão foram realizadas a cada 30 min durante um período de 24 h. De acordo com o método utilizado, o equalizador da empresa deverá ter no mínimo 125 m³ para que tenha uma boa equalização da vazão. Porém, Metcalf e Eddy (2003) citam que na prática o volume da bacia de equalização deve ser maior que o teórico devido diversos fatores, como por exemplo, a operação contínua de equipamentos de aeração e mistura, os quais não permitem o completo esvaziamento da bacia, além de possíveis variações de vazão imprevista. Portanto, o volume normalmente adicionado varia de 10 a 20% do valor teórico, o que elevaria o volume mínimo do equalizador para 150 m³.

39 38 Figura 18:Comportamento da Vazão em um período de 24 horas Sabe-se que o comportamento da vazão (descrito na Figura 18) e da carga recebida pelas estações de tratamento de efluentes de indústrias laticínios varia muito ao longo dia, sendo que estas estão diretamente ligadas a eventuais problemas operacionais e horários em que é realizado o CIP no sistema. Em geral, esta operação inclui a lavagens de silos, tubulações, tanques, pasteurizadores e equipamentos, que demandam grandes volumes de água, gerando volumes consideráveis de efluentes com alta carga orgânica (PEIRANO, 1995). Brião (2000) cita que devido a utilização de soluções ácidas e alcalinas, o ph dos efluentes podem variar de 2,0 a 12,0 na recepção das estações. Devido a estas variações, o volume necessário para a equalização da vazão não é eficiente para a equalização das cargas do efluente recebido pela estação. Portanto, acredita-se que o equalizador com um tempo de detenção hidráulica (TDH) próximo a 1 d apresente uma grande eficiência na equalização destes despejos, além de garantir uma maior flexibilidade na operação da ETE, possibilitando eventuais desligamentos do sistema, o que hoje não é possível realizar por um período de tempo muito longo.

40 39 Figura 19: Determinação gráfica do volume de equalização Flotador O flotador existente na ETE em questão possui o formato circular, e suas características estão descritas na Tabela 5. Para realizar a flotação das partículas dissolvidas no efluente, a empresa utiliza o coagulante PAC ( Policloreto de Alumínio) e para auxiliar na floculação é utilizado Polímero Aniônico. Tabela 5:Características do Flotador Características do Flotador Volume (m³) 40 Tempo de detenção (horas) 1,3 Área (m²) 11,45 Taxa de aplicação hidráulica (m³/m² *h) 2,59 O sistema de flotação empregado na ETE apresenta uma grande eficiência na remoção dos parâmetros analisados (conforme a Figura 20), porém o flotador poderia apresentar uma maior eficiência econômica se fosse aprimorado o sistema de flotação por ar dissolvido nele instalado, sendo que este não é utilizado devido ao seu mau funcionamento, pois em alguns pontos apresenta muita agitação, o que acaba dilacerando os flocos, e em outros pontos não

41 40 ocorre a formação de bolhas. Várias tentativas de ajuste do sistema foram realizadas, porém nenhuma obteve sucesso. Desta forma o sistema de Flotação empregado não utiliza nenhum tipo de bomba ou soprador de ar, ele consiste em uma diferença de carga entre a saída do tanque de dosagem do coagulante a entrada do flotador, neste trecho por onde escoa o efluente ocorre uma grande turbulência, a qual acaba incorporando oxigênio ao meio fazendo com que as partículas assumam naturalmente um fluxo ascendente ao entrar no flotador. Figura 20: Eficiência média de remoção do sistema Físico-Químico (%). Acredita-se que o sistema pode ser melhorado através da instalação de difusores na saída da tubulação do líquido pressurizado, fazendo com que o fluído se espalhe por uma maior área, desta forma, diminuído a agitação excessiva que é encontrada em alguns pontos e principalmente, fazendo com que mais partículas ascendam para a superfície, devido a maior área de contato do efluente com as bolhas de ar. Outra medida que visa ampliar a área de contado do efluente com as bolhas de ar é o aumento da profundidade da saída do líquido pressurizado, sendo que este se encontra a 1 metro de superfície do flotador e poderia ser instalado próximo ao fundo do equipamento Lodo Ativado O Quadro 1 representa os parâmetros estimados e/ou calculados no projeto, além dos parâmetros atuais de operação como, por exemplo, a DBO de entrada e saída dos reatores. A

42 41 partir destes parâmetros atuais e de parâmetros inicias do projeto, foram calculadas (conforme Apêndice A) as condições atuais de operação, como relação A/M (alimento/microrganismo), volume do reator, necessidade de oxigenação, fração biodegradável entre outros. Quadro 1:Apresentação dos parâmetros do projeto e dos parâmetros sugeridos na análise técnica. PARÂMETRO VALOR ESTIMADO E/OU CALCULADO NO PROJETO SITUAÇÃO ATUAL Vazão afluente 30 m³/h 30 m³/h Eficiência estimada para DBO 5 95% 73% DBO 5 de entrada (S 0 ) mg/l 295 mg/l DBO 5 de saída (S e ) 50 mg/l 79 mg/l Eficiência estimada para DQO 95% 73 % Tempo de detenção hidráulica (t) 23 horas 23 horas Coeficiente de produção celular (Y) 0,5g SSV/g DBO5 removida 0,5g SSV/g DBO5 removida Coeficiente de respiração endógena (K d ) 0,09d -1 0,09d -1 Sólidos recém formados (f b ') 0,85 0,85 Idade do lodo (ϴ c ) 18 dias 22 dias Fração biodegradável (f b ) 0, * Sólidos voláteis em suspensão (Xv) 4.234,2 g/m³ 1.079,8 g/m³* Sólidos Suspensos Totais (SST) 4.704,6 g/m³ 1.199,7 g/m³* Relação A/M 0,25 0,28* Volume do reator (calculado) 690 m³ 690 m³ Volume do Reator (construído) 2 reatores de 352m³ = 704m³ 2 reatores de 352m³ = 704m³ Dimensão de cada reator 5,5m x 4,0m x 16m 5,5m x 4,0m x 16m Carga de DBO no tanque de aeração 28,5 kg/h 8,85 kg/h Necessidade de Oxigênio 2 kg/kg DBO 5 2 kg/kg DBO 5 Oxigênio a ser transferido 57 kg/h 17,7 kg/h Potência necessária (aeradores) 80 HP ou 59,6 KW 20 HP ou 14,9 KW Numero de aeradores 2 aeradores de 20 HP em cada reator 1 aerador de 20 HP Densidade de potência 84 W/m³ 21,6 W/m³ * Valores calculados. Ao ser analisado o tempo de detenção do efluente no reator 23 h, a idade do lodo da estação de tratamento de efluentes 22 d e a relação A/M 0,28, percebe-se que o reator possui um sistema de aeração prolongada, com uma baixa carga de DBO aplicada por unidade de volume. Esta baixa carga aplicada por unidade de volume deve-se principalmente a grande eficiência com que o sistema físico-químico é operado, sendo que isto ocorre devido à

43 42 incapacidade do reator em operar e suportar maiores concentrações de DBO. Acredita-se que esta incapacidade deva-se a deficiência de aeração encontrada no reator. Portanto, foram realizadas análises de Nitrogênio Total Kjeldahl e Nitrogênio amoniacal, com a finalidade de comprovar este déficit de oxigênio. Foram realizadas duas amostragem de cada reator, com um espaço de tempo de 8 dias entre a primeira e a segunda coleta, Os resultados das análises estão representados nas Tabelas 6 e 7. Tabela 6:Concentração de Nitrogênio Total Kjeldahl e Amoniacal nos reatores do lodo ativado no dia 09/10/12. Reator 1 Reator 2 Nitrogênio Total Kjeldahl (mg/l) 23,55 28,9 Nitrogênio Amoniacal (mg/l) 0,54 1,07 Tabela 7:Concentração de Nitrogênio Total Kjeldahl e Amoniacal nos reatores do lodo ativado no dia 17/10/12. Reator 1 Reator 2 Nitrogênio Total Kjeldahl (mg/l) 38 16,06 Nitrogênio Amoniacal (mg/l) 6,96 6,42 As formas predominantes de nitrogênio nos efluentes são: o orgânico e a amônia, estes dois conjuntos são determinados em laboratório pelo método Kjeldahl, constituindo o assim denominado Nitrogênio Total Kjeldahl. Então, a partir dos dados das análises encontrados nas Tabelas 6 e 7, foram realizadas a subtração das concentrações do Nitrogênio Amoniacal das concentrações de Nitrogênio Total Kjeldahl, desta forma obtendo a concentração de Nitrogênio Orgânico das amostras, realizou-se também, o cálculo das porcentagens correspondes a estas duas fases.

44 43 Tabela 8:Concentrações e porcentagens de Nitrogênio Orgânico e Amoniacal das análises do dia 09/10/12. Reator 1 Reator 2 Nitrogênio Orgânico (mg/l) 23,01 27,83 Nitrogênio Amoniacal (mg/l) 0,54 1,07 Nitrogênio Orgânico (%) 97,7 96,2 Nitrogênio Amoniacal (%) 2,3 3,8 Tabela 9:Concentrações e porcentagens de Nitrogênio Orgânico e Amoniacal das análises do dia 17/10/12. Reator 1 Reator 2 Nitrogênio Orgânico (mg/l) 31,04 9,64 Nitrogênio Amoniacal (mg/l) 6,96 6,42 Nitrogênio Orgânico (%) 77,6 33,4 Nitrogênio Amoniacal (%) 22,4 66,6 A matéria nitrogenada orgânica divide-se em inerte e biodegradável. A inerte é envolvida pela biomassa e removida com o lodo excedente. A biodegradável é subdividida em rapidamente e lentamente biodegradável, a de rápida degradação está solúvel, e é convertida em amônia pelas bactérias heterotróficas através do processo de amonificação. A de lenta degradação encontra-se na forma particulada sendo convertida a forma solúvel (rapidamente biodegradável) através da hidrólise e posteriormente amonificada (SPERLING, 2002). A Amônia é uma resultante dos processos de hidrólise e amonificação, sendo utilizada pelas bactérias heterotróficas e autotróficas. Para que o processo amonificação ocorra, estas bactérias necessitam oxigênio dissolvido (OD) no reator de lodo ativado. Se as concentrações de OD no reator não forem satisfatórias, o nutriente permanecerá na sua forma inicial, ou seja, não ocorrerá a conversão da forma orgânica pra a forma amoniacal. Ao analisarmos as Tabelas 8 e 9, percebemos que a concentração de Nitrogênio Orgânico, na maioria das vezes é muito superior à concentração de Nitrogênio Amoniacal, chegando a um percentual de 97,7 % de Nitrogênio Orgânico. Fatores que levam a crer que exista uma deficiência de OD nos reatores. Tal ideia é reforçada em um monitoramento de rotina da concentração de Oxigênio Dissolvido, que vem sendo realizado por mais de três

45 44 anos, e dificilmente são encontradas concentrações de oxigênio dissolvido superiores a 1mg/L, sendo que estas costumam variar de 0.4 a 0.9 mg/l. Estes fatores nos levam a crer que os aeradores não conseguem transferir a quantidade de oxigênio informada pelo fabricante, provocando um déficit de OD nos reatores. Desta forma, tornando necessário o dimensionamento de um sistema capaz de suprir as necessidades microbiológicas dos reatores. O Quadro 2 apresenta os dados para um sistema adicional de aeração. O sistema proposto (conforme Apêndice B) é constituído de quatro aeradores do tipo Misturador Oxigenador Submerso com Bóia, com potência unitária de 10 HP, capacidade de transferência de Oxigênio de aproximadamente 12 kgo 2 /h, totalizando 40HP e 48 kgo 2 /h com um investimento aproximado de 63 mil reais. O modelo do aerador proposto pode ser visualizado na Figura 21. Este sistema aliado ao sistema já existente garantirá uma grande capacidade de aeração, desta forma garantindo uma maior qualidade do efluente tratado. Figura 21:Modelo de aerador proposto. Fonte: NM Bombas

46 45 Quadro 2:Dados propostos para ser empregado sistema. PARÂMETRO VALORES PROPOSTOS Vazão afluente 30 m³/h Eficiência estimada para DBO 5 93% DBO 5 de entrada (S 0 ) 800 mg/l DBO 5 de saída (S e ) 50 mg/l Eficiência estimada para DQO 93 % Tempo de detenção hidráulica (t) 23 horas Coeficiente de produção celular (Y) 0,5g SSV/g DBO5 removida Coeficiente de respiração endógena (K d ) 0,09d -1 Sólidos recém formados (f b ') 0,85 Idade do lodo (ϴ c ) 22 dias Fração biodegradável (f b ) 0,655 Sólidos voláteis em suspensão (Xv) 3.749,3 g/m³ Sólidos Suspensos Totais (SST) 4.165,9 g/m³ Relação A/M 0,22 Volume do reator (calculado) 689 m³ Volume do Reator (construído) 2 reatores de 352m³ = 704m³ Dimensão de cada reator 5,5m x 4,0m x 16m Carga de DBO no tanque de aeração 24 kg/h Necessidade de Oxigênio 2 kg/kg DBO 5 Oxigênio a ser transferido 48 kg/h* Potência necessária (aeradores) 40 HP ou 29,9 KW* Numero de aeradores 2 aeradores de 20 HP em cada reator* Densidade de potência *. Estes valores não consideram o atual sistema de aeração. 42,5 W/m³* Decantadores Secundários O sistema é composto por dois decantadores em paralelo, cada um deles é subdividido internamente em dois septos cônicos. A Tabela 10 apresenta algumas características do sistema. Tabela 10:Características do sistema de decantação. Volume Total (m³) 118 Área Total (m²) 49,5 TDH (horas) 3.9

47 46 A NBR de 1992 trata de projetos de estações de tratamento de esgotos sanitários, e traz parâmetros para o dimensionamento de decantadores secundários, segundo a norma, o decantador secundário deve ser dimensionado para taxa de escoamento superficial igual ou inferior a: a) 36 m³/m².d quando a concentração de SSTA é menor que 3000 mg/l; b) 24 m³/m².d quando a concentração de SSTA está compreendida no intervalo de 3000 mg/l (inclusive) a 4500 mg/l; c) 16 m³/m².d quando a concentração de SSTA é igual ou superior a 4500 mg/l. Sabendo que a vazão média diária de efluentes é de 720 m³/d, realizou-se o cálculo da taxa de escoamento superficial nos decantadores, sendo que esta foi de 14,5 m³/m².d. Valor que se enquadra na norma para as diferentes condições estimadas, as quais estão representadas na Tabela 11. Tabela 11:Concentrações estimadas de Sólidos Suspensos Totais. Sólidos Suspensos Totais (g/l) Projeto Inicial 4.704,6 Condição atual 1.199,7 Condição proposta 4.165,9 Outro parâmetro analisado foi tempo de detenção hidráulica (TDH) do efluente no decantador secundário, o sistema de decantação da ETE analisada conta com um tempo TDH de 3,9 horas e a NBR de 1992 sugere que o TDH, deva ser igual ou superior a 1,5 h. Configurando assim o enquadramento do parâmetro com a norma Lagoas de Estabilização A qualidade do efluente na saída do sistema de lagoas facultativas tende a melhorar caso sejam realizadas as modificações proposta para o sistema de aeração devido principalmente a menor carga poluidora afluente. Em situações de desestabilização do sistema de lodo ativado grande quantidades de lodo são arrastadas para as lagoas comprometendo a qualidade do efluente durante muitos dias. As modificações propostas devem diminuir a suscetibilidade do sistema a choques de cargas, ocasionado à redução ou o fim dos arrastes.

48 47 3 CONCLUSÃO Pode-se concluir que a estação de tratamento de efluente objeto do estudo atende os padrões de lançamento de efluentes que foram analisados. Porém sugerem-se algumas melhorias a serem realizadas, com a finalidade de aumentar a eficiência do tratamento e reduzir o consumo de alguns produtos químicos. O melhoria da qualidade do efluente final poderia levar (de acordo com as condições legais) a uma possível reutilização do efluente na indústria, um exemplo seria na lavagem externa de caminhões, lavagem de pisos e calçadas externa e também como água de caldeira. A economia no consumo de produtos químicos poderá ser alcançada através das alterações proposta para o sistema de flotação e da redução da carga removida, esta redução passa pela implantação do sistema adicional de aeração proposto no trabalho, o qual garantirá uma maior eficiência ao processo possibilitando a aplicação de uma maior carga nos reatores. Estas modificações ocasionarão uma redução do volume de lodo primário (lodo químico) produzido, o qual se caracteriza pelo mau cheiro e pela grande instabilidade biológica. Ao mesmo tempo, o volume de lodo biológico gerado pelo sistema aumentará, este lodo caracteriza-se por ser estabilizado e por possuir grande utilização na agricultura.

49 48 REFERÊNCIAS AISSE, M. M. et al. Avaliação do Sistema Reator Ralf e Flotação por ar dissolvido, no Tratamento de Esgoto Sanitário. PUCPR, ALVES, Ana Elizabeth Santos. A Organização do Trabalho na Indústria de Laticínios, Ashrae Handbook Of Fundamentals,1997. Disponível em : Acesso em: 29 out AZEVEDO J.C.R; Universidade tecnológica federal do Paraná BALANNEC, B et al. Comparative Study of different nano filtration and reverse osmosis membranes for dairy effluent treatment by dead-end filtration. Separation Purification Technology, França, Elsevier Science, BEHMER, M. L. A. Lacticínios. 4. ed. São Paulo, BRAILE, P.M; CAVALCANTI, J.E.W.A. Manual de Tratamento de Águas Residuárias. São Paulo: CETESB, BRASIL. Lei Federal nº9433, de 8 de janeiro de Institui a Política Nacional de Recursos Hídricos, cria o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos. Brasília, DF, Lei Federal nº9605, de 12 de fevereiro de Dispõe sobre as sanções penais e administrativas derivadas de condutas e atividades lesivas ao meio ambiente. Brasília, DF, Lei Federal nº 9984, de 17 de julho de Dispõe sobre a criação da Agência Nacional de Águas - ANA. Brasília, DF, Conselho Nacional do Meio Ambiente CONAMA. Resolução 357, de 17 de março de Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes. Brasília, DF, BRIÃO, V. B. Estudo de Prevenção à Poluição de Resíduos Líquidos em uma Indústria de Laticínios. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química), Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Estadual de Maringá, Maringá/PR, Tratamento primário de efluentes- material de apoio para a disciplina de Gestão e Tratamento de Resíduos do Curso de Química. Universidade de Passo Fundo. Passo Fundo, agosto de BYYLUND, G. Tetra Pak Dairy Processing Handbook. Sweden: Tetra Pak Processing System, 1995.

50 49 CETESB. Operação e manutenção de lagoas anaeróbias e facultativas. Companhia de Tecnologia e Saneamento Ambiental, São Paulo. 91 p, DANIEL, D.D. Avaliação de processos biológicos utilizados no tratamento de efluentes de laticínios, Dissertação (Pós-graduação emtecnologia Ambiental) da Universidade de Ribeirão Preto, Ribeirão Preto/SP, EMBRAPA- Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Informações técnicas Estatísticas do Leite. Produção, Industrialização e Comercialização ( Produção ). Disponível em: < Acesso em: 08 ago FAVARETTO, D. P. C. Avaliação da eficiência do processo de tratamento de efluentes na empresa de laticínios LBR Monografia (Especialização em Tecnologia e Controle de Qualidade de Alimentos), Universidade Passo Fundo, Passo Fundo, HIDROSUL. Ficha Técnica Aerador Spiderjet. Diponível em: Acesso em: 21 out JORDÃO, E.P.; PESSÔA, C.A. Tratamento de esgotos domésticos. Rio de Janeiro: Segrac, LIBÂNIO, M. Fundamentos de qualidade e tratamento de água. São Paulo, 2005 METCALF & EDDY. Wastewater Engineering: Treatment And Reuse. 4ª ed. New York: Editora Mc Graw Hill, Tratamento y Depuracion de las águas residuárias. New York: McGraw Hill, NBR Projeto de estações de tratamento de esgoto sanitário. CB-02 - Comitê Brasileiro de Construção Civil. CE-02: Comissão de Estudo de Projetos de Sistemas de Esgoto Sanitário. LEI nº de NEMEROW, Nelson L. Águas residuales industriales : Teorias, aplicaciones y tratamiento. Madrid : H. Blume, NM Bombas. Proposta de Venda. Recebida dia 02/10/12. NUNES, J.A. Tratamento Físico-Químico de Águas Residuárias Industriais. 4ª ed. Sergipe: Editora J. Andrade, PARMALAT. Disponível em: storia%20laptelui. Acesso em: 20 ago PEIRANO, M. M. F. Tratamento de Efluentes em Laticínios. Revista Leite e Derivados, São Paulo: Editora Dipemar, 1995, n 21.

51 50 PRATIQUE LEITE, Disponível em: Acesso em: 12 jun QUEIROZ, S. F.; MATA, J. F.; EMERENCIANO, O. F. Produção de leite e queijo bovino da indústria laticinistamiraleite* no triângulo mineiro RAMALHO, R. S. Tratamiento de Aguas Residuales. 1ª ed. México: Editora Reverte, S.A., REYNOLDS, T. D.; RICHARDS, P. A. Unit Operations and processes in environmental engineering. 2. ed. Boston: PWS Publishing Company, RIISPOA Brasil. Regulamento da Inspeção Industrial e Sanitária de Produtos de Origem Animal, RAMJEAWON, T. Cleaner production in Mauritius cane - sugar factories. Journal of Cleaner Production, Amsterdam, v.8, p , SARAIVA, Claudety Barbosa. Subsídios para o uso sustentável da água em uma indústria de laticínio de pequeno porte: avaliação do consumo e geração de efluentes, 2009 SEZERINO P.H e BENTO A.P. Lagoas De Estabilização Material De Apoio. Universidade Do Oeste De Santa Catarina Unoesc SPERLING. M.V. Lagoas de estabilização. Belo Horizonte: Editora UFMG, Princípios do tratamento biológico de águas residuárias - Lodo Ativado. 2º ed. Belo Horizonte: Editora UFMG, TEIXEIRA. R. M. Remoção de nitrogênio de efluentes da indústria frigorífica através da aplicação dos processos de nitrificação e desnitrificação em biorreatores utilizados em um sistema de lagoas de tratamento. Universidade Federal de Santa Catarina Disponível em: Acesso em: 05 out VOURCH, M. et al. Treatment of dairy industry wastewater by reverse osmosis for water reuse. Desalination, France: Elsevier Science, Xcel Equipamentos. Ficha Técnica. Peneira autolimpante de escovas rotativas. Disponível em vas+rotativas.php?idioma= Acesso em: 9 out

52 51 APÊNDICES Apêndice A: Estimativa da situação atual - Cálculo da fração biodegradável f b = 1+ f b = 0,655 f b' ( 1 fb' ) * K d * θ c - Cálculo da Concentração de Sólidos Suspensos Admitindo tempo de detenção celular de 22 dias: X y * ( S o S e ) = 1 K d * fb * θ + c V * X v (ou X) = 1.079,8 g/m³ θ t c SST = 1.079,8 / 0,9 SST = 1.199,7 g/m³ g/m 3 A/M = S 0 / X v * t A/M = 0,28 - Cálculo do Volume do Reator Y * θ c * Q * ( S o S e ) V = X * ( 1+ K * f * θ V V = 690 m 3 d c c) Cálculos do Oxigênio Requerido nos Reatores Aeróbios - Carga de DBO 5 no tanque de aeração 8,85 kg/h Necessidade de Oxigênio 2,0 Kg/Kg DBO 5 Oxigênio a ser transferido 17,7 kg/h

53 52 - Potência média para oxidação da DBO 5 Adotando aerador com transferência de 20 KgO 2 /h, tem-se: Potência média = 20 HP ou 14,9 KW Potência total necessária para oxidação da matéria orgânica é de 20 HP ou 14,9 KW - Densidade de Potência Potência adotada= KW DP = Potência (W) / V reator útil real DP = / 704 DP = 21,6 W/m³ Apêndice B: Valores própostos (sistema adicional de aeração) - Cálculo da fração biodegradável f b = 1+ f b = 0,655 f b' ( 1 fb' ) * K d * θ c - Cálculo da Concentração de Sólidos Suspensos Admitindo tempo de detenção celular de 22 dias: X y * ( S o S e ) = 1 K d * fb * θ + c V * X v (ou X) = 3.749,3 g/m³ θ t c SST = 1.079,8 / 0,9 SST = 4.165,9 g/m 3 A/M = S 0 / X v * t A/M = 0,22 - Cálculo do Volume do Reator

54 53 Y * θ c * Q * ( S o S e ) V = X * ( 1+ K * f * θ V V = 690 m 3 d c c) Cálculos do Oxigênio Requerido nos Reatores Aeróbios - Carga de DBO 5 no tanque de aeração 24 kg/h Necessidade de Oxigênio 2,0 Kg/Kg DBO 5 Oxigênio a ser transferido 48 kg/h - Potência média para oxidação da DBO 5 Adotando aerador com transferência unitária de 12.5 KgO 2 /h, tem-se: Potência = 10 HP ou 7.47 KW totalizando 40 HP ou 29,9 KW Potência total necessária para oxidação da matéria orgânica é de 40 HP ou 29,9 KW - Densidade de Potência Potência adotada= KW DP = Potência (W) / V reator útil real DP = / 704 DP = 42,5 W/m³ Apêndice C: Série de dados analisada Demanda Química de Oxigênio (DQO) Concentrações de DQO do efluente bruto recebido pela estação (mg/l)

55 54 Concentrações de DQO na saída do Flotador (mg/l) Concentrações de DQO na saída dos decantadores (mg/l) Concentrações de DQO lançada no corpo hídrico (mg/l).

56 55 Nitrogênio Total Kjeldahl (NTK) Concentrações de Nitrogênio Total Kjeldahl do efluente bruto recebido pela estação (mg/l). 94,08 56,00 26,80 17,92 21,28 25,76 22,96 21,28 30, ,64 57,10 19,00 19,00 Concentrações de Nitrogênio Total Kjeldahl na saída do Flotador (mg/l). 17,92 6,72 8,96 8,96 7,84 9,40 12,32 14, ,70 11,20 12,32 Concentrações de DQO na saída dos decantadores (mg/l). 8,96 5,60 5,60 5,60 5,60 5,60 5,60 4,48 2,80 2,24 3,56 3,60 6,72 5,60 13,44 10,08 6,72 5,60 Concentrações de Nitrogênio Total Kjeldahl lançada no corpo hídrico (mg/l). 7,49 10,20 9,10 7,49 8,56 9,63 10,70 12,30 11,80 10,70 10,20 10,20 12,30 10,71 9,63 10,17 8,03 10,71 3,75 8,03 6,96 8,56 8,03 8,03 6,96 6,96 8,56 13,40 17,70 10,70 8,03 9,10 6,42 4,28 5,88 15,00 7,49 4,60 9,21 8,03 5,03 6,96 9,10 6,42 9,10 8,56 6,85 6,96 5,89 10,70 7,49 6,96 6,85 8,03 7,60 8,46 7,60 5,35 5,42 5,78 4,82 5,35 4,71 4,82 3,75 3,64 3,21 5,89 4,82 4,28 5,35 7,49 14,30 2,68 4,82 5,25 4,71 3,75 3,85 8,03 8,35 7,92 5,25 8,56 8,46 9,10 7,60 6,42 5,46 5,35 6,85 5,57 5,78 5,57 5,67 2,71 4,82 4,60 3,21 4,92 5,46 4,28 4,82 4,28 4,82 4,17 3,75 5,03 3,32 4,39 4,28 4,60 3,96 3,43 4,07 3,00 2,89 1,93 2,78 2,68 5,03 5,25 5,57 2,78 7,28 7,82 11,45 8,67 8,46 10,17 9,85 9,63 9,96 10,49 9,63 10,17 11,24 10,71 14,45 6,32 12,85 10,81 7,69 13,38 10,70 8,14 8,35 7,81 8,08 9,74 8,78 11,67 13,16 15,31 16,70 13,27 11,88 9,63 11,24 11,99 9,53 11,45 12,63 13,70

57 56 Fósforo Total Concentrações de Fósforo Total para os determinados pontos de coleta (mg/l). BRUTO 4,84 4,51 3,89 4,92 3,96 5,3 4,12 S. FLOTADOR 3,75 1,98 2,41 2,11 0,33 2,06 1,2 DECANTADORES 3,6 1,45 0,28 3,18 0,06 0,7 0,89 FINAL 1,55 0,49 0,31 0,59 0,71 0,71 0,63 Valores de Vazão (m³/h) utilizados na realização do Hidrógrafo. HORA Vazão Média da Hora Volume Acumulado 0:30 28,80 1:00 23,04 25,92 25,92 1:30 28,80 2:00 8,64 18,72 44,64 2:30 28,80 3:00 28,80 28,80 73,44 3:30 23,04 4:00 8,64 15,84 89,28 4:30 23,04 5:00 17,28 20,16 109,44 5:30 23,04 6:00 14,40 18,72 128,16 6:30 28,80 7:00 28,80 28,80 156,96 7:30 28,80 8:00 31,92 30,36 187,32 8:30 0,00 9:00 28,80 14,40 201,72 9:30 25,92 10:00 5,76 15,84 217,56 10:30 28,80 11:00 25,60 27,20 244,76 11:30 77,76 12:00 86,40 82,08 326,84 12:30 48,80 13:00 72,00 60,40 387,24 13:30 14,40 14:00 11,52 12,96 400,20 14:30 28,80 15:00 28,80 28,80 429,00 15:30 43,20 16:00 43,20 43,20 472,20 16:30 14,40 17:00 28,80 21,60 493,80 17:30 31,68 18:00 28,80 30,24 524,04 18:30 28,80 19:00 31,68 30,24 554,28 19:30 28,80 20:00 28,80 28,80 583,08

58 57 20:30 57,60 21:00 57,60 57,60 640,68 21:30 28,80 22:00 28,80 28,80 669,48 22:30 23,04 23:00 5,76 14,40 683,88 23:30 28,80 0:00 28,80 28,80 712,68 Apêndice D: Curva de Transferência de Oxigênio do aerador Spiderjet - Hidrosul Fonte: Ficha Técnica aerador Spiderjet Hidrosul Apêndice E: Misturador Oxigenador Valor do Misturador Oxigenador com bóia de 10 CV. Fonte: Proposta de venda encaminhada pela empresa NM Bombas.