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27 Gerao de vapor - Caldeira27.1 - O que uma caldeira? um
recipiente fechado onde se procede a queima de um combustvel
qualquer (bagao, lenha, leo, gs, etc.) e o calor assim obtido
transforma a gua, introduzida na caldeira, em vapor, o que
utilizado nas vrias etapas dos processos industriais. Apesar de
todo desenvolvimento dos instrumentos e dos controles automticos, o
elemento humano ainda o fator principal no bom funcionamento de uma
caldeira. Dependendo do cuidado, do trabalho e das decises, em
momentos crticos, do operador, uma caldeira pode trabalhar mais de
20 anos sem problemas, ou ento, pode se estragar em alguns
meses.
27.2 - Tipos de caldeiraExiste uma infinidade de tipos de
caldeiras, desde pequenos aparelhos para aquecimento residencial at
gigantescas caldeiras termoeltricas com capacidade de centenas de
toneladas de vapor por hora, a presses elevadssimas a s mais
variadas temperaturas de vapor. Tanto na caldeira de alta como na
de baixa presso o consumo de combustvel por tonelada de vapor
gerado o mesmo, porm o aproveitamento de energia do vapor de alta
presso muito maior; naturalmente o investimento para a compra de
uma caldeira de alta presso muito grande, contudo temos o retorno
do investimento a curto prazo pela economia de energia eltrica.
O desenvolvimento tecnolgico neste campo torna imprescindvel uma
melhor preparao dos operadores dessas caldeiras, por serem mais
complexas e com controles automticos, necessitando de gua isenta de
impurezas.
Alguns tipos de caldeiras:
Caldeira Vertical de circuito flamotubular para combustveis
slidosProduo de vapor: 90 a 540 Kg/h.Presso de trabalho: at 21
Kgf/cm
Caldeira horizontal de circuito flamotubular para combustveis
lquidos e gasososProduo de vapor: 250 a 20.000 kg/h.Presso de
trabalho: at 21 Kgf/cm - Vapor saturado
Caldeira horizontal de circuito aquatubular para combustveis
slidos, lquidos e gasososProduo de vapor: 20.000 a 50.000
kg/h.Presso de trabalho: at 50 Kgf/cm - Vapor superaquecido at 400
C
4.2 - Caldeiras Fogo tubulares , Flamotobular ou FumotubularEsse
foi o primeiro tipo de caldeira construda. chamada de "tubo de
fogo" ou tubo de fumaa por causa dos gases quentes provenientes da
combusto que circulam no interior dos tubos, ficando a gua por fora
dos mesmos. o tipo caldeira mais simples; sendo muito usada em
locomotivas e navios, mesmo com o aparecimento de caldeiras mais
modernas, esse tipo ainda continua em uso.
Caldeira Flamotubular compactaSo constitudas por um cilindro nas
duas pontas por chapas, chamadas de "espelhos"; no seu interior so
colocados, de um espelho a outro, at um acerta altura, vrios tubos
de ao, os quais devem ficar cobertos de gua, caso contrrio ficaro
vermelhos e queimaro. Os gases quentes da combusto passam sobre a
parte inferior do cilindro e, em seguida, pelo interior dos tubos.
Estas caldeiras trabalham com diversos tipos de combustveis, porm,
devido sua construo, o aproveitamento do calor gerado no dos
melhores. Sua presso de trabalho da ordem de 7 kg/cm (100 psi ),
como uma temperatura de sada do gases da ordem de 300 a 350 C,
havendo grande desperdcio de calor. So caldeiras compactas, pr
montadas, transportadas por carretas, podendo entrar em
funcionamento logo aps completadas todas as ligaes; de maneira
geral so perigosas, pois vem com aparelhos automticos de controle
de gua, de ar e de combustvel, e os operadores, em geral, acham
esta instrumentao infalvel, dispensando pouca ateno em sua
operao.
Vantagens destas caldeiras: - Construo bastante simples,
consequentemente baixo custo; - Exigem pouca alvenaria
Desvantagens: - Baixo rendimento, principalmente quando
alimentadas com gua fria; - Partida lenta devido a grande
quantidade de gua; - Presso limitada at 15,5 kg/cm; - Pequena
vaporizao; - O fogo e os gases tem contato direto com a chaparia
provocando maior desgaste; - Apresentam dificuldades para instalao
de economizador, superaquecedor e pr- aquecedor; - Devido a grande
quantidade de gua atendem a aumentos instantneos na demanda de
vapor.
27..3 - Caldeiras Aquotubular ou "Tubos de gua"Nas caldeiras
fogo tubulares, a superfcie de aquecimento muito pequena, tendo que
ser aumentada medida em que se aumenta o nmero de tubos por onde
circulam os gases aquecidos provenientes da combusto. Por mais que
se colocassem dentro da caldeira, essa superfcie ainda continuava
pequena, causando alguns inconvenientes, tais como: baixo
rendimento, demora na produo de vapor, etc., como vimos
anteriormente. A crescente industrializao em todos os pases e a
criao de novos mtodos industriais, exigiram caldeiras de maior
rendimento, menor consumo, e rpida produo de vapor.
Baseados nos princpios cientficos e nas experincias com os tipos
de caldeiras existentes na poca, os fabricantes resolveram inverter
aquilo que era feito; trocaram os tubos de fogo por tubos de gua,
tendo assim aumentado em muito a superfcie de aquecimento.
Este tipo de caldeira baseado num princpio fsico de que: "quando
um lquido aquecido, as primeiras partculas aquecidas ficam mais
leves e sobem, enquanto que as partculas frias que so mais pesadas
descem, recebendo calor elas torna, a subir, formando assim um
movimento contnuo, at que o lquido entre em ebulio". Podemos ver
isso nitidamente quando colocamos gua para ferver.
27.4 - Tratamento de gua para Caldeiras
Tratamento Convencional O tratamento convencional para
abrandamento da dureza consiste basicamente no uso de fosfatos,
lcalis, colides e dispersantes.Tratamento Com QuelatosO Tratamento
base de quelatos difere do tratamento convencional para preveno de
incrustaes nos tubos da caldeira. Este tipo de tratamento visa
complexar os ons clcio e magnsio e no precipitar como no tratamento
convencional, formando compostos solveis e impassveis de sofrer
incrustaes nas condies de operao.Tratamento Com Polmeros O
tratamento base de polmeros foi desenvolvido para tratar guas de
caldeiras de baixa e media presso. Os polmeros so usados como
inibidores de incrustao e dispersantes, possuem uma atuao
diferenciada dos quelatos, pois no seqestram os ons clcio e magnsio
presentes na gua.Tratamento Conjugado O tratamento qumico dito
Conjugado quando usa-se um quelato ou fosfato junto com polmeros na
gua da caldeira.A concentrao e o tipo de composto qumico a ser
usado depender do problema verificado na caldeira, pois o
tratamento conjugado geralmente utilizado quando o mtodo anterior
no demonstrou eficincia. Em caldeiras aquatubulares pode-se fazer
uma limpeza mecnica, a qual facilita a limpeza qumica, porm em
caldeiras flamotubulares (flamotubulares), compactas a limpeza
mecnica torna-se extremamente difcil. Sabe-se que processos de
incrustao nas paredes dos tubos diminui consideravelmente o
rendimento trmico da caldeira, alm de submeter o metal a um
superaquecimento provocando deformaes plsticas, abaulamentos e at
ruptura do material. O tratamento da gua de alimentao para a
caldeira mesmo sendo eficiente e adequado, s vezes no impede que
ocorra uma certa quantidade de depsitos na tubulao. Estes depsitos
acarretam uma srie de inconvenientes, que comprovam a necessidade
de uma limpeza qumica para a remoo dos mesmos.
27.5 Limpeza Qumica Pr-operacional Os geradores de vapor devem
sofrer uma preparao especial antes que inicie sua operao, isto se
faz necessrio porque durante o perodo de construo o equipamento
pode ficar sujeito a chuvas, umidade, poeira, barro, exposio ao ar,
entre outros fatores de deteriorao. As caldeiras ainda podem conter
leo e graxa sobre a tubulao, resduos de solda, limalhas de ferro,
etc.Portanto o objetivo principal da limpeza pr- operacional a
retirada de depsitos soltos no interior da caldeira e a parte
oxidada do metal, preparando-o para receber um tratamento qumico
adequado.
Limpeza Qumica de Caldeiras em Operao As caldeiras sujeitas a
operao por um determinado perodo de tempo, apresentam uma srie de
depsitos diferentes daqueles encontrados em geradores de vapor
novos. Podemos citar como exemplo de depsitos existente em
caldeiras os carbonatos e sulfatos de clcio, sulfatos de sdio,
silicatos, xidos de ferro e hidrxido de magnsio entre
outros.Geralmente a remoo destes depsitos feita por meio de uma
soluo cida que circulada no interior da caldeira tendo o seu tempo
de residncia uma funo da quantidade, espessura e tipos de depsitos
encontrados.Costuma-se fazer uma lavagem alcalina quente antes de
proceder a limpeza qumica cida, com a funo de amolecer e tornar
porosos os depsitos facilitando a reao cida.
Acomodao das crostasO processo consiste em fazer uma lavagem
alcalina quente para a remoo das graxas e leos alm de amolecer e
tornar porosos os depsitos, o que facilitar posteriormente a
limpeza qumica cida.
Limpeza cidaO cido mais utilizado para a limpeza qumica o
clordrico, mas o sulfrico, fosfrico e sulfmico so tambm bastantes
empregados industrialmente sempre acompanhados por um inibidor de
oxidao.
NeutralizaoAps a lavagem com jato de gua sob presso a caldeira
dever ser enchida com gua limpa e adicionada uma soluo alcalina com
inibidor para neutralizao, mantendo-se a temperatura da soluo a 60C
por um perodo de 8 a 16 horas.
Cuidados com a atmosfera de HidrognioO hidrognio desprendido
durante a limpeza qumica pode causar dois grandes problemas:
fragilidade do ao pelo hidrognio e atmosfera explosiva na
caldeira.
28. Tratamento de gua Industrial28.1 ETA compacta
28.1.1 IntroduoBasicamente as Estaes de Tratamento de gua (ETA)
compactas so compostas de 3 fases distintas, ou seja: a) Tratamento
qumico b) Decantao c) Filtrao
Que em conjunto asseguram um tratamento eficaz para a remoo de
cor, turbidez e matrias em suspenso, obtendo-se assim gua para uso
industrial ou potvel (necessrio proceder-se uma desinfeco)
a) Tratamento Qumico
O tratamento qumico consiste em se adicionar a gua um reagente
qumico a fim de ter-se uma coagulao das impurezas em suspenso.
Os reagentes mais utilizados so o sulfato de alumnio para a
coagulao, hidrxido de clcio ou carbonato de sdio para a correo do
pH e eventualmente coadjuvantes de floculao (polmeros), de acordo
com as caractersticas da gua.
Estes reagentes so dosados, atravs de bomba dosadora ,
diretamente na tubulao de entrada de gua bruta na ETA.
b) Decantao
Decantao o processo de sedimentao das impurezas da gua,
coaguladas pelo tratamento qumico.
Na gua adicionada dos reagentes qumicos, se inicia o processo de
floculao, que a formao dos flocos ou seja a aglomerao das partculas
em suspenso para que possa, sedimentar.
Aps esse processo se inicia a decantao propriamente dita, que a
sedimentao dos flocos na cmara apropriada do decantador para
posterior eliminao. Os processos de coagulao, floculao e decantao
devem ser muito bem dimensionados para no ocorrer um excesso de
dosagem de produtos qumicos, m formao de flocos ou uma decantao
deficiente, o que arrastaria flocos para o sistema de filtrao.
A floculao e decantao se processam em um decantador metlico com
reas internas distintas para a formao de flocos e posterior
decantao.
c) Filtrao
A filtrao se destina a reter possveis flocos e materiais em
suspenso que no decantem. O filtro constitudo por um vaso metlico,
com camadas de areia classificadas, dispostas internamente sobre um
fundo falso ou coletor inferior.
28.1.2. Descrio da ETA compacta fechada
Geralmente a dosagem qumica composta de tanque de preparo de
produtos qumicos e bombas dosadoras, o decantador acelerado
funcionando a presso com leito de lodo em suspenso, o que propicia
uma decantao mais eficiente e rpida e os filtros tambm a presso,
com duplo sentido de fluxo para maior aproveitamento do leito
filtrante e conseqentemente maior ciclo entre lavagens.
28.1.3. Descrio do processo de tratamento
A gua bruta, proveniente do Rio, recalcada para a Estao de
Tratamento de gua (ETA), atravs de bombas tipo centrfuga, entrando
atravs do carretel de dosagem, onde recebe a dosagem dos produtos
qumicos para correo do pH (barrilha leve ou cal, se necessrio) e
coagulao (sulfato de alumnio) onde, devido sua construo, favorece a
adequada disperso e mistura rpida das solues qumicas com a gua
bruta. A gua bruta j coagulada, aps passagem pelo carretel de
mistura, flui para a primeira cmara do flocodecantador, dotada de
ejetor e sistema de floculao hidrulica, dimensionado para promover
um gradiente de velocidades de 10 s-1 a 120 s-1 , onde se iniciar o
processo de formao de flocos (floculao).
Terminado o processo de floculao, a gua encaminhada para a cmara
de decantao no flocodecantador, sendo ento distribuda uniformemente
no interior da cmara de decantao, dimensionada com velocidade
reduzida, evitando turbulncias e quebra de flocos formados.
A gua floculada, distribuda uniformemente no flocodecantador,
inicia o processo de decantao propriamente dito, formando primeiro
um colcho de lodo logo acima da zona de floculao, que auxilia a
decantao filtrando as partculas mais leves, tornando-as maiores e
conseqentemente mais pesadas.
O excesso de lodo, decantado no fundo do concentrador, sero
extrados periodicamente atravs da vlvula manual de extrao de lodo,
mantendo assim um nvel mnimo de lodo no decantador, assegurando a
ao do colcho de lodo, sem riscos de levantamento de flocos devido
ao excesso de flocos decantados. A gua clarificada recolhida
uniformemente no topo do flocodecantador, atravs de tubos
perfurados, dimensionados para uma perfeita coleta da gua, sem
caminhos preferenciais ou velocidades diferenciadas, o que sem
dvida ocasionaria o arraste de flocos, fluindo para o filtro de
areia tipo duplo fluxo. Embora seja um filtro duplo, por ser
composto internamente de dois elementos de filtrao superpostos, no
se limita apenas de duplicar simplesmente a taxa de filtrao e a
capacidade de reteno, mas ampli-las muito alm das metas comuns. De
fato, se o elemento filtrante superior atua como um filtro
convencional, o elemento inferior proporciona uma filtrao no
sentido da granulometria decrescente da areia e, portanto uma
separao gradual das partculas, em funo dos seus tamanhos.
Assim este fluxo invertido funciona praticamente como uma srie
de filtros de porosidade progressivamente reduzida, dispersando e
diluindo a carga especfica, dentro da totalidade da massa
filtrante, ao invs de concentr-la brutalmente sobre uma pouca
superfcie, como o caso nos filtros convencionais. A implicao
imediata e lgica deste fato de aumentar a capacidade de reteno do
filtro sem prejuzo da qualidade do filtrado, permitindo aumentar
consideravelmente a velocidade de filtrao sem sofrer o que seriam
as conseqncias normais em um filtro convencional, ou seja, rpida
colmatao e perda de qualidade de gua filtrada. De fato, processada
no sentido de porosidade decrescente do leito filtrante, a filtrao
propicia uma reteno progressiva das impurezas, e portanto um
aproveitamento total do leito, aumentando a superfcie utilizvel do
material filtrante, sobre o qual se processa a absoro das partculas
em suspenso. Outrossim, partculas j absorvidas e eventualmente
deslocadas pelo fluxo de gua, sero retidas na camada posterior de
areia, de menor porosidade, possibilitando assim, uma filtrao
segura e uma alta taxa de percolao, bastando para tal manter o
leito compacto durante o funcionamento. No filtro duplo fluxo a
compactao do leito filtrante durante o funcionamento assegurada
pela aplicao de uma parte da vazo no sentido de cima para baixo e
coleta da gua filtrada no interior do leito filtrante mais fino,
atravs de drenos especialmente projetados para esse fim. A camada
de areia acima dos drenos, funciona como um filtro convencional mas
sua principal funo manter compactada a espessa camada inferior,
devidamente ampliada para o mximo aproveitamento de sua capacidade.
A lavagem feita do modo convencional, fazendo-se passar toda a gua
em contra corrente (de baixo para cima), o que fluidiza o leito
filtrante desprendendo as partculas retidas e direcionando-as para
a sada de gua de lavagem. Devido a disposio do leito filtrante em
relao ao sentido de percolao e a elevada taxa de filtrao utilizada,
a lavagem feita normalmente com gua decantada e na mesma taxa,
eliminando desta forma a necessidade de reservatrios ou bombas
especiais de gua filtrada para lavagem do filtro. O leito filtrante
constitudo de uma camada de areia grossa de granulometria homognea
e uma camada de areia fina de granulometria tambm homognea. Este
leito apoiado sobre quatro camadas de pedregulho suporte de
granulometria definidas, sendo todo o conjunto suportado por um
fundo falso equipado com drenos especiais. A gua filtrada retirada
do leito filtrante atravs de drenos, instalados na cruzeta
intermediria, posicionada no interior do leito de areia fina.
28.1.4 Descrio dos equipamentos
4.1 Carretel de Mistura / Misturador hidrulico
O carretel de mistura rpida foi dimensionado para promover a
disperso e mistura dos produtos qumicos com a gua bruta; dotado de
quatro bocais externos onde sero conectadas as tubulaes de recalque
de produtos qumicos, proveniente da bomba dosadora, permitindo
ainda a regulagem do tempo de deteno em seu interior de acordo com
o ponto de dosagem escolhido. Internamente possui aletas que
permitem uma excelente disperso dos produtos qumicos e
conseqentemente boa mistura rpida, possibilitando assim o incio de
formao de flocos.
4.2 Flocodecantador
Tanque fechado de formato cilndrico vertical, constitudo de
quatro cmaras internas, sendo uma para floculao, uma para decantao,
uma de concentrao de lodo e uma de coleta de gua clarificada,
independente e interligada.
4.3 Filtro de Areia
Tanque fechado de formato cilndrico vertical, constitudo de
cmara de filtrao e cmara de distribuio de gua de decantada e de
lavagem independentes, fundo falso dotado de crepinas plsticas,
cruzeta intermediria dotada de drenos especiais para coleta de gua
filtrada e quadro de manobras externo para as operaes de
funcionamento normal e contra lavagem.
O leito filtrante constitudo de uma camada superior de areia
fina de grande espessura, lavada e classificada e uma camada
inferior de areia grossa, lavada e classificada, apoiadas sobre uma
camada de pedregulho, lavado e classificado com granulometria
varivel.
4.4 Sistema de Preparo e Dosagem de Produtos Qumicos
Constitudo de trs bombas dosadoras de diafragma, com escala
regulvel de 0 a 100%, para dosagem dos reagentes qumicos (sulfato
de alumnio, cal ou barrilha leve e hipoclorito de sdio), que sero
preparados em tanques cilndricos verticais dotados de misturadores
rpidos.
4.5 Painel Eltrico
Painel eltrico para comando e proteo dos motores eltricos,
dotado de botoeiras com sinalizao, chaves seletoras e fusveis de
proteo.
28.1.5 Preparo das Solues e Suspenses Qumicas
As concentraes de cada produto qumico dever ser ajustada em funo
do consumo de dosagem da soluo e/ou suspenso e da autonomia de
estocagem desejada.
a) soluo de sulfato de alumnio
O sulfato de alumnio dever ser preparado na concentrao de 10% em
peso, da seguinte maneira:
Abrir a vlvula de admisso de gua de diluio no tanque e, quando o
volume de gua estiver pelo menos na metade do tanque (150 litros),
colocar 30 kgs de sulfato de alumnio, ligar o agitador rpido e
deixar a vlvula de gua de diluio aberta at se completar o volume
til de 300 litros.
O agitador dever ficar ligado aproximadamente uma hora para
completa dissoluo do sulfato de alumnio, quando ento dever ser
desligado e aps 30 minutos a soluo estar pronta para dosagem. Este
tempo de repouso necessrio para a decantao dos materiais insolveis
e impurezas presentes nos sacos de sulfato de alumnio.
Aps esgotar toda a soluo do tanque, at o nvel de suco da bomba
dosadora, dever ser preparado nova diluio, seguindo-se os
procedimentos acima porm, deve-se esgotar para o esgoto a camada de
insolveis presente no fundo do tanque, abrindo-se a vlvula de
dreno.
b) suspenso de hidrxido de clcio (cal)
A suspenso de cal dever ser preparada, no mximo na concentrao de
5% em peso, da seguinte maneira: Abrir a vlvula de admisso de gua
de diluio no tanque e, quando o volume de gua estiver pelo menos na
metade do tanque (150 litros), colocar 15 Kgs de cal em p, ligar o
agitador rpido e deixar a vlvula de gua de diluio aberta at se
completar o volume til de 300 litros.
No caso da cal, o agitador dever permanecer ligado durante todo
o tempo de dosagem, para se manter a suspenso, pois a cal muito
pouco solvel em gua, sendo uma dosagem de suspenso e no de uma
soluo.
b.1) soluo de carbonato de sdio (barrilha)
Ao invs de suspenso de cal, poder ser utilizada a dosagem de
barrilha para correo de pH e, dever ser preparada no mximo na
concentrao de 10% em peso, seguindo-se o mesmo mtodo utilizado para
preparo de sulfato de alumnio (item a.).
c) soluo de hipoclorito de sdio
A soluo de hipoclorito de sdio dever ser preparada, no mximo na
concentrao de 20% em volume, da seguinte maneira:
Abrir a vlvula de admisso se gua de diluio no tanque e, quando o
volume de gua estiver a um tero do tanque (100 litros), colocar 60
litros de soluo de hipoclorito de sdio comercial (12% de cloro
ativo), ligar o agitador rpido e deixar a vlvula de gua de diluio
aberta at se completar o volume til do tanque (300 litros), estando
a soluo de hipoclorito de sdio pronta para dosagem.
28.1.6 Determinao da Dosagem de Produtos Qumicos
Aps o preparo dos produtos qumicos para dosagem, dever ser
determinada a dosagem de produtos qumicos adequada para a vazo da
ETA e as caractersticas da gua bruta; esta determinao muito
importante na operao da ETA, pois dela depender a eficincia de todo
o sistema de tratamento.
O procedimento descrito abaixo dever ser executado tanto por
ocasio da partida, como tambm dentro da rotina normal de operao com
uma freqncia determinada, em funo da prtica operativa; isto
prende-se ao fato de que a qualidade da gua varia normalmente e
esta variao influencia com a dosagem de produtos qumicos.
As dosagens aqui determinadas, tm por objetivo iniciar a pr
operao, com alguns valores orientativos, que devero ser confirmados
em teste de jarros jar Test, e adaptando-se funcionalidade do
sistema.
a) sulfato de alumnio
TURBIDEZ SULFATO DE ALUMNIO (mg/l)
(NTU) mnimo mximo mdia
10 05 17 10
15 08 20 14
20 11 22 17
40 13 25 19
60 14 28 21
80 15 30 22
100 16 32 24
150 18 37 27
200 19 42 30
300 21 51 36
400 22 62 39
500 23 70 42
b) hidrxido de clcio (cal) ou carbonato de sdio (barrilha)
para correo do pH de floculao
Teoricamente cada mg/l de sulfato de alumnio requer:
- 0,45 mg/l de alcalinidade natural expressa como CaCO3 ou,
- 0,48 mg/l de carbonato de sdio como Na2CO3 ou,
- 0,34 mg/l de hidrxido de clcio como Ca(OH)2.
O sulfato de alumnio, conforme a prtica tem demonstrado, para
reagir bem, requer um meio alcalino, onde o excesso de alcalinidade
seja no mnimo igual a 25 mg/l.
Exemplo: Suponhamos que na anlise da gua bruta, determinou-se
uma turbidez de 15 mg/l, o que implica em um consumo mximo de 20
mg/l de sulfato de alumnio. A alcalinidade para ser suficiente
deveria ser no mnimo de 34 mg/l (alcalinidade natural), ou seja (20
mg/l de sulfato de alumnio x 0,45 mg/l de alcalinidade natural) +
25 mg/l de excesso = 34 mg/l de alcalinidade natural.
Caso isso ocorra, s ser necessrio a dosagem de sulfato de
alumnio, em testes variados, at se obter o pH timo de floculao, que
dever estar sempre em torno de 6,0 e 7,4 (faixa de pH para coagulao
efetuada com sais de alumnio). Tendo em vista que as guas
superficiais, em nosso meio, apresentam uma variao de pH e
alcalinidade em pocas distintas, ou seja, normalmente na poca de
estiagem encontramos uma gua bruta com baixa turbidez e
alcalinidade mdia e, na poca de chuvas alta turbidez e baixa
alcalinidade, deve-se ter uma rotina de determinaes de pH,
alcalinidade, turbidez e cor, para a partir desses valores
encontrar a dosagem ideal de sulfato de alumnio e a necessidade ou
no da dosagem de um alcali (cal ou barrilha leve). Lembramos mais
uma vez que, das determinaes da dosagem ideal de sulfato de alumnio
e da necessidade ou no da dosagem de um alcali, depende o sucesso
do tratamento da gua e a obteno de uma gua tratada de excelente
qualidade, sem sobrecarregar os filtros.
c) hidrxido de clcio ou carbonato de sdio para correo de pH da
gua tratadaEsta dosagem dever ser determinada em funo do pH da gua
tratada efluente do filtro e, do pH necessrio no reservatrio de gua
tratada, para se obter uma gua com pH prximo do neutro no ponto
final da rede de distribuio e nos pontos de utilizao. Normalmente
esta determinao efetuada atravs de testes em laboratrio, com
amostras retiradas nos vrios pontos do sistema de tratamento, na
rede de distribuio e nos pontos de utilizao.
d) hipoclorito de sdio
A dosagem de hipoclorito de sdio dever ser determinada com a
estao de tratamento operando normalmente, atravs de anlises da gua
efluente do filtro e da gua nos diversos pontos de consumo, de
maneira a manter um teor de cloro livre na gua tratada, nos pontos
de consumo, em torno de 0,5 a 0,9 mg/l. Sugerimos inicialmente
partir com uma dosagem de 5 mg/l de cloro livre, regulando-se a
dosagem da bomba dosadora para 2,10 l/h. Lembramos que um alto teor
de cloro livre na gua potvel, pode causar um mal estar passageiro
ao consumidor desta gua.
28.1.7 Dosagem dos Produtos Qumicos
a) sulfato de alumnio e cal ou barrilha
A dosagem da soluo de sulfato de alumnio e suspenso de cal ou
carbonato de sdio (barrilha), preparadas conforme descrito nos
itens anteriores, sero efetuadas atravs de bombas dosadoras de
diafragma, com vazes determinadas de acordo com o pH e turbidez da
gua bruta e no ensaio de jarros (jar test). O ensaio de floculao
efetuado no teste de jarros (jar test) e a tabela de dosagens de
sulfato de alumnio, nos do os valores em mg/l (gramas/m3) e
necessitamos transforma-los em litros/hora de solues. Esta
transformao pode ser efetuada, de modo simples, com o auxlio da
seguinte expresso:
q = Q x d / c x 10, onde: q = vazo de dosagem do produto qumico
em litros / hora
Q = vazo de gua bruta a tratar em m3/h d = dosagem do produto
qumico em gramas / m3
c = concentrao de preparo da soluo ou suspenso em porcentagem
(%)
10 = constante da expresso relativa a densidade da soluo
Exemplo de aplicao:
- vazo da ETA = 10 m3/h
- dosagem de produto qumico = 30 mg/l
- concentrao da soluo = 10% em pesoteremos: q = 10 x 30 / 10 x
10 = 3,0 l/h
Portanto a dosagem de 3,0 l/h, dever ser regulada na escala da
bomba dosadora, da seguinte maneira:
- vazo da bomba dosadora = 0 a 10 l/h regulvel de 0 a 100%
sendo,
10 l/h = 100 % , teremos:
3,0 x 100 / 10 = 30 % na escala de regulagem.
Para uma dosagem de 5 l/h, teremos: 5,0 x 100 / 10 = 50 % na
escala de regulagem.
b) hipoclorito de sdio
A dosagem de hipoclorito de sdio tem seu controle de dosagem
efetuado atravs da regulagem da bomba dosadora, conforme descrito
no item anterior.
28.1.8 Pr Operao e Partida do Sistema
A pr operao do sistema consiste em preparar-se a ETA para a
operao inicial e partida.
A primeira etapa uma verificao geral da montagem dos tanques,
acessrios e tubulao, instalaes eltricas e suportes. A segunda etapa
consiste em realizar-se um teste hidrulico de toda a unidade,
colocando o sistema em carga para corrigir eventuais vazamentos,
para limpeza geral dos tanques e lavagem do material filtrante dos
filtros, que dever ocorrer aps trs horas de operao com descarte da
gua filtrada para o esgoto. Nesta etapa o sistema iniciar a operao
com gua bruta, proveniente da elevatria, receber a dosagem de
produtos qumicos para coagulao e correo de pH, fluir para o tanque
flocodecantador e deste para o filtro sendo a gua filtrada
descartada para o esgoto.
O sistema dever operar a plena carga, com as dosagens
determinadas nos testes de floculao e com o gradiente de
velocidades definidos nestes testes. A contra lavagem inicial dos
filtros visa eliminar as impurezas contidas no material filtrante e
o p formado com o carregamento do mesmo no filtro, est operao durar
em torno de 30 minutos a uma hora. A terceira etapa consistir na
verificao e regulagem final das bombas dosadoras, atravs dos
diversos gradientes de velocidade determinados nos testes de
floculao, para se obter a melhor floculao possvel com economia de
produtos qumicos, do volume de lodo decantado no concentrador de
lodo do flocodecantador, afim de se determinar o tempo entre
abertura da vlvula de extrao de lodo e o tempo de abertura da
mesma, e verificar no filtro se no ocorre fuga de material
filtrante para o dreno, que ocorrer se houver algum distribuidor do
fundo falso ou cruzeta intermediria, solto ou quebrado. Uma vez
terminada a pr operao do sistema, a ETA estar pronta para operao
inicial ou partida, fechando-se a sada de gua filtrada para o
esgoto e abrindo-se a vlvula de sada de gua filtrada para o
reservatrio, iniciando-se a dosagem de barrilha ou cal para correo
final de pH e dosagem de cloro para desinfeco. Neste inicio de
operao dever ser tomada vrias amostras de gua tratada, logo aps
sada do filtro e na entrada do reservatrio, ou seja, antes e depois
da dosagem de barrilha ou cal e cloro e, proceder a anlise
fsico-qumica destas amostras para verificao de todos os parmetros
de potabilidade.
28.1.9 Controle de operao
importante chamar a ateno do operador para as possveis variaes
na qualidade da gua bruta. Desta forma, o operador deve estar
ciente das eventuais necessidades de ajuste das dosagens de
coagulantes, que devem ser baseadas no somente nos resultados de
testes de floculao em laboratrio, mas tambm na experincia do
operador e nos resultados obtidos na operao do prprio
equipamento.
Os ajustes devero ser feitos, visando a melhor qualidade de gua
tratada possvel, com um mnimo consumo de coagulantes.
controle da floculao
O controle da floculao o resultado do controle de dosagem de
produtos qumicos e o controle do gradiente de velocidades na cmara
de floculao.
Para controlar a qualidade da gua floculada deve-se comparar
visualmente os testes de floculao efetuados em laboratrio e
amostras colhidas no flocodecantador, nas seguintes etapas:
- tempo de inicio de formao de flocos
- tempo de floculao
- tamanho dos flocos formados no final da floculao,
comparando-se por tempo de decantao
A amostra colhida na cmara de floculao deve apresentar flocos
formados de bom tamanho, com decantabilidade em torno de 10
minutos, sem apresentar flocos na superfcie (aps 10 minutos de
repouso); caso isso no ocorra, devero ser verificadas as dosagens
de produtos qumicos e a correo do pH de floculao.
controle do decantador
O controle da decantao ser efetuado atravs de inspees visuais da
qualidade da gua decantada, colhida atravs da tomada de amostra de
gua decantada, que dever apresentar um aspecto cristalino, sem
flocos em suspenso. Caso a gua decantada apresente um aspecto
amarelado, significa excesso de dosagem de sulfato de alumnio, com
pH abaixo de 6,0, devendo ser corrigida a dosagem de produtos
qumicos e a floculao do sistema. Caso acontea o escape de flocos
para a superfcie do decantador, dever ser verificada a dosagem de
produtos qumicos para correo de pH e floculao e a formao de flocos
na segunda cmara de floculao, se estiverem perfeitas estar ento
ocorrendo um excesso de lodo no concentrador de lodo, devendo ser
diminudo o tempo entre aberturas da vlvula de descarga de lodo ou
aumentado o tempo de abertura da mesma. A freqncia e a durao da
extrao de lodo do concentrador, ser determinada em funo da
qualidade de lodo formado com experincias em campo, levando-se em
considerao que quanto maior a turbidez da gua bruta, maior a formao
de lodo decantado.
controle do filtro de areia duplo fluxo
A gua filtrada deve se apresentar cristalina e livre de matrias
em suspenso.
Se pequenos flocos so detectados na gua filtrada, pode estar
ocorrendo o seguinte:
- o leito est fluidizado
- indicao da necessidade de lavagem do filtro, que j atingiu a
perda de carga mxima (1,0 Kgf/cm).
No primeiro caso, a fluidizao do leito poder ser corrigida com o
aumento de fluxo descendente da gua. No segundo caso, o filtro
necessita ser lavado. Por se tratar de filtro tipo duplo fluxo,
durante o perodo de lavagem no haver produo de gua filtrada para o
reservatrio, sendo a lavagem efetuada com prpria gua decantada,
proveniente do flocodecantador.
A seqncia de operao para funcionamento normal e lavagem do
filtro a seguinte:
a) Funcionamento Normal
Abrir as vlvulas 1, 2 e 3.
b) Lavagem do Centro para BaixoAbrir as vlvulas 4 e 6, e
permanecer abertas at sair gua limpa para o esgoto (aproximadamente
10 minutos).
c) Lavagem Geral
Abrir as vlvulas 1 e 5, e permanecer abertas at sair gua limpa
para o esgoto (aproximadamente 10 minutos).
d) Pr Funcionamento
Abrir as vlvulas 1, 2 e 7, e permanecer abertas durante 3 a 5
minutos.
Nota: Em cada operao abrir somente as vlvulas mencionadas
permanecendo as demais fechadas.
Vlvula 8 - purga de ar (vent)
Vlvula 9 - dreno
Recomendamos um estudo dos ciclos entre lavagens e tempos de
lavagem, programando-se a lavagem em perodos de pouco consumo de
gua, para no afetar a distribuio de gua para o frigorfico.
NOTA IMPORTANTE: O perodo mximo entre lavagens do filtro dever
ser de 24 horas, em hiptese nenhuma dever ser ultrapassado este
tempo, pois teremos uma colmatao profunda do material filtrante e
consequentemente um tempo maior de lavagem do mesmo e possivelmente
um decrscimo de vazo da ETA.
28.1.10 Manuteno
Tanques em ao carbono revestido (flocodecantador e filtro)
Os tanques devero ser inspecionados periodicamente na sua parte
externa e os eventuais pontos de corroso devero ser lixados e
repintados.
Uma pintura geral, pelo menos uma vez por ano, recomendvel.
Na parte interna deve-se efetuar inspees a cada seis meses,
visando a preservao do revestimento.
Tanques de produtos qumicos Os tanques de produtos qumicos,
devem ser lavados quinzenalmente, removendo-se os depsitos de
produtos.
Bombas dosadoras Verificar a vazo de dosagem periodicamente,
efetuando-se a limpeza das vlvulas de suco e recalque, demais
caractersticas de manuteno encontram-se no manual especfico das
bombas dosadoras.
Tubulaes e mangueiras de produtos qumicos corroso devido a
vazamentos em conexes ou vlvulas.
de extrema importncia a lavagem da tubulao de dosagem de
produtos qumicos, pelo menos uma vez a cada turno de 8 horas, como
preveno contra incrustaes e entupimentos.
Material filtrante O nvel de material filtrante deve ser
examinado anualmente para detectar possveis perdas. O estado do
material tambm deve ser cuidadosamente inspecionado e caso haja
contaminao, toda a carga dever ser substituda.29.Tratamento de gua
potvelDefinio
gua Potvel aquela que rene caractersticas que a coloca na condio
prpria para o consumo do ser humano. Portanto, a gua potvel deve
estar livre de qualquer tipo de contaminao.
A gua potvel pode ser de uma fonte natural, desde que no haja
nenhum tipo de contaminao em sua nascente ou percurso. Pode ser
tambm obtida atravs de um processo de tratamento fsico e ou qumico.
Nas cidades, este processo realizado nas ETAs (Estaes de Tratamento
de gua).
Dependendo da qualidade original da gua, um ou mais processos de
tratamento so aplicados. Entre os principais processos de
tratamento de gua, podemos citar: decantao, filtrao, fluoretao,
desinfeco e floculao
ETAPAS DO TRATAMETO
Floculao
Floculao o processo onde a gua recebe uma substncia qumica
chamada de sulfato de alumnio e cal hidratada. Estes produtos fazem
com que as impurezas se aglutinem formando flocos para serem
facilmente removidos.
Decantao
Na decantao, como os flocos de sujeira so mais pesados do que a
gua caem e se depositam no fundo do decantador.
Filtrao
Nesta fase, a gua passa por vrias camadas filtrantes onde ocorre
a reteno dos flocos menores que no ficaram na decantao. A gua ento
fica livre das impurezas. Estas trs etapas: floculao, decantao e
filtrao recebem o nome de clarificao. Nesta fase, todas as
partculas de impurezas so removidas deixando a gua lmpida. Mas
ainda no est pronta para ser usada. Para garantir a qualidade da
gua, aps a clarificao feita a desinfeco.
Clorao
A clorao consiste na adio de cloro. Este produto usado para
destruio de microorganismos presentes na gua.
Fluoretao
A fluoretao uma etapa adicional. O produto aplicado tem a funo
de colaborar para reduo da incidncia da crie dentria.
Laboratrio
Cada ETA possui um laboratrio que processa anlises e exames
fsico-qumicos e bacteriolgicos destinados avaliao da qualidade da
gua desde o manancial at o sistema de distribuio. Alm disso, existe
um laboratrio central que faz a aferio de todos os sistemas e tambm
realiza exames especiais como: identificao de resduos de
pesticidas, metais pesados e plancton. Esses exames so feitos na
gua bruta, durante o tratamento e em pontos da rede de distribuio,
de acordo com o que estabelece a legislao em vigor.
Bombeamento
Concluindo o tratamento, a gua armazenada em reservatrios quando
ento, atravs de canalizaes, segue at as residncias
30.PROCESSOS DE TRATAMENTO DE Efluente DomsticoEntre os
processos existentes de tratamento de esgoto, estes so alguns
selecionados de acordo com o grau de tratamento exigido pelo corpo
receptor, ou seja, rios, lagos e outros.
Lodos ativados
Neste sistema, o esgoto vai para tanques de aerao onde as
bactrias existentes no prprio esgoto se alimentam da matria orgnica
e consomem oxignio. Para que essas bactrias se desenvolvam mais
rapidamente e acelerem o processo de decomposio, recebem oxignio
atravs dos aeradores. Com isso, as bactrias se agrupam, eliminando
a matria orgnica, e passam para o tanque de decantao, formando um
lodo. Esse lodo recirculado para o tanque de aerao, e o excedente
descartado atravs dos leitos de secagem.
O sistema de lodos ativados est em operao nas cidades de Santa
Maria, Rio Grande, Canoas, Santo ngelo e Sapucaia do Sul.
Tanques Imhoff
Este sistema formado de unidades compactadas que possuem no
mesmo tanque os processos de decantao e digesto do lodo, feitos por
bactrias anaerbicas, isto , que no necessitam de oxignio. Do tanque
Imhoff saem trs correntes: esgoto tratado, com reduo de sua carga
orgnica, gs gerado no processo de digesto do lodo e o lodo
digerido, que vai para o leito de secagem.
As cidades de Torres, Esteio, Cachoeira do Sul e So Gabriel tm
estaes com o tratamento atravs de tanques Imhoff.
Lagoas de estabilizao
No interior das guas das lagoas, as bactrias e algas utilizam a
matria orgnica para sobreviver e desta forma, fazem a autodepurao
do esgoto. Rosrio do Sul, Santa Rosa, Rio Grande, Cachoeirinha e
Gravata optaram pelo tratamento atravs de lagoas de
estabilizao.
Disposio no solo
A disposio de esgoto domstico no solo como processo de
tratamento comunitrio uma prtica j antiga adotada pelo homem. Neste
processo, o esgoto absorvido pela camada de solo atravs de bacias
de infiltrao. Em Capo da Canoa, Xangril, Cidreira e Tramanda, a
tcnica de tratamento escolhida foi a de disposio no solo.
Laboratrios
Cada sistema de tratamento possui um laboratrio que processa as
anlises e os exames fsicos, qumicos e bacteriolgicos, fornecendo os
dados que permitem verificar a eficincia do tratamento e conhecer
as caractersticas dos esgotos e efluentes. As anlises mais
complexas so realizadas no laboratrio especializado, onde se
encontram equipamentos sofisticados e alta tecnologia.
31. Tratamento de efluente industrial31.1 1. INTRODUO
A utilizao de gua pela indstria pode ocorrer de diversas formas,
tais como:
incorporao ao produto; lavagens de mquinas, tubulaes e pisos;
guas de sistemas de resfriamento e geradores de vapor; guas
utilizadas diretamente nas etapas do processo industrial ou
incorporadas aos produtos; esgotos sanitrios dos funcionrios.
Exceto pelos volumes de guas incorporados aos produtos e pelas
perdas por evaporao, as guas tornam-se contaminadas por resduos do
processo industrial ou pelas perdas de energia trmica, originando
assim os efluentes lquidos.
Os efluentes lquidos ao serem despejados com os seus poluentes
caractersticos causam a alterao de qualidade nos corpos receptores
e conseqentemente a sua poluio (degradao). Historicamente o
desenvolvimento urbano e industrial ocorreu ao longo dos rios
devido disponibilidade de gua para abastecimento e a possibilidade
de utilizar o rio como corpo receptor dos dejetos. O fato
preocupante o aumento tanto das populaes quanto das atividades
industriais e o nmero de vezes que um mesmo rio recebe dejetos
urbanos e industriais, a seguir servindo como manancial para a
prxima cidade ribeirinha.
A poluio hdrica pode ser definida como qualquer alterao fsica,
qumica ou biolgica da qualidade de um corpo hdrico, capaz de
ultrapassar os padres estabelecidos para a classe, conforme o seu
uso preponderante. Considera-se a ao dos agentes: fsicos materiais
(slidos em suspenso) ou formas de energia (calorfica e radiaes);
qumicos (substncias dissolvidas ou com potencial solubilizao);
biolgicos (microorganismos).
A poluio origina-se devido a perdas de energia, produtos e
matrias primas, ou seja, devido ineficincia dos processos
industriais. O ponto fundamental compatibilizar a produo industrial
com a conservao do meio ambiente que nos cerca. Somente a utilizao
de tcnica de controle no suficiente, mas importante a busca
incessante da eficincia industrial, sem a qual a indstria torna-se
obsoleta e fechada pelo prprio mercado. A eficincia industrial o
primeiro passo para a eficincia ambiental.
A poluio pelos efluentes lquidos industriais deve ser controlada
inicialmente pela reduo de perdas nos processos, incluindo a
utilizao de processos mais modernos, arranjo geral otimizado, reduo
do consumo de gua incluindo as lavagens de equipamentos e pisos
industriais, reduo de perdas de produtos ou descarregamentos desses
ou de matrias primas na rede coletora. A manuteno tambm fundamental
para a reduo de perdas por vazamentos e desperdcio
de energia.
Alm da verificao da eficincia do processo deve-se questionar se
este o mais moderno, considerando-se a viabilidade tcnica e
econmica.Aps a otimizao do processo industrial, as perdas
causadoras da poluio hdrica devem ser controladas utilizando-se
sistemas de tratamento de efluentes lquidos.
Os processos de tratamento a serem adotados, as suas formas
construtivas e os materiais a serem empregados so considerados a
partir dos seguintes fatores: a legislao ambiental regional; o
clima; a cultura local; os custos de investimento; os custos
operacionais; a quantidade e a qualidade do lodo gerado na estao de
tratamento de efluentes industriais; a qualidade do efluente
tratado; a segurana operacional relativa aos vazamentos de produtos
qumicos utilizados ou dos efluentes; exploses; gerao de odor; a
interao com a vizinhana; confiabilidade para atendimento legislao
ambiental; possibilidade de reuso dos efluentes tratados Um fator
importante que determina o grau de controle da poluio por efluentes
lquidos a localizao da indstria. Podemos citar como exemplo o caso
de uma indstria que esteja localizada em uma bacia hidrogrfica de
classe especial, que no poder lanar nesta nem mesmo os efluentes
tratados. Nestes casos necessrio alm do tratamento, que seja feito
uma transposio dos efluentes tratados para outra bacia, logicamente
com maiores custos. Alm de atender aos requisitos especficos para o
lanamento de efluentes, as caractersticas dos efluentes tratados
devem ser compatveis com a qualidade do corpo receptor. Os sistemas
de tratamento de efluentes so baseados na transformao dos poluentes
dissolvidos e em suspenso em gases inertes e ou slidos sedimentveis
para a posterior separao das fases slido-lquida. Sendo assim
se no houver a formao de gases inertes ou lodo estvel, no
podemos considerar que houve tratamento. A Lei de Lavoisier, sobre
a conservao da matria perfeitamente aplicvel, observando-se apenas
que ao remover as substncias ou materiais dissolvidos e em suspenso
na gua estes sejam transformados em materiais estveis
ambientalmente. A poluio no deve ser
transferida de forma e lugar. necessrio conhecer o princpio de
funcionamento de cada operao unitria utilizada bem como a ordem de
associao dessas operaes que definem os processos de tratamento. Os
sistemas de tratamento devem ser utilizados no s com o objetivo
mnimo de tratar os efluentes, mas tambm atender a outras premissas.
Um ponto importante
a ser observado que no se deve gerar resduos desnecessrios pelo
uso do tratamento. A estao de tratamento no deve gerar incmodos
seja por rudos ou odores, nem causar impacto visual negativo.
Deve-se sempre tratar tambm os esgotos sanitrios gerados na prpria
indstria, evitando-se assim a sobrecarga no sistema pblico. Assim
cada indstria deve controlar totalmente a sua carga poluidora.
Podemos sintetizar que um bom sistema de tratamento aquele que pode
ser visitado.31.2. PARMETROS SANITRIOS
So os indicadores utilizados para o dimensionamento e o controle
da poluio por efluentes industriais.
31.2.1. Apresentao geral.
Aps a utilizao das guas pelas indstrias, os diversos resduos e
ou energias so incorporados alterando-lhes as suas caractersticas
fsicas, qumicas e sensoriais, gerando assim os efluentes lquidos.
Para a avaliao da carga poluidora dos efluentes industriais e
esgotos sanitrios so necessrias as medies de vazo in loco e a
coleta de amostras para anlise de diversos parmetros sanitrios que
representam a carga orgnica e a carga txica dos efluentes. Os
parmetros utilizados so conjugados de forma que melhor signifiquem
e descrevam as caractersticas de cada efluente.
31.2.1.1 Caractersticas dos poluentes
Nas indstrias as guas podem ser utilizadas de diversas formas,
tais como: incorporao aos produtos; limpezas de pisos, tubulaes e
equipamentos; resfriamento; asperso sobre pilhas de minrios,etc.
para evitar o arraste de finos e sobre reas de trfego para evitar
poeiras; irrigao; lavagens de veculos; oficinas de manuteno;
consumo humano e usos sanitrios. Alm da utilizao industrial da gua,
esta tambm utilizada para fins sanitrios, sendo gerados os esgotos
que na maior parte das vezes so tratados internamente pela
indstria, separados em tratamentos especficos ou tratados at
conjuntamente nas etapas biolgicas dos tratamentos de efluentes
industriais. As guas residurias, neste caso os esgotos sanitrios,
contm excrementos humanos lquidos e slidos, produtos diversos de
limpezas, resduos alimentcios, produtos desinfetantes e pesticidas.
Principalmente dos excrementos humanos, originam-se os
microorganismos presentes nos esgotos. Os esgotos sanitrios so
compostos de matria orgnica e inorgnica. Os principais
constituintes orgnicos so: protenas, acares, leos e gorduras,
microorganismos, sais orgnicos e componentes dos produtos
saneantes. Os principais constituintes inorgnicos so sais formados
de nions (cloretos, sulfatos, nitratos, fosfatos) e ctions (sdio,
clcio, potssio, ferro e magnsio) .As caractersticas dos efluentes
industriais so inerentes a composio das matrias primas, das guas de
abastecimento e do processo industrial. A concentrao dos poluentes
nos efluentes funo das perdas no processo ou pelo consumo de
gua.
A poluio trmica, devido s perdas de energia calorfica nos
processos de resfriamento ou devido s reaes exotrmicas no processo
industrial, tambm importante fonte de poluio dos corpos hdricos.
Neste caso o parmetro de controle a temperatura do efluente. As
caractersticas sensoriais dos efluentes notadamente o odor e a cor
aparente so muito importantes, pois despertam as atenes inclusive
dos leigos podendo ser objeto de ateno das autoridades. O odor nos
efluentes industriais pode ser devido exalao de substncias orgnicas
ou inorgnicas devidas a: reaes de fermentao decorrentes da mistura
com o esgoto (cidos volteis e gs sulfdrico); aromas (indstrias
farmacuticas, essncias e fragrncias); solventes (indstrias de
tintas, refinarias de petrleo e plos petroqumicos); amnia do
chorume. A cor dos efluentes outra caracterstica confusamente
controlada pela legislao . O lanamento de efluentes coloridos atrai
a ateno de quem estiver observando um corpo hdrico. A cor no
ambiente a cor aparente, composta de substncias dissolvidas
(corantes naturais ou artificiais) e coloidais (turbidez).
As caractersticas fsico-qumicas so definidas por parmetros
sanitrios que quantificam os slidos, a matria orgnica e alguns de
seus componentes orgnicos ou inorgnicos. Os compostos com pontos de
ebulio superiores ao da gua sero sempre caracterizados como
componentes dos slidos.
Os slidos so compostos por substncias dissolvidas e em suspenso,
de composio orgnica e ou inorgnica. Analiticamente so considerados
como slidos dissolvidos quelas substncias ou partculas com dimetros
inferiores a 1,2 m e como slidos em suspenso as que possurem
dimetros superiores. Os slidos em suspenso so subdivididos em
slidos coloidais e sedimentveis/ flutuantes. Os slidos coloidais so
aqueles mantidos em suspenso devido ao pequeno dimetro e pela ao da
camada de solvatao que impede o crescimento dessas partculas.
importante ressaltar que partculas com dimetro entre 0,001 e 1,2 m
so coloidais (suspenso), mas pela metodologia analtica padronizada
so quantificadas como slidos dissolvidos. Os slidos sedimentveis e
os flutuantes so aqueles que se separam da fase lquida
por diferena de densidade.
Alm do aspecto relativo a solubilidade, os slidos so analisados
conforme a sua composio, sendo classificados como fixos e volteis.
Os primeiros de composio inorgnica e os ltimos com a composio
orgnica.A matria orgnica
A matria orgnica est contida na frao de slidos volteis, mas
normalmente medida de forma indireta pelas demanda bioqumica de
oxignio (DBO) edemanda qumica de oxignio (DQO). A DBO mede a
quantidade de oxignio necessria para que os microorganismos
biodegradem a matria orgnica. A DQO a medida da quantidade de
oxignio necessria para oxidar quimicamente a matria orgnica. A
matria orgnica ao ser biodegradada nos corpos receptores
causa um decrscimo da concentrao de oxignio dissolvido (OD) no
meio hdrico, deteriorando a qualidade ou inviabilizando a vida
aqutica.
A matria orgnica pode ser medida tambm como carbono orgnico
total (COT), sendo este parmetro utilizado principalmente em guas
limpas e efluentes para reuso.
Outros componentes orgnicos tais como os detergentes, os fenis e
os leos e graxas podem ser analisados diretamente.
Os detergentes so industrialmente utilizados em limpezas de
equipamentos, pisos, tubulaes e no uso sanitrio. Podem ser
utilizados tambm como lubrificantes. Existem os detergentes
catinicos e os aninicos, mas somente os ltimos so controlados pela
legislao.
Os fenis podem originar-se em composies desinfetantes, em
resinas fenlicas e outras matrias primas.
Os leos e graxas esto comumente presentes nos efluentes tendo as
mais diversas origens. muito comum a origem nos restaurantes
industriais. As oficinas mecnicas, casa de caldeiras, equipamentos
que utilizem leo hidrulico alm de matrias primas com composio
oleosa (gordura de origem vegetal, animal e leos minerais).
O potencial hidrogeninico (pH), indica o carter cido ou bsico
dos efluentes. Nos tratamentos de efluentes o pH um parmetro
fundamental para o controle do processo.
A matria inorgnica
A matria inorgnica toda quela composta por tomos que no sejam de
carbono (exceto no caso do cido carbnico e seus sais). Os poluentes
inorgnicos so os sais, xidos, hidrxidos e os cidos.
A presena excessiva de sais, mesmo sais inertes tais como o
cloreto de sdio pode retardar ou inviabilizar os processos
biolgicos, por efeito osmtico. Em casos extremos podem inviabilizar
o uso das guas por salinizao.Os sais no inertes so tambm analisados
separadamente, sendo os principais: os sulfatos que podem ser
reduzidos aos sulfetos; os nitratos e nitritos que podem ser
desnitrificados; sais de amnia que podem ser nitrificados.
O nitrognio e o fsforo so elementos presentes nos esgotos
sanitrios e nos efluentes industriais e so essenciais s diversas
formas de vida, causando problemas devido proliferao de plantas
aquticas nos corpos receptores. Nos esgotos sanitrios so
provenientes dos prprios excrementos humanos, mas atualmente tm
fontes importantes nos produtos de limpeza domsticos e ou
industriais tais como detergentes e amaciantes de roupas (VON
SPERLING, 1996,
p. 31). Nos efluentes industriais podem ser originados em
protenas, aminocidos, cidos fosfricos e seus derivados.
Os metais so analisados de forma elementar. Os que apresentam
toxicidade so os seguintes: alumnio; cobre; cromo; chumbo; estanho;
nquel; mercrio; vandio; zinco. A toxicidade dos metais funo tambm
de seus nmeros de oxidao (cromo trivalente e hexavalente, etc).
Outros metais tais como o sdio, clcio, magnsio, e potssio so
analisados principalmente em casos de reuso de guas ou em casos nos
quais a salinidade do efluente influencie significativamente em
processos de corroso, incrustao e osmose.
Os principais anions so: amnio; cianeto; carbonato, bicarbonato;
hidrxido; nitrato; nitrito; fosfato; sulfato; sulfito; sulfeto.
Agentes biolgicos
Os contaminantes biolgicos so diversos agentes patognicos ou no.
As caractersticas bacteriolgicas dos esgotos referem-se presena de
diversos microorganismos tais como bactrias inclusive do grupo
coliforme, vrus e vermes . No caso das indstrias, as que operam com
o abate de animais tambm so grandes emissoras de microorganismos,
bem como muitas produtoras de alimentos. Os microorganismos
presentes contaminam o solo, inclusive os lenis subterrneos e as
guas superficiais, sendo responsveis pelas doenas de veiculao
hdrica.
Gases
Os esgotos podem tambm contaminar o ar pela emisso de odores
ftidos (gs sulfdrico e cidos volteis), e pela presena de
microorganismos (aerossis). O ar tambm pode ser contaminado pelos
efluentes industriais, por meio da emisso dos compostos volteis
orgnicos ou inorgnicos. Alm dos incmodos causados pelos odores,
existe tambm a toxicidade inerente a cada substncia emitida. Os
gases dissolvidos so diversos: o oxignio, o gs carbnico, a amnia, o
gs
sulfdrico. Existe tambm a emisso de compostos orgnicos volteis
(VOCs) dos efluentes industriais, mas tambm podem ser oriundos de
esgotos domsticos.
31.2. 2. Legislao ambiental
A legislao ambiental muito complexa, mesmo aquela somente
aplicada indstria. Como estamos estudando o tratamento dos
efluentes industriais necessitamos conhecer os padres de lanamento
dos efluentes para diversos Estados brasileiros, com enfoque
especial para suas especificidades. A legislao a primeira
condicionante para um projeto de uma estao de tratamento de
efluentes industriais, sendo importante ressaltar que as diferenas
das legislaes muitas vezes inviabilizam a cpia de uma estao de
tratamento que apresente sucesso em um Estado para outro. Uma ETEI
pode ser suficiente para atender a legislao de um Estado mas no
atender a todos os limites estabelecidos por outro Estado.
Os parmetros para controle da carga orgnica so aplicados de
forma muito diferente, entre alguns Estados. No Estado do Rio de
Janeiro a avaliao feita utilizando-se os parmetros DBO e DQO. Em
relao a DBO a eficincia est diretamente ligada a carga orgnica em
duas faixas: at 100 Kg DBO/d 70% e acima de 100 Kg DBO/d 90%. Em
relao a DQO o controle realizado por
concentrao existindo uma tabela na qual a tipologia da indstria
o indicador.
No Estado do Rio Grande do Sul as concentraes de DBO e DQO
variam inversamente com a carga orgnica. Sendo assim quanto maiores
as cargas orgnicas menores so as concentraes permitidas para
lanamento.
No Estado de So Paulo o controle realizado utilizando-se somente
a DBO como parmetro. exigida a reduo de carga orgnica de 80% ou que
a DBO apresente concentrao mxima de 60mg O2 /L.
No Estado de Minas Gerais o controle realizado de duas formas.
Por concentrao tanto da DBO quanto da DQO, sendo aplicados
indistintamente para quaisquer indstrias. Os limites so 60 e 90
mgO2/L respectivamente. Por eficincia de reduo da carga orgnica em
relao a DBO mnima de 85% sendo atendidas em relao a DBO pelo menos
uma das duas condies.
O Estado de Gois limita a carga orgnica somente em relao a DBO,
mas estabelecendo a concentrao mxima de 60 mgO2 /L ou sua reduo em
80%. Nos outros Estados o conceito o mesmo do CONAMA sendo a carga
orgnica controlada apenas no corpo receptor.
Em relao aos slidos em suspenso, que na maioria dos casos, se de
composio orgnica podem ser relacionados diretamente com a DQO,
somente os Estados de Minas Gerais e Rio Grande do Sul estabelecem
limites de concentrao para os mesmos.
As presenas dos parmetros, Dureza na legislao gacha e da
Toxicidade aos Peixes na legislao fluminense, so fatos que devem
ser observados.
No que se refere aos metais o que varia entre as diversas
legislaes estaduais a concentrao dos parmetros.31.3. LEVANTAMENTO
DE DADOS NAS INDSTRIAS
31.3.1 Procedimentos para a reduo das cargas poluidoras
Sendo os efluentes industriais as perdas de gua e matrias primas
ou produtos oriundos do processo deve-se em primeiro lugar
verificar se estas perdas no podem ser evitadas ou reduzidas antes
de se realizar o monitoramento. Processos de limpeza de tanques,
tubulaes e pisos devem ser sempre focos de ateno, pois nestes
pontos originam-se importantes cargas poluidoras.
Sempre que os resduos puderem ser removidos na forma slida ou
semi-slida tais como ps ou pastas, deve-se assim proceder,
evitando-se a solubilizao e o arraste dos mesmos por lavagens. Este
princpio pode ser aplicado tanto limpeza de reatores quanto de
pisos.
Programas de manuteno preventiva devem ser implantados, pois as
paralisaes do processo produtivo levam muitas vezes do descarte de
produtos, aumentando a carga poluidora.
Vazamentos em bombas ou tubulaes tambm ocasionam a gerao de
efluentes , devendo ser corrigidos.
A correta especificao das matrias primas tambm evita o descarte
de materiais fora de especificao, que sinnimo de carga poluidora. A
linha divisria entre poluentes e produtos exatamente a
possibilidade de sua utilizao pelo mercado. Pode-se concluir que a
melhor forma de se controlar a poluio industrial pela busca
incessante da eficincia desses processos.
No caso de indstrias novas deve-se projeta-las com os tanques e
tubulaes que favoream a limpeza e com a melhor relao entre os
volume e a superfcie interna, o que no caso de limpezas teriam as
menores perdas possveis (produtos aderidos s superfcies das
tubulaes e tanques). Otimizar o arranjo geral de forma ser possvel
o menor comprimento de tubulaes e ou nmero reduzido de conexes.
31.3.2. Levantamento de dados industriais
Para caracterizar a carga poluidora dos efluentes industriais
necessrio o conhecimento prvio do processo industrial para a
definio do programa de amostragem.
As informaes importantes a serem obtidas so: Lista de
matrias-prima, principalmente aquelas que de alguma forma possam
ser transferidas para os efluentes; fluxograma do processo
industrial indicando os pontos nos quais so gerados efluentes
contnuos ou intermitentes; identificar os pontos de lanamento de
efluentes; definir o sistema de medio de efluentes e instal-lo.
O ritmo produtivo tambm deve ser conhecido, no s os horrios dos
turnos de trabalho, como tambm o das operaes de limpeza, manuteno,
ou por processos industriais sazonais (indstrias de frutas,
produtos txteis relacionados moda, cosmticos, bebidas, etc.). Os
parmetros escolhidos para a caracterizao dos efluentes devem ser:
representativos da carga poluidora; servirem para a definio do
processo de tratamento; servirem para o dimensionamento da estao de
tratamento; atenderem ao programa de monitoramento estabelecido
para o atendimento legislao ambiental.
A caracterizao fsico-qumica das guas, esgotos sanitrios,
efluentes industriais e tambm dos resduos industriais (resduos
slidos industriais - RSI), consiste em servios de determinao no
campo e a utilizao do controle analtico de laboratrio relativos aos
parmetros sanitrios e ambientais. Em virtude dos diferentes tipos
de poluentes lanados nos corpos receptores so necessrios diversos
parmetros de controle analtico. Os parmetros normalmente utilizados
so os de natureza fsica, qumica e biolgica. Alm da caracterizao
fsico-qumica e biolgica, necessria a medio de vazo associada coleta
de amostras.
31.3.3. Programa de amostragem
Aps a definio do objetivo da amostragem o programa deve ser
elaborado com base no levantamento prvio de dados industriais
conforme descrito no item anterior, sendo composto dos seguintes
itens:
Perodo de amostragem;
Metodologia para quantificao de vazes;
Coleta das amostras;
Anlises laboratoriais, sua interpretao e comparao com a legislao
ambiental.
31.3.3.1. Perodo de amostragem
O perodo de amostragem pode ser definido pelo rgo ambiental, ou
estabelecido de forma que seja representativo pelas caractersticas
da produo industrial. Os fatores que podem influenciar o perodo de
amostragem so:
Sazonalidade da produo (indstrias de alimentos, de cosmticos e
txteis);
Variabilidade da produo;
Fatores climticos.
31.3.3.2. Coletas de amostras em diferentes matrizes
As coletas de amostras podem ser classificadas em simples ou
compostas, observando-se que algumas medies diretas devem ser
realizadas in loco. A definio do tipo de coleta funo da matriz a
ser analisada, sendo diversas as matrizes que podem estar
relacionadas com a qualidade ou impacto causado pelos efluentes
industriais, tais como:guas naturais superficiais (rios, represas,
lagoas, lagos e mar), subterrneas (fontes ou poos); esgotos
sanitrios e efluentes industriais tratados ou no; resduos
industriais. A seguir as matrizes mais comuns:
em rios, represas, lagos, lagoas e no mar:
Coletam-se amostras para verificar o enquadramento do manancial
em conseqncia do lanamento de efluentes industriais. No caso de
rios os pontos de amostragem devem ser situados montante e jusante
do ponto de lanamento dos efluentes da indstria, conhecendo-se a
zona necessria para a mistura.
em esgotos sanitrios:
Pode-se coletar as amostras que caracterizem os esgotos bruto e
tratado ou em pontos do processo de tratamento. O objetivo pode ser
de tratamento conjunto dos efluentes ou monitoramento independente.
Em alguns casos verifica-se a possibilidade de interferncia nos
sistemas coletores de esgotos sanitrios e industriais.
em efluentes industriais:
As amostras dos efluentes brutos servem para quantificar a carga
poluidora, verificar a sua variabilidade, definir o processo de
tratamento, dimensionar os sistemas de tratamento e para verificar
as suas eficcia e eficincia.
em guas de abastecimento, com origem na rede pblica em guas
subterrneas
Para anlises das guas de abastecimento fornecidas por algum rgo
de saneamento; coletam-se amostras na rede de distribuio, nos
reservatrios de gua e nos pontos de consumo; as amostras de poos
freticos ou artesianos devem ser coletadas nos pontos imediatamente
aps o bombeamento; as guas de fontes devem ser coletadas no ponto
de surgncia; importante o
conhecimento das caractersticas fsico-qumicas, principalmente no
que se refere s caractersticas inerentes estabilidade (incrustao,
corroso), bem como oatendimento aos padres de potabilidade.
em piezmetros:
As amostras so coletadas conforme a Norma Brasileira, com o
objetivo de monitorar os aterros sanitrios, de resduos industriais
e reas com o solo contaminado. As tcnicas de coleta so definidas a
partir da matriz (guas, esgotos sanitrios, efluente industrial e ou
resduos), que por sua vez define os parmetros representativos a
serem analisados. Os parmetros so definidos tambm pelos objetivos,
ou seja, pela utilizao dos resultados analticos.
31.3.3.3. Amostragem de efluentes industriais
Objetivo: Definio da utilizao dos resultados.
Metodologia: Estabelecidos a matriz a ser caracterizada e os
objetivos, podem ser definidos o perodo de coleta, os materiais
necessrios, as condies para as coletas das amostras e os parmetros
a serem analisados. Para alcanar o xito, deve-se ter em mente que a
amostra coletada deve ser representativa e que essa deve preservar
as suas condies at a entrada no laboratrio para a execuo das
anlises.
Perodo: Defini-se o perodo, no qual sero coletadas as amostras,
ou seja, durante quantos dias, em quais e por quantas horas e com
qual freqncia sero as mesmas coletadas. Normalmente determina-se o
perodo em funo de custos e prazo, desde que no haja comprometimento
da tcnica. Este perodo funo da representatividade que se consegue
com a amostra. Se uma indstria opera todos os dias da mesma forma,
em um perodo de trs dias pode-se obter amostras representativas. Se
a atividade industrial processar frutas que so matrias primas
tipicamente sazonais, a caracterizao dos efluentes pode ser
estendida em diversos perodos, de cada safra.
Materiais e equipamentos: Devem-se listar os materiais para a
coleta das amostras, como por exemplo:
Materiais de uso comum Frascos especficos para os parmetros a
serem coletados (etiquetados, contendo os preservativos qumicos ou
no), gelo ou geladeira para as amostras, termmetro, fichas de
campo, caneta esferogrfica, caneta para retroprojetor, relgio, GPS,
capas de chuva, rguas, frascos com ala ou cabo, equipamentos de
campo (pH, POR, oxmetro, condutivmetro).
Materiais para a coleta em corpos hdricos (rios, lagoas lagos e
represas): coletesalva-vida, bia, corda, cinto de segurana, botas,
garrafa de coleta e barco. Materiais para a coleta em sistemas de
tratamento de esgotos e efluentes industriais: vertedores e outras
instalaes de medio de vazo.
Equipe: A equipe para coleta de amostras deve ser constituda
pelos tcnicos de coleta e por um coordenador de nvel superior da
rea de conhecimento da matriz a ser caracterizada. Local e ponto de
coleta: A localizao sempre a definio macro, ou seja, o endereo da
indstria, o porto da cidade X, a ETE Y, etc. O ponto de coleta
definido pela micro-localizao: afluente da ETEI; efluente da ETEI;
ponto fixado pelas coordenadas geogrficas.
Exemplifica-se com um caso de coleta de amostra em rio. A
localizao pode ser a de um trecho do rio, tal como o mdio Paraba do
Sul. Em funo do nmero de pontos, de suas localizaes e o tempo
necessrio para a locomoo entre esses, deve-se definir o nmero de
tcnicos para a coleta. Pode-se verificar que a prvia determinao dos
pontos importante, uma vez que define as equipes. Os locais so
determinados primeiramente por mapa e marcados ponto a ponto, como
por exemplo: debaixo da ponte tal, tantos metros acima de algum
acidente geogrfico fixo, amarrar o ponto (coordenadas geogrficas
com a utilizao de GPS), de maneira que se daqui a cinco anos for
necessrio, possa ser possvel voltar exatamente ao mesmo local. No
se pode aceitar a ordem de se fazer a coleta em um determinado
local (pelo contratante ou rgo fiscalizador) se no h viabilidade
fsica de coleta (h perigo ou risco de vida), mesmo que o ponto
ordenado seja o ponto tecnicamente melhor.
Tipo de coleta
Outra definio importante sobre o tipo de amostra, ou seja, se a
amostra simples ou composta.
A Amostra Simples representa o que est ocorrendo naquele
momento. Se o manancial no varia muito, ela pode ser
representativa.
A Amostra Composta formada por vrias e pequenas alquotas
coletadas ao longo do tempo. cada turno (8 horas, 24 horas),
coletam-se alquotas que formam as amostras compostas.
A amostra composta pode ser obtida por:
alquotas pr-estabelecidas ou volume pr-estabelecido.
alquotas variveis, que so aquelas nas quais o volume varia de
acordo com, a vazo (neste caso so amostras de alquotas
proporcionais vazo), por isto que em medies de gua e esgoto, tem
que se ter um vertedor perto do ponto de coleta da amostra.
Dispositivos de Medio de Vazo
Existem dispositivos simples: para pequenas vazes, como por
exemplo, cubagem. Anota-se o tempo que a gua leva para encher um
recipiente de volume conhecido. Como a vazo o volume em funo do
tempo, s dividir o volume do recipiente pelo tempo que se levou
para ench-lo. Se no se conhece o volume do recipiente, faz-se uma
marca no recipiente, anota-se o tempo e depois vai-se aferir o
volume em outro local.
Existem locais de difcil acesso sendo praticamente impossvel
instalar um dispositivo para se medir a vazo, ou nos casos que os
custos forem elevados para se instalar um vertedor s para se
coletar uma amostra, pode-se adotar o seguinte procedimento:
fecha-se a entrada do reservatrio, mede-se a altura (h) e o
tempo (T) que leva para se ter um desnvel (_h). Isto deve ser feito
sem que se prejudique o processo de fabricao. Neste caso, deve-se
ter conhecimento do processo de fabricao para saber a quantidade de
gua que se Incorporou ao produto (por exemplo refrigerante), e as
guas que so evaporadas.
Em indstrias modernas h hidrmetros em cada seo para se controlar
o consumo de cada seo da indstria ou etapa do processo.
Aproveitam-se as medies parciais obtidas por estes hidrmetros em
cada ramal ou seo para se chegar vazo total.
Vertedores:
Para cada faixa de vazo deve-se adotar um tipo de vertedor, com
o seu formato e equao especfica.
vertedor retangular sem restrio ou contrao > 20 m3/h (usado
para grandes vazes)
vertedor triangular de Thompson Q < 50 m3/h
Calha Parshall (tem padres pr estabelecidos), devendo ser
adquirida, sendo indicada para vazes >50 m3/h.
Calha Parshall (tem padres pr estabelecidos), devendo ser
adquirida, sendo indicada para vazes >50 m3/h.
A foto mostra um vertedor triangular de Thompson, com rgua de
medio instalada.
Fluxmetros - Para calhas de rios, utilizam-se Fluxmetros para se
obter a vazo.
Traadores Radioativos e Fluorimtricos - so utilizados nos casos
de impossibilidade de instalao de medidores de vazo ou at mesmo
para a
elaborao do as built da rede coletora de efluentes. Os traadores
so utilizados tambm para se conhecer as zonas de disperso de
efluentes lanados em rios ou em emissrios submarinos.
31.4. PROCESSOS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES LQUIDOS
Os sistemas de tratamentos de efluentes objetivam
primordialmente atender legislao ambiental e em alguns casos ao
reuso de guas. Para a definio do processo de tratamento dos
efluentes industriais so testadas e utilizadas diversas operaes
unitrias. Os processos podem ser classificados em fsicos, qumicos e
biolgicos em funo da natureza dos poluentes a serem removidos e ou
das operaes unitrias utilizadas para o tratamento.
31.4.1 Processos fsicos
So os processos que basicamente removem os slidos em suspenso
sedimentveis e flutuantes atravs de processos fsicos, tais como:
Gradeamento;
Peneiramento;
Separao de leos e gorduras;
Sedimentao;
Flotao;
So processos fsicos tambm aqueles capazes de remover a matria
orgnica e inorgnica em suspenso coloidal e reduzir ou eliminar a
presena de microrganismos tais como: Processos de filtrao em
areia;
Processos de filtrao em membranas (micro filtrao e
ultrafiltrao);
Os processos fsicos tambm so utilizados unicamente com a
finalidade de desinfeco, tais como a radiao ultravioleta.
31.4.1.1 Gradeamento
Com o objetivo da remoo de slidos grosseiros capazes de causar
entupimentos e aspecto desagradvel nas unidades do sistema de
tratamento so utilizadas grades mecnicas ou de limpeza manual. O
espaamento entre as barras varia normalmente entre 0,5 e 2 cm.
A foto mostra uma peneira com limpeza mecnica, instalada em
um
abatedouro de aves.31.4.1.2 Peneiramento
Com o objetivo da remoo de slidos normalmente com dimetros
superiores a 1 mm, capazes de causar entupimentos ou com
considervel carga orgnica so utilizadas peneiras.
As peneiras mais utilizadas tm malhas com barras triangulares
com espaamento variando entre 0,5 a 2mm, podendo a limpeza ser
mecanizada (jatos de gua ou escovas) ou ser esttica. No caso de
serem utilizadas peneiras em efluentes gordurosos ou com a presena
de leos minerais deve-se utilizar as peneiras com limpeza
mecanizada por escovas.
A utilizao de peneiras imprescindvel em tratamentos de efluentes
de indstrias de refrigerantes, txtil, pescado, abatedouros e
frigorficos, curtumes, cervejarias, sucos de frutas e outras
indstrias de alimentos.
As peneiras devem ser aplicadas tambm em outros efluentes que
apresentem materiais grosseiros, tais como: fiapos; plsticos;
resduos de alimentos, etc. 31.4.1.3. Separao gua/ leo
O processo de separao um processo fsico que ocorre por diferena
de densidade, sendo normalmente as fraes oleosas mais leves
recolhidas na superfcie. No caso de leos ou borras oleosas mais
densas que a gua, esses so sedimentados e removidos por limpeza de
fundo do tanque.
O processo muito utilizado na indstria do petrleo, postos de
servio, oficinas mecnicas e outras atividades que utilizam leo.
Este processo no capaz de remover leo emulsionado, sendo utilizado
na etapa preliminar dos sistemas de tratamento.
As fotos mostram caixas separadoras instaladas em uma indstria
de bebidas (em cima) e a outra em um posto de servio (embaixo).
31.4.1.4. Sedimentao
O processo de sedimentao uma das etapas de clarificao, devendo
ser aplicado conforme as caractersticas de cada efluente e do
processo de tratamento. No caso dos processos que gerem lodos
orgnicos deve-se evitar a permanncia exagerada desses no fundo dos
decantadores para reduzir a sua anaerobiose e a conseqente formao
de gases que causam a flutuao de aglomerados de lodos.
Isto pode ocorrer por simples anaerobiose com a formao de metano
e gs carbnico e pela desnitrificao com a reduo dos ons nitratos a
gs nitrognio. Pode ocorrer tambm a formao de gs sulfdrico pela
reduo do on sulfato. A sedimentao um processo fsico, logo se deve
evitar nos decantadores as condies para ocorrncia da atividade
microbiana.
Nos casos de lodos originados nos processos qumicos ou com
efluentes originados em processos industriais inorgnicos pode-se
admitir um tempo de reteno maior dos lodos no fundo dos
decantadores. Os decantadores apresentam diversas formas
construtivas e de remoo de lodo,
com ou sem mecanizao. Os decantadores podem ser circulares ou
retangulares, com limpeza de fundo por presso hidrosttica ou com
remoo de lodo mecanizada por raspagem ou suco. No caso da presena
de escumas (materiais flutuantes), necessrio um removedor de
escuma.
Como qualquer outra unidade de tratamento os tanques de decantao
so projetados para um equipamento especfico ou sistema de limpeza,
no sendo viveis alteraes posteriores ao projeto.
REMOVEDOR DE LODO CIRCULAR
Os principais defeitos construtivos ou operacionais dos
decantadores podem ser
verificados na tabela a seguir:
Defeitos construtivos ou de instalao dos decantadores
Vista de um decantador final instalado em uma indstria de
bebidas, com lago de biomonitoramento esquerda.
31.4.1.5 Filtrao
o processo da passagem de uma mistura slido lquido atravs de um
meio poroso (filtro), que retm os slidos em suspenso conforme a
capacidade do filtro e permite a passagem da fase lquida.
Os filtros podem ser classificados como filtros de profundidade
e de superfcie. Os filtros de profundidade promovem a reteno de
slidos em toda a camada filtrante. Os filtros de superfcie
apresentam camada filtrante uniforme, rgida e delgada, sendo o seu
funcionamento semelhante ao de uma peneira.
O processo de filtrao em membranas atualmente o processo com
maior desenvolvimento para aplicaes em efluentes industriais. A sua
aplicao pode ocorrer tanto em reatores de lodos ativados quanto em
processos de polimento para reteno de microorganismos ou molculas
orgnicas responsveis por cor ou toxicidade.
Nos reatores biolgicos so empregadas as membranas de
microfiltrao (concentrao de flocos biolgicos). Para o polimento dos
efluentes so utilizadas as membranas de ultrafiltrao (reteno de
microorganismos) e nanofiltrao (reteno de microorganismos e
molculas orgnicas).
31.4.1.6 Flotao
A flotao outro processo fsico muito utilizado para a clarificao
de efluentes e a conseqente concentrao de lodos, tendo como
vantagem a necessidade reduzida de rea, tendo como desvantagem um
custo operacional mais elevado devido mecanizao.
A flotao deve ser aplicada principalmente para slidos com altos
teores de leos e graxas e ou detergentes tais como os oriundos de
indstrias petroqumicas, de pescado, frigorficas e de lavanderias. A
flotao no aplicada aos efluentes com leos emulsionados, a no ser
que os efluentes tenham sido coagulados previamente. Alm de ser um
processo unitrio utilizado no nvel primrio de tratamento, aplicado
tambm na etapa de espessamento de lodo.
Existem flotadores a ar dissolvido (FAD), a ar ejetado e a ar
induzido. A remoo do material flotado pode ser realizada por
escoamento superficial como nos decantadores ou por raspagem
superficial.
Amostra de indstria de margarina flotada em laboratrio
O fluxograma a seguir apresenta um esquema tpico de flotao para
efluentes
Industriais
31.4.2 Processos qumicos
So considerados como processos qumicos esses que utilizam
produtos qumicos, tais como: agentes de coagulao, floculao,
neutralizao de pH, oxidao, reduo e desinfeco em diferentes etapas
dos sistemas de tratamento; atravs de reaes qumicas promovem a
remoo dos poluentes ou condicionem a mistura de efluentes a ser
tratada aos processos subseqentes. Os
principais processos encontram-se listados a seguir:
Clarificao qumica (remoo de matria orgnica coloidal, incluindo
os coliformes);
Eletrocoagulao (remoo de matria orgnica, inclusive de compostos
coloidais, corantes e leos/ gorduras);
Precipitao de fosfatos e outros sais (remoo de nutrientes), pela
adio de coagulantes qumicos compostos de ferro e ou alumnio;
Clorao para desinfeco;
Oxidao por oznio, para a desinfeco;
Reduo do cromo hexavalente;
Oxidao de cianetos;
Precipitao de metais txicos;
Troca inica.
4.2.1 A clarificao de efluentes
Os processos fsico-qumicos aplicados com o objetivo de
clarificar efluentes so baseados na desestabilizao dos colides por
coagulao seguido da floculao e separao de fases por sedimentao ou
flotao.
Os colides podem ser formados por microorganismos, gorduras,
protenas, e argilas, estando o dimetro das partculas coloidais na
faixa de 0,1 de 0,01m.
A desestabilizao de colides pode ser conseguida por diversos
meios: o calor; a agitao; agentes coagulantes qumicos; processos
biolgicos; passagem de corrente eltrica (eletrocoagulao), ou ainda
a eletrocoagulao com a adio de coagulantes qumicos.
A adio de agentes coagulantes (sais de ferro ou alumnio) muito
utilizada, sendo tambm eficaz para a remoo de fsforo, tendo como
desvantagens ocusto dos produtos qumicos e o maior volume de lodo
formado. As grandes vantagens so a praticidade e a boa qualidade
dos efluentes obtidos.
Amostra de indstria de papel
A eletrocoagulao a passagem da corrente eltrica pelo efluente em
escoamento pela calha eletroltica, sendo responsvel por diversas
reaes que ocorrem no meio: a oxidao dos compostos; a substituio
inica entre os eletrlitos inorgnicos e os sais orgnicos, com a
conseqente reduo da concentrao da matria orgnica dissolvida na
soluo; a desestabilizao das partculas coloidais.
A separao das fases slida (escuma) e lquida (efluente tratado)
ocorre na prpria calha. O arraste para a superfcie, dos cogulos e
flocos formados, devido adsoro desses ao hidrognio gerado por
eletrlise; a fase tratada escoada pela parte inferior da calha. A
separao de fases pode ser melhorada por sedimentao posterior, por
ocasio da dessoro do hidrognio.
Vista de calhas eletrolticas
31.4.2.2 Precipitao qumica
A precipitao de metais ocorre pela formao de hidrxidos metlicos,
devendo ser verificada a curva de solubilidade dos metais (pH x
solubilidade). A maior dificuldade a precipitao concomitante de
diversos metais, sem que as curvas de solubilidade apresentem
coincidncias entre as concentraes mnimas. Deve-se observar tambm se
as concentraes mnimas obtidas pelo tratamento quando a precipitao
ocorre em um pH comum a diversos metais so inferiores aos limites
estabelecidos para lanamento nos corpos receptores ou na rede
coletora.
31.4.2.3. Oxidao de cianetos
Devido toxicidade inerente ao on cianeto necessria a oxidao
desses ons, para destruir as ligaes formadas entre os cianetos e os
metais txicos a esses ligados. Deve-se ressaltar que se os metais
estiverem complexados pelos cianetos, torna-se impossvel a sua
precipitao. Os metais mais comumente ligados ao cianeto so o zinco,
o cobre, o nquel, a prata e o cdmio.
A oxidao dos cianetos ocorre pela reao do on hipoclorito em meio
alcalino, com a formao do gs carbnico e nitrognio. Os metais aps a
oxidao dos cianetos tornam-se insolveis na forma de hidrxidos. O
tempo da reao de aproximadamente 1 hora, para as duas etapas.
As reaes tpicas de oxidao so:
NaCN + NaOCl NaOCN + NaCl (primeira etapa)
As reaes parciais da primeira etapa so:
NaCN + NaOCl + H2O ClCN + 2 NaOH
ClCN + 2 NaOH NaCl + NaOCN + H2O
2 NaOCN + 3 NaOCl + H2O 3 NaCl + 2 NaHCO3 + N2 (Segunda
etapa)
O pH deve ser mantido na faixa superior a 11,5 para evitar a
liberao de cloreto
de cianognio (ClCN), gs extremamente txico.
Vantagens Desvantagens
31.4.2.4. Reduo do Cromo hexavalente
A utilizao de cromo hexavalente nos banhos de galvanoplastias e
curtumes a principal origem do cromo nos efluentes industriais. O
cromo ainda utilizado como componente de tintas anticorrosivas e em
tratamento de guas para sistemas de resfriamento.
O cromo na forma hexavalente solvel em pH cido ou alcalino. Para
que ocorra a sua remoo necessrio que o mesmo seja reduzido para a
forma de cromo trivalente e precipitado como hidrxido. No caso do
on cromato o Cromo +6 reduzido para o estado de oxidao +3 pela ao
do dixido de enxofre ou compostos derivados (bissulfitos). A reduo
do cromo ocorre em pH cido, inferior a 2,5. A velocidade da reao
diminui rapidamente se o pH for superior a 3,5, estando as reaes
apresentadas a seguir:
2 H2CrO4 + 3 SO2
Cr2 (SO4)3 + 2 H2O
As reaes de reduo com a utilizao de bissulfito so apresentadas a
seguir:
4 H2CrO4 + 6 NaHSO3 + 3 H2SO4 2 Cr2 (SO4)3 + 3 Na2SO4 + 10
H2O
ou
H2Cr2O7 + 3 NaHSO3 + 3 H2SO4 Cr2 (SO4)3 + 3 NaHSO4 + 4 H2O
Vantagens Desvantagens
Pelas reaes apresentadas 3 g de bissulfito de sdio podem reduzir
1 g de cromo hexavalente. Deve-se considerar o consumo de
bissulfito devido presena de compostos orgnicos oriundos dos banhos
da galvanoplastia, o que na prtica pode aumentar em at 15 % o
consumo do bissulfito.
31.4.2.5. Precipitao do fsforo
A coagulao qumica e posteriormente a precipitao do fsforo o
mtodo mais eficaz para a remoo deste nutriente dos esgotos
sanitrios ou efluentes industriais. Outro processo igualmente
eficaz a eletrocoagulao. Em ambos os casos a reao mais comum ocorre
entre o on frrico e o on fosfato, com a conseqente precipitao do
fosfato frrico. A reao ocorre tambm com o on alumnio, por coagulao
ou por eletrocoagulao. A reao entre estes ons est apresentada a
seguir:
Fe+3 + [PO4 ]-3 FePO4 insolvel
Al+3 + [PO4 ]-3 AlPO4 insolvel
No caso dos efluentes industriais, quando h clarificao dos
efluentes montante das etapas biolgicas de tratamento, ocorre tambm
a remoo do fsforo. Assim esse nutriente fica indisponvel para a
etapa biolgica do processo, sendo necessria a sua adio conforme a
proporo com a carga orgnica (relao DBO: N: P).
Pode ocorrer tambm a precipitao qumica do fsforo pela reao com o
clcio e o magnsio presentes nos efluentes (dureza).
31.4.3 Processos biolgicos
Os processos biolgicos de tratamento reproduzem em escala de
tempo e rea os fenmenos de autodepurao que ocorrem na natureza. Os
tratamentos biolgicos de esgotos e efluentes industriais tm como
objetivo remover a matria orgnica dissolvida e em suspenso, atravs
da transformao desta em slidos sedimentveis (flocos biolgicos), ou
gases .
Os produtos formados devem ser mais estveis, tendo os esgotos ou
efluentes industriais tratados um aspecto mais claro, e
significativa reduo da presena de microorganismos e menor
concentrao de matria orgnica. Os processos de tratamento biolgicos
tm como princpio utilizar a matria orgnica dissolvida ou em
suspenso como substrato para microorganismos tais como bactrias,
fungos e protozorios, que a transformam em gases, gua e novos
microorganismos.
Os microorganismos, atravs de mecanismos de produo de
exopolmeros , formam flocos biolgicos mais densos que a massa
lquida, da qual separam-se com facilidade.
A frao da matria orgnica transformada em slidos situa-se na
faixa de 6 a 60% , dependendo de diversos fatores, tais como, o
processo adotado e a relao alimento / microorganismos (A/M). A
outra parte da matria orgnica transformado em gases, notadamente o
gs carbnico e/ ou em metano nos sistemas anaerbios.
Os flocos biolgicos em excesso, chamado de excesso de lodo, so
retirados dos sistemas de tratamento e submetidos a processos de
secagem natural ou mecanizada.
Os esgotos e os efluentes industriais clarificados devido remoo
da matria orgnica em suspenso (coloidal ou sedimentvel) e
dissolvida, bem como pela reduo da presena de microorganismos, so
considerados tratados. O grau de tratamento requerido funo da
legislao ambiental, ou seja, das caractersticas ou pelo uso
preponderante atribudo ao corpo receptor. Os principais processos
so:
Lagoas anaerbias e fotossintticas;
Os processos aerbios so normalmente representados por lodos
ativados e suas variantes: aerao prolongada; lodos ativados
convencionais; lagoas aeradas facultativas; aeradas aerbias;
Os processos facultativos so bem representados pelos processos
que utilizam biofilmes (filtros biolgicos, biodiscos e
biocontactores) e por algumas lagoas (fotossintticas e aeradas
facultativas). Os biocontactores apresentam tambm processos
biolgicos aerbios.
Os processos anaerbios ocorrem em lagoas anaerbias e
biodigestores.
31.4.3.1 Lodos ativados
O processo fundamentado no fornecimento de oxignio (ar
atmosfrico ou oxignio puro), para que os microorganismos
biodegradem a matria orgnica dissolvida e em suspenso,
transformando-a em gs carbnico, gua e flocos biolgicos formados por
microorganismos caractersticos do processo. Esta caracterstica
utilizada para a separao da biomassa (flocos biolgicos) dos
efluentes tratados (fase lquida). Os flocos biolgicos formados
apresentam normalmente boa sedimentabilidade. Com a contnua
alimentao do sistema pela entrada de efluentes (matria orgnica),
ocorre o crescimento do lodo biolgico, sendo esse denominado de
excesso de lodo. No caso de concentraes de lodo acima das
previstas operacionalmente, o mesmo deve ser descartado. A
eficincia do processo est relacionada com a relao de cargas orgnica
afluente (diariamente), e a massa de microorganismos contida no
reator (slidos
em suspenso volteis).
A relao alimento/microorganismo pode ser expressa pela frmula a
seguir:
Alm