Ficha de Leitura de Minimizao e Tratamento de Efluentes Naftal Naftal Universidade Zambeze - Faculdade de Cincias e Tecnologia, 2015Pgina 1 Introduo Osprocessosquimiosindustriaissocaracterizadospelatransformaodematriaprimaem produtos para as satisfao das necessidades humanas. Esses processos para alm de transformar amatriaemprodutos,benseservios,tambmproduzemresduoseefluentes.Osresduose efluentesproduzidosmuitasvezes,soemitidosparaoambientee/oulanadosemlocais inapropriados acarretando vrios problemas ambientais. Actualmenteosprocessosqumicosindustriasnodevemapenaspreocuparem-sepelaobteno deprodutosmastambm,devemobservaraspectosrelacionadoscomaqualidadedoambiente. Portanto,apoluioeacontaminaodoambiente,querpelosresduos,querpelosefluentes trazem consequncias graves na sade humana e ambiental. nestembito,queoestudantedoCursodeEngenhariadeProcessosdevempossuir conhecimentosslidossobreaminimizaoetratamentodeefluentes,emparticularos industriaisdemodoqueduranteasuaactividadelaborarpossacontribuirnapreservacaodo ambiente, recordando que problemas ambientais so resultantes de actividades antropognicas. Caroestudante,comestaFichadeLeiturapoderdeteralgumconhecimentodacadeira minimizaoetratamentodeefluentes,mascontudo,importanteressalvarqueamesmano devesubstituirqualquermaterialouliteraturaespecificaemtornodestamatria.Deveus-la como um instrumento para aquisio de bases, devendo no entanto, recorrer a outro material para discusso e aprofundamento da matria. Estude para ter xitos... ...Aos meus estudantes, recebam calorosos cumprimentos demelhores e maiores xitos... .... Saber que no sabe, virtude de uma grande sabedoria... Naftal Naftal Ficha de Leitura de Minimizao e Tratamento de Efluentes Naftal Naftal Universidade Zambeze - Faculdade de Cincias e Tecnologia, 2015Pgina 2 1.0. Indicadores de Contaminao OBJECTIVOS Definir os conceitos ligados a efluentes (lquidos e gasosos) Classificar os efluentes, slidos totais e determinar teor Caracterizar os principais indicadores de contaminao de guas residuais Conhecer as diferenas entre DBO, DTO e DQO Explicar a cintica da DBO e a influncia da constante de velocidade na DBO Saber calcular o teor da matria orgnica (ou carbono orgnico total, COT) e o equivalente de oxidao do carbono e constante de desoxigenao Conhecer os nutrientes Nitrognio e Fsforo, suas formas, espcies e teores 1.1. Efluentes De uma forma geral, os efluentes podem ser definidos: Comoresduosprovenientesdasindstrias,dosesgotosedasredespluviais,queso lanados no meio ambiente, na forma de lquidos ou de gases; Tambm,podemdizerque,qualquerlquidoougsgeradonasdiversasactividades humanas e que so descartados (despejados) na natureza. Poroutrolado,soconsideradosefluentesindustriaistodaguaresiduriageradapelas actividades industriais e que fluem atravs da rede de esgoto. Podem igualmente serem lanadas directamente no ambiente ou redireccionadas para estaes de tratamento. Osefluentespodemserclassificadosemliquidosegasosos.Asprincipaisccaractersticasdos efluentes industriais: Compostos orgnicos e inorgnicos Substncias radioactivas cidos Metais pesados 1.1.1. Caracterstica dos Efluentes Industriais Ficha de Leitura de Minimizao e Tratamento de Efluentes Naftal Naftal Universidade Zambeze - Faculdade de Cincias e Tecnologia, 2015Pgina 3 As caractersticas dos efluentes industriais variam essencialmente com o tipo da indstria e com o processoindustrialutilizado.Paraotratamentobiolgicodosefluentesindustriais,alguns aspectoseconceitosassumemimportncia,vistoqueestesdespejosapresentamumaampla variabilidadedesuascaractersticasqualitativas,dificultandoageneralizaodosvaloresmais comuns: a)Biodegradabilidade:capacidadedosefluentesdeseremestabilizadosporprocessos bioqumicos, atravs de microrganismos. b)Tratabilidade:possibilidadedosdespejosseremtratadosporprocessosbiolgicos convencionais. c)Concentrao de matria orgnica - Demanda Bioqumica de Oxignio (DBO) d)Disponibilidadedenutrientes:otratamentobiolgicoexigeumequilbrioharmnico entre os nutrientes C, N e P.e)Toxidez:determinadosdespejosindustriaispossuemconstituintestxicosouinibidores, que podem afectar ou inviabilizar o tratamento biolgico. 1.2. Indicadores da Contaminao de Efluentes Lquidos Osindicadoresdecontaminaodeefluenteslquidospodemserclassificadosem:fsicos, qumicos e biolgicos. 1.2.1.Parmetros Fisicos Os parmetros fsicos de indicadores da contaminao de efluentes lquidos so: 1.2.1.1. Turbidez Causadapelapresenademateriaisemsuspensonagua,taiscomo,areia,silte,matria orgnica e organismos microscpicos que absorvem e dispersam os raios luminosos em lugar de permitir sua passagem atravs da gua. A turbidez portanto, uma medida da resistncia da gua a passagem da luz em linha recta. Ficha de Leitura de Minimizao e Tratamento de Efluentes Naftal Naftal Universidade Zambeze - Faculdade de Cincias e Tecnologia, 2015Pgina 4 A origem destes materiais na gua pode ser natural como a devida eroso do solo pelas guas derolamentoeadoprprioleitodorio,almdascontribuiesdeesgotosdomsticose industriais. A turbidez utilizada no s como um parmetro de caracterizao de guas brutas e tratadas, tambm como parmetro de controlo de operao das estaes de tratamento de gua. Adeterminaodaturbidezfeitaatravsdeumprocessodenefelometriaouseja,atravsde umafotoclula(turbidmetro)quecomparaaintensidadedeluzdispersapelaamostra,sobre condiesdefinidas,comaintensidadedeluzdispersaporumasoluoderefernciapadro (polmero de formazina) sobre as mesmas condies. Omtododresultadosemunidadesnefelomtricadeturbidez(N.T.U.),tambmdenominado por uT. A turbidez natural das guas est geralmente contida na faixa de 3 a 500 unidades (uT). Para fins de consumo humano, a turbidez da gua potvel deve ser inferior a 5 uT. Aturbidezacentuadaemguasdemananciaisimpedeapenetraodosraiossolaresea consequente fotossntese, com problemas ecolgicos para meio aqutico. 1.2.1.2.Sabor e Cheiro Resultamdapresena,nagua,dealgunscompostosqumicos(ex:saisdissolvidosproduzindo saborsalino;gasesdissolvidos-porvezesutilizadosnoprpriotratamentodagua,comoo cloro)oudesubstnciasadvindasdometabolismodealgas,porexemplo.Assim,estas caractersticas esto, quase sempre, associadas s impurezas qumicas ou biolgicas da gua. Aimportnciadesteparmetroestrelacionadasignificativapossibilidadederejeio,pela populao abastecida, de gua adequada ao consumo e uso de outra fonte de qualidade duvidosa, mas sem odor e sabor. guacomsaboreodoracentuadossorejeitadosparaconsumodomsticooupodemcausar problemasaoorganismohumano,dependendodoscompostosqumicospresentes.Opadrode Ficha de Leitura de Minimizao e Tratamento de Efluentes Naftal Naftal Universidade Zambeze - Faculdade de Cincias e Tecnologia, 2015Pgina 5 potabilidadevigenteexigequeaguaparaconsumohumanosejainspida(semsabor)e completamente inodora (sem cheiro). 1.2.1.3. Cor Resultadaexistncianagua,desubstnciasemsuspenso.Estacaractersticaacentuada quando da presena, na gua, de matria orgnica, de minerais como o Ferro e o Mangans, ou de despejoscoloridos(pigmento,papel,txtil,curtume)contidosemesgotosindustriaispossuem compostos corados, na forma de material em suspenso, coloidal ou em soluo. OFerroeManganssoelementosmuitoabundantesnacrostaterrestreeapresentam comportamentoqumicosemelhante.Soprodutosque,emexcessonagua,podemcausar problemas, tais como: Colorao avermelhada, no caso do ferro, ou marrom, devido ao mangans: Manchas em roupas ou em produtos industrializados; Sabor metlico; Em doses elevadas, podem ser txicas. As guas superficiais podem parecer altamente coloridas ou apresentar turvao devido matria coranteemsuspenso.Podenorepresentarriscodirectosade,masacloraodagua contendomatriaorgnicadissolvidaresponsvelpelacorpodegerarprodutospotencialmente cancergenos (trihalometanos). A cor causada por matria em suspenso chamada de cor aparente" e diferenciada da cordevidaaosextractosvegetais(orgnicos)quesocoloidaisequeconstituemacor verdadeira. A parte da cor aparente pode ser removida por coagulao floculao - sedimentao, enquanto acorverdadeiramaisdifcildeserremovidapelosprocessosconvencionais.Oprocessopara remover a cor verdadeira denomina-se centrifugao. Ficha de Leitura de Minimizao e Tratamento de Efluentes Naftal Naftal Universidade Zambeze - Faculdade de Cincias e Tecnologia, 2015Pgina 6 A cor determinada por comparao visual da amostra com solues padro de platina - cobalto de concentraes conhecidas, sendo o resultado fornecido em unidades de cor, tambm chamadas de unidades Hazen (uH). Em geral, as guas naturais apresentam teores de cor variando de 0 a 200 unidades Hazen (uH), sendoquevaloressuperioresa25uHusualmenteexigem,parasuaremoo,decoagulao qumicaefiltrao.Paraguapotvel,muitospasesestabelecemem15uHovalormximo permissvel (VMP) como padro de aceitao para consumo humano. Acorpodetornarolquidoindesejvelparaousoemindstriasdeproduodebebidasede outrosalimentosoudefabricaodelouasepapis,ouainda,emindustriastxteis.As substncias contidas na cor absorvem a radiao solar de curto comprimento de onda (luz visvel) impedindoasuapenetraonaguareduzindo,emconsequncia,aacofotossintticadas espcies vegetais clorofiladas existentes no corpo receptor (particularmente as algas). Aprincipalfontedeoxignionocorporeceptorjustamenteaacofotossinttica,atravsda qual os vegetais clorofilados consomem o CO2 dissolvido na gua e liberam o O2. A diminuio dacordeumdespejopodeserconseguidaatravsdeprocessosdecoagulao-floculao, seguidodesedimentaoouflotao,filtrao,clorao,ozonizaoouaindaporadsoroem colunas de carvo activo. 1.2.1.4. Temperatura Atemperaturaamediodaintensidadedecalor.Emdespejosindustriaistemorigemno descarte de guas de torres de resfriamento e despejos industriais diversos. Sua importncia est nos efeitos resultantes desta intensidade de elevao da temperatura: Aumentam a taxa das reaces qumicas e biolgicas, Diminuem a solubilidade dos gases; Aumentam a taxa de transferncia de gases (gerao de odores) Ficha de Leitura de Minimizao e Tratamento de Efluentes Naftal Naftal Universidade Zambeze - Faculdade de Cincias e Tecnologia, 2015Pgina 7 Tabela 1: Oxignio Dissolvido (OD) na gua em Funo da Temperatura: T (C)O2 (ppm) 014,6 512,8 1011,3 1510,2 209,2 257,6 505,6 Fonte: CAVALCANTI, 2009. Uma elevao da temperatura do corpo receptor, causada pela temperatura do despejo descartado, reduz a solubilidade do oxignio na gua. Uma elevao de temperatura no corpo receptor reduz a eficincia dosequipamentos de troca trmica que usam asguas do mesmo no processoe nas trocas trmicas. Uma maior temperatura do corpo receptor implica em maior consumo de oxignio dissolvido em vista da maior actividade qumica e bioqumica. Ao mesmo tempo ocorrncia de estratificao da gua com a consequente reduo do OD na camada superficial do corpo receptor faz com que a faunaaquticamigrepararegiesondeosnveisdeODsejammaiscompatveiscomassuas exigncias metablicas. Essa reduo de OD na gua temperatura mais elevada, faz com que o corpo receptor tenha reduzido a sua capacidade de auto-depurao. 1.2.1.5. Slidos Dascaractersticasfsicas,oteordematriaslidaodemaiorimportncia,emtermosde dimensionamentoecontroledeoperaesdasunidadesdetratamento.Aremoodematria slidafontedeumasriedeoperaesunitriasdetratamento,aindaquerepresenteapenas cerca de 0,09% dos esgotos (a gua compe os restantes 99,91%). Podem ser classificados de acordo com sua natureza: a)Orgnica:taisslidospodem,quandopassveis deoxidao,reduziraconcentraode oxignio dissolvido no corpo receptor e podem ainda emprestar ao corpo receptor odor e sabor no recomendveis. Ficha de Leitura de Minimizao e Tratamento de Efluentes Naftal Naftal Universidade Zambeze - Faculdade de Cincias e Tecnologia, 2015Pgina 8 b)Inorgnica: sais inorgnicos esto, invariavelmente, presentes nos efluentes. c)Slidos volteisd)Slidos fixos segundo secagem a 600 C. Classificados por suas caractersticas fsicas (dimenso das partculas): a)Slidos em suspenso: dimenso maiores que 1 mm . b)Slidos coloidais: dimenso entre 10-3 e 1 mm. c)Slidos dissolvidos: dimenso inferior a 10-3mm. Classificados pelas caractersticas qumicas: a)Slidos orgnicos. b)Slidos inorgnicos. Classificados pela caracterstica de decantabilidade ou sedimentao: a)Slidos em suspenso sedimentveis: dimenso maior que 10 mm. b)Slidos em suspenso no sedimentveis. c)Slidos flutuantes. Esquema 1: Classificao dos Diferentes Tipos de Slidos: Fonte: NUNES, 2004. 1.2.2.Parmetros Qumicos Ficha de Leitura de Minimizao e Tratamento de Efluentes Naftal Naftal Universidade Zambeze - Faculdade de Cincias e Tecnologia, 2015Pgina 9 Osparmetrosqumicosusadosnacaracterizaodeefluentespodemserorgnicose inorgnicos. 1.2.2.1. Parmetros Qumicos Orgnicos Os parmetros qumicos orgnicos um dos principais problemas da poluicao das guas, pode ser biodegradavel ou no. Entretanto, promove o aumento do consumo de oxigenio dissolvido pelos microrganismos nos seus processos metabolicos de utilizacao e estabilizao da materia orgica. A matria orgnica presente nos corpos de gua e nos esgotos uma caracterstica de primordial importnciaparaaqualificaodagua,poisacausadoradoprincipalproblemadepoluio dasguas:oconsumodooxigniodissolvidopelosmicrorganismosnosseusprocessos metablicos de utilizao e estabilizao dessa matria. Osprincipaiscomponentesorgnicossooscompostosdeprotena,oscarboidratos,a gordura e os leos, alm da ureia, surfactantes, fenis, pesticidas entre outros. Pode ser classificada quanto forma e tamanho: a)Em suspenso (particulado); b)Dissolvida (solvel) Classificao quanto biodegradabilidade: a)Inerte,b)Refractria,c)No biodegradvel; d)Biodegradvel. Emtermosprticos,adeterminaodamatriaorgnicaemtermosdeprotenas,gorduras, carboidratos, etc, altamente complexo, uma vez que esses compostos se diferem para cada tipo de efluentes. Assim, adoptam-se normalmente mtodos indirectos para a quantificao da matria orgnica, ou do seu potencial poluidor atravs da medio de: Ficha de Leitura de Minimizao e Tratamento de Efluentes Naftal Naftal Universidade Zambeze - Faculdade de Cincias e Tecnologia, 2015Pgina 10 Oxignio dissolvido (OD); Demanda bioqumica de oxignio (DBO); Demanda qumica de oxignio (DQO). 1.2.2.2. Parmetros Qumicos Inorgnicos 1.2.2.2.1. Dureza Adurezaresultadapresena,principalmente,desaisalcalinosterrosos(clcioemagnsio).Os principais problemas que podem resultar das guas com dureza elevada so: a)Causam a extino da espuma do sabo, aumentando o seu consumo; b)Produzem incrustaes nas tubulaes, caldeiras e aquecedores. Adurezadapodeterorigemnatural:dissoluoderochascalcriaseantropognicas: guas residuais. Atagora,segundovriosestudos,nohevidnciasdequeadurezadaguacauseproblemas sanitrios,masemdeterminadasconcentraes,causaumsabordesagradvelepodeterefeitos laxativos. Segundo o grau de dureza as guas podem ser classificadas em: a)guas moles. b)Moderadamente duras (50 150 mg/L CaCO3). c)Duras. d)Muito duras. 1.2.2.2.2. Alcalinidade Alcalinidade a quantidade de ons na gua que reagiro para neutralizar os ons H+. Medio da capacidadedaguadeneutralizaroscidos.Osprincipaisconstituintesdaalcalinidadesoos bicarbonatos (HCO3-), carbonatos (CO3-2) e os hidrxidos (OH-). De acordo com a quantidade de ons na gua a alcalinidade pode ser: pH > 9,4 : hidrxidos e carbonatos; Ficha de Leitura de Minimizao e Tratamento de Efluentes Naftal Naftal Universidade Zambeze - Faculdade de Cincias e Tecnologia, 2015Pgina 11 pH entre 8,3 e 9,4 : carbonatos e bicarbonatos; pH entre 4,4 e 8,3 : apenas bicarbonato. 1.2.2.2.3. Acidez capacidadedaguaemresistirsmudanasdepHcausadaspelasbases.Resulta principalmente da presena de CO2 livre (pH entre 4,5 e 8,2). De acordo com CO2 livre a acidez pode ser: pH > 8,2 : CO2 livre ausente; pH entre 4,5 e 8,2 : acidez carbnica; pH < 4,5 : acidez por cidos minerais fortes. Quantoaosefeitosnoapresentariscosanitrio,saboreodordesagradvelecorrosode tubulaes e dispositivos. 1.2.2.2.4. Potencial Hidrogeninico (pH) Indicaocarctercidooubsicodosefluentes.NostratamentosdeefluentesopHum parmetrofundamentalparaocontroledoprocesso.AmedidadopHaconcentrao hidrogniosdasguas,devendo-seencontrarentre6,0e8,0.Valoresforadestafaixatornamo meio extremamente selectivo para vrios seres vivos. Na prtica, utiliza-se a escala de pH que varia na faixa de 0 a 14 unidades.Com o pH = 7 representando a neutralidade.Abaixo de pH = 7 a gua dita cida. DiferentesvaloresdepHestoassociadosavriasfaixasdeactuaoptimadecoagulantes.O pH necessita ser corrigido antes e/ou depois da adio de qumicos. cidos e/ou lcalis lanados nocorporeceptorpodemtorn-loimprprioparaousonosomenteparafinsrecreacionais, comobanhoenavegao(barcoavela,windsurf,etc)mastambmparaamanutenodavida aqutica, que demanda um pH da gua em torno da neutralidade. Ficha de Leitura de Minimizao e Tratamento de Efluentes Naftal Naftal Universidade Zambeze - Faculdade de Cincias e Tecnologia, 2015Pgina 12 Umdostratamentosparaaremoodassubstnciascoloidais(porexemplo,coagulao-floculao)dependedopHdodespejoeportantoesseparmetrodevesermantidoomais prximopossveldovalordopHptimoparaesseprocesso.Quando,numamesmaplanta industrial se dispem de correntes cidas e alcalinas deve-se buscar a equalizao das mesmas. Aequalizaosdeveseraplicadanocasoemquehajacompatibilidadequmicaentreas correntes. Os padres de potabilidade vigentes no fixam valores de pH para guas potveis mas recomendam que, no sistema de distribuio o mesmo seja mantido na faixa de 6,0 a 9,5. 1.2.3. Parmetros Biolgicos Entre os organismos que podem ser encontrados na gua destacam-se: 1)Algas(reinomoneraevegetal):emboratendograndeimportnciaparaoequilbrio ecolgico do meio aqutico, podem acarretar alguns problemas, sendo os principais: a)Ocorrncia de sabor e odor desagradveis na gua, b) Entupimento de filtros de areia em estaes de tratamento de gua. 2)Organismos Patognicos (reino animal, monera, protista): so introduzidos na gua junto com a matria fecal de esgotos sanitrios. Podem ser de vrios tipos: a)Bactrias, b) Vrus, c)Protozoriosd) Vermes. Este podem provocar doenas e at mesmo ser a causa de epidemias. A determinao individual da eventual presena de patognicos em uma amostra de gua extremamente difcil, complexa e cara.Destaforma,aavaliaodaqualidadebacteriolgicadasguasfeitaatravsdapesquisa de microrganismos indicadores de contaminao fecal. Osorganismosmaiscomumenteutilizadoscomtalfinalidadesoasbactriasdogrupo coliformes.Algumasdasbactriasdogrupocoliformes(EschericheiaColi,porexemploque constitui95%doscoliformespresentesnasfezes)nosereproduzemnaguaounosolo,mas Ficha de Leitura de Minimizao e Tratamento de Efluentes Naftal Naftal Universidade Zambeze - Faculdade de Cincias e Tecnologia, 2015Pgina 13 exclusivamentenointeriordointestino,portanto,ssoencontradasnaguaquandoafor introduzida matria orgnica fecal. Temumgrauderesistnciaaomeiocompatvelaoqueapresentadopelosprincipais patognicos intestinais que podem ser veiculados pelas guas (Termotolerantes). Sua caracterizao e quantificao so feitas por mtodos relativamente simples. Osrequisitosdequalidadedeumaguadevemestarassociadosaosusospretendidosparaessa gua. Se um corpo de gua de uso mltiplo, a qualidade das suas guas dever ser tal que possa atender aos requisitos dos diversos usos previstos. necessrio estabelecer-se tambm padres de qualidade, embaados em um suporte legal. Em termos prticos, h trs tipos de padro de interesse para a qualidade da gua. So eles: a)Padres de lanamento no corpo de gua; b)Padres de qualidade do corpo de gua; c)Padres de qualidade para uso especfico - Padres de Potabilidade. Muitos pases, incluindo o Brasil, adoptaram padres de lanamento e de qualidade do corpo de gua, que so:1)guas doces: as guas com salinidade igual ou inferior a 0,05 %; 2)guas salobras: com salinidade variando entre 0,05 % e 3 %; 3)guas salinas: com salinidade igual ou superior a 3 %. BIBLIOGRAFIA CAVALCANTI,J.E.W.A.ManualdeTratamentodeEfluentesIndustriais.So Paulo, Engenho Editora Tcnica. LTDA. 2009. CAVALCANTI,P.M.,BRAILE,J.E.W.A.ManualdeTratamentodeguas Residuais Industriais. CETESB, So Paulo, 1993. NUNES,JosAlves.TratamentoFsico-QumicodeAguasResiduais Industriais.4Edio.RevistaeAmpliada.AracajuEditora:GrficaEditoraJ. Andrade, 2004. Ficha de Leitura de Minimizao e Tratamento de Efluentes Naftal Naftal Universidade Zambeze - Faculdade de Cincias e Tecnologia, 2015Pgina 14