tratamento de resíduos agroindustriais

Componente:

TRATAMENTO DE RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS

Professor:Victor Hugo Gomes Sales

Curso Técnico Subseqüente em AgroindústriaMódulo III

AGROINDUSTRIAIS

Paraíso, Maio de 2011

Tema: CARACTERIZAÇÃO DE RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS.

RESÍDUOS SÓLIDOS

RESÍDUOS SÓLIDOS.

Os resíduos sólidos de agroindústrias (bagaços, tortas, restos de frutas e hortaliças, etc.) são provenientes de:

� Indústria sucro-alcooleiras (bagaços);

� Matadouros e indústrias do processamento de carnes (vísceras e carcaçade animais);de animais);

� Frutas e hortaliças (bagaço, tortas, refugo e restos),

� Indústria da celulose e papel (resíduos da madeira, lodo do processo deprodução e do tratamento de águas residuárias),

� Curtumes (aparas de couro e lodo do processo e tratamento de águasresiduárias), etc.

RESÍDUOS SÓLIDOS.INDUSTRIA DE PROCESSAMENTO DE CARNES GERA:

� Sangue;

� Banha;

� Sólidos orgânicos ou inorgânicos;

� Sais e químicos que são adicionados durante as operações de� Sais e químicos que são adicionados durante as operações deprocessamento.

NA INDUSTRIALIZAÇÃO DE PEIXE GERA:

� Pequenos pedaços de peixes;

� Escamas e peles;

� Vísceras, etc.

RESÍDUOS SÓLIDOS.

NOS CRIATÓRIOS DE ANIMAIS EM CONFINAMENTO (SUÍNOS, AVES, BOVINOS, EQUINOS E OVINOS) GERA:

Grandes quantidades de dejetos que podem ser manejados na forma sólida (conteúdos de sólidos totais maiores que 15-20 dag L-1) e são denominados “estercos”.

RESÍDUOS DOS CULTIVOS AGRÍCOLAS SÃO:

Constituídos pelos restos de plantas não aproveitados comercialmente (“cana” de milho, “palha” de feijão, “palha” de soja, etc.).

ASPECTOS NEGATIVOS

� CONTAMINAÇÃO DIRETA

� FERMENTAÇÃO DO MATERIAL COM FORMAÇÃO DE ACIDOS ORGÂNICOS

� “CHORUME” – LÍQUIDO DE ELEVADA DBO

� LIXIVIAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS TÓXICAS COM GERAÇÃO DE MAUS ODORES� LIXIVIAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS TÓXICAS COM GERAÇÃO DE MAUS ODORES

� DIMINUIÇÃO DO OXIGÊNIO DISSOLVIDO EM AGUAS SUPERFICIAIS

� HABITAT (BACTÉRIAS, FUNGOS, VÍRUS, PROTOZOÁRIOS E ETC)

� E PROLIFERAÇÃO DE MACRO VETORES (MOSCAS, MOSQUITOS, BARATAS E RATOS).

Tema: CARACTERIZAÇÃO DE RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS.

ÁGUAS RESIDUÁRIAS

AGUAS RESIDUÁRIAS.

A determinação da vazão de águas residuárias nasagroindústrias, se não puder ser obtida diretamente em pontosde lançamento, pode ser estimada tomando-se por base oconsumo de água no processo de produção, incluindo-seáguas usadas na lavagem de pisos e maquinário.

Os principais impactos ambientais proporcionados peloOs principais impactos ambientais proporcionados pelolançamento de águas residuárias agroindustriais, semtratamento prévio, em corpos hídricos são a elevação da DBOda água, o que provoca diminuição do oxigênio dissolvido nomeio; alteração da temperatura e aumento da concentração deSS (aumento da turbidez) e SST na água; eutrofização doscorpos hídricos e proliferação de doenças veiculadas pelaágua.

AGUAS RESIDUÁRIAS.

NOS CRIATÓRIOS DE ANIMAIS GERAÇÃO DE EFLUENTES:

� Suinoculturas - Entre 8 e 25 litros de águas residuárias por animal por dia.

� Bovinocultura - 4,6 dag/kg da massa viva do animal.

� Ovinocultura - 3,6 dag/kg de sua massa viva.� Ovinocultura - 3,6 dag/kg de sua massa viva.

As características químicas e físicas das águas residuárias de criatórios de animais são altamente variáveis

� Digestibilidade e composição da ração

� Idade dos animaisANÁLISES LABORATORIAIS

AGUAS RESIDUÁRIAS.

Gênero TipoUnidade

produçãoCarga de DBO

(kg/unid)DBO (mg/L) SS (kg/unid)

5.000 -

Quadro - Dados médios de produção de águas residuárias, considerandodiferentes unidades de produção, além das faixas normais para os principaisparâmetros de sua caracterização.

CR

IAT

ÓR

IO D

E

AN

IMA

IS

Suinocultura t.viva.dia 1,5 – 2,5 5.000 -20.000

-

Vacas leiteiras t.viva.dia 0,8 – 2,0 1500-5000 -

Bovinos de corte

t.viva.dia 1,6 5.000-15.000 12

Eqüinos t.viva.dia 1,0 – 1,6 5.000-10.000 12

Ovinos t.viva.dia 0,9 2.000-3.000 15

AGUAS RESIDUÁRIAS.AGROINDUSTRIAS GERAÇÃO DE EFLUENTES:

A vazão de águas residuárias em agroindústrias é função, principalmente, do tipo e quantidade de matéria-prima processada e

das técnicas empregadas no processamento

� Beneficiamento de frutos do cafeeiro

1 litro para cada litro de fruto lavado;

4 litros para cada litro de fruto despolpado, quandonão for feita a recirculação da água.

QUADRO - Características químicas e bioquímicas da águaresiduária da lavagem e descascamento/despolpa (Desc/desp)dos frutos do cafeeiro.

AGUAS RESIDUÁRIAS.� Usinas sucro-alcooleiras

Usinas açucareiras com destilaria, a geração de vinhaçaestá entre 150 e 300 m3 por cada 1.000 toneladas de cana-de-açúcar processada.

A vinhaça é o principal resíduo de usinas de produção deA vinhaça é o principal resíduo de usinas de produção deálcool e aguardente. Elevada DBO (>20.000 mg.L-1).

Devido à sua riqueza em matéria orgânica e nutrientes,particularmente K, conforme pode-se verificar no Quadro aseguir, torna conveniente a sua aplicação na lavouracanavieira.

QUADRO - Análise física, química e bioquímica da vinhaça

� Laticínios

Processamento do leite para consumo “innatura” gera cerca de 3,25 litros de água residuáriaspara cada litro de leite processado.

AGUAS RESIDUÁRIAS.

para cada litro de leite processado.

Na produção de queijo gera-se entre 3 e 4 litrosde água residuárias para cada litro de leiteprocessado, além de mais 5 a 10 L de soro paracada quilo de queijo produzido.

� Laticínios

A DBO do leite integral é cerca de 100.000 mg L-1 eexigem uma alta demanda de oxigênio para suadecomposição, mesmo em pequenas quantidades

AGUAS RESIDUÁRIAS.

decomposição, mesmo em pequenas quantidades

Seu valor nas águas residuárias irá depender dotipo de processamento a que o leite foi exposto e do tipode produto manufaturado.

� Laticínios

� Para cada 1.000 kg de leite processado 2,0 kg ou maisde DBO, a água residuária contém 4.200 mg L-1 de

AGUAS RESIDUÁRIAS.

de DBO, a água residuária contém 4.200 mg L deDBO.

� Em um laticínio com queijaria, em razão do soro, quecontém cerca de 4 dag L-1 de sólidos e elevada DBO(entre 30.000 a 60.000 mg.L-1), as águas residuáriasgeradas apresentam maior carga orgânica.

AGUAS RESIDUÁRIAS.

� Matadouros Frigoríficos

Os volumes de água gastos estão entre 0,25 e 0,4 m3 para cada animal abatido, sendo distribuídos da seguinte forma:

Quadro – Consumo de água por seção.

Seção Quantidade de Água (m3)

Abate 0,9

Bucharia, Triparia, Sanitários e etc. 1,0

Áreas Externas (Currais, pátios e etc) 0,6

AGUAS RESIDUÁRIAS.

� Curtumes

No geral, as águas residuárias de curtume caracterizam-se por apresentarem:

� Elevado pH;� Elevado pH;

� Alta carga orgânica;

� Grande quantidade de sólidos suspensos (pelos e carnaça);

� Intensa cor e grande dureza;

� Elevadas concentrações de sulfetos e de cromo.

AGUAS RESIDUÁRIAS.

� Curtumes

As águas residuárias da etapa de curtição (acidificaçãoe curtição propriamente dita) contêm, enzimas e curtientes(vegetais e minerais utilizados para facilitar o curtimentodo couro) e ácidos minerais (HCl) e orgânicos (lático edo couro) e ácidos minerais (HCl) e orgânicos (lático efórmico), apresentando, por isso, pH ácido.

Apresentam, também, elevada turbidez e cor verde(curtição por cromo) ou castanha (curtição por taninos).Dependendo do curtiente utilizado, essas águasresiduárias apresentarão maior ou menor DBO.

AGUAS RESIDUÁRIAS.

� Indústrias de processamento de frutas e hortaliça

Em indústrias de processamento de frutas e hortaliçassão gerados resíduos sólidos e líquidos. As águasresiduárias apresentam:

� Elevado conteúdo orgânico;

� Altas temperaturas;

� Baixas concentrações de sólidos em suspensão; e

� DBO relativamente baixa.

� Indústrias de processamento de frutas e hortaliça

Águas residuárias do processamento de cenoura etomate apresentam, respectivamente:

AGUAS RESIDUÁRIAS.

� DQO 1.750-2.900 e 650-2.300 mg L-1

� DBO de 800-1.900 e 450-1.600 mg L-1.

A lavagem de batata gera efluentes de DBO em torno de3.300 mg L-1.

� Indústrias de processamento de Carnes

1) Matadouro Bovinos

� Em matadouros de bovinos as águas residuárias sãocompostas de sangue (156.000 mg.L-1 de DBO );

AGUAS RESIDUÁRIAS.

compostas de sangue (156.000 mg.L-1 de DBO5);

� Apararas, sebo, pêlos, parte da barrigada, além dedejetos do animal abatido.

O sangue bovino tem DBO5 de 156.000 mg L-1, DQO de218.300 mg L-1 e pH de 7,3.

� Indústrias de processamento de Carnes

2) Matadouro de Aves

Em abatedouros de frangos, as águas residuárias deprocesso apresentam DBO e DQO mais elevadas do que

AGUAS RESIDUÁRIAS.

processo apresentam DBO e DQO mais elevadas do queas de lavagem das máquinas e pisos, apresentando:

� As primeiras DBO em torno de 3.900 mg L-1 e DQO de16.230 mg L-1

� As segundas DBO de 2.350 mg L-1 e DQO de 4.850 mg L-1

� Indústrias de processamento de Carnes

2) Matadouro de Aves

AGUAS RESIDUÁRIAS.

� O conteúdo de óleos e graxas é, no entanto, maior naságuas de lavagem, alcançando concentração de 8.000mg L-1,

� As águas de processo apresentam valor de 2.500 mg L-1.

TEMA:

PRINCIPAIS SISTEMAS DE TRATAMENTO.TRATAMENTO.

MÉTODOS APLICADOS

Método físico

Método biológico

Método químico

MÉTODO FÍSICOMÉTODO FÍSICO ⇒⇒⇒⇒ utiliza forças físicas:

PROCESSOS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES SE RESUME EM:

* decantação (usa a força gravitacional)

* floculação (agrupamento das partículas por colisão)

* flotação (usa o arraste dos particulados por pequenas

partículas de ar formadas no volume do reator.

Outros métodos físicos incluem: peneiramento, desintegração,

equalização, mistura e filtragem

SEQÜÊNCIA DE UTILIZAÇÃO DOS MÉTODOS FÍSICOSMÉTODOS FÍSICOS NUMA

PLANTA CONVENCIONAL DE TRATAMENTO DE EFLUENTES

MÉTODO BIOLÓGICO ⇒⇒⇒⇒ utiliza o metabolismo de microrganismos

Processo em batelada

Processo contínuo

Fundamentos do tratamento biológicobiológico de efluentes

Processo contínuo

Necessidades dos microrganismos para o

metabolismo.

Carbono:

síntese celularDióxido de carbono = autotrófico

Fonte de energia: luz (fototróficos); reações de oxi-redução (chemotróficos)

Compostos orgânicos = heterotrófico

Nutrientes (N, P, S, K, Ca, Mg)

Carbono + Nutrientes = SUBSTRATOSUBSTRATO

Os processos de tratamento biológico podem ser:

AERÓBIOS, ANAERÓBIOS, FACULTATIVOS.

LAGOASLAGOAS

--Facultativas* Facultativas*

--De maturaçãoDe maturação

--Lagoas anaeróbiasLagoas anaeróbias

--Lagoas aeradasLagoas aeradas

MÉTODO QUÍMICO ⇒⇒⇒⇒ utiliza processos químicos

COAGULAÇÃO = desestabilização das partículas coloidais (0,1 – 1 µµµµm)

Coagulação por neutralização da carga.

OXIDAÇÃO = objetivo é obter produtos finais ou intermediários de mais fácil

biodegradação, ou removíveis por adsorção

PRECIPITAÇÃO QUÍMICA = alterar o equilíbrio iônico de um composto metálico

para produzir um precipitado insolúvel

A TÉCNICA É UTIL PARA REMOVER ÍONS METÁLICOS COMO OS DE

CÁLCIO E MAGNÉSIO; ÂNIONS FOSFATOS; METAIS PESADOS

biodegradação, ou removíveis por adsorção

Os oxidantes químicos mais usados são: oxigênio; cloro; permanganato de

potássio; ozônio, peróxido de hidrogênio

OS POLUENTES DE POSSÍVEL REMOÇÃO SÃO: FERRO; MANGANÊS E

CIANETOS (altamente tóxicos); ORGÂNICOS (pesticidas)

ADSORÇÃO COM CARVÃO ATIVADO = adsorção física de compostos orgânicos

solúveis na superfície do carvão

A TÉCNICA É UTIL PARA REMOVER SOLVENTES ORGÂNICOS;

COMPOSTOS DE ALTO PESO MOLECULAR; METAIS PESADOS

TECNOLOGIA DE MEMBRANA = separação seletiva de diferentes compostos

PROCESSOS: Microfiltragem, Ultrafiltragem, Nanofiltragem e Osmose reversa

WETLANDS CONSTRUÍDAS

Historicamente, os processos de tratamento de efluentes têm sido

direcionados para remoção de sólidos suspensos totais (SST), matéria

orgânica biodegradável (DBO) e remoção de organismos patogênicos

(presença de coliformes).

MÉTODOS MÉTODOS

ALTERNATIVOSALTERNATIVOS

� ELETRÓLISE = visando principalmente remoção de matéria orgânica

� IRRADIÇÃO ULTRA-VIOLETA = visando principalmente desinfecção.

� Comprimentos de onda de 260 – 265 nm têm função germicida.

� Ação: material genético dos microrganismos (ácido nuclêico)

� FUNGOS FILAMENTOSOS = Aspergillus niger, Aspergillus flavus e Drechslera sp

MÉTODOS ALTERNATIVOS

� FUNGOS FILAMENTOSOS = Aspergillus niger, Aspergillus flavus e Drechslera sp

� OZÔNIO = oxidação de microrganismos (desinfecção) e de compostos como

fenol, cianeto, metais pesados e orgânicos

� PROCESSOS DE OXIDAÇÃO AVANÇADOS = utiliza radiação ionizante

proveniente de feixe de elétrons de alta energia, gerados em aceleradores

industriais.

Tema:

SISTEMAS DE TRATAMENTO

RESÍDUOS AGROINDUSTRIAISOPERAÇÕES, ROCESSOS E SISTEMAS

Tratamento preliminar

Tratamento primário

Tratamento secundário

Níveis do Tratamento de Efluentes.

Tratamento terciário ou

pós-tratamento

São constituídos de etapas (operações unitárias), que

objetivam a remoção dos poluentes.

SISTEMAS DE TRATAMENTO.

� Preliminar: remoção de sólidos sedimentáveis grosseiros (areia,

terra diatomácea, carvão, pó de pedra e similares), compreende

também a remoção por diferença de densidade de Óleos e Graxas

livre em Separação Água e Óleo.

� Primário: remoção de sólidos por sedimentação ou flotação, ou pela

associação de coagulação e floculação (clarificação físico-química).

�Secundário: remoção de matéria orgânica biodegradável

dissolvida ou coloidal. Remove também nutrientes:

nitrogênio e fósforo.

�Terciário: melhoria da qualidade dos efluentes tratados

SISTEMAS DE TRATAMENTO.

�Terciário: melhoria da qualidade dos efluentes tratados

pelas remoções de cor residual; turbidez (remoção de

colóides, metais pesados, N, P, compostos orgânicos

refratários aos níveis de tratamento anteriores); e

desinfecção do efluente tratado.

PRINCIPAIS PROCESSOS DE TRATAMENTO:

Devido à complexidade da composição dos efluentes industriais,

são necessárias as associações de diversos níveis de tratamento

para a obtenção de efluentes com as qualidades requeridas pelos

SISTEMAS DE TRATAMENTO.

para a obtenção de efluentes com as qualidades requeridas pelos

padrões de lançamento.

Os processos mais indicados para efluentes da tipologia comum

no parque industrial brasileiro estão indicados a seguir.

INDÚSTRIAS ALIMENTÍCIAS – Bebidas (REFRIGERANTES):

Os efluentes ricos em açúcares, alguns corantes e outroscomponentes das bebidas são gerados:

� Nas lavagens das salas da xaroparia e de pisos;

SISTEMAS DE TRATAMENTO.

� Nas lavagens das salas da xaroparia e de pisos;

� Linhas de enchimento de latas e garrafas;

� Descartes de produtos retornados do mercado; e

� Esgotos sanitários.

INDÚSTRIAS ALIMENTÍCIAS – Bebidas (REFRIGERANTES):

O tratamento desse efluente é constituído de trêsetapas:

� Preliminar: remoção de areia, separação de água e óleo e

SISTEMAS DE TRATAMENTO.

� Preliminar: remoção de areia, separação de água e óleo epeneiramento;

� Primário: correção de pH;

� Secundário: reator anaeróbio seguido de lodos ativados.

Os efluentes ricos em açúcares (malte e cevada) e outroscomponentes das cervejas, tais como:

� Nas lavagens das salas de fermentação;

SISTEMAS DE TRATAMENTO.

INDÚSTRIAS ALIMENTÍCIAS – Bebidas (CERVEJAS)

� Linhas de enchimento de latas e garrafas;

� Lavagens de pasteurizadores e pisos;

� Descartes de produtos retornados do mercado; e

� Esgotos sanitários dos funcionários.

O processo de tratamento desse efluente é constituído de trêsetapas:

� Preliminar: remoção de areia, separação de água e óleo,peneiramento e correção do pH

INDÚSTRIAS ALIMENTÍCIAS – Bebidas (CERVEJAS)

SISTEMAS DE TRATAMENTO.

� Secundário: Processo misto anaeróbio, biodigestão (em duasetapas sendo a primeira constituída por hidrólise ácida e asegunda pela etapa metanogênica) e aeróbio, lagoa aerada oulodos ativados.

� Secundário simples, pode ser composto somente de processoaeróbio, no caso os lodos ativados.

Os efluentes são gerados em diversas etapas doprocessamento do pescado, tais como:

� Recepção do pescado;

�Condensação nas câmaras frigoríficas;

INDÚSTRIAS ALIMENTÍCIAS - PESCADO:

SISTEMAS DE TRATAMENTO.

�Condensação nas câmaras frigoríficas;

� Evisceração e Salmoura;

� Acondicionamento em latas, recravamento, autoclavagem e lavagem;

�Cozimento, adição do óleo

� Lavagens para resfriamento.

O processo de tratamento desse efluente é constituído de trêsetapas:

� Preliminar: peneiramento e equalização para a remoção deescamas e pedaços de peixes.

INDÚSTRIAS ALIMENTÍCIAS - PESCADO:

SISTEMAS DE TRATAMENTO.

� Primário: clarificação físico-química por adição de coagulantesquímicos e cloreto férrico, por flotação remoção de óleosemulsionados e sólidos coloidais.

� Secundário: biodigestão, remoção da matéria orgânicadissolvida em reator anaeróbio.

Os efluentes são gerados nas lavagens de pisos e dasinstalações nas seguintes etapas da produção:

� Área de recebimentos das aves;

� Lavagens das caixas utilizadas no transporte;

INDÚSTRIAS ALIMENTÍCIAS – Abatedouro de Aves:

SISTEMAS DE TRATAMENTO.

� Lavagens das caixas utilizadas no transporte;

� Sala de abate; sala de sangria escaldamento;

� Depenagem mecanizada;

� Evisceração, resfriamento com gelo;

�Embalagem ,congelamento e expedição.

O processo de tratamento desse efluente é constituído de trêsetapas:

� Preliminar: peneiramento para remoção de penas e vísceras,separação de gorduras

INDÚSTRIAS ALIMENTÍCIAS – Abatedouro de Aves:

SISTEMAS DE TRATAMENTO.

� Secundário: lagunagem - uma série de lagoas anaeróbia,facultativa e de aguapé

No caso de não haver espaço para a implantação de lagoas oprocesso preliminar é complementado com o tanque deequalização, seguido de clarificação físico-química (flotação) etratamento por lodos ativados.

Obs.: Recomenda-se o aproveitamento do sangue, vísceras e penas nafabricação de farinha de aves (ração).

Os efluentes são gerados nas seguintes etapas do processoindustrial:

� Águas de Banho;

� Limpeza de pocilgas e currais;

SISTEMAS DE TRATAMENTO.

INDÚSTRIAS ALIMENTÍCIAS – Abatedouro de Bovinos e Suínos:

� Limpeza de pocilgas e currais;

� Lavagem da sala da sangria;

� Lavagem de vômito; Lavagem da carcaça;

� Limpeza dos equipamentos;

� Limpeza da graxaria e Águas de cozimento.

O processo técnica e economicamente viável é composto daetapa:

� Preliminar: com separação de gorduras, sólidos grosseiros(resíduos de carne, estrume, etc.), e

SISTEMAS DE TRATAMENTO.

INDÚSTRIAS ALIMENTÍCIAS – Abatedouro de Bovinos e Suínos:

� Lagoas em série (lagoa anaeróbia seguida de lagoa facultativa ouaerada).

Deve-se observar que um abatedouro é uma atividade industrialque deve estar localizada de forma a ter uma área disponível paraaplicar o processo de lagoas, objetivando-se reduzir os custos totaisde operação e instalação da atividade.

Os efluentes industriais dos laticínios são oriundos dasdiversas etapas:

� Lavagens de pisos e equipamentos que arrastamresíduos de leite e seus derivados incluindo também

SISTEMAS DE TRATAMENTO.

INDÚSTRIAS ALIMENTÍCIAS – Laticínios

resíduos de leite e seus derivados incluindo tambémprodutos de limpeza.

A qualidade dos efluentes varia em função dosprodutos industrializados, capacidade de produção, “lay-out” industrial, tecnologia utilizada para a higienização dasinstalações e qualidade do leite utilizado.

O tratamento dos efluentes gerados pode serconseguido através de diversos tipos de processos taiscomo:

� Preliminar: separação de gorduras, utilizando-se caixas

SISTEMAS DE TRATAMENTO.

INDÚSTRIAS ALIMENTÍCIAS – Laticínios

� Preliminar: separação de gorduras, utilizando-se caixasde gordura

� Primário: flotação com o auxílio da coagulação químicapara a remoção de gorduras.

� Secundário: lodos ativados, biodigestor, ou lagoas).