Tratamento de Efluentes Da Indústria de Tintas Através Da Reação de Fenton Associado Ao Processo de Sedimentação

7/26/2019 Tratamento de Efluentes Da Indstria de Tintas Atravs Da Reao de Fenton Associado Ao Processo de Sediment

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS

UNIDADE ACADMICA DO CENTRO DE TECNOLOGIA

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA QUMICA

TRATAMENTO DE EFLUENTES DA INDSTRIA DE TINTAS ATRAVS DA

REAO DE FENTON ASSOCIADO AO PROCESSO DE SEDIMENTAO

Jailson Valrio da Silva

Macei

AL2012


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JAILSON VALRIO DA SILVA

TRATAMENTO DE EFLUENTES DA INDSTRIA DE TINTAS ATRAVS DA

REAO DE FENTON ASSOCIADO AO PROCESSO DE SEDIMENTAO

Dissertao apresentada ao Programa de Ps-

Graduao em Engenharia Qumica daUniversidade Federal de Alagoas comorequisito para obteno do ttulo de Mestre emEngenharia Qumica.

Orientadora: Prof. Dr. Carmem Lcia de Paiva e Silva Zanta

MaceiAL

2012


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Catalogao na fonteUniversidade Federal de Alagoas

Biblioteca Central Diviso de Tratamento TcnicoBibliotecria: Fabiana Camargo dos Santos

S586t Silva, Jailson Valrio da.Tratamento de efluentes da indstria de tintas atravs da reao de Fenton

associado ao processo de sedimentao / Jailson Valrio da SIlva. -- 2012.58 f. : il., tabs., grafs.

Orientadora: Carmen Lcia de Paiva e Silva Zanta.

Dissertao (Mestrado em Engenharia Qumica) Universidade Federal de

Alagoas. Centro de Tecnologia. Macei, 2012.

Bibliografia: f. 57-58.

1. Fenton Reao. 2. Efluentes Tratamento. 3. Sedimentador lamelas.

I. Ttulo.

CDU: 66.06


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Dedico este trabalho aos meus pais, Jos

Gomes e Maria Carlos, por toda a dedicao

na minha formao, meu irmo Jakson Valrio

por toda luta e determinao, e a Deus que me

iluminou nas horas mais difceis.


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AGRADECIMENTOS

A minha Orientadora Dr. Carmem Zanta, por todo empenho, dedicao, e acima de tudo pornunca ter desistido quando tudo parecia impossvel.

Ao Professor Dr. Joo Soletti, pelas informaes, duvidas e idias apresentadas.

Ao Professor Dr. Josealdo Tonholo, por toda ajuda e suporte oferecida durante toda a

pesquisa.

Ao meu amigo Jefferson por sua ajuda e pela amizade.

Aos colegas e amigos de pesquisa Jssica, Lcio, Leandro, Nivaldo pelo companheirismo e

por toda ajuda, durante os experimentos.

A todos os colegas do laboratrio de eletroqumica.


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RESUMO

Em funo da crescente preocupao com o meio ambiente diversas tecnologias de tratamento

de efluentes industriais esto sendo desenvolvidas, visando minimizar os impactos geradossobre os recursos hdricos. Em meio s diversas tecnologias estudadas, os ProcessosOxidativos Avanados (POAs) tm recebido considervel ateno. Dentre os POAs autilizao da reao de Fenton como fonte geradora de radical hidroxila tem se destacado. Areao de Fenton consiste no processo cataltico de decomposio do perxido de hidrognio(H2O2) pelo on ferroso (Fe

2+) gerando os radicais hidroxila (HO). Os radicais hidroxilas tmalto poder de oxidao, o que leva a uma degradao parcial ou total de inmeros compostos

poluentes. O on ferroso, em pH apropriado, apresenta propriedades coagulante, podendocontribuir com a remoo de partculas suspensas em soluo. A eficincia da reao deFenton pode ser ampliada quando associada ao processo de sedimentao. Dependendo doefluente tratado, a sedimentao pode ser uma etapa lenta que pode prejudicar a aplicao do

processo em escala industrial. A utilizao de sedimentadores pode acelerar o processo,permitindo a utilizao do mtodo em regime continuo e tambm trabalhar com altasconcentraes de ferro, aumentando a eficincia do tratamento. Neste estudo buscou-seavaliar a eficincia dos processos de coagulao, Fenton /Floculao, e coagulao seguida deFenton / Floculao no tratamento de efluentes oriundos da indstria de tintas. Tambmempregou-se um sedimentador lamelar tubular para acelerar o processo de sedimentao.Osresultados comprovaram a eficincia da coagulao seguida de Fenton / Floculao notratamento de um efluente real de uma indstria de tinta local. O tratamento levou a reduode aproximadamente 95% da DQO do efluente, adequando-o para descarte. Aplicando-se amesma tecnologia, utilizando o sedimentador lamelar nos processos de sedimentao, aeficincia para a reduo da DQO foi basicamente a mesma, no entanto, o tempo d otratamento foi aproximadamente oito vezes menor.A aplicao da reao de Fenton seguida de sedimentao atravs do sedimentador lamelarlevou a reduo de 95% da DQO do efluente. Dos processos estudados o sistema Fenton /Floculao com sedimentador lamelar foi o mais promissor, pois, utilizou menoresconcentraes dos reagentes, podendo ser aplicado no tratamento do efluente industrial, comvantagens frente aos mtodos convencionais utilizados.

Palavras-chaves: Reao de Fenton: Tratamento de efluentes: Sedimentador Lamelar.


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ABSTRACT

Due to the growing concern for the environment, several Technologies for treatment ofindustrial effluents are being developed in order to minimize the impacts on water resources.Amid the various studied technologies, Advanced Oxidations Processes (AOPs) havereceived attention considerable. Among AOPs, the Fenton reaction, as source of generationhydroxyl radicals, has been outstanding. The Fenton reaction is the catalytic process ofdecomposition of hydrogen peroxide (H2O2) by ferrous ion (Fe

2+) generating hydroxylradicals, (HO). The hydroxyl radical has a high oxidizing power, which leads to a partial ortotal degradation of large number of pollutants compounds. The ferrous ion, in appropriate

pH, has the coagulant properties and may contribute to the removal of suspended particles insolution. The efficiency of the Fenton reaction can be enhanced when combined with thesettling process. Depending of effluent, the sedimentation may be a slow step that can toreduce the application process on an industrial scale. The use of settler can accelerate the

process, allowing the use of the method and also in continuous flow and also the use of ironconcentrations higher, increasing the efficiency of treatment. In this study it was evaluated theefficiency of the coagulation processes, Fenton / flocculation, and coagulation followed byFenton / flocculation in the treatment of effluents from the paints industries. In this study alsowas projected a lamellar settler to accelerate the sedimentation process. The results confirmedthe efficiency of Fenton reaction followed by coagulation / flocculation in the treatment ofreal effluent of paint industry. The treatment led to a reduction of approximately 95% of CODof effluent, it suitable for disposal. Applying the same technology, using the settler in thesedimentation processes, the efficiency of COD reduction was the same, however, thetreatment time was about eight times lower. The application of the Fenton reaction followed

by sedimentation trough the lamellar settling led to a reduction of 95% of COD of effluent.

The system Fenton / flocculation with lamellar settler was the process more promising, dueusing of lower concentrations of reactants. The process can be applied in the treatment ofindustrial effluent, with advantages over conventional methods.

Keywords: Fenton Reaction: Wastewater Treatment: Lamellar Settler.


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LISTA DE ILUSTRAES

Figura 1 Sistema de grades.......................................................................................................17

Figura 2 Peneira com limpeza mecnica da Tecma, instalada em um abatedouro deaves............................................................................................................................................18Figura 3 Caixa separadora de gua/leo instaladas em um posto de .......................................18

Figura 4 Sedimentador..............................................................................................................19

Figura 5 Fluxograma de processamento de tinta .....................................................................27

Figura 6 Becker utilizado como reator no processo Fenton. Tratamento de efluente de tinta

real.............................................................................................................................................31

Figura 7Jar-Teste utilizado nos ensaios...................................................................................32

Figura 8 Sistema de tratamento de efluente (1 agitador, 2 sedimentador lamelar, 3 retira da do

efluente tratado, 4 tanque de tratamento utilizando reao de Fenton, 5 bomba de suco, 6

medidor de pH...........................................................................................................................33

Figura 9 Amostras de efluente real aps reao de Fenton acondicionadas para anlise deDQO..........................................................................................................................................38Figura 10 Sistema de filtrao a vcuo utilizado para determinao de slidos

suspensos...................................................................................................................................39

Figura 11 Estudo da reduo de DQO em funo da concentrao de Fe2+

, utilizando umaconcentrao de tinta de 0,5%. A- 50 mmol/L de H2O2; B- 100 mmol/L de H2O2; C- 200

mmol/L de H2O2........................................................................................................................41

Figura 12 Efluente sinttico de tinta antes e aps a reao de Fenton seguida de

sedimentao.............................................................................................................................43

Figura 13 Decantao dos resduos aps areao de Fenton no decorrer do tempo.................44

Figura 14 Efluente real da indstria de tinta.............................................................................45

Figura 15 Reduo da DQO em funo da concentrao de sulfato de alumnio em pH7.................................................................................................................................................46

Figura 16 Reduo da DQO do efluente devido coagulao com sulfato de ferro em funo do

pH..............................................................................................................................................47

Figura 17 Reduo de DQO durante a reao de Fenton, realizada aps a sedimentao com

sulfato de alumnio. [Fe2+] = 0,2 mmol/L.................................................................................48

Figura 18 Reduo de DQO durante a reao de Fenton, realizada aps a sedimentao com

sulfato de ferro II em 0,4 g/L. Na reao de Fenton a [Fe2+] = 0,2 mmol/L............................49

Figura 19 Comparao da reduo de DQO utilizando sulfato de alumnio (1 mg/L) e sulfato

de ferro (0,4 mg/L) na sedimentao, antes da reao de Fenton.............................................50


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Figura 20 Remoo de DQO em funo do tempo, utilizando reao de Fenton....................53

Figura 21 Remoo de DQO com aplicao do sedimentador lamelar tubular, aps reao de

Fenton............................................................................................................. .........................53

Tabela 1 Limites de concentraes de alguns compostos para descarte de efluentes

determinado pelo ......................................................................................................................15

Tabela 2 Volume de tinta produzido por ano no Brasil...........................................................25

Tabela 3 Faturamento do setor de tintas no Brasil...................................................................26

Tabela 4 Principais componentes presentes nas tintas.............................................................26

Tabela 5 Reagentes utilizados nos experimentos e anlises.....................................................29

Tabela 6 Reduo de SS em funo da concentrao de Fe 2+em 50mmol/L deH2O2..........................................................................................................................................42

Tabela 7 Reduo da SS em funo da concentrao de Fe 2+em 100mmol/L de

H2O2..........................................................................................................................................42

Tabela 8 Reduo da SS em funo da concentrao de Fe +2em 200mmol/L de

H2O2..........................................................................................................................................42

Tabela 9 Reduo de DQO em funo da concentrao...........................................................47

Tabela 10 Reduo de DQO atravs da reao de Fenton utilizando pr-tratamento comagente coagulante......................................................................................................................50

Tabela 11. Reduo de DQO utilizando o sedimentador lamelar aps adio do agente

coagulante e aps a reao de Fenton......................................................................................52

Tabela 12 Reduo de DQO utilizando o sedimentador lamelar aps a reao de Fenton, sem

pr-tratamento do efluente.......................................................................................................54

Tabela 13 Remoo de SS em funo do tempo, durante a reao de Fenton e aplicao do

sedimentador lamelar...............................................................................................................53Tabela 14 da turbidez em funo do tempo, durante a reao de Fenton................................54

Tabela 15 Reduo da Turbidez em funo do tempo, utilizando sedimentador lamelar tubular

aps reao de Fenton.............................................................................................................54


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SUMRIO

1 INTRODUO.................................................................................................................10

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OBJETIVOS......................................................................................................................123 REVISO BIBLIOGRFICA.........................................................................................133.1.gua..................................................................................................................................133.2.Mtodos para tratamento de efluentes...........................................................................163.2.1.Processos biolgicos........................................................................................................163.2.2.Processos trmicos...........................................................................................................173.2.3.Processos fsicos..............................................................................................................173.2.4.Processos oxidativos avanados POAs............................................................................213.3.Indstria de tintas............................................................................................................24

4

METODOLOGIA.............................................................................................................294.1.Efluente.............................................................................................................................294.2.Reagentes..........................................................................................................................294.3.Instrumentao e equipamentos.....................................................................................294.4.Metodologia experimental...............................................................................................304.4.1.Tratamento de efluente de tinta sinttico.........................................................................304.4.1.1. Construo e aplicao do sedimentador..........................................................324.4.1.2. Clculo da rea da seo transversal.................................................................344.4.1.3. Clculo da taxa de aplicao.............................................................................344.4.1.4. Clculo do tempo de deteno..........................................................................34

4.4.1.5.

Determinao do nmero de Reynolds.............................................................354.4.1.6. Determinao do nmero de Froude................................................................364.4.1.7. Determinao da velocidade crtica..................................................................364.5.Anlises.............................................................................................................................374.5.1.Anlise de DQO..............................................................................................................374.5.1.1. Determinao da DQO das amostras.................................................................384.5.2.Anlise de turbidez..........................................................................................................385 RESULTADOS E DISCUSSES....................................................................................405.1.Efluente sinttico..............................................................................................................40

5.2.

Efluente Real....................................................................................................................445.2.1. Coagulao/sedimentao.............................................................................................445.2.2. Reao de Fenton utilizando pr-tratamento atravs da coagulao.............................485.2.3. Tratamento do efluente atravs da reao de Fenton sem pr-tratamento....................526 CONCLUSES.................................................................................................................567 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS............................................................................57


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1 INTRODUO

A gua um dos recursos minerais mais importantes e abundantes presentes no

planeta Terra. No entanto, nem toda gua presente no planeta est disponvel de forma direta

para consumo humano. Sendo assim, so de fundamental importncia a manuteno e

preservao da qualidade da gua. O crescimento da populao, e consequentemente das

indstrias dos mais variados tipos de processos, vem contribuindo ao longo dos anos na

contaminao da gua. Diversas formas de resduos so lanados diariamente em rios, lagos e

mares. Esses resduos alm de serem gerados em grande escala contm diferentes tipos de

substncias e podem apresentar carter txico e em altas concentraes (DEZOTTI, 2008).

Os efluentes lquidos, sejam eles oriundos de qualquer estabelecimento, soresponsveis pela maior parte da poluio promovida no planeta. Por isso, h a necessidade da

utilizao de mtodos de tratamento de efluentes eficientes que eliminem ou reduzam os

impactos provocados. Alm do aumento do volume dos despejos de efluentes, novas

substncias so desenvolvidas a cada dia, o que torna mais difcil o tratamento. Muitas dessas

substncias so resistentes aos processos de tratamentos convencionais. Assim, torna-se

necessrio a busca por mtodos de tratamento mais eficientes e baratos. Atualmente um dos

mtodos mais promissores no tratamento de efluentes contaminados, principalmente porcompostos orgnicos txicos, so os Processos Oxidativos Avanados (POAs).

Os POAs tm como princpio a gerao de espcies radicalares altamente oxidativas,

como o radical hidroxila ( OH), o qual apresenta elevado potencial de oxidao (E = +2,80 V

vs ENH), capaz de desencadear uma srie de reaes levando muitas vezes a mineralizao do

composto orgnico. O radical em geral formado atravs das reaes resultantes do processo

de combinao de oxidantes como oznio ou perxido de hidrognio com irradiao

ultravioleta (UV) ou visvel (Vis) e catalisadores, como ons metlicos ou semicondutores(KIWI et al.,2000; PREZet al.,2002; PIGNATELLO et al., 2006).

Um dos POAs mais estudados para o tratamento de efluentes a reao de Fenton.

Alm der ser eficiente na degradao dos poluentes, o reagente de Fenton tambm pode atuar

como agente coagulante contribuindo na eficincia do tratamento e aumentando a

aplicabilidade do processo (JULIO et al, 2006). Por outro lado, reao de Fenton aps a

neutralizao do efluente tratado, gera um resduo (lama) composto por ferro e materiais

sedimentados. Esse resduo demanda tratamento e descarte apropriado. Alguns estudos

buscam reaproveitar o sedimento formado ou minimizar a quantidade de resduo gerado.


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O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um processo de

tratamento de efluente proveniente da indstria de tintas, utilizando reao de Fenton

associado ao processo de coagulao / sedimentao.


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2 OBJETIVOS

2.2 Objetivo geral

O presente trabalho tem como objetivo o estudo e o desenvolvimento de um processo de

tratamento de efluente, proveniente da indstria de tintas, utilizando o mecanismo de reao

de Fenton associado ao processo de coagulao / sedimentao.

2.3 Objetivo especfico

Avaliar a eficincia da reao de Fenton no tratamento do efluente da indstria de tinta. Avaliar a eficincia da reao de Fenton associada aos processos de flotao/coagulao

no tratamento de um efluente oriundo de uma indstria local.

Projetar um sistema de sedimentao lamelar levando em considerao as caractersticas

do efluente da indstria de tinta.

Propor um sistema de tratamento de efluente da indstria de tinta, adequando-o para

descarte conforme as leis federais.


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3 REVISO BIBLIOGRFICA

3.2 gua

A gua apresenta-se em grande quantidade na natureza, podendo ser encontrada nos

estados fsicos: slido (gelo), gasoso (vapor) e lquido. utilizada para consumo humano e

para atividades socioeconmicas, podendo ser captada de rios, lagos, represas e aquferos,

tambm conhecidos como guas subterrneas. A quantidade de gua existente na face da

Terra encontra-se dividida da seguinte forma:

97,5% de oceanos e mares;

2,5 de gua doce;68,9% (da quantidade geral de gua doce) formam as calotas polares, geleiras e neves

eternas que cobrem os cumes das montanhas altas da Terra;

29,9% restantes de gua doce constituem as guas subterrneas;

0,9% respondem pela umidade do solo e pela gua dos pntanos.

As fontes hdricas so abundantes, porm mal distribudas na superfcie do planeta, o

que explica a falta dela em algumas regies. Em algumas reas, as retiradas so bem maiores

que a oferta, causando um desequilbrio nos recursos hdricos disponveis. Esses recursos

hdricos so de fundamental importncia no desenvolvimento de diversas atividades

econmicas, pois como dito anteriormente abrange toda uma cadeia produtiva.

As perspectivas de escassez e degradao da qualidade dos recursos hdricos do

planeta colocaram no centro das discusses globais as necessidades de adoo do

planejamento e do manejo integrado dos recursos hdricos. As estimativas do Programa de

Desenvolvimento das Naes Unidas apontam que at o ano de 2025 o nmero de pessoas

que vivem em pases submetidos grande presso sobre os recursos hdricos passar dos

cerca de 700 milhes atuais para mais de trs bilhes. No Brasil, a situao mais confortvel

em comparao a outras partes do planeta. O Brasil conta com aproximadamente 12% dos

recursos hdricos do planeta.

De acordo com a Organizao das Naes Unidas, cada pessoa necessita de 3,3

m/pessoa/ms (cerca de 110 litros de gua por dia para atender as necessidades de consumo e

higiene). No entanto, no Brasil, o consumo por pessoa pode chegar a mais de 200 litros/dia

(PORTAL RTS-REDE DE TECNOLOGIA SOCIAL, 2012). O consumo humano, na

mdia nacional, equivale a cerca de 1/3 do total de gua utilizada no Brasil. No caso da


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irrigao, consomem-se 46% dos recursos e as atividades industriais, 18% (PORTAL

BRASIL, 2011; AMBIENTE BRASIL, 2011).

Nas duas ltimas dcadas, foram desenvolvidos mecanismos e aes direcionadas para

tornar a gua de boa qualidade disponvel para as geraes atuais e futuras, diminuindo os

conflitos do uso da gua e ampliando a percepo da conservao da gua como um valor

social e ambiental de grande valor.

Na indstria, a gua fundamental. A utilizao de gua pela indstria pode ocorrer de

diversas formas, tais como: incorporao ao produto; lavagens de mquinas, tubulaes e

pisos; guas de sistemas de resfriamento e geradores de vapor; guas utilizadas diretamente

nas etapas do processo industrial; esgotos sanitrios gerados pelos funcionrios. Exceto pelos

volumes de guas incorporados aos produtos e pelas perdas por evaporao, as guas tornam-se contaminadas por resduos do processo industrial originando assim os efluentes lquidos.

Os efluentes quando no devidamente tratados ou adequadamente dispostos, podem

causar srios problemas de contaminao ambiental. No Brasil a resoluo federal CONAMA

357 / 05 estabelece os padres de qualidade de efluentes para lanamento em corpos dgua.

Segundo o artigo 34 captulo VI da resoluo do CONAMA, sobre o descarte de efluentes,

qualquer fonte poluidora somente poder ser lanada diretamente no corpo receptor se

estiverem de acordo com os seguintes padres:I - condies de lanamento de efluentes:

a)pH entre 5 e 9;

b)Temperatura: inferior a 40C, sendo que a variao de temperatura do corpo receptor no

dever exceder a 3C no limite da zona de mistura;

c)Materiais sedimentveis: at 1 mL/L em teste de 1 hora em cone Inmhoff. Para o

lanamento em lagos e lagoas, cuja velocidade de circulao seja praticamente nula, os

materiais sedimentveis devero estar virtualmente ausentes;d)No regime de lanamento com vazo mxima de at 1,5 vezes a vazo mdia do perodo

de atividade diria do agente poluidor, exceto nos casos permitidos pela autoridade

competente;

e)leos e graxas:

leos minerais: at 20 mg/L;

leos vegetais e gorduras animais: at 50 mg/L;

f) Ausncia de materiais flutuantes;

g)Demanda Bioqumica de Oxignio (DBO 5 dias a 20C): remoo mnima de 60% de

DBO sendo que este limite s poder ser reduzido no caso de existncia de estudo de


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autodepurao do corpo hdrico que comprove atendimento s metas do enquadramento do

corpo receptor.

Na Tabela 1 so apresentadas as concentraes mximas de alguns compostos estabelecidas

pelo CONAMA para descarte de efluente.

Tabela 1 Limites de concentraes de alguns compostos para descarte de efluentes determinado pelo CONAMA 357.Parmetros inorgnicos Valores mximos Concentraes UnidadeArsnio total 0,5 mg/LBrio total 5,0 mg/LBoro total (No se aplica para o lanamento emguas salinas)

5,0 mg/L

Cdmio total 0,2 mg/LChumbo total 0,5 mg/LCianeto total 1,0 mg/LCianeto livre (destilvel por cidos fracos) 0,2 mg/LCobre dissolvido 1,0 mg/LCromo hexavalente 0,1 mg/LCromo trivalente 1,0 mg/LEstanho total 4,0 mg/LFerro dissolvido 15,0 mg/LFluoreto total 10,0 mg/LMangans dissolvido 1,0 mg/L

Mercrio total 0,01 mg/LNquel total 2,0 mg/LNitrognio amoniacal total 20,0 mg/LPrata total 0,1 mg/LSelnio total 0,30 mg/LSulfeto 1,0 mg/LZinco total 5,0 mg/LParmetros Orgnicos Valores mximosBenzeno 1,2 mg/LClorofrmio 1,0 mg/LDicloroeteno (somatrio de 1,1 + 1,2cis + 1,2

trans)

1,0 mg/L

Estireno 0,07 mg/LEtilbenzeno 0,84 mg/Lfenis totais (substncias que reagem com 4-aminoantipirina)

0,5 mg/L

Tetracloreto de carbono 1,0 mg/LTricloroeteno 1,0 mg/LTolueno 1,2 mg/LBrio total 5,0 mg/L

Fonte: CONAMA, 2011


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3.3 Mtodos para tratamento de efluentes

Nas indstrias, a gua est presente em vrias etapas do processo de produo. Em

alguns casos o volume de efluente gerado muito superior ao produzido durante a fabricaoNesse caso a recirculao e reutilizao do efluente so fundamentais, podendo ser uma

recirculao total, recirculao parcial ou sem recirculao. A reutilizao de guas residuais

oferece vantagens do ponto de vista da proteo do ambiente na medida em que proporciona a

reduo ou mesmo a eliminao da poluio dos meios hdricos, habitualmente receptores dos

efluentes. Independente da sua destinao o efluente industrial precisa ser devidamente

tratado.

Para o descarte o sistema de tratamento de efluentes industriais tem que atender aslegislaes ambientais, que regulamentam as condies nas quais o efluente pode ser

descartado nos rios, lagos, oceano e outros corpos receptores. Para reuso, o efluente deve

seguir normas internas e legislaes ambientais, de modo que o tratamento esteja relacionado

destinao final do efluente.

Os processos de tratamento de efluentes podem ser classificados em: fsicos, qumicos

e biolgicos, a depender do tipo de tratamento utilizado e das metodologias envolvidas no

tratamento (GANDHI, 2012).

3.3.1 Processsos bilogicos

Processos biolgicos se baseiam na decomposio da matria orgnica via

metabolismo bacteriano. As bactrias fazem o papel de interceptarem a matria orgnica

(fonte de alimento), decompondo em dixido de carbono e gua. Para que o tratamento

biolgico seja realizado, a utilizao de um tanque (reator) se torna indispensvel ao processo.

Estes reatores podem ser classificados como aerbios e anaerbios. O primeiro envolve a

introduo de oxignio em seu interior para a decomposio da matria orgnica pelas

bactrias presentes no meio. O sistema de aerao pode ser feito por meio de compressores,

onde a introduo de ar controlada de acordo com a vazo de carga orgnica.


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3.3.2 Processos trmicos

Os tratamentos trmicos so formas de tratamento mais comuns aplicadas ao meio industrial,

podendo envolver as operaes de arraste com ar ou de extrao. Atualmente existe grande

demanda de efluentes lquidos e slidos, que devido seu teor txico, so incinerados em

indstrias especializadas, que recolhem o material no local em contineres e transporta at o

local de incinerao.

3.3.3 Processos fsicos

Os processos fsicos so aqueles que retiram os slidos em suspenso sedimentveisou flutuantes por meio de mtodos fsicos de separao como:

Gradeamento: utilizado para remover slidos grosseiros, que podem causar entupimentos

em unidades do sistema de tratamento. Nas unidades de tratamento de efluente so utilizadas

grades que retm slido (Figura 1). O espao entre as barras da grade varia normalmente entre

0,5 e 0,2 cm (GANDHI, 2012).

Figura 1Sistema de grades.

Fonte:http://www2.corsan.com.br/,2010
http://www2.corsan.com.br/http://www2.corsan.com.br/


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Peneiramento: utilizado na remoo de slidos normalmente com dimetros superiores a

1mm, capazes de causar entupimentos (Figura 2). As peneiras mais utilizadas tm malhas com

barras triangulares com espaamento variando entre 0,5 a 2 mm, podendo a limpeza ser

mecanizada ou ser esttica.

Figura 1Peneira com limpeza mecnica da Tecma, instalada em um abatedouro de aves.

Fonte: GANDHI, 2012.

Separao gua/leo: o processo de separao gua/leo ocorre por diferena de densidade,

sendo normalmente as fraes oleosas mais leves recolhidas na superfcie (Figura 3). No caso

de leos ou borras oleosas mais densas que a gua, esses so sedimentados e removidos por

limpeza de fundo do tanque. Este processo muito utilizado na indstria do petrleo, oficinas

mecnicas e outras atividades que utilizam leo. Porm, este processo no eficiente na

remoo de leo emulsionado, sendo utilizado na etapa preliminar dos sistemas de tratamento.

Figura 2Caixa separadora de gua/leo instaladas em um posto de servio



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Sedimentao: consiste na remoo, por ao da gravidade, de partculas suspensas presentes

no fluido. No caso, essas partculas devem ter uma massa especifica maior que a do fluido

(Figura 4). A remoo total das partculas em suspenso pode ser conseguida por

sedimentao e filtrao. Deste modo ambos os processos se complementam. A sedimentao

remove partculas mais densas, sendo mais difcil a remoo de partculas cuja densidade

encontra-se prxima a do efluente. Sendo assim h a necessidade da aplicao de um processo

de filtrao.

Figura 3Sedimentador.


Sedimentao essencialmente um fenmeno fsico e constitui um dos processosutilizados na clarificao da gua. Est relacionado exclusivamente com as propriedades de

cada partcula presente no fluido. Quando ocorre a sedimentao o resultado um fluido

clarificado e uma suspenso mais concentrada.

As partculas em suspenso sedimentam-se em diferentes formas, dependendo das

caractersticas de cada partcula, assim como de sua concentrao. Assim podemos ter uma

sedimentao de partculas discretas, floculentas e zonal ou em massa (SANTOS et al., 2005).

Sedimentao discreta: as partculas slidas em processo de sedimentao mantm-se

isoladas das demais, ou seja, no ocorre aglomerao entre elas e desse modo cada partcula

mantm inalteradas as suas caractersticas fsicas (forma, tamanho, densidade). Por exemplo,

sedimentao das partculas de areia na caixa de areia.

Sedimentao floculenta: ocorre aglomerao das partculas acarretando alteraes

considerveis de suas caractersticas fsicas e, consequentemente, das suas caractersticas de


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sedimentao. Por exemplo, sedimentao das partculas de natureza orgnica que ocorre no

decantador primrio do processo de lodo ativado.

Sedimentao zonal ou em massa: a sedimentao se d na forma de um bloco. Aparece

quase que instantaneamente uma interface lmpida, slido-lquido, que vai baixando na bacia

de sedimentao como um todo. Por exemplo, sedimentao do lodo ativado no decantador

secundrio e a sedimentao de flocos de hidrxido de alumnio resultantes do processo de

coagulao-floculao (tratamento fsico-qumico) de despejos oleosos (emulses).

Sedimentao de alta taxa, operao de sedimentao realizada em duetos ou placas planas

paralelas, vem sendo usada com sucesso tanto na reforma de decantadores convencionaisexistentes quanto no projeto de unidades em novas estaes de tratamento de gua Yao

(1970), fundamentado no trabalho de Camp (1946), desenvolveu modelos matemtica que

permitiu o projeto racional das unidades de sedimentao, levando em conta as dimenses dos

duetos e o comprimento necessrio para que as partculas sedimentassem em seu interior. O

escoamento no interior do duto pode ser dividido em dois trechos: o primeiro a partir da

entrada, denominado de transio, no qual assumido que o perfil de velocidades varia do

uniforme na entrada at uma distncia a partir da qual se torna parablico; este denominadode perfil de velocidade totalmente desenvolvido. Yao (1970) considerou a sedimentao de

partculas somente no segundo trecho e sugeriu somar o comprimento do primeiro com o

segundo trecho para a obteno do comprimento total do duto, o que pode conduzir a um

comprimento excessivo

Filtrao: o processo caracterizado pela passagem de uma mistura slido/ lquido atravs de

um meio poroso (filtro), que retm os slidos em suspenso conforme a capacidade do filtro epermite a passagem da fase lquida. Os filtros podem ser classificados como filtros de

profundidade e de superfcie.

Os filtros de profundidade promovem a reteno de slidos em toda a camada filtrante.

Os filtros de superfcie apresentam camada filtrante uniforme, rgida e delgada, sendo o seu

funcionamento semelhante ao de uma peneira.

Atualmente o processo de filtrao por meio de membranas o que tem maior

aplicao nas indstrias. Podendo ser aplicado tanto em reatores de lodos ativos quanto em

processos de polimento para reteno de microrganismos ou molculas orgnicas causadoras

da cor e toxidade (GANDHI, 2004).


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Flotao: outro processo fsico extremamente utilizado para a clarificao de efluentes e a

consequentemente concentrao de lodos, tendo como vantagem a necessidade reduzida de

rea, tendo como desvantagem um custo operacional mais elevado devido mecanizao.

A flotao deve ser empregada principalmente em slidos com altos teores de leos e

graxas e ou detergentes tais como os oriundos de indstrias petroqumicas, de pescado,

frigorficas e de lavanderias.

3.3.4 Processos oxidativos avanados POAs

O emprego de tecnologias oxidativas avanadas na desinfeco de guas antigo. Oprimeiro relato de aplicao de oxidao foi em 1886, onde Meritens utilizou oznio como

desinfetante. Contudo, somente em 1974, no simpsio internacional sobre oznio como

agente oxidante no tratamento de guas foi utilizado o termo Tecnologia de Oxidao

Avanada. Nos trabalhos realizados apresentados no simpsio eram utilizados oznio e

radiao ultravioleta para oxidao de complexos de cianeto(BRITO N. N et al.,2010).

Em 1976, foi publicado o primeiro trabalho realizado, onde se utilizou a foto-catlise

heterognea na degradao de contaminantes, tanto em fase aquosa quanto gasosa (LEITE,2003, PIGNATELLO et al., 2006).

Os POAs baseiam-se na decomposio da matria orgnica atravs de radicais

hidroxila. O radical hidroxila por meio de reaes que resultam da combinao de oxidantes

como oznio e perxido de hidrognio com irradiao ultravioleta (UV) ou visvel (Vis) e

catalisadores, como ons metlicos ou semicondutores.

Quando um efluente submetido ao tratamento atravs de um POA, o resultado a

mineralizao completa ou parcial dos poluentes gerando H2O, CO2 e ons inorgnicos(Equao 1), ou a transformao dos poluentes em produtos de toxidade mais baixa.

(1)

Reao de Fenton

Entre os POAs a reao de Fenton o processo mais promissor devido ao seu alto

poder de oxidao, velocidade de reao bastante elevada, metodologia relativamente barata e

de fcil operao e manuteno (WALLING, 1975).
http://d/Documents/ARQUIVO/Tratamento%20Fotoqu%C3%ADmico%20de%20Percolado%20de%20Aterro%20Sanit%C3%A1rio%20-%202010.pdfhttp://d/Documents/ARQUIVO/Tratamento%20Fotoqu%C3%ADmico%20de%20Percolado%20de%20Aterro%20Sanit%C3%A1rio%20-%202010.pdfhttp://d/Documents/ARQUIVO/Tratamento%20Fotoqu%C3%ADmico%20de%20Percolado%20de%20Aterro%20Sanit%C3%A1rio%20-%202010.pdfhttp://d/Documents/ARQUIVO/Tratamento%20Fotoqu%C3%ADmico%20de%20Percolado%20de%20Aterro%20Sanit%C3%A1rio%20-%202010.pdf


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O mecanismo clssico da reao de Fenton uma simples reao redox, na qual os

ons de Fe2+ so oxidados a Fe3+ e o H2O2 reduzido a um on hidroxila e um radical

hidroxila (Equao 2).

Fe2+ + H2O2 Fe3+

+ HO + HO- k1= 76 M

-1 s- (2)

Em meio aquoso (pH ~3) a reao 2 seguida das seguintes etapas:

Fe3+ + H2O2 + H2O Fe2+

+ HO2 + H3O+

K2= (0,01-0,02) M-1 s-1 (3)

Fe3+ + HO2 Fe2+ + H+ + O2 k3= 3,1 x 105 M-1 s-1 (4)

HO + H2O2 HO2 + H2O k4= (1,24,5) x 107 M-1 s-1 (5)

HO + Fe2+ Fe3+ + OH- k5= 4,3 x 108M-1 s-1 (6)

HO + OH H2O2 k6 = 5,3 x 109M-1 s-1 (7)

HO + HO2 O2 + H2O k7= 1 x 1010 M-1 s-1 (8)

Embora seja tradicionalmente aceito que o radical hidroxila a espcie que inicia o

processo de oxidao, alguns estudos tm sugerido outras espcies oxidantes como

intermedirias no processo, como por exemplo o ferro de alta valncia, o FeO3+ (Fe(V)) e o

on ferril FeO2+(Fe(IV)) ou as duas espcies concomitantemente (BOSSMANN, et. al.,1998;

PIGNATELLO et al.,2006).

Os radicais hidroxila so gerados eficientemente pela reao de Fenton (Equao 2),

mas cada on de Fe2+gera somente um radical hidroxila. O on Fe3+produzido pela Equao 2

reduzido durante o processo graas a uma segunda molcula de H2O2 (Equao. 3)

regenerando o Fe2+, no entanto, a reao requer quantidades estequiomtricas do on Fe 2+e

relativamente lenta(BENJAMIN G. et al, 2011).

Vrios estudos esto sendo realizados objetivando aumentar a velocidade da reao de

regenerao do Fe2+. Um meio de acelerar o processo consiste no uso de compostos fenlicosredutores de ferro, principalmente, os dihidroxibenzenos (DHB), que apresentam habilidade
http://d/Documents/MESTRADO-ENG.QU%C3%8DMICA/MESTRADO%20-%202010/DISSERTA%C3%87%C3%83O%20DE%20MESTRADO/REFER%C3%8ANCIAS%20-%20MESTRADO%20-%202010/FUNDAMENTOS%20DA%20OXIDA%C3%87%C3%83O%20QU%C3%8DMICA%20UTILIZANDO%20PER%C3%93XIDO%20DE%20HIDROG%C3%8ANIO%20-%202011.pdfhttp://d/Documents/MESTRADO-ENG.QU%C3%8DMICA/MESTRADO%20-%202010/DISSERTA%C3%87%C3%83O%20DE%20MESTRADO/REFER%C3%8ANCIAS%20-%20MESTRADO%20-%202010/FUNDAMENTOS%20DA%20OXIDA%C3%87%C3%83O%20QU%C3%8DMICA%20UTILIZANDO%20PER%C3%93XIDO%20DE%20HIDROG%C3%8ANIO%20-%202011.pdf


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de reduzir o Fe3+ para Fe2+, aumentando a eficincia nos processos de remediao

(RODRIGUEZ et al., 2001; CHEN X. et al., 2002). A vantagem desse sistema a gerao de

uma maior quantidade de radicais hidroxilas e por um tempo mais prolongado, comparando-

se reao de Fenton convencional.

Outro mtodo interessante de regenerao do Fe2+ atravs de processos

eletroqumicos (PIGNATELLO et al. 2008), onde se tem a eletroreduao do Fe3+. Em pH 3

(pH timo para a reao de Fenton) a espcie de ferro predominante Fe(OH) 2+e a reduo

eletroqumica ocorre atravs da seguinte reao:

Fe(OH2)2+ Fe2+ + OH2

k =2,7 x10-3 M-1s- (9)

Os processos eletroqumicos vo alm de regenerar o Fe2+, essa tecnologia tambm

pode ser empregada para a gerao dos reagentes de Fenton (H2O2 e Fe2+) num processo

denominado eletro-Fenton (SALVADOR T., et al.2011). O perxido pode ser gerado atravs

da eletroreduo do O2(Equao 10).

O2(g)+ 2H++ 2e- H2O2 (10)

O processo clssico de eletro-Fenton realizado com o par redox Fe3+/Fe2+(E = 0,77

V/ENH), entretanto, outros pares redox como Co3+/Co2+ (E = 1,92 V vs ENH), Cu2+/Cu3+

(E= 0,16V/ENH) e Mn3+/Mn2+ (E= 1,50 V/ENH) tambm podem ser utilizado de acordo

com a Equao 11.

Mn++ H2O2 M(n+1) ++ OH-+ OH (11)

Estudos dirigidos por Pignatello et al. (2008), testaram a eficincia desses pares redox

como catalisadores da reao de Fenton para a oxidao de fenol e comprovaram que embora

o processo clssico tenha apresentado maior eficincia, os outros ons estudados tambm

apresentaram efeito cataltico para a reao de Fenton.

Outra vantagem na utilizao do reagente de Fenton (H2O2/Fe2+) decorre da

possibilidade de se ter a pr-oxidao das substncias estranhas (Xenobiticos) por Fenton e,

como ambos os ons Fe

2+

e Fe

3+

podem atuar como agentes coagulantes, o processo poder serassociado flotao por ar dissolvido FAD (JULIO et al. 2006). A flotao pode ser uma


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alternativa interessante e competitiva no tratamento de gua com turbidez relativamente baixa

e cor relativamente alta.

3.4

Indstria de tintas

As tintas em geral so matrias de uso no processo de recobrimento de superfcies, so

essenciais na preservao de todo tipo de estrutura, contra ataques do intemperismo. Alm do

efeito protetor, tintas, vernizes e as lacas tornam os artigos manufaturados mais atraentes e

realam o aspecto esttico.

Com incentivos direcionados a pesquisa, a indstria de agentes de recobrimento de

superfcie sofreu uma revoluo, que buscava o emprego de constituintes de melhorqualidade, melhorar a formulao e aumentar a adaptabilidade dos processos de aplicao.

Frutos desses avanos foram: reduo de custos, dos riscos de incndio e dos efeitos danosos

sade e a obteno de revestimentos melhorados e de maior durabilidade. As melhorias

foram mais notveis nos: recobrimentos arquitetnicos, que incluem as tintas para

manuteno; nos recobrimentos industriais usados em materiais de fabricao ou itens

produzidos nos processos (SHREVE e BRINK, 1980).

A indstria de recobrimentos de superfcies remota os tempos antigos. A origem dastintas vem da pr-histria, quando os antigos habitantes da Terra registravam suas atividades

em figuram coloridas nas paredes das cavernas. O pigmento utilizado em tais tintas era

constitudo por: terras ou argilas suspensas em gua, plantas, carvo e at sangue de animais

(MUNDO COR, 2011). Os egpcios, desde muito cedo, desenvolveram a arte de pintar e, por

volta de 1500 a.C., dispunham de um vasto nmero de cores. Em 1000 a.C. descobriram os

antecessores dos vernizes atuais, usando resinas naturais ou cera de abelha como ingrediente

formador de pelcula.A fabricao de materiais de recobrimento, como o caso das tintas, uma atividade

industrial muito importante. Como podemos observar no nosso cotidiano, as tintas fazem

parte de quase tudo, ela est em todos os lugares, nas mais variadas cores e composies De

acordo com a ABRAFATI, Associao Brasileira dos Fabricantes de Tinta, em 2010 o Brasil

produziu em torno de 359 bilhes de litros de tinta para as mais diversas aplicaes. Este

volume coloca o Brasil entre os cinco maiores mercados mundiais de tinta. Fabricam-se no

pas tintas destinadas s mais variadas aplicaes, com tecnologia de ponta e grau de

competncia; tcnica comparvel dos mais avanados centros mundiais de produo.


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Os grandes fornecedores mundiais de matrias-primas e insumos para tintas esto

presentes no pas, de maneira direta ou por meio de suas representantes, juntamente com

empresas nacionais, onde muitas delas so detentoras de alta tecnologia e com perfil

exportador.

Os segmentos no qual o setor de tinta se divide so os seguintes:

Tinta imobiliria: representa aproximadamente 79% do volume total e 63% do

faturamento.

Tinta automotiva (montadoras): 4% do volume e 7% do faturamento.

Tinta para repintura automotiva: 4% do volume e 8% do faturamento.

Tinta para indstria em geral (eletrodomsticos, mveis, autopeas, naval, aeronutica,

tintas de manuteno e outros): 13% do volume e 22% do faturamento.As Tabelas 2 e 3 a seguir mostram os volumes e o faturamento do setor.

Tabela 2Volume de tinta produzido por ano no Brasil.Volume (milhes de litros)

ANO Imobiliria Repintura Ind. Automotiva Ind. Geral TOTAL

2010 1.083 51 50 174 1.359

2009 982 47 46 157 1.232

2008 975 49 48 171 1.243

2007 800 45 42 158 1.045

2006 741 40 40 147 968

2005 722 40 39 141 942

2004 701 37 37 138 913

2003 662 34 31 133 860

2002 663 33 30 131 857

2001 654 32 30 127 843

2000 653 30 28 119 830

Fonte: ABRAFATI, 2011.


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Tabela 3Faturamento do setor de tintas no Brasil.FATURAMENTO (milhes de dlares)

ANO Imobiliria Repintura Ind. Automotiva Ind. Geral TOTAL2010 2.470 310 270 850 3.900

2009 1.936 246 204 648 3.0332008 1.983 262 221 727 3.1932007 1.448 223 171 600 2.4422006 1.206 191 152 501 2.0502005 1.110 180 135 455 1.8802004 888 139 107 366 1.5002003 792 119 79 330 1.3202002 672 101 67 280 1.1202001 837 128 90 350 1.4052000 910 140 90 380 1.520Fonte: ABRAFATI, 2011.

A indstria de tintas gera no Brasil entorno de 18 mil empregos diretos. A estimativa

de crescimento do setor 2010/2011 de 6,7%.

Em funo da evoluo histrica, os recobrimentos superficiais dividem-se em tintas

(revestimentos slidos, relativamente opacos, aplicados em camadas finas, cujas pelculas so

usualmente formadas pela polimerizao de leos poli-saturados), vernizes (revestimentos

transparentes), esmaltes (vernizes pigmentados), lacas (pelcula formada somente pela

evaporao), tintas de imprimir, polidores etc. Na Tabela 4 so mostrados os principais

constituintes da tinta.

Tabela 4Principais componentes presentes nas tintas.Resinas(formadores de pelculas)

Sintticas: alqudicas, acrlicas, vinlicas, celulsicas, steres de resina de pinho,epxis, uria-melanina, uretanas, estireno, fenolticas, hidrocarbonetos, polisteres.

Naturais: goma-laca, resina de pinho (colofonia) e outras.

Solventes: cetonas, aromticos, alifticos, alcois, teres de glicis, steres de glicol

ter, glicis, steres de glicis, produtos corados, terpenos etcleos secati vos e cidos graxos: leo de linhaa, leo de soja, cidos graxos, leo desebo, leo de rcino, leo de tungue, leo de aafro, leo de peixe, leo de coco, leode oiticica.Pigmentos e fleres: dixido de titnio, carbonato de clcio, salicilato de magnsio,argila, corantes inorgnicos, sulfato de brio, mica, oxido de zinco, p de zinco, zarco,materiais metlicos, negros de carvo, corantes orgnicos, alvaiade.Secantes: cobalto, mangans, chumbo e zinco, naftenatos, resinatos, linoleatos, 2 etilexoatos, sebacatos,Plastificantes: steres octlico, declico, 2 etilexlico dos cidos ftlico, sebcico,

adpico, azelaico e outros semelhantes.Fonte: SHREVE e BRINK, 1980.


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A formulao apropriada de tintas esta voltada para as exigncias especficas de um

emprego particular. Essas exigncias podem ser listadas como cobertura, colorao,

resistncia ao tempo, lavabilidade, lustre, propriedades anticorrosivas de metais e

consistncia, conforme o tipo de aplicao (a pincel, a mergulhada, a pistola ou a rolo). As

exigncias particulares so satisfeitas pela escolha apropriada dos pigmentos, dos fleres e do

veculo, pelo formador de tinta.

Uma vez que as tcnicas de formulao das tintas ainda so, em grade parte,

empricas; difcil prever as propriedades de uma formulao especfica, o que significa que

muitas vezes necessrio efetuar um nmero considervel de ensaios antes que sejam obtidas

as propriedades desejadas. Pelo uso de mtodos estatsticos simples, demonstrou-se que se

podem fazer ensaios e desenvolvimentos mais eficientes. Quase todos os fabricantes de tintasimportantes elaboraram algum tipo de sistema de controle automtico da cor, os novos

mtodos reduzem o tempo necessrio para ajustar as tintas e, graas ao controle mais rpido

das qualidades do pigmento, mantm baixos os custos da produo.

As operaes necessrias para a mistura da tinta so inteiramente fsicas. As operaes

unitrias pertinentes so vistas na Figura 5 (SHREVE e BRINK, 1980).

Figura 5Fluxograma de processamento de tinta

Fonte: SHREVE e BRINK, 1980.

O processo de fabricao da tinta iniciasse com a adio dos componentes ao tanque

de alimentao. Nesse processo so adicionados resinas, leos e pigmentos. Do tanque de

alimentao o composto segue para a balana, onde feita pesagem. Feita a pesagem o

material vai para o misturador, onde e feita mistura. O misturador utilizado pode ser

semelhante a uma amassadeira, com laminas em sigma. Do misturador todo o material

transportado para o moinho. O material que sai do moinho transferido para o tanque de


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colorao e diluio. Aps a colorao e a diluio a tinta enviada para a moega de onde

segue para a mquina tituladora. O processo se encerra a embalagem e expedio da tinta.

Durante vrias etapas dos processos de produo de tinta tem-se a gerao de

efluentes, onde as caractersticas dependem do tipo de produto produzido. Segundo Gandhi

(2012), quando as indstrias so de simples mistura, os efluentes so oriundos de lavagens de

equipamentos e da higiene pessoal na rea de produo. Se a indstria sintetizar tambm as

bases das tintas existem tambm as guas de condensao desta etapa do processo que so

txicas e apresentam elevada carga orgnica. Os pigmentos so orgnicos, ditos no txicos e

os inorgnicos compostos por xidos de metais pesados.

O tratamento dos efluentes dessas indstrias so os compostos por processos fsico-

qumicos, e na maioria dos casos so completados por processos biolgicos aerbios. Oobjetivo desses tratamentos reduzir a carga orgnica, a carga txica associada e a

concentrao de metais pesados. As etapas mais comuns so:

-Preliminar (equalizao);

-Primrio (clarificao fsico-qumica por adio de coagulantes qumicos ou

eletrocoagulao e sedimentao/ flotao);

-Secundrio (lodos ativados).

As eficincias do tratamento so variveis, dependendo principalmente dasconcentraes iniciais dos efluentes brutos.


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4 METODOLOGIA

4.2 Efluente

Inicialmente os estudos foram realizados empregando-se um efluente sinttico

contendo 0,5 % (v/v) de tinta comercial imobiliria, a base de gua da marca Ibratin. A

concentrao especificada para o efluente sinttico foi obtida por meio de diluio da tinta em

gua destilada. Os estudos foram feitos utilizando um volume de 250 mL de efluente

sinttico. Onde este volume foi submetido ao processo Fenton por duas horas

Posteriormente os estudos foram realizados em efluente real coletado em uma

indstria de tinta sediada na cidade de Macei. Para esse estudo foram coletados 100 litros de

efluente. O efluente foi coletado na estao de tratamento da empresa, antes da adio de um

agente coagulante / floculante utilizado no tratamento do efluente.

4.3 Reagentes

Os reagentes empregados nesse estudo, todos de pureza analtica com exceo do

sulfato de alumnio e da tinta, foram utilizados conforme obtidos comercialmente, sem

nenhum tratamento ou purificao. A relao dos reagentes utilizados est listada na Tabela 5.

Tabela 5Reagentes utilizados nos experimentos e anlises.Reagentes Frmula Qumica Marcacido Sulfrico H2SO4 CromolineDicromato de Potssio K2Cr2O7 VetecHidrxido de Sdio NaOH VetecPerxido de Hidrognio H2O2 VetecSulfato de Mercrio HgSO4 VetecSulfato Ferroso (heptahidratado) FeSO4.7H2O VetecSulfato de Prata Ag2SO4 VetecSulfato de Alumnio Al2(SO4)3.7H2O

Fornecido pela indstriaTinta (amarela) IbratinFonte: Autor, 2012.

4.4 Instrumentao e equipamentos

Os principais equipamentos utilizados nesse estudo so listados abaixo:

pHmetro de bancada da Quimis modelo 400A;Turbidmetro de bancada da Tecnopon modelo TB 1000;


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Digestor de Demanda Qumica de Oxignio da qua Lytic modelo AL 32;

Analisador de Demanda Qumica de Oxignio modelo qua Calor da Policontrol;

Jarteste com seis jarros da Policontrol;

Reatores de vidro pirex de 3000 mL;

Sedimentador Lamelar, confeccionado pelo autor;

Bomba de suco (adaptada de uma bomba de combustvel de automvel).

4.5 Metodologia experimental

4.5.1 Tratamento de efluente de tinta sinttico

O tratamento do efluente sinttico atravs da reao de Fenton foi realizada em um

reator em batelada com capacidade de 250 mL (Figura 6). Na primeira etapa do trabalho

avaliou-se a influencia da concentrao dos reagentes de Fenton na eficincia do tratamento

do efluente. Mantendo-se a concentrao de tinta em 0,5 % (v/v), variou-se a concentrao de

ferro em 0,2 mmol/L, 0,5 mmol/L e 0,7 mmoL/L; e a concentrao do perxido em 50

mmol/L, 100 mmol/L e 200 mmol/L.

Aps a adio do efluente sinttico e do sulfato de ferro II, coletou-se a amostra do

tempo zero e em seguida adicionou-se o perxido de hidrognio. Durante a reao que durou

2 horas, pH foi mantido em 3,0 + 0,2 e foram coletas amostras em tempos pr-determinados.

O pH das amostras, retiradas durante a reao, foi ajustado para um valor prximo de 6,

precipitando o hidrxido de ferro III, parando a reao de Fenton no momento da coleta. Aps

a decantao do precipitado, as amostras foram transferidas para tubos digestores e enviadas

para o forno. No forno as amostra foram mantida a uma temperatura aproximada de 150C

por duas horas. Em seguida foram deixadas em um local para que houvesse a diminuio datemperatura. Depois de resfriadas as amostras foram analisadas em uma aparelhe de leitura de

DQO.

Tambm foram feitas coletas de efluente antes e aps a reao de Fenton. O volume

coletado foi de 100 mL no inicio e no fim da reao. Esse procedimento utilizado para que

fosse feita uma avaliao da velocidade de sedimentao e uma anlise de slidos suspensos.


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Figura 6Becker utilizado como reator no processo Fenton. Tratamento de efluente de tinta

real.

Fonte: Autor, 2012.

Inicialmente avaliou-se a eficincia do sulfato de ferro II e sulfato de alumnio no pr-

tratamento do efluente. Esse estudo foi realizado em um equipamento denominadojar-teste,e

teve por finalidade definir as condies timas de pH e concentrao do agente coagulante,

para que ocorra uma maior sedimentao de partculas presentes no efluente.

Foram realizados ensaios em um jar-teste, contendo seis recipientes com capacidade

para 2 Litros cada. No entanto, devido a pouca quantidade de efluente, os estudos foram

realizados com 500 mL de efluente em cada recipiente do jar-teste (Figura 7).

Com a finalidade de se determinar a influncia da sedimentao, utilizando a gentes

coagulantes / floculantes, na reduo da turbidez e DQO foram feitos ensaios de sedimentao

utilizando sulfato de alumnio e de ferro II. Para isso utilizou-se concentraes de 0,5; 1,0;

1,5; 2,0; 2,5; 3,0 g/L de sulfato de alumnio em pH 7,0 e concentraes de 0,4; 1,0; 2,0 g/L de

sulfato de ferro II em pH 12.

Alm dos estudos feitos com variao de concentraes dos dois reagentes, tambm

foram realizados estudos variando pH em ambos os casos. Nos estudos, para o sulfato de

alumnio o pH foi variado de 5 a 7,5 e para o sulfato de ferro II de 4 a 12. Nos dois estudos

utilizou-se uma concentrao de 0,1g/L de agente coagulante / floculante.


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Figura 7Jar-Teste utilizado nos ensaios.

Fonte: Autor, 2012.

O tratamento do efluente real atravs da reao de Fenton foi realizado aps o pr-

tratamento do efluente por coagulao / sedimentao empregando sulfato de alumnio e

sulfato de ferro como agentes coagulantes. A reao de Fenton foi conduzida conforme

procedimento descrito no item 3.4.1. A eficincia do processo foi avaliada frente a reduo da

DQO da soluo.

4.5.2 Construo e aplicao do sedimentador

O sedimentador utilizado foi montado no prprio laboratrio. Na sua montagem foram

utilizados tubos de vidro, lminas de vidro, joelho com ngulo de abertura de 60, cola epxi.

O sedimentador tem aproximadamente 63 cm de comprimento, dimetro interno de 2,25 cm.

A placa de vidro utilizada como lamela (lmina onde os sedimentos se depositam e escoam

at o coletor de lama) tem aproximadamente 50 cm de comprimento.

O efluente tratado foi injetado no topo sedimentador atravs de uma bomba de suco

numa vazo de 23,5 mL/min. A estrutura do sedimentador apresentada na Figura 8.


35/60

33

Figura 8Sistema de tratamento de efluente (1 agitador, 2 sedimentador lamelar, 3 retira dado efluente tratado, 4 tanque de tratamento utilizando reao de Fenton, 5 bomba de suco, 6medidor de pH.

Fonte: Autor, 2012.

Clculos do sedimentador lamelar tubular

Dados de projeto:r raio do tubo

L comprimento do tubo

comprimento da lamela

V Volume do reator

Q vazo volumtrica

At rea da seo transversal do tubo

q taxa de aplicaoV0 velocidade do fluido

Td tempo de deteno

dh dimetro hidrulico

Fe nmero de Froude

Re nmero de Reynolds

Vc Velocidade crtica

ngulo de Inclinao do sedimentador lamelar tubular


36/60

34

r = 2,25 cm

L =63 cm

=50 cm

Q =23,5 mL/ min.

4.5.2.1.1. Clculo da rea da seo transversal

(12)

At= 15,90 cm2

4.5.2.1.2.

Clculo da taxa de aplicao

Basicamente a taxa de aplicao define a capacidade de operao do sedimentador.

Corresponde razo entre a vazo volumtrica do fluido e a rea da seo transversal do tubo

(Equao 12).

. (13)

Para a vazo volumtrica estipulada e para a rea calculada, a taxa de aplicao

(Equao 13) de 1,48cm3/cm2.min.

4.5.2.1.3. Clculo do tempo de deteno

O tempo de deteno corresponde ao tempo que o fluido demora dentro do

sedimentador, para que ocorra a sedimentao das partculas presentes. Nesse clculo leva-se

em conta a taxa de aplicao, o comprimento da lamela (lmina de vidro introduzida dentro

do tubo) e a velocidade de escoamento do fluido (efluente para tratamento), como mostra a

Equao 14.

(14)

V0= 1,82 cm/min.

(15)


37/60

35

Aps os clculos chegou-se a um tempo de deteno (Td)de aproximadamente 27 min.

32s.

4.5.2.1.4.

Determinao do nmero de Reynolds

O nmero de Reynolds um parmetro importante, que define o tipo de escoamento

do fluido. De acordo com o numero de Reynolds obtido, o escoamento pode ser em regime

turbulento para valores de Re > 4000, laminar para Re < 2000 e transiente quando 2000 < Re

< 4000. O conhecimento do tipo de escoamento importante, pois uma varivel que afeta o

processo de sedimentao das partculas.

Os dados obtidos para o clculo do nmero de Reynolds foram os seguintes:

Massa especfica da gua a (25C);

Viscosidade dinmica da gua a (25C);

= 0,8903. 10-3N.s/m2

Dimetro hidrulico da tubulao.

dh = 4,5 cm

(16)

Utilizando a Equao 16 foi encontrado um valore para Re de aproximadamente

91,47. Como este valor menor que 2000, o regime para o fluxo laminar. O resultado

obtido importante, pois em regime laminar no h a agitao brusca das partculas

facilitando assim a sedimentao.


38/60

36

4.5.2.1.5. Determinao do nmero de Froude (Fr)

O nmero de Froude pode ser definido como a razo entre o a velocidade do fluxo e a

velocidade de propagao da onda no fluido. Um valor de Fr inferior a uma unidade indica

fluxo subcrtico; um valor de Fr superior a uma unidade indica fluxo supercrtico. Fluxos

supercrticos apresentam fenmenos nicos, como os ressaltos hidrulicos. O ressalto

hidrulico so ondas formadas na superfcie do fluido livre. Como a formao dessas ondas

interfere na sedimentao do fluido, necessrio que o escoamento seja para valore de Froude

menores que um.

(17)

Utilizando a Equao 17 obteve-se um valor de 0,01158 para Fr. Definindo o fluxo

como subcrtico.

4.5.2.1.6. Determinao da velocidade crtica

A velocidade crtica de escoamento determinada por meio da Equao 18. Essa

componente corresponde ao valor crtico de sedimentao das partculas. Os clculos para

esse componente mostrou um valor de aproximadamente 1,495. 10-4m/s, ou seja, essa a

velocidade crtica terica de sedimentao das partculas no sedimentado lamelar projetado.

VSc4/3

Vc velocidade crtica

(18)


39/60

37

4.6 Anlises

4.6.1 Anlise de DQO

A anlise de DQO foi realizada seguindo o procedimento determinado pelo mtodo

padro de anlise de gua (APHA, 1995). A Demanda Qumica de Oxignio (DQO)

corresponde quantidade de oxignio necessria para oxidar toda matria orgnica de uma

amostra de determinado efluente, empregando-se dicromato de potssio em soluo de sulfato

de prata em cido sulfrico (catalisador). Neste mtodo, a digesto feita em sistema fechado,

com posterior quantificao do consumo de dicromato.

Este mtodo analtico possui ampla aplicao como parmetro de descarte, pois simples e rpido em comparao a outros mtodos como a DBO. Um dos problemas

relacionados a essa metodologia a gerao de resduos que necessitam de um cuidado

especial, devido ao seu carter txico, corrosivo e contaminante.

Preparao da Soluo digestiva (DQO 1)

Introduziram-se 3,3 g de sulfato de mercrio, diretamente no balo volumtrico, embalana semi-analtica. Adicionaram-se 16,7 mL de cido sulfrico. Em seguida o balo foi

submetido a ultra-som, para acelerar a solubilizao do sulfato de mercrio no cido. Em

Becker introduziu-se 1,02 g de dicromato de potssio em balana semi-analtica. Adicionou-

se uma pequena quantidade de gua destilada, apenas o suficiente para a dissoluo do

dicromato. Acrescentou-se lentamente o dicromato dissolvido soluo de sulfato de

mercrio e aps a homogeneizao completou-se o volume com gua destilada.

Preparao da Soluo catalisadora (DQO 2)

Introduziu-se 0,88 g de sulfato de prata, diretamente no balo volumtrico, medindo-se

a massa em balana analtica. Adicionou-se aproximadamente 70 mL de cido sulfrico.

Levou-se o balo ao ultra-som durante 15 minutos, para acelerar a solubilizao do sulfato de

prata. Homogeneizou-se e completou-se o volume da soluo com cido sulfrico.

4.6.1.1. Determinao da DQO das amostras


40/60

38

A determinao da Demanda Qumica de Oxignio foi realizada segundo mtodo

espectrofotomtrico. Nos tubos apropriados para anlise de DQO (Figura 9), colocou-se 2,5

mLda amostra a ser analisada, 1,5 mL de soluo digestiva se 3,5 mL de soluo catalisadora.

Em seguida os tubos foram mantidos no reator digestivo durante duas horas temperatura de

150 C. Aps o resfriamento dos tubos at temperatura ambiente, ajustou-se o equipamento

qua Calor (PoliControl) para a faixa de concentrao a ser analisada e realizou-se a leitura

direta da DQO das amostras.

Figura 9 Amostras de efluente real aps reao de Fenton acondicionadas para anlise de

DQO.

Fonte: Autor, 2012.

4.6.2 Anlise da Turbidez

A turbidez um parmetro no qual se relaciona com a quantidade de luz que passa poruma quantidade de lquido. A refrao da luz pode ser alterada com concentraes de

partculas em suspenso ou coloidais A unidade da medida de turbidez NTU. Para a

obteno de medidas a partir de um turbidmetro, o mesmo dever anteriormente ser calibrado

com solues padres, de 0 NTU 3000 NTU. Variaes de pH podem fazer com que as

solues mudem sua colorao, se tornando mais ou menos turvas, alterando assim os valores

da turbidez.


41/60

39

A determinao da turbidez do efluente foi realizada atravs da anlise direta da

amostra no turbidmetro previamente calibrado. Como citado anteriormente h a influencia do

pH nas anlises. Dessa forma para cada medida de turbidez da amostra foi avaliado o pH.

4.6.3 Anlise e slidos suspensos

A anlise de slidos suspensos (SS) foi realizada utilizando um aparato experimental

para filtrao em conjunto com uma balana semi-analtica (Figura 10).

Figura 10Sistema de filtrao a vcuo utilizado para determinao de slidos suspensos.

Fonte: Autor, 2012.

Aps a filtrao foram feitas medidas de massa utilizando uma balana semi-analtica.

Antes da filtrao os papeis de filtro foram colocados uma a um na balana semi-analtica

para averiguao da massa inicial de cada um deles. Logo em seguida foi realizado oprocedimento de filtrao, tomando os devidos cuidados para no comprometera as medidas.

Feita a filtrao, o papel contendo o resduo da filtrao foi levado estufa para secar. Esse

procedimento foi realizado at a obteno de uma massa constate de resduo.


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40

5 RESULTADOS E DISCUSSES

5.2 Efluente sinttico

Inicialmente os estudos foram realizados utilizando-se um efluente sinttico composto

por uma soluo diluda contendo tinta, na cor amarela, da marca IBRATIN. A tinta utilizada

a base de gua e composta de emulso acrlica estirenada, minerais inertes, carbonetos

alifticos, glicis, tenso-ativo etoxilados e carboxilados.

Nesse estudo foi avaliada a eficincia da reao de Fenton no tratamento do efluente

contendo tinta, nessa etapa foi avaliada a influencia da concentrao dos reagentes de Fenton

no tratamento do efluente. Mantendo-se a concentrao de tinta em 0,5 % (v/v), variou-se aconcentrao de ferro em 0,2 mmol/L, 0,5 mmol/L e 0,7 mmoL/L. O perxido foi empregado

nas concentraes de 50 mmol/L, 100 mmol/L e 200 mmol/L. A eficincia da reao foi

avaliada frente a reduo da DQO e dos slidos suspensos. A reduo da DQO em funo da

concentrao de ferro e de perxido apresentada na Figura 11.

Utilizando-se 50 mmol/L de H2O2observou-se que a concentrao de ferro pouco

influencia na reduo da DQO, tendo sido obtido reduo mdia de apenas 13%., indicando

que nessas condies o H2O2 o reagente limitante. J para as reaes com 100 e 200 mmol/Lde H2O2 observou-se que a eficincia da reao aumenta significativamente com a

concentrao de ferro, atingindo a reduo aproximada de 100% para a reao com 100

mmol/L de H2O2e de 89,88% utilizando-se 200mmol/L de H2O2.

Analisando-se os dados da Figura 11 verifica-se uma forte dependncia da reduo da

DOQ em funo da concentrao de perxido. No entanto, para todas as concentraes de

ferro estudadas, a concentrao de 100 mg/L de H2O2apresentou a maior eficincia. A menor

eficincia para a concentrao de 200 mg/L de H2O2 em relao a de 100 mg/L pode serassociada a formao do radical hidroperoxil (HO2

) que gerado devido reao dos

radicais hidroxilas com o perxido formando o HO2. Em altas concentraes de radical

hidroxila a gerao do radical hidroperoxil acelerada. O radical hidroperoxil diminui a

concentrao do radical hidroxila e apresenta menor poder de oxidao que OH, diminuindo

a eficincia do processo.


43/60

41

Figura 11Estudo da reduo de DQO em funo da concentrao de Fe 2+, utilizando uma

concentrao de tinta de 0,5%. A- 50 mmol/L de H2O2; B- 100 mmol/L de H2O2; C- 200

mmol/L de H2O2.

Fonte: Autor, 2012.

0 20 40 60 80 100 1200

200

400

600

800A

DQO(

mg/L)

Tempo (min)

0,2mM Fe2+

0,5mM Fe2+

0,7mM Fe2+

0 20 40 60 80 100 1200

200

400

600

800B

DQO(

mg/L)

Tempo (min)

0,2mM Fe2+

0,5mM Fe2+

0,7mM Fe2+

0 20 40 60 80 100 1200

200

400

600

800C

DQO(

mg/L

)

Tempo (min)

0,2mM Fe2+

0,5mM Fe2+

0,7mM Fe2+


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42

Os resultados referentes remoo de slidos suspensos so apresentados nas tabelas

6 a 8. A anlise dos valores indica um sutil aumento da eficincia da remoo dos SS em

funo da concentrao de Fe2+e de perxido, tendo sido obtido reduo mxima de 18,2%

quando empregado 0,5 mmol/L de Fe e 200 mmol/L de perxido. Esses dados indicam a

baixa eficincia da reao de Fenton para a reduo de slidos suspensos do efluente

contendo tinta.

Tabela 6Reduo de SS em funo da concentrao de Fe2+em 50mmol/L de H2O2.0,2 mmol/L de Fe + 0,5 mmol/L de Fe + 0,7 mmol/L de Fe +

Massa de SS inicial 0,1884g 0,1884g 0,1884g

Massa de SS final 0,1860g 0,1780g 0,1746gVariao (Reduo) 0,0024g (1,27%) 0,0104g (5,52%) 0,0158g (8,39%)

Fonte: Autor, 2012.

Tabela7. Reduo da SS em funo da concentrao de Fe2+em 100mmol/L de H2O2.0,2 mmol/L de Fe + 0,5 mmol/L de Fe + 0,7 mmol/L de Fe +

Massa de SS inicial 0,1880 g 0,1880g 0,1880g

Massa de SS final 0,1769 g 0,1690g 0,1578g

Variao (Reduo) 0,0111g (5,90%) 0,0190g (10,11%) 0,0302g (16,06%)

Fonte: Autor, 2012.

Tabela8. Reduo da SS em funo da concentrao de Fe+2em 200mmol/L de H2O2.0,2 mmol/L de Fe+ 0,5 mmol/L de Fe+ 0,7 mmol/L de Fe+

Massa de SS inicial 0,1780 g 0,1780g 0,1780g

Massa de SS final 0,1678g 0,1456g 0,1578g

Variao (Reduo) 0,0102g (5,73%) 0,0324g (18,20%) 0,0202g (11,35%)Fonte: Autor, 2012.

A maior eficincia da reao de Fenton para a reduo da DQO (100%) em relao aos

slidos suspensos (18,2%) se deve a dois fatores: 1) caracterstica do efluente estudado,

composto de uma grande quantidade de minerais que no so oxidados; 2) antes da analise de

DQO, a soluo neutralizada e deixada em repouso por aproximadamente 24 horas para

eliminar o perxido residual e precipitao do ferro. Nessa etapa, grande parte dos slidos emsuspenso decantada naturalmente ou devido ao efeito coagulante do hidrxido de ferro.


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43

O efeito da sedimentao aps a neutralizao pode ser observado na Figura 12.

Anlises de turbidez da soluo, antes e aps a reao de Fenton seguida de sedimentao

apresentaram a reduo de aproximadamente 100% da turbidez. O efluente sinttico antes da

reao apresentou uma turbidez acima de 1100 NTU e aps a reao, a turbidez foi reduzida

para 22,2 NTU.

Figura 12 Efluente sinttico de tinta antes e aps a reao de Fenton seguida desedimentao.

Fonte: Autor, 2012.

Na tentativa de se determinar a velocidade da decantao/sedimentao, uma amostra

de 100 mL da soluo aps reao de Fenton e neutralizao foi retirada e transferida para

uma bureta volumtrica. Nessa anlise observou-se, inicialmente, que as partculas migraram

para a superfcie da soluo, arrastadas pelo oxignio gerado pela decomposio do H2O2

residual. O processo de decantao no foi uniforme, no sendo possvel avaliar a cintica da

decantao. Aps 60 minutos observou-se a decantao de grande parte do material floculado,

obtendo-se uma soluo lmpida (Figura 13).


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Figura 13Decantao dos resduos aps areao de Fenton no decorrer do tempo.

Fonte: Autor, 2012.

O tempo de decantao foi relativamente elevado visando aplicao do processo em

escala industrial, justificando o estudo e o planejamento do uso sedimentadores, visando

reduzir o tempo operacional e consequentemente ampliando a aplicabilidade do processo. Nocaso da utilizao de sedimentadores, tem-se a possibilidade de empregar concentraes

maiores de ferro na reao de Fenton, o que certamente acelerar o processo, diminuindo o

tempo de tratamento do efluente.

5.3 Efluente real

5.3.1

Coagulao / sedimentao.

Para o estudo da aplicao da reao de Fenton no tratamento de um efluente real,

foram coletados 100 litros de efluente, cedidos gentilmente por uma industrial de tinta local.

Nesta indstria o efluente tratado atravs de coagulao/sedimentao com sulfato de

alumnio. Embora o processo seja bastante eficiente para a remoo de grande parte do

material em suspenso, a DQO residual ainda muito alta, no estando o efluente adequado

para o descarte.O efluente real (Figura 14) foi coletado na caixa de decantao antes da adio do

agente coagulante. O efluente foi caracterizado parcialmente onde foi observado que o pH

0 min.

40 min. 50 min. 80 min.60 min.

30 min.20 min.10 min.


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45

encontrava-se prximo de 8, apresentava um odor muito forte e uma de DQO de 1485 mg/L.

Segundo o responsvel pela produo de tinta da fbrica o odor seria proveniente da adio de

leo antiespumante e antiaderente. Tambm observou-se que com o tempo o odor ficou mais

intenso e a colorao do efluente variou, possivelmente devido a biodegradao dos

compostos presentes no efluente.

Figura 14Efluente real da indstria de tinta.

Fonte: Autor, 2012.

Vale lembrar que as caractersticas do efluente coletado variaram em funo do dia,

apresentando coloraes diferentes, valores alternados do pH e DQO. Para possibilitar a

comparao dos resultados, cada parmetro avaliado foi estudado em batelada, com o auxilio

de um equipamento denominado jar-teste, que permitiu realizar at seis experimentos

simultaneamente.

No primeiro estgio deste trabalho foram feitos ensaios de sedimentao, para avaliar

os efeitos de sedimentao do agente coagulante, utilizado pela empresa. Neste estudo variou-

se as concentraes do sulfato de alumnio entre 0,5 g/L e 3,0 g/L, mantendo o pH entre 6,7 e

7,0. A influncia da concentrao do coagulante foi avaliada atravs de estudos relacionados

reduo da turbidez e DQO do efluente. Os resultados dos ensaios esto apresentados na

Figura 15.


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Figura 15Reduo da DQO em funo da concentrao de sulfato de alumnio em pH 7.

Fonte: Autor, 2012.

O processo de coagulao / sedimentao apresentou uma excelente eficincia para a

reduo da turbidez da soluo. Para todas as condies estudadas a reduo foi de

aproximadamente 99%.

J para a reduo de DQO, verificou-se que para concentraes de coagulante

(Al2(SO4)3) maiores que 1,0 g/L, no ocorre nenhuma modificao significativa, tendo sido

obtido a reduo mxima neste teste de 70% da DQO (Figura 15). Possivelmente os 30% de

DQO restante se deve a carga orgnica solvel no removvel pelo processo de sedimentao.

Aps os ensaios com o sulfato de alumnio, foram feitos os ensaios com o sulfato de

ferro (FeSO4.7H2O). Nesse estudo utilizou-se a concentrao de 0,1g/L de sulfato de ferro II,

visto que concentraes maiores no apresentavam maior eficincia. O pH do meio foi

variado de 4 a 12, em intervalos duplos. Os resultados so mostrados na Figura16.

300

500

700

900

1100

1300

1500

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

DQO(mg/LO2

)

concentrao de Al2(SO4)3 (g/L)


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47

Figura16. Reduo da DQO do efluente devido coagulao com sulfato de ferro em funodo pH.

Fonte: Autor, 2012.

Na Figura 16, verifica-se a influncia significativa do pH na ao coagulante do

sulfato de ferro II. Entre o pH 4 e 8 a reduo da DQO foi insignificante, ao redor de 2%. J

em pH 10, a reduo foi de 33 % e em pH 12 foi de aproximadamente 67%. Sendo, portanto,

selecionado o pH 12 para os estudos em funo da concentrao com sulfato de ferro II.De acordo com os dados da Tabela 9, a remoo de DQO foi ao redor 81% para todas

as concentraes estudadas. Desta forma, optou-se por dar continuidade aos estudos

utilizando a menor concentrao do coagulante (0,4 g/L de FeSO4).

Nessa etapa dos estudos pode-se comprovar a eficincia dos agentes coagulantes na

reduo da turbidez e na reduo da DQO do efluente. No entanto, os valores de DQO

permaneceram relativamente altos, no estando o efluente adequado para o descarte.

Tabela 9Reduo de DQO em funo da concentrao.Concentraes de

FeSO4.7H2O

0,4g/L 1,0g/L 2,0g/L

DQOINICIAL 1.060 mg/L 1.060 mg/L 1.060 mg/L

DQOFINAL 204 mg/L 198 mg/L 196 mg/L

Reduo 80,75% 81,32% 81,51%

Fonte: Autor, 2012.

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

11001200

1300

4 6 8 10 12

DQO(mg/LO2

)

pH

Reduo de DQO


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5.3.2 Reao de Fenton utilizando pr-tratamento atravs da coagulao.

Como informado anteriormente, um dos problemas da indstria a elevada demanda

qumica de oxignio apresentada pelo efluente aps o processo de sedimentao. Nessa etapa

dos estudos, decidiu-se avaliar a eficincia da reao de Fenton na reduo de DQO aps a

sedimentao com sulfato de ferro II e sulfato de alumnio, visando adequao do efluente

para descarte.

No primeiro estgio utilizou-se sulfato de alumnio no pr tratamento do efluente na

concentrao de 1g/L e pH 7,0. Aps a pr-sedimentao, o efluente foi tratado atravs da

reao de Fenton, variando-se a concentrao de H2O2 (50; 100; e 200 mmol/L) e a

concentrao de Fe2+foi mantida constante em 0,2 mmol/L. O pH da soluo foi controlado ena faixa de 2,5 a 3,0. Os dados de DQO em funo do tempo da reao de Fenton so

apresentados na Figura 17.

Figura 17Reduo de DQO durante a reao de Fenton, realizada aps a sedimentao comsulfato de alumnio. [Fe2+] = 0,2 mmol/L.

0 20 40 60 80 100 120100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

D

QO(

mg/LO

2)

tempo (min.)

50 mmol/L de H2O

2DQO

100 mmol/L de H2O

2DQO

200 mmol/L de H2O

2DQO

Fonte: Autor, 2012.


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49

No estudo utilizando-se o coagulante sulfato de alumnio no pr-tratamento do

efluente, verificou-se a diminuio da reduo da DQO em funo do aumento da

concentrao de perxido. Para a concentrao de 200 mmol/L de H2O2no ocorre reduo,

mas um acrscimo nos valores. Esse fato pode estar associado a algum erro ou contaminao,

que pode ter gerado problemas de leitura da DQO.

Na concentrao 50 mmol/L de H2O2, obteve-se a melhor eficincia da reao de

Fenton no tratamento do efluente, tendo sido obtida a reduo mxima de 64% da DQO

utilizando-se 0,2 mmol/L de Fe2+.

No segundo estgio, utilizou-se 0,4 g/L de sulfato de ferro no pr-tratamento do

efluente seguida da reao de Fenton, onde observou-se o aumento da eficincia da reduo

da DQO com o aumento da concentrao do H2O2 (Figura 20). Neste estudo obteve-se aeficincia mxima de 80% para a reduo da DQO utilizando-se 100 mmol/L de perxido e

0,2 mmol/L de Fe2+

Figura 18Reduo de DQO durante a reao de Fenton, realizada aps a sedimentao com

sulfato de ferro II em 0,4 g/L. Na reao de Fenton a [Fe2+] = 0,2 mmol/L.

0 20 40 60 80 100 1200

50

100

150

200

250

300

350

400

DQO(

mg/LO

2)

Tempo (min.)

50 mmol/L de H2O

2 DQO

100 mmol/L de H2O

2DQO

200 mmol/L de H2O

2DQO

Fonte: Autor, 2012.


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50

Devido instabilidade do efluente real, para comparar a eficincia dos dois agentes

coagulantes no pr-tratamento do efluente, repetiu-se os experimentos, e dados so

apresentados na Figura 19 e na Tabela 10.

Figura 19 Comparao da reduo de DQO utilizando sulfato de alumnio (1 mg/L) esulfato de ferro (0,4 mg/L) na sedimentao, antes da reao de Fenton.