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FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE RONDÔNIA - UNIR
CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
CAMPUS DE ARIQUEMES
RONALDO FELICIANO DE AMORIM
TRATAMENTO DE EFLUENTES EM LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO: UM
ESTUDO DE CASO EM INDÚSTRIA DE LATICÍNIO NA REGIÃO DO VALE DO
JAMARI - RO
Ariquemes
2014
ii
RONALDO FELICIANO DE AMORIM
TRATAMENTO DE EFLUENTES EM LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO: UM
ESTUDO DE CASO EM INDÚSTRIA DE LATICÍNIO NA REGIÃO DO VALE DO
JAMARI - RO
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao
Departamento de Engenharia de Alimentos da
Universidade Federal de Rondônia – UNIR, como
requisito parcial para a obtenção do título de
Bacharel em Engenharia de Alimentos.
Orientadora: Profª. Dra. Tânia Maria Alberte
Ariquemes
2014
iii
Dados de publicação internacional na publicação (CIP)
Biblioteca setorial 06/UNIR
A524t Amorim, Ronaldo Feliciano de.
Tratamento de efluente em lagoas de estabilização: um estudo de caso em indústria de laticínio na região do Vale do Jamari-RO. / Ronaldo Feliciano de Amorim. Ariquemes-RO, 2014.
70 f.: il. Orientadora: Prof(a). Dra. Tânia Maria Alberte.
Monografia (Bacharelado em Engenharia de Alimentos) Fundação Universidade Federal de Rondônia. Departamento de Engenharia de Alimentos, Ariquemes, 2014.
1. Tratamento de efluentes. 2. Laticínios. 3. Lagoas de estabilização. I. Fundação Universidade Federal de Rondônia. II. Título.
CDU: 628.3: 637.1
Bibliotecária Responsável: Danielle Brito Silva, CRB: 11-766.
iv
v
DEDICATÓRIA
À minha esposa, Valquíria e minha filha Alice;
À minha orientadora, Profª Dra Tânia Maria Alberte.
vi
Agradecimentos
À Deus, que, sem ele, eu não teria chegado até aqui;
À minha querida esposa Valquíria, pelo apoio e compreensão;
À Universidade Federal de Rondônia e ao Departamento de Engenharia de Alimentos, pela
oportunidade da realização do curso;
Agradeço à minha orientadora, Profª Dra. Tânia Maria Alberte, pela confiança, apoio intelectual
e financeiro, pela oportunidade de aprendizado oferecida, e por ser um grande exemplo
profissional;
Aos meus pais e meus irmãos, pelo apoio e incentivo intelectual e financeiro.
Ao responsável técnico da indústria e em estudo.
vii
RESUMO
O crescimento da produção de alimentos representa importância econômica e ambiental em
razão, principalmente, do crescente aumento populacional e consequentemente maior consumo
de alimentos, como o aumento da produção e consumo de leite e derivados. Para o
processamento do leite utiliza-se grande quantidade de água que resulta em uma alta produção
de efluente com elevada carga orgânica principalmente devido ao soro, que quando lançado
juntamente com o efluente torna ainda maior o poder poluente do resíduo a ser descartado em
corpo receptor, sendo imprescindível seu correto tratamento. O presente estudo teve como
objetivo principal a análise da eficiência do sistema de tratamento de efluente por lagoas de
estabilização de um laticínio da região do Vale do Jamari – RO, através da determinação de
parâmetros físico-químicos como: temperatura, pH, DQO, DBO5, óleos e graxas, turbidez e
material flutuante. Para a avaliação dos parâmetros foram realizadas coletas em duas etapas,
mês de setembro e novembro. Os resultados das amostras realizadas demostraram que os
parâmetros abordados na pesquisa, de maneira geral, não alcançaram os limites exigido pelos
padrões de lançamento de efluentes estabelecido na legislação, demonstrando que o sistema de
tratamento de efluentes utilizado pela empresa está, nas condições estudadas, operando com
baixa eficiência de redução de compostos poluentes, com pH na faixa de 3,62, redução de 49,20
% de DQO, 50 % de DBO5, 54 mg.L-1 de óleos e graxas, 236 UNT de turbidez, 54 mg.L-1. Estes
valores encontrado mostram uma baixa eficiência e podem ter ocorrido principalmente devido
à grande quantidade de soro ácido descartada sem recuperação junto ao efluente gerado no
sistema de tratamento da indústria, o que pode provocar queda acentuada nos valores de pH e
consequentemente reduzir a ação dos microrganismos do sistema biológico nas lagoas de
estabilização no sistema em estudo.
Palavras-chave: Tratamento de efluente, laticínio, lagoas de estabilização.
viii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1- Consumo de água por litro de leite processado. .................................................................... 21
Figura 2- Grade de limpeza manual e caixa de areia. ........................................................................... 31
Figura 3 - Sistema de tratamento por lagoa facultativa. ........................................................................ 43
Figura 4 - Sistema tratamento por lagoa anaeróbia seguida por lagoa facultativa. ............................... 45
Figura 5 – Ilustração de tratamento de efluente por lagoas aeradas facultativas. ................................. 46
Figura 6 - Tratamento por lagoa aerada de mistura completa seguida por lagoa de decantação. ......... 47
Figura 7 - Fluxograma com identificação de pontos de coleta nas respectivas etapas. ......................... 51
Figura 8- Sistema de tratamento primário realizado no laticínio. ......................................................... 55
ix
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Aquisição de leite por regiões em dados trimestrais selecionados de 2012 e 2013. ............ 17
Tabela 2 - Diferentes tipos de águas residuárias e valores de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)
atribuídas às mesmas. ............................................................................................................................ 22
Tabela 3 - Qualidade do efluente de laticínio com e sem recuperação do soro. ................................... 23
Tabela 4 - Características dos efluentes líquidos gerados em diferentes tipos de processamento em
indústria de laticínio. ............................................................................................................................. 24
Tabela 5 - Classes e respectivos usos da água conforme a Resolução CONAMA nº 357 (2005) ........ 26
Tabela 6 - Resultados obtidos na sedimentação utilizando o cloreto férrico como coagulante em efluente
de indústria láctea. ................................................................................................................................. 33
Tabela 7 - Resultados obtidos na sedimentação utilizando o sulfato de alumínio como coagulante em
efluente de indústria láctea. ................................................................................................................... 34
Tabela 8 - Vantagens e desvantagens do sistema de tratamento de efluentes por lagoas. .................... 39
Tabela 9 - Estimativa da eficiência esperada nos diversos níveis de tratamento na Estação de tratamento
de efluentes (ETE). ................................................................................................................................ 40
Tabela 10 - Eficiência do sistema de tratamento preliminar em interação com lagoa de estabilização. 47
Tabela 11 - Caracterização dos principais sistemas de lagoas para a redução de DBO, DQO, sólidos
suspensos (SS), Amônia, Nitrogênio, Fósforo e coliformes ................................................................. 48
Tabela 12 - Questionário aplicado à usina beneficiadora de leite. ........................................................ 50
Tabela 13 - Questionário aplicado ao técnico responsável pela indústria para levantamento de dados do
laticínio. ................................................................................................................................................. 56
Tabela 14- Resultados das análises de pH e temperatura referentes à primeira fase da pesquisa. ........ 56
Tabela 15 - Resultados das análises físico química referente as amostras da segunda fase da pesquisa.
............................................................................................................................................................... 57
Tabela 16 - Eficiência do tratamento primário X tratamento secundário. ............................................ 58
x
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ANVISA - Agência Nacional de Vigilância Sanitária
APHA - American Public Health Association
CONAMA - Conselho Nacional de Meio Ambiente
CNRH -Conselho Nacional de Recursos Hídricos
DBO -Demanda bioquímica de oxigênio (mg.L-1)
DQO -Demanda química de oxigênio (mg.L-1)
IBGE -Instituto Brasileiro de Geografia e
Estatística
IDARON -Agência de Defesa Sanitária
Agrosilvopastoril do Estado de Rondônia
IFRO -Instituto Federal de Rondônia
OD -Oxigênio dissolvido (mg.L-1)
pH -Potencial Hidrogeniônico
SEAGRI -Secretaria de Agricultura, Pecuária e
Regularização Fundiária
TOG -Teor de Óleos e Graxas (mg.L-1)
UNT -Unidades Nefelométricas de Turbidez
xi
LISTA DE SÍMBOLOS
A - área (m2)
H - profundidade (m)
L - carga de DBO total afluente, solúvel +
particulada (kg DBO5/dia)
Lv - taxa de aplicação volumétrica (Kg DBO5
/m³. dia) - eficiência
PF - Peso do filtro
RFP - Peso do filtro com o resíduo seco
Q - vazão média afluente (m³/dia)
So - concentração inicial
Se - concentração final
t - tempo de detenção (dia)
V - volume requerido para lagoa (m³)
V - volume requerido para a lagoa (m³)
V - volume (m3)
VA - Volume da amostra
xii
SUMÁRIO
1- INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 14
2 - OBJETIVO ...................................................................................................................................... 16
2.1 - OBJETIVO GERAL ................................................................................................................... 16
2.2 - OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................................................... 16
3 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................................................ 17
3.1- PRODUÇÃO DE LEITE NO BRASIL ........................................................................................ 17
3.1.1 - Produção de leite em Rondônia:............................................................................ 18
3.2 - PRODUÇÃO INDUSTRIAL E SUAS CONSEQUÊNCIAS AMBIENTAIS ............................... 18
3.3 - EFLUENTES EM INDÚSTRIAS DE LATICÍNIOS .................................................................. 19
3.3.1- Caracterização dos efluentes de indústrias de laticínios ....................................... 22
3.4 - LEGISLAÇÃO AMBIENTAL DOS RECURSOS HÍDRICOS .................................................... 24
3.4.1- Padrões de lançamento e de qualidade do corpo receptor .................................... 25
3.4.2 - Legislação dos recursos hídricos no estado de Rondônia ..................................... 27
3.5 - TRATAMENTO DE EFLUENTES ............................................................................................ 28
3.5.1 - Tipos de tratamento ............................................................................................... 30
3.5.1.1 - Tratamento Físico ........................................................................................... 31
3.5.1.2 - Tratamento Químico ....................................................................................... 32
3.5.1.3 - Tratamento Biológico ...................................................................................... 34
3.5.1.4 - Lodo ativado .................................................................................................... 35
3.5.1.5 - Sistemas de tratamento de efluentes por reatores anaeróbios ........................ 37
3.6 - SISTEMAS DE TRATAMENTO POR LAGOAS ........................................................................ 38
3.6.1 - Lagoas anaeróbias ................................................................................................. 40
3.6.2 - Lagoas facultativas ................................................................................................ 42
3.6.3 - Lagoas anaeróbias seguidas por lagoas facultativas ............................................ 44
3.6.4 - Lagoas aeradas facultativas .................................................................................. 45
3.6.5 - Lagoas aeradas de mistura completa seguidas de lagoas de decantação............. 46
4 - MATERIAL E MÉTODOS ............................................................................................................. 49
4.1- UNIDADE INDUSTRIAL AVALIADA ....................................................................................... 49
4.2 - AVALIAÇÃO GLOBAL DA EMPRESA .................................................................................... 49
4.3 - COLETA E TRANSPORTE DAS AMOSTRAS .......................................................................... 50
4.4 - DETERMINAÇÕES ANALÍTICAS ............................................................................................ 52
4.4.1 - pH ........................................................................................................................... 52
xiii
4.4.2 - Temperatura ........................................................................................................... 52
4.4.3 - Demanda Química de Oxigênio (DQO) ................................................................ 52
4.4.4 - Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5) ........................................................... 53
4.4.5 - Óleos e gorduras (método de Soxhlet) ................................................................... 53
4.4.6- Turbidez .................................................................................................................. 54
4.4.7- Material flutuante ................................................................................................... 54
5 - RESULTADOS E DISCUSSÃO ..................................................................................................... 55
5.1 - CARACTERIZAÇÃO DO SISTEMA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES DA INDÚSTRIA 55
5.2 - CARACTERIZAÇÃO FÍSICO QUÍMICA DO EFLUENTE GERADO ..................................... 56
6 – CONCLUSÃO ................................................................................................................................ 62
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA: ..................................................................................................... 63
ANEXO A ............................................................................................................................................. 68
14
1- INTRODUÇÃO
A evolução industrial foi de extrema importância para o desenvolvimento tecnológico,
consequentemente, o mundo passou a produzir mais e melhor. Isto fez com que houvesse
melhor distribuição de produtos, porém, junto com a industrialização, veio à geração de
resíduos que é extremamente prejudicial ao meio ambiente.
Dentre as indústrias geradoras de resíduos poluentes estão às beneficiadoras de
matérias primas alimentícias, que geram grandes volumes de resíduos orgânicos, altamente
poluentes, o que pode desencadear além de desequilíbrio ambiental, doenças em humanos e
animais, principalmente por demandarem enorme quantidade de água no processamento.
O grande volume de água necessário para o beneficiamento do leite coloca as indústrias
de laticínios como uma das principais geradoras de efluentes industriais. Em média para cada
litro de leite beneficiado são gerados aproximadamente 3,5 litros de efluente. Como o
beneficiamento de leite no Brasil é superior a 20 bilhões de litros o que corresponde à geração
de mais de 60 bilhões de litros de efluente por ano ( IBGE 2013 e CASTRO 2007)
Estes efluentes apresentam uma elevada demanda química e bioquímica de oxigênio
como consequência da grande quantidade de lipídios, carboidratos e proteínas, que conferem
ao sistema uma alta carga orgânica; o despejo de tais efluentes, quando lançado de modo
inadequado gera alterações ambientais, altera corpos hídricos, além de grandes impactos no
ecossistema.
Devido aos problemas citados, a tendência do cenário global é impor, através de
legislações e restrições comerciais, o tratamento do resíduo gerado para que o mesmo atinja o
padrão de qualidade ambiental, ou seja, que o efluente quando lançado nos corpos d’água não
apresente riscos ambientais.
Para um equacionamento eficiente do processo de tratamento de efluentes é necessário
que se conheçam quais tecnologias existem pera que o tratamento atenda as exigências legais,
detalhes da composição do efluente a ser tratado, quantidade do efluente gerado, variação de
carga que poderá ocorrer e, às condições climáticas onde será construída a estação de
tratamento.
Normalmente, para minimizar os riscos do lançamento de águas residuárias
provenientes de indústrias de laticínios em corpos receptores, utiliza-se o tratamento
15
convencional que, na maioria das vezes, emprega tecnologia simples, de fácil operação e baixo
custo. Tais tratamentos utilizam frequentemente processos biológicos, considerados eficientes
para a maioria dos poluentes, por reduzir consideravelmente os níveis de matéria orgânica dos
efluentes até condições de lançamento em corpos receptores.
Os efluentes gerados nas indústrias de laticínios, em termos de poluição hídrica, têm um
alto teor de material orgânico presente em sua composição. As lagoas de estabilização são
tradicionalmente usadas no tratamento deste tipo de efluente, pois além do baixo custo de
implantação e manutenção, mostram-se eficazes na remoção da carga poluidora. No Estado de
Rondônia, devido ao clima quente e úmido, há em tese, condições favoráveis para implantação
de Lagoas de Estabilização para o tratamento de efluentes derivados da indústria de laticínios,
e é certamente o meio mais utilizado nos laticínios desta região.
16
2 - OBJETIVO
2.1 - OBJETIVO GERAL
Este trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência do sistema de tratamento de efluentes
de um laticínio localizado na região do Vale do Jamari - RO, que utiliza métodos convencionais
de tratamento por meio de lagoas de estabilização.
2.2 - OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Fazer levantamento bibliográfico dos diferentes tipos de tratamento dos efluentes
gerado por indústrias de laticínios;
Caracterizar o efluente e o tratamento por meio de análise dos parâmetros:
temperatura, pH, demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de
oxigênio (DBO), óleos e graxas, turbidez, material flutuante;
Avaliar a biodegradabilidade dos efluentes gerados na indústria de laticínio,
levando em consideração o processo de tratamento utilizado;
Comparar os resultados obtidos em relação a legislação estadual de proteção do
meio ambiente nº 547 (1993) em consonância com A Resolução do Conselho
Nacional do Meio Ambiente CONAMA nº 430 (2011).
17
3 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1- PRODUÇÃO DE LEITE NO BRASIL
O Brasil vem se destacando entre os grandes produtores de leite sendo o sexto maior
produtor mundial, representando 4,4 % da produção mundial de leite, sendo que nos últimos 10
anos foi o país que apresentou maior taxa de crescimento na produção (CASTRO, 2007).
Dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), revela que em 2013 o
Brasil apresentou crescimento na produção e industrialização de leite.
Segundo o IBGE, através de dados trimestrais selecionados de 2012 e 2013, a
aquisição de leite subdividida em regiões brasileiras se compota conforme apresentado na
Tabela 1.
Tabela 1 - Aquisição de leite por regiões em dados trimestrais selecionados de 2012 e 2013.
Grandes Regiões Participação 3º trimestre 2012
(%)
Participação 3º trimestre 2013
(%)
Norte 4,8 5,0
Nordeste 5,4 5,0
Sudeste 36,9 40,1
Sul 40,1 37,2
Centro-Oeste 12,8 12,7
Fonte: IBGE, 2012 /2013.
Conforme os dados apresentados na Tabela 1, grande parte da aquisição do produto
encontra-se na região sudeste do país (40,1 %), seguido pela região sul, com participação de
37,2 %. As regiões norte e nordeste participaram com percentuais iguais, 5,0 % cada uma delas.
Comparado ao ano anterior observou-se ganho de participação das regiões norte e
sudeste no 3º trimestre de 2013, enquanto que as demais regiões registraram ligeira queda
(IBGE, 2013).
18
3.1.1 - Produção de leite em Rondônia:
De acordo com levantamentos realizados pelo Instituto Brasileiro de Geografia e
Estatística do Estado de Rondônia (IBGE), Rondônia tem uma média de produção acima de 2,2
milhões de litros de leite por dia, sendo considerado o maior produtor de leite da região norte e
a 9ª maior bacia leiteira do país (IBGE, 2012).
Segundo a Agência de Defesa Sanitária Agrosilvopastoril do Estado de Rondônia
IDARON, no ano de 2013, a região do Vale do Jamari teve uma produção de leite que variou
de 409.742 a 453.260 litros/dia, sendo a produção anual do estado de 706,6 milhões de litros
de leite, que foram processados em 72 indústrias beneficiadoras.
Das cercas de 140 agroindústrias de laticínios e cooperativas leiteiras na região do vale
do Jamari até 2013, 89 eram registradas apenas no município de Ariquemes (SEMAIC -
Secretaria Municipal de Agricultura e Comércio, 2014).
3.2 - PRODUÇÃO INDUSTRIAL E SUAS CONSEQUÊNCIAS AMBIENTAIS
Nas últimas décadas a sociedade tem sentido o forte impacto ambiental que as mais
distintas atividades industriais têm causado sobre o ambiente e trazendo, como consequência,
a destruição e até mesmo extinção de muitos recursos naturais, fazendo com que todo um
sistema comece a repensar o modelo de desenvolvimento adotado (NETO, 2007).
Devido aos diversos usos diretos e indiretos dos recursos hídricos em atividades
industriais, surge à necessidade da preservação e recuperação dos mesmos, algo que já vem
ocorrendo e a cada dia tornando-se mais evidente. A poluição dos corpos de água tornou-se um
problema mundial e seu controle é o maior desafio da gestão dos recursos hídricos, tanto no
Brasil como no mundo (TEODORO et al, 2013).
Estudos realizados por Freire (2000) relatam que a indústria costuma ser
responsabilizada, e muitas vezes com razão, pela consequente contaminação ambiental,
principalmente devido a alguns fatores de extrema importância como o acúmulo de matérias
primas e insumos e a disposição inadequada de resíduo oriundo da sobra dos processos de
conversão da matéria prima em produto.
O processamento de matéria prima demanda grande volume de água, o que contribui
significativamente para a contaminação dos corpos d’água, fato este devido principalmente da
19
ausência de sistemas de tratamento eficientes para suprir toda a demanda de efluentes líquidos
produzidos durante o processamento (FREIRE, 2000).
3.3 - EFLUENTES EM INDÚSTRIAS DE LATICÍNIOS
Diante da importância do setor de produção de leite e derivados, surgem problemas
ligados principalmente ao controle ambiental, pois as indústrias de laticínios produzem grandes
quantidades de efluentes líquidos e estes, por sua vez, apresentam alta carga orgânica.
As empresas lácteas ocupam de forma direta e indireta grande fatia da indústria
alimentícia, representando significativa contribuição em relação ao lançamento de material
poluidor de águas e solo, tornando, necessário e obrigatório o tratamento dos resíduos líquidos
antes do seu lançamento, seja em corpos d’água ou no próprio solo. A quantidade de poluentes
das indústrias de laticínios varia bastante, dependendo, sobretudo do tipo de processo e do
controle exercido no gasto de água (SARAIVA, 2008).
O processamento dos produtos lácteos, em geral envolve diversos compostos e/ou
substâncias como carboidratos, sais minerais, vitaminas e água. Os efluentes dessas indústrias
são constituídos principalmente de leite diluído, materiais sólidos flutuantes, detergentes,
lubrificantes, desinfetantes, areia, açúcar, pedaços de frutas (em caso da produção de iogurte),
essências e condimentos diversos (no caso da produção de queijos e manteiga), que são diluídos
na água de lavagem dos equipamentos, tubulações, pisos e demais instalações da indústria
(MACHADO et al, 2002).
Andrade (2011) explica que as indústrias de laticínios englobam grande número de
operações e atividades que variam em razão dos produtos a serem obtidos. O processamento
dos produtos lácteos, em geral envolve diversos compostos e/ou substâncias como carboidratos,
sais minerais, vitaminas e água. Entretanto, existem algumas operações genéricas fundamentais
que são comuns a todos os processos produtivos. Entre estas estão: operações de recepção,
processamento, tratamento térmico, elaboração de produtos, envase e embalagem,
armazenamento e expedição. Entre as indústrias alimentícias, as processadoras de leite são as
mais poluentes, em razão do seu elevado consumo de água e geração de efluentes líquidos. Em
decorrência da complexidade da composição destes efluentes são necessárias associações de
diversos níveis de tratamento para a obtenção de efluentes com as qualidades requeridas pelos
padrões de lançamento.
20
A forma de tratar o efluente normalmente adotada em indústrias de laticínios, envolve
o uso de tratamento primário para a remoção de sólidos, óleos e gorduras presentes no efluente,
tratamento secundário para a remoção de matéria orgânica e nutrientes e, em alguns casos,
tratamento terciário como tratamento final (polimento).
São inúmeras as possíveis consequências do lançamento de efluentes de laticínios em
cursos d’água. Entre elas estão principalmente o aumento de matéria orgânica que favorece o
desenvolvimento de microrganismos consumidores de oxigênio, fato que pode promover uma
situação de anaerobiose. Outra consequência do lançamento irregular efluentes de laticínios é
uma possível alteração do pH graças à fermentação e presença de detergentes à base de
hipocloritos. Além disso, a presença de sólidos em suspensão tem como consequência o
aumento da turbidez da água (POKRYWIECKI, 2013).
A vazão dos efluentes líquidos das indústrias de laticínios está relacionada diretamente
com o volume de água consumido por ela. O consumo de água na indústria de laticínio de
pequeno porte é considerado expressivo, logo a identificação dos pontos críticos onde se
concentram a maior geração de líquidos em todo o processo de produção e implantação de
sistemas de tratamento de efluentes é necessário, pois visa contribuir com a redução da geração
de efluentes e da poluição das águas. Dentre as indústrias que processam alimentos, as
processadoras de produtos lácteos contribuem de maneira expressiva para a contaminação dos
corpos d’água, tendo em vista que o beneficiamento do leite gera resíduo poluidor decorrente
de compostos orgânicos em suspensão presentes no efluente. A quantidade de resíduo gerado
na atividade do beneficiamento lácteo pode variar de 1 a 5 vezes o volume de leite processado,
dependendo do produto a ser produzido e do nível de automação das indústrias de laticínios
(MATOS, 2010).
A Figura 1 elaborada por Castro (2010) apresenta o consumo de água gasto por um
laticínio localizado na região da Zona da Mata Mineira para processar um litro de leite em
indústria de pequeno porte.
21
Figura 1- Consumo de água por litro de leite processado.
Fonte: CASTRO (2007).
Os dados apresentados na figura demonstraram um coeficiente de 5,67 litros de água
para cada litro de leite processado, o que segundo Castro (2007) está acima da média quando
comparado com outras literaturas (3,2 litros de água/litros de leite).
Dependendo da indústria é incluído o soro e também produtos provenientes das etapas
de limpeza. A matéria orgânica está contida na fração de sólidos solúveis, mas normalmente é
medida de forma indireta pela demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e demanda química de
oxigênio (DQO). A DBO mede a quantidade de oxigênio necessária para que os
microrganismos degradem a matéria orgânica. A DQO é a quantidade de oxigênio necessária
para oxidar quimicamente a matéria orgânica. As matérias orgânicas ao serem biodegradada
nos corpos receptores causam um decréscimo da concentração de oxigênio dissolvido (OD) no
meio hídrico, prejudicando a qualidade ou mesmo inviabilizando a vida aquática (MAGNO,
2010).
A Tabela 2 apresenta valores de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) para
diferentes tipos de resíduos provenientes de indústrias alimentícias.
Observa-se pela Tabela 2 que os efluentes gerados por laticínios são mais poluentes,
quando medidos em termos de DBO, que o de indústrias processadoras de outros segmentos de
alimentos.
22
Tabela 2 - Diferentes tipos de águas residuárias e valores de Demanda Bioquímica de Oxigênio
(DBO) atribuídas às mesmas.
Águas residuárias DBO (mg.L-1)
Efluente de alimentos – enlatados 500-2.000
Efluente de cervejarias 500-2.000
Efluente de processamento de óleo comestível 15.000-20.000
Efluente de matadouros (sem recuperação de
resíduos)
30.000
Efluente de laticínios (sem recuperação de soro
de queijo)
40-48.000
Fontes: adaptado de MENDES et al (2005).
Observam-se pela Tabela 2 que os efluentes gerados por laticínios sem recuperação de
soro são os mais poluentes entre os tipos de resíduo citados quando medidos em Demanda
Bioquímica de Oxigênio (DBO).
3.3.1- Caracterização dos efluentes de indústrias de laticínios
Os resíduos gerados por laticínio estão entre os mais agressivos devido ao alto teor de
matéria orgânica que possuem; matéria orgânica essa proveniente principalmente de perdas de
leite no material destinado ao tratamento de efluentes. Estas perdas são, em sua maioria, devido
a restos de produtos nos tanques, tubulações, no chão, água de lavagem, perdas nos
evaporadores, nas máquinas de envase, soro de queijo e leitelho (SARAIVA, 2008).
Segundo Lima (2013), os efluentes gerados no processo de higienização de indústrias
beneficiadoras de leite são compostos por gorduras, carboidratos (lactose, principalmente) e
proteínas, sobretudo caseínas, que passam a ser contaminantes se lançados diretamente nos
corpos hídricos receptores. Os poluentes inorgânicos, em especial o nitrogênio e o fósforo, são
gerados em grandes quantidades em processadoras de laticínios uma vez que o leite possui cerca
de 3% de proteínas e 1000 mg. L-1 de fósforo. O valor característico da Demanda Bioquímica
de Oxigênio (DBO) e da Demanda Química de Oxigênio (DQO) para efluente industrial de
laticínio é de 2790 e 5143 mg. L-1, respectivamente.
Os efluentes destas indústrias são constituídos principalmente de leite diluído, materiais
sólidos flutuantes, detergentes, lubrificantes, desinfetantes, areia, açúcar, pedaços de frutas (em
caso da produção de iogurte), essências e condimentos diversos (no caso da produção de queijos
23
e manteiga), que são diluídos na água de lavagem dos equipamentos, tubulações, pisos e demais
instalações da indústria (POKRYWIECKI, 2013).
O soro é um dos efluentes líquidos que mais contribuem para a alta carga poluidora
das indústrias de laticínios, sendo que nele está contida aproximadamente metade dos sólidos
de leite integral. Cerca de 85 a 90 % do volume do leite destinado à fabricação de queijos
resultam em soro. O soro de queijo contém a metade do extrato seco do leite, representado por
lactose, proteínas solúveis e sais. Em média, para fabricação de 1 kg de queijo são necessários
de 10 litros de leite, com geração de 9 kg de soro. A constituição aproximada do soro de leite é
de 93 % de água, 5 % de lactose, 0,9 % de proteínas, 0,3 % de gordura, 0,2 % de ácido lático e
pequenas quantidades de vitaminas. Portanto, o descarte do soro de leite afeta de forma
significativa a qualidade do efluente líquido gerado pelas indústrias que não estão adaptadas
para sua recuperação, conforme pode ser observado na Tabela 3 (SARAIVA 2008).
Tabela 3 - Qualidade do efluente de laticínio com e sem recuperação do soro.
Parâmetros (mg.L-1) Instalação com Recuperação
do Soro
Instalação sem Recuperação
do Soro
DBO5 2.397 5.312
DQO 5.312 20.559
Gorduras 96 463
N Total 90 159
P Total 26 21
Fonte: European Commission – Integrated Pollution Prevention and Control. Jan. 2006. Citado por
Saraiva (2008).
As características físico-químicas dos efluentes originados dos laticínios são valores
aproximados, ou seja, são indicativos do que se poderia esperar de uma situação média. Os
valores reais só podem ser obtidos por meio de monitoramento realizado em linha de
processamento específica.
A DBO5 é o parâmetro padrão usado para avaliar o potencial poluidor de efluentes
líquidos, em que é predominante a matéria orgânica biodegradável. É também parâmetro
fundamental para definição do tipo de tratamento mais adequado. Outro parâmetro importante
para caracterização físico-química do efluente da indústria de laticínios é a relação entre
DBO5/DQO, que suscita os seguintes comentários: os efluentes líquidos brutos “não tratados”
de laticínios apresentam valores de DBO5/DQO na faixa de 0,50 a 0,70. Quanto maior esse
24
valor, maior é a fração biodegradável dos efluentes e mais indicada é o seu tratamento por
processo biológico (SARAIVA 2008).
Na Tabela 4 estão as características dos efluentes líquidos gerados em diferentes tipos
de processamento realizado por diferentes indústrias processadoras.
Tabela 4 - Características dos efluentes líquidos gerados em diferentes tipos de processamento
em indústria de laticínio.
Parâmetros Analisados Tipos de Indústria
1 2 3 4 5 6
DBO5 (mg.L-1) 1033 487 a 1319 3420 290 875 761
DQO (mg.L-1) 1397 873 a 1740 4430 2010 1365 1370
Sólidos não-filtráveis
totais (mg.L-1) 520 329 a 494 420 915 776 471
Sólidos totais (mg.L-1) - 993 3300 - 1870 1406
Sólidos sedimentáveis
(mg.L-1) - 14 1 1,5 0,1 1,7
Nitrogênio total (mg.L-1) - 26,5 a 43,2 86,2 56,7 25,5 11,3
Fósforo total (mg.L-1) 5,75 4,5 a 5,9 14,2 18,8 6,8 8,8
Óleos e graxas (mg.L-1) 562 253 575 - 100 -
Temperatura (º C) - 29 31 29 38 28
Fonte: Minas Ambiente/CETEC (1998) citado por SARAIVA (2008).
(1) Posto de recepção e refrigeração; (2) leite pasteurizado e manteiga (3); leite pasteurizado e iogurte;
(4) leite esterilizado e iogurte; (5) leite condensado; e (6) leite em pó.
3.4 - LEGISLAÇÃO AMBIENTAL DOS RECURSOS HÍDRICOS
A legislação ambiental é uma condicionante que deve ser observada rigorosamente no
tratamento dos efluentes industriais, principalmente no que diz respeito às concentrações dos
parâmetros da carga orgânica (DBO e DQO) a serem lançados no ambiente (MAGNO 2010).
A forma de dar sustentabilidade e equidade aos usuários dos recursos hídricos se deu
por meio da promulgação da legislação ambiental, entre as quais: Lei nº. 9.433 (janeiro de
1997), que instituiu a Política Nacional de Recursos Hídricos; Lei nº. 9.984 (julho de 2000) que
criou a Agência Nacional de Águas; e a Resolução nº 16 (maio de 2001) do Conselho Nacional
de Recursos Hídricos (CNRH) que estabeleceu critérios gerais para a outorga de direito de uso
de recursos hídricos (HESPANHOL, 2008).
A Lei nº. 9433, de 08/01/1997, reconhecida como a Lei das Águas, criou no Brasil a
Política Nacional de Recursos Hídricos apresenta em seu Art. 3º - inciso III, que a gestão de
recursos hídricos tem que ser integrada com a gestão ambiental; no art. 9º da referida lei os
25
corpos de água são enquadrados em classes. O enquadramento dos corpos de água, segundo os
usos preponderantes, visa assegurar às águas qualidade compatível com os usos mais exigentes
a que forem destinadas e diminuir os custos de combate à poluição das águas, mediante ações
preventivas permanentes.
3.4.1- Padrões de lançamento e de qualidade do corpo receptor
Os padrões de qualidade da água variam de acordo com o tipo de uso. Assim, os
padrões de potabilidade (água destinada ao abastecimento humano) são diferentes dos de
balneabilidade (água para fins de recreação de contato primário), os quais, por sua vez, não são
iguais aos estabelecidos para a água de irrigação ou destinada ao uso industrial. Mesmo entre
as indústrias, existem requisitos variáveis de qualidade, dependendo do tipo de processamento
e dos produtos das mesmas (SARAIVA, 2008).
Uma forma de definir a qualidade das águas dos mananciais é enquadrá-las em classes,
em função dos usos propostos para as mesmas, estabelecendo- se critérios ou condições a serem
atendidos.
De acordo com o uso da água, a mesma sofre diferentes classificações (Resolução
Conselho Nacional do Meio Ambiente - CONAMA nº 357). Em relação à quantidade de sal,
podem ser classificadas em doce, salobras e salinas. A Tabela 5 apresenta as classes e
respectivos usos da água doce.
26
Tabela 5 - Classes e respectivos usos da água conforme a Resolução CONAMA nº 357 (2005)
CLASSES USOS
ÁGUA
DOCE
ÁGUA
DOCE
ESPECIAL
- abastecimento para consumo humano, com desinfecção;
- preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas;
- preservação dos ambientes aquáticos em unidades de conservação de
proteção integra.
1
- abastecimento para consumo humano, após tratamento simplificado;
- proteção das comunidades aquáticas;
- recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e
mergulho, conforme Resolução CONAMA n. 274, de 2000;
- irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se
desenvolvam rentes ao solo e que sejam ingeridas cruas
sem remoção de película; e
- proteção das comunidades aquáticas em Terras Indígenas
2
-abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional;
- proteção das comunidades aquáticas;
- recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e
mergulho, conforme Resolução CONAMA n. 274, de 2000;
- irrigação de hortaliças, plantas frutíferas e de parques, jardins, campos de
esporte e lazer, com os quais o público possa vir ater contato direto;
- aquicultura e à atividade de pesca
3
- abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional ou
avançado;
- irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras;
- pesca amadora;
- recreação de contato secundário; e
- dessedentação de animais
4
- navegação;
- harmonia paisagística
Fonte: Resolução CONAMA no 357, de 2005.
De acordo com a resolução n° 430 do CONAMA, de 13 de maio de 2011, os efluentes
não poderão conferir ao corpo receptor características de qualidade em desacordo ao seu
enquadramento. Os efluentes, de qualquer fonte poluidora, somente poderão ser lançados
diretamente no corpo receptor desde que obedeçam as condições e padrões previstos pelo
CONAMA n° 430, conforme descrito abaixo:
a) pH entre 5 a 9;
27
b) temperatura: inferior a 40°C, sendo que a variação de temperatura do corpo receptor
não deverá exceder a 3°C no limite da zona de mistura;
c) Materiais sedimentáveis: até 1 mL. L -1 em teste de 1 hora em cone Inhoff. Para o
lançamento em lagos e lagoas, cuja velocidade de circulação seja praticamente nula, os
materiais sedimentáveis deverão estar virtualmente ausentes;
d) Óleos e graxas: ausente;
e) Ausência de materiais flutuantes;
f) Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5 a 20°C): remoção mínima de 60% de
DBO sendo que este limite só poderá ser reduzido no caso de existência de estudo de
autodepuração do corpo hídrico que comprove atendimento às metas do enquadramento do
corpo receptor.
Segundo Resolução CONAMA no 357, enquanto não aprovados os respectivos
enquadramentos, as águas doces serão consideradas classe 2, exceto se as condições de
qualidade atuais forem melhores, o que determinará a aplicação da classe mais rigorosa
correspondente.
3.4.2 - Legislação dos recursos hídricos no estado de Rondônia
Conforme legislação estadual de Rondônia, Lei nº 547, de 30 de dezembro de 1993,
fica proibido qualquer ação de agentes poluidores ou perturbadores, bem como o lançamento
ou liberação de poluentes sobre o meio ambiente. Consideram-se poluentes todas e quaisquer
formas de matéria lançada ou liberada na água, no ar, solo ou subsolo. Logo, todo o efluente
com potencial poluidor deverá ser tratado antes de ser lançado ao corpo receptor, e a eficiência
deste tratamento que deverá ser alcançada, será depende da classificação dos rios.
Segundo Chernicharo (1997), um dos parâmetros que mais tem merecido a atenção
dos órgãos de controle ambiental é a DBO. Para os padrões de lançamento de efluentes, vários
estados brasileiros têm imposto um limite de DBO do efluente de 60 mg.L-1, como é o caso,
por exemplo, de São Paulo, Paraná e Minas Gerais. Em outros estados, se tem utilizado o
conceito de eficiência de remoção mínima, e em outros, ainda, como o Rio de Janeiro, a
remoção mínima ou a concentração máxima de DBO em função da carga orgânica bruta. No
Rio Grande do Sul, foram estabelecidas concentrações máximas para faixas de vazões efluentes.
28
Uma vez que os rios do estado de Rondônia ainda não estão oficialmente enquadrados
em classes, os mesmos seguem a resolução do CONAMA n° 357, que relata: enquanto não
aprovados os respectivos enquadramentos, as águas doces serão consideradas classe 2 exceto
se as condições de qualidade atuais forem melhores, o que determinará a aplicação da classe
mais rigorosa correspondente.
a) não será permitida a presença de corantes artificiais que não sejam removíveis por
processo de coagulação, sedimentação e filtração convencionais;
b) coliformes termotolerantes: não deverá ser excedido um limite de 1.000 coliformes
termotolerantes por 100 mililitros em 80% ou mais de pelo menos 6 (seis) amostras coletadas
durante o período de um ano, com frequência bimestral
c) Cor: até 70 mg pt. L -1;
d) turbidez: até 100 UNT;
e) DBO5 dias a 20º C até 5 mg. L -1;
f) Oxigênio dissolvido (OD), em qualquer amostra, não inferior a 5 mg. L -1.
Os limites de DBO poderão ser elevados, caso o estudo da capacidade de
autodepuração do corpo receptor demonstre que os teores mínimos de OD previstos não serão
desobedecidos em nenhum ponto do mesmo nas condições críticas de vazão. Os efluentes de
qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados diretamente ou indiretamente, nos
corpos de água, desde que obedeçam as condições citadas pela lei nº 547, e em consonância
com a Resolução CONAMA nº 430 (2011).
3.5 - TRATAMENTO DE EFLUENTES
O surgimento de grandes contaminações de toda ordem como reflexo não apenas de
problemas econômicos e sociais, mas também da utilização indevida dos recursos naturais, tem
sido constatadas ao longo do tempo. A poluição da água constitui-se um grande problema a ser
enfrentado pela sociedade que vêm degradando o meio ambiente em um ritmo cada vez mais
acelerado. 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-
29
se contaminadas por resíduos do processo industrial originando assim os efluentes líquidos
(SILVA e EYNG, 2013).
Os efluentes líquidos ao serem despejados causam a alteração de qualidade nos corpos
receptores e consequentemente a sua poluição. Historicamente o desenvolvimento urbano e
industrial ocorreu ao longo dos rios devido à disponibilidade de água para abastecimento e a
possibilidade de utilizar o rio como corpo receptor dos resíduos. O fato preocupante é quanto o
aumento das atividades industriais e o número de vezes que um mesmo rio recebe resíduos
industriais, e seguir servindo como fonte de captação para a próxima cidade ao longo das
margens.
A poluição hídrica pode ser definida como qualquer alteração física, química ou
biológica da qualidade de um corpo hídrico, capaz de ultrapassar os padrões estabelecidos para
a classe, conforme o seu uso preponderante. Considera-se a ação dos agentes: físicos materiais
(sólidos em suspensão) ou formas de energia (calorífica e radiações); químicos (substâncias
dissolvidas ou com potencial solubilização); biológicos (micro-organismos). A poluição
origina-se devido a perdas de energia, produtos e matérias primas, ou seja, devido à ineficiência
dos processos industriais. O ponto fundamental é compatibilizar a produção industrial com a
conservação do meio ambiente (SILVA e EYNG, 2013).
A poluição gerada pelos efluentes líquidos industriais deve ser controlada inicialmente
pela redução de perdas nos processos, incluindo a utilização de processos mais modernos,
redução do consumo de água incluindo as lavagens de equipamentos e pisos industriais, redução
de perdas de produtos ou descarregamentos destes ou de matérias primas na rede coletora. Além
da verificação da eficiência do processo, deve-se questionar se este é o mais moderno,
considerando-se a viabilidade técnica e econômica.
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
qualidade do 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 (GIORDANO, 2004).
30
Os sistemas de tratamento de efluentes são baseados na transformação dos indesejados
dissolvidos e em suspensão em gases inertes e ou sólidos sedimentáveis para a posterior
separação das fases sólida/líquida. Sendo assim se não houver a formação de gases inertes ou
lodo estável, não podemos considerar que houve tratamento. Um ponto importante a ser
observado é que não deve gerar resíduos desnecessários devido uso do tratamento. (SILVA e
EYNG, 2013).
Em geral o tratamento é classificado através dos seguintes níveis: preliminar, primário,
secundário e terciário. O tratamento preliminar baseia-se apenas na remoção dos sólidos
grosseiros e o tratamento primário visa remover os sólidos sedimentáveis e parte da matéria
orgânica. Em ambos, predominam os métodos físicos e várias. Em relação aos tratamentos
secundário e terciário, predominam mecanismos biológicos, cujo objetivo é principalmente a
remoção de matéria orgânica e eventualmente nutrientes como nitrogênio e fósforo (SILVA,
2013).
3.5.1 - Tipos de tratamento
Para adotar um dos tipos de sistema de tratamento de efluentes gerados por uma
indústria é necessário caracterizar o tipo de efluentes, o clima da região e o custo da área onde
será construído o sistema de tratamento. Estes fatores existentes são determinantes para o
equacionamento adequado do sistema de tratamento. É nesta etapa que são obtidas informações
quanto à composição, vazão do efluente e suas variações, comportamento climático
(temperatura média, insolação, ventilação) e o custo da área requerida para definir qual o tipo
de tratamento a ser adotado, podendo ser físico, químico, biológico ou uma combinação destes
(MENDES et al, 2005).
O volume e a concentração dos despejos industriais variam dentro de amplos limites,
dependendo dos processos de fabricação empregados e dos métodos de controle dos despejos.
Com isto, a caracterização de efluentes é uma tarefa básica para o equacionamento adequado
do problema de tratamento. É nessa etapa que são obtidas informações quanto à composição e
vazão da água residuária, levando em conta suas variações ao longo do tempo, em função das
atividades responsáveis por sua geração. Com base nessas informações, podem ser adotados
métodos físicos, químicos ou biológicos ou combinações destes, no tratamento de efluentes.
31
3.5.1.1 - Tratamento Físico
Os métodos físicos de tratamento abrangem a remoção de sólidos de dimensões
relativamente grandes, sólidos em suspensão, areia e lipídeos. Para essa finalidade são
utilizadas grades, peneiras simples ou rotativas, caixas de areia (desarenadores), tanques de
remoção de óleos e graxas e decantadores (MENDES et al, 2005).
A Figura 2 ilustra um sistema de tratamento físico preliminar utilizado para remover
sólidos grosseiros composto por grades e caixa de areia.
Figura 2- Grade de limpeza manual e caixa de areia.
Fonte: Adaptados de MATOS (2001) citado por SILVA (2001).
As grades destinam-se a reter sólidos grosseiros em suspensão e são utilizadas para a
proteção de bombas, válvulas e outros equipamentos. Peneiras são dispositivos destinados à
retenção de partículas mais finas. As caixas de areia destinam-se a retenção de detritos pesados
inertes em suspensão nas águas residuárias e são usadas para proteger bombas e tubulações
contra abrasão e entupimento. Os tanques de decantação são empregados na separação de
sólidos sedimentáveis contidos em águas residuárias. Na remoção de lipídeos em estado livre,
geralmente são utilizadas caixas de gordura comuns que permitem sua separação por retirada
manual ou por meio de raspadores na superfície. Para melhor desempenho dessas caixas, devem
ser evitadas temperaturas superiores a 35 °C e pH acima de 8,5 na alimentação da caixa, pois
nessas condições ocorre a saponificação ou emulsificação e o excesso de detergentes prejudica
a eficiência de separação pela formação de gotículas de menor tamanho, com menor velocidade
ascensional. No caso de formação de emulsão, esta deve ser quebrada pela adição de produtos
químicos e utilização de flotadores com ar dissolvido. Apesar da eficiência de remoção
melhorar significativamente, a flotação apresenta custos operacionais elevados, além de gerar
lodo químico, que deve ter uma destinação adequada (MENDES et al, 2005).
32
Os procedimentos citados permitem uma depuração dos resíduos, mas as substâncias
contaminantes não são degradadas, apenas transferidas para uma nova fase, embora o volume
seja significantemente reduzido, sem serem efetivamente degradados.
De acordo com Magno (2010), no caso de indústrias de laticínios, o processo de
gradeamento é empregado para remoção de coágulos de leite em fábricas de queijo, sendo a
equalização de vazões empregada especialmente em indústrias de laticínios onde o período de
trabalho é curto, ou onde os despejos são intermitentes. Fábricas que empregam soluções
alcalinas fortes, uma vez ao dia, na limpeza dos equipamentos, poderão utilizá-las para manter
o pH do despejo dentro de uma faixa desejada e que não interfira no tratamento biológico. O
processo de sedimentação é normalmente usado para a remoção dos sólidos suspensos,
existindo referências para dimensionamento de decantadores, principalmente secundários, com
um tempo de detenção substancialmente maior do que o empregado nos decantadores
convencionais (em decorrência da formação de flocos biológicos leves). Os óleos e gorduras,
removidos, em geral, pelas caixas de gordura ou equipamentos de flotação mais sofisticados
(que retiram também parte dos óleos emulsionados, aumentando a eficiência de tratamento),
devem ter destinação apropriada, sendo encaminhados para reaproveitamento ou para aterro
sanitário.
3.5.1.2 - Tratamento Químico
Os métodos químicos de tratamento de efluentes líquidos são utilizados para remover
material coloidal, cor e turbidez, odor, ácidos, álcalis, metais pesados e óleos. A neutralização
de despejos industriais pode ser necessária, não só para se evitar o lançamento de águas ácidas
ou alcalinas no corpo de água receptor, mas também, como medida necessária para proteção.
Os processos químicos permitem uma remoção parcial de sólidos totais, com o emprego de
compostos como sulfato de alumínio, cloreto férrico e sulfito ferroso. Entretanto, os reagentes
químicos empregados são de custos elevados e a remoção de sólidos dissolvidos é bastante
reduzida (MENDES et al, 2005).
O tratamento de efluente líquido por processo químico é geralmente acompanhado do
processo físico. O produto químico provoca desestabilização de partículas devido à
neutralização das cargas negativas, isto promove uma aglomeração de partículas, formando
flocos que tendem a sedimentar ou flotar, dependendo de seu tamanho e de sua densidade,
tornando possível a separação por processos físicos (FERREIRA, 2012; SANTOS et al, 2009).
33
Muitos fatores influenciam a coagulação, entre os quais se destacam a quantidade de
coagulante, o tempo de mistura e o pH do efluente. Há pelo menos uma zona de pH em qualquer
efluente, no qual a boa floculação ocorre no tempo mais curto com uma determinada dose de
coagulante, ou então em um determinado tempo com a mínima dose de coagulante. A
coagulação, sempre que possível, deve ser realizada dentro desta zona ótima de pH. De maneira
a tornar a coagulação econômica e eficiente. Porém, a quantidade de coagulante também
influencia no tempo requerido para a formação de floculo (SANTOS et al, 2009). Análises
realizadas no estudo de coagulantes mostraram uma similaridade nas eficiências do cloreto
férrico e sulfato de alumínio, os quais apresentaram os melhores resultados, em geral. Nesta
etapa observou-se que os flocos formados com os coagulantes de alumínio eram maiores e mais
resistentes que os formados com os demais coagulantes. Porém, os flocos formados com todos
os coagulantes eram relativamente finos. Também foi verificado que o pH final, após a adição
dos coagulantes, era próximo a 4,6. Os resultados dos experimentos realizados com amostra de
efluente bruto (presença de soro) e mais três amostragem de efluentes sem presença de soro foi
demonstrado na tabela 6, onde apresenta resultados de turbidez, demanda bioquímica de
oxigênio (DQO) e teor de óleos e graxas (TGO), referente à utilização do cloreto férrico como
coagulante na unidade piloto de sedimentação.
Tabela 6 - Resultados obtidos na sedimentação utilizando o cloreto férrico como
coagulante em efluente de indústria láctea.
Amostragem Turbidez (NTU) DQO (mg.L-1) TGO (mg.L-1)
Efluente bruto 883,3 989,5 26,0
Efluente 1 23,2 328 2,3
Efluente 2 22,8 358 2,4
Efluente 3 18,0 360 1,2
Eficiência de redução
média (%)
97,6 63,0 92,4
Fonte adaptada de SANTOS et al, (2009).
Na Tabela 7 encontram-se os resultados com o sulfato de alumínio. Para o cálculo da
eficiência média, considerou-se o valor médio dos parâmetros encontrado nas análises do
efluente tratado.
34
Tabela 7 - Resultados obtidos na sedimentação utilizando o sulfato de alumínio como
coagulante em efluente de indústria láctea.
Amostragem Turbidez (NTU) DQO (mg.L-1) TGO (mg.L-1)
Efluente bruto 921,7 924,7 37,5
Efluente 1 29,2 329 2,5
Efluente 2 11,7 328 0,2
Efluente 3 12,9 370 2,7
Eficiência média (%) 98,0 64,8 95,2
Fonte adaptada de SANTOS et al, (2009).
Observa-se que o fato dos flocos serem quebrados quando se utiliza o cloreto férrico
como coagulante não exerce influência no resultado final, uma vez que os resultados
apresentados foram bastante similares com ambos os coagulantes.
Analisando os dados obtidos, verifica-se uma significativa redução de TOG e turbidez,
atingindo boa porcentagem de eficiência, mostrando que o processo de sedimentação por
coagulação apresenta-se bastante eficaz no tratamento do efluente da indústria láctea. Apesar
da eficiência de remoção de DQO apresentar valores superiores a 60 % para os dois coagulantes
utilizados, nota se que se faz necessário um tratamento complementar (SANTOS et al, 2009).
3.5.1.3 - Tratamento Biológico
O tratamento aplicado em efluentes da indústria de laticínios é, em sua grande maioria,
do tipo biológico, cuja finalidade é remover matéria orgânica como consequência do
metabolismo de oxidação e síntese de novas células (SANTOS et al, 2009).
São tratamentos frequentemente utilizados, pois permitem a depuração de grandes
volumes de efluente transformando os compostos orgânicos em CO2 e H2O e novas células
(tratamentos aeróbios), ou CH4 e CO2, (tratamentos anaeróbios), com custos relativamente
baixos (FREIRE et al, 2000).
Nestes tipos de tratamento, a biomassa se utiliza do substrato presente no efluente
como fonte de energia para manter suas funções metabólicas. Estes processos permitem que a
matéria orgânica seja convertida em energia e outras células. A biomassa pode ser separada em
um decantador devido à sua propriedade de floculação (VON SPERLING, 2002).
Os sistemas biológicos de tratamento de resíduos devem atender alguns aspectos:
remoção da matéria orgânica, redução da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) do resíduo
a ser tratado e se possível à degradação de compostos químicos orgânicos de difícil degradação.
Em águas residuárias potencialmente tratáveis por processos aeróbios, a estabilização dos
35
despejos é realizada por microrganismos aeróbios e facultativos; nos processos anaeróbios os
microrganismos atuantes são os facultativos e anaeróbios. Os processos aeróbios podem ser
lodos ativados, filtro biológico, lagoa de estabilização aeróbia, entre outros.
Nos processos anaeróbios dos tratamentos de despejos, a decomposição da matéria
orgânica é realizada na ausência de oxigênio molecular. Esta degradação refere-se às reações
que reduzem as dimensões de partículas, tornando-as solúveis ou, em nível molecular, por um
processo de quebra de cadeias existentes. Os produtos finais do processo são metano e
compostos inorgânicos, incluindo o dióxido de carbono, ácido sulfídrico e amônia. Ao contrário
dos processos aeróbios, os processos anaeróbios não necessitam de equipamentos de aeração
artificial e há geração de biogás (CH4), que pode ser aproveitado na indústria como fonte de
energia. O processo anaeróbio possui baixa produção de biomassa, apenas 10 a 20% do volume
produzido no aeróbio. (MENDES et al, 2005).
3.5.1.4 - Lodo ativado
O sistema de lodo ativado é utilizado em nível mundial no tratamento de efluentes
industriais e domésticos. Este sistema é mais indicado quando se trata de grande quantidade de
efluente, pequeno espaço disponível ao tratamento e alta concentração de fósforo e compostos
nitrogenados. Entretanto, este sistema exige um nível de mecanização superior a outros sistemas
de tratamento, bem como maior consumo de energia (VON SPERLING, 2002).
Trata-se um processo biológico onde a matéria orgânica, na presença de oxigênio
dissolvido e sob agitação, é oxidada por ação de microrganismos específicos até compostos
como CO2, H2O e novas células, alcançando 98 % de redução de DBO. A degradação do
substrato orgânico ocorre no tanque de aeração e a separação do efluente tratado do lodo gerado
ocorre no decantador secundário, onde há a sedimentação da biomassa gerada, permitindo que
o efluente saia “limpo”. Em contrapartida à degradação da matéria orgânica, há grande geração
de lodo, denominado lodo ativado ou “lodo biológico”, sendo este um dos principais problemas
associados a este tipo de tratamento de efluentes (SANTOS, 2007).
Devido à recirculação do lodo do decantador ao tanque de aeração, a concentração de
sólidos em suspenção no tanque de aeração neste sistema é bastante elevada quando comparada
a uma lagoa de mistura completa, sem recirculação. O tempo de retenção hidráulica é baixo,
aproximadamente de 6 a 8 horas. Em virtude da recirculação dos sólidos, estes permanecem
por um tempo superior ao líquido no reator, sendo o tempo de retenção celular ou idade do lodo
36
definida como a relação entre a quantidade do lodo biológico existente e a quantidade removida
no sistema de tratamento por dia. O maior tempo de permanência dos microrganismos no
sistema permite garantir uma elevada eficiência do tratamento de lodo ativado, pois a biomassa
possui tempo suficiente para metabolizar praticamente toda a matéria orgânica (SANTOS,
2007).
Azzolini e Faro (2013) realizaram um monitoramento da eficiência do sistema de
tratamento do tipo lodo ativado e lagoas de estabilização em efluentes de um laticínio da região
meio oeste de Santa Catarina. Para avaliar o desempenho do sistema de tratamento utilizaram
dados referentes ao período de agosto a dezembro de 2012. As amostras dos efluentes para a análise
em laboratório foram coletadas em seis pontos, desde o efluente bruto, até a saída final do
tratamento. Após a coleta das amostras no sistema de tratamento da indústria e a realização de
seus procedimentos analíticos em laboratório, foram obtidos resultados para os parâmetros
físico-químicos de: Oxigênio dissolvido, sólidos totais, demanda bioquímica de oxigênio e
demanda química de oxigênio.
No ponto de coleta denominado saída final do sistema de tratamento, pôde ser
observado um aumento médio de aproximadamente 98,8% na concentração de oxigênio
dissolvido (OD) em relação ao mesmo parâmetro no efluente bruto, mostrando grande
eficiência do sistema de tratamento quanto a este parâmetro de qualidade, favorecendo a vida
aquática do rio receptor, bem como o deixando em conformidade com os padrões estabelecidos
pela Resolução CONAMA (AZZOLINI e FARO, 2013).
Foi observado que na saída flotador, a concentração de sólidos totais presente no
efluente diminuiu cerca de 60 %, atendendo portanto a finalidade da existência dos tratamentos
primários. Todavia, no ponto de medição saída final, a concentração de sólidos caiu para 1.600
mg. L-1, conferindo um decréscimo, em média, de 76,4 %, sendo considerada então a eficiência
para o sistema de tratamento em estudo.
Em relação ao parâmetro DBO no ponto de medição saída do flotador, observou-se que
a média de DBO decresceu quanto ao efluente bruto, aproximadamente 70 %, o que mostrou
que o flotador é um importante componente no tratamento, já que proporciona uma grande
redução na maioria dos parâmetros, inclusive na DBO. É importante salientar ainda que a
relação DQO/DBO5 demonstrou que a fração biodegradável é alta do efluente do laticínio,
apresentando valores na faixa de 0,50 a 0,70. Quanto maior o valor desta relação maior é a
fração biodegradável dos efluentes e mais indicado é o seu tratamento por processos biológicos.
37
Quando a relação DQO/DBO5 apresenta valores baixos, ou seja, menores que 2,5,
indica-se que o efluente possui caráter de biodegradabilidade elevado (VON SPERLING,
2005).
Em relação ao parâmetro DQO no ponto de medição saída do flotador, observou-se que
a média de DQO decresceu quanto ao efluente bruto, aproximadamente 65 %, o que demonstrou
que o flotador foi um importante componente no tratamento. A eficiência do sistema para este
parâmetro de qualidade foi de 99,6 % em média, sendo considerada satisfatória (AZZOLINI e
FARO, 2013).
3.5.1.5 - Sistemas de tratamento de efluentes por reatores anaeróbios
A princípio todos os efluentes orgânicos podem ser tratados por via anaeróbia, se os
efluentes forem de fácil degradação, tornando o processo econômico e eficiente. Este tipo de
tratamento tem sido muito aplicado em tratamento de efluentes industriais agrícolas,
alimentícios, bebidas, entre outros. As características da tecnologia anaeróbia com a redução
da matéria orgânica por bactérias anaeróbias conta com baixa produção de lodo, baixo consumo
de energia, economia na implantação e operação dos sistemas, aplicação de alta carga orgânica
e possibilidade de operação com elevado tempo de retenção de sólidos e baixo tempo de
retenção hidráulica, favorecem a utilização destes sistemas de tratamento (CHERNICHARO,
2007).
Devido às condições climáticas do Brasil, esta tecnologia tem sido ainda mais utilizada
uma vez que estes tipos de sistemas de tratamentos são altamente dependentes de temperaturas
em torno de 30,0 ºC, temperaturas estas que predominam no clima equatorial do Brasil. Isto
permite que o país assuma a posição de vanguarda no cenário mundial devido à aceitação e à
disseminação de reatores anaeróbios, principalmente os de reatores de fluxo ascendente e manta
de lodo (UASB).
A biodegradação anaeróbia depende de uma população microbiana diversificada e
estável. Esses microrganismos sintetizam a matéria orgânica, transformando-a em metano e
dióxido de carbono. A eficiência do processo depende das interações entre as diversas espécies
bacterianas e ainda das condições específicas de operação, como temperatura, pH e tipo de
substrato, entre outros. Dos fatores físicos que afetam a atividade microbiana, a temperatura é
dos mais importantes na seleção das espécies, pois pode afetar a velocidade do metabolismo
das bactérias, o equilíbrio iônico e a solubilidade dos substratos (CAMPOS et al 2004).
38
A produção de metano pode ocorrer em uma faixa bastante ampla com dois os níveis
de temperatura ótima: faixa mesofílica, 30 a 35ºC e a faixa termofílica, 50 a 55ºC . Deve-se
optar por temperaturas que, em termos de custo benefício, ofereçam melhor resultado. Em
contrapartida, há algumas desvantagens a serem citadas em relação a este tipo de tratamento:
deficiência de remoção de nitrogênio e fósforo, que muitas vezes não atendem aos estreitos
limites de lançamento de DQO, instabilidades dos reatores anaeróbios, estreita dependência de
nutrientes como nitrogênio e fósforo, bem como sensibilidade a baixas temperaturas. Com
relação aos sólidos sedimentáveis nos efluentes dos sistemas anaeróbios, apenas
ocasionalmente se ultrapassa 1 ml. L-1 em efluentes dos reatores UASB, pela subida ocasional
de placas de lodo do fundo da zona de decantação, onde o lodo retido ainda produz um pouco
de gás. A saída de sólidos sedimentáveis pode ser minimizada pelo uso de cortinas, para reter
os sólidos que flutuam e impedir a sua saída pelos vertedores do efluente da zona de decantação
(CHERNICHARO, 2007).
Em sistemas de tratamento de efluentes em indústrias de laticínios, na biodegradação
anaeróbia, a lactose passa a ácido láctico diminuindo os valores de pH. A eficiência do processo,
em termos de redução de DBO, pode ser baixa. Em uma segunda fase, durante a fermentação
metanogênica, os ácidos orgânicos produzidos passam a metano e o dióxido de carbono. A
DBO é então removida do sistema como gás. Se as duas etapas atingirem um estado de
equilíbrio, consegue-se controlar bem o sistema. A eficiência do sistema chega
aproximadamente a 50 % na remoção de DBO com o tempo de detenção de 4 dias (MAGNO,
2010).
3.6 - SISTEMAS DE TRATAMENTO POR LAGOAS
De acordo com Von Sperling (2002) o sistema de tratamento por lagoas de
estabilização constitui-se a forma mais simples para tratar os efluentes. Há diversos sistemas de
lagoas com diferentes tipos de simplicidade, operacionalidade e requisito de área. Entre eles
estão:
Lagoas facultativas;
Lagoas anaeróbias seguidas por lagoas facultativas;
Lagoas aeradas facultativas;
Sistemas de lagoas aeradas de misturas completas seguidas por lagoas de
decantação;
39
Lagoas de maturação.
A Tabela 8 apresenta algumas vantagens e desvantagens do sistema de tratamento de
efluentes por lagoas.
Tabela 8 - Vantagens e desvantagens do sistema de tratamento de efluentes por lagoas.
Sistema Vantagens Desvantagens
Lagoa facultativa Eficiência satisfatória na remoção de
DBO;
Razoável eficiência na remoção de
patógenos;
Redução de custo de implantação e
operação.
Necessidade de maior área;
A simplicidade operacional pode trazer
o descaso na manutenção (crescimento
de vegetação);
Possível necessidade de remoção de
algas do efluente;
Lagoaanaeróbia
seguida de lagoa
facultativa
Idem as lagoas facultativas;
Exigência de área inferior às
facultativas únicas.
Idem as lagoas facultativas;
Possibilidade de odores indesejáveis;
Remoção de lodo em intervalos anuais;
Lagoa aerada
facultativa
Construção, operação e manutenção
bastante simples;
Exigência de área ainda menor que
item anterior;
Resistência à variação de carga;
Redução de odores.
Necessidade de equipamentos;
Pequeno aumento no nível de
sofisticação;
Exigência de energia relativamente
elevada.
Lagoas aeradas de
mistura completa
seguida de
decantação
Idem lagoas aeradas facultativas;
Menor exigência de áreas de todos os
sistemas de lagoas.
Idem as lagoas aeradas facultativas;
Preenchimento rápido da lagoa devido
a decantação de lodo (remoção de 2 a 5
anos).
Lagoas de
maturação
Elevadas eficiências na remoção de
patógenos;
Razoável eficiência de remoção de
nutrientes.
Idem sistema de lagoas precedente;
Requisito de área bastante elevado.
Fonte: Von Sperling (2002).
O sistema de tratamento de efluente por lagoas pode ser dividido em níveis de acordo
com o grau de remoção que se deseja. O tratamento primário é um mecanismo físico destinado
à remoção de sólido grosseiro em suspensão (materiais de maiores dimensões, sólido
decantáveis e flutuantes). O tratamento secundário, geralmente constituído por lagoas ou por
reatores biológicos, remove grande parte da matéria orgânica, podendo remover pequena
parcela de nutrientes como nitrogênio e fósforo. Os reatores biológicos ou lagoas empregadas
para esta etapa do tratamento reproduzem os fenômenos naturais da estabilização da matéria
orgânica que ocorrem no corpo receptor. O tratamento terciário, nem sempre presente,
geralmente é constituído de unidade de tratamento físico-químico, cuja finalidade é a remoção
complementar da matéria orgânica, dos nutrientes e poluentes específicos e desinfecção do
efluente tratado. (OLIVEIRA, 2006).
40
A forma adotada com mais frequência para a construção de lagoas é a sua posição em
série, que se distribuem em:
Lagoa primária: recebe o esgoto bruto;
Lagoa secundária: recebe o efluente da lagoa primária, usualmente lagoa
anaeróbia;
Lagoa terciária é destinada a lagoa de maturação.
A tabela 9 apresenta a estimativa da eficiência de redução para cada etapa de processo
de tratamento de efluente por lagoas.
Tabela 9 - Estimativa da eficiência esperada nos diversos níveis de tratamento na Estação de
tratamento de efluentes (ETE).
Tipo de
tratamento
Matéria orgânica
(remoção de DBO)
%)
Sólidos em
suspensão (remoção
de SS %)
Nutrientes (remoção
de nutrientes%)
Bactérias
(remoção %)
Preliminar 5-10 5-20 Não remove 10-20
Primário 25-50 40-70 Não remove 25-75
Secundário 80-95 65-95 Pode remover 70-99
Terciário 40-99 8-99 Até 99 Até 99,99
Fonte: adaptado de Secretaria do Meio Ambiente, CETESB, (1988) citado por OLIVEIRA (2006).
3.6.1 - Lagoas anaeróbias
As lagoas anaeróbias constituem-se em uma forma alternativa de tratamento, onde a
existência de condições estritamente anaeróbias é essencial. Tal é alcançado através do
lançamento de uma grande carga de DBO por unidade de volume da lagoa, fazendo com que a
taxa de consumo de oxigênio seja várias vezes superior a taxa de produção (VON SPERLING,
2002).
Segundo Von Sperling (2002), a conversão anaeróbia se desenvolve em duas etapas: a
liquefação e formação de ácidos (através de bactérias acidogênicas) e formação de metano
(através de bactérias metanogênicas). Estas bactérias metanogênicas são bastante sensíveis as
condições ambientais, portanto deve-se evitar que sua taxa de reprodução se reduza,
ocasionando neste caso em: interrupção da remoção da DBO e geração de maus odores. Na
primeira etapa não há remoção da DBO, apenas a conversão da matéria orgânica em outras
moléculas mais simples e depois ácidos, enquanto que na segunda etapa do processo é que a
DBO é removida, sendo os ácidos produzidos na primeira fase, sendo convertido em metano.
41
Alguns parâmetros de projeto das lagoas anaeróbias segundo Von Sperling (2002) são:
• tempo de detenção;
• taxa de aplicação volumétrica;
• profundidade.
O critério do tempo de detenção baseia-se no tempo para a reprodução das bactérias
anaeróbias. O critério da taxa de aplicação volumétrica é estabelecido em função da necessidade
de um determinado volume da lagoa anaeróbia para a estabilização da carga de DBO aplicada.
a) Tempo de detenção
O tempo de detenção hidráulica normalmente situa-se na seguinte faixa:
t = 3,0 a 6,0 dias.
Com tempos inferiores a 3,0 dias, poderá ocorrer que a taxa de saída das bactérias
metanogênicas com o efluente da lagoa seja inferior à sua própria taxa de reprodução, a qual é
lenta (fatores biológicos). Desta maneira, nestas condições, não seria possível a manutenção de
uma população bacteriana estável. Além da eficiência da lagoa anaeróbia reduzir, ocorreria o
aspecto mais grave do desequilíbrio entre a fase acidogênea e a metanogênea. A consequência
seria o acumulo de ácidos no meio, com geração de maus adores, pelo fato de haver poucas
bactérias metanogênicas para dar continuidade à conversão dos ácidos (VON SPERLING,
2002).
As lagoas anaeróbias têm que funcionar como lagoas anaeróbias estritas, não podendo
oscilar entre condições anaeróbias, facultativas e aeróbias.
Cálculo do volume requerido:
V = t x Q (1)
V = volume requerido para lagoa (m³);
t = tempo de detenção (dia);
Q = vazão média afluente (m³/dia).
b) Taxa de aplicação volumétrica
Segundo Von Sperling (2002) a taxa de aplicação volumétrica (Lv) a ser adotada é
função da temperatura. Locais mais quentes permitem uma maior taxa (menor volume). A
42
consideração da carga volumétrica é importante, pois certos despejos, como os industriais,
podem variar bastante a relação entre a vazão e a concentração de DBO (carga = concentração
x vazão). Assim, apenas o critério do tempo de detenção é insuficiente. As taxas mais adotadas
em nosso meio estão na faixa de:
Lv = 0,1 a 0,3 kg DBO5 /m³.dia
O volume requerido é calculado através da equação:
V = L/Lv (2)
V = volume requerido para a lagoa (m³);
L = carga de DBO total afluente, solúvel + particulada (kg DBO5/d);
Lv = taxa de aplicação volumétrica (Kg DBO5 /m³. d).
c) Profundidade
Segundo Von Sperling (2002), a profundidade das lagoas anaeróbias é elevada, para
garantir a predominância das condições anaeróbias, evitando que ela trabalhe como facultativa.
Cálculo da profundidade
A = V/H (3)
Onde:
A = área (m2);
V = volume (m3);
H = profundidade (m).
Valores geralmente adotados:
H = 3,5 m a 5,0 m
3.6.2 - Lagoas facultativas
Lagoas facultativas são aquelas que apresentam no seu perfil duas camadas: uma
anaeróbia (ao fundo) e outra aeróbia (na superfície). Devido à existência destas camadas
ocasionadas pela profundidade empregada em sua construção (3,0 – 4,0 metros), a carga
orgânica presente nos efluentes é removida por meio destes dois processos bioquímicos, a
degradação aeróbia e a anaeróbia (METO e SANTOS, 2007).
43
Dentro das lagoas facultativas, além da zona aeróbia e anaeróbia, ocorre uma terceira
zona de tratamento dos efluentes, denominada zona facultativa. A matéria orgânica em
suspensão sedimenta constituindo o lodo do fundo (zona anaeróbia), onde corre a decomposição
da matéria orgânica por microrganismos anaeróbios. A matéria orgânica dissolvida permanece
suspensa, formando uma camada superficial (zona aeróbia), sendo oxidada por meio da
respiração aeróbia, onde o oxigênio consumido é suprido pela fotossíntese realizada pelas algas,
mantendo o equilíbrio entre o consumo e produção de oxigênio. Na zona intermediária, onde a
penetração da luz solar é menor, ocorrer à ausência de oxigênio livre. Esta zona onde grupos de
bactérias sobrevivem tanto na presença de oxigênio (condições aeróbias) quanto na ausência de
oxigênio (condições anaeróbias), é denominada zona facultativa. Este mecanismo é o sistema
mais simples de lagoas de estabilização, sendo que o processo baseia-se na retenção do efluente
por um período suficiente para que a estabilização da matéria orgânica ocorra. As vantagens e
desvantagens deste tipo de tratamento estão na predominância dos fenômenos naturais, na
simplicidade e confiabilidade do processo (justamente por ser processo natural), e o fato de não
necessitar de equipamentos, reduzindo custos e facilitando a operação das mesmas (VON
SPERLING, 2002).
O processo de lagoas facultativas é essencialmente natural, por esta razão, a
estabilização da matéria orgânica se processa em taxas muito lentas, necessitando de um tempo
de retenção superior a 20 dias. Por outro lado, o fato de ser um processo totalmente natural está
associado a uma maior simplicidade operacional (SILVA, 2011).
Outra característica das lagoas facultativas é que elas requerem grande requisito de
área para o melhor aproveitamento da energia solar utilizada pelas algas no processo de
fotossíntese. A Figura 3 apresenta um esquema típico de um sistema de lagoas facultativas.
Figura 3 - Sistema de tratamento por lagoa facultativa.
Fonte adaptado de: VON SPERLING (2005), citada por SILVA (2011).
44
As lagoas facultativas, que geralmente vem após lagoa anaeróbia, podem ser
dimensionadas segundo os critérios de taxa de aplicação superficial (Ls). A taxa de aplicação
superficial é o principal parâmetro de projeto de lagoas facultativas (carga orgânica por unidade
de área) e baseia-se na necessidade de se ter uma determinada área de exposição à luz solar na
lagoa, para que o processo de fotossíntese ocorra, com o objetivo de se garantir o crescimento
de algas, produzindo-se assim o oxigênio suficiente para suprir a demanda. A área requerida
pela lagoa, em ha, é calculada em função da taxa de aplicação superficial Ls expressa em Kg
DBO5/ha.dia e da carga de DBO (L), expressa em Kg DBO5/dia, ou seja, A = L/Ls. O tempo de
detenção resultante poderá, em algumas situações, ser menor devido à prévia remoção da DBO
da lagoa anaeróbia (VON SPERLING, 2002).
3.6.3 - Lagoas anaeróbias seguidas por lagoas facultativas
As lagoas anaeróbias têm sido utilizadas para tratamentos industriais
predominantemente orgânicos com elevado teor de DBO, como o efluente de laticínios. As
lagoas anaeróbias não requerem qualquer equipamento especial, têm baixíssimo consumo de
energia e apresentam cerca de 50 % a 70 % de eficiência na remoção de DBO, o que demonstra
a necessidade de uma unidade de tratamento posterior, como a lagoa facultativa. Esta
combinação permite uma economia de 45 a 70 % de requisito de área quando comparado com
lagoa facultativa única (VON SPERLING, 2002).
Segundo Von Sperling (2002) as lagoas anaeróbias são reservatórios mais profundos
(3,0 a 5,0m) por isso necessita de menor área quando comparados com lagoas facultativas. De
acordo com Silva (2011), neste sistema de lagoas predominam o processo de decomposição da
matéria orgânica por bactérias anaeróbias e por ser de baixa eficiência é comum utilizar-se, em
série, lagoa anaeróbia mais lagoa facultativa.
A Figura 4 mostra o fluxograma típico de um sistema de lagoas em série, anaeróbias
seguidas por lagoas facultativas.
45
Figura 4 - Sistema tratamento por lagoa anaeróbia seguida por lagoa facultativa.
Fonte: Adaptado de VON SPERLING (2005), citado por SILVA, (2011).
A existência de uma etapa anaeróbia em um reator aberto é sempre uma causa de
preocupação, devido à possibilidade de maus odores. Caso o sistema seja bem equilibrado, a
geração de maus odores não deve ocorrer, mas eventuais problemas operacionais podem
provocar a liberação de gás sulfídrico (H2S), ocasionando então maus odores no sistema de
tratamento (VON SPERLING, 2002).
3.6.4 - Lagoas aeradas facultativas
Sistemas de tratamento de efluentes por lagoas aeradas facultativas são utilizados
quando há necessidade de sistemas de lagoas aeróbias com dimensões mais reduzidas, em que
o oxigênio é suprido por aeradores, tornando o sistema com maiores níveis de sofisticação e
maior gasto de energia (VON SPERLING, 2002).
A principal diferença com relação à lagoa facultativa convencional é quanto à forma
de suprimento de oxigênio. Enquanto que na lagoa facultativa convencional o oxigênio é obtido
pela fotossíntese, na lagoa aerada facultativa o oxigênio é obtido pelo uso de aeradores,
atribuindo ao sistema de tratamento um nível de complexidade maior (em termos de
manutenção e operação quando comparada com lagoas facultativas convencionais).
As lagoas facultativas convencionais sobrecarregadas e sem área para expansão,
podem ser transformadas em lagoas aeradas facultativas, através de inclusão de aeradores.
Devido este sistema de tratamento também ser por lagoa facultativa, uma grande parte
dos sólido da biomassa bacteriana (formada em decorrência da aeração) sedimenta, sendo
decomposta anaerobiamente no fundo da lagoa (SILVA 2011).
A Figura 5 apresenta o fluxograma de um sistema de lagoas aeradas facultativas.
46
Figura 5 – Ilustração de tratamento de efluente por lagoas aeradas facultativas.
Fonte: Adaptado de VON SPERLING (2005), citado por SILVA, (2011).
3.6.5 - Lagoas aeradas de mistura completa seguidas de lagoas de decantação
Segundo Von Sperling (2002), na lagoa aerada de mistura completa, a energia em
movimento introduzido pela aeração cria uma turbulência que garanti a oxigenação e permite
que todos os sólidos sejam mantidos dispersos no meio líquido.
Os sólidos mantidos em suspensão e em mistura completa, são matéria orgânica
contida no efluente e também as bactérias (biomassa). Desta forma há um maior contato matéria
orgânica/bactérias, promovendo uma elevada eficiência do sistema.
As lagoas aeradas de mistura completa são essencialmente aeróbias. Neste sistema os
aeradores servem não só para oxigenar o efluente, mas para manter a biomassa em suspensão.
Este sistema apresenta um tempo de detenção entre 2 e 4 dias, sendo um tipo de sistema não
adequado para o lançamento direto, pois ainda contém elevado teor de sólidos em suspenção.
Por esta razão, as lagoas são seguidas de lagoas de decantação, onde a decantação e
sedimentação destes sólidos ocorrem. Os sólidos em suspensão produzidos nas lagoas aeradas
tendem a sedimentar, sendo o tempo de decantação relativamente baixo, cerca de 2 dias,
implicando na necessidade de remoção do lodo de 1 a 5 anos. Dentre os sistemas de lagoas, o
sistema citado é o que requer menor requisito de área (VON SPERLING, 2002).
A Figura 6 ilustra um sistema de lagoas aeradas de mistura completa – lagoas de
decantação.
47
Figura 6 - Tratamento por lagoa aerada de mistura completa seguida por lagoa de decantação.
Fonte: Adaptado de VON SPERLING (2005), citado por SILVA, (2011).
Magno (2010) avaliou parâmetros relativos à eficiência do sistema de tratamento por
lagoas aeradas em efluentes provenientes de laticínio. O sistema de tratamento de efluentes
analisado era composto por pré-tratamento (grades, separador de gordura) e sistema biológico
composto por lagoa de estabilização.
A Tabela 10 apresenta valores do efluente do laticínio avaliado em relação aos
parâmetros: pH, temperatura, DBO5, DQO, sólidos totais e sólidos sedimentáveis. O efluente
foi coletado na entrada e saída do sistema de tratamento.
Tabela 10 - Eficiência do sistema de tratamento preliminar em interação com lagoa de
estabilização.
Parâmetro Efluente bruto Efluente tratado Limite
pH 6,58 5,50 > 5 e < 9
Temperatura ºC 28,00 30,00 < 40 ºC
DBO (mg.L-1) 1251,00 149,83 -
DQO (mg.L-1) 2568,80 162,54 -
Sólidos Totais (mg.L-1) 423,00 70,01 60,00
Sólidos Sedimentáveis
(mg.L-1)
0,50 0,28 < 1
Fonte: adaptado de MAGNO (2010).
Pelos dados obtidos, observou-se, em relação ao parâmetro DBO, uma redução de
1251 para 91,06 mg.L-1, o que representa eficiência da remoção de matéria orgânica
biodegradável de aproximadamente 88,02 %, indicando que o tratamento por lagoas de
estabilização em efluente de laticínio foi eficiente quanto a remoção da matéria orgânica
biodegradável. Em relação ao parâmetro DQO, houve redução 2568,80 mg.L-1 para 165,13
mg.L-1, representando eficiência de remoção da matéria orgânica de 93,57 %. A relação
48
DQO/DBO encontrada para o efluente foi de 1,08. Esta relação demonstra a predominância da
matéria orgânica não biodegradável em relação à parcela biodegradável.
A Tabela 11 apresenta uma comparação entre as principais características dos
diferentes tipos de lagoas analisadas (VON SPERLING, 2002).
Tabela 11 - Caracterização dos principais sistemas de lagoas para a redução de DBO, DQO,
sólidos suspensos (SS), Amônia, Nitrogênio, Fósforo e coliformes
Item geral Item específico
Sistema de lagoas
Facultativa Anaeróbia
facultativa
Aerada
facultativa
Aeradas de
mistura
completa
- decantação
Eficiência
DBO (%) 75-85 75-85 75-85 75-85
DQO (%) 65-80 65-80 65-80 65-80
SS (%) 70-80 70-80 70-80 80-87
Amônia (%) < 50 < 50 < 50 < 30
Nitrogênio (%) < 60 < 60 < 60 < 30
Fósforo (%) < 35 < 35 < 35 < 35
Coliformes (%) 90-99 90-99 90-99 90-99
Fonte: VON SPERLING (2002).
49
4 - MATERIAL E MÉTODOS
4.1- UNIDADE INDUSTRIAL AVALIADA
O laticínio em estudo está situado na Região do Vale do Jamari e recebe, em média
100 mil litros de leite por dia, produzindo queijo mussarela e creme de soro de leite de uso
industrial.
A empresa possui sistema de tratamento de efluentes físico e biológico,
respectivamente, tratamento primário e tratamento secundário. O efluente gerado na produção
de leite e derivados, bem como lavagem de instalações e equipamentos, são descartados
separadamente do soro produzido são misturados em um tanque (denominado tanque de
mistura) antes do sistema de tratamento primário. O tratamento primário é composto por um
tanque de mistura para o efluente bruto e o soro, peneiras para reter material grosseiro, caixa de
areia para reter material mais denso que o efluente (desarenador) e caixa de gordura (flotador).
O efluente após passar por estes processos de tratamento é encaminhado por gravidade
para o tratamento secundário. Este é composto por seis lagoas de estabilização que seguem a
seguinte sequência: duas lagoas anaeróbias com profundidades 3 m, uma lagoa aerada
facultativa com profundidade de 1,5 m e três lagoas facultativas com profundidade de 1,5 m,
além de uma última lagoa que funciona como um “sumidouro”, onde então o resíduo tratado
percola no solo.
4.2 - AVALIAÇÃO GLOBAL DA EMPRESA
Foram feitas visitas técnicas à unidade industrial em estudo para realização de
levantamento de dados em relação ao sistema de tratamento de efluentes, aplicando-se um
questionário e uma lista de verificação para auxiliar na avaliação, além de tomada de amostras
para análise experimental no sistema de tratamento. Para tanto foram observados aspectos
como: características dos resíduos gerados, volume de água utilizada na produção,
quantificação e qualificação dos efluentes, espaço destinado à construção do sistema de
tratamento, profundidade e extensão das lagoas, quantidade de efluente lançada diariamente,
entre outras informações.
Na Tabela 12 é mostrado o questionário aplicado no laticínio como referencial de
avaliação.
50
Tabela 12 - Questionário aplicado à usina beneficiadora de leite.
Nº Pergunta
1 Capacidade média da instalação (m3)
2 Capacidade média de produção (m3)
3 Capacidade média de produção de soro (m3)
4 Gasto médio de água (m3)
5 Resíduo gerado
6 Destino dos resíduos
7 Tratamento do efluente gerado
8 Controle no consumo de água
Fonte: O autor.
4.3 - COLETA E TRANSPORTE DAS AMOSTRAS
As coletas das amostras foram coletadas nos meses de setembro e novembro de 2014.
Foram coletadas amostras de 350 mL em garrafas PET previamente higienizadas do efluente
bruto e em cada etapa do sistema de tratamento.
As amostras do efluente foram coletadas em duas etapas em meses diferentes: a
primeira coleta no mês de setembro, a segunda coleta no mês de novembro.
Os pontos em negrito identificado no fluxograma de tratamento indica os locais de
coleta.
51
Figura 7 - Fluxograma com identificação de pontos de coleta nas respectivas etapas.
Fonte: O autor.
- Ponto de coleta
Foram coletadas amostras de efluentes na indústria em estudo, nos pontos identificados
no fluxograma de tratamento.
Na primeira série de coleta os pontos coletados foram:
1 - Saída do tratamento primário;
2 - Saída da primeira lagoa anaeróbia;
3 - Saída da segunda lagoa anaeróbia;
4 - Saída da terceira lagoa aerada facultativa;
5 - Saída da quinta lagoa facultativa;
6 - Saída da sexta lagoa facultativa.
Na segunda série de coleta os pontos coletados foram:
1 - Saída da fábrica, antes do tratamento primário;
52
2 - Saída do tratamento primário;
3 - Saída da primeira lagoa anaeróbia;
4 - Saída da sexta lagoa facultativa.
Após a coleta, as amostras foram mantidas sob refrigeração para sua preservação e
posteriormente colocadas em gelo, acondicionadas em caixas isotérmicas e conduzidas ao
Laboratório de Engenharia de Alimentos da Fundação Universidade Federal de Rondônia,
UNIR, Campus Ariquemes, onde foram mantidas congeladas até o momento da análise das
mesmas.
4.4 - DETERMINAÇÕES ANALÍTICAS
Para caracterização físico-química dos efluentes líquidos foram determinados os
seguintes parâmetros: temperatura, DQO, DBO5, pH, material flutuante, turbidez, óleos e
graxas de efluente do laticínio em estudo. As análises foram realizadas pelo Laboratório
Qualittá, localizado na cidade de Ji-Paraná, RO.
O laudo das análises encontram-se no Anexo A.
4.4.1 - pH
Foi utilizado potenciômetro digital com o eletrodo mergulhado diretamente na amostra
sem diluição e sob constante agitação. A medida do pH da primeira fase da coleta das amostras
(mês de setembro), foi realizada no Laboratório de Engenharia de Alimentos da Fundação
Universidade Federal de Rondônia, UNIR, Campus Ariquemes. A medida do pH da segunda
fase da coleta das amostras (mês de novembro), foi realizada no Laboratório Qualittá.
4.4.2 - Temperatura
Foi analisada a temperatura das amostras no momento da coleta com termômetro
(Incoterm) com escala de 0 a 100 °C. O termômetro foi inserido no frasco onde foi coletada a
amostra. Esperou a estabilização e foi anotada a temperatura.
4.4.3 - Demanda Química de Oxigênio (DQO)
De acordo com a metodologia proposta por APHA (2005), a análise foi fundamentada
na reação da amostra, sob aquecimento por 2 horas, com um forte agente oxidante, dicromato
53
de potássio, em sistema fechado. Compostos orgânicos oxidáveis reagem, reduzindo o íon
dicromato para íon crômico de cor verde. A determinação da DQO foi feita por análise em
espectrofotômetro com leitura a 620 nm.
4.4.4 - Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5)
Foi determinada conforme descrito em APHA (2005). Para preparo da água de diluição
das amostras, foi colocada água destilada para oxigenar por 20 horas. A saturação da água com
oxigênio foi feita com aerador de aquário. Posteriormente à saturação e após descanso de 30
minutos, para cada litro de água saturada foi colocado 1 mL de solução-tampão fosfato, 1 mL
de solução de sulfato de magnésio, 1 mL de solução cloreto de cálcio e 1 mL de solução cloreto
férrico. Colocou-se o volume calculado da amostra e completou-se até 300 mL com água de
diluição. Um frasco foi tampado para evitar bolhas no interior do mesmo, codificado e incubado
por 5 dias a 20 °C. No outro frasco, foi dosado imediatamente o oxigênio dissolvido, com duas
repetições, obtendo, assim, a concentração média de oxigênio dissolvido. Após cinco dias foi
determinado o oxigênio dissolvido do outro frasco que foi incubado. Além das amostras foi
preparado o branco com água de diluição.
A eficiência de redução de DQO foi determinada tomando-se os valores da concentração
inicial (So) e final (Se) do efluente, a cada lagoa avaliada, bem como no efluente à entrada do
sistema de tratamento. A eficiência do tratamento () foi avaliada em termos de percentagem
de redução de DQO, calculada pela fórmula:
100x So
SeSo (4)
= eficiência;
So = concentração inicial;
Se = concentração final.
4.4.5 - Óleos e gorduras (método de Soxhlet)
As amostras foram previamente acidificadas até pH 2,0, com ácido clorídrico 1:1.
Posteriormente, as amostras foram transferidas para um funil de separação onde adicionou-se
30 mL do extrator hexano. Em seguida, essa solução foi agitada por 2 min, seguido de repouso
54
até separação de fase. A fase aquosa foi descartada e a fase orgânica, contendo a gordura, foi
submetida à centrifugação. O material centrifugado foi transferido para um balão usado na
destilação e em seguida filtrado com 10 g de sulfato de sódio (Na2 SO4). Este balão foi acoplado
a um sistema de destilação onde foi realizada a separação do hexano da gordura (APHA, 2005).
4.4.6- Turbidez
A turbidez foi obtida por equipamento turbidímetro com as amostras em temperatura
ambiente.
4.4.7- Material flutuante
Foi realizada segundo metodologia descrita por Silva (1997). Alíquotas de 5,0 mL da
amostra foram filtradas através de um filtro de fibra de vidro (MILLIPORE AP 20),
previamente seco e tarado; em seguida, o filtro foi colocado em estufa a 105 °C, para secagem
completa até peso constante. O teor de sólidos suspensos foi obtido pela diferença de peso entre
peso do filtro com o resíduo seco a 105 °C e peso do filtro dividido pelo volume da amostra.
A
FF
V
pPR
(5)
RFP = Peso do filtro com o resíduo seco.
PF = Peso do filtro.
VA = Volume da amostra.
55
5 - RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 - CARACTERIZAÇÃO DO SISTEMA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES DA
INDÚSTRIA
A empresa geradora do efluente em estudo é de médio porte, possuindo instalações
para processar até 250 mil litros de leite.
A indústria opera com menos de 50 % da sua capacidade, gastando em média 100 mil
de litros de água por dia para o processamento do leite. Além do processamento do leite e
derivados, a água também é gasta em outras atividades que o laticínio possui, como:
higienização da indústria, higienização de caminhão tanques e lavagem de pátios gerando em
média 190 mil litros de efluente dia com alta carga orgânica e sem recuperação de soro.
O soro e o efluente gerados pela indústria são descartados através de tubulações
diferentes e só são misturados em um pequeno tanque, denominado tanque de mistura, onde
também é adicionado cinza previamente dissolvida para controle do pH do efluente.
O sistema de tratamento de efluente da indústria é composto por tratamento primário
e secundário. O tratamento primário é composto por um tanque de mistura para o efluente bruto
e o soro, peneiras para reter material grosseiro, caixa de areia para reter material mais pesado
que a areia ou de dimensão próxima a areia e caixa de gordura com flotador para óleo graxas e
outros materiais flutuantes. A Figura 8 apresenta a etapa do processo de tratamento primário
realizado na indústria.
Figura 8- Sistema de tratamento primário realizado no laticínio.
Fonte: O autor.
Após o efluente passar pelo tratamento primário, o mesmo é destinado por gravidade
para o tratamento secundário ou biológico. O sistema biológico é composto por lagoas de
estabilização, obedecendo a seguinte sequência: duas lagoas anaeróbias, seguidas por uma
56
terceira lagoa, denominada lagoa aerada facultativa. Após a lagoa aerada facultativa o efluente
passa por mais três lagoas facultativas, totalizando seis lagoas. Ao final do processo de
tratamento, o efluente já tratado é dispensado em uma última lagoa que funciona como um
“sumidouro”, sendo então absorvido pelo solo.
A Tabela 13 apresenta o questionário aplicado com o técnico responsável pela
indústria que contribuiu para o estudo em questão.
Tabela 13 - Questionário aplicado ao técnico responsável pela indústria para levantamento de
dados do laticínio.
Nº Pergunta Resposta
01 Capacidade de processamento de leite 250 mil litros
02 Capacidade média de produção 100 mil litros
03 Capacidade média de produção de soro 90 mil litros
04 Resíduo gerado 190 mil litros
05 Destino dos resíduos sólidos Seleção e destino (local reservado
pela empresa fora da fabrica)
06 Tratamento da água utilizada para o processo Filtro de areia clorada a 1,5 ppm
07 Consumo de água 100 mil litros
08 Tratamento do efluente gerado Sistema de tratamento (lagoas de
estabilização)
Fonte: O autor.
5.2 - CARACTERIZAÇÃO FÍSICO QUÍMICA DO EFLUENTE GERADO
A Tabela 14 apresenta dados referentes às amostras coletadas na primeira fase da
pesquisa (realizada no mês de setembro) com valores de pH e temperatura das amostras de
efluente (com mistura de soro) após a saída do tratamento primário e das lagoas de estabilização
(tratamento secundário). As análises de pH das amostras coletadas foram realizadas no
Laboratório de Engenharia de Alimentos da Fundação Universidade Federal de Rondônia,
UNIR, Campus Ariquemes.
Tabela 14- Resultados das análises de pH e temperatura referentes à primeira fase da pesquisa.
Parâmetro Amostra 01 Amostra 02 Amostra 03 Amostra 04 Amostra 05 Amostra 06
Ph 3,60 2,29 3,05 3,29 3,56 3,97
Temperatura
(ºC)
30 29 29 29 29 29
Fonte: O autor.
Onde:
Amostra 01: Saída do tratamento primário;
57
Amostra 02: Saída da primeira lagoa anaeróbia;
Amostra 03: Saída da segunda lagoa anaeróbia;
Amostra 04: Saída da terceira lagoa aerada facultativa;
Amostra 05: Saída da quinta lagoa facultativa;
Amostra 06: Saída da sexta lagoa facultativa.
A Tabela 15 apresenta dados referentes às amostras coletadas na segunda fase da
pesquisa (realizada no mês de novembro), das amostras de efluente bruto (com mistura de soro)
e das lagoas de estabilização.
Tabela 15 - Resultados das análises físico química referente as amostras da segunda fase da
pesquisa.
Parâmetro Amostra
01
Amostra
02
Amostra
03
Amostra
04 Eficiência
Referência
CONAMA nº 430
pH 3,56 2,47 1,84 3,62 - 5 – 9
Temperatura
(ºC) 32 30 29 29 - -
DQO mg. L-1 3810 2155 2349 1935 49,20 % -
DBO mg. L-1 1800 1050 1140 900 50,00 % 60%
Óleos e Graxas
mg. L-1 4908 2492 2321 54 98,90 % Ausente
Turbidez UNT 698,9 957,1 1366,4 236,5 66,20 % 100 UNT
Materiais
flutuantes Presente Ausente Ausente Ausente 100 % Ausente
Fonte: O autor.
A ordem das amostras avaliadas correspondem às seguintes etapas de tratamento:
Amostra 01: Saída do efluente da fábrica, antes do tratamento primário;
Amostra 02: saída do tratamento primário;
Amostra 03: Saída da primeira lagoa anaeróbia;
Amostra 04: Saída da sexta lagoa facultativa.
Na tabela 16 estão dispostos os resultados das análises físico-químicas quanto a
eficiência do sistema de tratamento primário (fisico) e tratamento secundário (biológico).
58
Tabela 16 - Eficiência do tratamento primário X tratamento secundário.
Parâmetro Eficiência
tratamento primário
Eficiência
tratamento secundário
Óleos e graxas 50 % 48,9 %
Turbidez _ 66 %
Remoção de DBO5 42 % 8 %
Remoção de DQO 43,% 6,20 %
Materiais flutuantes 100 %; -
Ph 3,56 - 2,47 2,47 - 3,62
Fonte O autor.
Os resultados dos parâmetros apresentados conforme Tabelas 14 e 15 demonstram que
o sistema de tratamento é eficiente somente quanto à remoção de materiais flutuantes, e que
apenas o tratamento primário é suficiente para remover a presença destes e atender à legislação.
A temperatura variou de 29 a 30ºC durante todo o tratamento do efluente, apresentando
condições favoráveis ao crescimento de microrganismos. De acordo com Chernicharo (2007) a
temperatura ótima é na faixa de 30 a 35ºC.
Quanto ao parâmetro óleos e graxas, pode-se observar que o tratamento preliminar
reduziu cerca de 50 %, sendo que o tratamento primário com a presença da caixa de gordura foi
onde este parâmetro alcançou maior redução; a eficiência da redução deste material nas lagoas
de estabilização foi de apenas 48,9 % de redução, totalizando uma redução de 98,90 %. Porém,
pela Resolução CONAMA n° 430 e lei estadual Lei Nº 547 que dispõe sobre os limites máximos
de lançamento de efluente em relação ao parâmetro óleos e graxas, o mesmo deve ser ausente.
Em relação ao parâmetro turbidez as análises demonstraram que na saída da primeira
lagoa anaeróbia, houve um acréscimo de 95 % em relação ao efluente gerado pela indústria,
sendo que a turbidez só apresentou redução na saída das lagoas facultativas, com cerca de 33
% de redução, alcançando o valor de 236,5 UNT, sendo que pela legislação citada
anteriormente, o mesmo não deveria ultrapassar 100 UNT. A redução da Turbidez de 698,9
NTU para 236,5 UNT, possivelmente foi causada pela diminuição do material particulado em
suspensão decorrente da diminuição da carga orgânica causada pelo trabalho de
microrganismos aeróbios e anaeróbios.
As mesmas legislações citadas anteriormente determinam que os valores de DBO5
devem ser reduzidos em 60 %. No tratamento de efluentes em estudo, os valores de DBO5
apresentaram redução de 50 %. Apesar de apresentar bons resultados relacionados à eficiência
59
da estação de tratamento, em se tratando de lagoas anaeróbias e facultativas, o efluente tratado
encontra-se acima dos valores máximos estabelecidos pela legislação. De acordo com a
legislação, os limites destes parâmetros poderão ser ultrapassados desde que o corpo receptor
possua capacidade de depuração. No estudo em questão, o efluente não é descartado em corpo
receptor e sim sofre disposição no solo, portanto deveriam ser atingidos os 60 % de redução.
Vale apena observar que os resultados descritos na Tabela 15 e 16 demonstram que o
sistema de tratamento primário foi responsável por 42% de remoção de DBO5, enquanto que o
sistema de tratamento secundário (compostos por 06 lagoas) apresentou apenas 8% de redução,
indicando baixa eficiência do sistema biológico.
Os valores de DQO apresentaram comportamento semelhante aos de DBO5
alcançando 49,20 % de redução. Ao reportar à legislação nacional, cuja referência em termos
de lançamento de efluentes era a Resolução CONAMA 357/05 (BRASIL, 2005), então
substituída pela Resolução CONAMA 430/11 (BRASIL, 2011), em que se estabelece as
condições e padrões de lançamento de efluentes, verifica-se que não são estabelecidos valores
para a DQO.
A biodegradabilidade dos efluentes foi outro fator avaliado por meio da relação
DQO/DBO5. Segundo Von Sperling (2005), a relação DQO/DBO5 tende a aumentar em relação
à inicialmente verificada, graças à redução sequencial da fração biodegradável presente. Assim,
quanto maior a eficiência do tratamento biológico na remoção da matéria orgânica
biodegradável, maior será a relação entre os valores tratados de DQO e DBO5 podendo chegar
a 4,0 ou 5,0, quando comparados com os resultados brutos da relação DQO e DBO5. Neste
estudo, a relação DQO/DBO5 do efluente bruto apresentou média de 2,12, enquanto que o
efluente tratado apresentou para a mesma relação o valor de 2,15. Esses valores mostram que,
mesmo no estado bruto, o efluente apresenta características biodegradáveis. Quando a relação
DQO/DBO5 apresenta valores baixos, ou seja, menores que 2,5, indica-se que o efluente possui
caráter de biodegradabilidade elevado (VON SPERLING, 2005). Ao analisar de forma geral os
resultados obtidos por este trabalho de relação DQO/DBO5 tratados, observa-se que os valores
encontrados sugerem que o efluente tratado na estação de tratamento do laticínio estudado é
potencialmente biodegradável.
Já a relação DBO5/DQO apresentou valor médio de 0,47. Segundo Saraiva (2008) o
efluente com presença de soro influência cerca de 4 vezes mais no aumento da DBO,
apresentando valores de DBO5/DQO na faixa de 0,40 a 0,70. Quanto maior esse valor, maior é
60
a fração biodegradável dos efluentes e mais indicado é o seu tratamento por processo biológico,
como no caso em estudo.
Como pode-se observar, dos sete parâmetros avaliados, cinco encontraram-se fora dos
padrões exigidos para descarte de efluente, o que, nas condições avaliadas, demonstraram baixa
eficiência do tratamento em questão. Este fato pode ser decorrente da elevada acidez do afluente
(pH de 3,56), sendo que os valores de pH sofrem sucessivas quedas ao longo do tratamento,
alcançando pH final de 3,52. De acordo com Von Sperling (2002) os microrganismos presentes
em tratamento de efluentes por processos biológicos, desenvolvem-se bem em pH próximo da
neutralidade, sendo a faixa ótima de 6,0 a 8,0. Possivelmente, as condições de pH apresentadas
pelo sistema em questão, a fase acidogênica estaria predominando no sistema de tratamento em
detrimento da fase metanogênica, fato este que explicaria a baixíssima eficiência em relação
aos valores de DBO e DQO apresentados pelas lagoas de estabilização.
De acordo com Silva (2011) o tratamento de grande volume de efluente com alta carga
orgânica por meio de lagoas anaeróbias seguida por lagoas facultativas é o mais indicado,
porém neste caso, as condições de pH do efluente no sistema de tratamento em estudo é crítica
e para se ter um tratamento anaeróbio eficiente, o pH deve ser controlado.
Magno (2010) relatam que para elevar o pH do efluente é necessária adição de cal
pois valores de pH mais próximos da neutralidade favorecem o crescimento de microrganismos
responsáveis por transformar a matéria orgânica em CH4 e CO2.
Os valores apresentados, nas específicas condições avaliadas, indicam que as lagoas
anaeróbias do sistema de tratamento estão basicamente funcionando por processo físico de
“decantação”, apresentando baixíssimo rendimento em relação a atuação como sistema
biológico de tratamento.
Segundo Giordano (2004) a aquisição de equipamentos modernos para o
processamento e beneficiamento da matéria prima leite e derivados é necessária pois o maior
aproveitamento do subproduto, principalmente o soro, reduzirá de maneira considerável a carga
orgânica e consequentemente diminuirá o tempo de retenção hidráulico, minimizando custos
com o tratamento, principalmente em relação à área requerida para implantação.
De acordo com Saraiva (2008) a utilização de processos tecnológicos avançados de
produção reduzem a quantidade de água consumida nos processos (produção mais limpa) e,
61
consequentemente, a produção de efluentes, sendo mais coerente com o modelo de
desenvolvimento sustentável.
A indústria em estudo possui equipamentos e instalações modernas, gastando em
média 1 litro de água para cada litro de leite processado e, mesmo lançando o soro in natura,
não ultrapassa o volume de 2 litros de efluente para cada litro de leite processado, sendo a média
nacional de 3,5 litros de efluente para cada litro de leite processado. Porém, como já citado, a
concentração de matéria orgânica é muito elevada, possivelmente devido ao descarte in natura
do soro junto ao efluente da indústria (CASTRO 2007).
Atualmente está em fase de implantação um sistema de filtração do soro produzido,
onde o mesmo será concentrado até cerca de 70 %. Esta filtração/concentração será realizada
por sistema de filtração por membrana, sendo o permeado aproveitado para comercialização e
o efluente descartado no sistema de tratamento, possivelmente terá sua concentração de matéria
orgânica reduzida, diminuindo o impacto ambiental gerado pelo mesmo.
62
6 – CONCLUSÃO
O estudo realizado na revisão bibliográfica possibilitou a conclusão de que o processo
de tratamento de efluentes em indústrias de beneficiadoras do leite e derivados é uma atividade
bastante complexa e que no dimensionamento de uma estação de tratamento, demanda estudos
aprofundados quanto à qualidade de efluente gerado, o clima, temperatura média da região,
exigência pela legislação regional e Resolução CONAMA 430.
Por meio das análises realizadas do efluente coletado no sistema de tratamento em
estudo, foi possível caracterizar o perfil de redução de matéria orgânica com o tratamento do
efluente realizado pelo sistema de tratamento existente na empresa em estudo e quantificar sua
eficiência.
Os valores da relação DQO/DBO para o efluente gerado demostra que o efluente em
estudo possui biodegradabilidade elevada logo o tratamento biológico é o mais adequado para
o laticínio em questão.
A eficiência quando comparada com a legislação apresentou valores deficientes quanto
ao pH, DQO e DBO5, óleos e graxas e turbidez, nas análises foi possível demostrar redução
significativa mas ainda encontram-se fora dos limites exigidos por legislações.
Para o melhor entendimento e comprovação do funcionamento do sistema estudado e
sua eficiência, sugere-se realizar um efetivo monitoramento dos efluentes em tratamento nas
lagoas de estabilização durante períodos de seca e chuva, e que as coletas se deve dar em
diferentes horários, permitindo assim um acompanhamento das modificações das variáveis
avaliadas em relação ao tempo por período mínimo de um ano, para então sugerir um
tratamentos auxiliares se necessário.
63
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configurações de biorreator com membranas e nano filtração visando o reuso. 2011. 231
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ANEXO A
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