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UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA TERRA E DO MAR Curso de Engenharia Ambiental AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE DIFERENTES AGENTES DE COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃO PARA O TRATAMENTO DE EFLUENTE DE UMA INDÚSTRIA DE LAVAÇÃO DE RADIADORES Ac: Maria Eduarda Guandalini Grubba Orientador: Albertina Xavier da Rosa Corrêa, MSc. Itajaí, Junho/2013
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U N I V E R S I D AD E D O V AL E D O I T AJ AÍ CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS
DA TERRA E DO MAR Curso de Engenharia Ambiental
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE DIFERENTES AGENTES DE
COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃO PARA O TRATAMENTO DE
EFLUENTE DE UMA INDÚSTRIA DE LAVAÇÃO DE RADIADORES
Ac: Maria Eduarda Guandalini Grubba
Orientador: Albertina Xavier da Rosa Corrêa, MSc.
Itajaí, Junho/2013
U N I V E R S I D AD E D O V AL E D O I T AJ AÍ CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS
DA TERRA E DO MAR Curso de Engenharia Ambiental
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE DIFERENTES AGENTES DE
COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃO PARA O TRATAMENTO DE
EFLUENTE DE UMA INDÚSTRIA DE LAVAÇÃO DE RADIADORES
Maria Eduarda Guandalini Grubba
Monografia apresentada à banca examinadora do Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Ambiental como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Ambiental.
Itajaí, Junho/2013
i
DEDICATÓRIA
Dedico esta, bem como todas as minhas demais conquistas, as pessoas que me
transmitiram amor, alegria, fé, paciência e coragem, tornando meus dias mais felizes e
completos. Aos meus pais, Luiz Antônio Grubba e Rita de Cassia Guandalini Grubba, ao
meu padrasto Romeo Piazera Junior, à minha irmã Maria Augusta Guandalini Grubba e ao
meu namorado Guilherme Luis Maba. O apoio de vocês foi e sempre será fundamental.
ii
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente ao meu pai, por me fazer entender que o conhecimento é
algo que se leva para vida toda e te torna a pessoa que você é ou deseja ser. Á toda a
minha família por todos os anos de companheirismo em todos os aspectos da minha vida,
pelo apoio e pelo amor fossem nos maus ou bons momentos.
Agradeço a todas as pessoas relacionadas ao laboratório de Remediação Ambiental,
monitores, alunos de projeto de pesquisa e de mestrado, professores, pelos momentos de
descontração e principalmente pela ajuda e incentivo durante toda a elaboração das minhas
análises. O recalque jamais penetrou pelas portas do laboratório! Agradeço também a todos
os demais laboratórios que me receberam bem quando precisei utilizar algum equipamento
ou reagente.
Sou muito grata aos amigos e colegas que me aguentaram durante as minhas crises
existências e perante meu mau humor quando uma de minhas análises não dava certo. E
em especial aos incomparáveis amigos que fiz durante todos os anos de curso, que me
proporcionaram momentos inesquecíveis e cuja amizade levarei pra sempre no coração.
Gostaria de agradecer também à Casa dos Radiadores Guths por ceder o efluente
para realização das minhas análises. Obrigada pela colaboração, paciência e auxílio durante
a elaboração do meu trabalho.
Agradeço à Biovita Técnologias Susntentáveis, que foi a intermediária na minha
relação com a Casa dos Radiadores Guths.
Finalmente, agradeço àquela que me acolheu de braços abertos, me conduzindo
pelos caminhos da pesquisa com paciência e maestria: professora Msc. Albertina Xavier da
Rosa Corrêa. Ela que acreditado no meu potencial, me incentivado e auxiliou em todas as
etapas do meu projeto. Agradeço a todas as pessoas que fizeram parte da minha jornada
acadêmica, que fosse com um “bom dia”, um sorriso ou palavras de incentivo, contribuíram
com a minha formação e me ajudaram a chegar até aqui.
iii
RESUMO
Com o aumento da urbanização e o crescimento do setor industrial se faz necessário
um tratamento para os efluentes oriundos destas atividades. O empreendimento em estudo
realiza lavação e concerto de radiadores, e possui uma estação de tratamento de efluentes
constituída por separador de água e areia, caixa separadora de água e óleo, tanque de
sedimentação e leito de secagem de lodo. O objetivo do trabalho foi analisar a eficiência de
diferentes tipos de coagulantes/floculantes, no tratamento do efluente proveniente da
lavação e concerto dos radiadores. A coleta das amostras foi realizada na caixa separadora
de água e óleo e a mesma apresentou valores altos de turbidez, baixa transmitância, pH
baixo e teor de detergentes dentro da legislação. Com a adição dos agentes de
coagulação/floculação sulfato de alumínio isento de ferro, silicato de sódio, quitosana e
policloreto de alumínio, estes parâmetros sofreram mudanças. Realizado o teste do jarro
para cada reagente chegou-se na concentração e pH ideal para ação destes reagentes:
sulfato de alumínio isento de ferro - concentração de 4 g/L e pH 4; silicato de sódio –
concentração 1 g/L e pH 6; quitosana - concentração 1 g/L e pH 4 e policloreto de alumínio-
concentração 1,95 g/L e pH 3. Os agentes de coagulação/floculação que apresentam melhor
comportamento no tratamento do efluente estudado foram a quitosana e o silicato de sódio.
No entanto, o agente sugerido foi a quitosana, que apresenta a vantagem de gerar um lodo
de fundo biodegradável e a utilização de um produto de origem natural.
Palavras-chaves: tratamento de efluente, coagulação/floculação, lavação de radiadores.
iv
ABSTRACT
With increasing urbanization and the growth of the industrial sector, it is necessary a
treatment for effluents from these activities. The project under study performs washing and
concert of radiators, and has a wastewater treatment plant consisted of water and sand
separator, water and oil separator, tank of sedimentation and sludge drying bed. The aim of
this study was to analyze the efficiency of different types of coagulants / flocculants in the
treatment of effluent from the washing and concert of radiators. The sample collection was
done in the case of oil and water separator wich presented values of high turbidity, low
transmittance, low pH and contration of detergents within the legislation. With the addition of
agents of coagulation / flocculation iron-free aluminium sulfate, sodium silicate, chitosan and
aluminium polychloride these parameters have changed. Made the test jar for each reagent,
the optimal concentration and pH for the action of these reagents were reached: iron-free
aluminium sulfate concentration of 4 g / L and pH 4, sodium silicate - concentration 1 g / L
and pH 6, chitosan - concentration 1 g / L and pH 4 and aluminium polychloride
concentration 1.95 g / L and pH 3. The agent coagulation / flocculation that showed the best
behavior in the wastewater treatment studied were chitosan and sodium silicate. However
agent chitosan was suggested, which has the advantage of generating a biodegradable
bottom sludge and the use of a product of natural origin.
Keywords: Wastewater treatment, coagulation/flocculation, washing radiators.
v
SUMÁRIO
Dedicatória ............................................................................................................................. i
agradecimentos ..................................................................................................................... ii
Resumo ................................................................................................................................. iii
Abstract ................................................................................................................................ iv
Sumário ................................................................................................................................. v
Lista de Figuras ................................................................................................................... viii
Lista de Tabelas .................................................................................................................... x
Lista de Abreviaturas ............................................................................................................ xii
1 Introdução ..................................................................................................................... 13
1.1 Objetivo Geral ........................................................................................................ 14
1.2 Objetivos Específicos: ........................................................................................... 14
2 Fundamentação Teórica ............................................................................................... 15
2.1 Caracterização do empreendimento ...................................................................... 15
2.2 Tratamento de Efluentes........................................................................................ 16
2.2.1 Tratamento de efluentes industriais ................................................................ 18
2.3 Agentes de coagulalção/floculação ........................................................................ 21
2.3.1 Teste do Jarro ................................................................................................ 22
2.3.2 Sulfato de Alumínio isento de Ferro ................................................................ 22
2.3.3 Silicato de Sódio ............................................................................................. 22
2.3.4 Quitosana ....................................................................................................... 23
vi
2.3.5 Policloreto de Alumínio ................................................................................... 24
2.4 Estação de tratamento de efluentes do empreendimento em estudo ..................... 24
2.5 Poluição ................................................................................................................. 26
2.5.1 Água ............................................................................................................... 28
2.5.2 Solo ................................................................................................................ 28
2.6 Análises do efluente .............................................................................................. 29
2.6.1 Parâmetros ..................................................................................................... 29
2.7 Legislação ............................................................................................................. 30
2.7.1 Federal ........................................................................................................... 30
2.7.2 Estadual ......................................................................................................... 31
2.7.3 Municipal ........................................................................................................ 31
3 Metodologia .................................................................................................................. 32
3.1 Parâmetros Físico Químicos .................................................................................. 32
3.2 Testes preliminares com os reagentes .................................................................. 35
3.3 Testes do Jarro ...................................................................................................... 36
3.4 Teste de viabilidade financeira .............................................................................. 38
4 Resultados e Discussões .............................................................................................. 39
4.1 Análise dos parâmetros das amostras brutas ........................................................ 39
4.2 Testes preliminares para determinação das concentrações de reagente a serem
utilizadas nos testes do jarro ............................................................................................ 39
4.3 Testes Jarro para determinação da melhor concentração e do melhor pH. ........... 42
5 Considerações finais .................................................................................................... 57
vii
6 Recomendações ........................................................................................................... 58
7 Referências .................................................................................................................. 59
viii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Croqui de Localização do Empreendimento. ........................................................ 15
Figura 2 - Quadro explicativo das etapas do tratamento de efluente utilizado pelo
empreendimento. ................................................................................................................. 19
Figura 3 - Estrutura molecular do reagente de coagualção/floculação Silicato de Sódio. ..... 23
Figura 4 - Estrutura molecular do reagente Quitosana. ........................................................ 23
Figura 5 - Estação de tratamento de efluentes da empresa Casa dos Radiadores Guths. ... 25
Figura 6 - Principais fontes de poluentes com seus efeitos poluidores. ............................... 27
Figura 7 - Curva de calibração para determinação da concentração de detergente nas
amostras. ............................................................................................................................. 33
Figura 8 – Extração da parte da amostra contendo clorofórmio. .......................................... 34
Figura 9 - Filtragem das amostras com papel filtro, para determinação da massa do lodo de
fundo. .................................................................................................................................. 35
Figura 10 - Teste preliminar para determinação das concentrações do reagente Policloreto
de Alumínio a serem utilizadas no Teste do Jarro. ............................................................... 36
Figura 11 - Teste do Jarro.................................................................................................... 37
Figura 12 - Relação entre a taxa de remoção de turbidez e a taxa de aumento de
transmitância nas amostras com Sulfato de Alumínio isento de Ferro. ................................ 44
Figura 13 - Relação entre a taxa de remoção de turbidez e a taxa de aumento de
transmitância nas amostras com Silicato de Sódio. ............................................................. 46
Figura 14 - Relação entre a taxa de remoção de turbidez e a taxa de aumento de
transmitância nas amostras com Quitosana. ....................................................................... 48
Figura 15- Amostras do teste do jarro para determinação da melhor concentração do
reagente de floculação/coagulação Policloreto de Alumínio................................................. 49
Figura 16 - Relação entre a taxa de remoção de turbidez e a taxa de aumento de
transmitância nas amostras com Policloreto de Alumínio. ................................................... 50
Figura 17 - Turbidez das amostras do 2° teste do jarro para todos os reagentes testados. . 51
Figura 18 – Valores do pH final das amostras do 2° teste do jarro para todos os reagentes
testados. .............................................................................................................................. 51
ix
Figura 19 - Concentração de detergente nas amostras para o 1° teste do jarro de todos os
reagentes testados. ............................................................................................................. 52
x
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Padrões de lançamento de efluentes. ................................................................. 31
Tabela 2 - Padrões de lançamento de efluentes. ................................................................. 31
Tabela 3 - Parâmetros físico-químicos do efluente bruto industrial isento de agente de
floculação/coagulação, comparação com os valores da legislação. ..................................... 39
Tabela 4 - Resultados do teste preliminar para o reagente de floculação/coagulação Sulfato
de Alumínio isento de Ferro. ................................................................................................ 40
Tabela 5 - Resultados do teste preliminar para o reagente de floculação/coagulação Silicato
de Sódio. ............................................................................................................................. 40
Tabela 6 - Resultados do teste preliminar para o reagente de floculação/coagulação
Quitosana. ........................................................................................................................... 41
Tabela 7 - Resultados do teste preliminar para o reagente de floculação/coagulação
Policloreto de Alumínio. ....................................................................................................... 41
Tabela 8 - Resultados do teste do jarro para determinação da melhor concentração do
reagente Sulfato de Alumínio isento de Ferro. ..................................................................... 42
Tabela 9 - Resultados do teste do jarro para determinação do melhor pH na ação do agente
de floculação/coagulação Sulfato de Alumínio isento de Ferro. ........................................... 43
Tabela 10 - Resultados do teste do jarro para determinação da melhor concentração do
reagente Silicato de Sódio. .................................................................................................. 44
Tabela 11 - Resultados do teste do jarro para determinação do melhor pH na ação do
agente de floculação/coagulação Silicato de Sódio. ............................................................ 45
Tabela 12- Resultados do teste do jarro para determinação da melhor concentração do
reagente Quitosana. ............................................................................................................ 46
Tabela 13- Resultados do teste do jarro para determinação do melhor pH na ação do agente
de floculação/coagulação Quitosana. .................................................................................. 47
Tabela 14 - Resultados do teste do jarro para determinação da melhor concentração do
reagente Policloreto de Alumínio. ........................................................................................ 48
Tabela 15 - Resultados do teste do jarro para determinação do melhor pH na ação do
agente de floculação/coagulação Policloreto de Alumínio. ................................................... 50
xi
Tabela 16 - Valores dos parâmetros analisados para a melhor concentração e pH de cada
reagente. ............................................................................................................................. 53
Tabela 17 - Verificação da viabilidade financeira do uso dos diferentes agente de
coagulação/floculação. ........................................................................................................ 55
xii
LISTA DE ABREVIATURAS
AMVALI - Associação dos Municípios do Vale do Itapocú
CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente
CONSEMA - Conselho Estadual do Meio Ambiente
COMDEMA - Conselho Municipal de Defesa do Meio Ambiente
CSAO - Caixa Separadora de Água e Óleo
ETA – Estação de Tratamento de Água
ETE - Estação de Tratamento de Efluentes
FUJAMA - Fundação do Meio Ambiente de Jaraguá do Sul
13
1 INTRODUÇÃO
O setor industrial necessita de grandes quantidades de água em seus processos
produtivos gerando uma quantia elevada de efluentes com os mais diversos perfis. No caso
do setor metal-mecânico, as principais características do efluente são a presença de óleos e
graxas, detergentes e alteração do pH natural da água. Sendo assim, um tratamento deste
efluente anterior ao seu despejo em cursos de água se vê necessário. Os tratamentos são
eficazes de acordo com as características do efluente, e a remoção dos poluentes deve
estar de acordo com os limites da legislação vigente no estado.
Em decorrência do uso da água pelas indústrias em seus processos produtivos, pode
ocorrer que parte desta água retorne aos corpos hídricos com suas características
modificadas, devido à ausência de um sistema de tratamento de efluentes. O lançamento de
efluentes não tratados pode provocar alterações nas características físicas, químicas e
biológicas da água, modificando a qualidade do corpo hídrico.
A cidade sede do empreendimento escolhido como objeto de estudo é o município de
Jaraguá do Sul, um pólo industrial que utiliza uma quantidade de água significativa nos seus
processos produtivos. Sendo assim, é fundamental o tratamento dos efluentes das
empresas antes do descarte no rio Itapocú (corpo hídrico de maior porte e importância no
município).
O município de Jaraguá do Sul é um pólo industrial, o qual utiliza uma quantidade de
água significativa nos seus processos produtivos sendo assim, viu-se necessário um
tratamento dos efluentes destas empresas antes do descarte no rio Itapocú (corpo hídrico
de maior porte e importância no município). As razões para a adequação em relação ao
tratamento dos efluentes não tem caráter apenas de cumprimento de legislação e norma,
mas também é usado posteriormente pelas empresas como marketing ambiental. Outro
benefício que o tratamento e disposição corretos dos efluentes pode gerar é a economia da
empresa com o consumo de água. No caso de um sistema de tratamento fechado, o mesmo
efluente que é tratado volta para o processo produtivo, cortando despesas do proprietário.
Neste contexto, o objeto de estudo deste projeto é a Casa de Radiadores Guths Ltda., a
qual realiza o comércio varejista de radiadores para veículos, suprimentos para radiadores,
peças e acessórios de reposição em geral e serviços de reparação em radiadores. A mesma
possui uma estação de tratamento para os seus efluentes gerados composta por sistema de
separação água e areia, sistema de separação água e óleo, tanque de sedimentação e leito
de secagem no qual serão realizadas análises dos parâmetros de pH, turbidez,
14
transmitância e concentração de detergente da amostra do efluente sem adição de
agentes de coagulação/floculação. Em seguida serão adicionados diferentes tipos de
agentes de coagulação/floculação à amostra de efluente coletada e a comparação da ação
destes reagentes perante os parâmetros físico-químicos analisados.
1.1 OBJETIVO GERAL
Avaliar a eficiência do processo de coagulação/floculação usando diferentes agentes
coagulantes/floculantes no processo de tratamento do efluente industrial de uma indústria de
lavação de radiadores.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
a) Determinar parâmetros físico químicos como pH, turbidez, transmitância e
detergentes do efluente não tratado;
b) Analisar o efeito dos agentes coagulantes/floculantes na perante parâmetros físico-
químicos;
c) Otimizar, através de Testes do Jarro, a concentração que permita um melhor
tratamento do efluente industrial;
d) Quantificar, através de Testes do Jarro, o melhor pH para a ação dos agentes de
coagulação/floculação no tratamento do efluente industrial;
e) Realizar teste de viabilidade de custo do processo para os diferentes agentes de
coagulação/floculação.
15
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Este tópico tem como objetivo caracterizar o empreendimento de estudo em relação a
sua atividade, o efluente gerado, e a circunvizinhança do objeto de estudo. São
mencionadas informações com relação à poluição da água e solo em decorrência do
despejo de efluentes nos corpos hídricos, e o tipo de tratamento escolhido pelo
empreendimento, mencionando e explicando cada etapa do sistema.
2.1 CARACTERIZAÇÃO DO EMPREENDIMENTO
O objeto de estudo do presente trabalho de conclusão de curso é a estação de
tratamento de efluentes do empreendimento Casa de Radiadores Guths, localizado na Rua
184 Bernardo Dornbusch, nº 1.864, bairro Baependi no município de Jaraguá do Sul/SC,
entre as coordenadas geográficas 26°28’51,04’’ de latitude e 49°03’39,61’’ de longitude,
conforme o croqui de localização apresentado na Figura 1 (OPPERAMANN, 2012).
Figura 1 - Croqui de Localização do Empreendimento.
16
A Casa dos Radiadores Guths está classificada como comércio varejista de
radiadores para veículos, suprimentos para radiadores, peças e acessórios de reposição em
geral e serviços de reparação em radiadores (CONSEMA/03). Segundo a listagem de
Atividades Consideradas Potencialmente Causadoras de Degradação Ambiental
apresentada pela Resolução COMDEMA no 03 de 08 de dezembro 2010, tem potencial
poluidor/degradador geral P, porém com porte inferior ao considerado pequeno – (0,1 ha ou
1.000 m²), apresentando uma área útil de 950 m² e uma área construída de
aproximadamente 391 m² (SANTA CATARINA, 2011).
A certidão de cadastramento do empreendimento, emitida em 31 de outubro de 2011
pela Fundação Jaraguaense do Meio Ambiente, apresenta validade de quatro anos. Neste
documento estão listadas as condicionantes da licença:
Apresentar, anualmente, os comprovantes de destinação dos resíduos gerados
(estopas, embalagens contaminadas, sucata metálica e resíduos de água com óleo),
acompanhados por cópia das Licenças Ambientais de Operação das empresas que
coletam e destinam os mesmos;
Apresentar, em 06 meses, as adequações realizadas na Caixa Separadora de Água e
Óleo, comprovando sua eficiência através da análise do efluente de saída da CSAO,
com relação aos seguintes parâmetros: pH, óleos e graxas, detergentes, sólidos
sedimentáveis e fenóis. Após a apresentação desta, a periodicidade deverá ser anual.
Tendo em vista o cumprimento da segunda condicionante do cadastro ambiental, o
empreendedor instalou uma estação de tratamento de efluentes em suas dependências. O
efluente gerado pela empresa é proveniente da lavação de peças automotivas,
apresentando uma quantidade elevada de óleo e graxas, e de detergentes.
O presente trabalho será realizado em parceria com a empresa Biovita Tecnologias
Sustentáveis e Consultoria Ambiental Ltda., sendo esta contratada para o dimensionamento
e implantação do sistema de tratamento de efluentes da Casa de Radiadores Guths.
2.2 TRATAMENTO DE EFLUENTES
Apesar de o Brasil ter a disponibilidade hídrica privilegiada, também necessita de
cuidados, uma vez que a reserva não está distribuída de forma uniforme no território
nacional. A gestão das águas no Brasil deve conciliar soberania nacional com o fato de que
a água também é um patrimônio da humanidade (GUERING, 2009).
17
O desmedido crescimento populacional dos nossos dias, junto com a
popularização do modelo consumista gerado nos países do chamado “primeiro mundo”, tem
propiciado a explosão industrial que caracteriza as últimas décadas. Esta atividade industrial
é responsável pela produção de inúmeros produtos de primeira necessidade, razão pela
qual tem-se transformado em verdadeiro símbolo das sociedades desenvolvidas. Além de
proporcionar alimentos, materiais e serviços, a atividade industrial costuma ser
responsabilizada, muitas vezes com justa razão, pelo fenômeno de contaminação ambiental,
tema que deixou de ser preocupação exclusiva de cientistas e visionários e transformou-se
em clamor geral de uma sociedade que testemunha a deterioração progressiva do planeta
(PERALTA-ZAMORA et al, 1997).
Segundo Peralta-Zamora et al (1997), embora exista uma preocupação universal por
evitar episódios de contaminação ambiental, estes eventos continuam acontecendo,
principalmente por que grande parte dos processos produtivos são intrinsecamente
poluentes. Muitos estudos objetivando desenvolver tecnologia capaz de minimizar o volume
e a toxicidade dos efluentes industriais têm sido realizados.
O destino final de qualquer efluente urbano é o encaminhamento a um corpo de
água. Em consequência desse lançamento, aparece a possibilidade de vir a serem gerados
certos inconvenientes; sendo assim, a finalidade do tratamento dos despejos é manter a
qualidade dos corpos hídricos (IMHOFF; IMHOFF, 1998).
De acordo com Imhoff & Imhoff (1998), ao se decidir pelo processo de tratamento a
ser empregado, devem ser levadas em conta, em primeiro lugar, as condições do curso de
água receptor, antes mesmo do planejamento. É necessário certificar-se da eficiência de
cada processo unitário e de seu custo, bem como verificar qual o grau de tratamento
necessário de acordo com os padrões das águas receptoras. Deve-se verificar também se a
recuperação dos despejos poderá vir a se tornar um fator decisivo.
Na indústria, as quantidades de água necessárias são superiores ao volume
produzido. A utilização de métodos para o tratamento da água é viável; porém, podem
produzir problemas cujas soluções são difíceis, visto que afetam a qualidade do meio
ambiente, a saúde pública e outros serviços. Por sua vez, as águas das bacias hidrográficas
não são confiáveis e recomendáveis para o consumo da população por não possuírem as
características padrões de qualidade ambiental (AMBIENTE BRASIL, 2012).
O grau de tratamento necessário a ser dado às águas residuais depende das
especificações de qualidade atribuídas ao curso de água receptor. A fim de ter uma melhor
apreciação da condição do curso de água, é necessário criar uma visão geral sobre o
18
balanço de oxigênio total do mesmo. Pode-se assim determinar o grau de tratamento
necessário a ser requerido na estação, levando em consideração a proteção à capacidade
de autodepuração das águas mantendo, portanto a vida aquática e eliminando com
segurança outros danos (IMHOFF; IMHOFF, 1998).
2.2.1 Tratamento de efluentes industriais
Os despejos industriais apresentam uma ampla variabilidade das suas
características qualitativas, o que dificulta uma generalização dos valores mais comuns. As
opções para destinação final de efluentes industriais são as de lançamento no corpo de
água ou na rede pública de coleta de esgotos, ou de uso de efluente, submetidos a distintas
exigências em termos de qualidade do efluente e, portanto, em termos do eventual
tratamento prévio ao lançamento. Outra opção é a indústria realizar um tratamento
completo, e utilizar o efluente tratado, quer para outras finalidades, quer como reciclagem de
água do processo produtivo. No entanto, devem ser consideradas as implicações de saúde
pública e satisfeitos os padrões ou requisitos para reuso (VON SPERLING, 2005).
Os tratamentos de efluentes industriais envolvem processos necessários à remoção
de impurezas geradas na fabricação de produtos de interesse. Os métodos de tratamento
estão diretamente associados ao tipo de efluente gerado, ao controle operacional da
indústria e às características da água utilizada (FREIRE et al, 2000).
Dentre os vários processos, podem-se destacar os tratamentos físicos, que são
caracterizados por métodos de separação de fases: sedimentação, decantação, filtração,
centrifugação ou flotação dos resíduos. Esses métodos correspondem à transferência dos
resíduos para uma nova fase (DI BERNARDO, 1993).
A Figura 2 apresenta um resumo das etapas de tratamento utilizadas para efluentes
industriais, e que estão presentes na ETE do empreendimento em pesquisa.
Etapa do tratamento Caracterização
Separador de água e areia Processo de passagem de uma mistura
sólido – líquido através de um meio poroso
(filtro), que retém os sólidos em suspensão
conforme a capacidade do filtro e permite a
passagem da fase líquida.
Separador de água e óleo Equipamento que separa fisicamente
19
produtos imiscíveis com a água. Processo
que ocorre por diferença de densidade,
sendo normalmente as frações oleosas mais
leves recolhidas na superfície,
Tanque de sedimentação Processo inserido na etapa da clarificação,
geralmente com a adição de agentes
coagulantes/floculantes. Apresenta um
mecanismo de agitação e ocasiona a
geração de lodo de fundo.
Leito de secagem Processo que apresenta o lodo seco com
menor percentual de umidade e mais
estabilizado. Pode utilizar de mantas para
sua atuação e o tempo para drenagem do
lodo é entre 24 e 48 h.
Figura 2 - Quadro explicativo das etapas do tratamento de efluente utilizado pelo empreendimento.
FONTE: GIORDANO, (2008).
Dentro do tanque de sedimentação ocorre o processo de coagulação/floculação pela
adição de agentes aceleradores ou não.
Processo de coagulação/floculação
Muitos dos processos utilizados em estações de tratamento de efluentes envolvem a
adição de agentes coagulantes e floculantes, como, por exemplo, polímeros e sais de ferro e
de alumínio (GODWIN-SAAD; HALL; HUGHES, 1994). Tratamentos com polímeros podem
causar impactos ambientais devido à toxicidade de algumas moléculas usadas, podendo,
mesmo em baixas concentrações, desequilibrar o meio ambiente em relação aos
organismos aquáticos do corpo receptor (GODWIN-SAAD; HALL; HUGHES, 1994). Outras
substâncias que podem causar impacto ambiental, alterando o equilíbrio do corpo receptor,
são as provenientes dos coagulantes usados no tratamento químico, em que normalmente
ocorre uma alteração na concentração de ânions e, conseqüentemente, uma mudança na
condutividade do efluente, quando comparada com a qualidade da água de entrada na
indústria (TABATABAI, 1986). Os coagulantes à base de sulfatos elevam a concentração
desse íon no efluente final, podendo alterar a qualidade da água do corpo receptor. Excesso
de sulfato no leito poderá precipitar com o cálcio presente no sedimento e na água (STUMM;
MORGAN, 1981), ou participar de processos de oxi-redução na geração de sulfetos em
condições anaeróbias (WATRAS; HUCKABEE, 1994).
20
Os métodos baseados no princípio de coagulação são os mais comumente
utilizados, devido a sua ampla escala de atuação e geralmente menores custos
operacionais. São aplicados para remoção de sólidos em suspensão e podem ser divididos
em duas classes, quanto ao tipo de lodo gerado em coagulação com sedimentação e
coagulação com flotação (CRESPILHO et al, 2004).
A coagulação seguida de sedimentação consiste na remoção dos sólidos presentes
no efluente por meio da separação das fases sólida e liquida, sendo a fase sólida (impureza
do efluente) sedimentada na parte inferior da estação de tratamento de efluente, enquanto a
fase líquida (efluente tratado) é removida da estação pela parte superior, sendo
descarregada no meio ambiente (STUMM; MORGAN, 1981 &CHEN; CHEN; YUE, 2000).
A floculação é um processo físico que promove a aglutinação das partículas já
coaguladas, facilitando o choque entre as mesmas devido à agitação lenta imposta ao
escoamento da água. A formação de flocos pode ocorrer de maneira espontânea, apenas
pelos sucessivos choques entre as várias partículas presentes, desde que o sistema possua
energia disponível para tal, decorrente da agitação dele. No entanto, uma agitação muito
intensa pode fazer com que os flocos formados se desagreguem espontaneamente (PAULA,
2004). A floculação facilita a remoção por sedimentação sob ação da gravidade, flotação ou
filtração.
Substâncias coagulantes são aficionadas na água com finalidade de reduzir as
forças eletrostáticas de repulsão, que mantém separadas as partículas em suspensão, as
coloidais e parcela das dissolvidas. Desta forma, eliminando-se ou reduzindo-se a “barreira
de energia” que impede a aproximação entre as diversar partículas presentes, criam-se
condições para aglomerar as impurezas que se encontram em suspensão finais e algumas
que se encontram dissolvidas, em partículas maiores que possam ser removidas por
decantação ou filtração (PAVANELLI, 2001).
De forma geral, a coagulação do material finalmente dividido disperso em
suspensãoes naturais é afetada por propriedades da água, tais como temperatura,
alcalinidade, COT (carbono orgânico total) e pH, por parâmetros operacionais que afetam as
condições hidrodinâmicas do meio, e pela presença e natureza do agente coagulante e sua
dosagem (GUEDES, 2004).
21
2.3 AGENTES DE COAGULALÇÃO/FLOCULAÇÃO
A diferença entre os coagulantes metálicos e os polímeros catiônicos está na sua
reação hidrolítica com a água. Nos polieletrólitos, as cadeias polimerizadas já estão
formadas quando eles são adicionados no meio líquido. Nos coagulantes metálicos, a
polimerização se inicia no contato com o meio líquido, vindo a seguir a etapa de adsorção
dos coloides existentes no meio (MAGNAN, 2010).
Os reagentes utilizados no processo de coagulação são os compostos geralmente de
ferro ou alumínio, capazes de produzir hidróxidos gelatinosos insolúveis e englobar
impurezas. Estes reagentes produzem íons trivalentes de cargas elétricas positivas que
atraem e neutralizam as cargas elétricas dos colóides que, em geral são negativas.
Dentre os vários coagulantes de origem química, os sais de alumínio e ferro são os
mais utilizados no tratamento de água e esgoto, principalmente por serem de baixo custo.
Contudo pesquisas tem apostado algumas desvantagens, tais como problemas de saúde
causados pelo alumínio residual em águas e efluentes tratados, produção de grande volume
de lodo, consumo da alcalinidade do meio e acarretamento de custos adicionais com
produtos químicos para a correção do pH (VAZ, 2009).
Os coagulantes de origem orgânica naturais ou sintetizados, conhecidos
universalmente como polieletrólitos, constituídos de grande cadeias moleculares, são
dotados de sítios com cargas positivas ou negativas (BORBA, 2001).
Alguns biopolímeros estão sendo investigados mais intensamente que os outros,
como é o caso da Quitosana (MORAES et al, 2005). Para CRUZ et al (2005) o uso de
agente de coagulação naturais, tal como os taninos vegetais, apresenta uma menor
contribuição de ânios sulfatos no lodo final, menor volume de lodo e obtenção de um lodo
orgânico com maior facilidade de disposição final.
O mecanismo de coagulação/floculação das águas naturais com esses polímeros
independe da acidez ou alcalinidade da água e ocorre através de atrações eletrostáticas
entre as partículas das impurezas e os sítios desequilibrados eletricamente, formando flocos
(BORBA, 2001).
22
2.3.1 Teste do Jarro
O tipo e a dosagem ideal da quantidade de coagulante são definidos em função
principalmente da viabilidade econômica e características do efluente. Por esse motivo,
testes de coagulação são extensivamente usados para determinar as dosagens químicas
ótimas no tratamento (VAZ, 2009). Para tanto equipamentos conhecidos como Jartest são
utilizados para obter a dosagem mais eficiente e econômica de coagulante para uma
determinada intensidade e duração de mistura (MAGNAN, 2010).
Este ensaio também é bastante utilizado em laboratórios para determinar parâmetros
básicos fundamentais na elaboração de projetos de estações de tratamento de água e
efluentes. É através dos testes jarros que se obtém o tempo e a agitação necessária à
condição ótima de coagulação/floculação de um efluente. Uma vez determinada à dosagem
ótima dos coagulantes, verifica-se o tempo e o gradiente de velocidade ótimo para se
flocular. A floculação obtida deve apresentar uma boa porcentagem de decaimento da
turbidez após a decantação (AZEVEDO NETTO, 1976). Após encontrar a concentração
ideal de reagente para a floculação/coagulação da amostra, realiza-se um segundo teste
visando a determinação do melhor pH para a ação desta concentração de reagente.
2.3.2 Sulfato de Alumínio isento de Ferro
A espécie química do Sulfato de Alumínio tem por fórmula química Al2(SO4)3.
Os flocos resultantes da coagulação com sulfato de alumínio são essencialmente de
natureza inorgânica, portando o lodo não entra em decomposição biológica, insto é, não é
biodegradável, dificultando sua disposição final. Além disso, apresenta um lodo gelatinoso e
volumoso (SANTOS FILHO; SANTA RITA, 2002).
Na hidrólise do sulfato do íon alumínio, em água com pH baixo à a formação de
novos componentes que reagem com a alcalinidade natural da água, acontecendo a
formação de flocos e o aumento da acidez da água.
2.3.3 Silicato de Sódio
Como auxiliar de coagulação apresente as vantagens de aumentar a taxa de reação
química, reduz a dosagem de coagulante, aumenta a faixa de pH ótimo e produz um floco
com melhores propriedades de decantação e resistência.
23
A fórmula química do Silicado de Sódio é Na2SiO3 , e sua estrutura molecular está
ilustrada na Figura 3.
Figura 3 - Estrutura molecular do reagente de coagualção/floculação Silicato de Sódio.
FONTE: http://pt.wikipedia.org/wiki/Silicato_de_s%C3%B3dio
2.3.4 Quitosana
A quitosana é um produto natural, de baixo custo, renovável e biodegradável, de
grande importância econômica e ambiental. Geralmente é obtida a partir da quitina, um
biopolímero extraído das carcaças de crustáceos, artrópodes e fungos (VAZ, 2009).
O custo de produção está estimado em aproximadamente dois dólares por
quilograma (DIVAKARAM; SIVASANKARA PILLAI, 2002).
O lodo gerado pela quitosana apresenta um elevado teor de matéria orgânica que
facilita o processo d decomposição natural (VAZ, 2009).
A fórmula química da Quitosana é (C6H11)4n)n; n = 20 – 3.000.000, e sua
denominação química é Poli – (N- acetilglucosamina). A estrutura molecular deste reagente
está presente na Figura 4.
Figura 4 - Estrutura molecular do reagente Quitosana.
FONTE: Google, 2013.
24
2.3.5 Policloreto de Alumínio
O PAC, na maioria dos casos, revela-se como coagulante superior ao sulfato de
alumínio. Para a eliminação de substâncias coloidais, sua eficácia, em média, é 2,5 vezes
superior a dos outros sais de alumínio habitualmente utilizados (PAVANELLI, 2001).
O policloreto de alumínio é um sal de alumínio prepolimerizado, de fórmula bruta Aln
(OH)nCl3n-m. Durante a hidrólise deste reagente, o mesmo libera, em igualdade de
dosagem de íons metálicos, uma quantidade de ácido consideravelmente menor do cloreto
de alumínio e dos coagulantes tradicionais como o sulfato de alumínio e cloreto férrico. Isso
provoca uma menor variação do pH ao seu valor original (MAGNAN, 2010).
Devido ao seu estado prepolimerizado e à característica de sua estrutura molecular
condensada com ponte de oxigênio entre os átomos de alumínio, o PAC de alumínio
apresenta vantagens na floculação em relação aos demais coagulantes inorgânicos não
prepolimerizados, principalmente pela maior concentração do elemento ativo (Al2O3).
(MAGNAN, 2010).
A fórmula química do reagente Policloreto de Alumínio é Aln (OH)m . Cl3 n – m.
2.4 ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES DO EMPREENDIMENTO EM
ESTUDO
O local em que a estação de tratamento de efluentes se encontra foi propriamente
projetado, evitando-se contaminação por vazamentos. A área da ETE tem uma base de
15,75m² (4,7m x 3,35m), impermeabilizada e protegida com um muro de contenção de 10cm
de largura e 2m de altura. O piso é revestido com azulejo e o acesso a ela é feito a partir de
uma escada instalada na lateral do muro de contenção.
O sistema de tratamento presente na empresa é constituído de sistema de
separação água e areia, sistema de separação água e óleo, tanque de sedimentação e leito
de secagem. Este sistema foi dimensionado de acordo com uma estimativa de 600L de
efluente por semana.
Devido a pouca geração de efluente, a Consultoria Ambiental que realizou o projeto
da ETE sugeriu a utilização de um tanque reserva para que a operação da estação de
25
tratamento de efluente fosse realizada apenas uma vez por semana. Sendo assim, o
tanque principal e o tanque reserva possuem cada um 1m³ de volume.
O filtro separador de água e areia possui três fases: areia, brita n° 1 e pedra pulmão,
que apresentam um volume de 0,15m³, 0,11m³ e 0,11m³, respectivamente. O fluxo do
efluente é descendente e seu volume é de 1m³.
A caixa separadora de água e óleo apresenta dimensões de 3,30m de comprimento,
0,70m de largura, 0,60m de altura e 1,38m³ de volume. A mesma já era propriedade da
empresa antes da implantação da ETE e foi reutilizada no processo de tratamento do
efluente. Foi nesta fase que foram feitas as coletas do efluente para análise, desta maneira
era possível analisar o efluente que iria para o tanque de decantação antes da adição de
qualquer tipo de agente de floculação/coagulação. Na Figura 5 o local da coleta está
indicado como o número “3” que é a caixa separadora de água e óleo.
Na Figura 55 o número “1” é representado pelo filtro separador de água e areia, o
numero dois pelo tanque reserva, o número “3” pela caixa separadora de água e óleo, o
número “4” pelo tanque de decantação e o número “5” pelo leito de secagem.
Figura 5 - Estação de tratamento de efluentes da empresa Casa dos Radiadores Guths.
O tanque de decantação apresenta um volume de 1m³, e no mesmo é realizada a
adição do agente de coagulação/floculação sulfato de alumínio à uma concentração de 12
26
g/L. Após a adição do produto é feita uma agitação manual utilizando de um pedaço de
madeira por 20 minutos, e o tempo de descanso do efluente antes do descarte deve ser de
no mínimo 2 horas para que o lodo formado possa decantar.
O leito de secagem possui um volume de 1m³ e contem uma camada filtrante de
manta geotêxtil cobrindo toda superfície interna do leito, com 20 a 30 cm de borda livre por
fora do tanque. No fundo do leito de secagem, ou seja, na saída de líquido, fica retido o
líquido residual do lodo. Posteriormente, este líquido é encaminhado novamente para o
processo, no tanque de sedimentação. O lodo permanece no leito de secagem por no
mínimo 24 horas, e posterior à sua secagem, é armazenado em recipiente identificado até
alcançar um volume considerável e ser destinado ao aterro industrial devidamente
licenciado.
O efluente proveniente do tanque se secagem do lodo é canalizado e enviado
novamente para a etapa de sedimentação para que o mesmo possa ser tratado
devidamente.
O lodo permanece no leito de secagem por no mínimo 24 horas. Depois da secagem,
o lodo é armazenado em recipiente identificado e, futuramente após seu completo
preenchimento, destinado a um aterro industrial devidamente licenciado.
A água, proveniente dos tanques de sedimentação é descartada na rede pluvial do
município que, por sua vez, desemboca no rio Itapocú.
2.5 POLUIÇÃO
Após a utilização das águas pelas indústrias, diversos resíduos e/ou energias são
incorporados, alterando suas características físicas, químicas e sensoriais, gerando assim
os efluentes líquidos. Para a avaliação da carga poluidora dos efluentes industriais e
esgotos sanitários são necessárias medições de vazão in loco e coleta de amostras para
análise de diversos parâmetros sanitários que representam a carga orgânica e a carga
tóxica dos efluentes. Os parâmetros utilizados são conjugados de forma que melhor
signifiquem e descrevam as características de cada efluente (GIORDANO, 2008).
A conceituação para poluição das águas, segundo Von Sperling (2005), é a adição de
substâncias ou de formas de energia que, direta ou indiretamente, alterem a natureza do
corpo de água de uma maneira tal que prejudique os legítimos usos que dele são feitos
(Figura 66).
27
Constituinte Principais parâmetros representativos
Possível efeito poluidor
Sólidos em suspensão Sólidos em suspensão totais
Problemas estéticos
Depósito de lodo
Absorção de poluentes
Proteção de patogênicos
Matéria orgânica biodegradável
Demanda Bioquímica de Oxigênio
Consumo de oxigênio
Mortalidade de peixes
Condições sépticas
Nutrientes Nitrogênio e Fósforo Crescimento excessivo de algas
Toxicidade aos peixes (amônia)
Doença em recém-nascidos (nitrato)
Poluição da água subterrânea
Organismos patogênicos Coliformes Doenças de veiculação hídrica
Matéria orgânica não biodegradável
Pesticidas, alguns detergentes, produtos farmacêuticos e outros
Toxicidade (vários)
Espumas (detergentes)
Redução da transferência de
oxigênio (detergentes)
Biodegradabilidade reduzida ou inexistente
Maus odores (ex: fenóis)
Metais Elementos específicos (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni,
Pb, Zn etc)
Toxicidade
Inibição do tratamento biológico dos esgotos
Problemas na disposição do lodo na
agricultura
Contaminação da água subterrânea
Sólidos inorgânicos dissolvidos
Sólidos dissolvidos totais e condutividade elétrica
Salinidade excessiva- prejuízo às plantações
(irrigação)
Toxicidade a plantas (alguns íons)
Problemas de permeabilidade do
solo (sódio) Figura 6 - Principais fontes de poluentes com seus efeitos poluidores.
FONTE: Adaptada de VON SPERLNG, 2005.
Frequentemente faltam dados a respeito dos parâmetros significativos de poluição, o
que obriga à adoção de critérios simplificados de qualidade da água, que servem de
28
ferramenta para avaliar o impacto sobre o uso de determinado trecho do curso de água
(IMHOFF; IMHOFF, 1998).
2.5.1 Água
Pode-se dizer que a qualidade da água é função das condições naturais e do uso e
da ocupação do solo na bacia hidrográfica (VON SPERLING, 2005). Cada curso de água
que recebe o lançamento de uma água residual possui um poder de autodepuração
perfeitamente determinado, podendo este ser objeto de tratamento matemático. Enquanto a
quantidade e a concentração do despejo se mantiverem abaixo de um certo limite, a
estabilização poder-se-á efetuar automaticamente pelas próprias água receptoras (IMHOFF;
IMHOFF, 1998).
Abrigando hoje cerca de 262.000 habitantes, a bacia do Rio Itapocú enfrenta problemas no
setor primário com o despejo inadequado de água saturada por argila nas épocas de
preparo do solo e de resíduos de defensivos agrícolas na lavoura já implantada, prática
particularmente agressiva na rizicultura. O uso é significativo também nas atividades de
piscicultura nos municípios de Massaranduba, Jaraguá do Sul, Schroeder, Guaramirim e
Joinville. A atividade extrativista por mineração de areia e cascalho na Bacia Hidrográfica do
Itapocu também é bastante intensa nos municípios de Guaramirim e Jaraguá do Sul
(AMVALI, 2010).
O efluente gerado pelo empreendimento em estudo é descartado na rede pluvial municipal
que, por sua vez, desagua nos meandros do Rio Itapocú.
2.5.2 Solo
De acordo com AMVALI (2010), com maior densidade ou mais esparsas, e em
inúmeras vezes em faixas de largura inferior a quinze metros, ainda se encontra mata ciliar
na área urbana de Jaraguá do Sul. Nos muitos casos em que a vegetação ciliar é
inexistente, observa-se a ocorrência de manchas significativas de vegetação mais distantes
do curso de água. Estas descontinuidades ocasionam a interrupção da conectividade entre
ecossistemas aquáticos e ecossistemas de transição das planícies fluviais da região.
Apesar de se localizarem em área urbanizadas, as extensas invasões das faixas
ribeirinhas de quinze metros ocorrem, principalmente, devido à atividade agrícola, que
29
ocupa a primeira colocação por ordem de ocorrências: solos a descoberto para plantio
somados às lavouras em estágio produtivo e às pastagens ficam com 48% do total de
invasões nas faixas de quinze metros. O uso residencial é responsável por 17% e o
industrial por 13% das ocupações (AMVALI, 2010).
2.6 ANÁLISES DO EFLUENTE
Os principais parâmetros físico-químicos implicados no tratamento primário que
utilizam agentes coagulantes/floculantes são (MACEDO, 2000; VON SPERLING, 2005):
Turbidez;
Transmitância;
Cor;
Dureza;
pH;
Alcalinidade.
No caso do presente trabalho, os parâmetros escolhidos foram o pH, turbidez,
transmitância e concentração de detergentes. Mesmo o parâmetro de concentração de
detergentes não sendo um dos principais utilizados, este foi escolhido pois o processo
produtivo do empreendimento consiste no uso de desengraxantes, detergentes e solventes.
2.6.1 Parâmetros
pH
O pH é utilizado para expressar a acidez de uma solução. Trata-se de um parâmetro
importante principalmente nas etapas de coagulação, filtração, desinfecção e controle da
corrosão. Nos sistemas de abastecimento, águas com valores baixos de pH tendem a ser
corrosivas ou agressivas a certos metais e paredes de concreto, enquanto águas com
valores elevaso de pH tendem a formar incrustações (DI BERNARDO et al, 2002).
Turbidez
A turbidez das águas é devida à presença de partículas em suspensão e em estado
coloidal, as quais podem representar ampla faixa de tamanhos. A turbidez pode ser causada
30
por uma grande variedade de materiais, incluindo partículas de areia fina, silte, argila e
microrganismos. As partículas de menor tamanho e com baixa massa específica são mais
difíceis de ser removidas nas ETAs, por apresentarem menor velocidade de sedimentação
(DI BERNARDO, 1993).
Transmitância
É a fracção do fluxo incidente sobre um sistema que consegue atravessá-lo. O
conceito inclui tanto a transferência de radiação que não sofreu interação com o sistema
quanto a produção de radiação difusa para o hemisfério de destino do fluxo incidente. É
numericamente igual à soma da transmitância direta (associada apenas à atenuação do
fluxo incidente) com a transmitância difusa (associada ao pró-espalhamento) (DI
BERNARDO, 1993).
Surfactantes aniônicos
Surfactantes podem ser classificados como agentes ativos de superfície, recebendo
esse nome devido à sua estrutura química única, que permite a eles interagir com dois tipos
diferentes de superfície, tais como óleo e água. Os surfactantes aniônicos têm carga
negativa quando em solução. Já que os surfactantes aniônicos são negativos, eles se
deixam atrair aos íons positivos e se combinam, o que os torna incapazes de se combinar a
outras moléculas em solução. Surfactantes entram em águas ou efluentes pela descarga de
resíduos aquosos provenientes de lavagens no uso doméstico e industrial (APHA, 2005).
Este parâmetro pode ser determinado de mais de uma maneira, no entanto, a
metodologia escolhida no trabalho foi a que utiliza o azul de metileno como indicador.
2.7 LEGISLAÇÃO
Este tópico apresenta os limites permitidos pelas legislações vigentes perante os
parâmetros medidos e o descarte do efluente testado.
2.7.1 Federal
A Resolução CONAMA nº 430, de 13 de maio de 2011, dispõe sobre as condições e
padrões de lançamento de efluentes, complementando e alterando a Resolução nº 357, de
17 de março de 2005. Segundo esta Resolução, os efluentes de qualquer fonte poluidora
31
somente poderão ser lançados diretamente nos corpos receptores após o devido
tratamento e desde que obedeçam às condições, padrões e exigências dispostos nesta
Resolução e em outras normas aplicáveis. Ainda citada na Resolução nº 430, o órgão
ambiental competente poderá, a qualquer momento, mediante fundamentação técnica,
acrescentar outras condições e padrões para o lançamento de efluentes e exigir tecnologia
ambientalmente adequada e economicamente viável para o tratamento dos efluentes. O
limite permitido por esta legislação com relação aos parâmetros a serem avaliados no
trabalho estão presentes na Tabela 1. Os valores presentes na Tabela 1 fazem menção aos
rios Classe 1, que é o caso do Rio Itapocú, no qual é realizado o descarte do sistema pluvial
e dos efluentes industriais.
Tabela 1 - Padrões de lançamento de efluentes.
Parâmetro Legislação Unidade
Turbidez < 40,0 UNT
pH Entre 6 e 9 -
FONTE: Brasil, (2011).
2.7.2 Estadual
A Portaria nº 0024/79 enquadra os cursos de água do estado de Santa Catarina,
onde o rio Itapocú é caracterizado como Classe 1.
A Lei nº 14.675, de 13 de abril de 2009, institui o Código Estadual do Meio Ambiente
e estabelece outras providências. Segundo esta lei, os efluentes somente podem ser
lançados direta ou indiretamente nos corpos de água interiores, lagunas, estuários e na
beira-mar quando obedecidas as condições previstas nas normas federais e os limites
dispostos na legislação estadual (Tabela 2).
Tabela 2 - Padrões de lançamento de efluentes.
Parâmetro Legislação Unidade
pH Entre 6,0 e 9,0 -
Substâncias tensoativas que reagem ao azul de metileno < 2,0 mg/L
FONTE: Santa Catarina, (2009).
2.7.3 Municipal
Não existe uma legislação municipal mais restritiva com relação ao lançamento de
efluentes industriais ou de esgotamento sanitário. Portanto, os limites a serem utilizados
serão uma junção de ambas as legislações, federal e estadual.
32
3 METODOLOGIA
O efluente testado no presente trabalho é proveniente de uma indústria cuja sua
atividade principal é a lavagem e concerto de radiadores. Este efluente é tratado na ETE da
própria empresa, que consiste em filtro separador de água e areia, caixa separadora de
água e óleo, tanque de decantação e leito de secagem do lodo.
As amostras foram coletadas da caixa separadora de água e óleo e os parâmetros
foram medidos a partir do efluente bruto a do efluente após a adição dos agentes de
floculação/coagulação propostos no trabalho. Estes agentes foram Sulfato de Alumínio
isento de Ferro (VETEC), Silicato de Sódio (VETEC), Quitosana (VETEC) e Policloreto de
Alumínio (Fornecido pela empresa Pojesan, Gaspar/SC).
3.1 PARÂMETROS FÍSICO QUÍMICOS
As análises foram realizadas no laboratório de Remediação Ambiental da Univali e
seguiram metodologias adaptadas do Standard Methods 2005 (APHA, 2005).
pH
O pH foi o primeiro parâmetro a ser medido ainda in loco, pois a empresa de estudo
localiza-se em Jaraguá do Sul e o laboratório em Itajaí. Para isto, foram utilizadas fitas de
pH da marca Merck. Após a chegada ao laboratório, o pH foi medido novamente com o
auxílio do aparelho Peagâmetro da marca Vidrotech, modelo mPA-210.
Turbidez
O segundo parâmetro medido com a amostra foi a turbidez, que aconteceu com a
utilização do aparelho Turbidímetro Plus da marca Alfakit. O aparelho foi ligado e calibrado
com a solução de calibração e em seguida, a amostra foi inserida no frasco para leitura.
Para que não houvesse interferência no resultado, o frasco foi secado antes de ser inserido
no aparelho.
Transmitância
O próximo parâmetro medido foi a transmitância, utilizou-se o aparelho
Espectrofotômetro da marca Instrutherm, modelo UV-2000A. Antes da medição da
transmitância foi necessário realizar uma varredura para saber qual o comprimento de onda
ideal para este tipo de amostra, e o comprimento de onda definido foi o de 652 nm.
33
Surfactantes Aniônicos
O último parâmetro medido foi a concentração de detergentes, que requer mais
tempo e dedicação. Para a determinação da concentração do detergente foi necessária à
criação de uma curva de calibração. Com esta curva foi possível encontrar a equação da
reta e determinar a concentração de detergentes a partir da leitura da absorbância da
amostra. O valor da absorbância da amostra foi substituído pelo “y” da equação e o “x”
determinou a concentração de detergente (Figura 77).
Figura 7 - Curva de calibração para determinação da concentração de detergente nas amostras.
O procedimento para determinação da curva de calibração consistiu na preparação
de uma prova em branco e soluções padrões de 0,04; 0,10; 0,20 e 0,40 mg/L de detergente
por diluição de 10, 25, 50, 100 mL da solução padrão de LAS 1 mg/L (1 mL = 0,001 mg de
LAS) para 250 mL em balões volumétricos. Em seguida foi aplicada para cada concentração
o mesmo tratamento que foi aplicado para a amostra.
A determinação da concentração de detergente na amostra, assim como a criação
da curva de calibração, aconteceram da seguinte maneira. Foi medido 125 mL da amostra,
já filtrada, em uma proveta, transferida para um funil de separação de 500 mL e adicionado
duas gotas de indicador de fenolftaleína. Em seguida foram adicionadas duas de solução de
NaOH 1,0 mol/L (até coloração rósea) e duas gotas de solução de H2SO4 0,5 mol/L (até a
solução ficar incolor). Posteriormente foram adicionados ao funil de separação 12,5 mL da
solução de azul de metileno (neutra) e agitado até total uniformidade da cor azul na amostra.
Em seguida foi adicionado com proveta 12,5 mL de clorofórmio e novamente agitado o funil.
Foi esperarado para que as fases separassem para transferira a fase do clorofórmio para
34
outro funil de separação de 500 mL, repetindo a extração com 12,5 mL de clorofórmio por
mais 2 vezes, recebendo sempre no mesmo funil de separação (Figura 88).
Figura 8 – Extração da parte da amostra contendo clorofórmio.
Já no segundo funil de separação foi adicionado com proveta, 100 mL de água
destilada e 5 mL de solução ácida de azul de metileno. O funil foi agitado vigorosamente e
deixado descansando até as fases se separarem. Por fim, a parte contendo clorofórmio foi
extraída através de um funil de vidro contendo algodão embebido com clorofórmio,
recebendo o filtrado num balão volumétrico de 50 mL. O menisco do balão foi aferido com
clorofórmio e foi realizada a leitura espectrofotométrica em comprimento de onda de 652 nm
usando cubetas de quartzo de 1 cm. O aparelho utilizado para esta leitura foi o
Espectrofotômetro marca Instrutherm, modelo UV-2000A.
As soluções de azul de metileno ácida e neutra foram preparadas em laboratório,
sendo a primeira com dissolução de 0,35g de azul de metileno em 500mL de água destilada
e em seguida adicionado 6,5mL de H2SO4 concentrado, aferindo o menisco do balão
volumétrico de 1L com água destilada. Já a solução neutra de azul de metileno foi feita a
partir da dissolução de 0,35g de azul de metileno em 1L de água destilada.
Lodo de fundo
O último parâmetro analisado foi o lodo de fundo. Para a determinação do lodo de
fundo foram utilizados papeis de filtro, que foram pesados e numerados para que
35
posteriores à filtração e secagem pudessem ser pesados novamente. A secagem foi
realizada em estufa a 60 °C, durante um dia ou até a verificação de que todo o líquido
tivesse evaporado. O peso final do filtro após a filtragem menos o peso inicial do filtro
determinaram o valor dos sólidos presentes na amostra (Figura 99).
Figura 9 - Filtragem das amostras com papel filtro, para determinação da massa do lodo de fundo.
3.2 TESTES PRELIMINARES COM OS REAGENTES
Para compreender a ação de cada agente de coagulação/floculação na amostra de
efluentes e determinar as concentrações dos mesmos a serem utilizadas no teste jarro,
foram realizados testes preliminares com os coagulantes/floculantes estudados.
Neste teste preliminar foram adicionados 50mL de amostra em seis beckers de 100mL
cada. Nos mesmo foram adicionadas seis diferentes concentrações de reagente e após
agitação de 20 minutos e espera para decantação do lodo de 2 horas, os parâmetros pH
final, turbidez e transmitância de cada becker foram medidos. Este procedimento se repetiu
para os quatro agente de floculação/coagulação testados no trabalho, sulfato de alumínio
isento de ferro, silicato de sódio, quitosana e cloreto de poli alumínio.
36
Para pesagem da quantidade de reagente a ser inserido em cada um dos beckers
contendo amostra foi utilizada uma balança analítica da marca Bel Engeneering com erro de
0,01g.
Um exemplo de um dos testes preliminares com o agente de coagulação/floculação
cloreto de poli alumínio está ilustrado na Figura 1010.
Figura 10 - Teste preliminar para determinação das concentrações do reagente Policloreto de Alumínio a serem utilizadas no Teste do Jarro.
3.3 TESTES DO JARRO
Na etapa do Teste do Jarro as mesmas concentrações aferidas no teste preliminar
foram utilizadas, e a pesagem da quantidade de reagente a ser inserido em cada um dos
beckers contendo amostra foi utilizada uma balança analítica da marca Bel Engeneering
com erro de 0,01g.
Utilizando seis beckers de 1L foram inseridos 500mL de amostra em cada e a quantia
de reagente necessária para que cada jarro contivesse a concentração desejada. Em
seguida os beckes foram inseridos no aparelho e a altura das pás foi regulada para que a
agitação das amostras fosse realizada corretamente. A agitação aplicada foi de 100 rpm
durante 2 minutos e 50 rpm durante 20 minutos. Após este procedimento as amostras foram
37
retiradas do aparelho e reservadas para que a decantação fosse realizada em um período
de 24 horas.
Esperado o tempo de decantação as amostras foram filtradas com papel de filtro, e os
parâmetros pH, turbidez, transmitância, concentração de detergentes e lodo de fundo foram
aferidos. Conhecendo estes resultados, foi possível determinar qual a concentração que
melhor se comportou perante os parâmetros testados, sendo assim outro Teste do Jarro foi
realizado utilizando esta concentração em todos os jarros.
Para o segundo teste jarro foram adicionados 500mL de amostra de efluente em cada
jarro e corrigido seu pH inicial. Os jarros 1, 2, 3, 4, 5 e 6 foram deixados com pH 3, 4, 5, 6, 7
e 8 respectivamente. Para esta correção de pH foi utilizada uma solução de NaOH 0,5M.
Após a correção do pH de cada jarro a concentração do reagente escolhida
anteriormente foi adicionada aos mesmos e o processo de agitação se repetiu. Nos
primeiros 2 minutos 100 rpm e nos 20 minutos restantes 50 rpm. A amostra foi deixada
decantando por 24 horas e após a filtragem, os parâmetros pH final, turbidez, transmitância
e lodo de fundo foram medidos.
O aparelho utilizado na pesquisa foi o Teste do Jarro da marca Alta Tecnoquímica,
modelo Jartest AT-700 do laboratório de Ecotoxicologia, e este ilustrado pela Figura 1111.
Figura 11 - Teste do Jarro.
38
3.4 TESTE DE VIABILIDADE FINANCEIRA
A última etapa realizada foi a análise da viabilidade econômica, na qual os agente de
coagulação/floculação foram comparadas de acordo com os seus preços no mercado. Para
chegar a esta comparação foram realizados cálculos da quantidade de cada reagente a ser
utilizada no tratamento do efluente de um tanque com volume de 1m³ e qual seria o preço a
ser pago por esta quantidade. As concentrações de cada reagente utilizado, na análise de
viabilidade econômica, foram as que obtiveram melhores resultados nas análises dos
parâmetros físico-químicos.
O mesmo foi feito com o lodo de fundo gerado pelos quatro agentes de
coagulação/floculação. Estas quantidades foram quantificadas e com estes valores pode-se
determinar qual seria o gasto na destinação final deste lodo de fundo, sendo esta destinação
o aterro industrial licenciado. A quantidade de lodo de fundo gerado para cada reagente faz
menção à concentração que melhor se comportou nas análises dos parâmetros físico-
químicos e com o melhor pH para ação deste reagente.
O valor do reagente Quitosana utilizado na análise foi retirado de um site de compras
que apresentou diversos fornecedores, sendo assim foi feita uma média do valor para
realização do teste de viabilidade financeira. O preço do reagente estava em dólares
americanos, para isso foi realizada a conversão para o Real, utilizando a cotação do dólar
retirada do site do Banco Central, que no dia estava a R$ 2,13.
Os preços dos reagentes, Sulfato de Alumínio isento de Ferro, Silicato de Sódio e
Policloreto Alumínio foram baseados no preço de venda da empresa Buschle & Lepper AS.
No entanto, os mesmos não são vendidos por kilo, e sim em maiores quantidades. O Sulfato
de Alumínio vem em pacotes de 25 kg, o Silicato de Sódio em sacos de 30 kg e o Policloreto
de Alumínio em bombonas de 30 kg.
O valor da destinação do lodo de fundo em aterro industrial foi retirado de um trabalho
de Egenharia Sanitária e Ambiental, que apresentou valores entre R$ 60,00 e R$ 80,00 por
tonelada. Sendo assim, o valor utilizado para os cálculos foi de R$ 70,00 por tonelada.
39
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1 ANÁLISE DOS PARÂMETROS DAS AMOSTRAS BRUTAS
As análises da amostra do efluente na caixa separadora de água e óleo da estação de
tratamento do efluente da empresa Casa dos Radiadores Guths, sem nenhum tipo de
tratamento, estão mostradas na Tabela 3, para as duas coletas realizadas, durante o
desenvolvimento deste trabalho.
Tabela 3 - Parâmetros físico-químicos do efluente bruto industrial isento de agente de floculação/coagulação, comparação com os valores da legislação.
Amostra pH Turbidez [UNT] Transmitância [%] Detergente [mg/L]
Bruta 1a colet 2,83 203,6 52,6 1,848
Bruta 2a coleta 2,97 330,80 22,3 1,397
Legislação Entre 6 e 9* < 40,0* - < 2,0**
*Resolução CONAMA n° 430, de 17 de março de 2005. **Lei Estadual n° 14.675, de 13 de abril de 2009.
Os ensaios realizados com os floculantes/coagulantes Sulfato de Alumínio isento de
Ferro e Silicato de Sódio, foram realizados com o efluente da 1a coleta e os ensaios com os
floculantes/coagulantes Quitosana e Policloreto de Alumínio, foram realizados com o
efluente da 2a coleta.
Em ambas as amostras coletadas o valor da turbidez excedeu ao limite permitido pela
Legislação vigente (CONAMA 430/05), menos de 40 UNT, assim como, o pH final para
descarte, entre 6 e 9. Relacionada com a turbidez da amostra está a transmitância das
mesmas, que apresentou um valor baixo, o que afirma uma grande quantidade de sólidos
em suspensão. O único parâmetro quantificado que apresentou bons resultados foi a
concentração de detergentes, que em ambas as amostras coletadas permaneceu dentro
dos limites da Legislação Estadual vigente (14.675/09), menor de 2 mg/L.
4.2 TESTES PRELIMINARES PARA DETERMINAÇÃO DAS CONCENTRAÇÕES DE
REAGENTE A SEREM UTILIZADAS NOS TESTES DO JARRO
Os resultados do teste preliminar realizado com adição do reagente de
floculação/coagulação Sulfato de Alumínio isento de Ferro, estão mostrados na Tabela 4.
40
Tabela 4 - Resultados do teste preliminar para o reagente de floculação/coagulação Sulfato de Alumínio isento de Ferro.
Amostra Concentração
[g/L]
Turbidez
[UNT]
Transmitância
[%]
pH
Inicial
pH
Final
1 1,0 97,56 80,6 2,83 2,53
2 2,0 80,12 82,7 2,83 2,49
3 4,0 9,62 90,5 2,83 2,55
4 7,0 25,60 85,3 2,83 2,58
5 9,0 4,20 93,2 2,83 2,32
6 13,0 0,53 96,7 2,83 2,67
O reagente testado apresentou boa eficiência na diminuição da turbidez do efluente
gerando, consequentemente, altos valores de transmitância. O pH final das amostras não
sofreu grandes alterações e permaneceu ácido após a adição do reagente. Sendo assim, o
teste definitivo, no Jartest, foi realizado com as concentrações do teste preliminar, para o
Sulfato de Alumínio isento de Ferro.
Os resultados do teste preliminar realizado com adição do reagente de
floculação/coagulação silicato de sódio estão mostrados na Tabela 12.
Tabela 5 - Resultados do teste preliminar para o reagente de floculação/coagulação Silicato de Sódio.
Amostra Concentração
[g/L]
Turbidez
[UNT]
Transmitância
[%]
pH
Inicial
pH
Final
1 1,0 32,60 79,3 2,83 2,83
2 3,0 20,77 82,0 2,83 3,12
3 5,0 16,32 86,8 2,83 3,26
4 8,0 76,46 75,4 2,83 3,89
5 10,0 20,15 89,2 2,83 4,60
6 12,0 9,30 92,6 2,83 5,46
As concentrações testadas nas análises preliminares se mostraram eficazes na
remoção da turbidez e geraram bons valores de transmitância. Com o Silicato de Sódio foi
observada uma alteração no pH final das amostras, mostrando uma menor correção do pH
quando este efluente for destinado ao corpo receptor. Sendo assim, o teste definitivo, no
Jartest, foi realizado com as concentrações do teste preliminar, para o Silicato de Sódio.
41
Os valores do teste preliminar para determinação das concentrações de Quitosana
a serem adicionados às amostras no Jartest estão presentes na Tabela 13.
Tabela 6 - Resultados do teste preliminar para o reagente de floculação/coagulação Quitosana.
Amostra Concentração
[g/L]
Turbidez
[UNT]
Transmitância
[%]
pH
Inicial
pH
Final
1 1,0 88,20 85,5 2,97 5,78
2 2,0 76,40 84,0 2,97 5,99
3 4,0 62,20 86,2 2,97 6,13
4 6,0 54,00 89,2 2,97 6,19
5 8,0 49,40 90,6 2,97 6,26
6 10,0 36,20 92,2 2,97 6,34
O teste preliminar apresentou bons resultados na medição dos parâmetros avaliados,
notou-se um aumento significativo no pH, e turbidez abaixo dos limites permitidos pela
legislação vigente em todas as concentrações testadas. Sendo assim, foi efetuado o teste
jarro para as mesmas concentrações do teste preliminar para quitosana.
A Tabela 14 apresenta os valores do teste preliminar para determinação das
concentrações de Policloreto de Alumínio a serem adicionados às amostras no teste jarro.
Tabela 7 - Resultados do teste preliminar para o reagente de floculação/coagulação Policloreto de Alumínio.
Amostra Concentração [g/L] Turbidez [UNT] Transmitância pH Inicial pH Final
1 0,65 35,20 92,1 2,97 3,31
2 1,30 10,80 96,1 2,97 4,31
3 1,95 6,80 96,9 2,97 4,35
4 2,6 11,10 97,6 2,97 4,36
5 3,25 235,20 50,0 2,97 4,25
6 3,9 250,80 46,2 2,97 4,19
Os resultados da análise dos parâmetros das amostras do teste preliminar foram
satisfatórios até chegar à concentração de 2,6 g/L; a partir da mesma os valores de turbidez
ultrapassaram os limites da Legislação vigente e a transmitância permaneceu baixa. No
entanto, os mesmo valores foram utilizados no Jartest para observar o comportamento do
reagente em maior quantidade de amostra e analisar a influencia do pH nos resultados.
42
Apesar de alguns dos resultados adquiridos nos testes preliminares não estarem
dentro dos limites da Legislação vigente, as concentrações foram consideradas adequadas
para realização do teste do jarro, pois em escala maior poderiam gerar resultados
diferentes. Sendo assim, as concentrações testadas, nesta etapa para todos os reagentes,
foram utilizadas nos testes do jarro.
4.3 TESTES JARRO PARA DETERMINAÇÃO DA MELHOR CONCENTRAÇÃO E DO
MELHOR PH.
Reagente: Sulfato de Alumínio isento de Ferro
Após a realização do teste preliminar e a determinação das concentrações a serem
utilizadas, foi efetuado o Jartest para o agente de coagulação/floculação Sulfato de Alumínio
isento de Ferro. Os resultados estão mostrados na Tabela 15.
Tabela 8 - Resultados do teste do jarro para determinação da melhor concentração do reagente Sulfato de Alumínio isento de Ferro.
Jarro Conc.
[g/L]
Turb.
[UNT]
Trans.
[%]
Detergente
[mg/L]
Lodo de fundo
[g/L]
pH
Inicial
pH
Final
1 1,0 103,60 63,8 1,588 0,110 2,83 2,44
2 2,0 103,00 88,4 1,854 0,212 2,83 2,43
3 4,0 10,00 89,0 1,846 0,198 2,83 2,41
4 7,0 31,80 87,6 1,849 0,118 2,83 2,54
5 9,0 5,40 93,7 1,855 0,312 2,83 2,44
6 13,0 0,20 92,7 1,861 0,312 2,83 2,48
Analisando os resultados obtidos a partir do teste jarro com diferentes concentrações
de Sulfato de Alumínio isento de Ferro, pode ser observado que a partir da concentração 4
g/L os valores de turbidez permaneceram dentro dos limites da Legislação vigentes. Sendo
assim, o teste jarro para determinação do melhor pH para a ação do agente de
floculação/coagulação Sulfato de Alumínio isento de Ferro, foi realizado na concentração de
4 g/L, onde os resultados estão mostrados na Tabela 16.
43
Tabela 9 - Resultados do teste do jarro para determinação do melhor pH na ação do agente de floculação/coagulação Sulfato de Alumínio isento de Ferro.
Jarro Conc.
[g/L]
pH
Inicial
Turb.
[UNT]
Trans.
[%]
Lodo de fundo
[g/L]
pH
Final
1 4 3 43,20 86,2 0,192 2,73
2 4 4 7,20 92,9 0,222 3,32
3 4 5 4,40 95,3 0,288 3,63
4 4 6 2,40 96,2 0,406 3,78
5 4 7 4,80 99,2 0,626 3,95
6 4 8 5,80 97,9 0,938 3,98
Os resultados obtidos no teste Jartest (Tabela 9), com o agente de
floculação/coagulação Sulfato de Alumínio isento de Ferro mostraram que o reagente
diminuiu a turbidez da amostra em todos os pH’s testados, mantendo todos os valores
dentro dos limites da Legislação, com exceção à amostra do pH=3. O pH que apresentou
menor quantidade de lodo de fundo foi o pH = 4, sendo o pH=3 escolhido para o tratamento
do Sulfato de Alumínio isento de Ferro. Apesar do valor da turbidez não ser o mais baixo, e
do valor da transmitância não ser o mais alto, os mesmos estão inseridos nos limites da
legislação vigente e a quantidade de lodo de fundo gerado está abaixo, quando comparada
às outras amostras. O pH final não apresentou muita variação, entre todas as amostras,
sendo assim, esta variável não foi considerada na decisão para escolha do melhor pH.
Para verificar a relação entre a taxa de remoção da turbidez com a taxa de aumento
da transmitância foi gerado o gráfico apresentado pela Figura 122, e ambos os parâmetros
se mostraram diretamente proporcionais.
44
Figura 12 - Relação entre a taxa de remoção de turbidez e a taxa de aumento de transmitância nas amostras com Sulfato de Alumínio isento de Ferro.
Reagente: Silicato de Sódio
Os resultados obtidos, a partir do teste jarro, para determinação da melhor
concentração na redução dos parâmetros avaliados para o agente de coagulação/floculação
Silicato de Sódio, estão presentes na Tabela 17.
Tabela 10 - Resultados do teste do jarro para determinação da melhor concentração do reagente Silicato de Sódio.
Jarro Conc.
[g/L]
Turb.
[UNT]
Trans.
[%]
Detergente
[mg/L]
Lodo de fundo
[g/L]
pH
Inicial
pH
Final
1 1,0 33,60 78,2 1,373 0,096 2,83 2,77
2 3,0 21,20 82,9 1,563 0,078 2,83 2,98
3 5,0 18,60 84,4 1,412 0,116 2,83 3,07
4 8,0 83,00 72,7 1,227 0,496 2,83 3,28
5 10,0 21,80 87,7 1,320 0,786 2,83 4,85
6 12,0 11,20 91,3 0,807 0,854 2,83 5,12
Os valores da concentração de detergente foram diminuindo com o aumento das
concentrações de Silicato de Sódio, isto mostra a eficiência na remoção de surfactantes,
mantendo todos os resultados dentro dos limites da legislação. Todos os valores de turbidez
permaneceram abaixo de 40 UNT, menos para concentração de 8g/L. A quantidade de lodo
45
de fundo foi diretamente proporcional ao aumento da concentração de reagente, assim
como, o pH final.
A concentração de reagente escolhida para realização do segundo Jartest foi a
menor, de 1 g/L, devido aos valores de turbidez, transmitância e concentração de
detergentes estarem homogêneos em todas as concentrações testadas, reduzindo os
gastos com reagente. Então, o Jartest para determinação do melhor pH para a ação do
agente de floculação/coagulação Silicato de sódio, foi realizado na concentração de 1g/L,
onde os resultados estão mostrados na Tabela 11.
Tabela 11 - Resultados do teste do jarro para determinação do melhor pH na ação do agente de floculação/coagulação Silicato de Sódio.
Jarro Conc.
[g/L]
pH
Inicial
Turb.
[UNT]
Trans.
[%]
Lodo de fundo
[g/L]
pH
Final
1 1 3 42,0 77,8 0,034 3,28
2 1 4 8,6 91,5 0,492 4,83
3 1 5 34,6 87,0 0,512 5,67
4 1 6 3,0 95,2 0,664 6,48
5 1 7 3,4 91,3 0,760 6,84
6 1 8 12,6 89,2 0,600 7,90
O pH considerado ideal para a ação do agente de floculação/coagulação silicato de
sódio foi o pH=6. Sendo o menor pH que apresentou os menores valores de turbidez, lodo e
pH final.
A Figura 133 ilustra a relação entre a taxa de remoção da turbidez com a taxa de
aumento da transmitância nas amostras com reagente Silicato de Sódio, e ambos os
parâmetros se mostraram diretamente proporcionais.
46
Figura 13 - Relação entre a taxa de remoção de turbidez e a taxa de aumento de transmitância nas amostras com Silicato de Sódio.
Reagente: Quitosana
Os resultados obtidos, a partir do teste jarro, para determinação da melhor
concentração na redução dos parâmetros avaliados para o agente de coagulação/floculação
quitosana, estão mostrados na Tabela 12.
Tabela 12- Resultados do teste do jarro para determinação da melhor concentração do reagente Quitosana.
Jarro Conc.
[g/L]
Turb.
[UNT]
Trans.
[%]
Detergente
[mg/L]
Lodo de fundo
[g/L]
pH
Inicial
pH
Final
1 1,0 80,20 80,4 1,652 0,024 2,97 2,77
2 2,0 88,80 80,4 1,410 0,034 2,97 2,98
3 4,0 71,00 81,7 1,445 0,026 2,97 3,07
4 6,0 50,80 87,1 1,540 0,036 2,97 3,28
5 8,0 39,60 91,1 1,525 0,040 2,97 4,85
6 10,0 37,40 91,6 1,351 0,070 2,97 5,12
A Quitosana mostrou resultados satisfatórios na redução dos parâmetros analisados.
As concentrações de 8 e 10 g/L apresentaram os menores valores de turbidez. O aumento
do pH final foi diretamente proporcional ao aumento da concentração de reagente. A
concentração de reagente escolhida para realização do Jartest, em diferentes pH’s, foi a
concentração de 1 g/L, levando em consideração, a questão de custo do reagente para o
47
tratamento. O Jartest para determinação do melhor pH para a ação do agente de
floculação/coagulação quitosana, foi realizado na concentração de 1 g/L, onde os resultados
estão mostrados na Tabela 13.
Tabela 13- Resultados do teste do jarro para determinação do melhor pH na ação do agente de floculação/coagulação Quitosana.
Jarro Conc.
[g/L]
pH
Inicial
Turb. [UNT] Trans. [%] Lodo de fundo
[g/L]
pH Final
1 1 3 84,20 81,2 0,828 6,58
2 1 4 1,20 100,0 2,476 6,67
3 1 5 3,60 99,8 2,504 6,66
4 1 6 3,20 99,9 2,110 6,51
5 1 7 6,40 100,0 2,450 7,19
6 1 8 2,60 99,8 2,360 7,93
O lodo de fundo formado após a correção do pH inicial das amostras aumentou
consideravelmente, comparado ao primeiro Jartest, e todos os pH’s finais ficaram entre 6 e
9, dentro do limite da legislação. A turbidez de todas as amostras permaneceu abaixo de 40
UNT, menos o pH =3. A transmitância apresentou comportamento homogêneo. Portanto, o
pH considerado ideal para ação do reagente de coagulação/floculação Quitosana foi o
pH=4, não necessitando de grande quantidade de reagente para a correção do pH inicial e
mantendo o pH final dentro dos limites permitidos, não necessitando de correção antes do
descarte final do efluente no corpo receptor.
Na Figura 144 é possível observar a relação entre a taxa da remoção da turbidez e o
aumento da transmitância. Apesar da taxa de aumento da transmitância estar muito mais
altas do que a taxa de remoção da turbidez, os resultados ainda apresentam uma relação
diretamente proporcional. Esta diferença aconteceu, pois o valor da transmitância da
amostra bruta era extremamente baixo, gerando uma taxa de aumento muito grande em
comparação à taxa de aumento da turbidez. Um exemplo disso é a amostra de n° 2 que
apesar de ter uma taxa de remoção da turbidez de quase 100% apresentou uma taxa de
aumento da transmitância de aproximadamente 340%.
48
Figura 14 - Relação entre a taxa de remoção de turbidez e a taxa de aumento de transmitância nas amostras com Quitosana.
Reagente: Policloreto de Alumínio
Os resultados obtidos, a partir do Jartest, para determinação da melhor concentração
na redução dos parâmetros avaliados para o agente de coagulação/floculação Policloreto de
Alumínio, estão mostrados na Tabela 14.
Tabela 14 - Resultados do teste do jarro para determinação da melhor concentração do reagente Policloreto de Alumínio.
Jarro Conc.
[g/L]
Turb.
[UNT]
Trans. Detergente
[mg/L]
Lodo de fundo
[g/L]
pH
Inicial
pH
Final
1 0,65 273,80 42,1 1,358 0,028 2,97 3,19
2 1,30 3,80 94,3 2,324 0,252 2,97 4,24
3 1,95 2,60 99,6 2,455 0,378 2,97 4,21
4 2,6 253,60 44,7 2,984 0,104 2,97 4,26
5 3,25 290,20 40,9 2,204 0,024 2,97 4,20
6 3,9 290,60 40,9 2,335 0,074 2,97 4,18
Analisando os resultados da Tabela 14, as únicas concentrações que obtiveram seus
valores de turbidez dentro dos limites permitidos pela Legislação vigente, foram as
concentrações de 1,30 g/L e 1,95 g/L. No entanto, quanto menor a turbidez maior foi o lodo
de fundo destas duas amostras, e seus níveis de concentração de detergente não se
mantiveram abaixo da Legislação vigente.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
1 2 3 4 5 6
[%]
n° de amostras
Turb
Trans
49
Na Figura 155 é possível observar a ação do Policloreto de Alumínio na formação
de lodo de fundo e diminuição da turbidez das amostras. No entanto, o aumento da
concentração de reagente não é diretamente proporcional a estes parâmetros. O jarro que
apresentou maior transparência do efluente foi um intermediário, sendo que nos jarros
seguintes a turbidez voltou a aumentar. Isto provavelmente acontece devido ao alcance do
ponto de saturação do reagente, que inibe a sua ação mesmo com concentrações mais
elevadas.
Figura 15- Amostras do teste do jarro para determinação da melhor concentração do reagente de floculação/coagulação Policloreto de Alumínio.
A concentração de reagente escolhida para realização do Jartest em diferentes pH’s
foi a concentração de 1,95 g/L, pois apresentou o menor valor de turbidez, apesar da maior
quantidade de lodo de fundo. Os resultados da influencia do pH na ação do reagente
Policloreto de Alumínio estão mostrados na Tabela 15.
50
Tabela 15 - Resultados do teste do jarro para determinação do melhor pH na ação do agente de floculação/coagulação Policloreto de Alumínio.
Jarro Conc. [g/L] pH Inicial Turb. [UNT] Trans. Lodo de fundo [g/L] pH Final
1 1,95 3 3,60 99,9 0,636 4,21
2 1,95 4 21,60 98,1 0,562 4,47
3 1,95 5 24,60 96,8 0,538 4,67
4 1,95 6 252,60 55,6 0,474 4,61
5 1,95 7 4,40 99,9 0,532 5,02
6 1,95 8 2,60 100,0 0,648 5,39
O pH considerado ideal para ação do reagente de floculação/coagulação Policloreto
de Alumínio foi o pH=3, pois o mesmo apresentou baixo valor de turbidez e alto valor de
transmitância, e os parâmetros de lodo de fundo e pH final não variaram muito nas demais
amostras. Foi escolhido este pH pois, desta maneira a correção do pH inicial da amostra
não precisa ser feita, já que a mesma está muito próxima ao valor de 3.
Observando a Figura 166 que ilustra a relação entre a taxa de remoção da turbidez e
a taxa de aumento da transmitância, pode-se observar que o a mesma situação que
aconteceu com os outros reagentes aconteceu com este. As duas taxas são diretamente
proporcionais e os valores estão muito distantes um do outro devido aos valores iniciais da
turbidez e transmitância estarem respectivamente alto e baixo.
Figura 16 - Relação entre a taxa de remoção de turbidez e a taxa de aumento de transmitância nas amostras com Policloreto de Alumínio.
51
A partir de todos os resultados das amostras com as concentrações escolhidas
para cada reagente, foi possível comparar o comportamento dos agentes de
floculação/coagulação, perante as análises dos parâmetros testados. Inserindo uma linha
determinando o limite permitido pela Legislação foi possível observar quais as amostras que
estavas dentro deste padrão, e qual foi o reagente que melhor agiu perante cada parâmetro.
As Figuras 17, 18, 19 ilustram esta situação, e apresentam os resultados dos parâmetros
turbidez, pH e concentração de detergentes, respectivamente.
Figura 17 - Turbidez das amostras do 2° teste do jarro para todos os reagentes testados.
Figura 18 – Valores do pH final das amostras do 2° teste do jarro para todos os reagentes testados.
-50
0
50
100
150
200
250
300
1 2 3 4 5 6
[%]
n° de amostras
S.S.
Limite
Q.
P.C.A.
S.A.
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 1 2 3 4 5 6 7
[%]
n° de amostras
S.A.
Limite
Limite
Q.
P.C.A.
S.S.
52
Figura 19 - Concentração de detergente nas amostras para o 1° teste do jarro de todos os reagentes testados.
Os agentes de coagulação/floculação testados estão representados nos gráficos por cores e
siglas, sendo a sigla P.C.A. correspondente ao Policloreto de Alumínio, Q. representando a
Quitosana, S.A. fazendo menção ao Sultado de Alumínio isento de Ferro, e S.S.
representando o Silicato de Sódio.
Comparando os valores de turbidez (Figura 17) em todas as amostras com adição
dos agentes de coagulação/floculação, foi possível observar que todos os valores, com
exceção do primeiro jarro do agente da Quitosana e do quarto jarro do Policloreto de
Alumínio, estão dentro do limite permitido pela Legislação vigente. Nos resultados gerais a
Quitosana apresentou melhor taxa de remoção. Os reagentes Silicato de Sódio e Sulfato de
Alumínio isento de Ferro, mantiveram todas suas amostras dentro da Legislação.
Os valores de pH final para as amostras com adição da Quitosana estão todos
dentro da Legislação e não necessitam de correção antes do descarte final, assim como as
amostras com silicato de sódio com os pH’s iniciais mais elevados. Já os jarros com adição
de Policloreto de Alumínio e Sulfato de Alumínio isento de Ferro, estão todos com os valores
abaixo dos limites permitidos, necessitando de correção antes do descarte final.
As concentrações de detergente (Figura 19) das amostras com adição de Silicato de
Sódio foram as mais satisfatórias e as que apresentaram maior remoção em comparação à
concentração da amostra bruta. Os valores das amostras com adição de Quitosana e
Sulfato de Alumínio isento de Ferro estão todos dentro dos limites permitidos pela
Legislação. Já as amostras com adição de Policloreto de Alumínio apresentaram um
aumento com relação à concentração da amostra bruta, chegando a valores mais elevados
ao permitido pela lei.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
1 2 3 4 5 6
[%/
n° de amostras
S.S.
Limite
Q.
P.C.A.
S.A.
53
Por fim, na Tabela 16 estão presentes os valores dos parâmetros testados para as
concentrações consideradas ideais e os pH’s considerados ideais para a ação dos agentes
de floculação/coagulação testados neste trabalho.
Tabela 16 - Valores dos parâmetros analisados para a melhor concentração e pH de cada reagente.
Reagente Conc. [g/L]
Turb. [UNT]
Trans. [%]
Det. [mg/L]
Lodo [g/L]
pH Inicial
pH Final
Sulfato de Alumínio isento de
Ferro
4 7,2 92,9 1,846 0,222 4 3,32
Silicato de Sódio
1 3,0 95,2 1,373 0,664 6 6,48
Quitosana 1 1,2 100 1,652 2,476 4 6,67 Policloreto
de Alumínio
1,95 3,6 99,9 2,455 0,636 3 4,21
Comparando os quatro reagentes (Tabela 16), o único que diminuiu o teor de
detergente da amostra foi o Silicato de Sódio, e este mesmo reagente apresentou todos os
valores de turbidez dentro dos limites da legislação e valores de aumento do pH final,
comparado ao pH inicial. Isto faz com que o gasto com produtos químicos na hora da
correção do pH, anteriormente ao seu descarte, diminua. As quantidades de lodo de fundo
das amostras com Silicato de Sódio não foram elevadas ao ponto de se tornarem um
problema na hora de filtrar e foram mais baixas em comparação aos outros reagentes.
O Sulfato de Alumínio isento de Ferro e o Policloreto de Alumínio não diminuíram os
valores de concentração de detergentes, no entanto ambos foram capazes de aumentar a
transmitância das amostras. E para o policloreto de alumínio apenas duas concentrações,
testadas com o reagente foram capazes de diminuir a turbidez da amostra.
No teste com o reagente Quitosana ocorreu a maior formação de lodo de fundo, e o
mesmo apresentava uma aparência viscosa o que dificultou a filtragem das amostras. Este
reagente não foi capaz de diminuir a concentração de detergente nas amostras. Mostrou
diminuição no valor da turbidez e aumentou a transmitância e apresentou valor de pH final,
dentro dos limites da legislação vigente.
Os dois reagentes que melhor se comportaram na avaliação de todos os parâmetros
foram: o Silicato de Sódio e a Quitosana. O único diferencial entre os dois reagente, e fator
determinante na escolha do melhor foi a quantidade de reagente utilizada, as propriedades
do lodo de fundo gerados e o pH final das amostras. No caso da Quitosana, apesar da
grande quantidade de lodo de fundo e de seu aspecto viscoso, todos os outros parâmetros
54
se mantiveram nos limites da Legislação e o pH final da amostra foi elevado a um valor
que não necessita de correção antes do descarte ao corpo receptor, poupando o proprietário
da indústria gastos com reagente para esta finalidade. Com relação ao Silicato de Sódio a
quantidade de lodo de fundo foi menor e o pH final do efluente ainda necessitava de
correção antes do descarte, sendo assim, o reagente de coagulação/floculação que
apresentou melhores resultados e mais vantagens de uso foi a Quitosana.
Além de tratar o efluente e manter os parâmetros dentro dos limites da Legislação
vigente é fundamental estudo do comportamento dos agentes coagulantes/floculantes na
etapa de tratamento e no lodo formado. A escolha do agente coagulante/floculante segundo
Cruz et al (2005), é muito importante, pois sais de alumínio são agentes inorgânicos não
biodegradáveis que acrescentam elementos químicos à água e ao solo. Como principal
dificuldade do processo destaca-se o lodo inorgânico gerado, de difícil manuseio por parte
das empresas em função do seu volume e teor de umidade.
Já Silva et al (2003), comentam que sais de Alumínio e Ferro são ambientalmente
indesejáveis, pois os lodos produzidos podem disponibilizar íons solúveis que comprometem
a saúde humana e não entrarem em decomposição biológica.
Portanto, é necessário buscar coagulantes/floculantes ambientalmente mais
compatíveis. Neste contexto, a Quitosana, por ser um produto natural, renovável e
biodegradável, é uma opção mais sustentável e de menor agressão ao meio ambiente, tanto
para sua obtenção quanto para seu descarte posterior. Conforme Vaz et al (2010), o lodo
gerado pelos coagulantes orgânicos, como a Quitosana, não possuem sais de Alumínio
incorporados, portanto são biodegradáveis, o que facilita a sua compostagem e disposição
final. Ainda Vaz et al (2010), relatam que mesmo que o custo dos biopolimeros catiônicos
seja maior que o custo dos sais de Ferro e de Alumínio, as reduzidas dosagens requeridas
diminuem o custo, próximo aos dos coagulantes químicos convencionais.
Teste de viabilidade financeira
Como o volume de efluente tratado na empresa varia de acordo com a rotatividade
de veículos que chegam à mesma, esse valor não pode ser determinado por dia e sim por
tratamento. Cada vez que a caixa de efluente está cheia o processo de tratamento deste
efluente é iniciado. Portanto, os valores do teste de viabilidade foram calculados por tanque
cheio, ou seja, para toda a vez que a quantidade de efluente for suficiente para encher o
tanque de armazenamento da ETE e iniciar o processo de tratamento (Tabela 17).
55
Tabela 17 - Verificação da viabilidade financeira do uso dos diferentes agente de coagulação/floculação.
Sulfato de alumínio isento de
ferro
Silicato de Sódio
Quitosana Policloreto de Alumínio
Conc. [g/L] 4 1 1 1,95 Vol. Tanque
[L] 1000 1000 1000 1000
Qtde. reagente
[kg/tanque]
4 1 1 1,95
Valor reagente [R$/kg]
1,85* 2,90** 42,62 1,60***
Valor tratamento [R$/tanque]
7,40 2,90 42,62 3,12
Lodo de fundo
[kg/tanque]
0,22 0,66 2,47 0,63
Destinação lodo
[R$/tanque]
0,01 0,04 0,17 0,04
*O preço que a empresa irá pagar é o de R$ 46,25 que corresponde a um saco de 25 kg que é a
quantidade mínima vendida.
**O preço que a empresa irá pagar é de R$ 87,00 que corresponde a um saco de 30 kg que é a
quantidade mínima vendida.
***O preço que a empresa irá pagar é de R$ 48,00 que corresponde a uma bombona de 30 kg que é
a quantidade mínima vendida.
Os valores de lodo de fundo utilizados no cálculo da viabilidade financeira foram os
resultados do Jartest para determinação do melhor pH na ação do reagente de
floculação/coagulação. Para o reagente Sulfato de Alumínio isento de Ferro, o valor de lodo
de fundo utilizado foi o de 0,222 g/L, o que corresponde à amostra que obtinha o pH= 4. Já o
valor de lodo para a amostra com Silicato de Sódio o valor foi de 0,664 g/L, correspondente
a amostra com pH=6. Para o reagente Quitosana, o valor utilizado foi de 2,47 g/L,
proveniente da amostra com pH=4, e por fim, o reagente Policloreto de Alumínio que
apresentou um valor de 0,636 g/L de lodo de fundo, vindo da amostra de pH= 3.
O Policloreto de Alumínio não foi considerado na avaliação da viabilidade financeira,
pois seus resultados na remoção da concentração de detergentes não foram satisfatórios.
Para os demais reagentes, o valor a ser pago para a destinação de lodo por tanque é
mínima e quase insignificante, no entanto, o valor a ser pago pelo tratamento do efluente
56
utilizando os diferentes reagentes é visivelmente maior para alguns. No caso da
Quitosana, apesar do valor ser mais elevado existe a vantagem de ser uma substância
orgânica e de fácil degradação. Já o Silicato de Sódio e o Sulfato de Alumínio, apesar de
apresentarem um valor mais baixo podem vir a modificar as características do lodo de fundo
a ser destinado ao aterro industrial.
57
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Todos os coagulantes/floculantes testados mostraram-se eficientes na remoção da
turbidez do efluente da industria, exceto o Policloreto de Alumínio que não apresentou boa
remoção geral dos parâmetros estudados.
Mas os melhores resultados nas análises das amostras foram apresentados pelos
reagentes Silicato de Sódio e Quitosana, que são mais indicados no tratamento do efluente
da empresa em pesquisa, além de apresentarem um pH final dentro da Legislação, não
necessitando de correção antes do descarte. Cabe ao empreendedor decidir se ele prefere
gastar menos utilizando o Silicato de Sódio e gerando novos tipos de poluentes no seu lodo
ou se ele prefere uma abordagem mais consciente, mas de valor mais elevado, que é o
caso da Quitosana, que gera um lodo com características biodegradáveis.
Dentre os agentes coagulantes/floculantes testados para a remoção dos parâmetros
estudados, a Quitosana com baixa concentração obteve elevadas eficiências, mostrando-se
um agente coagulante/floculante mais promissor para o tratamento deste tipo de efluente.
58
6 RECOMENDAÇÕES
Realizar a caracterização do lodo de fundo gerado com a adição dos agentes de
coagulação/floculação testados, podendo analisar a presenças de novas substâncias
tóxicas.
Estudar uma destinação final adequada para cada tipo de lodo e a possibilidade de
reuso, ou não, deste lodo.
Testar outros agentes coagulantes/floculantes de natureza orgânica. Em geral os
estudos utilizando biopolímeros são aplicados ao tratamento de águas para fins potáveis.
Assim, há lacunas sobre o conhecimento acerca de sua aplicação, em especial os de
origem vegetal, no tratamento de diferentes águas residuárias industriais.
59
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