Cap 20 Tratamento de Efluentes

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Capítulo 14: 
TRATAMENTOS DE EFLUENTES 
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1. Tratamento de Efluentes 
 
A grande diversidade das atividades industriais ocasiona durante o processo produtivo, 
a geração de efluentes, os quais podem poluir/contaminar o solo e a água, sendo 
preciso observar que nem todas as indústrias geram efluentes com poder impactante 
nesses dois ambientes. Em um primeiro momento, é possível imaginar serem simples 
os procedimentos e atividades de controle de cada tipo de efluente na indústria. 
Todavia, as diferentes composições físicas, químicas e biológicas, as variações de 
volumes gerados em relação ao tempo de duração do processo produtivo, a 
potencialidade de toxicidade e os diversos pontos de geração na mesma unidade de 
processamento recomendam que os efluentes sejam caracterizados, quantificados e 
tratados e/ou acondicionados, adequadamente, antes da disposição final no meio 
ambiente. 
De acordo com a Norma Brasileira — NBR 9800/1987, efluente líquido industrial é o 
despejo líquido proveniente do estabelecimento industrial, compreendendo emanações 
de processo industrial, águas de refrigeração poluídas, águas pluviais poluídas e 
esgoto doméstico. Por muito tempo não existiu a preocupação de caracterizar a 
geração de efluentes líquidos industriais e de avaliar seus impactos no meio ambiente. 
No entanto, a legislação vigente e a conscientização ambiental fazem com que 
algumas indústrias desenvolvam atividades para quantificar a vazão e determinar a 
composição dos efluentes industriais. 
As características físicas, químicas e biológicas do efluente industrial são variáveis com 
o tipo de indústria, com o período de operação, com a matéria-prima utilizada, com a 
reutilização de água etc. Com isso, o efluente líquido pode ser solúvel ou com sólidos 
em suspensão, com ou sem coloração, orgânico ou inorgânico, com temperatura baixa 
ou elevada. Entre as determinações mais comuns para caracterizar a massa líquida 
estão as determinações físicas (temperatura, cor, turbidez, sólidos etc.), as químicas 
(pH, alcalinidade, teor de matéria orgânica, metais etc.) e as biológicas (bactérias, 
protozoários, vírus etc.). 
O conhecimento da vazão e da composição do efluente industrial possibilita a 
determinação das cargas de poluição / contaminação, o que é fundamental para definir 
o tipo de tratamento, avaliar o enquadramento na legislação ambiental e estimar a 
capacidade de autodepuração do corpo receptor. Desse modo, é preciso quantificar e 
caracterizar os efluentes, para evitar danos ambientais, demandas legais e prejuízos 
para a imagem da indústria junto à sociedade. 
 
1.1. Alternativas de Tratamento 
 
A prevenção à poluição refere-se a qualquer prática que vise a redução e/ou 
eliminação, seja em volume, concentração ou toxicidade, das cargas poluentes na 
própria fonte geradora. Inclui modificações nos equipamentos, processos ou 
procedimentos, reformulação ou replanejamento de produtos e substituição de 
matérias-primas e substâncias tóxicas que resultem na melhoria da qualidade 
ambiental. 
Qualquer que seja a solução adotada para o lançamento dos resíduos originados no 
processo produtivo ou na limpeza das instalações, é fundamental que a indústria 
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disponha de sistema para tratamento ou condicionamento desses materiais residuais. 
Para isso é preciso que sejam respondidas algumas perguntas, como: 
 
 Qual o volume e composição dos resíduos gerados? 
 Esses resíduos podem ser reutilizados na própria indústria? 
 Esse material pode ser reciclado e comercializado? 
 Quanto custa coletar, transportar e tratar esses resíduos? 
 Existe local adequado para destino final desses resíduos? 
 
 
 Processos de tratamento 
 
A tabela abaixo lista as operações usualmente empregadas para os diferentes tipos de 
contaminantes existentes nos efluentes industriais. 
 
 
 
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Os processos de tratamento utilizados são classificados de acordo com princípios 
físicos, químicos e biológicos: 
 
 Processos físicos: dependem das propriedades físicas do contaminante tais 
como, tamanho de partícula, peso específico, viscosidade, etc. 
Exemplos: gradeamento, sedimentação, filtração, flotação, 
regularização/equalização, etc. 
 Processos químicos: dependem das 
propriedades químicas dos contaminantes o 
das propriedades químicas dos reagentes 
incorporados. Exemplos: coagulação, 
precipitação, troca iônica, oxidação, 
neutralização, osmose reversa, ultrafiltração. 
 Processos biológicos: utilizam reações 
bioquímicas para a eliminação dos 
contaminantes solúveis ou coloidais. Podem ser 
anaeróbicos ou aeróbicos. Exemplo: lodos ativados, lagoas aereadas, biodiscos 
(RBC), filtro percolador, valas de oxidação, reatores sequenciais discontinuos 
(SBR). 
 
O tratamento físico-químico apresenta maiores custos, em razão da necessidade de 
aquisição, transporte, armazenamento e aplicação dos produtos químicos. No entanto, 
é a opção mais indicada nas indústrias que geram resíduos líquidos tóxicos, 
inorgânicos ou orgânicos não biodegradáveis. 
Normalmente, o tratamento biológico é menos dispendioso, baseando-se na ação 
metabólica de microrganismos, especialmente bactérias, que estabilizam o material 
orgânico biodegradável em reatores compactos e com ambiente controlado. No 
ambiente aeróbio são utilizados equipamentos eletro-mecânicos para fornecimento de 
oxigênio utilizado pelos microrganismos, o que não é preciso quando o tratamento 
ocorre em ambiente anaeróbio. 
Apesar da maior eficiência dos processos aeróbios em relação aos processos 
anaeróbios, o consumo de energia elétrica, o maior número de unidades, a maior 
produção de lodo e a operação mais trabalhosa justificam, cada vez mais, a utilização 
de processos anaeróbios. Assim, em algumas estações de tratamento de resíduos 
líquidos industriais estão sendo implantadas as seguintes combinações: 
 
 unidades anaeróbias seguidas por unidades aeróbias; 
 unidades anaeróbias seguidas de unidades físico-químicas. 
 
 Operações de tratamento físico-químico 
 
 Oxidação de cianetos - Para eliminar os cianetos presentes nos efluentes, há a 
necessidade de previamente oxidá-los pela ação de oxidantes fortes, como o 
hipoclorito de sódio, em meio alcalino, que se pode obter através da adição de 
soda cáustica. 
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 Redução de cromo hexavalente - Este processo é efetuado por adição de um 
agente redutor, como o bissulfito de sódio, num meio ácido, como o ácido 
sulfúrico, necessário para se dar a reação. 
 Homogeneização e Neutralização - Nesta etapa procede-se à homogeneização 
dos diferentes tipos de efluentes e ao ajuste de pH de forma a serem criadas as 
condições necessárias à precipitação dos metais pesados. Normalmente, dão 
entrada nesta operação os efluentes da linha de oxidação de cianetos, de 
redução de cromo e restantes efluentes, ácidos e alcalinos, com metais 
pesados. 
 Floculação - Nesta operação adiciona-se ao efluente homogeneizado uma 
substância floculante para que assim se verifique a aglutinação dos flocos de 
menores dimensões de forma a ficarem mais densos e com maior velocidade de 
sedimentação. 
 Decantação - É nesta fase que se dá a separação dos flocos sólidos em 
suspensão que se formaram na fase anterior, por sedimentação, num 
decantador de tipo lamelar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Desidratação mecânica - Por este processo, consegue-se uma lama desidratada 
com uma percentagem de humidade em torno dos 35%. Para tal, pode recorrer-
se a filtros banda por placas. As lamas com origem nesta operação, são 
recolhidas em recipientes tipo big-bag, sendo levados para uma zona de 
armazenagem temporária de lamas. 
 
 Operações unitárias, processos e sistemas de tratamento 
 
Os tratamentos do tipo físico-químico aplicam-se na depuração de águas residuárias 
geradas, normalmente, pelos processos de tratamento de superfícies e podem ser 
agrupados nos seguintes processos: 
 
 Operações de óxido-redução 
o Redução de Cr VI 
o Oxidação de ions ferrosos,cianetos e matéria orgânica 
 Operações de neutralização e precipitação 
o Hidróxidos metálicos 
o Sulfatos, fosfatos e fluoretos 
 Operações de floculação e decantação 
 Operações de desidratação de lamas 
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 Objetivos do tratamento físico-químico 
 
 Recuperação de algumas substâncias 
 Recuperação de metais pesados por precipitação química 
 Diminuir a perigosidade e a toxicidade 
 Oxidação de cianetos obtendo cianatos 
 Redução do Cromo (VI) para Cromo (III) 
 
 Substâncias susceptíveis de sofrer tratamento físico-químico 
 
 Ácidos e bases 
 Resíduos contendo metais pesados (Fe, Cu, Ni, Cr, Zn, Pb) 
 Resíduos contendo cianetos (CN) 
 
Os resíduos que necessitam sofrer este tipo de tratamento físico-químico são 
originados por empresas que fazem o tratamento de superfície, tal como as 
cromagens, pinturas, latonagens, zincagens, etc. 
O tratamento de superfície consiste num tratamento químico que utiliza produtos 
químicos que são nocivos e agressivos para a natureza como por exemplo os banhos 
tóxicos, que podem conter ácidos, cromo (VI) e/ou cianetos. 
O próprio tratamento físico-químico origina lamas com metais pesados que têm que ser 
enviadas para aterros controlados para resíduos industriais perigosos. 
Infelizmente, existe ainda um número considerável de empresas que continuam a 
despejar, de uma forma irresponsável , resíduos classificados como perigosos para o 
solo e/ou para a água sem sofrerem o adequado tratamento físico. 
A figura abaixo representa uma Estação de Tratamento de Efluentes (ETE) de 
processo físico-químico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Tratamento de Esgotos 
 
Os processo biológicos foram concebidos para serem aplicados na remoção de 
material orgânico carbonáceo, geralmente medido em termos de Demanda Bioquímica 
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de Oxigênio (DBO) ou Demanda Química de Oxigênio (DQO), nitrificação, 
denitrificação, remoção de fósforo e estabilização do lodo gerado no sistema primário e 
secundário. Podendo-se assim corrigir 
as características inde sejáveis dos 
esgotos propiciando a sua disposição 
final de acordo com as regras e 
critérios definidos pela legislação para 
proteger o meio ambiente. 
 
2.1. Primórdios do 
tratamento de esgotos 
 
O tratamento de esgotos convencional 
é a combinação de processos físicos e 
biológicos projetados para remover o material orgânico presente nos despejos. O 
primeiro método utilizado para tratar esgotos foi a sedimentação e os tanques sépticos 
através do sistema batizado como Tanques de Imhoff. Esse sistema contava com dois 
tanques de acumulação que possuíam uma zona de decantação na parte superior e 
uma zona de digestão na parte inferior. 
A sedimentação primária de esgotos domésticos tinha uma eficiência limitada, pois 
apenas uma pequena parte da matéria orgânica é sedimentável. Assim iniciou-se o 
tratamento secundário pela adição de coagulantes para melhorar a sedimentabilidade 
do esgoto. Esse processo melhorou bastante o tratamento, porém a dosagem de 
grandes quantidade de produtos químicos resultaram em altos custos e os substratos 
orgânicos solúveis não eram removidos. A observação de que a passagem lenta de 
esgoto através de uma camada de pedras reduziam rapidamente o material orgânico, 
foi o primeiro ensaio de tratamento de esgotos a nível secundário. Este processo foi 
chamado de filtro biológico e foi desenvolvido para instalações municipais em 1910. 
O segundo maior avanço no tratamento biológico se deu quando foi observado que os 
sólidos biológicos, desenvolvidos em águas poluídas floculavam como colóides 
orgânicos. Essa massa microbiológica, denominada de lodo ativado, rapidamente 
metabolizava os poluentes da solução e podiam ser subseqüentemente removidos pela 
sedimentação por gravidade, assim o processo de lodo ativado começou a se 
desenvolver em 1914 na Inglaterra pelos pesquisadores Ardern e Lockett, a primeira 
ETE foi a de Salford com capacidade para tratar 303 m3/d.Em 1916 foi inaugurada nos 
Estados Unidos a ETE San Marcos, localizada no Texas, com capacidade para tratar 
454 m3/d; dez anos depois, em 1927, a ETE de Chicago North, também nos Estados 
Unidos consagra o processo de lodos ativados tratando 7,5 m3/s. 
 
 
 O Sistema de Tratamento de Esgotos 
 
Atualmente existem diversas variantes de tratamento de esgotos incluindo o tratamento 
primário, industrial visando a remoção de poluentes específicos, o tratamento 
secundário e o terciário. 
O tratamento secundário pode ser esquematizado como segue: 
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A etapa preliminar de tratamento incluem o gradeamento para remover sólidos 
grosseiros e a remoção de areia para proteger os equipamentos mecânicos. O 
tratamento primário remove o material orgânico sedimentável, o substrato solúvel é 
enviado para os tanques de aeração onde os microrganismos o utilizarão para obter 
energia e sintetizar novas células. 
A massa proveniente do tanque de aeração é enviada para os decantadores 
secundários, onde será separada. O sobrenadante depurado é enviado para o corpo 
receptor e uma parte da massa ativa retorna aos tanques de aeração e a outra parte é 
descartada para ser tratada nos digestores anaeróbios. 
Os digestores anaeróbios são utilizados para estabilizar o lodo (primário + secundário) 
antes da prensagem e disposição final. Esse processo típico de tratamento secundário 
é efetivo para remover o substrato orgânico contido nos esgotos, compreendendo a 
remoção dos sólidos suspensos e a DBO. Sais dissolvidos e outros poluentes 
refratários são removidos em pequena quantidade. No efluente final fica remanescente 
cerca de 50% de sólidos totais voláteis, 70% de nitrogênio total e 70% de fósforo total. 
 
 Sistemas de lodos ativados 
convencional 
 
Existem diversas variantes do processo e lodos 
ativados, a distinção entre os processos é 
verificada somente através das variáveis de 
processo tais como tempo de retenção celular 
e fator alimento/microrganismo. 
Os sistemas de lodos ativados convencional 
necessitam ainda uma etapa preliminar de 
tratamento, o decantador primário que é 
utilizado para remover os sólidos 
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sedimentáveis dos esgotos, reduzindo assim a carga orgânica que irá para os tanques 
de aeração. 
 
 Substâncias orgânicas nos esgotos 
 
O substrato orgânico nos esgotos é a fonte de energia para os microrganismos e são 
divididos em três grandes categorias: 
 
 proteínas (40 - 60%), 
 carboidratos (25 - 50%) e 
 gorduras (10%). 
 
Além dessas substâncias encontra-se nos esgotos pequenas quantidades de um 
número muito grande de moléculas sintéticas orgânicas compreendendo desde as 
estruturas mais simples até as mais complexas. A presença dessas substâncias tem 
nos últimos anos, complicado o sistema de tratamento de esgotos pois muitos desses 
compostos não podem ser ou são muito lentamente decompostos biologicamente. 
Para um esgoto de concentração média, aproximadamente 75% dos sólidos suspensos 
e 40% dos sólidos filtráveis são de natureza orgânica. Esses sólidos são derivados dos 
reinos animais e vegetais e atividades do homem em relação a síntese de compostos 
orgânicos. 
 
 Assimilação da matéria orgânica 
 
A maioria dos carboidratos, proteínas e gorduras presentes nos esgotos estão na forma 
de grandes moléculas que não podem penetrar na membrana celular dos 
microrganismos. 
O primeiro passo para a decomposição do composto orgânico pelas bactérias é a 
hidrólise dos carboidratos em açúcar solúvel, das proteínas em aminoácidos e gorduras 
em ácidos graxos de cadeia curta. 
Na degradação aeróbia o composto orgânico é convertido em gás carbônico e água. 
Na digestão anaeróbia, os produtos finais são ácidos orgânicos, álcoois, gás carbônico, 
metano e gás sulfídrico. 
De toda a matéria orgânica presente nos esgotos, 60% a 80% é rapidamente 
assimilada para a biodegradação. Muitos compostos orgânicos, como a celulose, 
hidrocarbonetos de cadeia saturada longa e outros compostos complexos são 
consideradosnão biodegradáveis pois necessitam de um tempo muito longo para 
serem assimilados. 
Derivados de petróleo, detergentes, pesticidas e outros compostos orgânicos sintéticos 
também são resistentes a biodegradação e alguns são tóxicos e inibem a atividade dos 
microrganismos nos processos de tratamento biológicos. 
Os microrganismos realizam a decomposição da matéria orgânica através de enzimas. 
As enzimas são proteínas que agem como catalisadores, existem enzimas que atuam 
externamente (extracelular) e outras que atuam internamente (intracelular). A ação das 
enzimas são afetadas pelas condições ambientais como pH, temperatura e 
concentração do substrato. 
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3. Impacto Ambiental 
 
Na implantação e operação de indústrias, é importante considerar que a utilização das 
potencialidades advindas dos recursos hídricos (energia, transporte, matéria-prima etc.) 
é um benefício inquestionável e único, mas precisa ser acompanhada do uso racional 
da água, sendo por isso fundamentais a redução e o controle do lançamento de 
efluentes industriais no meio ambiente, como uma das formas de cooperação e 
participação no desenvolvimento sustentável. Cabe ao setor industrial a 
responsabilidade de minimizar ou evitar que o processo produtivo acarrete em 
impactos ambientais. 
O lançamento indevido de efluentes industriais de diferentes fontes ocasiona 
modificações nas características do solo e da água, podendo poluir ou contaminar o 
meio ambiente. A poluição ocorre quando esses efluentes modificam o aspecto 
estético, a composição ou a forma do meio físico, enquanto o meio é considerado 
contaminado quando existir a mínima ameaça à saúde de homens, plantas e animais. 
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5. Prinicipais Equipamentos 
 
5.1. ABRANDADORES E DEIONIZADORES: 
 
Dureza é uma característica conferida à 
água devido presença de íons metálicos, 
principalmente os de Cálcio e Magnésio, 
produzindo as chamadas incrustações. 
 
Os Abrandadores são equipamentos 
utilizados para remoção da dureza no 
tratamento de água para caldeiras, 
operam com resinas de troca iônica e 
possuem baixo custo de manutenção pois 
necessitam de apenas sal grosso para 
regeneração da resina. 
 
As resinas utilizadas neste processo de 
troca iônica, são grânulos sintéticos, com tamanho efetivo de 0,5 mm, microporosos, 
que recebem uma solução de salmoura a 10%. 
 
A água de alimentação deve ser pré-tratada e se proveniente de poço artesiano, filtrada 
antes de entrar no equipamento.Caso seja clorada,deve-se colocar um filtro de carvão 
ativado para remover o cloro residual, que é nocivo às resinas reduzindo sua vida útil 
que é estimada em 3 anos. 
 
5.2. FILTROS DE CARVÃO 
 
São utilizados para tratamento de água onde se 
deseja a remoção do cloro e em alguns processos 
industriais. 
 
São dimensionados de acordo com a vazão de 
água a ser tratada e o processo industrial ao qual 
foi destinado. 
 
 
 
 
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5.3. FILTROS CENTRAIS 
 
São utilizados para melhorar a qualidade da água da rede publica, geralmente são 
instalados no cavalete, na entrada de água e podem ser utilizados para escolas, hotéis, 
hospitais, residências, condomínios, entre outros. 
 
Tabela de Filtros Centrais: 
 
Para todo lugar onde se requer água isenta de impurezas sólidas. 
 
 
 
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5.4. FILTROS DE AREIA 
Utilizados para clarificação da água, retém o 
particulado mais grosso, como: barro, folhas, lodo, 
entre outras impurezas. 
São muito aplicados em sistemas de tratamento de 
água como: abrandamento, deionização, ETA´s. A 
alimentação é realizada pela parte superior, 
distribuindo-se uniformemente através dos 
difusores por toda a área filtrante no sentido 
descendente. 
 
Fabricados em aço inox ou aço carbono, com 
revestimento interno e dimensionados de acordo 
com a vazão requerida. 
 
 
 
 
5.5. DISPERSOR MISTURADOR 
Utilizados para melhorar a homogenização dos 
produtos químicos. 
Geralmente são utilizados em estações de 
grande porte, seja para ETA ou ETE. 
 
 
 
 
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5.6. ELEMENTOS FILTRANTES 
 
 
Cartuchos para todas as finalidades, 
desde retenção de impurezas sólidas 
presentes na água até cartuchos com 
resinas. 
 
 
 
 
 
 
 
5.7. SISTEMAS PARA CLORAÇÃO E POLIMENTO 
 
São sistemas projetados para tratamento de 
águas que não possuem contaminação e 
requerem apenas cloração para proteção 
contra contaminação bacteriológica através 
do cloro e polimento através de filtro de 
areia. 
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5.8. SISTEMAS PARA REMOÇÃO DE FERRO 
 
Utilizados para tratamento de água com concentrações de ferro e manganês em água 
potável. 
 
O ferro e o manganês conferem sabor desagradável e causam manchas em roupas 
lavadas e superfícies de porcelana. A concentração de Ferro interfere na turbidez e cor 
da água. 
 
São projetados a partir da análise de água e da vazão de água do poço artesiano. 
 
 
 
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5.9. OUTROS ACESSÓRIOS: 
• Rotâmetros - Muito utilizado em sistemas de desmineralização para controlar a vazão 
da regeneração de resinas; 
 
• Manômetros - equipamento utilizado para controle da pressão em sistemas de 
tratamento de água; 
 
5.10. MATERIAIS FILTRANTES: 
• Areia especial - classificada e tratada com granulometrias diferenciadas de 3/4" a 0,5 
mm. São utilizadas em sistemas de pré-tratamento para eliminação de cor e turbidez; 
 
• Pedregulho e pedrisco especial classificado e tratado nas granulometrias abaixo: 
3/4” a 1/2” 
1/2” a 1/4” 
1/4” a 1/8” 
 
• Carvão antracito - Substitui a areia e possui maior índice de eficácia; 
 
• Carvão ativado - casca de côco utilizada em sistemas de desmineralização de água, 
elimina com eficiência o cloro presente na água; 
 
• Resinas de troca iônica - utilizadas para sistemas de abrandamento e 
desmineralização de água. Resina Catiônica e Aniônica; 
 
• Quartzo branco - material purificador utilizado em filtros centrais para tratamento de 
águas que já têm um pré-tratamento.