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27 Gerao de vapor - Caldeira27.1 - O que uma caldeira? um recipiente fechado onde se procede a queima de um combustvel qualquer (bagao, lenha, leo, gs, etc.) e o calor assim obtido transforma a gua, introduzida na caldeira, em vapor, o que utilizado nas vrias etapas dos processos industriais. Apesar de todo desenvolvimento dos instrumentos e dos controles automticos, o elemento humano ainda o fator principal no bom funcionamento de uma caldeira. Dependendo do cuidado, do trabalho e das decises, em momentos crticos, do operador, uma caldeira pode trabalhar mais de 20 anos sem problemas, ou ento, pode se estragar em alguns meses.

27.2 - Tipos de caldeiraExiste uma infinidade de tipos de caldeiras, desde pequenos aparelhos para aquecimento residencial at gigantescas caldeiras termoeltricas com capacidade de centenas de toneladas de vapor por hora, a presses elevadssimas a s mais variadas temperaturas de vapor. Tanto na caldeira de alta como na de baixa presso o consumo de combustvel por tonelada de vapor gerado o mesmo, porm o aproveitamento de energia do vapor de alta presso muito maior; naturalmente o investimento para a compra de uma caldeira de alta presso muito grande, contudo temos o retorno do investimento a curto prazo pela economia de energia eltrica.

O desenvolvimento tecnolgico neste campo torna imprescindvel uma melhor preparao dos operadores dessas caldeiras, por serem mais complexas e com controles automticos, necessitando de gua isenta de impurezas.

Alguns tipos de caldeiras:

Caldeira Vertical de circuito flamotubular para combustveis slidosProduo de vapor: 90 a 540 Kg/h.Presso de trabalho: at 21 Kgf/cm

Caldeira horizontal de circuito flamotubular para combustveis lquidos e gasososProduo de vapor: 250 a 20.000 kg/h.Presso de trabalho: at 21 Kgf/cm - Vapor saturado

Caldeira horizontal de circuito aquatubular para combustveis slidos, lquidos e gasososProduo de vapor: 20.000 a 50.000 kg/h.Presso de trabalho: at 50 Kgf/cm - Vapor superaquecido at 400 C

4.2 - Caldeiras Fogo tubulares , Flamotobular ou FumotubularEsse foi o primeiro tipo de caldeira construda. chamada de "tubo de fogo" ou tubo de fumaa por causa dos gases quentes provenientes da combusto que circulam no interior dos tubos, ficando a gua por fora dos mesmos. o tipo caldeira mais simples; sendo muito usada em locomotivas e navios, mesmo com o aparecimento de caldeiras mais modernas, esse tipo ainda continua em uso.

Caldeira Flamotubular compactaSo constitudas por um cilindro nas duas pontas por chapas, chamadas de "espelhos"; no seu interior so colocados, de um espelho a outro, at um acerta altura, vrios tubos de ao, os quais devem ficar cobertos de gua, caso contrrio ficaro vermelhos e queimaro. Os gases quentes da combusto passam sobre a parte inferior do cilindro e, em seguida, pelo interior dos tubos. Estas caldeiras trabalham com diversos tipos de combustveis, porm, devido sua construo, o aproveitamento do calor gerado no dos melhores. Sua presso de trabalho da ordem de 7 kg/cm (100 psi ), como uma temperatura de sada do gases da ordem de 300 a 350 C, havendo grande desperdcio de calor. So caldeiras compactas, pr montadas, transportadas por carretas, podendo entrar em funcionamento logo aps completadas todas as ligaes; de maneira geral so perigosas, pois vem com aparelhos automticos de controle de gua, de ar e de combustvel, e os operadores, em geral, acham esta instrumentao infalvel, dispensando pouca ateno em sua operao.

Vantagens destas caldeiras: - Construo bastante simples, consequentemente baixo custo; - Exigem pouca alvenaria

Desvantagens: - Baixo rendimento, principalmente quando alimentadas com gua fria; - Partida lenta devido a grande quantidade de gua; - Presso limitada at 15,5 kg/cm; - Pequena vaporizao; - O fogo e os gases tem contato direto com a chaparia provocando maior desgaste; - Apresentam dificuldades para instalao de economizador, superaquecedor e pr- aquecedor; - Devido a grande quantidade de gua atendem a aumentos instantneos na demanda de vapor.

27..3 - Caldeiras Aquotubular ou "Tubos de gua"Nas caldeiras fogo tubulares, a superfcie de aquecimento muito pequena, tendo que ser aumentada medida em que se aumenta o nmero de tubos por onde circulam os gases aquecidos provenientes da combusto. Por mais que se colocassem dentro da caldeira, essa superfcie ainda continuava pequena, causando alguns inconvenientes, tais como: baixo rendimento, demora na produo de vapor, etc., como vimos anteriormente. A crescente industrializao em todos os pases e a criao de novos mtodos industriais, exigiram caldeiras de maior rendimento, menor consumo, e rpida produo de vapor.

Baseados nos princpios cientficos e nas experincias com os tipos de caldeiras existentes na poca, os fabricantes resolveram inverter aquilo que era feito; trocaram os tubos de fogo por tubos de gua, tendo assim aumentado em muito a superfcie de aquecimento.

Este tipo de caldeira baseado num princpio fsico de que: "quando um lquido aquecido, as primeiras partculas aquecidas ficam mais leves e sobem, enquanto que as partculas frias que so mais pesadas descem, recebendo calor elas torna, a subir, formando assim um movimento contnuo, at que o lquido entre em ebulio". Podemos ver isso nitidamente quando colocamos gua para ferver.

27.4 - Tratamento de gua para Caldeiras

Tratamento Convencional O tratamento convencional para abrandamento da dureza consiste basicamente no uso de fosfatos, lcalis, colides e dispersantes.Tratamento Com QuelatosO Tratamento base de quelatos difere do tratamento convencional para preveno de incrustaes nos tubos da caldeira. Este tipo de tratamento visa complexar os ons clcio e magnsio e no precipitar como no tratamento convencional, formando compostos solveis e impassveis de sofrer incrustaes nas condies de operao.Tratamento Com Polmeros O tratamento base de polmeros foi desenvolvido para tratar guas de caldeiras de baixa e media presso. Os polmeros so usados como inibidores de incrustao e dispersantes, possuem uma atuao diferenciada dos quelatos, pois no seqestram os ons clcio e magnsio presentes na gua.Tratamento Conjugado O tratamento qumico dito Conjugado quando usa-se um quelato ou fosfato junto com polmeros na gua da caldeira.A concentrao e o tipo de composto qumico a ser usado depender do problema verificado na caldeira, pois o tratamento conjugado geralmente utilizado quando o mtodo anterior no demonstrou eficincia. Em caldeiras aquatubulares pode-se fazer uma limpeza mecnica, a qual facilita a limpeza qumica, porm em caldeiras flamotubulares (flamotubulares), compactas a limpeza mecnica torna-se extremamente difcil. Sabe-se que processos de incrustao nas paredes dos tubos diminui consideravelmente o rendimento trmico da caldeira, alm de submeter o metal a um superaquecimento provocando deformaes plsticas, abaulamentos e at ruptura do material. O tratamento da gua de alimentao para a caldeira mesmo sendo eficiente e adequado, s vezes no impede que ocorra uma certa quantidade de depsitos na tubulao. Estes depsitos acarretam uma srie de inconvenientes, que comprovam a necessidade de uma limpeza qumica para a remoo dos mesmos.

27.5 Limpeza Qumica Pr-operacional Os geradores de vapor devem sofrer uma preparao especial antes que inicie sua operao, isto se faz necessrio porque durante o perodo de construo o equipamento pode ficar sujeito a chuvas, umidade, poeira, barro, exposio ao ar, entre outros fatores de deteriorao. As caldeiras ainda podem conter leo e graxa sobre a tubulao, resduos de solda, limalhas de ferro, etc.Portanto o objetivo principal da limpeza pr- operacional a retirada de depsitos soltos no interior da caldeira e a parte oxidada do metal, preparando-o para receber um tratamento qumico adequado.

Limpeza Qumica de Caldeiras em Operao As caldeiras sujeitas a operao por um determinado perodo de tempo, apresentam uma srie de depsitos diferentes daqueles encontrados em geradores de vapor novos. Podemos citar como exemplo de depsitos existente em caldeiras os carbonatos e sulfatos de clcio, sulfatos de sdio, silicatos, xidos de ferro e hidrxido de magnsio entre outros.Geralmente a remoo destes depsitos feita por meio de uma soluo cida que circulada no interior da caldeira tendo o seu tempo de residncia uma funo da quantidade, espessura e tipos de depsitos encontrados.Costuma-se fazer uma lavagem alcalina quente antes de proceder a limpeza qumica cida, com a funo de amolecer e tornar porosos os depsitos facilitando a reao cida.

Acomodao das crostasO processo consiste em fazer uma lavagem alcalina quente para a remoo das graxas e leos alm de amolecer e tornar porosos os depsitos, o que facilitar posteriormente a limpeza qumica cida.

Limpeza cidaO cido mais utilizado para a limpeza qumica o clordrico, mas o sulfrico, fosfrico e sulfmico so tambm bastantes empregados industrialmente sempre acompanhados por um inibidor de oxidao.

NeutralizaoAps a lavagem com jato de gua sob presso a caldeira dever ser enchida com gua limpa e adicionada uma soluo alcalina com inibidor para neutralizao, mantendo-se a temperatura da soluo a 60C por um perodo de 8 a 16 horas.

Cuidados com a atmosfera de HidrognioO hidrognio desprendido durante a limpeza qumica pode causar dois grandes problemas: fragilidade do ao pelo hidrognio e atmosfera explosiva na caldeira.

28. Tratamento de gua Industrial28.1 ETA compacta

28.1.1 IntroduoBasicamente as Estaes de Tratamento de gua (ETA) compactas so compostas de 3 fases distintas, ou seja: a) Tratamento qumico b) Decantao c) Filtrao

Que em conjunto asseguram um tratamento eficaz para a remoo de cor, turbidez e matrias em suspenso, obtendo-se assim gua para uso industrial ou potvel (necessrio proceder-se uma desinfeco)

a) Tratamento Qumico

O tratamento qumico consiste em se adicionar a gua um reagente qumico a fim de ter-se uma coagulao das impurezas em suspenso.

Os reagentes mais utilizados so o sulfato de alumnio para a coagulao, hidrxido de clcio ou carbonato de sdio para a correo do pH e eventualmente coadjuvantes de floculao (polmeros), de acordo com as caractersticas da gua.

Estes reagentes so dosados, atravs de bomba dosadora , diretamente na tubulao de entrada de gua bruta na ETA.

b) Decantao

Decantao o processo de sedimentao das impurezas da gua, coaguladas pelo tratamento qumico.

Na gua adicionada dos reagentes qumicos, se inicia o processo de floculao, que a formao dos flocos ou seja a aglomerao das partculas em suspenso para que possa, sedimentar.

Aps esse processo se inicia a decantao propriamente dita, que a sedimentao dos flocos na cmara apropriada do decantador para posterior eliminao. Os processos de coagulao, floculao e decantao devem ser muito bem dimensionados para no ocorrer um excesso de dosagem de produtos qumicos, m formao de flocos ou uma decantao deficiente, o que arrastaria flocos para o sistema de filtrao.

A floculao e decantao se processam em um decantador metlico com reas internas distintas para a formao de flocos e posterior decantao.

c) Filtrao

A filtrao se destina a reter possveis flocos e materiais em suspenso que no decantem. O filtro constitudo por um vaso metlico, com camadas de areia classificadas, dispostas internamente sobre um fundo falso ou coletor inferior.

28.1.2. Descrio da ETA compacta fechada

Geralmente a dosagem qumica composta de tanque de preparo de produtos qumicos e bombas dosadoras, o decantador acelerado funcionando a presso com leito de lodo em suspenso, o que propicia uma decantao mais eficiente e rpida e os filtros tambm a presso, com duplo sentido de fluxo para maior aproveitamento do leito filtrante e conseqentemente maior ciclo entre lavagens.

28.1.3. Descrio do processo de tratamento

A gua bruta, proveniente do Rio, recalcada para a Estao de Tratamento de gua (ETA), atravs de bombas tipo centrfuga, entrando atravs do carretel de dosagem, onde recebe a dosagem dos produtos qumicos para correo do pH (barrilha leve ou cal, se necessrio) e coagulao (sulfato de alumnio) onde, devido sua construo, favorece a adequada disperso e mistura rpida das solues qumicas com a gua bruta. A gua bruta j coagulada, aps passagem pelo carretel de mistura, flui para a primeira cmara do flocodecantador, dotada de ejetor e sistema de floculao hidrulica, dimensionado para promover um gradiente de velocidades de 10 s-1 a 120 s-1 , onde se iniciar o processo de formao de flocos (floculao).

Terminado o processo de floculao, a gua encaminhada para a cmara de decantao no flocodecantador, sendo ento distribuda uniformemente no interior da cmara de decantao, dimensionada com velocidade reduzida, evitando turbulncias e quebra de flocos formados.

A gua floculada, distribuda uniformemente no flocodecantador, inicia o processo de decantao propriamente dito, formando primeiro um colcho de lodo logo acima da zona de floculao, que auxilia a decantao filtrando as partculas mais leves, tornando-as maiores e conseqentemente mais pesadas.

O excesso de lodo, decantado no fundo do concentrador, sero extrados periodicamente atravs da vlvula manual de extrao de lodo, mantendo assim um nvel mnimo de lodo no decantador, assegurando a ao do colcho de lodo, sem riscos de levantamento de flocos devido ao excesso de flocos decantados. A gua clarificada recolhida uniformemente no topo do flocodecantador, atravs de tubos perfurados, dimensionados para uma perfeita coleta da gua, sem caminhos preferenciais ou velocidades diferenciadas, o que sem dvida ocasionaria o arraste de flocos, fluindo para o filtro de areia tipo duplo fluxo. Embora seja um filtro duplo, por ser composto internamente de dois elementos de filtrao superpostos, no se limita apenas de duplicar simplesmente a taxa de filtrao e a capacidade de reteno, mas ampli-las muito alm das metas comuns. De fato, se o elemento filtrante superior atua como um filtro convencional, o elemento inferior proporciona uma filtrao no sentido da granulometria decrescente da areia e, portanto uma separao gradual das partculas, em funo dos seus tamanhos.

Assim este fluxo invertido funciona praticamente como uma srie de filtros de porosidade progressivamente reduzida, dispersando e diluindo a carga especfica, dentro da totalidade da massa filtrante, ao invs de concentr-la brutalmente sobre uma pouca superfcie, como o caso nos filtros convencionais. A implicao imediata e lgica deste fato de aumentar a capacidade de reteno do filtro sem prejuzo da qualidade do filtrado, permitindo aumentar consideravelmente a velocidade de filtrao sem sofrer o que seriam as conseqncias normais em um filtro convencional, ou seja, rpida colmatao e perda de qualidade de gua filtrada. De fato, processada no sentido de porosidade decrescente do leito filtrante, a filtrao propicia uma reteno progressiva das impurezas, e portanto um aproveitamento total do leito, aumentando a superfcie utilizvel do material filtrante, sobre o qual se processa a absoro das partculas em suspenso. Outrossim, partculas j absorvidas e eventualmente deslocadas pelo fluxo de gua, sero retidas na camada posterior de areia, de menor porosidade, possibilitando assim, uma filtrao segura e uma alta taxa de percolao, bastando para tal manter o leito compacto durante o funcionamento. No filtro duplo fluxo a compactao do leito filtrante durante o funcionamento assegurada pela aplicao de uma parte da vazo no sentido de cima para baixo e coleta da gua filtrada no interior do leito filtrante mais fino, atravs de drenos especialmente projetados para esse fim. A camada de areia acima dos drenos, funciona como um filtro convencional mas sua principal funo manter compactada a espessa camada inferior, devidamente ampliada para o mximo aproveitamento de sua capacidade. A lavagem feita do modo convencional, fazendo-se passar toda a gua em contra corrente (de baixo para cima), o que fluidiza o leito filtrante desprendendo as partculas retidas e direcionando-as para a sada de gua de lavagem. Devido a disposio do leito filtrante em relao ao sentido de percolao e a elevada taxa de filtrao utilizada, a lavagem feita normalmente com gua decantada e na mesma taxa, eliminando desta forma a necessidade de reservatrios ou bombas especiais de gua filtrada para lavagem do filtro. O leito filtrante constitudo de uma camada de areia grossa de granulometria homognea e uma camada de areia fina de granulometria tambm homognea. Este leito apoiado sobre quatro camadas de pedregulho suporte de granulometria definidas, sendo todo o conjunto suportado por um fundo falso equipado com drenos especiais. A gua filtrada retirada do leito filtrante atravs de drenos, instalados na cruzeta intermediria, posicionada no interior do leito de areia fina.

28.1.4 Descrio dos equipamentos

4.1 Carretel de Mistura / Misturador hidrulico

O carretel de mistura rpida foi dimensionado para promover a disperso e mistura dos produtos qumicos com a gua bruta; dotado de quatro bocais externos onde sero conectadas as tubulaes de recalque de produtos qumicos, proveniente da bomba dosadora, permitindo ainda a regulagem do tempo de deteno em seu interior de acordo com o ponto de dosagem escolhido. Internamente possui aletas que permitem uma excelente disperso dos produtos qumicos e conseqentemente boa mistura rpida, possibilitando assim o incio de formao de flocos.

4.2 Flocodecantador

Tanque fechado de formato cilndrico vertical, constitudo de quatro cmaras internas, sendo uma para floculao, uma para decantao, uma de concentrao de lodo e uma de coleta de gua clarificada, independente e interligada.

4.3 Filtro de Areia

Tanque fechado de formato cilndrico vertical, constitudo de cmara de filtrao e cmara de distribuio de gua de decantada e de lavagem independentes, fundo falso dotado de crepinas plsticas, cruzeta intermediria dotada de drenos especiais para coleta de gua filtrada e quadro de manobras externo para as operaes de funcionamento normal e contra lavagem.

O leito filtrante constitudo de uma camada superior de areia fina de grande espessura, lavada e classificada e uma camada inferior de areia grossa, lavada e classificada, apoiadas sobre uma camada de pedregulho, lavado e classificado com granulometria varivel.

4.4 Sistema de Preparo e Dosagem de Produtos Qumicos

Constitudo de trs bombas dosadoras de diafragma, com escala regulvel de 0 a 100%, para dosagem dos reagentes qumicos (sulfato de alumnio, cal ou barrilha leve e hipoclorito de sdio), que sero preparados em tanques cilndricos verticais dotados de misturadores rpidos.

4.5 Painel Eltrico

Painel eltrico para comando e proteo dos motores eltricos, dotado de botoeiras com sinalizao, chaves seletoras e fusveis de proteo.

28.1.5 Preparo das Solues e Suspenses Qumicas

As concentraes de cada produto qumico dever ser ajustada em funo do consumo de dosagem da soluo e/ou suspenso e da autonomia de estocagem desejada.

a) soluo de sulfato de alumnio

O sulfato de alumnio dever ser preparado na concentrao de 10% em peso, da seguinte maneira:

Abrir a vlvula de admisso de gua de diluio no tanque e, quando o volume de gua estiver pelo menos na metade do tanque (150 litros), colocar 30 kgs de sulfato de alumnio, ligar o agitador rpido e deixar a vlvula de gua de diluio aberta at se completar o volume til de 300 litros.

O agitador dever ficar ligado aproximadamente uma hora para completa dissoluo do sulfato de alumnio, quando ento dever ser desligado e aps 30 minutos a soluo estar pronta para dosagem. Este tempo de repouso necessrio para a decantao dos materiais insolveis e impurezas presentes nos sacos de sulfato de alumnio.

Aps esgotar toda a soluo do tanque, at o nvel de suco da bomba dosadora, dever ser preparado nova diluio, seguindo-se os procedimentos acima porm, deve-se esgotar para o esgoto a camada de insolveis presente no fundo do tanque, abrindo-se a vlvula de dreno.

b) suspenso de hidrxido de clcio (cal)

A suspenso de cal dever ser preparada, no mximo na concentrao de 5% em peso, da seguinte maneira: Abrir a vlvula de admisso de gua de diluio no tanque e, quando o volume de gua estiver pelo menos na metade do tanque (150 litros), colocar 15 Kgs de cal em p, ligar o agitador rpido e deixar a vlvula de gua de diluio aberta at se completar o volume til de 300 litros.

No caso da cal, o agitador dever permanecer ligado durante todo o tempo de dosagem, para se manter a suspenso, pois a cal muito pouco solvel em gua, sendo uma dosagem de suspenso e no de uma soluo.

b.1) soluo de carbonato de sdio (barrilha)

Ao invs de suspenso de cal, poder ser utilizada a dosagem de barrilha para correo de pH e, dever ser preparada no mximo na concentrao de 10% em peso, seguindo-se o mesmo mtodo utilizado para preparo de sulfato de alumnio (item a.).

c) soluo de hipoclorito de sdio

A soluo de hipoclorito de sdio dever ser preparada, no mximo na concentrao de 20% em volume, da seguinte maneira:

Abrir a vlvula de admisso se gua de diluio no tanque e, quando o volume de gua estiver a um tero do tanque (100 litros), colocar 60 litros de soluo de hipoclorito de sdio comercial (12% de cloro ativo), ligar o agitador rpido e deixar a vlvula de gua de diluio aberta at se completar o volume til do tanque (300 litros), estando a soluo de hipoclorito de sdio pronta para dosagem.

28.1.6 Determinao da Dosagem de Produtos Qumicos

Aps o preparo dos produtos qumicos para dosagem, dever ser determinada a dosagem de produtos qumicos adequada para a vazo da ETA e as caractersticas da gua bruta; esta determinao muito importante na operao da ETA, pois dela depender a eficincia de todo o sistema de tratamento.

O procedimento descrito abaixo dever ser executado tanto por ocasio da partida, como tambm dentro da rotina normal de operao com uma freqncia determinada, em funo da prtica operativa; isto prende-se ao fato de que a qualidade da gua varia normalmente e esta variao influencia com a dosagem de produtos qumicos.

As dosagens aqui determinadas, tm por objetivo iniciar a pr operao, com alguns valores orientativos, que devero ser confirmados em teste de jarros jar Test, e adaptando-se funcionalidade do sistema.

a) sulfato de alumnio

TURBIDEZ SULFATO DE ALUMNIO (mg/l)

(NTU) mnimo mximo mdia

10 05 17 10

15 08 20 14

20 11 22 17

40 13 25 19

60 14 28 21

80 15 30 22

100 16 32 24

150 18 37 27

200 19 42 30

300 21 51 36

400 22 62 39

500 23 70 42

b) hidrxido de clcio (cal) ou carbonato de sdio (barrilha)

para correo do pH de floculao

Teoricamente cada mg/l de sulfato de alumnio requer:

- 0,45 mg/l de alcalinidade natural expressa como CaCO3 ou,

- 0,48 mg/l de carbonato de sdio como Na2CO3 ou,

- 0,34 mg/l de hidrxido de clcio como Ca(OH)2.

O sulfato de alumnio, conforme a prtica tem demonstrado, para reagir bem, requer um meio alcalino, onde o excesso de alcalinidade seja no mnimo igual a 25 mg/l.

Exemplo: Suponhamos que na anlise da gua bruta, determinou-se uma turbidez de 15 mg/l, o que implica em um consumo mximo de 20 mg/l de sulfato de alumnio. A alcalinidade para ser suficiente deveria ser no mnimo de 34 mg/l (alcalinidade natural), ou seja (20 mg/l de sulfato de alumnio x 0,45 mg/l de alcalinidade natural) + 25 mg/l de excesso = 34 mg/l de alcalinidade natural.

Caso isso ocorra, s ser necessrio a dosagem de sulfato de alumnio, em testes variados, at se obter o pH timo de floculao, que dever estar sempre em torno de 6,0 e 7,4 (faixa de pH para coagulao efetuada com sais de alumnio). Tendo em vista que as guas superficiais, em nosso meio, apresentam uma variao de pH e alcalinidade em pocas distintas, ou seja, normalmente na poca de estiagem encontramos uma gua bruta com baixa turbidez e alcalinidade mdia e, na poca de chuvas alta turbidez e baixa alcalinidade, deve-se ter uma rotina de determinaes de pH, alcalinidade, turbidez e cor, para a partir desses valores encontrar a dosagem ideal de sulfato de alumnio e a necessidade ou no da dosagem de um alcali (cal ou barrilha leve). Lembramos mais uma vez que, das determinaes da dosagem ideal de sulfato de alumnio e da necessidade ou no da dosagem de um alcali, depende o sucesso do tratamento da gua e a obteno de uma gua tratada de excelente qualidade, sem sobrecarregar os filtros.

c) hidrxido de clcio ou carbonato de sdio para correo de pH da gua tratadaEsta dosagem dever ser determinada em funo do pH da gua tratada efluente do filtro e, do pH necessrio no reservatrio de gua tratada, para se obter uma gua com pH prximo do neutro no ponto final da rede de distribuio e nos pontos de utilizao. Normalmente esta determinao efetuada atravs de testes em laboratrio, com amostras retiradas nos vrios pontos do sistema de tratamento, na rede de distribuio e nos pontos de utilizao.

d) hipoclorito de sdio

A dosagem de hipoclorito de sdio dever ser determinada com a estao de tratamento operando normalmente, atravs de anlises da gua efluente do filtro e da gua nos diversos pontos de consumo, de maneira a manter um teor de cloro livre na gua tratada, nos pontos de consumo, em torno de 0,5 a 0,9 mg/l. Sugerimos inicialmente partir com uma dosagem de 5 mg/l de cloro livre, regulando-se a dosagem da bomba dosadora para 2,10 l/h. Lembramos que um alto teor de cloro livre na gua potvel, pode causar um mal estar passageiro ao consumidor desta gua.

28.1.7 Dosagem dos Produtos Qumicos

a) sulfato de alumnio e cal ou barrilha

A dosagem da soluo de sulfato de alumnio e suspenso de cal ou carbonato de sdio (barrilha), preparadas conforme descrito nos itens anteriores, sero efetuadas atravs de bombas dosadoras de diafragma, com vazes determinadas de acordo com o pH e turbidez da gua bruta e no ensaio de jarros (jar test). O ensaio de floculao efetuado no teste de jarros (jar test) e a tabela de dosagens de sulfato de alumnio, nos do os valores em mg/l (gramas/m3) e necessitamos transforma-los em litros/hora de solues. Esta transformao pode ser efetuada, de modo simples, com o auxlio da seguinte expresso:

q = Q x d / c x 10, onde: q = vazo de dosagem do produto qumico em litros / hora

Q = vazo de gua bruta a tratar em m3/h d = dosagem do produto qumico em gramas / m3

c = concentrao de preparo da soluo ou suspenso em porcentagem (%)

10 = constante da expresso relativa a densidade da soluo

Exemplo de aplicao:

- vazo da ETA = 10 m3/h

- dosagem de produto qumico = 30 mg/l

- concentrao da soluo = 10% em pesoteremos: q = 10 x 30 / 10 x 10 = 3,0 l/h

Portanto a dosagem de 3,0 l/h, dever ser regulada na escala da bomba dosadora, da seguinte maneira:

- vazo da bomba dosadora = 0 a 10 l/h regulvel de 0 a 100% sendo,

10 l/h = 100 % , teremos:

3,0 x 100 / 10 = 30 % na escala de regulagem.

Para uma dosagem de 5 l/h, teremos: 5,0 x 100 / 10 = 50 % na escala de regulagem.

b) hipoclorito de sdio

A dosagem de hipoclorito de sdio tem seu controle de dosagem efetuado atravs da regulagem da bomba dosadora, conforme descrito no item anterior.

28.1.8 Pr Operao e Partida do Sistema

A pr operao do sistema consiste em preparar-se a ETA para a operao inicial e partida.

A primeira etapa uma verificao geral da montagem dos tanques, acessrios e tubulao, instalaes eltricas e suportes. A segunda etapa consiste em realizar-se um teste hidrulico de toda a unidade, colocando o sistema em carga para corrigir eventuais vazamentos, para limpeza geral dos tanques e lavagem do material filtrante dos filtros, que dever ocorrer aps trs horas de operao com descarte da gua filtrada para o esgoto. Nesta etapa o sistema iniciar a operao com gua bruta, proveniente da elevatria, receber a dosagem de produtos qumicos para coagulao e correo de pH, fluir para o tanque flocodecantador e deste para o filtro sendo a gua filtrada descartada para o esgoto.

O sistema dever operar a plena carga, com as dosagens determinadas nos testes de floculao e com o gradiente de velocidades definidos nestes testes. A contra lavagem inicial dos filtros visa eliminar as impurezas contidas no material filtrante e o p formado com o carregamento do mesmo no filtro, est operao durar em torno de 30 minutos a uma hora. A terceira etapa consistir na verificao e regulagem final das bombas dosadoras, atravs dos diversos gradientes de velocidade determinados nos testes de floculao, para se obter a melhor floculao possvel com economia de produtos qumicos, do volume de lodo decantado no concentrador de lodo do flocodecantador, afim de se determinar o tempo entre abertura da vlvula de extrao de lodo e o tempo de abertura da mesma, e verificar no filtro se no ocorre fuga de material filtrante para o dreno, que ocorrer se houver algum distribuidor do fundo falso ou cruzeta intermediria, solto ou quebrado. Uma vez terminada a pr operao do sistema, a ETA estar pronta para operao inicial ou partida, fechando-se a sada de gua filtrada para o esgoto e abrindo-se a vlvula de sada de gua filtrada para o reservatrio, iniciando-se a dosagem de barrilha ou cal para correo final de pH e dosagem de cloro para desinfeco. Neste inicio de operao dever ser tomada vrias amostras de gua tratada, logo aps sada do filtro e na entrada do reservatrio, ou seja, antes e depois da dosagem de barrilha ou cal e cloro e, proceder a anlise fsico-qumica destas amostras para verificao de todos os parmetros de potabilidade.

28.1.9 Controle de operao

importante chamar a ateno do operador para as possveis variaes na qualidade da gua bruta. Desta forma, o operador deve estar ciente das eventuais necessidades de ajuste das dosagens de coagulantes, que devem ser baseadas no somente nos resultados de testes de floculao em laboratrio, mas tambm na experincia do operador e nos resultados obtidos na operao do prprio equipamento.

Os ajustes devero ser feitos, visando a melhor qualidade de gua tratada possvel, com um mnimo consumo de coagulantes.

controle da floculao

O controle da floculao o resultado do controle de dosagem de produtos qumicos e o controle do gradiente de velocidades na cmara de floculao.

Para controlar a qualidade da gua floculada deve-se comparar visualmente os testes de floculao efetuados em laboratrio e amostras colhidas no flocodecantador, nas seguintes etapas:

- tempo de inicio de formao de flocos

- tempo de floculao

- tamanho dos flocos formados no final da floculao, comparando-se por tempo de decantao

A amostra colhida na cmara de floculao deve apresentar flocos formados de bom tamanho, com decantabilidade em torno de 10 minutos, sem apresentar flocos na superfcie (aps 10 minutos de repouso); caso isso no ocorra, devero ser verificadas as dosagens de produtos qumicos e a correo do pH de floculao.

controle do decantador

O controle da decantao ser efetuado atravs de inspees visuais da qualidade da gua decantada, colhida atravs da tomada de amostra de gua decantada, que dever apresentar um aspecto cristalino, sem flocos em suspenso. Caso a gua decantada apresente um aspecto amarelado, significa excesso de dosagem de sulfato de alumnio, com pH abaixo de 6,0, devendo ser corrigida a dosagem de produtos qumicos e a floculao do sistema. Caso acontea o escape de flocos para a superfcie do decantador, dever ser verificada a dosagem de produtos qumicos para correo de pH e floculao e a formao de flocos na segunda cmara de floculao, se estiverem perfeitas estar ento ocorrendo um excesso de lodo no concentrador de lodo, devendo ser diminudo o tempo entre aberturas da vlvula de descarga de lodo ou aumentado o tempo de abertura da mesma. A freqncia e a durao da extrao de lodo do concentrador, ser determinada em funo da qualidade de lodo formado com experincias em campo, levando-se em considerao que quanto maior a turbidez da gua bruta, maior a formao de lodo decantado.

controle do filtro de areia duplo fluxo

A gua filtrada deve se apresentar cristalina e livre de matrias em suspenso.

Se pequenos flocos so detectados na gua filtrada, pode estar ocorrendo o seguinte:

- o leito est fluidizado

- indicao da necessidade de lavagem do filtro, que j atingiu a perda de carga mxima (1,0 Kgf/cm).

No primeiro caso, a fluidizao do leito poder ser corrigida com o aumento de fluxo descendente da gua. No segundo caso, o filtro necessita ser lavado. Por se tratar de filtro tipo duplo fluxo, durante o perodo de lavagem no haver produo de gua filtrada para o reservatrio, sendo a lavagem efetuada com prpria gua decantada, proveniente do flocodecantador.

A seqncia de operao para funcionamento normal e lavagem do filtro a seguinte:

a) Funcionamento Normal

Abrir as vlvulas 1, 2 e 3.

b) Lavagem do Centro para BaixoAbrir as vlvulas 4 e 6, e permanecer abertas at sair gua limpa para o esgoto (aproximadamente 10 minutos).

c) Lavagem Geral

Abrir as vlvulas 1 e 5, e permanecer abertas at sair gua limpa para o esgoto (aproximadamente 10 minutos).

d) Pr Funcionamento

Abrir as vlvulas 1, 2 e 7, e permanecer abertas durante 3 a 5 minutos.

Nota: Em cada operao abrir somente as vlvulas mencionadas permanecendo as demais fechadas.

Vlvula 8 - purga de ar (vent)

Vlvula 9 - dreno

Recomendamos um estudo dos ciclos entre lavagens e tempos de lavagem, programando-se a lavagem em perodos de pouco consumo de gua, para no afetar a distribuio de gua para o frigorfico.

NOTA IMPORTANTE: O perodo mximo entre lavagens do filtro dever ser de 24 horas, em hiptese nenhuma dever ser ultrapassado este tempo, pois teremos uma colmatao profunda do material filtrante e consequentemente um tempo maior de lavagem do mesmo e possivelmente um decrscimo de vazo da ETA.

28.1.10 Manuteno

Tanques em ao carbono revestido (flocodecantador e filtro)

Os tanques devero ser inspecionados periodicamente na sua parte externa e os eventuais pontos de corroso devero ser lixados e repintados.

Uma pintura geral, pelo menos uma vez por ano, recomendvel.

Na parte interna deve-se efetuar inspees a cada seis meses, visando a preservao do revestimento.

Tanques de produtos qumicos Os tanques de produtos qumicos, devem ser lavados quinzenalmente, removendo-se os depsitos de produtos.

Bombas dosadoras Verificar a vazo de dosagem periodicamente, efetuando-se a limpeza das vlvulas de suco e recalque, demais caractersticas de manuteno encontram-se no manual especfico das bombas dosadoras.

Tubulaes e mangueiras de produtos qumicos corroso devido a vazamentos em conexes ou vlvulas.

de extrema importncia a lavagem da tubulao de dosagem de produtos qumicos, pelo menos uma vez a cada turno de 8 horas, como preveno contra incrustaes e entupimentos.

Material filtrante O nvel de material filtrante deve ser examinado anualmente para detectar possveis perdas. O estado do material tambm deve ser cuidadosamente inspecionado e caso haja contaminao, toda a carga dever ser substituda.29.Tratamento de gua potvelDefinio

gua Potvel aquela que rene caractersticas que a coloca na condio prpria para o consumo do ser humano. Portanto, a gua potvel deve estar livre de qualquer tipo de contaminao.

A gua potvel pode ser de uma fonte natural, desde que no haja nenhum tipo de contaminao em sua nascente ou percurso. Pode ser tambm obtida atravs de um processo de tratamento fsico e ou qumico. Nas cidades, este processo realizado nas ETAs (Estaes de Tratamento de gua).

Dependendo da qualidade original da gua, um ou mais processos de tratamento so aplicados. Entre os principais processos de tratamento de gua, podemos citar: decantao, filtrao, fluoretao, desinfeco e floculao

ETAPAS DO TRATAMETO

Floculao

Floculao o processo onde a gua recebe uma substncia qumica chamada de sulfato de alumnio e cal hidratada. Estes produtos fazem com que as impurezas se aglutinem formando flocos para serem facilmente removidos.

Decantao

Na decantao, como os flocos de sujeira so mais pesados do que a gua caem e se depositam no fundo do decantador.

Filtrao

Nesta fase, a gua passa por vrias camadas filtrantes onde ocorre a reteno dos flocos menores que no ficaram na decantao. A gua ento fica livre das impurezas. Estas trs etapas: floculao, decantao e filtrao recebem o nome de clarificao. Nesta fase, todas as partculas de impurezas so removidas deixando a gua lmpida. Mas ainda no est pronta para ser usada. Para garantir a qualidade da gua, aps a clarificao feita a desinfeco.

Clorao

A clorao consiste na adio de cloro. Este produto usado para destruio de microorganismos presentes na gua.

Fluoretao

A fluoretao uma etapa adicional. O produto aplicado tem a funo de colaborar para reduo da incidncia da crie dentria.

Laboratrio

Cada ETA possui um laboratrio que processa anlises e exames fsico-qumicos e bacteriolgicos destinados avaliao da qualidade da gua desde o manancial at o sistema de distribuio. Alm disso, existe um laboratrio central que faz a aferio de todos os sistemas e tambm realiza exames especiais como: identificao de resduos de pesticidas, metais pesados e plancton. Esses exames so feitos na gua bruta, durante o tratamento e em pontos da rede de distribuio, de acordo com o que estabelece a legislao em vigor.

Bombeamento

Concluindo o tratamento, a gua armazenada em reservatrios quando ento, atravs de canalizaes, segue at as residncias

30.PROCESSOS DE TRATAMENTO DE Efluente DomsticoEntre os processos existentes de tratamento de esgoto, estes so alguns selecionados de acordo com o grau de tratamento exigido pelo corpo receptor, ou seja, rios, lagos e outros.

Lodos ativados

Neste sistema, o esgoto vai para tanques de aerao onde as bactrias existentes no prprio esgoto se alimentam da matria orgnica e consomem oxignio. Para que essas bactrias se desenvolvam mais rapidamente e acelerem o processo de decomposio, recebem oxignio atravs dos aeradores. Com isso, as bactrias se agrupam, eliminando a matria orgnica, e passam para o tanque de decantao, formando um lodo. Esse lodo recirculado para o tanque de aerao, e o excedente descartado atravs dos leitos de secagem.

O sistema de lodos ativados est em operao nas cidades de Santa Maria, Rio Grande, Canoas, Santo ngelo e Sapucaia do Sul.

Tanques Imhoff

Este sistema formado de unidades compactadas que possuem no mesmo tanque os processos de decantao e digesto do lodo, feitos por bactrias anaerbicas, isto , que no necessitam de oxignio. Do tanque Imhoff saem trs correntes: esgoto tratado, com reduo de sua carga orgnica, gs gerado no processo de digesto do lodo e o lodo digerido, que vai para o leito de secagem.

As cidades de Torres, Esteio, Cachoeira do Sul e So Gabriel tm estaes com o tratamento atravs de tanques Imhoff.

Lagoas de estabilizao

No interior das guas das lagoas, as bactrias e algas utilizam a matria orgnica para sobreviver e desta forma, fazem a autodepurao do esgoto. Rosrio do Sul, Santa Rosa, Rio Grande, Cachoeirinha e Gravata optaram pelo tratamento atravs de lagoas de estabilizao.

Disposio no solo

A disposio de esgoto domstico no solo como processo de tratamento comunitrio uma prtica j antiga adotada pelo homem. Neste processo, o esgoto absorvido pela camada de solo atravs de bacias de infiltrao. Em Capo da Canoa, Xangril, Cidreira e Tramanda, a tcnica de tratamento escolhida foi a de disposio no solo.

Laboratrios

Cada sistema de tratamento possui um laboratrio que processa as anlises e os exames fsicos, qumicos e bacteriolgicos, fornecendo os dados que permitem verificar a eficincia do tratamento e conhecer as caractersticas dos esgotos e efluentes. As anlises mais complexas so realizadas no laboratrio especializado, onde se encontram equipamentos sofisticados e alta tecnologia.

31. Tratamento de efluente industrial31.1 1. INTRODUO

A utilizao de gua pela indstria pode ocorrer de diversas formas, tais como:

incorporao ao produto; lavagens de mquinas, tubulaes e pisos; guas de sistemas de resfriamento e geradores de vapor; guas utilizadas diretamente nas etapas do processo industrial ou incorporadas aos produtos; esgotos sanitrios dos funcionrios. Exceto pelos volumes de guas incorporados aos produtos e pelas perdas por evaporao, as guas tornam-se contaminadas por resduos do processo industrial ou pelas perdas de energia trmica, originando assim os efluentes lquidos.

Os efluentes lquidos ao serem despejados com os seus poluentes caractersticos causam a alterao de qualidade nos corpos receptores e conseqentemente a sua poluio (degradao). Historicamente o desenvolvimento urbano e industrial ocorreu ao longo dos rios devido disponibilidade de gua para abastecimento e a possibilidade de utilizar o rio como corpo receptor dos dejetos. O fato preocupante o aumento tanto das populaes quanto das atividades industriais e o nmero de vezes que um mesmo rio recebe dejetos urbanos e industriais, a seguir servindo como manancial para a prxima cidade ribeirinha.

A poluio hdrica pode ser definida como qualquer alterao fsica, qumica ou biolgica da qualidade de um corpo hdrico, capaz de ultrapassar os padres estabelecidos para a classe, conforme o seu uso preponderante. Considera-se a ao dos agentes: fsicos materiais (slidos em suspenso) ou formas de energia (calorfica e radiaes); qumicos (substncias dissolvidas ou com potencial solubilizao); biolgicos (microorganismos).

A poluio origina-se devido a perdas de energia, produtos e matrias primas, ou seja, devido ineficincia dos processos industriais. O ponto fundamental compatibilizar a produo industrial com a conservao do meio ambiente que nos cerca. Somente a utilizao de tcnica de controle no suficiente, mas importante a busca incessante da eficincia industrial, sem a qual a indstria torna-se obsoleta e fechada pelo prprio mercado. A eficincia industrial o primeiro passo para a eficincia ambiental.

A poluio pelos efluentes lquidos industriais deve ser controlada inicialmente pela reduo de perdas nos processos, incluindo a utilizao de processos mais modernos, arranjo geral otimizado, reduo do consumo de gua incluindo as lavagens de equipamentos e pisos industriais, reduo de perdas de produtos ou descarregamentos desses ou de matrias primas na rede coletora. A manuteno tambm fundamental para a reduo de perdas por vazamentos e desperdcio

de energia.

Alm da verificao da eficincia do processo deve-se questionar se este o mais moderno, considerando-se a viabilidade tcnica e econmica.Aps a otimizao do processo industrial, as perdas causadoras da poluio hdrica devem ser controladas utilizando-se sistemas de tratamento de efluentes lquidos.

Os processos de tratamento a serem adotados, as suas formas construtivas e os materiais a serem empregados so considerados a partir dos seguintes fatores: a legislao ambiental regional; o clima; a cultura local; os custos de investimento; os custos operacionais; a quantidade e a qualidade do lodo gerado na estao de tratamento de efluentes industriais; a qualidade do efluente tratado; a segurana operacional relativa aos vazamentos de produtos qumicos utilizados ou dos efluentes; exploses; gerao de odor; a interao com a vizinhana; confiabilidade para atendimento legislao ambiental; possibilidade de reuso dos efluentes tratados Um fator importante que determina o grau de controle da poluio por efluentes lquidos a localizao da indstria. Podemos citar como exemplo o caso de uma indstria que esteja localizada em uma bacia hidrogrfica de classe especial, que no poder lanar nesta nem mesmo os efluentes tratados. Nestes casos necessrio alm do tratamento, que seja feito uma transposio dos efluentes tratados para outra bacia, logicamente com maiores custos. Alm de atender aos requisitos especficos para o lanamento de efluentes, as caractersticas dos efluentes tratados devem ser compatveis com a qualidade do corpo receptor. Os sistemas de tratamento de efluentes so baseados na transformao dos poluentes dissolvidos e em suspenso em gases inertes e ou slidos sedimentveis para a posterior separao das fases slido-lquida. Sendo assim

se no houver a formao de gases inertes ou lodo estvel, no podemos considerar que houve tratamento. A Lei de Lavoisier, sobre a conservao da matria perfeitamente aplicvel, observando-se apenas que ao remover as substncias ou materiais dissolvidos e em suspenso na gua estes sejam transformados em materiais estveis ambientalmente. A poluio no deve ser

transferida de forma e lugar. necessrio conhecer o princpio de funcionamento de cada operao unitria utilizada bem como a ordem de associao dessas operaes que definem os processos de tratamento. Os sistemas de tratamento devem ser utilizados no s com o objetivo mnimo de tratar os efluentes, mas tambm atender a outras premissas. Um ponto importante

a ser observado que no se deve gerar resduos desnecessrios pelo uso do tratamento. A estao de tratamento no deve gerar incmodos seja por rudos ou odores, nem causar impacto visual negativo. Deve-se sempre tratar tambm os esgotos sanitrios gerados na prpria indstria, evitando-se assim a sobrecarga no sistema pblico. Assim cada indstria deve controlar totalmente a sua carga poluidora. Podemos sintetizar que um bom sistema de tratamento aquele que pode ser visitado.31.2. PARMETROS SANITRIOS

So os indicadores utilizados para o dimensionamento e o controle da poluio por efluentes industriais.

31.2.1. Apresentao geral.

Aps a utilizao das guas pelas indstrias, os diversos resduos e ou energias so incorporados alterando-lhes as suas caractersticas fsicas, qumicas e sensoriais, gerando assim os efluentes lquidos. Para a avaliao da carga poluidora dos efluentes industriais e esgotos sanitrios so necessrias as medies de vazo in loco e a coleta de amostras para anlise de diversos parmetros sanitrios que representam a carga orgnica e a carga txica dos efluentes. Os parmetros utilizados so conjugados de forma que melhor signifiquem e descrevam as caractersticas de cada efluente.

31.2.1.1 Caractersticas dos poluentes

Nas indstrias as guas podem ser utilizadas de diversas formas, tais como: incorporao aos produtos; limpezas de pisos, tubulaes e equipamentos; resfriamento; asperso sobre pilhas de minrios,etc. para evitar o arraste de finos e sobre reas de trfego para evitar poeiras; irrigao; lavagens de veculos; oficinas de manuteno; consumo humano e usos sanitrios. Alm da utilizao industrial da gua, esta tambm utilizada para fins sanitrios, sendo gerados os esgotos que na maior parte das vezes so tratados internamente pela indstria, separados em tratamentos especficos ou tratados at conjuntamente nas etapas biolgicas dos tratamentos de efluentes industriais. As guas residurias, neste caso os esgotos sanitrios, contm excrementos humanos lquidos e slidos, produtos diversos de limpezas, resduos alimentcios, produtos desinfetantes e pesticidas. Principalmente dos excrementos humanos, originam-se os microorganismos presentes nos esgotos. Os esgotos sanitrios so compostos de matria orgnica e inorgnica. Os principais constituintes orgnicos so: protenas, acares, leos e gorduras, microorganismos, sais orgnicos e componentes dos produtos saneantes. Os principais constituintes inorgnicos so sais formados de nions (cloretos, sulfatos, nitratos, fosfatos) e ctions (sdio, clcio, potssio, ferro e magnsio) .As caractersticas dos efluentes industriais so inerentes a composio das matrias primas, das guas de abastecimento e do processo industrial. A concentrao dos poluentes nos efluentes funo das perdas no processo ou pelo consumo de gua.

A poluio trmica, devido s perdas de energia calorfica nos processos de resfriamento ou devido s reaes exotrmicas no processo industrial, tambm importante fonte de poluio dos corpos hdricos. Neste caso o parmetro de controle a temperatura do efluente. As caractersticas sensoriais dos efluentes notadamente o odor e a cor aparente so muito importantes, pois despertam as atenes inclusive dos leigos podendo ser objeto de ateno das autoridades. O odor nos efluentes industriais pode ser devido exalao de substncias orgnicas ou inorgnicas devidas a: reaes de fermentao decorrentes da mistura com o esgoto (cidos volteis e gs sulfdrico); aromas (indstrias farmacuticas, essncias e fragrncias); solventes (indstrias de tintas, refinarias de petrleo e plos petroqumicos); amnia do chorume. A cor dos efluentes outra caracterstica confusamente controlada pela legislao . O lanamento de efluentes coloridos atrai a ateno de quem estiver observando um corpo hdrico. A cor no ambiente a cor aparente, composta de substncias dissolvidas (corantes naturais ou artificiais) e coloidais (turbidez).

As caractersticas fsico-qumicas so definidas por parmetros sanitrios que quantificam os slidos, a matria orgnica e alguns de seus componentes orgnicos ou inorgnicos. Os compostos com pontos de ebulio superiores ao da gua sero sempre caracterizados como componentes dos slidos.

Os slidos so compostos por substncias dissolvidas e em suspenso, de composio orgnica e ou inorgnica. Analiticamente so considerados como slidos dissolvidos quelas substncias ou partculas com dimetros inferiores a 1,2 m e como slidos em suspenso as que possurem dimetros superiores. Os slidos em suspenso so subdivididos em slidos coloidais e sedimentveis/ flutuantes. Os slidos coloidais so aqueles mantidos em suspenso devido ao pequeno dimetro e pela ao da camada de solvatao que impede o crescimento dessas partculas. importante ressaltar que partculas com dimetro entre 0,001 e 1,2 m so coloidais (suspenso), mas pela metodologia analtica padronizada so quantificadas como slidos dissolvidos. Os slidos sedimentveis e os flutuantes so aqueles que se separam da fase lquida

por diferena de densidade.

Alm do aspecto relativo a solubilidade, os slidos so analisados conforme a sua composio, sendo classificados como fixos e volteis. Os primeiros de composio inorgnica e os ltimos com a composio orgnica.A matria orgnica

A matria orgnica est contida na frao de slidos volteis, mas normalmente medida de forma indireta pelas demanda bioqumica de oxignio (DBO) edemanda qumica de oxignio (DQO). A DBO mede a quantidade de oxignio necessria para que os microorganismos biodegradem a matria orgnica. A DQO a medida da quantidade de oxignio necessria para oxidar quimicamente a matria orgnica. A matria orgnica ao ser biodegradada nos corpos receptores

causa um decrscimo da concentrao de oxignio dissolvido (OD) no meio hdrico, deteriorando a qualidade ou inviabilizando a vida aqutica.

A matria orgnica pode ser medida tambm como carbono orgnico total (COT), sendo este parmetro utilizado principalmente em guas limpas e efluentes para reuso.

Outros componentes orgnicos tais como os detergentes, os fenis e os leos e graxas podem ser analisados diretamente.

Os detergentes so industrialmente utilizados em limpezas de equipamentos, pisos, tubulaes e no uso sanitrio. Podem ser utilizados tambm como lubrificantes. Existem os detergentes catinicos e os aninicos, mas somente os ltimos so controlados pela legislao.

Os fenis podem originar-se em composies desinfetantes, em resinas fenlicas e outras matrias primas.

Os leos e graxas esto comumente presentes nos efluentes tendo as mais diversas origens. muito comum a origem nos restaurantes industriais. As oficinas mecnicas, casa de caldeiras, equipamentos que utilizem leo hidrulico alm de matrias primas com composio oleosa (gordura de origem vegetal, animal e leos minerais).

O potencial hidrogeninico (pH), indica o carter cido ou bsico dos efluentes. Nos tratamentos de efluentes o pH um parmetro fundamental para o controle do processo.

A matria inorgnica

A matria inorgnica toda quela composta por tomos que no sejam de carbono (exceto no caso do cido carbnico e seus sais). Os poluentes inorgnicos so os sais, xidos, hidrxidos e os cidos.

A presena excessiva de sais, mesmo sais inertes tais como o cloreto de sdio pode retardar ou inviabilizar os processos biolgicos, por efeito osmtico. Em casos extremos podem inviabilizar o uso das guas por salinizao.Os sais no inertes so tambm analisados separadamente, sendo os principais: os sulfatos que podem ser reduzidos aos sulfetos; os nitratos e nitritos que podem ser desnitrificados; sais de amnia que podem ser nitrificados.

O nitrognio e o fsforo so elementos presentes nos esgotos sanitrios e nos efluentes industriais e so essenciais s diversas formas de vida, causando problemas devido proliferao de plantas aquticas nos corpos receptores. Nos esgotos sanitrios so provenientes dos prprios excrementos humanos, mas atualmente tm fontes importantes nos produtos de limpeza domsticos e ou industriais tais como detergentes e amaciantes de roupas (VON SPERLING, 1996,

p. 31). Nos efluentes industriais podem ser originados em protenas, aminocidos, cidos fosfricos e seus derivados.

Os metais so analisados de forma elementar. Os que apresentam toxicidade so os seguintes: alumnio; cobre; cromo; chumbo; estanho; nquel; mercrio; vandio; zinco. A toxicidade dos metais funo tambm de seus nmeros de oxidao (cromo trivalente e hexavalente, etc). Outros metais tais como o sdio, clcio, magnsio, e potssio so analisados principalmente em casos de reuso de guas ou em casos nos quais a salinidade do efluente influencie significativamente em processos de corroso, incrustao e osmose.

Os principais anions so: amnio; cianeto; carbonato, bicarbonato; hidrxido; nitrato; nitrito; fosfato; sulfato; sulfito; sulfeto.

Agentes biolgicos

Os contaminantes biolgicos so diversos agentes patognicos ou no. As caractersticas bacteriolgicas dos esgotos referem-se presena de diversos microorganismos tais como bactrias inclusive do grupo coliforme, vrus e vermes . No caso das indstrias, as que operam com o abate de animais tambm so grandes emissoras de microorganismos, bem como muitas produtoras de alimentos. Os microorganismos presentes contaminam o solo, inclusive os lenis subterrneos e as guas superficiais, sendo responsveis pelas doenas de veiculao hdrica.

Gases

Os esgotos podem tambm contaminar o ar pela emisso de odores ftidos (gs sulfdrico e cidos volteis), e pela presena de microorganismos (aerossis). O ar tambm pode ser contaminado pelos efluentes industriais, por meio da emisso dos compostos volteis orgnicos ou inorgnicos. Alm dos incmodos causados pelos odores, existe tambm a toxicidade inerente a cada substncia emitida. Os gases dissolvidos so diversos: o oxignio, o gs carbnico, a amnia, o gs

sulfdrico. Existe tambm a emisso de compostos orgnicos volteis (VOCs) dos efluentes industriais, mas tambm podem ser oriundos de esgotos domsticos.

31.2. 2. Legislao ambiental

A legislao ambiental muito complexa, mesmo aquela somente aplicada indstria. Como estamos estudando o tratamento dos efluentes industriais necessitamos conhecer os padres de lanamento dos efluentes para diversos Estados brasileiros, com enfoque especial para suas especificidades. A legislao a primeira condicionante para um projeto de uma estao de tratamento de efluentes industriais, sendo importante ressaltar que as diferenas das legislaes muitas vezes inviabilizam a cpia de uma estao de tratamento que apresente sucesso em um Estado para outro. Uma ETEI pode ser suficiente para atender a legislao de um Estado mas no atender a todos os limites estabelecidos por outro Estado.

Os parmetros para controle da carga orgnica so aplicados de forma muito diferente, entre alguns Estados. No Estado do Rio de Janeiro a avaliao feita utilizando-se os parmetros DBO e DQO. Em relao a DBO a eficincia est diretamente ligada a carga orgnica em duas faixas: at 100 Kg DBO/d 70% e acima de 100 Kg DBO/d 90%. Em relao a DQO o controle realizado por

concentrao existindo uma tabela na qual a tipologia da indstria o indicador.

No Estado do Rio Grande do Sul as concentraes de DBO e DQO variam inversamente com a carga orgnica. Sendo assim quanto maiores as cargas orgnicas menores so as concentraes permitidas para lanamento.

No Estado de So Paulo o controle realizado utilizando-se somente a DBO como parmetro. exigida a reduo de carga orgnica de 80% ou que a DBO apresente concentrao mxima de 60mg O2 /L.

No Estado de Minas Gerais o controle realizado de duas formas. Por concentrao tanto da DBO quanto da DQO, sendo aplicados indistintamente para quaisquer indstrias. Os limites so 60 e 90 mgO2/L respectivamente. Por eficincia de reduo da carga orgnica em relao a DBO mnima de 85% sendo atendidas em relao a DBO pelo menos uma das duas condies.

O Estado de Gois limita a carga orgnica somente em relao a DBO, mas estabelecendo a concentrao mxima de 60 mgO2 /L ou sua reduo em 80%. Nos outros Estados o conceito o mesmo do CONAMA sendo a carga orgnica controlada apenas no corpo receptor.

Em relao aos slidos em suspenso, que na maioria dos casos, se de composio orgnica podem ser relacionados diretamente com a DQO, somente os Estados de Minas Gerais e Rio Grande do Sul estabelecem limites de concentrao para os mesmos.

As presenas dos parmetros, Dureza na legislao gacha e da Toxicidade aos Peixes na legislao fluminense, so fatos que devem ser observados.

No que se refere aos metais o que varia entre as diversas legislaes estaduais a concentrao dos parmetros.31.3. LEVANTAMENTO DE DADOS NAS INDSTRIAS

31.3.1 Procedimentos para a reduo das cargas poluidoras

Sendo os efluentes industriais as perdas de gua e matrias primas ou produtos oriundos do processo deve-se em primeiro lugar verificar se estas perdas no podem ser evitadas ou reduzidas antes de se realizar o monitoramento. Processos de limpeza de tanques, tubulaes e pisos devem ser sempre focos de ateno, pois nestes pontos originam-se importantes cargas poluidoras.

Sempre que os resduos puderem ser removidos na forma slida ou semi-slida tais como ps ou pastas, deve-se assim proceder, evitando-se a solubilizao e o arraste dos mesmos por lavagens. Este princpio pode ser aplicado tanto limpeza de reatores quanto de pisos.

Programas de manuteno preventiva devem ser implantados, pois as paralisaes do processo produtivo levam muitas vezes do descarte de produtos, aumentando a carga poluidora.

Vazamentos em bombas ou tubulaes tambm ocasionam a gerao de efluentes , devendo ser corrigidos.

A correta especificao das matrias primas tambm evita o descarte de materiais fora de especificao, que sinnimo de carga poluidora. A linha divisria entre poluentes e produtos exatamente a possibilidade de sua utilizao pelo mercado. Pode-se concluir que a melhor forma de se controlar a poluio industrial pela busca incessante da eficincia desses processos.

No caso de indstrias novas deve-se projeta-las com os tanques e tubulaes que favoream a limpeza e com a melhor relao entre os volume e a superfcie interna, o que no caso de limpezas teriam as menores perdas possveis (produtos aderidos s superfcies das tubulaes e tanques). Otimizar o arranjo geral de forma ser possvel o menor comprimento de tubulaes e ou nmero reduzido de conexes.

31.3.2. Levantamento de dados industriais

Para caracterizar a carga poluidora dos efluentes industriais necessrio o conhecimento prvio do processo industrial para a definio do programa de amostragem.

As informaes importantes a serem obtidas so: Lista de matrias-prima, principalmente aquelas que de alguma forma possam ser transferidas para os efluentes; fluxograma do processo industrial indicando os pontos nos quais so gerados efluentes contnuos ou intermitentes; identificar os pontos de lanamento de efluentes; definir o sistema de medio de efluentes e instal-lo.

O ritmo produtivo tambm deve ser conhecido, no s os horrios dos turnos de trabalho, como tambm o das operaes de limpeza, manuteno, ou por processos industriais sazonais (indstrias de frutas, produtos txteis relacionados moda, cosmticos, bebidas, etc.). Os parmetros escolhidos para a caracterizao dos efluentes devem ser: representativos da carga poluidora; servirem para a definio do processo de tratamento; servirem para o dimensionamento da estao de tratamento; atenderem ao programa de monitoramento estabelecido para o atendimento legislao ambiental.

A caracterizao fsico-qumica das guas, esgotos sanitrios, efluentes industriais e tambm dos resduos industriais (resduos slidos industriais - RSI), consiste em servios de determinao no campo e a utilizao do controle analtico de laboratrio relativos aos parmetros sanitrios e ambientais. Em virtude dos diferentes tipos de poluentes lanados nos corpos receptores so necessrios diversos parmetros de controle analtico. Os parmetros normalmente utilizados so os de natureza fsica, qumica e biolgica. Alm da caracterizao fsico-qumica e biolgica, necessria a medio de vazo associada coleta de amostras.

31.3.3. Programa de amostragem

Aps a definio do objetivo da amostragem o programa deve ser elaborado com base no levantamento prvio de dados industriais conforme descrito no item anterior, sendo composto dos seguintes itens:

Perodo de amostragem;

Metodologia para quantificao de vazes;

Coleta das amostras;

Anlises laboratoriais, sua interpretao e comparao com a legislao ambiental.

31.3.3.1. Perodo de amostragem

O perodo de amostragem pode ser definido pelo rgo ambiental, ou estabelecido de forma que seja representativo pelas caractersticas da produo industrial. Os fatores que podem influenciar o perodo de amostragem so:

Sazonalidade da produo (indstrias de alimentos, de cosmticos e txteis);

Variabilidade da produo;

Fatores climticos.

31.3.3.2. Coletas de amostras em diferentes matrizes

As coletas de amostras podem ser classificadas em simples ou compostas, observando-se que algumas medies diretas devem ser realizadas in loco. A definio do tipo de coleta funo da matriz a ser analisada, sendo diversas as matrizes que podem estar relacionadas com a qualidade ou impacto causado pelos efluentes industriais, tais como:guas naturais superficiais (rios, represas, lagoas, lagos e mar), subterrneas (fontes ou poos); esgotos sanitrios e efluentes industriais tratados ou no; resduos industriais. A seguir as matrizes mais comuns:

em rios, represas, lagos, lagoas e no mar:

Coletam-se amostras para verificar o enquadramento do manancial em conseqncia do lanamento de efluentes industriais. No caso de rios os pontos de amostragem devem ser situados montante e jusante do ponto de lanamento dos efluentes da indstria, conhecendo-se a zona necessria para a mistura.

em esgotos sanitrios:

Pode-se coletar as amostras que caracterizem os esgotos bruto e tratado ou em pontos do processo de tratamento. O objetivo pode ser de tratamento conjunto dos efluentes ou monitoramento independente. Em alguns casos verifica-se a possibilidade de interferncia nos sistemas coletores de esgotos sanitrios e industriais.

em efluentes industriais:

As amostras dos efluentes brutos servem para quantificar a carga poluidora, verificar a sua variabilidade, definir o processo de tratamento, dimensionar os sistemas de tratamento e para verificar as suas eficcia e eficincia.

em guas de abastecimento, com origem na rede pblica em guas subterrneas

Para anlises das guas de abastecimento fornecidas por algum rgo de saneamento; coletam-se amostras na rede de distribuio, nos reservatrios de gua e nos pontos de consumo; as amostras de poos freticos ou artesianos devem ser coletadas nos pontos imediatamente aps o bombeamento; as guas de fontes devem ser coletadas no ponto de surgncia; importante o

conhecimento das caractersticas fsico-qumicas, principalmente no que se refere s caractersticas inerentes estabilidade (incrustao, corroso), bem como oatendimento aos padres de potabilidade.

em piezmetros:

As amostras so coletadas conforme a Norma Brasileira, com o objetivo de monitorar os aterros sanitrios, de resduos industriais e reas com o solo contaminado. As tcnicas de coleta so definidas a partir da matriz (guas, esgotos sanitrios, efluente industrial e ou resduos), que por sua vez define os parmetros representativos a serem analisados. Os parmetros so definidos tambm pelos objetivos, ou seja, pela utilizao dos resultados analticos.

31.3.3.3. Amostragem de efluentes industriais

Objetivo: Definio da utilizao dos resultados.

Metodologia: Estabelecidos a matriz a ser caracterizada e os objetivos, podem ser definidos o perodo de coleta, os materiais necessrios, as condies para as coletas das amostras e os parmetros a serem analisados. Para alcanar o xito, deve-se ter em mente que a amostra coletada deve ser representativa e que essa deve preservar as suas condies at a entrada no laboratrio para a execuo das anlises.

Perodo: Defini-se o perodo, no qual sero coletadas as amostras, ou seja, durante quantos dias, em quais e por quantas horas e com qual freqncia sero as mesmas coletadas. Normalmente determina-se o perodo em funo de custos e prazo, desde que no haja comprometimento da tcnica. Este perodo funo da representatividade que se consegue com a amostra. Se uma indstria opera todos os dias da mesma forma, em um perodo de trs dias pode-se obter amostras representativas. Se a atividade industrial processar frutas que so matrias primas tipicamente sazonais, a caracterizao dos efluentes pode ser estendida em diversos perodos, de cada safra.

Materiais e equipamentos: Devem-se listar os materiais para a coleta das amostras, como por exemplo:

Materiais de uso comum Frascos especficos para os parmetros a serem coletados (etiquetados, contendo os preservativos qumicos ou no), gelo ou geladeira para as amostras, termmetro, fichas de campo, caneta esferogrfica, caneta para retroprojetor, relgio, GPS, capas de chuva, rguas, frascos com ala ou cabo, equipamentos de campo (pH, POR, oxmetro, condutivmetro).

Materiais para a coleta em corpos hdricos (rios, lagoas lagos e represas): coletesalva-vida, bia, corda, cinto de segurana, botas, garrafa de coleta e barco. Materiais para a coleta em sistemas de tratamento de esgotos e efluentes industriais: vertedores e outras instalaes de medio de vazo.

Equipe: A equipe para coleta de amostras deve ser constituda pelos tcnicos de coleta e por um coordenador de nvel superior da rea de conhecimento da matriz a ser caracterizada. Local e ponto de coleta: A localizao sempre a definio macro, ou seja, o endereo da indstria, o porto da cidade X, a ETE Y, etc. O ponto de coleta definido pela micro-localizao: afluente da ETEI; efluente da ETEI; ponto fixado pelas coordenadas geogrficas.

Exemplifica-se com um caso de coleta de amostra em rio. A localizao pode ser a de um trecho do rio, tal como o mdio Paraba do Sul. Em funo do nmero de pontos, de suas localizaes e o tempo necessrio para a locomoo entre esses, deve-se definir o nmero de tcnicos para a coleta. Pode-se verificar que a prvia determinao dos pontos importante, uma vez que define as equipes. Os locais so determinados primeiramente por mapa e marcados ponto a ponto, como por exemplo: debaixo da ponte tal, tantos metros acima de algum acidente geogrfico fixo, amarrar o ponto (coordenadas geogrficas com a utilizao de GPS), de maneira que se daqui a cinco anos for necessrio, possa ser possvel voltar exatamente ao mesmo local. No se pode aceitar a ordem de se fazer a coleta em um determinado local (pelo contratante ou rgo fiscalizador) se no h viabilidade fsica de coleta (h perigo ou risco de vida), mesmo que o ponto ordenado seja o ponto tecnicamente melhor.

Tipo de coleta

Outra definio importante sobre o tipo de amostra, ou seja, se a amostra simples ou composta.

A Amostra Simples representa o que est ocorrendo naquele momento. Se o manancial no varia muito, ela pode ser representativa.

A Amostra Composta formada por vrias e pequenas alquotas coletadas ao longo do tempo. cada turno (8 horas, 24 horas), coletam-se alquotas que formam as amostras compostas.

A amostra composta pode ser obtida por:

alquotas pr-estabelecidas ou volume pr-estabelecido.

alquotas variveis, que so aquelas nas quais o volume varia de acordo com, a vazo (neste caso so amostras de alquotas proporcionais vazo), por isto que em medies de gua e esgoto, tem que se ter um vertedor perto do ponto de coleta da amostra.

Dispositivos de Medio de Vazo

Existem dispositivos simples: para pequenas vazes, como por exemplo, cubagem. Anota-se o tempo que a gua leva para encher um recipiente de volume conhecido. Como a vazo o volume em funo do tempo, s dividir o volume do recipiente pelo tempo que se levou para ench-lo. Se no se conhece o volume do recipiente, faz-se uma marca no recipiente, anota-se o tempo e depois vai-se aferir o volume em outro local.

Existem locais de difcil acesso sendo praticamente impossvel instalar um dispositivo para se medir a vazo, ou nos casos que os custos forem elevados para se instalar um vertedor s para se coletar uma amostra, pode-se adotar o seguinte procedimento:

fecha-se a entrada do reservatrio, mede-se a altura (h) e o tempo (T) que leva para se ter um desnvel (_h). Isto deve ser feito sem que se prejudique o processo de fabricao. Neste caso, deve-se ter conhecimento do processo de fabricao para saber a quantidade de gua que se Incorporou ao produto (por exemplo refrigerante), e as guas que so evaporadas.

Em indstrias modernas h hidrmetros em cada seo para se controlar o consumo de cada seo da indstria ou etapa do processo. Aproveitam-se as medies parciais obtidas por estes hidrmetros em cada ramal ou seo para se chegar vazo total.

Vertedores:

Para cada faixa de vazo deve-se adotar um tipo de vertedor, com o seu formato e equao especfica.

vertedor retangular sem restrio ou contrao > 20 m3/h (usado para grandes vazes)

vertedor triangular de Thompson Q < 50 m3/h

Calha Parshall (tem padres pr estabelecidos), devendo ser adquirida, sendo indicada para vazes >50 m3/h.

Calha Parshall (tem padres pr estabelecidos), devendo ser adquirida, sendo indicada para vazes >50 m3/h.

A foto mostra um vertedor triangular de Thompson, com rgua de medio instalada.

Fluxmetros - Para calhas de rios, utilizam-se Fluxmetros para se obter a vazo.

Traadores Radioativos e Fluorimtricos - so utilizados nos casos de impossibilidade de instalao de medidores de vazo ou at mesmo para a

elaborao do as built da rede coletora de efluentes. Os traadores so utilizados tambm para se conhecer as zonas de disperso de efluentes lanados em rios ou em emissrios submarinos.

31.4. PROCESSOS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES LQUIDOS

Os sistemas de tratamentos de efluentes objetivam primordialmente atender legislao ambiental e em alguns casos ao reuso de guas. Para a definio do processo de tratamento dos efluentes industriais so testadas e utilizadas diversas operaes unitrias. Os processos podem ser classificados em fsicos, qumicos e biolgicos em funo da natureza dos poluentes a serem removidos e ou das operaes unitrias utilizadas para o tratamento.

31.4.1 Processos fsicos

So os processos que basicamente removem os slidos em suspenso sedimentveis e flutuantes atravs de processos fsicos, tais como: Gradeamento;

Peneiramento;

Separao de leos e gorduras;

Sedimentao;

Flotao;

So processos fsicos tambm aqueles capazes de remover a matria orgnica e inorgnica em suspenso coloidal e reduzir ou eliminar a presena de microrganismos tais como: Processos de filtrao em areia;

Processos de filtrao em membranas (micro filtrao e ultrafiltrao);

Os processos fsicos tambm so utilizados unicamente com a finalidade de desinfeco, tais como a radiao ultravioleta.

31.4.1.1 Gradeamento

Com o objetivo da remoo de slidos grosseiros capazes de causar entupimentos e aspecto desagradvel nas unidades do sistema de tratamento so utilizadas grades mecnicas ou de limpeza manual. O espaamento entre as barras varia normalmente entre 0,5 e 2 cm.

A foto mostra uma peneira com limpeza mecnica, instalada em um

abatedouro de aves.31.4.1.2 Peneiramento

Com o objetivo da remoo de slidos normalmente com dimetros superiores a 1 mm, capazes de causar entupimentos ou com considervel carga orgnica so utilizadas peneiras.

As peneiras mais utilizadas tm malhas com barras triangulares com espaamento variando entre 0,5 a 2mm, podendo a limpeza ser mecanizada (jatos de gua ou escovas) ou ser esttica. No caso de serem utilizadas peneiras em efluentes gordurosos ou com a presena de leos minerais deve-se utilizar as peneiras com limpeza mecanizada por escovas.

A utilizao de peneiras imprescindvel em tratamentos de efluentes de indstrias de refrigerantes, txtil, pescado, abatedouros e frigorficos, curtumes, cervejarias, sucos de frutas e outras indstrias de alimentos.

As peneiras devem ser aplicadas tambm em outros efluentes que apresentem materiais grosseiros, tais como: fiapos; plsticos; resduos de alimentos, etc. 31.4.1.3. Separao gua/ leo

O processo de separao um processo fsico que ocorre por diferena de densidade, sendo normalmente as fraes oleosas mais leves recolhidas na superfcie. No caso de leos ou borras oleosas mais densas que a gua, esses so sedimentados e removidos por limpeza de fundo do tanque.

O processo muito utilizado na indstria do petrleo, postos de servio, oficinas mecnicas e outras atividades que utilizam leo. Este processo no capaz de remover leo emulsionado, sendo utilizado na etapa preliminar dos sistemas de tratamento.

As fotos mostram caixas separadoras instaladas em uma indstria de bebidas (em cima) e a outra em um posto de servio (embaixo).

31.4.1.4. Sedimentao

O processo de sedimentao uma das etapas de clarificao, devendo ser aplicado conforme as caractersticas de cada efluente e do processo de tratamento. No caso dos processos que gerem lodos orgnicos deve-se evitar a permanncia exagerada desses no fundo dos decantadores para reduzir a sua anaerobiose e a conseqente formao de gases que causam a flutuao de aglomerados de lodos.

Isto pode ocorrer por simples anaerobiose com a formao de metano e gs carbnico e pela desnitrificao com a reduo dos ons nitratos a gs nitrognio. Pode ocorrer tambm a formao de gs sulfdrico pela reduo do on sulfato. A sedimentao um processo fsico, logo se deve evitar nos decantadores as condies para ocorrncia da atividade microbiana.

Nos casos de lodos originados nos processos qumicos ou com efluentes originados em processos industriais inorgnicos pode-se admitir um tempo de reteno maior dos lodos no fundo dos decantadores. Os decantadores apresentam diversas formas construtivas e de remoo de lodo,

com ou sem mecanizao. Os decantadores podem ser circulares ou retangulares, com limpeza de fundo por presso hidrosttica ou com remoo de lodo mecanizada por raspagem ou suco. No caso da presena de escumas (materiais flutuantes), necessrio um removedor de escuma.

Como qualquer outra unidade de tratamento os tanques de decantao so projetados para um equipamento especfico ou sistema de limpeza, no sendo viveis alteraes posteriores ao projeto.

REMOVEDOR DE LODO CIRCULAR

Os principais defeitos construtivos ou operacionais dos decantadores podem ser

verificados na tabela a seguir:

Defeitos construtivos ou de instalao dos decantadores

Vista de um decantador final instalado em uma indstria de bebidas, com lago de biomonitoramento esquerda.

31.4.1.5 Filtrao

o processo da passagem de uma mistura slido lquido atravs de um meio poroso (filtro), que retm os slidos em suspenso conforme a capacidade do filtro e permite a passagem da fase lquida.

Os filtros podem ser classificados como filtros de profundidade e de superfcie. Os filtros de profundidade promovem a reteno de slidos em toda a camada filtrante. Os filtros de superfcie apresentam camada filtrante uniforme, rgida e delgada, sendo o seu funcionamento semelhante ao de uma peneira.

O processo de filtrao em membranas atualmente o processo com maior desenvolvimento para aplicaes em efluentes industriais. A sua aplicao pode ocorrer tanto em reatores de lodos ativados quanto em processos de polimento para reteno de microorganismos ou molculas orgnicas responsveis por cor ou toxicidade.

Nos reatores biolgicos so empregadas as membranas de microfiltrao (concentrao de flocos biolgicos). Para o polimento dos efluentes so utilizadas as membranas de ultrafiltrao (reteno de microorganismos) e nanofiltrao (reteno de microorganismos e molculas orgnicas).

31.4.1.6 Flotao

A flotao outro processo fsico muito utilizado para a clarificao de efluentes e a conseqente concentrao de lodos, tendo como vantagem a necessidade reduzida de rea, tendo como desvantagem um custo operacional mais elevado devido mecanizao.

A flotao deve ser aplicada principalmente para slidos com altos teores de leos e graxas e ou detergentes tais como os oriundos de indstrias petroqumicas, de pescado, frigorficas e de lavanderias. A flotao no aplicada aos efluentes com leos emulsionados, a no ser que os efluentes tenham sido coagulados previamente. Alm de ser um processo unitrio utilizado no nvel primrio de tratamento, aplicado tambm na etapa de espessamento de lodo.

Existem flotadores a ar dissolvido (FAD), a ar ejetado e a ar induzido. A remoo do material flotado pode ser realizada por escoamento superficial como nos decantadores ou por raspagem superficial.

Amostra de indstria de margarina flotada em laboratrio

O fluxograma a seguir apresenta um esquema tpico de flotao para efluentes

Industriais

31.4.2 Processos qumicos

So considerados como processos qumicos esses que utilizam produtos qumicos, tais como: agentes de coagulao, floculao, neutralizao de pH, oxidao, reduo e desinfeco em diferentes etapas dos sistemas de tratamento; atravs de reaes qumicas promovem a remoo dos poluentes ou condicionem a mistura de efluentes a ser tratada aos processos subseqentes. Os

principais processos encontram-se listados a seguir:

Clarificao qumica (remoo de matria orgnica coloidal, incluindo os coliformes);

Eletrocoagulao (remoo de matria orgnica, inclusive de compostos coloidais, corantes e leos/ gorduras);

Precipitao de fosfatos e outros sais (remoo de nutrientes), pela adio de coagulantes qumicos compostos de ferro e ou alumnio;

Clorao para desinfeco;

Oxidao por oznio, para a desinfeco;

Reduo do cromo hexavalente;

Oxidao de cianetos;

Precipitao de metais txicos;

Troca inica.

4.2.1 A clarificao de efluentes

Os processos fsico-qumicos aplicados com o objetivo de clarificar efluentes so baseados na desestabilizao dos colides por coagulao seguido da floculao e separao de fases por sedimentao ou flotao.

Os colides podem ser formados por microorganismos, gorduras, protenas, e argilas, estando o dimetro das partculas coloidais na faixa de 0,1 de 0,01m.

A desestabilizao de colides pode ser conseguida por diversos meios: o calor; a agitao; agentes coagulantes qumicos; processos biolgicos; passagem de corrente eltrica (eletrocoagulao), ou ainda a eletrocoagulao com a adio de coagulantes qumicos.

A adio de agentes coagulantes (sais de ferro ou alumnio) muito utilizada, sendo tambm eficaz para a remoo de fsforo, tendo como desvantagens ocusto dos produtos qumicos e o maior volume de lodo formado. As grandes vantagens so a praticidade e a boa qualidade dos efluentes obtidos.

Amostra de indstria de papel

A eletrocoagulao a passagem da corrente eltrica pelo efluente em escoamento pela calha eletroltica, sendo responsvel por diversas reaes que ocorrem no meio: a oxidao dos compostos; a substituio inica entre os eletrlitos inorgnicos e os sais orgnicos, com a conseqente reduo da concentrao da matria orgnica dissolvida na soluo; a desestabilizao das partculas coloidais.

A separao das fases slida (escuma) e lquida (efluente tratado) ocorre na prpria calha. O arraste para a superfcie, dos cogulos e flocos formados, devido adsoro desses ao hidrognio gerado por eletrlise; a fase tratada escoada pela parte inferior da calha. A separao de fases pode ser melhorada por sedimentao posterior, por ocasio da dessoro do hidrognio.

Vista de calhas eletrolticas

31.4.2.2 Precipitao qumica

A precipitao de metais ocorre pela formao de hidrxidos metlicos, devendo ser verificada a curva de solubilidade dos metais (pH x solubilidade). A maior dificuldade a precipitao concomitante de diversos metais, sem que as curvas de solubilidade apresentem coincidncias entre as concentraes mnimas. Deve-se observar tambm se as concentraes mnimas obtidas pelo tratamento quando a precipitao ocorre em um pH comum a diversos metais so inferiores aos limites estabelecidos para lanamento nos corpos receptores ou na rede coletora.

31.4.2.3. Oxidao de cianetos

Devido toxicidade inerente ao on cianeto necessria a oxidao desses ons, para destruir as ligaes formadas entre os cianetos e os metais txicos a esses ligados. Deve-se ressaltar que se os metais estiverem complexados pelos cianetos, torna-se impossvel a sua precipitao. Os metais mais comumente ligados ao cianeto so o zinco, o cobre, o nquel, a prata e o cdmio.

A oxidao dos cianetos ocorre pela reao do on hipoclorito em meio alcalino, com a formao do gs carbnico e nitrognio. Os metais aps a oxidao dos cianetos tornam-se insolveis na forma de hidrxidos. O tempo da reao de aproximadamente 1 hora, para as duas etapas.

As reaes tpicas de oxidao so:

NaCN + NaOCl NaOCN + NaCl (primeira etapa)

As reaes parciais da primeira etapa so:

NaCN + NaOCl + H2O ClCN + 2 NaOH

ClCN + 2 NaOH NaCl + NaOCN + H2O

2 NaOCN + 3 NaOCl + H2O 3 NaCl + 2 NaHCO3 + N2 (Segunda etapa)

O pH deve ser mantido na faixa superior a 11,5 para evitar a liberao de cloreto

de cianognio (ClCN), gs extremamente txico.

Vantagens Desvantagens

31.4.2.4. Reduo do Cromo hexavalente

A utilizao de cromo hexavalente nos banhos de galvanoplastias e curtumes a principal origem do cromo nos efluentes industriais. O cromo ainda utilizado como componente de tintas anticorrosivas e em tratamento de guas para sistemas de resfriamento.

O cromo na forma hexavalente solvel em pH cido ou alcalino. Para que ocorra a sua remoo necessrio que o mesmo seja reduzido para a forma de cromo trivalente e precipitado como hidrxido. No caso do on cromato o Cromo +6 reduzido para o estado de oxidao +3 pela ao do dixido de enxofre ou compostos derivados (bissulfitos). A reduo do cromo ocorre em pH cido, inferior a 2,5. A velocidade da reao diminui rapidamente se o pH for superior a 3,5, estando as reaes apresentadas a seguir:

2 H2CrO4 + 3 SO2

Cr2 (SO4)3 + 2 H2O

As reaes de reduo com a utilizao de bissulfito so apresentadas a seguir:

4 H2CrO4 + 6 NaHSO3 + 3 H2SO4 2 Cr2 (SO4)3 + 3 Na2SO4 + 10 H2O

ou

H2Cr2O7 + 3 NaHSO3 + 3 H2SO4 Cr2 (SO4)3 + 3 NaHSO4 + 4 H2O

Vantagens Desvantagens

Pelas reaes apresentadas 3 g de bissulfito de sdio podem reduzir 1 g de cromo hexavalente. Deve-se considerar o consumo de bissulfito devido presena de compostos orgnicos oriundos dos banhos da galvanoplastia, o que na prtica pode aumentar em at 15 % o consumo do bissulfito.

31.4.2.5. Precipitao do fsforo

A coagulao qumica e posteriormente a precipitao do fsforo o mtodo mais eficaz para a remoo deste nutriente dos esgotos sanitrios ou efluentes industriais. Outro processo igualmente eficaz a eletrocoagulao. Em ambos os casos a reao mais comum ocorre entre o on frrico e o on fosfato, com a conseqente precipitao do fosfato frrico. A reao ocorre tambm com o on alumnio, por coagulao ou por eletrocoagulao. A reao entre estes ons est apresentada a seguir:

Fe+3 + [PO4 ]-3 FePO4 insolvel

Al+3 + [PO4 ]-3 AlPO4 insolvel

No caso dos efluentes industriais, quando h clarificao dos efluentes montante das etapas biolgicas de tratamento, ocorre tambm a remoo do fsforo. Assim esse nutriente fica indisponvel para a etapa biolgica do processo, sendo necessria a sua adio conforme a proporo com a carga orgnica (relao DBO: N: P).

Pode ocorrer tambm a precipitao qumica do fsforo pela reao com o clcio e o magnsio presentes nos efluentes (dureza).

31.4.3 Processos biolgicos

Os processos biolgicos de tratamento reproduzem em escala de tempo e rea os fenmenos de autodepurao que ocorrem na natureza. Os tratamentos biolgicos de esgotos e efluentes industriais tm como objetivo remover a matria orgnica dissolvida e em suspenso, atravs da transformao desta em slidos sedimentveis (flocos biolgicos), ou gases .

Os produtos formados devem ser mais estveis, tendo os esgotos ou efluentes industriais tratados um aspecto mais claro, e significativa reduo da presena de microorganismos e menor concentrao de matria orgnica. Os processos de tratamento biolgicos tm como princpio utilizar a matria orgnica dissolvida ou em suspenso como substrato para microorganismos tais como bactrias, fungos e protozorios, que a transformam em gases, gua e novos microorganismos.

Os microorganismos, atravs de mecanismos de produo de exopolmeros , formam flocos biolgicos mais densos que a massa lquida, da qual separam-se com facilidade.

A frao da matria orgnica transformada em slidos situa-se na faixa de 6 a 60% , dependendo de diversos fatores, tais como, o processo adotado e a relao alimento / microorganismos (A/M). A outra parte da matria orgnica transformado em gases, notadamente o gs carbnico e/ ou em metano nos sistemas anaerbios.

Os flocos biolgicos em excesso, chamado de excesso de lodo, so retirados dos sistemas de tratamento e submetidos a processos de secagem natural ou mecanizada.

Os esgotos e os efluentes industriais clarificados devido remoo da matria orgnica em suspenso (coloidal ou sedimentvel) e dissolvida, bem como pela reduo da presena de microorganismos, so considerados tratados. O grau de tratamento requerido funo da legislao ambiental, ou seja, das caractersticas ou pelo uso preponderante atribudo ao corpo receptor. Os principais processos so:

Lagoas anaerbias e fotossintticas;

Os processos aerbios so normalmente representados por lodos ativados e suas variantes: aerao prolongada; lodos ativados convencionais; lagoas aeradas facultativas; aeradas aerbias;

Os processos facultativos so bem representados pelos processos que utilizam biofilmes (filtros biolgicos, biodiscos e biocontactores) e por algumas lagoas (fotossintticas e aeradas facultativas). Os biocontactores apresentam tambm processos biolgicos aerbios.

Os processos anaerbios ocorrem em lagoas anaerbias e biodigestores.

31.4.3.1 Lodos ativados

O processo fundamentado no fornecimento de oxignio (ar atmosfrico ou oxignio puro), para que os microorganismos biodegradem a matria orgnica dissolvida e em suspenso, transformando-a em gs carbnico, gua e flocos biolgicos formados por microorganismos caractersticos do processo. Esta caracterstica utilizada para a separao da biomassa (flocos biolgicos) dos efluentes tratados (fase lquida). Os flocos biolgicos formados apresentam normalmente boa sedimentabilidade. Com a contnua alimentao do sistema pela entrada de efluentes (matria orgnica), ocorre o crescimento do lodo biolgico, sendo esse denominado de

excesso de lodo. No caso de concentraes de lodo acima das previstas operacionalmente, o mesmo deve ser descartado. A eficincia do processo est relacionada com a relao de cargas orgnica afluente (diariamente), e a massa de microorganismos contida no reator (slidos

em suspenso volteis).

A relao alimento/microorganismo pode ser expressa pela frmula a seguir:

Alm