ÁGUA NA INDÚSTRIA

Disciplina – Processos Químicos

Professora Selma Violato Frazão

PROCESOS DE TRATAMENTO DE ÁGUA

ÁGUA – CARACTERÍSTICAS FÍSICAS, QUÍMICAS 1. INTRODUÇÃO

A água é tão importante, que os gregos antigos consideravam-na como sendo um dos elementos fundamentais da matéria.; somente no século XVIII experimentos evidenciaram que a água era um composto formado por hidrogênio e oxigênio, na proporção de 2:1, ou seja, dois átomos de hidrogênio (H) e um de oxigênio (O), formando a molécula de H2O. É uma das substâncias mais abundantes em nosso planeta e pode ser encontrada em três estados físicos: sólido (geleiras), líquido (oceanos e rios), e gasoso (vapor d’água na atmosfera).A Figura 1 representa a estrutura molecular da água.

Fig. 1.Representação da molécula da água.

2. CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA: 2.1. Estados físicos da água

A água é encontrada na natureza nos três estados físicos: sólido, líquido e gasoso.As mudanças de estado físico estão apresentadas na Figura 2.

As mudanças de estado devem-se às alterações na quantidade de energia e pressão atmosférica.

Fig. 2- Estados físicos da água 2.1.2 Propriedades físicas

A água é um composto cujo calor específico é de 1 cal/ ºC g e que, a 4 ºC, tem uma densidade máxima de 1 g/cm3, motivo pelo qual um litro de água pesa um quilograma. A água exerce uma força sobre os corpos chamada pressão. A partir da superfície, aumenta-se a pressão em uma atmosfera a cada 10 metros de profundidade (1 atmosfera equivale a 760 mm Hg).

2.2.1. Principais características

A importância química da água está no fato do seu poder de dissolver em maior ou menor intensidade de quase todas as substâncias. Após a precipitação, especialmente na forma de chuva, á água escoa superficialmente ou se infiltra. Por isso todas as águas naturais contêm gases e sais minerais em solução adquiridos através do contato da água com o ar e, principalmente, com o solo. As águas subterrâneas têm sua qualidade afetada pelas condições naturais do solo, em função da incorporação de impurezas ocorridas durante a precipitação, ao longo do escoamento superficial e no processo de infiltração e percolação, mesmo que as condições naturais da bacia sejam as mais preservadas possíveis ou mesmo inexploradas. Neste caso os principais fatores de influência são a cobertura e a composição do solo.

Em áreas já habitadas ou exploradas pelo homem a qualidade da água está sujeita ao uso e ocupação do solo. A presença humana normalmente gera despejos domésticos e de processos de transformação, Mesmo que a ocupação seja eminentemente rural, esses tipos de impurezas estarão presentes, embora na maioria das vezes mais dispersas.

As características mais importantes para se qualificar quimicamente uma água são: pH, acidez, alcalinidade, cloretos, dureza, sólidos, condutividade elétrica, elementos e compostos químicos especiais e gases dissolvidos.

3. PROCESSOS DE TRATAMENTO DE ÁGUA 3.1. Estações de Tratamento de Efluentes Domésticos. 3.1.1 TRATANENTO DE ESGOTO (EFLUENTE)

Esgoto, efluente ou águas servidas são todos os resíduos líquidos provenientes de indústrias e domicílios e que necessitam de tratamento adequado para que sejam removidas as impurezas e assim possam ser devolvidos à natureza sem causar danos ambientais e à saúde humana.

Geralmente a própria natureza possui a capacidade de decompor a matéria orgânica presente nos rios, lagos e no mar. No entanto, no caso dos efluentes essa matéria é em grande quantidade exigindo um tratamento mais eficaz em uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) que, basicamente, reproduz a ação da natureza de maneira mais rápida

3,1.2.COMPOSIÇÃO DO ESGOTO

Em média a composição do esgoto sanitário é de 99,9% de água e apenas 0,1% de sólidos, sendo que cerca de 75% desses sólidos, são constituídos de matéria orgânica em processo de decomposição.

Nesses sólidos proliferam os microorganismos.

Quando o esgoto sanitário é lançado in natura nos corpos d’água, dependendo da relação entre as vazões do esgoto lançado e do corpo receptor, pode-se esperar sérios prejuízos à qualidade dessa água.

3.1.3 Como é feito o tratamento de efluente?

Quase toda água potável que consumimos se transforma em esgoto que é re-introduzido nos rios e lagos. Estes mananciais, uma vez contaminados, podem conter microorganismos causadores de várias doenças como a diarréia, hepatite, cólera e febre tifóide. Além dos microorganismos, as águas dos rios e lagos contêm muitas partículas que também precisam ser removidas antes do consumo humano, Quando pensamos em água tratada normalmente nos vem à cabeça o tratamento de uma água que estava poluída para uma que volte a ser limpa. Cabe aqui fazer uma distinção entre tratamento de água e tratamento de esgoto: o tratamento de água

é feito a partir da água doce encontrada na natureza que contém resíduos orgânicos, sais dissolvidos, metais pesados, partículas em suspensão e microorganismos. Por essa razão a água é levada do manancial para a Estação de Tratamento de Água (ETA). Já o tratamento de esgoto é feito a partir de esgotos residenciais ou industriais para, após o tratamento, a água poder ser re-introduzida no rio minimizando seu impacto ao ambiente

As principais fontes de matéria orgânica para águas de superfície são os efluentes domésticos e industriais. Vários são os processos disponíveis para tratamento de efluentes, dependendo da natureza e característica do efluente final. Em uma estação de tratamento de efluentes (ETE), as etapas de floculação, sedimentação e tratamento biológico (aeróbio e/ou anaeróbio) são controladas e otimizadas.

ETE - Estação de Tratamento de Esgoto é a unidade operacional do sistema de esgotamento sanitário que através de processos físicos, químicos ou biológicos removem as cargas poluentes do esgoto, devolvendo ao ambiente o produto final, efluente tratado, em conformidade com os padrões exigidos pela legislação ambiental.

Esgoto, efluente ou águas servidas são todos os resíduos líquidos provenientes de indústrias e domicílios e que necessitam de tratamento adequado para que sejam removidas as impurezas e assim possam ser devolvidos à natureza sem causar danos ambientais e à saúde humana.

Geralmente a própria natureza possui a capacidade de decompor a matéria orgânica presente nos rios, lagos e no mar. No entanto, no caso dos efluentes essa matéria é em grande quantidade exigindo um tratamento mais eficaz em uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) que, basicamente, reproduz a ação da natureza de maneira mais rápida

Importante destacar que o tratamento dos efluentes pode variar muito dependendo do tipo de efluente tratado e da classificação do corpo de água que irá receber esse efluente, de acordo com a Resolução CONAMA 20/86. Quanto ao tipo, o esgoto industrial costuma ser mais difícil e caro de tratar devido à grande quantidade de produtos químicos presentes.

Quanto à classificação, o efluente deve ser devolvido ao rio tão limpo ou mais limpo do que ele próprio, de forma que não altere suas características físicas, químicas e biológicas. Em alguns casos, como por exemplo, quando a bacia hidrográfica está classificada como sendo de classe especial, nenhum tipo de efluente pode ser jogado ali, mesmo que tratado. Isso porque esse tipo de classe se refere aos corpos de água usados para abastecimento.

Pode-se então, separar o tratamento de esgoto domiciliar em 4 níveis básicos: nível preliminar, tratamento primário e tratamento secundário que tem quase a mesma função, e tratamento terciário ou pós-tratamento. Cada um deles tem, respectivamente, o objetivo de remover os sólidos suspensos (lixo, areia), remover os sólidos dissolvidos, a matéria orgânica, e os nutrientes e organismos patogênicos (causadores de doenças).

SISTEMA DE LODO ATIVADO

É um processo biológico onde o esgoto afluente, na presença de oxigênio dissolvido, agitação mecânica e pelo crescimento e atuação de microorganismos específicos, forma flocos denominados lodo ativado ou lodo biológico. Essa fase do tratamento objetiva a remoção de matéria orgânica biodegradável presente nos esgotos. Após essa etapa, a fase sólida é separada da fase líquida em outra unidade operacional denominada decantador. O lodo ativado separado retorna para o processo ou é retirado para tratamento específico ou destino final.

Este processo de tratamento de esgotos apresenta vantagens e desvantagens: Vantagens

- exige pouca área para implantação; - maior eficiência no tratamento; - maior flexibilidade de operação; Desvantagens

- controle laboratorial diário; - operação mais delicada.

ETAPAS DE UM TRATAMENTO DE EFLUENTE

O funcionamento de uma Estação de Tratamento de Efluente (ETE) compreende basicamente as seguintes etapas: pré-tratamento (gradeamento e desarenação), tratamento primário (floculação e sedimentação), tratamento secundário (processos biológicos de oxidação), tratamento do lodo e tratamento terciário (polimento da água).

1) TRATAMENTO PRELIMINAR

Constituído unicamente por processos físicos. Nesta etapa, é feita a remoção dos materiais em suspensão, através da utilização de grelhas e de crivos grossos (gradeamento), e a separação da água residual das areias a partir da utilização de canais de areia (desarenação).

Gradeamento

Etapa na qual ocorre a remoção de sólidos grosseiros, onde o material de dimensões maiores do que o espaçamento entre as barras é retido. Há grades grosseiras (espaços de 5,0 a 10,0 cm), grades médias (espaços entre 2,0 a 4,0 cm) e grades finas (entre 1,0 e 2,0 cm) que têm pôr objetivo reter o material sólido grosseiro em suspensão no efluente. As principais finalidades do gradeamento são: proteção dos dispositivos de transporte dos efluentes (bombas e tubulações); proteção das unidades de tratamento subsequentes e proteção dos corpos receptores.

Desarenação (Caixa de areia)

Etapa na qual ocorre a remoção da areia por sedimentação. Este mecanismo ocorre da seguinte maneira: os grãos de areia, devido às suas maiores dimensões e densidade, vão para o fundo do tanque, enquanto a matéria orgânica, de sedimentação bem mais lenta, permanece em suspensão, seguindo para as unidades seguintes.

As finalidades básicas da remoção de areia são: evitar abrasão nos equipamentos e tubulações; eliminar ou reduzir a possibilidade de obstrução em tubulações, tanques, orifícios, sifões, e facilitar o transporte do líquido, principalmente a transferência de lodo, em suas diversas fases.

2) TRATAMENTO PRIMÁRIO ( fase líquida)

O tratamento primário é constituído unicamente por processos físico-químicos. Nesta etapa procede-se a equalização e neutralização da carga do efluente a partir de um tanque de equalização e adição de produtos químicos. Seguidamente, ocorre a separação de partículas líquidas ou sólidas através de processos de floculação e sedimentação, utilizando floculadores e decantador (sedimentador) primário.

No tratamento secundário, ocorre a remoção da matéria orgânica dissolvida e em suspensão (não removida no tratamento primário). Este tratamento é caracterizado pela oxidação da matéria orgânica por micro-organismos, reduzindo a DBO a aproximadamente 10% da concentração do efluente não tratado, ou seja, há uma diminuição da DBO em 90%. O precipitado gerado nas etapas de tratamento primário e secundário é denominado lodo e seu destino final pode ser a incineração, aterro sanitário ou simplesmente a liberação em corpos d’água. Uma alternativa que tem sido experimentada é a utilização do lodo como fertilizante agrícola. Entretanto, como além de nutrientes, essa matriz pode conter espécies (inorgânicas ou orgânicas) potencialmente tóxicas, tem-se procurado a minimização/eliminação dessas espécies antes da deposição final.

DBO E DQO

Uma medida da "força" poluidora do efluente ou esgoto considerado, pode ser dado pela demanda biológica de oxigênio (DBO) que se define como a quantidade de oxigênio dissolvido, consumido na incubação de um dado efluente, por determinado tempo, a 20° C. Se o período for de 5 dias chama-se de DBO5.

A demanda química de oxigênio (DQO) é outra indicação do oxigênio necessário para oxidar a carga orgânica de um efluente e define-se como sendo igual ao número de miligramas de oxigênio que um litro de amostra do efluente absorverá de uma solução ácida e quente de dicromato de potássio. Como várias substâncias são oxidadas nestas condições, a DQO é normalmente maior que a DBO. Sua principal vantagem sobre a DBO é que é mais fácil e rápida para determinar.

Vejamos os processos então:

Floculação

O processo de coagulação, ou floculação, consiste na adição de produtos químicos que promovem a aglutinação e o agrupamento das partículas a serem removidas, tornando o peso especifico das mesmas, maior que o da água, facilitando a decantação.

Decantação Primária

Esta etapa consiste na separação sólido (lodo) – líquido (efluente bruto) por meio da sedimentação das partículas sólidas.

Os tanques de decantação podem ser circulares ou retangulares. Os efluentes fluem vagarosamente através dos decantadores, permitindo que os sólidos em suspensão, que apresentam densidade maior do que a do líquido circundante, sedimentem gradualmente no fundo. Essa massa de sólidos, denominada lodo primário bruto, pode ser adensada no poço de lodo do decantador e enviada diretamente para a digestão ou ser enviada para os adensadores.

Peneira Rotativa

Dependendo da natureza e da granulometria do sólido, as peneiras podem substituir o sistema de gradeamento ou serem colocadas em substituição aos decantadores primários. A finalidade é separar sólidos com granulometria superior à dimensão dos furos da tela. O fluxo atravessa o cilindro de gradeamento em movimento, de dentro para fora. Os sólidos são retidos em função da perda de carga na tela, removidos continuamente e recolhidos em caçambas.

3) TRATAMENTO SECUNDÁRIO

Etapa na qual ocorre a remoção da matéria orgânica, por meio de reações bioquímicas. Os processos podem ser Aeróbicos ou Anaeróbicos.

Os processos Aeróbios simulam o processo natural de decomposição, com eficiência no tratamento de partículas finas em suspensão. O oxigênio é obtido por aeração mecânica (agitação) ou por insuflação de ar. Já os Anaeróbios consistem na estabilização de resíduos feita pela ação de microorganismos, na ausência de ar ou oxigênio elementar. O tratamento pode ser referido como fermentação mecânica.

Tanque de Aeração

Tanque no qual a remoção da matéria orgânica é efetuada por reações bioquímicas, realizadas por microrganismos aeróbios (bactérias, protozoários, fungos etc).

A base de todo o processo biológico é o contato efetivo entre esses organismos e o material orgânico contido nos efluentes, de tal forma que esse possa ser utilizado como alimento pelos microrganismos.

Os microrganismos convertem a matéria orgânica em gás carbônico, água e material celular (crescimento e reprodução dos microrganismos).na presença de oxigênio.

Decantação Secundária e Retorno do Lodo

Etapa em que ocorre a clarificação do efluente e o retorno do lodo. Decantadores Secundários

Os decantadores secundários exercem um papel fundamental no processo de lodos ativados. São os responsáveis pela separação dos sólidos em suspensão presentes no tanque de aeração, permitindo a saída de um efluente clarificado, e pela sedimentação dos sólidos em suspensão no fundo do decantador, permitindo o retorno do lodo em concentração mais elevada. O efluente do tanque de aeração é submetido à decantação, onde o lodo ativado é separado, voltando para o tanque de aeração. O retorno do lodo é necessário para suprir o

tanque de aeração com uma quantidade suficiente de microrganismos e manter uma relação alimento/ microrganismo capaz de decompor com maior eficiência o material orgânico.

O efluente líquido oriundo do decantador secundário pode ser descartado diretamente para o corpo receptor, pode ser oferecido ao mercado para usos menos nobres, como lavagem de ruas e rega de jardins, ou passar por tratamento para que possa ser reutilizado internamente.

Elevatória do Lodo Excedente - Descarte do Lodo Etapa em que acontece o descarte do lodo excedente.

Os sólidos suspensos, lodo produzido diariamente correspondente à reprodução das células que se alimentam do substrato, devem ser descartados do sistema para que este permaneça em equilíbrio (produção de sólidos = descarte de sólidos).

O lodo excedente extraído do sistema é dirigido para a seção de tratamento de lodo. 4) TRATAMENTO DE LODO

Adensamento do Lodo

Etapa em que acontece a redução do volume do lodo. Como o lodo contém uma quantidade muito grande de água, deve-se realizar a redução do seu volume.

Esta etapa ocorre nos Adensadores e nos Flotadores. O adensamento é o processo para aumentar o teor de sólidos do lodo e, conseqüentemente, reduzir o seu volume. Desta forma, as unidades subsequentes, tais como a digestão, desidratação e secagem, beneficiam-se desta redução. Dentre os métodos mais comuns, temos o adensamento por gravidade e por flotação.

O adensamento por gravidade do lodo tem por princípio de funcionamento a sedimentação por zona, sistema similar aos decantadores convencionais. O lodo adensado é retirado do fundo do tanque.

No adensamento por flotação, o ar é introduzido na solução através de uma câmara de alta pressão.

Quando a solução é despressurizada, o ar dissolvido forma micro-bolhas que se dirigem para cima, arrastando consigo os flocos de lodo que são removidos na superfície.

Digestão Anaeróbia

Etapa na qual ocorre a estabilização de substâncias instáveis e da matéria orgânica presente no lodo fresco.

A digestão é realizada com as seguintes finalidades: destruir ou reduzir os microrganismos patogênicos; estabilizar total ou parcialmente as substâncias instáveis e matéria orgânica presentes nolodo fresco; reduzir o volume do lodo através dos fenômenos de liquefação, gaseificação e adensamento; dotar o lodo de características favoráveis à redução de umidade e permitir a sua utilização, quando estabilizado convenientemente, como fonte de húmus ou condicionador de solo para fins agrícolas.

A estabilização de substâncias instáveis e da matéria orgânica presente no lodo fresco também pode ser realizada através da adição de produtos químicos. Esse processo é denominado estabilização química do lodo.

Condicionamento Químico do Lodo

Etapa na qual ocorre a estabilização do lodo pelo uso de produtos químicos tais como: cloreto férrico,cal, sulfato de alumínio e polímeros orgânicos.

O condicionamento químico, usado antes dos sistemas de desidratação mecânica, tais como filtração,centrifugação, etc, resulta na coagulação de sólidos e liberação da água adsorvida.

Desidratação do lodo.

Etapa na qual é feita a remoção de umidade do lodo, com o uso de equipamentos tais como: centrífuga, filtro prensa ou belt press.

Secagem do lodo

Etapa na qual é feita a secagem do lodo, com o uso de secador térmico.

A secagem térmica do Lodo é um processo de redução de umidade através de evaporação de água para a atmosfera com a aplicação de energia térmica, podendo-se obter teores de sólidos da ordem de 90 a95%. Com isso, o volume final do lodo é reduzido significativamente.

5) TRATAMENTO TERCIÁRIO

O tratamento terciário pode ser empregado com a finalidade de se conseguir remoções adicionais de poluentes em águas residuárias, antes de sua descarga no corpo receptor e/ ou para recirculação em sistema fechado. Essa operação é também chamada de “polimento”.

Em função das necessidades de cada indústria, os processos de tratamento terciário são muito diversificados; no entanto pode-se citar as seguintes etapas: filtração, cloração ou ozonização para a remoção de bactérias, absorção por carvão ativado, e outros processos de absorção química para a remoção de cor, redução de espuma e de sólidos inorgânicos tais como: eletrodiálise, osmose reversa e troca iônica.

O tratamento terciário tem por objetivo a remoção de poluentes específicos e/ou remoção complementar daqueles não suficientemente removidos no tratamento secundário como, por exemplo, compostos orgânicos dissolvidos, fosfatos, metais potencialmente tóxicos, dentre outros. A remoção de compostos orgânicos dissolvidos, como tri-halometanos(ex, clorofórmio), dicloroeteno e pesticidas (ex. dieldrim, heptaclor), são aobsorvidos na superfície do carvão vegetal. A remoção de fosfatos pode ser feita adicionando hidróxido de cálcio, Ca(OH)2 à solução, para sua precipitação como Ca2(PO4)3OH. Espécies metálicas potencialmente tóxicas podem ser removidas por técnicas, como, por exemplo, a osmose reversa. Ela consiste em aplicar ao sistema uma alta pressão forçando a passagem do efluente por uma membrana semipermeável, constituída de uma substância orgânica polimérica como, por exemplo, acetato de celulose. Neste caso, o efluente que passa por pontos da membrana tem sua concentração iônica diminuída. Além da osmose reversa, outra alternativa é a adição de íons, hidróxido ou sulfeto para formar hidróxidos ou sulfetos pouco solúveis, denominados Processos Oxidativos Avançados (POAs).

Os métodos convencionais de purificação de água freqüentemente não são efetivos no tratamento de compostos orgânicos sintéticos, como organoclorados (exemplos: tricloroeteno -TCE e percloroeteno - PCE) que se encontram dissolvidos em baixas concentrações. O método convencional de tratamento da água que contém esses poluentes consiste na adsorção dos organoclorados sobre carvão ativado, que remove os compostos, porém não os destrói. As águas residuais das fábricas de polpa e papel também contêm compostos organoclorados resistentes

aos tratamentos convencionais.

Uma nova tecnologia tem sido desenvolvida com a finalidade de purificar a água destes compostos organoclorados, chamada de Processos Oxidativos Avançados (POA's) que converte os poluentes em CO2, H2O e ácidos minerais. São processos limpos e não seletivos, podendo degradar inúmeros compostos, independentemente da presença de outros. A maioria dos POA's são processos à temperatura ambiente que utilizam energia para produzir intermediários altamente reativos de elevado potencial de oxidação ou redução, que então atacam e destroem os compostos-alvo. A maioria dos POA's envolve a geração de quantidades significativas de radicais livres hidroxila (OH . _{), que é um agente oxidante muito efetivo. O radical hidroxila} pode iniciar a oxidação de uma molécula por extração de um átomo de hidrogênio ou por adição a um átomo que participa de um múltipla ligação, também pode extrair um elétron de um ânion,

como alternativa adicional.

De maneira similar à oxidação de compostos estáveis no ar, a matéria orgânica dissolvida é oxidada por uma seqüência de reações, muitas das quais envolvem radicais livres, promovendo deste modo a purificação da água. Por exemplo, os radicais livres hidroxila iniciam a oxidação de muitas moléculas orgânicas contendo hidrogênio mediante a abstração de um átomo de hidrogênio:

OH . _{+ H-CH}

3... H 2O + radical baseado em carbono CO2

É mais econômico utilizar os POA's associado a um pré-tratamento das águas residuais por processos biológicos para descartar em primeiro lugar os materiais que se oxidam facilmente, pois a geração de OH . _{é um processo relativamente caro.}

H2O2 /Luz ultravioleta (UV) O processo que combina o peróxido de hidrogênio com radiação ultravioleta é muito mais eficiente em processos de oxidação do que o uso de cada um deles separadamente. Isso ocorre pela grande produção de radicais hidroxilas, que são altamente oxidantes. Adiciona-se à água poluída peróxido de hidrogênio que é irradiado na solução com luz ultravioleta fornecida por uma fonte potente na faixa de 200-300 nm. O peróxido de hidrogênio absorve a luz ultravioleta e usa a energia obtida desta maneira para clivar a ligação O-O, o que resulta na formação de radicais OH ._:

H2O2 2 OH .

Ozônio/Luz ultravioleta (UV) O ozônio é produzido e decomposto por via fotoquímica mediante luz UV, o átomo de oxigênio resultante reage com água para produzir OH . _{de forma} eficiente via a produção intermediária de peróxido de hidrogênio que é fotolisado.

O3 O2 + O

O + H2O H2O2 2 OH .

Ozônio/H2O2 Os radicais hidroxila empregados no tratamento de águas residuais podem também ser produzidos eficientemente sem o uso de luz UV, através da combinação de peróxido de hidrogênio com ozônio. A química dos processos intermediários é complexa, mas a reação global entre essas duas espécies é:

H2O2 + 2 O3 2 OH . + 3 O2

Este método é mais barato e mais fácil de ser adaptado aos sistemas de tratamento de água existente que qualquer outro sistema POA. A maior deficiência relacionada aos processos oxidativos avançados é que sua ação produz subprodutos químicos tóxicos. Por exemplo, nos tratamentos com ozônio/peróxido e peróxido/UV de águas contaminadas com tricloroeteno e percloroeteno formam-se como intermediários, ácidos tricloroacético e ácido dicloroacético, com rendimento de aproximadamente 1%.

O Uso Agrícola do Lodo de Esgoto

A principal opção para reciclagem de biossólidos é o seu uso como condicionador de solos agrícolas. Entretanto, a possível presença de poluentes como metais pesados, patógenos e compostos orgânicos persistentes são fatores que podem provocar impactos ambientais negativos. Vários países do mundo utilizam biossólido na agricultura, seguindo regulamentações específicas baseadas em resultados obtidos em estudos de avaliação de risco. No Brasil, ainda não existe uma regulamentação para a adição do resíduo ao solo. Resultados de estudos que determinem riscos ambientais a curto e longo prazo, para nossas condições edafo-climáticas, são essenciais para subsidiar uma regulamentação nacional.

ETEs e o Lodo de Esgoto

O crescimento urbano do Brasil ocorreu de modo desordenado, resultando na formação de cidades sem infra-estrutura e sem disponibilidade de serviços urbanos capazes de comportar a população. Com isso, os grandes centros urbanos concentram também os maiores problemas ambientais. Neste contexto, há alguns anos atrás, a maioria das cidades brasileiras jogava seu esgoto diretamente nas coleções hídricas, poluindo-as e resultando em situações caóticas como a do rio Tietê em São Paulo. Para tentar reverter ou ao menos amenizar o problema, foram criadas políticas de incentivo ao saneamento básico e à instalação de Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs) nas cidades, para que as águas residuárias sejam coletadas e tratadas devidamente antes da devolução aos mananciais. Recentemente, na conferência que ficou conhecida como Rio+10 em Joanesburgo, os países participantes estabeleceram metas a serem atingidas a respeito do aumento do tratamento de esgotos em prol da conservação do meio ambiente.

Com a instalação das ETEs, um novo problema ambiental é gerado: a disposição do lodo de esgoto, resíduo produzido durante o processo de tratamento das águas residuárias. Disposição do Lodo de Esgoto em Solo Agrícola

No Brasil, a disposição final do lodo geralmente é o aterro sanitário. Além do alto custo, que pode chegar a 50 % do custo operacional de uma ETE, a disposição de um resíduo com elevada carga orgânica no aterro, agrava ainda mais o problema com o manejo do lixo urbano. Em países da Europa e América do Norte, o lodo geralmente é incinerado, depositado em aterros sanitários ou utilizado em áreas agrícolas, dependendo das características do resíduo. Na maioria dos países existem normas que regulamentam o destino do lodo, garantindo uma disposição segura. A adição ao solo parece ser a melhor opção sob o ponto de vista econômico e ambiental, uma vez que apresenta o menor custo e promove a reciclagem de matéria orgânica e nutrientes.

No Brasil o uso agrícola de biossólidos ainda não foi amplamente difundido, entretanto já faz parte de programas nacionais de controle de impactos ambientais. A Agenda 21 Brasileira possui uma área temática intitulada “Agricultura Sustentável”, onde vários aspectos da atual situação da agricultura brasileira são abordados. A necessidade da recuperação de solos erodidos e empobrecidos é amplamente discutida. Uma das práticas para conservação e recuperação dos solos incentivada é o uso de lodo de esgotos domésticos em solos agrícolas, mediante a garantia de que não ocorram impactos ambientais negativos. Vários estudos no Brasil comprovaram a eficácia do uso agrícola de biossólidos. Entretanto, a possível presença de poluentes como metais pesados, patógenos e compostos orgânicos persistentes são fatores que podem provocar impactos ambientais negativos. O nitrato também representa um problema devido à falta de sincronismo entre sua mineralização e a absorção pelas plantas, resultando em risco de contaminação do lençol freático. Uma vez adicionados ao solo, alguns dos poluentes podem entrar na cadeia alimentar ou acumular-se no próprio solo, no ar, nas águas superficiais, nos sedimentos e nas águas subterrâneas. Portanto, é necessária uma rigorosa regulamentação para a adição do resíduo ao solo, bem como estudos que determinem riscos ambientais a curto e longo prazos.

Efluentes industriais

A utilização de água pela indústria pode ocorrer de diversas formas, tais como: incorporação ao produto; lavagens de máquinas, tubulações e pisos; águas de sistemas de resfriamento e geradores de vapor; águas utilizadas diretamente nas etapas do processo industrial ou incorporadas aos produtos; esgotos sanitários dos funcionários. Exceto pelos volumes de águas incorporados aos produtos e pelas perdas por evaporação, as águas tornam-se contaminadas por resíduos do processo industrial ou pelas perdas de energia térmica, originando assim os efluentes líquidos

Os efluentes líquidos ao serem despejados com os seus poluentes característicos causam a alteração de qualidade nos corpos receptores e conseqüentemente a sua poluição (degradação). 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 dejetos. O fato preocupante é o aumento tanto das populações quanto das atividades industriais e o número de vezes que um mesmo rio recebe dejetos urbanos e industriais, a seguir servindo como manancial para a próxima cidade ribeirinha.

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 (microorganismos).

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 que nos cerca. Somente a utilização de técnica de controle não é suficiente, mas é importante a busca incessante da eficiência industrial, sem a qual a indústria torna-se obsoleta e é fechada pelo próprio mercado. A eficiência industrial é o primeiro passo para a eficiência ambiental.

A poluição pelos efluentes líquidos industriais deve ser controlada inicialmente pela redução de perdas nos processos, incluindo a utilização de processos mais modernos, arranjo geral otimizado, redução do consumo de água incluindo as lavagens de equipamentos e pisos industriais, redução de perdas de produtos ou descarregamentos desses ou de matérias primas na rede coletora. A manutenção também é fundamental para a redução de perdas por vazamentos e desperdício de energia.

Além da verificação da eficiência do processo deve-se questionar se este é o mais moderno, considerando-se a viabilidade técnica e econômica. Após a otimização do processo industrial, as perdas causadoras da poluição hídrica devem ser controladas utilizando-se sistemas de tratamento de efluentes líquidos.

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.

Um fator importante que determina o grau de controle da poluição por efluentes líquidos é a localização da indústria. Podemos citar como exemplo o caso de uma indústria que esteja localizada em uma bacia hidrográfica de classe especial, que não poderá lançar nesta nem mesmo os efluentes tratados. Nestes casos é necessário além do tratamento, que seja feito uma transposição dos efluentes tratados para outra bacia, logicamente com maiores custos. Além de atender aos requisitos específicos para o lançamento de efluentes, as características dos efluentes tratados devem ser compatíveis com a qualidade do corpo receptor.

Os sistemas de tratamento de efluentes são baseados na transformação dos poluentes 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. A Lei de Lavoisier, sobre a conservação da matéria é perfeitamente aplicável, observando-se apenas que ao remover as substâncias ou materiais dissolvidos e em suspensão na água estes sejam transformados em materiais estáveis ambientalmente. A poluição não deve ser transferida de forma e lugar. É necessário conhecer o princípio de funcionamento de cada operação unitária utilizada bem como a ordem de associação dessas operações que definem os processos de tratamento.

Os sistemas de tratamento devem ser utilizados não só com o objetivo mínimo de tratar os efluentes, mas também atender a outras premissas. Um ponto importante a ser observado é que não se deve gerar resíduos desnecessários pelo uso do tratamento. A estação de tratamento não deve gerar incômodos seja por ruídos ou odores, nem causar impacto visual negativo. Deve-se sempre tratar também os esgotos sanitários gerados na própria indústria, evitando-se assim a sobrecarga no sistema público. Assim cada indústria deve controlar totalmente a sua carga poluidora. Podemos sintetizar que um bom sistema de tratamento é aquele que pode ser visitado.

2. PARÂMETROS SANITÁRIOS

São os indicadores utilizados para o dimensionamento e o controle da poluição por efluentes industriais.

2.1. Apresentação geral.

Após a utilização das águas pelas indústrias, os diversos resíduos e ou energias são incorporados alterando-lhes as suas características físicas, químicas e sensoriais, gerando assim os efluentes

líquidos. Para a avaliação da carga poluidora dos efluentes industriais e esgotos sanitários são necessárias medições de vazão in loco e a coleta de amostras para análise de diversos parâmetros sanitários que representam a carga orgânica e a carga tóxica dos efluentes. Os parâmetros utilizados são conjugados de forma que melhor signifiquem e descrevam as características de cada efluente.

2.1.1 Características dos poluentes

Nas indústrias as águas podem ser utilizadas de diversas formas, tais como: incorporação aos produtos; limpezas de pisos, tubulações e equipamentos; resfriamento; aspersão sobre pilhas de minérios,etc. para evitar o arraste de finos e sobre áreas de tráfego para evitar poeiras; irrigação; lavagens de veículos; oficinas de manutenção; consumo humano e usos sanitários.

Além da utilização industrial da água, esta também é utilizada para fins sanitários, sendo gerados os esgotos que na maior parte das vezes são tratados internamente pela indústria, separados em tratamentos específicos ou tratados até conjuntamente nas etapas biológicas dos tratamentos de efluentes industriais. As águas residuárias, neste caso os esgotos sanitários, contêm excrementos humanos líquidos e sólidos, produtos diversos de limpezas, resíduos alimentícios, produtos desinfetantes e pesticidas. Principalmente dos excrementos humanos, originam-se os microorganismos presentes nos esgotos. Os esgotos sanitários são compostos de matéria orgânica e inorgânica. Os principais constituintes orgânicos são: proteínas, açúcares, óleos e gorduras, microorganismos, sais orgânicos e componentes dos produtos saneantes. Os principais constituintes inorgânicos são sais formados de ânions (cloretos, sulfatos, nitratos, fosfatos) e cátions (sódio, cálcio, potássio, ferro e magnésio) (VON SPERLING, 1996).

As características dos efluentes industriais são inerentes a composição das matérias primas, das águas de abastecimento e do processo industrial. A concentração dos poluentes nos efluentes é função das perdas no processo ou pelo consumo de água.

A poluição térmica, devido às perdas de energia calorífica nos processos de resfriamento ou devido às reações exotérmicas no processo industrial, também é importante fonte de poluição dos corpos hídricos. Neste caso o parâmetro de controle é a temperatura do efluente.

As características sensoriais dos efluentes notadamente o odor e a cor aparente são muito importantes, pois despertam as atenções inclusive dos leigos podendo ser objeto de atenção das autoridades.

O odor nos efluentes industriais pode ser devido à exalação de substâncias orgânicas ou inorgânicas devidas a: reações de fermentação decorrentes da mistura com o esgoto (ácidos voláteis e gás sulfídrico); aromas (indústrias farmacêuticas, essências e fragrâncias); solventes (indústrias de tintas, refinarias de petróleo e pólos petroquímicos); amônia do chorume.

A cor dos efluentes é outra característica confusamente controlada pela legislação (GIORDANO, 1999). O lançamento de efluentes coloridos atrai a atenção de quem estiver observando um corpo hídrico. A cor no ambiente é a cor aparente, composta de substâncias dissolvidas (corantes naturais ou artificiais) e coloidais (turbidez).

As características físico-químicas são definidas por parâmetros sanitários que quantificam os sólidos, a matéria orgânica e alguns de seus componentes orgânicos ou inorgânicos. Os compostos com pontos de ebulição superiores ao da água serão sempre caracterizados como componentes dos sólidos.

Os sólidos são compostos por substâncias dissolvidas e em suspensão, de composição orgânica e ou inorgânica. Analiticamente são considerados como sólidos dissolvidos àquelas substâncias ou partículas com diâmetros inferiores a 1,2 µm e como sólidos em suspensão as que possuírem diâmetros superiores.

Os sólidos em suspensão são subdivididos em sólidos coloidais e sedimentáveis/ flutuantes. Os sólidos coloidais são aqueles mantidos em suspensão devido ao pequeno diâmetro e pela ação da camada de solvatação que impede o crescimento dessas partículas. É importante ressaltar que partículas com diâmetro entre 0,001 e 1,2 µm são coloidais (suspensão), mas pela metodologia analítica padronizada são quantificadas como sólidos dissolvidos. Os sólidos sedimentáveis e os flutuantes são aqueles que se separam da fase líquida por diferença de densidade.

Além do aspecto relativo a solubilidade, os sólidos são analisados conforme a sua composição, sendo classificados como fixos e voláteis. Os primeiros de composição inorgânica e os últimos com a composição orgânica.

Pelo exposto é importante ressaltar que as análises dos sólidos não distinguem se estamos tratando de substâncias com composição química definida e conhecida, ou se materiais oriundos do processo industrial, produtos do metabolismo dos microrganismos ou se os próprios flocos biológicos.

Exemplos de processos de tratamento de efluente industrial;

O tratamento de água industrial recupera a qualidade da água utilizada nos processos de fabricação da indústria. A água utilizada pela indústria tem diversas finalidades que vão, por exemplo, desde a limpeza do pátio até a lavagem de peças e o uso em torres de resfriamento. Como passa por diversos processos que podem envolver substâncias químicas e metais pesados, a água industrial precisa ser tratada antes de ser devolvida ao meio ambiente, de ser lançada nos esgotos ou mesmo antes de ser reutilizada.

Há diversos tipos de tratamentos de água industrial. A escolha do tratamento é definida de acordo com as características do efluente e dos requisitos de qualidade exigidos para o uso. Vamos conhecer os tratamentos de água industrial mais comuns:

· Filtração: Remove partículas ao filtrar a água com areia ou outro material poroso.

· Decantação/Flotação: O processo pode ser usado na fase primária ou complementar do tratamento. Sua finalidade é a sedimentação dos flocos formados no tratamento físico-químico. · Coagulação e Floculação Química: Promove a desestabilização das partículas colóides do efluente por meio de sais de ferro ou alumínio polieletrólitos e/ou orgânico.

· Tratamento Aeróbio Biológico: É realizado por meio de bactérias e outros microrganismos que consomem a matéria orgânica poluente através de processo respiratório, que ocorre nas lagoas de aeração.

· Troca Iônica: Usa um fluxo reator para trocar íons entre resinas e a água. Remove cálcio, magnésio, ferro e nitrato.

· Ultrafiltração: É um processo de separação por membranas, em que a força diretriz é a diferença de pressão através da membrana. Retém partículas de 1 a 100 nm, removendo colóides, moléculas, cistos de mineral e microorganismos da água.

· Osmose Reversa: Processo similar à ultrafiltração é indicado para reduzir condutividade e sílica, principais causadores de entupimentos em tubulações de alta pressão, pois retém partículas inferiores a 1nm, incluindo-se assim, além das proteínas, orgânicos e os sais dissolvidos.

· Esterilização de água por ultravioleta: Impede a proliferação de bactérias e vírus que causam cólera, febre tifóide, disenteria, entre outras doenças. Não deixa gosto ou odor na água. Existem ainda outros métodos de tratamento, como por exemplo, evaporação, incineração de líquidos e imobilização. Quem vai dizer qual o tratamento de água industrial indicado para sua empresa é o especialista no assunto.

http://info.opersan.com.br/blog/bid/175245/Como-funciona-o-Tratamento-de-%C3%81gua-Industrial

O reúso da água pela indústria traz benefícios ambientais significativos, com a diminuição do volume de água gerado e com a redução da poluição hídrica, já que a descarga de influentes é minimizada. Há também benefícios econômicos para a empresa, com a diminuição da cobrança pelo uso da água.

Há várias opções de reúso, como reaproveitamento dos efluentes gerados pela própria indústria, uso de águas pluviais de telhados ou pátios internos e até o reforço das águas subterrâneas por meio de recarga artificial dos aquíferos subjacentes à própria indústria com o tratamento dos efluentes.

Como todos sabem, a água doce é um recurso finito e, em muitos lugares do mundo, já há falta de água potável. Por isso é importante a preocupação em administrar sabiamente os recursos que temos no Brasil. Apesar de ser tão essencial, a conscientização sobre a água é bem recente. A primeira vez que esse tipo de preocupação aparece é na Constituição de 1988, que afirma que

a água é um bem da União ou dos Estados, e seu uso deve buscar a diminuição das desigualdades econômicas e sociais.

A Lei 9.433, de 1997, cria a Política Nacional de Recursos Hídricos, com base na constituição, para estabelecer diretrizes para que haja melhor aproveitamento da água. O Capítulo IV, por exemplo, trata dos instrumentos para gestão dos recursos, como a outorga pelo direito de uso da água e sua cobrança. A racionalização da água é um dos objetivos da cobrança, que acaba por incentivar as melhorias no processo e as práticas de reúso.

Depois veio a Resolução 54, de 2005, que foi publicada pelo Conselho Nacional de Recursos Hídricos (CNRH), para estabelecer os critérios gerais para a prática de reúso de água não potável. Ficou definido que a água pode ser reutilizada em cinco modalidades:

• Reúso da água para fins urbanos;

• Reúso da água para fins agrícolas e florestais; • Reúso da água para fins ambientais;

• Reúso da água para fins industriais; • Reúso da água na aquicultura.

Sobre o assunto há ainda a norma técnica NBR-13.696, de 1997, que define quatro classes de água de reúso e seus padrões de qualidade. Veja:

Classes de água de reúso pela NBR-13.969 e padrões de qualidade Água de reúso Aplicações Padrões de Qualidade Classe 1 - Lavagem de carros e outros

usos com contato direto com o usuário.

- Turbidez < 5 uT

- Coliformes Termotolerantes < 200 NMP/100 mL

- Sólidos Dissolvidos Totais < 200 mg/L

pH entre 6 e 8

- Cloro residual entre 0,5 mg/L a 1,5 mg/L

Classe 2 - Lavagem de pisos, calçadas e irrigação de jardins,

manutenção de lagos e canais paisagísticos, exceto

chafarizes.

- Turbidez < 5 uT

- Coliformes Termotolerantes < 500 NMP/100 mL

- Cloro residual superior a 0,5 mg/L

Classe 3 - Descargas em vasos sanitários.

- Turbidez < 10 uT

- Coliformes Termotolerantes < 500 NMP/100 mL

Classe 3 - Irrigação de pomares, cereais, forragens, pastagem para gados e outros cultivos através de escoamento superficial ou por sistema de irrigação pontual.

- Coliformes Termotolerantes < 5000 NMP/100 mL

- Oxigênio dissolvido > 2,0 mg/L

Fonte: Manual de Conservação e Reúso na Indústria, do Sebrae Bibliografia

QUÍMICA NOVA NA ESCOLA Poluição e Tratamento de Água N° 10, NOVEMBRO 1999 ZUCCOLO, R. M. (2000). Algo no Tietê hoje, leito várzea afluentes. Nova Bandeira. São Paulo.

_www.rededeaguas.org.br _www.sabesp.com.br _www.saopaulo.sp.gov.br

_www.maxpressenet.com.br _www.fortalsampa.hpg.ig.com.br