PROPOSTA DE TRATAMENTO E CONTROLE DE EFLUENTES DE UMA INDÚSTRIA ALIMENTÍCIA

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1 PROPOSTA DE TRATAMENTO E CONTROLE DE EFLUENTES DE UMA INDÚSTRIA Laís Oliveira Amaral 1 Selma Souza Alves Santos 2 RESUMO Durante muito tempo não existia preocupação com a preservação do meio ambiente pelas indústrias, porém com o vigor da legislação ambiental e a conscientização da população, estas passaram a ter um interesse maior pelas questões ambientais, pois verificou-se que além de atender à legislação, o uso das ferramentas de controle da poluição ambiental pode oferecer vantagens de caráter econômico e eficiências no processo de produção nas indústrias. Dessa forma, neste trabalho foi analisado o efluente de uma indústria alimentícia, determinando a sua composição química, realizando também testes químicos para uma proposta de tratamento. A principal metodologia utilizada foi o Teste de Jarro, que apresenta uma simulação de tratamento físico-químico para efluentes, onde os mecanismos observados são a coagulação, floculação e decantação de sólidos em suspensão. Os dados resultantes dos testes foram satisfatórios e de acordo com o objetivo proposto. Sendo que a partir dos resultados conclui-se que a melhor dosagem foi a de 70ppm para os agentes químicos utilizando permanganato de potássio como oxidante e sulfato de alumínio como coagulante. PALAVRAS-CHAVE: Efluentes industriais. Legislação Ambiental. Poluição Ambiental. ABSTRACT For a long time there was concern about the preservation of the environment by industries, but with the force of environmental legislation and public awareness, they started to have an interest in environmental issues because it was found that in addition to complying with the legislation, the use of environmental pollution control tools can provide advantages of an economic and efficiencies in the production process in industries. Thus, this paper analyzed the effluent from a food industry, determining its chemical composition, also performing chemical tests for a proposed treatment. The main methodology used was the jug test, which presents a physical and chemical treatment simulation for effluents, in which the mechanisms observed are coagulation, flocculation and settling of suspended solids. The data results from the tests were satisfactory and according to the objective. From the results it is concluded that the best dosage was 70 ppm of the chemical agents using potassium permanganate as an oxidizer and aluminum sulfate as the coagulant. KEYWORDS: Industrial Wastewater. Environmental Law. Environmental Pollution. 1 Bolsista de Iniciação Científica da Faculdade Área1 Wyden. Técnica Química pelo IFBA. amarallais12@hotmail.com 2 Mestre em Química Analítica pela UFBA. Orientadora e Professora da Faculdade Área1 Wyden, da disciplina de Tratamento de Água e Efluente. selma.alves@embasa.ba.gov.br

2 INTRODUÇÃO A partir da implantação da legislação ambiental e a conscientização da população para temas ambientais, as indústrias começaram a se preocupar mais com essas questões buscando se adequarem com o intuito de minimizar os impactos gerados por suas atividades. Conforme a Resolução 430 do Conselho Nacional do Meio Ambiente - CONAMA (BRASIL, 2011), efluente é o termo usado para caracterizar os despejos líquidos provenientes de diversas atividades ou processos, aos quais podem ser orgânicos ou inorgânicos dependendo da origem. É importante para uma indústria realizar estudos e análises dos efluentes para avaliar se os parâmetros estão de acordo com essa resolução, evidenciar que os efluentes para serem lançados em um corpo hídrico deverão passar por tratamento para que estes obedeçam às condições e padrões visando à manutenção da qualidade da água em que os mesmos serão lançados. De acordo com a Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT (NBR 9800:1987), efluente líquido industrial é o despejo líquido proveniente do estabelecimento industrial, compreendendo emanações de processo industrial, águas de refrigeração poluídas, águas pluviais poluídas e esgoto doméstico. Os efluentes, ao serem despejados sem tratamento em um corpo hídrico, modifica a qualidade da água alterando suas características físicas, químicas e biológicas causando, consequentemente, sua poluição ambiental, pois a depender das atividades da indústria e das características de seu processo, o efluente terá determinadas composições físicas, químicas e biológicas que afetará o corpo receptor. Além disso, as variações de volumes gerados em relação ao tempo de duração do processo produtivo, a potencialidade de toxicidade e os diversos pontos de geração na mesma unidade de processamento recomendam que os efluentes sejam caracterizados, quantificados e tratados adequadamente, antes da disposição final no meio ambiente. 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; o clima; a cultura local; 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

3 químicos utilizados ou dos efluentes; explosões; geração de odor; a interação com a vizinhança; confiabilidade para atendimento à legislação ambiental; possibilidade de reuso dos efluentes tratados (GIORDANO, 1999). Os processos de tratamento utilizados são classificados de acordo com princípios físicos, químicos e biológicos: Processos físicos: dependem das propriedades físicas do contaminante, tais como tamanho de partícula, peso específico, viscosidade, entre outros. Exemplos: gradeamento, sedimentação, filtração, flotação. Processos químicos: dependem das propriedades químicas dos contaminantes ou das propriedades químicas dos reagentes incorporados. Exemplos: coagulação, precipitação, troca iônica, oxidação, neutralização. Processos biológicos: utilizam reações bioquímicas para a eliminação dos contaminantes solúveis ou coloidais. Podem ser anaeróbicos ou aeróbicos. Exemplo: lodos ativados, lagoas aeradas, biodiscos (RBC), filtro percolador, valas de oxidação, reatores sequenciais descontínuos (SBR). O tratamento físico-químico tem um custo mais elevado devido a aquisição, transporte, armazenamento dos produtos químicos utilizados nos processos. O tratamento biológico apresenta um custo menor por utilizar micro-organismos como bactérias e o processo anaeróbico comparado ao aeróbico são mais viáveis, pois não necessita de energia para a produção de oxigênio consumido pelos micro-organismos. O presente projeto é um estudo de caso de uma indústria do setor alimentício. A indústria analisada determinou sigilo de algumas informações e não permitiu a identificação da mesma. Dentro desse contexto, o objetivo deste trabalho foi analisar o efluente de uma indústria alimentícia determinando a sua composição química e realizando também testes químicos para uma proposta de tratamento.

4 2 MATERIAIS E MÉTODOS O levantamento dos dados industriais foi baseado no fluxograma do processo, no registro da média da quantidade de água utilizada mensalmente em cada setor da indústria, levantamento da quantidade de funcionários e análise, a partir da planta baixa da indústria, do ponto mais crítico para coleta das amostras. A visita de campo consistiu em realizar a amostragem. Foi criado um plano de amostragem visando definir o tipo de amostragem, materiais utilizados e a determinação dos parâmetros físico-químico analisados, através da resolução CONAMA nº 430/11 que dispõe sobre as condições padrões e o lançamento de efluentes. Os parâmetros escolhidos foram: Cianeto, Fluoreto, Nitrogênio Amoniacal, Óleos e Graxas, ph, Sólidos Sedimentáveis, Sulfetos, Temperatura, Arsênio Total, Bário, Boro, Cádmio, Chumbo Total, Cobre Solúvel, Cromo Total, Cromo Hexavalente, Cromo Trivalente, Estanho Total, Ferro Solúvel, Manganês Solúvel, Mercúrio Total, Níquel, Prata, Selênio, Zinco, DBO e DQO. Na prática, o estudo teve três partes amostrais: uma para realizar as análises visando caracterizar o efluente, a segunda para realizar os testes químicos buscando uma alternativa de tratamento e a terceira foi realizada para adequar as dosagens dos testes químicos. A primeira amostragem foi realizada no dia 20 de fevereiro de 2014 às 12h34min no ponto pré-estabelecido para a amostragem, mesmo ponto que foi realizada a segunda amostragem, no dia 15 de abril de 2014 às 13h30min, e a terceira e última amostragem foi realizada no dia 10 de junho de 2014 às 10h. Todas as amostras foram coletas em um único ponto, onde concentra todo efluente produzido na indústria, devido ao fato de ser o único ponto na indústria com possibilidade de acesso. A primeira amostragem foi realizada pelo SENAI CETIND, em Lauro de Freitas BA, na indústria em estudo conforme figura 1 abaixo, analisada em duplicata e pelos métodos do próprio laboratório. Para a amostragem foram utilizados como material uma corda, um balde inox polido esterilizado e recipientes de plástico, vidro e vidro âmbar a depender do

5 parâmetro que será analisado. Além da refrigeração para conservação das amostras, foram utilizados hidróxido de sódio (ph>12), Ácido Sulfúrico (ph<2), Ácido Nítrico (ph<2) e Acetato de Zinco. No plano de amostragem foram estabelecidas as ordens para preenchimento de cada tipo de recipiente pela criticidade de alguns parâmetros em relação aos outros. Na segunda e terceira amostragem os materiais foram um balde, uma corda e os recipientes de plástico. Os testes foram realizados na faculdade Área 1, em Salvador BA, com a supervisão da técnica responsável pelo laboratório e da professora. Figura 1. 1ª amostragem realizada pelo SENAI na indústria em estudo Fonte: Acervo das autoras, O teste químico utilizado para propor um tratamento foi o Teste de Jarro, porém, devido um problema técnico no equipamento, o teste realizado a partir da segunda amostragem teve que ser adaptado. O procedimento consiste nas seguintes etapas: Calcular os volumes para preparo das soluções e dosagens para teste de tratamento. Preparar as soluções coagulante e oxidante. Medir e colocar em 3 béqueres 1L do efluente. Agitar a amostra com o agitador no máximo da sua capacidade e acrescentar o volume calculado e medido do coagulante/ oxidante. Agitar por 1 minuto e depois reduzir a agitação para metade da capacidade do agitador e aguardar 20 minutos. Após os 20 minutos, desligar a agitação e aguardar 10 minutos sem agitar.

6 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Com o recebimento do laudo emitido pelo SENAI, foram verificados os resultados obtidos e comparado aos padrões estabelecidos pela resolução CONAMA nº 430/11. A primeira etapa foi de extrema importância para caracterizar o efluente e conhecer quais são os parâmetros mais críticos a serem analisados para propor um tratamento correto. Observou-se que os parâmetros mais críticos do efluente foram Óleos e graxas, sólidos em suspensão, DBO e DQO em relação a resolução CONAMA 430/11, porém não foi permitido a divulgação dos resultados, somente o de alguns parâmetros, como pode ser observado na figura 2 abaixo. Vale ressaltar que a resolução refere-sese refere ao lançamento de efluente e um corpo hídrico, que não é o caso da empresa, onde seu efluente é lançado na rede pública e é pago um valor para esse direcionamento. Figura 2. Quadro do resultado das análises realizadas pelo SENAI Legenda: ( L1 ) CONAMA 430/11 / LQ Limite de Quantificação do método / NE Valor Não Estabelecido Fonte: Análises Físico-químicas Salvador: SENAI, Laudo de análise do efluente. Considerando os parâmetros mais críticos e o espaço geográfico limitado da indústria, determinou-se que essa precisa de uma estação de tratamento que consiga atender sua demanda sem necessitar de um vasto espaço para instalação. Após a verificação a primeira alternativa para o tratamento seria a clarificação do efluente que é um tratamento primário e é um processo físico-químico baseado na desestabilização dos coloides por coagulação seguido

7 da floculação e separação de fases por sedimentação ou flotação. A flotação é outro processo físico muito utilizado para a clarificação de efluentes e a consequente concentração de lodos, tendo como vantagem a necessidade reduzida de área, tendo como desvantagem um custo operacional mais elevado devido à mecanização. Na clarificação removem-se os sólidos em suspensão, materiais flutuantes (óleos e graxas) e parte da matéria orgânica. Segundo Giordano: A desestabilização de coloides pode ser conseguida por diversos meios: o calor; a agitação; agentes coagulantes químicos; processos biológicos; passagem de corrente elétrica (eletrocoagulação), ou ainda a eletrocoagulação com a adição de coagulantes químicos (GIORDANO, 2014, p. 81). A adição de agentes coagulantes (sais de ferro ou alumínio) é muito utilizada, sendo também eficaz para a remoção de fósforo, tendo como desvantagens o custo dos produtos químicos e o maior volume de lodo formado. As grandes vantagens são a praticidade e a boa qualidade dos efluentes obtidos. O teste foi realizado com intuito de verificar qual é o melhor agente químico a ser utilizado e a melhor dosagem, primeiro verificou-se qual foi o melhor agente químico utilizando uma dosagem de 20 ppm. Os agentes químicos utilizados foram o permanganato de potássio, como oxidante, o sulfato de ferro e o sulfato de alumínio como coagulante. Após os testes, para verificar qual o agente que melhor atende ao tratamento do efluente industrial em estudo, é realizado a análise química de alguns parâmetros escolhidos que são ligados aos parâmetros críticos obtidos a partir do laudo do SENAI. Os parâmetros escolhidos foram: ph, cor, turbidez e sólidos sedimentáveis. A cor dos efluentes atrai a atenção de quem estiver observando um corpo hídrico. A cor no ambiente é a cor aparente, composta de substâncias dissolvidas (corantes naturais ou artificiais) e coloidais (turbidez).

8 No tratamento físico-químico de efluentes industriais muitos são os exemplos de reações dependentes do ph: a precipitação química de metais pesados ocorre em ph elevado, a oxidação química de cianeto ocorre em ph elevado, a redução do cromo hexavalente à forma trivalente ocorre em ph baixo; a oxidação química de fenóis em ph baixo; a quebra de emulsões oleosas mediante acidificação; o arraste de amônia convertida à forma gasosa dá-se mediante elevação de ph, etc. Dessa forma, o ph é um parâmetro importante no controle dos processos físico-químicos de tratamento de efluentes industriais. Os sólidos são compostos por substâncias dissolvidas e em suspensão, de composição orgânica e ou inorgânica. Analiticamente são considerados como sólidos dissolvidos àquelas substâncias ou partículas com diâmetros inferiores a 1,2 µm e como sólidos em suspensão as que possuírem diâmetros superiores. Na figura 3, apresentada abaixo, observa-se na parte superior as soluções preparadas de permanganato de potássio 0,5 g/l, sulfato férrico e sulfato de alumínio a 1% (da esquerda para direita) e nas imagens N.1, N.2 e N.3, as amostras resultantes das análises utilizando o sulfato férrico, permanganato de potássio e o sulfato de alumínio, respectivamente.

9 Figura 3. Efluente analisado na segunda amostragem Fonte: Acervo dos autores, RESULTADOS DO TESTE QUÍMICO Na primeira etapa do processo ocorre a coagulação. A coagulação consiste na remoção de materiais que se encontram em suspensão ou na forma coloidal, sendo que os coloides são partículas que apresentam uma faixa de tamanho na ordem de 1 nm (10-7 ) a 0,1 nm (10-8 ), o que acaba causando certa turbidez e cor na água. Segue na Tabela 1 o resultado das análises do primeiro teste:

10 Tabela 1. Resultado das análises do primeiro teste Teste 1 (agentes químicos) ph Turbidez Cor Efluente Bruto 5,6 730 NTU mgpt/l Permanganato de potássio 6,5 289 NTU mgpt/l Sulfato de alumínio 7,6 259 NTU mgpt/l Sulfato férrico 6,7 312 NTU mgpt/l Fonte: Elaboração dos autores, Com a adição dos agentes coagulantes, os coloides são desestabilizados fazendo com que as partículas em suspensão sejam aglomeradas, formando flocos, e, devido as suas dimensões e densidades, irão se separar por sedimentação ou flotação. Segundo Di Bernardo et al. (2002), a floculação corresponde ao processo em que são fornecidas condições para agregação das partículas que foram previamente desestabilizadas pela etapa de coagulação que de tal forma possam ser formados flocos com tamanho e densidade suficiente para remoção por outros processos físicos como sedimentação, flotação ou filtração direta. Segundo Mendes (1989 apud REIS, 2009), no início da floculação logo após a coagulação, as impurezas que estão presentes na água encontram-se separadas, sendo que, para que haja um maior contato entre as partículas de impurezas, realiza-se uma agitação que promoverá tal contato visando a agregação em flocos. Na sequência, diminui-se a velocidade de agitação de modo que os flocos formados sejam preservados ao máximo possível. Após a coagulação e a floculação, ou a sedimentação dos flocos formados, realiza-se a análise do sobrenadante obtido conforme resultado apresentado anteriormente. Pela análise dos resultados do teste o sulfato de alumínio e o permanganato de potássio promoveram um resultado mais eficiente em relação ao sulfato férrico, pois como eles apresentam um valor menor de cor e turbidez, significa que os sólidos em suspensão e a matéria orgânica foram removidos, depositando no fundo do recipiente; logo, isso explica também o fato desses dois agentes obterem um valor maior de sólidos sedimentáveis. Sendo assim, foi realizado um novo teste para determinação da melhor dosagem, junto com um teste misto utilizando o permanganato de potássio como oxidante e o sulfato de alumínio como

11 coagulante. Abaixo é possível observar na figura 4 a aparência da amostra após a realização do teste: Figura 4. Resultado amostras após realização do teste de jarro na terceira amostragem Fonte: Acervo dos autores, As dosagens escolhidas para esse teste foram: 60 ppm, 70 ppm e 80 ppm. As análises que foram realizadas para determinar qual a dosagem mais eficiente sobre o ph e a turbidez. O resultado das análises está representado na tabela 2 abaixo: Tabela 2. Resultado das análises do segundo teste ph Turbidez 60 ppm 4, ppm 4, ppm 4,8 68 Efluente Bruto 4,9 95 Fonte: Elaboração dos autores, A partir dos resultados, evidencia-se a melhor dosagem de 70 ppm, pois foi a que apresentou a menor turbidez, ou seja, o processo de remoção da matéria orgânica e dos sólidos em suspensão mais eficiente. Porém, para maior precisão do resultado, deveria ter sido analisado no mínimo em triplicata, realizando os cálculos analíticos, como teste Q, média e desvio padrão, pois os dados geraram suspeitas, os valores não apresentam coerência e, dessa forma, é possível ter havido erro analítico.

12 CONCLUSÃO É possível propor uma alternativa de tratamento de efluente para indústria, porém o trabalho não foi totalmente concluído, pois não houve tempo hábil para determinar e estabelecer todas as condicionantes, determinando de forma mais exata a dosagem. Para isso, novos testes serão realizados, assim como uma investigação sobre o processo da empresa, pois as coletas apresentaram resultados totalmente discrepantes. Deve-se também instalar medidores de vazão para realização do balanço hídrico, elaborar um projeto para construção de uma Estação de Tratamento de Efluente (ETE) e elaborar uma estratégia de monitoramento para realização de análises periódicas. REFERÊNCIAS ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS. Salvador: SENAI, [Laudo de análise do efluente]. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. NBR 9800: Critérios para Lançamento de Efluentes Líquidos Industriais no Sistema Coletor Público de Esgoto Sanitário: São Paulo, abr BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Conselho Nacional do Meio Ambiente-CONAMA. Resolução nº430/11: Dispõe sobre condições e padrões do lançamento de efluentes. Disponível em: < Acesso em: 25 jun DI BERNARDO, Luiz; DI BERNARDO, Angela; CENTURIONE FILHO, Paulo L. Ensaios de Tratabilidade de Água e Resíduos Gerados em Estações de Tratamento de Água. São Carlos: RiMa, GIORDANO, Gandhi. Avaliação ambiental de um balneário e estudo de alternativa para controle da poluição utilizando o processo eletrolítico para o tratamento de esgotos. Niterói RJ, f. Dissertação de Mestrado (Ciência Ambiental) - Universidade Federal Fluminense, Tratamento e controle de efluentes industriais. (2014). Disponível em: < _Tratamento_de_efluentes_industriais.pdf?AWSAccessKeyId=AKIAIWOWYYGZ2Y53UL3 A&Expires= &Signature=HX9PKK7UMN6e%2FRx91OL67Z9slLg%3D&respon se-contentdisposition=inline%3b%20filename%3dtratamento_e_controle_de_efluent ES_INDUS.pdf>. Acesso em: 25 jun

13 REIS, José R. B. Estudo de Reuso e Reciclagem de Água de Lavagem de Filtro Rápido de estação de tratamento de Água, em Sistema de Ciclo Fechado, Independente f. Dissertação (Mestrado) Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2009.