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UNIFRAN – UNIVERSIDADE DE FRANCA ENGENHARIA QUÍMICA PROJETO DE PROCESSOS INDÚSTRIA DO CLORO ALINE RIBEIRO BEATRIZ BELOTI LETICIA MACHADO MARIA LAURA SIQUEIRA MELAINE PELEGRINO FRANCA, 2017. 1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA O cloro é um elemento químico de símbolo Cl e número atômico 17 (17 prótons e 17 elétrons), com massa atômica 35,5 u. Este elemento está situado na série química dos halogênios (grupo 17 ou 7A). O Cloro, em temperatura ambiente, se encontra em sua forma biatômica (Cl2): é um gás extremamente tóxico e de odor irritante, possui coloração esverdeada, aliás, a denominação “Cloro” vem do grego chlorós, e quer dizer esverdeado. Na antigüidade, as lixívias cáusticas já eram conhecidas e foram utilizadas pelos egípcios na fabricação de sabões grosseiros. As lixívias cáusticas para as indústrias domésticas da antiguidade eram obtidas das “Tronas” do Egito (sais sódicos naturais contendo carbonato de sódio) ou das “Barrilhas” da Espanha, provenientes de cinzas de certas algas marinhas. Em 1750, o químico escocês Black descobriu o processo de produção da lixívia de soda cáustica, pela adição de cal a solução de carbonato de sódio. Em 1791, surgiu o método patenteado do médico francês Nicolás Leblanc, para produção de carbonato de sódio artificial a partir do sal comum, que impulsionou o processo de obtenção industrial da soda cáustica. Sua idéia baseou-se na transformação de cloreto de sódio em sulfato de sódio, pela ação do ácido sulfúrico. O sulfato de sódio formado era decomposto com calcáreo dando origem ao carbonato de sódio, matéria prima para a soda cáustica do processo citado. A primeira fábrica de soda cáustica, propriamente dita, foi construída somente em 1844, em Glasgow, Escócia. Em 1861, Ernest Solvay patenteou um novo processo: consistia na obtenção do bicarbonato de sódio pela passagem de amônia e gás carbônico através de uma solução de cloreto de sódio seguida da produção do carbonato de sódio, pelo aquecimento do bicarbonato de sódio. Pela adição da cal ao carbonato de sódio obteve, então, a soda cáustica. Em 1865 a Societé Solvay iniciou sua produção em escala industrial. O processo Leblanc foi abandonado, depois de ter alcançado seu apogeu em 1883 e o processo Solvay foi, gradativamente, substituído pelo processo eletrolítico, hoje largamente utilizado em todo o mundo. O processo eletrolítico começou a ser desenvolvido depois de conhecidas às leis da eletrólise e do advento do dínamo como fornecedor de corrente contínua (Siemens/1865). Na ocasião, o problema maior era manter separados o cloro e o hidróxido de sódio ao serem dissociados pela eletrólise. A primeira produção de soda cáustica em escala industrial pelo processo eletrolítico, com célula de diafragma, foi realizada em 1890 por Stroof, Parnicke e os irmãos Lang na Griesheim Elektron AG, Alemanha. Outros processos foram estudados até se chegar, nos Estados Unidos, ao desenvolvimento da célula Hooker. Já a célula com catôdo de mercúrio, foi inventada independentemente, em 1892 por Castner nos Estados Unidos e Kellner na Áustria, mas não se expandiu, na ocasião, por problemas técnicos. Somente a partir de 1935, durante a última guerra mundial, é que esta tecnologia foi aperfeiçoada por I.G. Farben na Alemanha, que desenvolveu a célula com reciclo de mercúrio. No Brasil, a primeira fábrica com células de diafragma surgiu em 1934, na empresa Eletro-Química Fluminense, enquanto que com células a mercúrio a primeira foi à empresa Eletrocloro (atual Solvay Indupa do Brasil) em 1948. Na década de 70, empresas que buscavam novas alternativas para fabricação de soda cáustica com baixo teor de cloretos e sem utilização de mercúrio, desenvolveram a tecnologia de célula de membrana. O processo foi iniciado pela Du Pont com o desenvolvimento de membranas perfluorsulfônicas (Nafion 324), através das quais já no início, era possível produzir comercialmente lixívia de soda cáustica com teor de 10% a 20% de NaOH em peso. No Japão este tipo de célula também teve rápido desenvolvimento. Em 1975, a Asahi Glass desenvolveu uma membrana perfluorcarboxílica capaz de produzir solução de soda cáustica a 35% em peso. A primeira fábrica no Brasil a utilizar esta tecnologia foi uma unidade da Aracruz Celulose, em 1981. 2. OBJETIVO Este trabalho tem como objetivo, o processo em geral de uma indústria de cloro, tais como: custos, matéria prima, produtos, equipamentos, entre outros. 3. UTILIZAÇÃO DO CLORO As aplicações do cloro são muito variadas, o que lhe dá o título de reagente mais empregado na indústria química, participando direta ou indiretamente em mais de 50% da produção química mundial. Praticamente a totalidade do cloro produzido na indústria atual é produzido a partir do cloreto de sódio, essa indústria é responsável pelo consumo de 45% do sal nos Estados Unidos, sendo apenas 1% utilizado na indústria alimentícia. 3.1 PVC A principal aplicação industrial do cloro é na fabricação de PVC (cloreto de polivinila), um plástico muito importante, que é utilizado em escala industrial desde 1930. Feito a partir de sal (57%) e óleo (43%), o PVC é um material sustentável, menos dependente do petróleo do que qualquer outro termoplástico. Devido à sua natureza versátil, tem aplicações industriais e comerciais nas áreas de construção civil, medicina, alimentos (insumo para a produção de embalagens), calçados, brinquedos, fios e cabos, revestimentos e outros. Como isolante térmico é muito utilizado em janelas, portas e forros. Na indústria automobilística, o PVC entra em muitos componentes do carro, como estofados de vinil, para-choques e tapetes, almofadas de assento de poliuretano, painéis, correias do ventilador e alternador, mangueiras, juntas e vedações, aditivos de combustível e de freio e transmissão d e fluidos. Nas aeronaves, é empregado na fabricação de titânio nos motores a jato e de alumínio na fuselagem. Também é relevante para a indústria de Tecnologia da Informação, embalagem, moda, design, materiais de revestimento, dispositivos médicos e uma infinidade de outros usos. O Instituto do PVC, fundado em 1997, reúne os segmentos da cadeia produtiva do PVC, representada por fornecedores de matérias-primas, insumos e utilidades, produtores de resinas, aditivos, equipamentos, indústria de transformação, recicladores e distribuidores. 3.2 Medicina O cloro está presente em 85% dos medicamentos, seja em sua formulação final ou como parte do processo de produção, incluindo os remédios para tratamento de Aids, alergias, artrite, câncer, depressão, diabetes, doenças cardíacas, infecções, pneumonia, hipertensão. Além disso, o cloro ajuda a proteger os pacientes de infecções hospitalares (limpar e desinfetar áreas de trabalho e matar bactérias que podem viver em sistemas de ar condicionado do hospital). Também é essencial na fabricação de produtos médicos, como bolsas de sangue, equipamentos de diálise e transfusão, cateteres, luvas cirúrgicas, embalagens para preservar e proteger medicamentos, próteses, marca-passos entre outros. 3.3 Produção de alimentos O cloro está presente na composição de 96% dos produtos químicos empregados para proteger as plantações agrícolas. No preparo dos alimentos comerciais, produtos à base de cloro são usados para eliminar bactérias de origem alimentar, tais como Salmonela, Escherichia coli e Campylobacter, na higienização das embalagens para manter os alimentos seguros e frescos, na preparação de molhos e geleias e para realçaro sabor dos alimentos. 3.4 Lazer Muitas atividades de lazer contam com equipamentos feitos com cloro, tais como piscinas de vinil, bolas de futebol, sacos de golfe, barracas de nylon e jaquetas à prova de água, roupas molhadas e balsas infláveis, pranchas de surf, raquetes de tênis e brinquedos infantis. 3.5 Tratamento de Água O cloro reage com o hidrogênio presente na água e neste momento ocorre uma liberação de oxigênio. Esta reação é responsável por matar as bactérias por oxidação (Processo conhecido como cloração da água); 4. PROCESSO PRODUTIVO O cloro é produzido pela passagem de uma corrente elétrica através de uma solução de salmoura (sal comum dissolvido em água). Este processo é chamado de eletrólise. Os subprodutos gerados são a soda cáustica (hidróxido de sódio ou NaOH) e o hidrogênio (H2). Para cada tonelada de cloro, são produzidas 1,1 toneladas de soda cáustica e 0,03% toneladas de hidrogênio. São três as tecnologias de produção de cloro: a. Células de diafragma Neste processo, a célula é dividida em dois compartimentos: o anódico e o catódico. Eles são separados por uma tela metálica perfurada, impregnada a vácuo, com amianto crisólita. Esse diafragma em instalações mais recentes pode ser de resina polimérica em substituição ao amianto crisólita. A salmoura entra no compartimento anódico e flui através do diafragma para o compartimento catódico. O cloro é produzido no compartimento anódico. Os íons de sódio passam para o compartimento catódico. A soda cáustica e o hidrogênio são produzidos neste compartimento. A soda cáustica produzida sai da célula com alta concentração de sal que é posteriormente removido por filtragem. b. Células de membrana Neste processo, os compartimentos anódico e catódico são separados por membrana (perfluorsulfônica ou perfluorcaboxílica), que permite a passagem de cations pelo qual somente passam ions de sódio e água. O cloro é produzido no compartimento do anodo, a soda cáustica e o hidrogênio são produzidos no compartimento do catodo. c. Células de mercúrio Neste processo, o mercúrio flui no fundo da célula, que atua como um catodo, que torna possível a obtenção dos produtos. A produção ocorre em dois compartimentos distintos: a célula eletrolítica e o decompositor: Na célula eletrolítica ocorre a eletrólise do sal (NaCl ou KCl), obtendo-se o cloro no anôdo e amálgama de mercúrio e sódio ou potássio no cátodo. Esta amálgama flui para o decompositor. No decompositor, que é um vaso hermético e parte integrante do sistema eletrolítico, ocorre a reação do amalgama com a água, obtendo-se a soda cáustica ou a potassa cáustica e o hidrogênio. O mercúrio volta ao primeiro compartimento, em circuito fechado. No Brasil, a tecnologia mais utilizada pelo setor de cloro e soda é a de diafragma, que corresponde a (63%) da capacidade instalada, sendo 9% diafragma sem asbestos e 54% com crisotila. Em seguida vem a tecnologia de membrana (23%) e a de mercúrio (14%). 5. BALANÇOS 6. EQUIPAMENTOS 6.1 Gerador de cloro (Hipoclorito de Sódio) Gerador de Hipoclorito de Sódio modelo Posiclor para a produção de hipoclorito de sódio no próprio local de aplicação. É de fácil instalação, pois o equipamento já vem pronto para o uso, sendo necessária somente uma alimentação de água limpa, sal e energia elétrica. Temos diversos modelos, com capacidade de produção a partir de 50 gramas de cloro equivalente por hora. O tratamento de água é importante para o abastecimento das grandes e pequenas cidades, pois há muitos agentes como bactérias e outros organismos nocivos a saúde que precisam ser eliminados. Para a retirada completa desses agentes é necessária a utilização de um Gerador de Cloro, que produz e aplica o hipoclorito de sódio. Trata-se de um composto a base de sal capaz de oxidar o material orgânico, matar bactérias e demais organismos que podem fazer mal à saúde. O hipoclorito de sódio não faz qualquer mal à saúde, pois mata os agentes nocivos à saúde como oxidante de matéria orgânica e microrganismos. O gerador de hipoclorito sódio deixa na água agentes desinfetantes como compostos de cloro, tais como o ácido hipocloroso, tornando a água livre de contaminações. Os geradores produzem cloro de forma segura, eficiente e sustentável, o que assegura um nível de cloro estável. A solução produzida é mais completa que os demais tratamentos convencionais, devido à solução de ácido hipocloroso e radicais livres de oxigênio, que também não representam risco a saúde. 6.1.2. Como funciona Geralmente, os Geradores de Cloro apresentam três partes, sendo a primeira o controlador, a segunda é a central de energia e a terceira parte é a célula eletrolítica. O controlador retifica a corrente tornando-a de corrente alternada em corrente contínua que fará com que a solução de salmoura que passe pela central eletrolítica se transforme em hipoclorito de sódio, que será dissolvido na água. A bomba da piscina, ou a bomba do tratamento de água estando intertravadas com a central eletrolítica, só permite que a central funcione quando a bomba estiver funcionando, evitando o consumo excessivo de energia. A produção de hipoclorito de sódio pode ser ajustada, conforme as necessidades, por meio da regulagem do nível de produção, disponível no Gerador de Cloro. Os modelos mais modernos apresentam a capacidade de reverter a polaridade em diferentes períodos, aumentando a vida útil do equipamento. Estes equipamentos necessitam apenas de uma fonte de água limpa, sal e energia elétrica para funcionar. Adquira um que possua a capacidade de produção conforme o volume de água do projeto. Existem modelos que podem produzir a partir de 50 gramas de cloro por hora. É importante que os geradores de cloro estejam dentro das exigências da portaria 2914/2011 MS. 6.2 Gerador De Cloro Hidrogeron Para Piscinas Agora o tratamento de suas piscinas pode ser automatizado, simples e econômico! Além disso, você e seus clientes poderão desfrutar de água da mais alta qualidade, leve, cristalina e com cloração constante, 24h por dia*, sempre no teor ideal. Nota*: acionado com o funcionamento dos filtros da piscina. O Gerador de Cloro (Gerador de Solução de Hipoclorito de sódio) Hidrogeron é o sistema de cloração mais avançado da atualidade, pois produz e aplica o cloro nas piscinas de forma segura, econômica e sustentável, assegurando água da mais alta qualidade sanitária, cristalina e leve. Com a mais alta tecnologia em cloração, produz o cloro na sua própria casa de máquinas, utilizando apenas sal, água e energia elétrica – exclusiva tecnologia que não adiciona sal na piscina. A aplicação do cloro na piscina é totalmente automatizada! É a alternativa mais moderna, saudável e segura da atualidade. Para qualquer modelo ou volume de piscina, seja ela térmica ou aberta. Conheça de perto essa tecnologia que vai te surpreender! A solução oxidante a base de hipoclorito de sódio produzida é muito mais completa que os métodos de cloração tradicionais. Contém, além de cloro livre, ácido hipocloroso, radicais livres de oxigênio e peróxido de hidrogênio, todos com alto poder de oxidação. A Hidrogeron é desenvolvedora da tecnologia em Geradores de Hipoclorito in Loco, conforme se apresenta e atua desde 1996 em todo o Brasil. Por estas razões tem total domínio da tecnologia, além do depósito de patente de invenção da mesma. São mais de 10 mil localidades por todo o Brasil que já utilizam os geradores de cloro Hidrogeron, no SANEAMENTO, INDÚSTRIAS E PISCINAS.7. OPERAÇÃO & BENEFÍCIOS A produção ocorre a partir da eletrólise da salmoura. Utiliza somente água, energia elétrica e sal (cloreto de sódio), insumos de fácil acesso e baixo custo. Sistema Automatizado com Cloração 24H* Permite o uso da piscina, mesmo durante o período de cloração. Reduz o uso de outros produtos químicos no tratamento da piscina. Permite automação das dosadoras com analisadores de cloro, mantendo o residual sempre em níveis estáveis.** Permite maior estabilidade do pH. Reduz passivo trabalhista, pois não há contato com produtos químicos perigosos. Maior atratividade pela qualidade das piscinas. Produção e controle de dosagem automatizadas dispensam o manuseio e o transporte de produtos químicos insalubres. Água sempre cristalina e em conformidade com normas sanitárias. 7.1. Benefícios Para Seus Clientes Reduz irritação nos Olhos. Mais conforto, pois minimiza o Ressecamento e odor de cloro da Pele. Piscina clorada litro a litro, sempre na medida certa. Ideal para Natação de Bebês, Crianças, Pessoas Alérgicas ou com problemas respiratórios Água mais limpa, leve e cristalina. 7.2. Automação Com a oscilação do fluxo de usuários, incidência solar ou temperatura do ambiente, o consumo de cloro se altera. Quando a dosagem é monitorada e controlada constantemente, o teor de cloro e consequentemente, a qualidade sanitária da água se mantêm estável. A produção e dosagem da solução a base de hipoclorito de sódio é automatizada, dispensando contato manual com o produto químico. Os geradores Hidrogeron permitem integração de analisadores de cloro e pH com dosadoras microprocessadas, assegurando maior controle e qualidade da água e evitando desperdício de produtos químicos. Ao integrar o gerador de cloro com Bombas dosadoras microprocessadas Hidrogeron e analisadores é possível assegurar o teor pré-determinado de cloro 24/dia. Isto significa que a dosagem de cloro se auto-ajusta constantemente, em função da demanda das piscinas. 7.3. ELETRODOS COM PROCEDÊNCIA Somente quem detém total controle dos processos pode oferecer tecnologia com qualidade incontestável! Os Eletrodos da célula eletrolítica Hidrogeron são produzidos em nossa matriz, sob rígido controle de qualidade e rastreabilidade, com processos certificados pela ISO9001. Passam por testes de qualidade e vida útil, garantindo máxima durabilidade e segurança para seu investimento. 7.4. Funcionamento do Sistema Geclor A Geração de hipoclorito de sódio no local é um processo simples e direto. Nossos sistemas funcionam através da alimentação de água, sem dureza ou desmineralizada, em um saturador de salmoura (H2OSAT). O sal dissolve-se para formar uma solução de salmoura a 30%, que é diluída ainda mais até chegamos a uma salmoura a 3%. Esta salmoura passará através da célula (s) eletrolítica (s). As células aplicam uma tensão de Corrente Contínua (CC) nesta solução salina e o hipoclorito de sódio é produzido no local a uma concentração 0,5 a 0,8%. O hipoclorito de sódio é armazenado com segurança em um tanque projetado para acomodar a saída do sistema com um ou mais dias (dimensionado conforme necessidade do cliente). Quando o hipoclorito de sódio atinge o ponto de baixo nível, o sistema GECLOR irá reiniciar automaticamente para reabastecer seu suprimento. Uma bomba de dosagem injeta e aplica o hipoclorito, conforme necessário. 7.4.1. Benefícios do Processo A geração de hipoclorito de sódio no local tem muitas vantagens sobre os sistemas convencionais de cloro. As vantagens incluem a segurança, custos operacionais reduzidos, solução consistente e equilibrada, e produção sob demanda no local. Também elimina o planejamento de gestão de segurança de processos, de gestão de riscos, de compra, transporte e armazenagem de produtos químicos perigosos, reduzindo subprodutos da desinfecção. O benefício mais importante é a melhoria da qualidade da água. 8. PERIGOS DO CLORO Transporte de cloro em massa em estradas lotadas e em áreas residenciais se tornou uma grande preocupação de segurança. Autoridades Federais, Estaduais e Municipais, reconheceram este problema e estão ditando novas legislações, normas e regulamentações, em busca de minimizar riscos. As Regulamentações estão mais rigorosas no que tange a gases tóxicos, e as descargas acidentais de cloro têm exigido dos profissionais do setor a procurar métodos alternativos de desinfecção. Com o sistema GECLOR esses riscos foram praticamente extinguidos já que o transporte por rodovias e cidades é de SAL (NaCl). Qual o risco do transporte de sal para população? Quanto a armazenagem o que será armazenado é hipoclorito de sódio a uma concentração de 0,5% a 0,8% (hipoclorito de cálcio é a 65% e hipoclorito tradicional é a 12%) e, como o sistema GECLOR produz em função da demanda, a armazenagem é de 1 dia, em média. Com isso a tecnologia GECLOR vem a ser a mais indicada solução para atender a demanda de cloro que necessita, com redução de custos, segurança, autonomia de produção sem dependência de fornecedores da indústria química, ambientalmente correto, etc. 9. BENEFÍCIOS DO CLORO Na virada do século passado, o cloro foi a chave para eliminar doenças e epidemias transmitidas pela água. Desde então, tem sido inestimável no fornecimento de uma fonte segura e sanitária da água potável. A desinfecção, através da aplicação do cloro na água, tornou-se o padrão na prevenção de doenças e é responsável por salvar milhões de vidas. No entanto, à medida que aprendemos e adquirimos mais conhecimentos, a tecnologia melhora e exigimos garantias adicionais para proteger o nosso modo de vida em nossa sociedade moderna. Ao entrarmos novo milênio, temos novos desafios para a saúde pública e segurança. Com o aumento da densidade de cultivo e da população, há menos tolerância para liberações químicas acidentais. Em resposta a esse desafio, a Brasandino desenvolve sistemas seguros e eficientes que fornecem os benefícios de cloro, sem os perigos de manuseio de produtos químicos e de armazenamento. 10. CUSTOS 1. SAL (HIDRÓXIDO DE SÓDIO) 2. Gerador de cloro Custo de R$ 52000 de instalação para uma empresa de pequeno porte. 3. Água 15m³ de água é equivalente a 18,00 reais. 11. TRATAMENTO DE EFLUENTE A utilização de água pela indústria pode ocorrer de diversas formas, tais como: incorporação ao produto; lavagens de máquinas, tubulações e pisos; águas de sistemas de resfriamento e geradores de vapor; águas utilizadas diretamente nas etapas do processo industrial ou incorporadas aos produtos; esgotos sanitários dos funcionários. Exceto pelos volumes de águas incorporados aos produtos e pelas perdas por evaporação, as águas tornam-se contaminadas por resíduos do processo industrial ou pelas perdas de energia térmica, originando assim os efluentes líquidos. Um efluente pode conter poluentes orgânicos e inorgânicos, que podem estar solúveis na água ou em suspensão na forma de partículas (sólidas ou líquidas). O material em suspensão pode ser removido da água por métodos físico-químicos, cuja escolha dependerá das características do material particulado (tamanho, densidade, carga elétrica, etc.). Os processos de tratamento a serem adotados, as suas formas construtivas e os materiais a serem empregados são considerados a partir dos seguintes fatores: a legislação ambiental regional; o clima; a cultura local; os custos de investimento; os custos operacionais; a quantidade e a qualidade do lodo gerado na estação de tratamento de efluentes industriais; a qualidadedo efluente tratado; a segurança operacional relativa aos vazamentos de produtos químicos utilizados ou dos efluentes; explosões; geração de odor; a interação com a vizinhança; confiabilidade para atendimento à legislação ambiental; possibilidade de reuso dos efluentes tratados a. Legislação ambiental A legislação é a primeira condicionante para um projeto de uma estação de tratamento de efluentes industriais, sendo importante ressaltar que as diferenças das legislações muitas vezes inviabilizam a cópia de uma estação de tratamento que apresente sucesso em um Estado para outro. Uma ETE pode ser suficiente para atender a legislação de um Estado, mas não atender a todos os limites estabelecidos por outro Estado. Considerando que a indústria de produção de cloro seria construída e operada na região de Franca/Patrocínio Paulista, o efluente seria despejado na bacia hidrográfica Sapucaí-Mirim que é classificada, dentro dos municípios como Classe 2 e fora dos municípios como Classe 4. Sendo assim, segundo a Resolução CONAMA N.º 20 de 18 de junho de 1986, os parâmetros a serem seguidos para a Classe 4 são: I - materiais flutuantes, inclusive espumas não naturais: virtualmente ausentes; II - odor e aspecto: não objetáveis; III - óleos e graxas: toleram-se iridescências; IV - substâncias facilmente sedimentáveis que contribuam para o assoreamento de canais de navegação: virtualmente ausentes; V - fenóis totais (substâncias que reagem com 4 - aminoantipirina) até 1,0 mg/L de C6H5OH; VI - OD, superior a 2,0 mg/L O2 em qualquer amostra; e, VII - pH: 6,0 a 9,0. Baseando-se tanto na legislação do Estado de São Paulo, o Decreto 8468 que regulamenta a lei 997 de 1976 como a legislação federal, a resolução 20 do CONAMA (Conselho Nacional de Meio Ambiente), no Estado de São Paulo o controle é realizado utilizando-se somente a DBO como parâmetro. É exigida a redução de carga orgânica de 80% ou que a DBO apresente concentração máxima de 60mg O2 /L. b. Processos de tratamento de efluente Para se conseguir boas eficiência de remoção de cada um dos parâmetros, as técnicas de tratamento são divididas em graus ou níveis: pré-tratamento ou tratamento preliminar, tratamento primário, tratamento secundário e tratamento terciário. Operações físicas unitárias: formas de tratamento dos efluentes nas quais se utiliza forças físicas para remoção de contaminantes. Entre estas, pode-se citar a sedimentação, flotação, filtração, gradeamento, entre outros. Processos químicos unitários: métodos de tratamento nos quais através da adição de produtos químicos ou de reações químicas ocorre a remoção ou conversão de contaminantes presentes nos efluentes. Cabe citar como exemplo a precipitação, desinfecção e adsorção. Processos biológicos unitários: métodos de tratamento nos quais através de atividade biológica ocorre a remoção de contaminantes presentes nos efluentes. Entre tais atividades, pode-se citar a nitrificação e a desnitrificação. i. Tratamento preliminar É a primeira etapa do tratamento cuja finalidade é a remoção de sólidos grosseiros e areia, a fim de que estes não danifiquem as tubulações e os sistemas de bombeamento, protegendo, dessa forma, as próximas etapas do processo. Os mecanismos básicos de remoção são de ordem física, sendo que o fluxo típico do esgoto nesse nível de tratamento corresponde à passagem do efluente em uma grade (para remover sólidos grosseiros), em um desarenador (para remover areia, através do processo de sedimentação) e por um medidor de vazão. Uma vez que o efluente gerado pela indústria sendo estudada nesse trabalho não contém sólidos grosseiros a serem barrados por gradeamento e nem areia, esse tratamento pode ser dispensado. ii. Tratamento primário O tratamento primário é empregado para a remoção de sólidos suspensos e material flotante e também para o condicionamento do efluente para o tratamento secundário ou para descarga. Pode remover de 40 a 70% dos sólidos em suspensão e cerca de 35% da DBO5. As seguintes técnicas são empregadas nesta faze de tratamento: 1. Sedimentação O processo de sedimentação é uma das etapas de clarificação, devendo ser aplicado conforme as características de cada efluente e do processo de tratamento. Nos decantadores primários, sob as condições de escoamento normalmente adotadas em seus projetos, ocorre remoção de 40 a 60% de sólidos em suspensão dos esgotos sanitários, correspondendo a cerca de 30 a 40% da DBO. O processo de sedimentação é governado principalmente pela concentração das partículas em suspensão. Quanto mais concentrado for o meio, maior é a resistência à sedimentação. Em suspensões bastante diluídas prevalece a sedimentação do tipo I (individual ou discreta). Neste caso as partículas sedimentam-se individualmente sem ocorrer interrelações, segundo uma velocidade constante ao longo da profundidade do tanque. É o tipo de sedimentação predominante nas caixas de areia. Neste caso, a velocidade de sedimentação pode ser calculada através do equilíbrio de forças atuantes sobre a partícula na direção vertical (força gravitacional, para baixo, e empuxo mais força de atrito, para cima), do qual resulta a lei de Stokes. Aumentando-se a concentração de sólidos em suspensão, passa a prevalecer a sedimentação do tipo II, também chamada de sedimentação floculante. Neste caso, a maior concentração de partículas permite a formação de emaranhados ou flocos de maior velocidade de sedimentação ao longo de suas trajetórias, fazendo com que a velocidade de sedimentação aumente com a profundidade. É o que tipicamente ocorre nos decantadores das ETAs, também nos decantadores primários de esgotos onde a relativa e elevada concentração de sólidos em suspensão permite tais interações. A partir deste caso, não é mais válida a lei de Stokes, devendo-se proceder ensaios em colunas de sedimentação para a obtenção de parâmetros para o projeto das unidades. Há dois tipos de decantadores, os retangulares e os circulares. Alguns autores preconizam que como decantadores primários devem ser utilizados preferencialmente os de seção retangular, melhores para a assimilação das variações de vazão do efluente, e como decantadores secundários podem ser utilizados os de seção circular, pois nesta situação a variação de vazão de alimentação é menor e os decantadores circulares são de implantação mais barata. Pode-se também empregar decantadores circulares como primários, atribuindo-lhes menor eficiência na remoção de DBO. Defeitos construtivos ou de instalação dos decantadores 2. Coagulação/floculação Processo que visa remover material coloidal e partículas muito finas que sedimentam muito lentamente. Os coloides podem ser formados por microrganismos, gorduras, proteínas, e argilas, estando o diâmetro das partículas coloidais na faixa de 0,1 de 0,01 µm. Os coloides possuem propriedades elétricas que criam uma força de repulsão que impede a aglomeração e sedimentação das partículas. Assim, as partículas permanecem muito pequenas, e não sedimentam facilmente, não podendo ser removidas por processos físicos convencionais. Quando a sedimentação se torna ineficiente, devido à velocidade de sedimentação/flotação ser muito pequena, emprega- se o processo de coagulação/floculação. A adição de agentes coagulantes é muito utilizada, sendo também eficaz para a remoção de fósforo, tendo como desvantagens o custo dos produtos químicos e o maior volume de lodo formado. As grandes vantagens são de praticidade e a boa qualidade dos efluentes obtidos. Os coagulantes mais comuns são o sulfato de alumínio e o cloreto férrico(reações 1 e 2 abaixo). Al2(SO4)3 14H2O 2Al(OH)3 (s) + 3H2SO4 + 8H2O (1) FeCl3 + 3H2O Fe(0H)3 (s) + 3HCl (2) Estas substâncias neutralizam as cargas elétricas dos coloides e das partículas pequenas, induzindo a formação de flocos, que apresentam maior velocidade de sedimentação. O processo pode ser conduzido em um ou mais tanques, sendo constituído de uma etapa de agitação rápida para a coagulação e de outra de agitação lenta para a floculação. O lodo gerado (sedimentado), em geral, deve ser adensado e ter um destino adequado. 3. Flotação A flotação é outro processo físico muito utilizado para a clarificação de efluentes e a consequente concentração de lodos, tendo como vantagem a necessidade reduzida de área, tendo como desvantagem um custo operacional mais elevado devido à mecanização. Deve ser aplicada principalmente para sólidos com altos teores de óleos e graxas e ou detergentes tais como os oriundos de indústrias petroquímicas, de pescado, frigoríficas e de lavanderias. A Flotação pode ser definida como sendo um processo de separação de partículas sólidas ou líquidas (óleo, por exemplo) de uma fase líquida através da utilização de bolhas de gás, normalmente o ar. As bolhas, aderindo à superfície das partículas, aumentam seu empuxo, provocando a ascensão das mesmas em direção à superfície da fase líquida, onde são devidamente coletadas após atingirem concentração adequada. A remoção do material flotado pode ser realizada por escoamento superficial como nos decantadores ou por raspagem superficial. Como a flotação depende do tipo de superfície da matéria particulada, testes de laboratório e em plantas piloto são usualmente realizados para verificar os critérios de projeto. Os fatores que devem ser considerados no projeto de unidades de flotação incluem a concentração do material articulado. A quantidade de ar usado; a velocidade de ascensão da partícula; e a taxa de alimentação dos sólidos. 4. Precipitação química A precipitação química se aplica à remoção de material inorgânico dissolvido no efluente, em particular os metais pesados. Em geral os metais são solubilizados em condições ácidas e precipitam em conduções alcalinas. A precipitação de metais ocorre pela formação de hidróxidos metálicos, devendo ser verificada a curva de solubilidade dos metais (pH x solubilidade). A maior dificuldade é a precipitação concomitante de diversos metais, sem que as curvas de solubilidade apresentem coincidências entre as concentrações mínimas. Deve-se observar também se as concentrações mínimas obtidas pelo tratamento, quando a precipitação ocorre em um pH comum a diversos materiais, são inferiores aos limites estabelecidos para lançamento nos corpos receptores ou na rede coletora. A precipitação de metais na forma de sulfetos é também muito eficiente, posto que sulfetos metálicos apresentam solubilidade muito baixa. No entanto, o processo exige cuidados, pois há risco de emissão de gás sulfídrico (H2S). Uma vez que existe a forma de produção de cloro com mercúrio, em caso de contaminação, deve-se precipitar o mercúrio. iii. Tratamento secundário Destina-se à remoção de matéria orgânica dissolvida e matéria orgânica em suspensão. A principal característica do tratamento secundário é a inclusão de uma fase biológica, uma vez que a remoção da matéria orgânica ocorre em função de reações bioquímicas, realizadas por microrganismos (bactérias, fungos, entre outros). Os principais tratamentos biológicos de esgoto são: 1. Lagoas de Estabilização Unidades de tratamento de esgoto cuja construção é simples, baseando-se, principalmente, em movimentos de terra (corte e aterro) e preparação dos taludes. Há diversas variantes de tal unidade como Lagoa Facultativa; Lagoa Anaeróbia; Lagoa Aerada-Facultativa; Lagoa Aerada de Mistura Completa; Lagoa de Decantação; entre outros. 2. Filtros Biológicos Unidades de tratamento aeróbio que consistem em um tanque preenchido com material grosseiro (pedras, ripas, materiais plásticos, entre outros), sobre o qual o esgoto é aplicado. Na superfície de tal material cresce biomassa, formando uma película microbiana. Dessa forma, conforme o esgoto entra em contato com tal película, a matéria orgânica fica retida tempo suficiente para a sua estabilização. Algumas variantes são: Filtros biológicos de baixa carga; Filtros biológicos de alta carga; biodiscos; entre outros. 3. Reatores Anaeróbios Em tratamentos anaeróbios são gerados gases como o metano e o gás carbônico. Há diversas variantes de reatores anaeróbios, sendo os dois mais utilizados o Filtro Anaeróbio e o Reator UASB. O primeiro frequentemente é aplicado para efluentes previamente tratados em tanques sépticos. Este remove a maior parte da matéria orgânica, sendo que o filtro realiza uma remoção complementar de DBO. No segundo, a biomassa cresce dispersa no meio e as bactérias tendem a se aglutinar, formando um meio suporte para outras bactérias. Tal aglutinação favorece o aumento da eficiência do sistema. 4. Lodo Ativado Este processo consiste em um reator onde a grande concentração de biomassa fica em suspensão no meio líquido. Quanto mais bactérias houver em suspensão, maior será o consumo de alimento, ou seja, maior será a assimilação da matéria orgânica presente no esgoto bruto. A biomassa (bactérias) que cresce no tanque de aeração, devido à sua propriedade de flocular, é removida por sedimentação em um decantador secundário, permitindo que o efluente saia clarificado. Para garantir a elevada concentração de biomassa no reator, o lodo sedimentado é recirculado para a unidade de aeração. Este é o princípio básico do sistema de lodos ativados, possuindo assim, dependendo das variantes, o decantador primário, o tanque de aeração, o decantador secundário e elevatória de recirculação. Para tratamento da fase solida e gasosa e dependendo da variante do processo é necessário utilizar adensadores de lodo, digestores, desidratação mecânica e sistemas de coleta de gases que podem ser reutilizados como fontes energéticas dentro do processo de reaproveitamento da energia elétrica e térmica utilizando o gás metano e lodo na cogeração bem como a energia térmica na secagem do lodo. O processo de lodos ativados é bastante utilizado em situações em que se deseja uma elevada qualidade do efluente com baixos requisitos de área. Os lodos gerados precisam de tratamento e esse tratamento tem basicamente dois objetivos: a redução de volume e a redução de teor de matéria orgânica. Para alcançar estes objetivos, o tratamento do lodo usualmente inclui uma ou mais das seguintes etapas: Adensamento (adensadores por gravidade, flotadores por ar dissolvido, centrífugas e prensas; desaguadoras) ;Estabilização (digestão anaeróbia/aeróbia, tratamento químico por alcalinização, secagem térmica por peletização); e Desidratação (leitos de secagem, centrífugas, prensas desaguadoras e filtros prensa). Lembrando que, caso ocorra a contaminação com mercúrio, o lodo gerado desse tratamento não deve ser utilizado na agricultura e deve ser descartado em um aterro conforme a classificação de seu lodo. 12. CONCLUSÃO Com esse trabalho concluímos que a produção de cloro se desenvolveu rapidamente no país e no mundo, aprimorando sua produção e a deixando mais ecologicamente correta com outras formas de produção sem a presença de mercúrio, se tornando uma das indústrias com produto, e até mesmo subproduto, tendo participação em vários outros processos produtivos, tendo produzido 1.201,8 mil toneladasde cloro no período de jan/dez de 2006. 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Como funciona 6.2 Gerador De Cloro Hidrogeron Para Piscinas 7. OPERAÇÃO & BENEFÍCIOS 7.1. Benefícios Para Seus Clientes 7.2. Automação 7.3. ELETRODOS COM PROCEDÊNCIA 7.4. Funcionamento do Sistema Geclor 7.4.1. Benefícios do Processo 8. PERIGOS DO CLORO 9. BENEFÍCIOS DO CLORO 10. CUSTOS
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