resumo final

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Universidade Federal de São João Del Rei 
Campus Alto Paraopeba 
 
 
 
 
 
 
Resumo 
 
 
 
 
Bruno de Souza Gonçalves - 104500029 
Jéssica Moreira- 104500016 
Nara Luiza Nunes e Nascimento - 104500045 
Professora: Patrícia da Luz Mesquita 
 
 
 
 
 
Ouro Branco 
Outubro de 2014 
 
CAVALCANTI, José Eduardo W. de A. Manual de tratamento de efluentes industriais. São 
Paulo: Engenho, 2009. 453 p. 
 
Tratamento por coagulação, precipitação química e floculação 
Os processos de tratamentos físico-químicos de clarificação tem por finalidade aglutinar 
partículas em suspensão contidas em águas residuárias com a adição de coagulantes ou 
floculantes, para reduzi sólidos em suspensão e coloidais, carga orgânica e de alguns tipos de 
poluentes prioritários da fase líquida para a fase sólida formada. São necessárias quatro fases: 
neutralização, coagulação, floculação e sedimentação ou flotação. A neutralização consiste na 
eliminação das cargas eletrostáticas superficiais responsáveis pela repulsão entre as partículas. 
A coagulação e a processo de aglomeração de partículas em suspensão pela adição de um 
coagulante adequado, que fornece carga iônica oposta a das partículas. Por fim, a floculação, 
que é a formação de flocos. 
Os coagulantes ou floculantes utilizados nos processos são compostos por cátions 
polivalentes (A1
3+
, Fe
3+
, Fe
2+
, Ca
2+
, etc). Devido às complexas reações que ocorrem é essencial 
estabelecer um pH ótimo de floculação, bem como determinar a dosagem de coagulante. 
O tratamento físico-químico pode ser utilizado como tratamento de efluentes industriais, 
objetivando: 
 A clarificação de despejos contendo sólidos em suspensão ou material coloidal, 
como óleo solúvel ou emulsificado. 
 O desbaste parcial de carga orgânica (DBO) antes de um tratamento biológico. 
 A eliminação de poluentes recalcitrantes. 
 A remoção de metais pesados como cianeto, arsênico, fluoretos, boro, fósforo 
etc. 
 O polimento de efluente de tratamento biológico com relação a sólidos em 
suspensão e turbidez visando tratamentos avançados como (filtração simples, 
micro ou ultrafiltração e osmose reversa. 
A suspensão formada no processo de coagulação/floculação poderá ter tendência a 
decantar ou a flotar, ou mesmo a incorrer em ambas as situações ao mesmo tempo. Assim, 
podendo definir as unidades de separação de fases no processo de tratamento. 
 
 
 
 
 
 
Tratamento por Membranas 
Esse capítulo aborda os processos de separação envolvendo membranas de micro, ultra 
e nanofiltração, além da osmose reversa, onde a microfiltração faz uso de membranas porosas 
com diâmetro de poro entre 0,1 a 0,3 µm; na ultrafiltração esse diâmetro varia de 0,025 a 0,1 
µm; na nanofiltração ele é da ordem de 0,001 µm; já a osmose reversa esses poros possuem um 
diâmetro menor do que 0,001 µm. 
As membranas podem ser classificadas em função do material polimérico utilizado e 
podem ter configurações variadas (enroladas em espiral, fibras ocas, tubulares e placas planas). 
Para se projetar um sistema de separação por membrana, devemos levar em 
consideração as características do fluido de alimentação, a vazão do permeado produzido, os 
padrões de qualidade desejados, a taxa de recuperação da água, o material das membranas, o 
tipo de associação e o arranjo das membranas, as características dos poros e a taxa de fluxo. 
Além disso, são necessários outros elementos para operacionalizar o sistema: bomba para 
pressurizar o conduto de alimentação; válvula instalada no conduto do concentrado para regular 
a pressão da alimentação; conduto de coleta do permeado; dispositivos para a remoção do 
material retido na superfície da membrana; e algumas substâncias químicas utilizadas para 
garantir a durabilidade da membrana. 
A diminuição do fluxo de fluido através da membrana ocorre devido a três fatores: 
formação de torta na superfície da membrana; géis ou camadas de precipitado; e formação de 
limo ou biofilmes na superfície da membrana. Dessa forma, para preservar a eficiência da 
membrana, são realizadas limpezas periódicas através de métodos químicos. 
Na microfiltração a água passa através das paredes das fibras, enquanto os particulados 
do fluxo de alimentação são retidos na parte externa. Esse processo pode ser adotado como pré-
tratamento e remove principalmente colóides, podendo separar também alguns microorganismos 
e os flocos formados através da coagulação e da floculação. Nesse tipo de sistema são 
necessários um baixo consumo de energia, e uma baixa pressão como força motriz. 
A ultrafiltração pode remover, por exemplo, colóides, sólidos em suspensão, óleos e 
graxas, silicatos e proteínas, microorganismos e macromoléculas. Nesse processo, ocorre o 
transporte de uma solução através dos poros de uma membrana semipermeável sob baixa 
pressão e com uma pressão osmótica desprezível. Esse tipo de sistema pode ser realizado 
isoladamente ou associado a outros processos de tratamento, além de poder ser usado como um 
pré-tratamento quando o sistema agrega um processo de osmose reversa. Em alguns casos de 
ultrafiltração, o processo ocorre de dentro para fora da membrana. Os tipos de membranas de 
ultrafiltração utilizados devem ser robustos para garantir uma vida operacional longa, resistindo 
à contrapressão nas operações de limpeza. 
A nanofiltração pode ser considerada como uma ultrafiltração mais restritiva ou como 
uma osmose reversa menos rígida e é classificada como um processo de retenção de moléculas, 
tais como as matérias orgânicas naturais e de poluentes emergentes; e íons tri e bivalentes com 
mais do que uma carga negativa. A utilização da nanofiltração exige pré-tratamento a fim de 
proteger as membranas e também potencializar as possibilidades de separação propiciadas pelo 
processo, são eles: a filtração convencional; a microfiltração; e a ultrafiltração. Além disso, a 
nanofiltração pode ser usada como um pré-tratamento para a osmose reversa, eletrodiálise 
reversa, troca iônica ou para fracionar substâncias. 
Na osmose reversa o objetivo é a obtenção de um fluido isento (ou quase) de sais. Para 
isso é necessário que se imprima uma pressão (superior à pressão osmótica) sobre a solução 
mais concentrada, forçando-a a atravessar a membrana em direção à solução menos 
concentrada. Esse tipo de processo pode ser usado para remover substâncias orgânicas e 
inorgânicas dissolvidas em águas residuárias industriais; Remoção de salinidade para permitir 
tratamentos biológicos; Remoção de compostos orgânicos dissolvidos tóxicos; obtenção de água 
para reuso; Remoção do íon amônia após sua conversão em amoníaco; Remoção de 
microorganismos; Remoção de metais pesados (Zn, Ni, Cu); remoção de arsênio e fluoreto; 
Adequação para reuso em geração de vapor; Adequação para reuso em sistema de refrigeração: 
e Produção de água. O dimensionamento dos sistemas de osmose reversa leva em conta as 
características físico-químicas do afluente, particularmente o teor de sólidos dissolvidos totais. 
A taxa de fluxo, GFD (taxa de fluxo) é função da característica do afluente ao sistema e de seu 
SDI (Silt Density Index). 
 
Tratamento por Adsorção e Troca Iônica 
No processo de adsorção ocorre a separação das substâncias orgânicas e inorgânicas que 
estão em solução sobre uma interface entre um liquido e um sólido. Esse processo pode ser 
químico, quando a ligação química entre o adsorvente e o adsorvido é forte, ou físico, quando 
essa ligação for fraca e a reação puder ser revertida e pode ser realizada por meio de carvão 
ativo ou por argilas organolíficas. 
O mecanismo de separação da adsorção se deve a uma rápida formaçãode uma 
concentração interfacial de equilíbrio, seguida de uma lenta difusão das moléculas de soluto 
dentro dos poros das partículas de carvão ativado. Diversos fatores interferem nesse mecanismo, 
tais como a taxa de transferência de massa, o tempo de contato, a natureza do adsorvente e da 
substância a ser adsorvida, a natureza da solução, a concentração do material a ser adsorvido, a 
área da superfície do poro, a presença de filme biológico na superfície do grão de carvão 
ativado, entre outros. A adsorção em carvão ativado pode ocorrer devido à baixa ou alta 
solubilidade de um soluto no despejo e o processo se dá em três etapas: transferência de 
adsorvido através o filme biológico que se forma em torno do adsorvente; difusão através dos 
poros do adsorvente; e formação de ligações químicas entre o material orgânico dissolvido e o 
carvão. 
O carvão ativado é obtido a partir do seguinte processo: aquecem-se os materiais de 
origem vegetal (amêndoas, coco, etc.) de forma a eliminar os hidrocarbonetos e, posteriormente, 
expõe-se a partícula a um gás oxidante em alta temperatura, produzindo uma estrutura porosa no 
carvão criando, consequentemente, uma grande área superficial interna. Existem dois tipos de 
carvão ativado: o granular, usado normalmente em colunas de leito fixo, e o em pó, que é 
adicionado ao efluente por um tempo e depois sofre decantação. Outra forma de se usar o 
carvão em pó é em conjunto com o processo de lodos ativados, obtendo como vantagem a 
manutenção da estabilidade do sistema durante choque de cargas; a redução das concentrações 
de "poluentes prioritários" presentes; a remoção de amônia e cor; e a melhoria na estabilidade 
do lodo. Para que seja possível usar o carvão é necessário que o mesmo possa ser regenerado 
quando atingida a sua capacidade de adsorção. O carvão do tipo granular pode ser regenerado 
mediante tratamento térmico, já o em pó, não possui metodologia definida. 
A adsorção por carvão ativado pode ser usada para a remoção de contaminantes de 
natureza orgânica que são difíceis de remover em sistemas biológicos convencionais de 
tratamento, além da remoção de compostos orgânicos refratários como trihalometanos, bem 
como compostos inorgânicos (nitrogênio, sulfeto e metais pesados). O carvão ativo composto de 
óxido e hidróxido de ferro reagidos quimicamente com o carvão mineral atua como um meio 
filtrante na remoção, por adsorção reversível, de cátions metálicos e ânions solúveis em água. Já 
o carvão biologicamente ativado é usado no tratamento de compostos orgânicos e inorgânicos 
sintéticos e, no seu processo de tratamento, ocorrem simultaneamente adsorção e a degradação 
biológica do meio. 
A capacidade adsortiva de um carvão pode ser medida determinando-se a isoterma de 
adsorção com o despejo sob teste. O número de iodo é um dos testes mais simples para se 
determinar a capacidade de adsorção, uma vez que o número de iodo pode ser correlacionado 
com a capacidade de adsorver substancias de baixo peso molecular. 
Já a troca iônica é um processo unitário, que pode ser operada em regime estático ou 
contínuo, onde íons de uma carga presentes em uma solução são adsorvidos em um material 
sólido, sendo substituídos em quantidades equivalentes, por outros íons de mesma carga, 
liberados pelo material sólido. Esse tipo de tratamento envolve processos químicos divididos em 
três categorias: substituição (ocorre a troca de um íon por outro); separação ou seletividade 
iônica (a solução com íons passa por uma resina de troca iônica onde os íons serão separados de 
acordo com a ordem de preferencia da resina); e remoção (combinação de uma resina catiônica 
com outra aniônica promovendo a total remoção e substituição dos íons dissolvidos, formando 
moléculas de água, resultando em uma solução desmineralizada). Sua aplicação mais frequente 
é em casos onde os íons sódio de uma resina catiônica substituem íons de cálcio e magnésio na 
água a ser tratada, reduzindo a dureza da mesma, além disso, ela pode remover metais presentes 
em efluentes de galvanoplastia e indústrias de circuitos impressos ou para o controle de 
nitrogênio, por meio da utilização de zeólitos. 
Ao se usar resinas de troca iônica, é necessário um pré-tratamento do efluente, através 
da filtração, objetivando a remoção de sólidos em suspensão e matéria orgânica, de modo a 
minimizar problemas de colmatação dos poros das resinas. Os principais componentes de um 
sistema de desrnineralizacão são o filtro de areia (remove sólidos em suspensão e turbidez); o 
filtro de carvão ativo (elimina cloro livre); as colunas catiônicas (são ácidas e tem por finalidade 
a remoção dos cátions presentes) e as colunas aniônicas (são básicas e tem por finalidade a 
remoção dos ânions presentes). É importante ressaltas que ambas as colunas de resina consistem 
em uma matriz polimérica com grupos funcionais fixados que interagem com os íons. 
O ciclo de troca iônica é dividido em quatro estágios básicos: exaustão (quando a 
quantidade de íons retida alcança a capacidade de operação); retrolavagem (passagem de uma 
corrente de água ascendente na resina para remoção das partículas depositadas no leito); 
regeneração (uma solução regenerante percorre lentamente a resina); e lavagem (deslocamento 
do regenerante até que haja condições para o reinício da operação). 
Com relação aos tratamentos eletroquímicos, a eletrodiálise é um processo de separação 
eletroquímica em que íons são transferidos através de membranas de troca iônica, a partir de 
uma força elétrica propulsora. O processo de eletrodiálise reversa faz uso de polaridade elétrica 
reversa para controlar deposições e incrustações e ocorre, então, uma reversão do campo 
elétrico e uma limpeza automática das membranas. Nesse processo, as espécies carregadas são 
forçadas a atravessar as membranas e as partículas carregadas não são removidas, de forma que 
as mesmas não se concentram na superfície das membranas, que são feitas de chapa plástica, 
impermeáveis e reforçadas com fibra sintética; possuem baixa resistência elétrica, alta 
seletividade, etc. Umas das vantagens dessas membranas é que elas são resistentes a variações 
no pH e não são suscetíveis a degradação por cloro. 
A eletrodeionização é outro processo eletrolítico destinado a remover espécies ionizadas 
e ionizáveis através do uso de correntes – continua e é usado para a produção de água ultra-pura 
e para o polimento de permeado de osmose reversa. Esse tipo de processo usa eletricidade em 
lugar de produtos químicos para a regeneração de resinas. 
Outros processos eletrolíticos são usados para o tratamento de esgotos, por meio da 
eletrolização do esgoto, promovendo uma rápida oxidação e a consequente depuração, 
permitindo o lançamento do efluente no oceano. 
 
Tratamento por Processos Químicos Oxidativos 
O potencial de oxidação indica o grau de transformação química de cada oxidante, isto e 
a maior ou a menor facilidade com que uma substancia perde elétrons convertendo-se a um 
estado de oxidação mais elevado. 
A oxidação completa converte um composto orgânico específico em gás carbônico e 
água, No entanto, devido aos contaminantes a reação de oxidação quase nunca é completa. E há 
substâncias orgânicas que tem baixa biodegradabilidade. Por esse motivo, os processos 
oxidativos têm sido cada vez mais utilizados no tratamento de determinados tipos de despejos 
industriais porque acarretam a ruptura de estruturas moleculares complexas de vários tipos de 
compostos orgânicos decompondo-as em estruturas mais simples, propiciando condições 
melhores para uma efetiva ação de micro-organismos na degradação biológica. 
Os principais processos oxidativos empregados em tratamento de efluentes utilizam os 
seguintesoxidantes: Flúor, Oxigênio, Radical hidroxila, Ozônio, Peróxido de Hidrogênio, 
Permanganato de Potássio, Hipoclorito, Cloro e Dióxido de Cloro. 
O objetivo de qualquer processo oxidativo avançado é a de gerar e utilizar o radical 
livre hidroxila, um forte agente oxidante capaz de destruir compostos que não podem ser 
oxidados par oxidação convencional. As associações possíveis destes oxidantes são as 
seguintes: Peróxido de hidrogênio / Ultravioleta (UV) / Ferro (Fe
2+
), Peróxido de hidrogênio / 
Ferro (Fe
2+
) - (Reação de Fenton), Ozônio/ Ultravioleta (UV), Ozônio / Peróxido de hidrogênio, 
Ozônio / Ultravioleta (UV) / Peróxido de hidrogênio, Ozônio / Dióxido de Titânio/ irradiação 
dirigida de elétrons, Ozônio / irradiação dirigida de elétrons e Peróxido de hidrogênio / 
Ultravioleta. 
Outros processos oxidativos avançados são: oxidação por água supercrítica, oxidação 
por ar úmido, oxidação por Persulfato de Sódio e processo oxidativo patenteado sob o nome de 
Loprox.