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CLAIRTON LUIZ KREIN
UTILIZAÇÃO DE TANINOS NO TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS DE TINTAS
CANOAS, 2009
2
CLAIRTON LUIZ KREIN
UTILIZAÇÃO DE TANINOS NO TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS DE TINTAS
Trabalho de conclusão de curso apresentado à banca examinadora do curso de Química do Centro Universitário La Salle – Unilasalle, como exigência parcial para a obtenção do grau de Bacharel em Química, sob orientação da Profª Drª Ana Cristina Borba da Cunha.
CANOAS, 2009
3
TERMO DE APROVAÇÃO
CLAIRTON LUIZ KREIN
UTILIZAÇÃO DE TANINOS NO TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS DE TINTAS.
Trabalho de conclusão aprovado como requisito parcial para a obtenção do grau de Bacharel do Curso de Química do Centro Universitário La Salle - Unilasalle, pelo
avaliador:
Profª Drª Ana Cristina Cunha Unilasalle
Canoas, junho de 2009
4
RESUMO
O presente trabalho apresenta a comparação entre dois diferentes tipos de taninos (Acquapol C1 e Tanfloc SS) e sua aplicação prática em efluentes industriais em uma empresa Indústria Tintas Base Água, buscando verificar qual dos taninos vegetais apresentam melhor eficiência na coagulação/floculação e na redução dos níveis dos poluentes, monitorados através das análises: DQO, Sólidos Suspensos, Turbidez, fenol entre outras, os ensaios foram realizados em ”Jar Test” na própria fábrica e a partir dos resultados definir o tanino mais apropriado para o uso no processo de tratamento de efluente, buscar uma alternativa econômica para o processo e diminuir os custos da empresa neste setor. Palavras-chave:Taninos. Utilização Taninos. Efluente
ABSTRACT
This paper presents a comparison between two different types of tannins (Acquapol C1 and Tanfloc SS) and its practical application in industrial effluents of the company Paints Industry, trying to verify which of vegetable tannins present better efficiency in coagulation / flocculation and reduction the levels of pollutants, monitored by the analysis: DQO, suspended solids, turbidity, among others, the experiments were conducted in "Jar Test" in the factory and from the results set the tannin the most appropriate to use in the effluent treatment, seeking an economic alternative to the process and reduce costs of the company in this section.
Key words: Tannins. Application Tannins. Effluent.
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .........................................................................................................7
2 POLUIÇÃO AQUÁTICA................................ ...........................................................9
3 CONCEITOS PRELIMINARES BÁSICOS................... ..........................................12
3.1 IMPUREZAS DA ÁGUA.............................. ........................................................12
3.2 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA ÁGUA ................ .........................................12
3.3 ALGUMAS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DA ÁGUA....... ............................14
4 TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS E BIOLÓGICO .. .......................16
4.1 ETAPAS DE UM TRATAMENTO DE EFLUENTE ............ .................................16
4.1.1 TRATAMENTO PRELIMINAR..........................................................................16
4.1.2 GRADEAMENTO .............................................................................................16
4.1.3 DESARENAÇÃO..............................................................................................17
4.1.4 REMOÇÃO DE ÓLEOS E GRAXAS ................................................................17
4.1.5 PENEIRAMENTO.............................................................................................17
4.2 TRATAMENTO PRIMÁRIO ............................ ....................................................17
4.2.1 AJUSTE DE PH................................................................................................18
4.2.3 COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃO.......................................................................18
4.2.4 FILTRAÇÃO .....................................................................................................20
4.2.5 SECAGEM DE LODO ......................................................................................20
4.2.6 FILTRO-PRENSA.............................................................................................20
4.3 TRATAMENTO SECUNDÁRIO .......................... ................................................21
4.3.1 PROCESSOS BIOLÓGICOS ...........................................................................21
4.3.2 DIGESTÃO ANAERÓBIA.................................................................................22
4.3.3 TRATAMENTO TERCIÁRIO ............................................................................23
5 TANINOS VEGETAIS ................................. ...........................................................24
5.1 TANINOS ENCONTRADOS NA NATUREZA ................ ....................................24
6
5.2 TANINOS HIDROLISÁVEIS .......................... .....................................................25
5.2.1 GALOTANINOS ...............................................................................................25
5.2.2 ELAGITANINOS...............................................................................................26
5.3 TANINOS CONDENSADOS ............................ ...................................................27
5.4 USOS E APLICAÇÕES DOS TANINOS.................. ...........................................28
5.5 CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DOS TANINOS .... ............................29
6 TRATAMENTO DE EFLUENTE BASE ÁGUA EM UMA EMPRESA D E TINTA ..31
6.1 PROCEDIMENTOS.............................................................................................31
6.2 OPERAÇÃO DOS DECANTADORES - PAINEL ELETRÔNICO .. .....................31
6.3 TRATAMENTO FÍSICO-QUÍMICO (COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃ O) ..............33
6.4 OPERAÇÃO DE RETIRADA DO DECANTADOR E CLORAÇÃO D O
CLARIFICADO........................................ ..................................................................34
6.5 COLETA DE AMOSTRA PARA ANÁLISE FÍSICO-QUÍMICA .. .........................34
7 JAR TEST......................................... .....................................................................35
8 MATERIAIS E MÉTODOS .............................. .......................................................36
9 CONCLUSÃO ........................................ ................................................................43
REFERÊNCIAS.........................................................................................................45
ANEXOS ...................................................................................................................49
7
1 INTRODUÇÃO
Nos últimos anos, a conscientização das indústrias vem aumentando em
relação ao controle de poluição dos efluentes lançados nos corpos receptores,
devido a um maior controle dos órgãos ambientais (FEPAM). Com essas cobranças,
as empresas obrigam-se a investir em equipamentos e buscar novas tecnologias
tendo como objetivo atender requisitos impostos na Licença de Operação da
empresa (LO-8302/2008-DL).
Taninos são compostos polifenólicos encontrados em uma grande variedade
de plantas superiores, com características adstringentes e utilizados em várias
indústrias, no tratamento de seus efluentes.
Os taninos estão divididos em dois grandes grupos, de acordo com suas
características químicas: tipos condensados, que precipitam na presença de ácidos
minerais fortes, ou hidrolisável, que quando submetidos a ácidos fortes hidrolisam-se.
Ambos são substâncias com estrutura polimérica, sendo os primeiros de constituição
flavonóidica e os hidrolisáveis são formados pela esterificação de ácidos fenólicos,
basicamente de ácido gálico com polióis (açúcares, quase exclusivamente). A
denominação “hidrolisável” deve-se à facilidade de hidrólise das ligações do tipo
éster, enquanto as ligações C-C dos taninos condensados são mais dificilmente
rompidas. Percebe-se, pela diferente natureza das unidades constitutivas e dos tipos
de ligação formada entre os monômeros, que tratam-se de substâncias
quimicamente diferentes.(LAMB et al. 2003).
O grande apelo para a utilização de taninos modificados para tratamento de
águas está no fato de que algumas características dos taninos são preservadas
após as modificações químicas, capacidade de combinar-se com proteínas e metais,
além de ser um produto obtido de fontes renováveis e devido a sua composição
8
orgânica, pode ser biologicamente degradado ou eliminado termicamente (OZCAR;
SENGIL, 2000; OZCAR; SENGIL, 2003; TANAC, 2003; SILVA et al, 2004).
O produto agente coagulante/floculante vegetal, assunto deste trabalho, é
produzido com taninos obtidos do extrato de acácia negra (TANFLOC SS da
empresa TANAC S/A e o Acquapol C1 SETA S/A líquidos).
Clarificação é uma das etapas de tratamento para purificação da água. É um
processo aplicado em águas superficiais para a remoção de sólidos em suspensão,
sólidos finos e outros materiais coloidais. O processo de clarificação engloba:
coagulação, floculação e sedimentação.
A coagulação exige a adição de um produto químico (coagulante) à água a ser
tratada e posterior mistura rápida. A reação química neutraliza as cargas coloidais e
forma um precipitado (flocos) para remoção subseqüente. Esses flocos apresentam-
se como partículas muito pequenas.
Após a coagulação, ocorre a floculação. Esta consiste na reunião de vários
flocos pequenos, mediante agitação suave, os quais formam partículas maiores com
maiores velocidades de decantação. A agitação deve ser cuidadosamente
controlada, para impedir a desintegração dos flocos frágeis. A água floculada passa
então para a fase de sedimentação, etapa final do processo de clarificação (DREW,
1979).
Diante da importância do monitoramento dos efluentes industriais, esse
trabalho teve como objetivo investigar eficiência de dois taninos vegetais (TANFLOC
SS e o Acquapol C1) nas etapas de coagulação, floculação e sedimentação do
tratamento do efluente gerado em uma empresa com produção de tinta à base água,
buscando atingir um clarificado de boa qualidade e possível de ser reutilizado na
produção ou nos sanitários da empresa.
9
2 POLUIÇÃO AQUÁTICA
Os efluentes gerados pelas indústrias necessitam de tratamentos para redução
de sua carga poluidora antes de serem lançados nos córregos e rios próximos da
indústria, pois devem atender as legislações vigentes determinadas pelo órgão
responsável (FEPAM).
Atualmente, um dos problemas mais sérios que afeta o meio ambiente é a
poluição química de natureza orgânica ou inorgânica, decorrente dos despejos
residenciais e industriais. Define-se como poluição qualquer alteração física,
química ou biológica que produza modificação no ciclo biológico normal, interferindo
na composição da fauna e da flora do meio (GIORDANO, 1999).
A poluição aquática é considerada muito séria, pois provoca mudanças nas
características físicas, químicas e biológicas das águas, as quais interferem na sua
qualidade, impossibilitando o seu uso para o consumo humano. Os processos de
tratamento a serem adotados, as suas formas construtivas e os materiais a serem
empregados são considerados a partir dos seguintes fatores: a legislação ambiental
regional; o clima; a cultura local; os custos de investimento; os custos operacionais;
a quantidade e a qualidade do lodo gerado na estação de tratamento de efluentes
industriais; a qualidade do efluente tratado; a segurança operacional relativa aos
vazamentos de produtos químicos utilizados ou dos efluentes; explosões; geração
de odor; a interação com a vizinhança; confiabilidade para atendimento à legislação
ambiental; possibilidade de reuso dos efluentes tratados (GIORDANO, 1999).
Alguns metais pesados, por exemplo, são substâncias altamente tóxicas e não
são compatíveis com a maioria dos tratamentos biológicos de efluentes existentes.
Dessa forma, efluentes contendo esses metais não devem ser descartados na rede
pública, para tratamento em conjunto com o esgoto doméstico. As principais fontes
10
de poluição por metais pesados são provenientes dos efluentes industriais, de
mineração e das lavouras (AGUIAR, 2002).
A atividade de uma substância tóxica depende sempre de sua concentração
no organismo, independente do mecanismo de intoxicação. Embora alguns metais
sejam biogenéticos, isto é, sua presença é essencial para permitir o funcionamento
normal de algumas rotas metabólicas, a maioria dos metais pesados, se ingeridos
em concentrações demasiadas, são venenos acumulativos para o organismo
(NEVES, 1980).
Mesmo em concentrações reduzidas, os cátions de metais pesados, uma vez
lançados num corpo receptor, como por exemplo, em rios, mares e lagoas, ao
atingirem as águas de um estuário sofrem o efeito denominado de Amplificação
Biológica. Este efeito ocorre em virtude desses compostos não integrarem o ciclo
metabólico dos organismos vivos, sendo neles armazenados e, em conseqüência,
sua concentração é extraordinariamente ampliada nos tecidos dos seres vivos que
integram a cadeia alimentar do ecossistema (JORDÃO, 1999).
A intoxicação por metais pesados provoca um conjunto específico de sintomas
e um quadro clínico próprio. Os dois principais mecanismos de ação dos metais
pesados, no ser vivo, são formação de complexos com os grupos funcionais das
enzimas, que prejudica o perfeito funcionamento do organismo, e a combinação
com as membranas celulares, que perturba ou em alguns casos mais drásticos,
impede completamente o transporte de substâncias essenciais, tais como os íons
Na+ e K+, e de substâncias orgânicas (JORDÃO, 1999).
Os metais pesados ocorrem no ambiente aquático sob diversas formas: em
solução na forma iônica ou na forma de complexos solúveis orgânicos ou
inorgânicos; formando ou ficando retidos às partículas coloidais minerais ou
orgânicas; ficando retidos no sedimento ou incorporados à biota (FEEMA, 1992).
As trocas entre as diferentes formas dependem principalmente das condições
de pH, força iônica, temperatura, da presença de ligantes disponíveis, da velocidade
das correntezas e da atividade biológica. Portanto, uma diminuição na velocidade de
fluxo favorece a sedimentação, enquanto um pH elevado e uma maior força iônica
induzem a precipitação (MEYNBURG, 1995).
Dessa forma, a avaliação real da qualidade da água apresenta algumas
dificuldades, pois a quantidade de metal solúvel não corresponde obrigatoriamente
às verdadeiras proporções de contaminações.
11
Os metais pesados presentes nos efluentes industriais reduzem a capacidade
autodepurativa das águas, devido à ação tóxica que eles exercem sobre os
microorganismos. Esses microorganismos são os responsáveis pela recuperação
das águas, através da decomposição dos materiais orgânicos que nelas são
lançados. Com isso, ocorre um aumento na demanda bioquímica de oxigênio (DBO)
e provoca um consumo elevado do oxigênio dissolvido, criando dificuldades à vida
de outras populações, como os crustáceos, os moluscos e os peixes, caracterizando
um processo de eutrofização (FELLENBERG, 1980).
Esse florescimento demasiado acarreta vários problemas ambientais, tais
como deterioração do corpo receptor; odor pronunciado decorrente da
decomposição anaeróbia; alteração de cor e de turbidez da água; redução do teor
de oxigênio dissolvido; modificação da biota, bem como das condições de
proliferação da mesma e da sobrevivência da fauna aquática superior;
assoreamento de canais e de vias navegáveis podendo, até mesmo, levar a uma
maior perda de água por evaporação (MEYNBURG, 1995).
O meio mais usual de contaminação por metais pesados é através da
descarga de efluentes não tratados em rios ou lagos. Assim, fez-se necessário o
estabelecimento de normas para o lançamento de efluentes. Os valores máximos
permitidos de metais pesados que podem estar em um determinado efluente foram
estabelecidos, em 2005, pelo Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA 357).
Esses processos de fermentação de detritos resultam em grande consumo de
oxigênio e formação de amônio, metano, dióxido de carbono, entre outros. Isto leva
a uma diminuição do processo de fotossíntese de alguns organismos vegetais e
morte das populações de peixes e outros organismos aquáticos.
A crescente quantidade de indústrias atualmente em operação, especialmente
nos grandes pólos industriais do mundo, tem causado o acúmulo de grandes
concentrações de metais nos corpos hídricos como rios, represas e nos mares
costeiros. Isto ocorre, pois grande parte das indústrias não trata adequadamente
seus efluentes antes de lançá-los no ambiente.
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3 CONCEITOS PRELIMINARES BÁSICOS
3.1 Impurezas da Água
A água em sua forma molecular pura não existe na natureza, por conter
substâncias que podem estar em suspensão ou em solução, segundo o grau de
desagregação do material.
Por outro lado, de acordo com o tipo de impurezas presentes, a água pode
apresentar-se turva e/ou colorida.
Também são encontradas nas águas superficiais impurezas como: sólidos
dissolvidos em forma ionizada, gases dissolvidos, compostos orgânicos dissolvidos
e matéria em suspensão, tais como microrganismos (bactérias, algas e fungos) e
colóides. A maioria dessas impurezas apresenta cargas negativas em suas
superfícies, repelindo-se umas às outras, mantendo-se em suspensão estável por
longos períodos de tempo (PAVANELLI, 2001).
3.2 Características Físicas da Água
As principais medidas físicas que podem ser feitas na água são cor e turbidez.
Mas, além destas, ainda podem ser consideradas: a temperatura, sólidos o
potencial zeta, entre outras (PAVANELLI, 2001).
Turbidez
A turbidez pode ser definida como sendo o grau de redução que a luz sofre ao
atravessar uma certa quantidade de água, devido à presença das partículas e
substâncias que esta contém. Em sua maior parte, a turbidez é provocada pela ação
das chuvas, que, por meio de seus caminhos de escoamento na superfície do solo,
carregam partículas de areia e argila. As areias são partículas sedimentáveis sem
13
coagulação. As argilas são formadas basicamente por argilominerais, compostos de
silicatos de hidratados de alumínio e ferro com certo teor de elementos alcalinos e
alcalinos terrosos, matéria orgânica, partículas de quartzo, pirita, calcita e outros
minerais residuais. As principais responsáveis pela turbidez da água são as
partículas suspensas (bactérias, detritos orgânicos e inorgânicos) e em menor
proporção os compostos dissolvidos (ESTEVES, 1998).
Cor
A cor da água, na maioria dos casos, é provocada por compostos orgânicos de
origem vegetal que, pela atividade de microrganismos e pelos resíduos das
atividades humanas, se decompõem (PAVANELLI, 2001). As substâncias orgânicas
podem ser removidas por um processo secundário de tratamento biológico, mas a
cor é reduzida pelo uso de métodos físico-químicos (SAPARI, 1996; KIRBY, 1995;
HANG et al, 1994).
Estes tratamentos são necessários para que o efluente cause o menor impacto
possível no corpo receptor que venha recebê-lo.
Sólidos
O processo físico tem como finalidade à remoção de sólidos em suspensão,
areias, óleos e gorduras (BRAILE, 1979; LORA, 2000). Para essa finalidade são
utilizados os seguintes equipamentos: grades, peneira, caixa de areia, decantadores.
Os sólidos são compostos por substâncias dissolvidas e em suspensão,
decomposição 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.
O teste de Sólidos Totais (ST) foi concebido para interpretar, quantitativamente
a presença total de matéria que não seja água, em um despejo, seja na forma de
substâncias dissolvidas, em forma coloidal ou em suspensão. Seu teor é obtido pela
pesagem do resíduo da evaporação de uma amostra correspondendo, pois a sua
fase seca (aquecimento contínuo da amostra entre 103 a 105ºC). É, pois o resíduo
da desidratação da amostra (BRAILE, 1979).
14
3.3 Algumas Características Químicas da Água
Alcalinidade, Acidez e pH
A alcalinidade da água é importante na coagulação química, pois os
coagulantes comumente têm atuação como ácidos em solução, reduzindo a
alcalinidade do meio e baixando o valor do pH, sendo necessária freqüentemente a
adição de alcalinizante para o equilíbrio do pH.
A alcalinidade da água pode ser entendida como a capacidade de
neutralização de ácidos, e a acidez, de neutralização de bases (PAVANELLI, 2001).
A matéria orgânica
A matéria orgânica está contida na fração de sólidos voláteis, mas
normalmente é medida de forma indireta pelas demanda bioquímica de oxigênio
(DBO) e demanda química de oxigênio (DQO). A DBO mede a quantidade de
oxigênio necessária para que os microorganismos biodegradem a matéria orgânica.
A DQO é a medida da quantidade de oxigênio necessária para oxidar quimicamente
a matéria orgânica. A matéria orgânica ao ser biodegradada nos corpos receptores
causa um decréscimo da concentração de oxigênio dissolvido (OD) no meio hídrico,
deteriorando a qualidade ou inviabilizando a vida aquática. A principal aplicação
deste tipo de processo está orientada na remoção da matéria orgânica presente nos
rejeitos, medidos como demanda química de oxigênio (FREIRE et al. 2000).
Os fenóis podem originar-se em composições desinfetantes, em resinas
fenólicas e outras matérias primas.
O fenol e seus derivados nitratos são poluentes nocivos à saúde humana e à
vida aquática, além de conferirem odores e sabores desagradáveis à água mesmo
em baixas concentrações (AL-ASHEH et al. 2003; AHMARUZZAMAN et al. 2005).
Estes compostos são lançados no ambiente aquático por indústrias químicas,
petroquímicas, farmacêuticas, têxteis, refinarias de petróleo, resinas fenólicas,
fertilizantes e ainda são utilizados como intermediários na síntese de pesticidas,
inseticidas e plásticos (MOHAMED et al., 2006; SRIVASTAVA et al. 2006).
A elevada solubilidade dos fenóis em água, aliada à sua alta reatividade e
resistência a biodegradação, torna o lançamento destes compostos em corpos
d’água receptores um sério problema ambiental (BIELICKADASZKIEWICZ et al.
2004).
15
Tendo em vista a elevada toxicidade do fenol e de seus derivados ao homem e
à vida aquática, torna-se imprescindível o tratamento de esgotos industriais que
utilizam estes compostos em seus processos químicos. O tratamento do esgoto
destas indústrias pode ser feito por processos físico-químicos (adsorção e troca
iônica), oxidação química (oxigênio, peróxido de hidrogênio, ozônio, etc.) e
degradação biológica aeróbia ou anaeróbia (SRIVASTAVA et al. 2006), além dos
processos eletroquímicos, que utilizam como principal agente o elétron, considerado
um reagente limpo e, portanto ambientalmente correto (PANIZZA et al. 2000).
16
4 TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS E BIOLÓGICO
4.1 Etapas de um Tratamento de Efluente
O funcionamento de uma Estação de Tratamento de Efluente (ETE)
compreende basicamente as seguintes etapas: Tratamento Preliminar, tratamento
primário, tratamento secundário, tratamento terciário.
4.1.1 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) (DUARTE, 2007).
4.1.2 Gradeamento
Etapa na qual ocorre a remoção de sólidos grosseiros, onde materiais de
dimensões maiores do que o espaçamento entre as barras são retido. Há grades
grosseiras que tem como 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 subseqüentes e proteção dos corpos receptores (BRESAOLA, 1983).
17
4.1.3 Desarenação
Etapa na qual ocorre a remoção da areia por sedimentação. Esse 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 (KURITA, 2009).
4.1.4 Remoção de Óleos e Graxas
Separa óleos, graxas e alguns sólidos finos, que por serem menos densos que
a água, são removidos, através de processos de flotação. Tem-se duas
possibilidades: a flotação natural, que ocorre nas caixas de gordura, e a flotação
mecânica, através da injeção de pequeníssimas partículas de ar (SANCHES, 2003).
Óleos e graxas acarretam uma série de problemas ao tratamento de efluentes,
como por exemplo, entupimento dos orifícios da peneira, formação e acúmulo de
pelotas de gordura no homogeneizador e formação de uma película de óleo na
superfície dos sistemas biológicos que pode prejudicar a transferência de O2 ao meio
líquido.
4.1.5 Peneiramento
Remoção de sólidos mais finos, que não foram retirados pelo gradeamento e
na caixa de gordura. Estes sólidos devem ser retirados nesta etapa para que se
tenha melhores resultados nas etapas posteriores.
4.2 Tratamento Primário
O tratamento primário é constituído unicamente por processos físico-químicos.
Nesta etapa procedem-se a equalização e neutralização da carga do efluente a partir
18
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.
4.2.1 Ajuste de pH
Para uma coagulação eficiente, o pH do efluente deve ser controlado e o valor
de pH ideal é aquele que proporciona um líquido clarificado de boa qualidade, com
flocos grandes e em tempo reduzido, podendo ser ajustado utilizando um phmetro e
fazendo ensaios em JAR-TEST com o efluente em uso.
Para correções de pH em efluentes ácidos, o álcali mais utilizado é a cal (CaO).
Pode-se substituir a cal por hidróxido de sódio (NaOH). Para correções de pH em
efluentes alcalinos são utilizados ácido sulfúrico e mais recentemente, o gás
carbônico (CO2).
4.2.3 Coagulação/Floculação
Chama-se coagulação/floculação o processo pelo qual as partículas aglutinam-
se em pequenas massas com peso específico superior ao da água, chamadas
flocos, que são formados através da aproximação das partículas em suspensão ou
estado coloidal no efluente. A floculação e a coagulação consistem na clarificação
das águas pelo arraste do material finamente dividido em suspensão por agentes
coagulantes (OLIVEIRA, 2001).
Os coagulantes interagem com os sólidos, aumentando seu peso molecular e
desenvolvendo cargas de superfície nas partículas em suspensão.
A carga de superfície das partículas pode desenvolver-se por adsorção,
ionização e substituição isomorfa.
Para que a coagulação ocorra é necessária à desestabilização dos sólidos em
suspensão que, por agregação ou adsorção, anulam as cargas repulsivas das
partículas.
É realizada em tanques de mistura com tempo de retenção hidráulico de cerca
de 10 min., por meio de um agitador rápido.
19
A quantidade em média de coagulante gasto varia, sendo que as maiores
dosagens são empregadas quando há a necessidades de clarificados muito
límpidos.
Esse processo é utilizado para: remoção de turbidez orgânica ou inorgânica
(que pode sedimentar rapidamente), remoção de cor verdadeira ou aparente,
eliminação de bactérias, vírus e organismos patogênicos suscetíveis de ser
separados por coagulação, destruição de algas e plâncton em geral, eliminação de
substâncias produtoras de sabor e odor, e de precipitados químicos suspensos em
outros (VALENCIA, 1973).
A coagulação química consiste no tratamento de água com certos compostos
químicos para agregar as partículas não sedimentáveis em massas de material
sólido, grandes e pesadas que são relativamente fáceis de serem removidas. Esses
agregados de partículas são chamados “flocos”. A prática de coagulação inclui
diversas operações, que são abaixo discutidas, pelo fato de envolverem diferentes
considerações. O primeiro passo no processo consiste em dosar um ou mais
compostos químicos à água. Em seguida, é necessária a mistura de modo que os
compostos químicos sejam rápido e totalmente distribuídos e que todas as partes de
água sejam igualmente tratadas. Durante a fase de mistura ou imediatamente após,
ocorrem determinadas reações químicas. Muitos dos produtos oriundos das reações
são insolúveis e começam a sedimentar como partículas sólidas. A etapa seguinte é
a floculação, que significa agitação branda da água por um determinado período de
tempo. Isso favorece a colisão dos pequenos flocos com cada um dos outros e
também com as demais partículas suspensas na água. Esta condição faz com que
os pequenos flocos e as partículas se agrupem formando massas grandes, de rápida
sedimentação. A etapa que sucede a floculação é a sedimentação, que é a remoção
dos flocos da água por decantação (USP, 1971).
A mistura rápida do coagulante e o efluente provocam hidrólise, polimerização
e reação com a alcalinidade, formando hidróxidos denominados gel, produzindo na
solução, íons positivos. Estes íons desestabilizarão as cargas negativas dos colóides
e sólidos em suspensão, reduzindo o potencial zeta a ponto máximo de zero,
denominado ponto isoelétrico, permitindo a aglomeração das partículas e,
conseqüentemente, a formação os flocos. Os flocos assim formados poderão ser
separados da água através da decantação , flotação ou filtração (NUNES, 1996).
20
4.2.4 Filtração
É o processo da passagem de uma mistura sólido – líquido através de um meio
poroso (filtro), que retém os sólidos em suspensão conforme a capacidade do filtro e
permite a passagem da fase líquida. O processo de filtração em membranas é
atualmente o processo com maior desenvolvimento para aplicações em efluentes
industriais. A sua aplicação pode ocorrer tanto em reatores de lodos ativados quanto
em processos de polimento para retenção de microorganismos ou moléculas
orgânicas responsáveis por cor ou toxicidade (CORAUCCI FILHO et al. 2001).
4.2.5 Secagem de Lodo
Os processos de tratamento de efluentes normalmente geram resíduos sólidos,
sejam oriundos das etapas físico-químicas ou biológicas.
A destinação final dos resíduos pressupõe a secagem prévia devido à
segurança ambiental para armazenamento, transporte e destino final, bem como em
relação aos custos de destinação. A legislação ambiental e as empresas
administradoras de aterros e resíduos perigosos não recebem lodos com água livre
e ou que apresentem umidade superior a 70%.
Os processos de secagem de resíduos podem ser classificados em naturais ou
mecânicos. A secagem natural pode ser dividida em leitos de secagem ou lagoas de
lodo. A secagem mecânica pode ser dividida em: filtro-prensa e a vácuo, “decanter”
centrífugas e prensa desaguadora contínua.
A secagem de qualquer lodo oriundo de estações de tratamento está
intimamente ligada às características de hidratação do lodo e ao destino do mesmo
(NOVAK et al. 1994).
4.2.6 Filtro-Prensa
O Filtro-Prensa opera em diversas pressões sendo utilizados diversos tipos de
tecidos ou telas. Se forem possíveis a sua reutilização os filtros ou telas filtrantes são
de tecido e no caso de serem descartáveis são de papel. A seleção dos tecidos ou
papel é realizada através de testes em filtros piloto e no caso de lodos com
características conhecidas, pelos catálogos dos fabricantes.
21
A desvantagem do filtro-prensa é que o sistema é descontínuo, ou seja, a cada
ciclo de operação, o sistema deve ser desligado para a remoção das tortas de lodo.
As operações de desmoldagem e remoção das tortas podem ser automatizadas.
O lodo seco é o que normalmente apresenta o maior teor de sólidos entre os
processos mecanizados (aproximadamente 50 %).
4.3 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 (BRANCO; HESS, 1975).
4.3.1 Processos Biológicos
Os processos biológicos de tratamento reproduzem em escala de tempo e área
os fenômenos de autodepuração que ocorrem na natureza. Os tratamentos
biológicos de esgotos e efluentes industriais têm como objetivo remover a matéria
orgânica dissolvida e em suspensão, através da transformação desta em sólidos
sedimentáveis (flocos biológicos), ou gases (RAMALHO, 1991).
Os produtos formados devem ser mais estáveis, tendo os esgotos ou efluentes
industriais tratados um aspecto mais claro, e significativa redução da presença de
microorganismos e menor concentração de matéria orgânica.
Os processos de tratamento biológicos têm como princípio utilizar a matéria
orgânica dissolvida ou em suspensão como substrato para microorganismos tais
como bactérias, fungos e protozoários, que a transformam em gases, água e novos
microorganismos. Os microorganismos, através de mecanismos de produção de
exopolímeros (GRADY JUNIOR; LIN, 1980), formam flocos biológicos mais densos
que a massa líquida, da qual separam-se com facilidade.
A fração da matéria orgânica transformada em sólidos situa-se na faixa de 6 a
60% (GRADY JUNIOR; LIN, 1980), dependendo de diversos fatores, tais como, o
22
processo dotado e a relação alimento / microorganismos (A/M). A outra parte da
matéria orgânica é transformado em gases, notadamente o gás carbônico e/ ou em
metano nos sistemas anaeróbios.
Os flocos biológicos em excesso, chamado de excesso de lodo, são retirados
dos sistemas de tratamento e submetidos a processos de secagem natural ou
mecanizada.
Os esgotos e os efluentes industriais clarificados devido à remoção da matéria
orgânica em suspensão (coloidal ou sedimentável) e dissolvida, bem como pela
redução da presença de microorganismos, são considerados tratados. O grau de
tratamento requerido é função da legislação ambiental, ou seja, das características
ou pelo uso preponderante atribuído ao corpo receptor (FEEMA, 1992). Os principais
processos são: Lagoas anaeróbias e fotossintéticas.
Os processos aeróbios são normalmente representados por lodos ativados e
duas variantes: aeração prolongada; lodos ativados convencionais; lagoas aeradas
facultativas; aeradas aeróbias.
Os processos facultativos são bem representados pelos processos que utilizam
biofilmes (filtros biológicos, biodiscos e biocontactores) e por algumas lagoas
(fotossintéticas e aeradas facultativas). Os biocontactores apresentam também
processos biológicos aeróbios.
Os processos anaeróbios ocorrem em lagoas anaeróbias e biodigestores.
4.3.2 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 no lodo 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 (MEYNELL, 1976).
23
4.3.3 Tratamento Terciário
O tratamento terciário pode ser empregado com a finalidade de 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”.
24
5 TANINOS VEGETAIS
Definição
A palavra "tanino" é um termo técnico que não caracteriza uma expressão
química específica, pertencendo ao grupo de compostos polihidroxifenólicos, que se
encontram misturados, constituídos por polifenóis simples, carboidratos,
aminoácidos e gomas, e que têm a propriedade de transformar a pele de animais em
couro, e podem ser usados na produção de plásticos, como anticorrosivos, cola,
floculante, etc. (SETA S/A, 2007). São encontrados em árvores de grande e
pequeno porte.
5.1 Taninos Encontrados na Natureza
Os taninos são compostos polifenólicos, solúveis em água em maior ou menor
grau, com massa molecular variando entre 300 e 5000, que apresentam notável
habilidade de formar complexos com proteínas, alcalóides, polissacarídeos e metais,
formando normalmente compostos insolúveis. Estão distribuídos uniformemente na
natureza encontrando-se em plantas de praticamente todas as espécies. Nas
plantas, os taninos têm normalmente função protetora contra herbívoros (devido a
sua adstringência) e pragas diversas (fungos, bactérias, etc devido a sua habilidade
de reagir com proteínas e polissacarídeos). Alguns taninos apresentam também
notável proteção contra raios solares, evitando danos que poderiam ser causados
em folhas e outras partes da planta por ação de raios UV. Existem dois tipos de
taninos encontrados na natureza, os taninos hidrolisáveis e os taninos condensados
(SETA S/A, 2007).
Os taninos hidrolisáveis, que possuem ligações éster e sofrem hidrólise
rapidamente a temperaturas moderadas (60ºC ou acima) ou a temperaturas mais
25
baixas por ação de ataque enzimático ou microbiano, podem ser divididos em dois
sub grupos: os galotaninos e os elagitaninos.
5.2 Taninos Hidrolisáveis
Os taninos hidrolisáveis, que possuem ligações éster e sofrem hidrólise
rapidamente a temperaturas moderadas (60ºC ou acima) ou a temperaturas mais
baixas por ação de ataque enzimático ou microbiano, podem ser divididos em dois
sub grupos: os galotaninos e os elagitaninos.
Os taninos hidrolisáveis são unidos por ligações éster-carboxila, sendo
prontamente hidrolisáveis em condições ácidas ou básicas (HAGERMAN, 1981). A
unidade básica estrutural desse tipo de tanino é um poliol, usualmente D-glucose,
com seus grupos hidroxilas esterificados pelo ácido gálico (galotaninos) ou pelo
hexadihidroxifênico (elagitaninos).
5.2.1 Galotaninos
Apresentam como núcleo a glicose e possuem uma estrutura de poliéster que
se hidrolisam com facilidade e são encontrados em alguns vegetais como por
exemplos: no Carvalho, Sumac e Tara. São ésteres do ácido gálico com
carboidratos. Glicose e ácido quinico no galotanino chinês e tara respectivamente.
Em ambos casos, um grupo OH do carboidrato é esterificado por um ácido
poligálico, produzido por até quatro resíduos de ácido gálico, formando um polímero
linear por esterificação. O mais comum dos galotaninos é o ácido tânico apresentado
nas figura 01 e 2.
26
Figura 1: Estrutura química de tanino hidrolisável Fonte: SETA S/A 2007
Figura 2: Polímero linear galotaninos “Chinês” Fonte: SETA S/A 2007
5.2.2 Elagitaninos
São mais numerosos (Castanheiro, Valonea, Carvalho, Mirabolano, Algarobilla
e Divi divi) e possuem uma química mais complexa. Tendem a precipitar ácido
elágico, pois contém ésteres do ácido hexahidróxidifênico. A figura 3 apresenta
reação de obtenção do ácido elágico.
27
Figura 3: Taninos de Elagitaninos Fonte: SETA S/A 2007
Um exemplo de tanino hidrosolúvel é a “Pedunculagina” encontrada no
Carvalho, mas a maior parte dos elagitaninos contém ácidos hexahidróxidifênicos
modificados por oxidação, isomerização ou degradação parcial por ruptura anelar.
Valonea e Castanheiro contêm ácido nonahidróxitrifênico. A figura 4 apresenta a
estrutura do tanino de Elagitaninos encontrada no Carvalho.
Figura 4: Taninos de Elagitaninos encontrado no Carvalho Fonte: SETA S/A 2007
5.3 Taninos Condensados
Os taninos condensados, que não sofrem hidrólise por não possuírem ligações
éster, mas sim ligações C-C, são capazes de sofrer oxidação e/ou polimerizações
produzindo produtos insolúveis.
28
Estes contêm proantocianidinas, que são polímeros de leucoantocianidinas.
Taninos condensados ocorrem muito amplamente e em plantas primitivas. Muitos
são moléculas bastante pequenas, que são na verdade dímeros, mas os mais
importantes são os taninos da Acácia e Quebracho, que são polímeros.
5.4 Usos e Aplicações dos Taninos
Devido a sua habilidade de reagir com proteínas, os taninos servem como
agentes curtentes, ou seja, conseguem através de ação química, transformar peles
de animais (putrescíveis) em couro (imputrescíveis) e são muito utilizados na
indústria do couro. Devido a sua grande versatilidade do ponto de vista químico e à
sua variedade, diversos outros usos dos taninos são possíveis, como por exemplo
servir de matéria prima para a produção de floculantes (tratamento de água potável
e de efluentes), clarificantes de açúcar, cerveja e vinho, adesivos (de caráter vegetal
não tóxico), corantes, auxiliares de fabricação de cerâmicas e auxiliares de
perfuração de poços profundos (petróleo), só para citar alguns exemplos de
aplicações industriais. Outra área de interesse dos taninos que está cada vez mais
importante é as áreas farmacêuticas e cosméticas, entrando em formulação de
cremes contra o envelhecimento da pele, fármacos e suplementos alimentares, além
de servir como agentes antioxidantes naturais nas indústrias alimentícias. Algumas
outras aplicações dos taninos são seu uso em próteses dentárias antibacteriana,
devido a sua habilidade de inativar bactérias por ação com as proteínas e
polissacarídeos, componentes das membranas celulares das bactérias (SETA,
2007).
A indústria moderna utiliza os taninos vegetais no curtimento de peles há
muitas dácadas. Cada vez são descobertas mais utilidades, como por exemplo, a
utilização dos floculantes, para tratamento de água e esgoto (SILVA, 1999).
Existem ainda inúmeros estudos científicos associando grandes benefícios dos
taninos ao homem, tanto devido a seu poder bacteriostático e/ou bactericida quanto
a seu poder como antioxidante. Por exemplo, os efeitos benéficos dos taninos, ou
também chamados polifenóis, do chá verde, alcachofra e vinho estão rotineiramente
aparecendo nas mídias mais variadas. O quadro 1 apresenta algumas fontes de
taninos.
29
Quadro 1 - Algumas Fontes de Tanino Vegetal de Importância Comercial
Família Nome Nome Científico Tipo
Quebracho Shinopsis Lorentzii Condensado
Sumac Rhus Typhina Hidrolisável Anacardiáceas
Chinês Rhus Semialata Hidrolisável
Rizoforáceas Mangrove Várias Espécies Condensado
Acácia ou Mimosa Acácia Mearnsii Condensado
Burma Acácia Catechu Condensado
Divi-Divi Casealpina Coriaria Hidrolisável
Tara Casealpina Spinosa Hidrolisável
Leguminosas
Algarobilla Caesalpina Brevifolia Hidrolisável
Castanheiro Castanea Sp Hidrolisável
Valonea Quercus Aegilops Hidrolisável
Carvalho Quercus SP Hidrolisável Fagáceas
Turco Quercus infectoria Hidrolisável
Mirtáceas Eucalipto Eucalyptus Sp Condensado e Hidrol:
Rubiáceas Gamber Uncaria Gambeier Condensado
Combretácias Mirabolano Terminalia Chebula Hidrolisável Fonte: SETA S/A 2007
5.5 Características Físico-Químicas dos Taninos
Devido a grande variedade de taninos existentes na natureza, pode-se dizer
que suas características físicas e químicas são igualmente variadas. No caso de
taninos condensados e mais especificamente, no caso de taninos obtidos da Acácia
Negra, algumas informações físicas podem ser encontradas a seguir como mostra a
tabela 1.
Tabela 1 - Características Físicas e Químicas dos Taninos
Característica Unidade Valor
pH (Solução 0,6% m/V) - 5,0 - 5,4
Cor R - Y (Solução 0,6 m/V) Lovibond 960 1,2 - 2,4 e 3,6 - 5,0
Viscosidade (Solução 50% m/V, 80ºC) cP ~ 50
PF ( c/ decomposição) ºC > 200
Densidade Aparente g/cm³ 0,5 - 0,6 Fonte: SETA S/A 2007
30
Do ponto de vista químico, suas propriedades não são tão variadas. Quase
todos os taninos reagem muito bem com proteínas formando compostos insolúveis.
Reagem igualmente bem com polissacarídeos e com alguns alcalóides. Entretanto,
sua característica química mais notável é a sua habilidade de complexar metais
formando compostos coloridos, que podem variar de vermelho a violeta,
dependendo do metal e do meio onde se encontra (solvente, pH, etc). Estes
complexos são muitos coloridos e alguns são usados comercialmente como
corantes. No caso do metal ser o Ferro, formam compostos de cor violeta intensa, e
mesmo pequenas quantidades podem colorir águas superficiais (SETA S/A, 2007).
31
6 TRATAMENTO DE EFLUENTE BASE ÁGUA EM UMA EMPRESA D E TINTA
A Indústria de Tinta na qual foi realizado a os testes produzem tintas Base
Água, para a fabricação desta tintas é necessário à utilização da água como matéria
prima na fabricação e também para limpeza dos equipamentos após os produtos
serem embalados. Essa água após o processo de limpeza se transforma em água
poluída, carregada de contaminantes que destroem o meio ambiente onde forem
descartados sem um prévio tratamento. Este procedimento tem por objetivo
descrever a sistemática de operação da Estação de Tratamento de Efluentes da
Planta Látex referente à etapa físico-química.
6.1 Procedimentos
O efluente industrial bruto é a água resultante do processo de limpeza de
equipamentos e tanques da planta látex, pias do laboratório de produção, lavagem
de bombonas (esporádico) e canisters de máquinas Multicolor (esporádico).
Quando o efluente chega a ETE pode ser acondicionado em quatro tanques de
decantação com capacidade de 10 m³ cada. Eles possuem função de
armazenamento, homogeneização e tratamento físico-químico. Todo o controle dos
decantadores é realizado através de um painel eletrônico.
6.2 Operação dos Decantadores - Painel Eletrônico
Na operação dos equipamentos da ETE deve-se utilizar o Painel Eletrônico.
Através dele podem ser executadas todas as operações necessárias para fazer o
tratamento físico-químico do efluente industrial. Na estação de tratamento
32
encontram-se quatro tanques decantadores utilizados para receber e fazer o
tratamento primário (coagulação/floculação e sedimentação) do efluente gerado.
Após a sedimentação é feita a retirada do clarificado que passa por um filtro de
areia e após é enviados para uso nos sanitários da empresa, o lodo sedimentado é
prensado em filtro prensa conforme mostra a figura 5, apresentada a seguir.
Figura 5: Filtro Prensa Fonte: PPG, 2008.
O lodo entra no filtro prensa e fica retido entre as placas e o clarificado restante
do tratamento de efluente que está incluso no lodo passa pela lonas das placas é
enviado para os sanitários também. Após o filtro estar cheio é aberto e o lodo nessa
etapa apresenta-se com nível de umidade reduzido, podendo ser enviado para
destinação final em forma de resíduo sólido.
33
Figura 6: Filtro de areia e Carvão Fonte: PPG 2008
O clarificado passa pelo filtro de areia e carvão onde ficam retido Sólidos
suspensos que ainda não haviam precipitado, após o filtro temos um clarificado com
menos sólidos e possivelmente com turbidez menor em relação a que se encontrava
antes do filtro. O filtro também pode reter materiais em suspensão e outras
substâncias que diminui a qualidade dessa água.
6.3 Tratamento físico-químico (coagulação/floculaçã o)
Para tratamento do efluente usa-se Tanfloc SS em um funil de preparação,
onde adicionamos o Tanfloc em seguida adicionamos água para diluição até encher
o funil.
Se necessário utilizar antiespumante que é preparado diretamente no contêiner
de armazenamento para tal dilui-se em água.
Quando é utilizado o polímero, este é preparado em cowles específico,
agitando-se até completa dissolução. A validade do polímero é de três dias.
Nos decantadores existem válvulas para adição de coagulante/floculante e
antiespumante no efluente que deverá estar em agitação alta durante o tratamento.
Adiciona-se o coagulante/floculante até a formação de flocos, desaparecimento do
aspecto leitoso e visualização de clarificado transparente. Se durante o tratamento
34
houver formação de espuma deve-se adicionar antiespumante abrindo a válvula e
dosar até que a espuma se desfaça. Após a obtenção do clarificado transparente
deve-se colocar em agitação lenta.
6.4 Operação de retirada do decantador e cloração d o clarificado
Ao finalizar o tratamento deixa-se o efluente parado por um período de 20 a 30
minutos para que ocorra a separação da fase líquida (clarificado) da fase sólida
(lodo). Após este tempo transfere-se o clarificado para o filtro de areia e carvão após
este o clarificado chega aos tanques de armazenamentos e a partir destes são
distribuídos para os sanitários.
No tanque de armazenamento do clarificado filtrado ocorre a etapa de cloração
do efluente tratado a ser reutilizado nos sanitários. Ele é clorado por meio de bomba
dosadora automática.
O lodo é enviado ao filtro prensa até seu enchimento e após retirados em
contêiner que são enviados para destinação final.
6.5 Coleta de amostra para análise físico-química
A coleta de amostra para análise é feita diariamente na saída do tanque de
armazenamento do clarificado. Essas amostras são utilizadas para controle interno
ou para satisfazer Licença de Operação da empresa.
35
7 JAR TEST
Os ensaios de coagulação/floculação em “Jar Test” são feitos para mostrar a
natureza e a extensão do tratamento químico que vai ser efetivado na estação de
tratamento. Muitas das substâncias adicionadas aos tanques e unidades de
tratamento de água podem ser avaliados em uma escala de laboratório, através de
ensaios (Jar test). Os estudos de tratamento do efluente por coagulação/floculação
em laboratório foram realizados em um aparelho de “Jar-Test”, HD hidraulis (JT
102).
Nesse teste dá indicações valiosas sobre a adição do coagulante na mistura
rápida e a floculação mistura lenta e condições de sedimentação pré-estabelecidas
em laboratório. Os resultados dos testes têm valor considerável no projeto de novas
estações de tratamento que não possuam informações corretas sobre o coagulante
mais adequado para determinado tipo de água e tipo de floco resultante. (USP,
1970).
36
8 MATERIAIS E MÉTODOS
Efluente
O efluente estudado no presente trabalho foi proveniente da produção de tinta
látex ou (água base) de uma Indústria de Tintas. As principais operações realizadas
por este setor da empresa são a produção de tinta látex e envaze das mesmas em
embalagens de 18L, 3,6L e 0,9L e após cada etapa da operação é feita a limpeza
dos equipamentos e tubulações gerando o efluente industrial a ser tratado.
Para a analise e testes nos efluentes encheu-se o tanque decantador com
capacidade de 10m³ por diversos tipos de efluentes gerados durante o dia. Após o
tanque encher esse ficou sob agitação até completa homogeneização.
Vidrarias e equipamentos
Pipetas graduadas de10mL, provetas graduadas de 100mL, frasco plástico de
500 mL com tampa, béqueres de vidro 1L, funis de vidro, cronômetro técnos,
pHmetro Gehaka PG 2000, Jar Test HD hidraulis (JT 102), com três cubas de 2L,
régua de 30cm MOD 7330 Desentec.
Reagentes
Todos os reagentes empregados no presente trabalho foram de qualidade
comercial, tanino catiônico Tanfloc SS e tanino catiônico Acquapol C1.
Análises
As análises de DQO, Sólidos Suspensos e Turbidez nos efluentes bruto e
clarificado foram realizado no laboratório da Laborquímica. Medidas de pH, sólidos
sedimentáveis, altura do lodo, tamanho do floco e velocidade de decantação foram
realizados no laboratório da empresa. As análises seguiram os procedimentos do
“Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 21º ed” (APHA
1995).
37
Ensaios realizados no Jar Test
Para a analise e testes nos efluentes gerados encheu-se durante o dia um
tanque decantador com capacidade de 10m³ provenientes de diversos processos de
fabricação e mantido sob agitação até que todos os testes fossem finalizados. A
partir do efluente bruto foram retiradas alíquotas de 2L de amostra para cada ensaio
no teste de jarros.
Com o Jar Test realizaram-se em laboratório as três fases consideradas na
prática como essenciais no processo de coagulação/floculação, nas estações de
tratamento de água que são, respectivamente: mistura rápida (coagulação), mistura
lenta (floculação) e sedimentação (ou decantação).
O aparelho de Jar test, HD hidraulis (JT 102), utililizado para a realização dos
testes é composto por 3 pás agitadoras. Foram utilizados 3 beckers de 2,0 L , sendo
que em cada um foi adicionado 2,0 L de amostra, para a realização do experimento.
Inicialmente, ligou-se a agitação com uma rotação de 120 rpm, tendo como
objetivo homogeneizar as amostras. A seguir, iniciou-se a fase de mistura rápida,
com a adição do coagulante (tanino), aproximadamente 5 minutos. Após adição do
coagulante iniciou-se o processo de floculação. Primeiramente manteve-se a rotação
de 120 rpm e após diminuiu-se a rotação para 30 rpm (mistura lenta). A mistura lenta
é a fase de floculação, onde diminuiu-se a rotação das pás de 120 para 30 rpm
(aproximadamente 2 minutos). O período de decantação foi de 20 minutos. Assim,
pode-se observar a qualidade do clarificado e medir a quantidade de lodo formado
em cada amostragem. Foi adicionado o tanino até obtenção de um efluente
clarificado límpido e sem presença de cor com análise visual.
Visando melhorias no processo de tratamento de efluente e buscando
alternativas econômicas optamos em fazer ensaios em Jar Test com o efluente bruto
proveniente da produção de tintas à base de água, para isso utilizamos na etapa de
coagulação/floculação dois tipos de taninos, sendo um de cada empresa (Tanfloc SS
e Acquapol C1) e em três concentrações diferentes de 10%, 15% e 25% (v/v).
Após a etapa de coagulação/floculação foi obtido um efluente clarificado isento
de materiais em suspensão, sem cor e apresentando pouco odor. As análises de
Demanda Química de Oxigênio (DQO), turbidez, pH, sólidos sedimentáveis, sólidos
suspensos, foram realizadas no efluente bruto e no efluente clarificado. As
observações referentes a tamanho do floco, velocidade de decantação e quantidade
38
de lodo gerado foram realizadas após o processo de floculação/coagulação somente
no efluente clarificado.
Na tabela a seguir serão apresentadas as análises no efluente bruto e no
efluente clarificado obtido após o uso dos taninos como coagulante/floculante nos
testes de jarros.
Tabela 2 - Testes realizados com diferentes concentrações(10, 15 e 25% v/v) de coagulantes/floculantes.
Amostra 1
Análise
Efuente Bruto
Acqua-pol C1 10%v/v
Tanfloc SS
10%v/v
Acqua-pol C1 15%v/v
Tanfloc SS
15%v/v
Acqua-pol C1 25%v/v
Tanfloc SS
25%v/v
DQO(mg/L) 21240 1435 1414 1412 1390 1624 1414
Volume gasto (mL) ------ 44 mL 26 mL 33 mL 18,50 mL 19,10 mL 9,70 mL
Concentra-ção de tanino gasto
------ 4840 mg/L
3055 mg/L 5360 mg/L
3261 mg/L 5250 mg/L
2864 mg/L
Turbidez (NTU) 61400 48,6 35,9 15 40,3 10,1 44,1
pH 7,84 7,20 7,20 7,00 7,20 7,00 7,22
Tamanho do floco --------
Peque-no
Grande Peque-no Grande Médio Grande
Sólidos Sedimenta-veis
8 0 0 0 0 0 0
Velocidade de decantação
------- Lenta Rápida Média Rápida Média Rápida
Quantidade Lodo Gera-do
(cm) ------ 2,9 3,2 3,1 3,0 3,1 3,1
Sólidos Suspensos
(mg/L) 6390 25 29 11 35 11 4
Fonte: Autoria própria, 2009.
Avaliando-se os resultados obtidos, levando em consideração os produtos
utilizados pode-se concluir que as análises de redução de DQO, turbidez, sólidos
39
suspensos e sólidos sedimentáveis apresentaram excelentes percentuais de
redução para essas análises. Entretanto o tamanho do floco no floculante Acquapol
C1 nas concentrações de 10 e 15% (v/v) foi pequeno e conseqüentemente a
velocidade de decantação foi menor.
Para a concentração de 25% (v/v) para os dois floculantes Acquapol C1 e
Tanfloc SS o tamanho do floco foi de médio a grande e a velocidade de decantação
foi de média a rápida para os dois floculantes, economicamente como poderá ser
observado a seguir essas concentrações 25% (v/v) apresentam vantagens também.
Outro fator importante considerado na seleção do tanino foi o econômico, pois
podem ser reduzidos os custos com o uso de um produto que consigamos obter um
bom efluente clarificado e redução nos custos devido ao reuso do clarificado nas
descargas dos banheiros da empresa. Com essa atitude preserva-se os recursos
naturais e o meio ambiente. O gráfico a seguir apresenta o custo mensal que a
empresa teria com o tratamento de efluente levando em considerações as três
concentrações testadas.
Figura 7: Custo mensal com coagulantes em relação a valores gastos em reais. Fone: Autoria própria, 2009.
Como pôde ser observado, o tanino da empresa Seta a 10% (v/v) apresentou
um custo de R$ 5.515,00 reais mensais no tratamento de efluente e como já foi
explicado anteriormente essa concentração não é utilizada devido a dificuldades
operacionais na etapa de coagulação/floculação durante o tratamento de efluente.
Como outra opção, foi utilizado o tanino Acquapol C1 da empresa Seta a 25%(v/v)
5.51
560
22 6111
6427
5983
5645
5.0005.2005.4005.6005.8006.0006.2006.4006.600
Val
or e
m r
eais
Acquap
ol C1 10
%
Tanflo
c SS 1
0%
Acquap
ol C1 15
%
Tanflo
c SS 1
5%
Acquap
ol C1 25
%
Tanflo
c SS 2
5%
Empresas
Custo mensal c/ coagulante
40
com custo de R$ 5.983,00 reais e o tanino Tanfloc SS da empresa Tanac 25%(v/v)
com custo mensal de R$ 5.645,00 reais. Como pôde ser observado no gráfico essa
concentração apresenta menor custo no tratamento do efluente em relação as outras
concentrações de tanino da Tanac e Seta testadas em Jar Test .
Após testes preliminares e avaliação econômica foram selecionados os
floculante Acquapol C1 e Tanfloc SS 25% (v/v) por apresentarem melhor
desempenho nos ensaios realizados como mostra a tabela 3. Esse desempenho fica
evidenciado nas análises de tamanho do floco, velocidade de decantação e na
quantidade de floculante gasto, representando um menor custo no tratamento do
efluente. Esses dois são fatores muito importantes na escolha do tanino para ser
usado no tratamento. Com o objetivo de selecionar somente um floculante foram
realizados novos testes com os dois floculantes em mais três amostras.
A tabela 3 apresenta as análises de DQO, quantidade de tanino gasto,
turbidez, tamanho do floco, sólidos sedimentáveis, velocidade de decantação,
quantidade de lodo gerado e sólidos suspensos, para os floculantes Tanfloc SS e
Acquapol C1 25%(v/v).
Tabela 3 - Testes realizados com diferentes concentrações de coagulantes/floculantes.
DQO
(mg/L)
Quanti-dade
de tanino (mg/L)
Turbi-dez
(NTU)
Tama-nho do floco
Sólidos Sedime-
ntáveis no clarificado
Veloci-dade
de deca-ntação
Quanti-dade
de lodo gerado (cm)
Sólidos Suspe-nsos mg/L
Efluente bruto
8226 ----- 130600 ----- 0,8 ----- ----- 4040
Acquapol C1 25%
1620 3975 46 Peque-
no 0 Lenta 3,2 7
Am
ostr
a 2
Tanfloc SS 25%
1728 2497 19,5 Grande 0 Rápida 3,0 1
Efluente bruto
10864 ----- 122600 ----- 0,8 ------ ----- 2600
Acquapol C1 25%
1500 3850 35 Peque-
no 0 Lenta 3,0 1
Am
ostr
a 3
Tanfloc SS 25%
1570 2643 80,3 Grande 0 Rápida 3,2 1
Efluente bruto
14434 ----- 119200 4,0 ----- ----- 8060
Acquapol C1 25%
1162 5362 6,91 Médio 0 Média 3,2 2
Am
ostr
a 4
Tanfloc SS C1 25%
1196 2973 35,2 Grande 0 Rápida 3,2 1
Fonte: Autoria própria, 2009.
41
A tabela 4 apresenta os cálculos de redução para DQO, turbidez, sólidos
suspensos e sólidos sedimentares e suas incertezas tipo A expandidas.
Tabela 4 - Cálculos de redução para DQO, turbidez, sólidos suspensos e sólidos sedimentares com suas incertezas tipo A expandidas.
Remoção de DQO (%) m/v
Redução de Turbidez (%) NTU
Redução de Sólidos Sedimentáveis (%) m/v
Redução de Sólidos
Suspensos (%) m/v
Tanfloc SS 84,47 ±10,82 99,95 ±0,02 100% 99,97% ±0,03
Aquapol
C1
87,69 ±9,03 99,97±0,02 100% 99,90 ±0,12
Fonte: Autoria própria, 2009.
Como pode ser observado na tabela 4 os percentuais de redução para as
análises de DQO, turbidez, sólidos sedimentáveis e sólidos suspensos foram muito
próximos para os dois taninos.
Entretanto a velocidade de decantação do lodo gerado com Acquapol 25% (v/v)
tem uma velocidade de decantação menor que o Tanfloc SS 25% (v/v), por isso a
utilização desse produto nos meses de alta produção seria um fator que dificultaria o
processo, pois o tempo de espera na decantação é muito grande atrasando o
tratamento de efluente gerado com o aumento da produção.
A figura 8 apresenta um cálculo econômico relacionando os dois taninos a
concentração de 25%.
Custo Mensal
5982
3134
4528 4387 3841
5860
56453416
49225210
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
1 2 3 4 5
Amostras
Cus
to e
m r
eais
Aquapol C1
Tanfloc SS
Figura 8: Custo mensal com tratamento de efluente bruto com os taninos das duas empresas. Fonte: Autoria própria, 2009.
42
O custo com coagulante no tratamento de efluente é alto e sempre estamos
buscando alternativa para redução, assim o tanino Aquapol C1 apresentou
vantagem em relação ao tanino Tanfloc SS nos testes feitos com quatro amostras de
diferentes efluentes de tintas a base de água.
43
9 CONCLUSÃO
As principais características do efluente gerado na indústria de tintas base
água são: pH variando de neutro a levemente alcalino, coloração varia conforme
ordem de produção das cores, presença de sólidos suspensos, carga orgânica
moderada e alta concentração de turbidez. Em termos da legislação vigente, o
efluente geralmente pode ser considerado tóxico devido ao alto grau de coloração e
sólidos suspenso existente, gerando um efluente que interfere no corpo receptor que
é lançado e modifica suas características normais.
O tratamento do efluente bruto proveniente de tintas base água pode ser
realizado por coagulação/floculação usando o tanino catiônico da Aquapol C1 ou o
tanino Tanfloc SS como agente coagulante em solução à 25% na faixa de pH entre
6,0 e 8,5. Nestas condições é possível remover os sólidos suspensos e uma fração
considerável de carga orgânica, diminuir a turbidez e precipitar alguns metais,
atendendo a maioria dos padrões de lançamento exigidos para este tipo de efluente,
pela Licença de Operação vigente. Como vimos anteriormente o clarificado passa
pelo reator biológico onde é degradado pelas bactérias e assim fica dentro dos
padrões de exigências estabelecidos pelo órgão para lançamento.
Comparado os agentes coagulantes testados para tal fim, podemos afirmar que
os dois taninos catiônicos apresentaram bons resultados na qualidade do clarificado
obtido, com isenção de materiais em suspensão, sem cor e apresentando pouco
odor e baixa Demanda Química de Oxigênio (DQO), turbidez, sólidos sedimentáveis,
sólidos suspensos e pH ficando neutro ou próximo de neutro, também apresentaram
em algumas das análises resultados semelhante.
Após a avaliação dos resultados pode-se afirmar que o tanino Acquafloc C1
apresentou custo menor no tratamento de efluente em relação ao tanino Tanfloc SS
como visto nos testes realizados. O tanino Tanfloc SS apresentou maior facilidade
44
de operação apresentado no resultado da análise do tamanho do floco que é maior e
como conseqüência a velocidade decantação é mais rápida agilizando o processo
como um todo.
Podem ser utilizados os dois taninos. Em períodos de maior produção onde há
necessidade de rapidez no tratamento será utilizado o tanino Tanfloc SS. Em
períodos de baixa produção de tinta e com isso, uma menor geração de efluentes,
será utilizado o tanino Acquafloc C1, pois haverá mais tempo para o processo e
torna-se economicamente mais viável para empresa.
Esses fatores todos permitem concluir que os taninos catiônicos coagulantes
são eficientes para o tratamento do efluente da empresa e o clarificado final após o
reator biológico atende os padrões de exigências estabelecidos pelos órgãos
ambientais.
45
REFERÊNCIAS
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46
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49
ANEXO A – CÁLCULOS
Com o intuito de proporcionar uma visão dos aspectos econômicos envolvidos
na substituição do coagulante tanino da empresa TANAC pelo tanino catiônico da
SETA foi estabelecido um comparativo de custos de insumos para cada tratamento,
tomando-se como base as condições ótimas obtidas nos ensaios, assim, podendo
ser utilizado em escala industrial.
Amostra 1
Tratamento com tanino catiônico da SETA 10%: 4,84g/L
Custo do tanino: 4,84g/L x 1,48 R$ kg
-1 = 7,16 R$ m
-3
Custo estimado em insumos:7,16 R$ m-3
x 35 m3
dia-1
x 22 dias mês-1
=
R$ 5.515,66 mês-1
Tratamento com tanino catiônico da TANAC (Tanfloc 10%): 3,055g/L
Custo do tanino: 3,055g/L x 2,56 R$ kg
-1 = 12,39 R$ m
-3
Custo estimado em insumos: 7,82 R$ m-3
x 35 m3
dia-1
x 22 dias mês-1
=
R$ 6.022,02 mês-1
Tratamento com tanino catiônico da SETA 15%: 5,36g/L
Custo do tanino: 5,36g/L x 1,48 R$ kg
-1 = 7,94 R$ m
-3
Custo estimado em insumos:7,94 R$ m-3
x 35 m3
dia-1
x 22 dias mês-1
=
R$ 6.111,10 mês-1
Tratamento com tanino catiônico da TANAC (Tanfloc 15%): 3,261g/L
Custo do tanino:3,261g/L x 2,56 R$ kg
-1 = 8,35 R$ m
-3
Custo estimado em insumos: 8,35 R$ m-3
x 35 m3
dia-1
x 22 dias mês-1
=
R$ 6.427,34 mês-1
Tratamento com tanino catiônico da SETA 25%: 5,25g/L
Custo do tanino: 5,25g/L x 1,48 R$ kg
-1 = 7,77 R$ m
-3
Custo estimado em insumos:7,77 R$ m-3
x 35 m3
dia-1
x 22 dias mês-1
=
R$ 5.982,90 mês-1
Tratamento com tanino catiônico da TANAC (Tanfloc 25%): 2,864g/L
Custo do tanino: 2,864g/L x 2,56 R$ kg
-1 = 7,33 R$ m
-3
50
Custo estimado em insumos: 7,33 R$ m-3
x 35 m3
dia-1
x 22 dias mês-1
=
R$ 5.645,52 mês-1
Amostra 2
Tratamento com tanino catiônico da SETA 25%: 2,750g/L
Custo do tanino: 2,750g/L x 1,48 R$ kg
-= 4,07 R$ m
-3
Custo estimado em insumos: 4,07 R$ m-3
x 35 m3
dia-1
x 22 dias mês-1
=
R$ 3.134 mês-1
Tratamento com tanino catiônico da Tanfloc 25%: 1,733g/L
Custo do tanino: 1,733g/L x 2,56R$ kg
-1 = 4,44R$ m
-3
Custo estimado em insumos: 4,44 R$ m-3
x 35 m3
dia-1
x 22 dias mês-1
=
R$ 3.416 mês-1
Amostra 3
Tratamento com tanino catiônico da SETA 25%: 3,975g/L
Custo do tanino: 3,975g/L x 1,48 R$ kg
-= 5,88R$ m
-3
Custo estimado em insumos: 5,88 R$ m-3
x 35 m3
dia-1
x 22 dias mês-1
=
R$ 4.528 mês-1
Tratamento com tanino catiônico da Tanfloc 25%: 2,497g/L
Custo do tanino: 2,497g/L x 2,56R$ kg
-1 = 6,39 R$ m
-3
Custo estimado em insumos:6,39 R$ m-3
x 35 m3
dia-1
x 22 dias mês-1
=
R$ 4.922mês-1
Amostra 4
Tratamento com tanino catiônico da SETA 25%: 3,850g/L
Custo do tanino: 3,850g/L x 1,48 R$ kg
-= 5,70 R$ m
-3
Custo estimado em insumos:5,70 R$ m-3
x 35 m3
dia-1
x 22 dias mês-1
=
R$ 4.387 mês-1
Tratamento com tanino catiônico da Tanfloc 25%: 2,643g/L
Custo do tanino: 2,643g/L x 2,56R$ kg
-1 = 6,77 R$ m
-3
Custo estimado em insumos:6,77 R$ m-3
x 35 m3
dia-1
x 22 dias mês-1
=
R$ 5.210 mês-1
Amostra 5
51
Tratamento com tanino catiônico da SETA 25%: 3,362g/L
Custo do tanino: 3,362g/L x 1,48 R$ kg
-= 4,97R$ m
-3
Custo estimado em insumos:4,97 R$ m-3
x 35 m3
dia-1
x 22 dias mês-1
=
R$ 3.831mês-1
Tratamento com tanino catiônico da Tanfloc 25%: 2,973g/L
Custo do tanino: 2,973g/L x 2,56R$ kg
-1 = 7,61R$ m
-3
Custo estimado em insumos:7,61 R$ m-3
x 35 m3
dia-1
x 22 dias mês-1
= R$
5.860 mês-1
Obs: a estimativa do custo mensal foi realizada adotando uma vazão de 35 m3 dia
-1,
sendo trabalhado 22 dias mensais.