VIII Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica 27 a 30 de julho de 2009

Uberlândia, Minas Gerais, Brasil

TRATAMENTO DO EFLUENTE GERADO NA LAVAGEM DE VEÍCULOS PARA RECICLAGEM DA ÁGUA

1 Fernanda Fumaneli Goes Telles, 2 Marcos Eduardo Kopperschmidt

1 Bolsista de Iniciação Científica BITEC/IEL/FAACZ, discente do curso de Engenharia Química

2 Professor do departamento de Engenharia Química da Faculdade de Aracruz

1,2 Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Aracruz. Rua Professor Berílio Basílio dos Santos, 180,

Centro, Aracruz-ES, CEP 29194-910

e-mail: kopper_05@hotmail.com

RESUMO - Este trabalho avalia o tratamento de um efluente gerado na lavagem de veículos automotivos de pequeno e médio porte, visando o reaproveitamento da água no próprio proces-so. O efluente foi analisado quanto à sua densidade, sólidos totais, pH, turbidez e quantidade de óleo sobrenadante, para a qual foi desenvolvido um amostrador específico. O efluente já se encontrava submetido a um tratamento prévio de decantação de material particulado passando por caixas de areia e separação por densidade de óleo sobrenadante por uma caixa retentora de óleo. Após essas etapas, o efluente passou por um processo de decantação com a utiliza-ção de solução de sulfato de alumínio ferroso a 12,5%, solução empregada para promover a floculação do material sólido particulado presente no efluente. Também foram utilizadas solu-ções de tensoativo a base de lauril éter sulfato de sódio a 25% e de tensoativo a base de lauril éter sulfato de sódio além de ácido sulfônico a 25%, empregadas para promover a coalescência do óleo emulsificado presente no efluente. O efluente tratado foi testado quanto ao pH e a turbi-dez e mostrou potencial para seu reaproveitamento visto que atende à todas as normas que re-gem as características necessárias para o reaproveitamento de água.

Palavras-Chave: tratamento de efluente, reciclagem, água

INTRODUÇÃO

O descarte de efluentes sem tratamento prévio adequado tem se tornado cada vez mais uma preocupação maior dos órgãos ambientais, governos, indústrias e sociedade pública, pois atualmente é possível avaliar os danos que o descarte desse tipo de material pode causar ao meio ambiente e à população que por ventura venha a ter contato direto ou indireto com tal material. Por isso, tratar efluentes tem se tornado uma tarefa comum nos dias de hoje. Para facilitar os tratamentos, modelos foram estabelecidos para cada tipo de efluente. Entretanto, são necessários estudos aprofundados do efluente em questão, pois sempre há características específicas que podem variar tornando o modelo de tratamento a ser seguido inadequado.

Outro ponto importante a ser analisado é a escassez de água que todos temem ter de enfrentar em alguns anos, o que provoca uma valorização dos recursos hídricos e da água potável, principalmente, o que leva a propor o tratamento de efluente com fins de reutilização da água. Assim podem-se reduzir custos, com o reciclo da água, preserva o meio ambiente, pois minimiza a necessidade de recursos hídricos e evita a poluição dos locais onde poderia ser

descartado o tal efluente, bem como põe em prática o conceito de sustentabilidade.

Um grande volume de água é desperdiçado todos os anos na lavagem de veículos, indo este efluente parar nos esgotos ou em lugares inadequados, poluindo o meio ambiente, essas características tornam relevante o tratamento desse efluente para fins de reuso.

Segundo Tabosa (2003) a atividade de lavagem de veículos utiliza uma grande quantidade de água que normalmente não é reaproveitada, sendo simplesmente descartada na rede de esgotos municipal. Nos últimos anos, aumentou a preocupação com esse fato que, além de representar um custo elevado para algumas empresas, pode causar impacto no ambiente aquático

Segundo Teixeira (2003), o reuso da água se tornou um item estratégico na gestão de recursos hídricos, pois pode substituir a água potável por uma água de qualidade inferior causando redução na demanda sobre os mananciais.

Já se observa em alguns países a prática no sentido de promover o tratamento desse efluente para fins de reuso, bem como a aplicação de sistemas mais econômicos para evitar o desperdício de recurso.

Com isso tem-se por objetivo deste trabalho o tratamento desse efluente para o emprego no próprio processo de lavagem de veículos, no estudo em particular de uma empresa de lavagem de veículos de pequeno e médio porte, localizada em Aracruz-ES.

Sob essa perspectiva propôs-se adotar o mesmo tratamento de efluente empregado nas estações de tratamento de água, para a água potável, conhecido como decantação, coagulação e floculação.

Optou-se pelo referido método por ser economicamente viável, muito difundido e de fácil aplicação e operação, os resultados obtidos mostram que o referido método apresenta excelente potencial de aplicabilidade.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA A Associação Brasileira de Engenharia

Sanitária e Ambiental – ABES, classifica o reuso de água em dois grandes grupos: o potável e o não potável. Dentro do reuso potável há o reuso direto – quando o próprio esgoto é tratado e reutilizado no sistema de água potável - e o indireto – onde o esgoto tratado é disposto junto com águas superficiais ou subterrâneas para diluição e purificação natural, para posterior coleta, tratamento e utilização.

Já no reuso não potável, não são necessários níveis elevados de tratamento e pode ser classificado em reuso não potável para fins agrícolas, para fins industriais, para fins recreacionais, para fins domésticos entre outros.

Segundo a Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, pela lei NBR – 13.969/97 o esgoto de origem essencialmente doméstica ou com características similares, o esgoto tratado deve ser reutilizado para fins que exigem qualidade de água não potável, mas sanitariamente segura, tais como, irrigação dos jardins, lavagem de pisos e dos veículos automotivos, na descarga dos vasos sanitários, na manutenção paisagística de lagos e canais com água, na irrigação dos campos agrícolas, pastagens, etc.

Planejamento Do Sistema De Reuso (Item 5.6.1 NBR 13.969 / 97)

O reuso de esgoto deve ser planeado de modo a permitir seu uso seguro e racional para minimizar o custo de implantação e de operação.

Para tanto, devem ser definidos: a) os usos previstos para esgoto tratado; b) volume de esgoto a ser reutilizado; c) grau de tratamento necessário; d) sistema de reservação e distribuição; e) manual de operação e treinamento dos

responsáveis.

Quanto ao grau de tratamento necessário para aplicação na lavagem de carros a norma da NBR 13.969/97 apresenta os seguintes critérios:

• turbidez – inferior a 5 • coliforme fecal – inferior a

200NMP/100mg/l • sólidos dissolvidos totais inferior a

200mg/l • pH entre 6.0 e 8.0 • cloro residual entre 0,5mg/l e 1,5mg/l

Sedimentação Um dos métodos mais simples aplicados

no tratamento de efluente é a decantação, onde se pode afirmar que este método consiste em promover a separação de sólidos presentes numa solução diluída, com auxílio da força gravitacional, até se obter um fluido límpido e uma lama concentrada.

Nesta etapa, como pôde ser visualizada na Figura 1, uma suspensão de concentração uniforme (1) é deixada em repouso. Então os primeiros sólidos, os maiores e mais pesados, começam a decantar pela ação da gravidade (2) e zonas de concentração variáveis começam a se formar (2, 3 e 4), até atingirem um ponto crítico onde apenas duas fases são visíveis, a do efluente clarificado e da lama concentrada (5).

Figura 1 – Etapas de uma sedimentação.

Este método pode operar de forma contínua ou em batelada, e utiliza-se para tal, equipamentos denominados decantadores ou tanques de decantação. Nos tanques descontínuos a operação é exatamente igual à citada acima, com apenas uma abertura para a alimentação e duas saídas, uma para a lama e outra para o clarificado. Nestes tanques é feita a alimentação total e após o tempo necessário de decantação é removido o efluente límpido e a lama.

Coagulação

Segundo Teixeira (2003) a coagulação

pode ser definida como a desestabilização química das partículas coloidais.

O objetivo da coagulação química é reduzir a magnitude do potencial zeta para que as forças

repulsivas entre as partículas sejam menores que as atrativas de VAN DER WAALS. A estabilidade de uma dispersão coloidal decresce quando o potencial zeta atinge valores próximos de zero. Supõe-se que íons de valência elevada e carga oposta às partículas emulsionadas reduzem o potencial zeta, provocando a ruptura da emulsão (SAWAMURA, 1997, apud TEIXEIRA, 2003).

No processo de coagulação as partículas em suspensão são desestabilizadas pela adição de um coagulante, com agitação do líquido para promover a dispersão do agente químico bom como o choque entre o mesmo e as partículas, essa etapa de agitação é denominada mistura rápida.

O equipamento aplicado nesta etapa precisa ser capaz de promover uma agitação eficiente, visto que uma mistura ineficiente provocará a necessidade de adição de mais coagulante

Após essa etapa é ocorre outro processo conhecido como floculação.

Floculação

A floculação é um método aplicado para

promover o choque entre partículas desestabilizadas para agregação das mesma e posterior formação de flocos, sendo então possível a obtenção de melhores resultados na etapa de separação da fase líquida, neste caso a sedimentação.

Nesta etapa promove-se uma agitação lenta por um determinado período na tentativa de maximizar a agregação das partículas e minimizar a ruptura dos flocos, entre as variáveis mais importantes estão a quantidade de coagulante, a quantidade de partículas, pH, tempo e gradiente de velocidade.

Após as etapas de coagulação e floculação que operam em conjunto podem-se remover os flocos com a sedimentação, após esta etapa a água obtida pode passar por um processo de cloração, para a eliminação de coliformes fecais, se presente, e de ajuste de pH, pois com a adição de produtos químicos nem sempre a água é obtida com o pH utilizável.

CARACTERIZAÇÃO DO PROBLEMA

No posto onde foi efetuado o estudo, a

água empregada para a lavagem dos veículos era proveniente de poço artesiano e não estava sujeita a nenhum tratamento antes de sua utilização. O efluente gerado sofria um tratamento prévio antes do descarte, no sentido de remover sólidos dispersos e óleo sobrenadante, com a utilização de caixas decantadoras para remoção de areia e sólidos particulados grosseiros e caixas retentoras de óleo sobrenadante, como pode ser visualizado na figura 2.

Figura 2 – Esquema de pré tratamento efetuado

Na caixa 1, é onde ocorre a lavagem dos

carros e toda água empregada nesta etapa é direcionada a caixa 2. Nesta ocorre uma primeira separação de sólidos grosseiros e a água segue então pelo tubo 3 até a caixa 4. Aqui ocorre uma separação de material particulado em suspensão de granulometria considerável. Na caixa 5 ocorre uma separação do particulado mais fino e de parte do óleo sobrenadante. O efluente então ainda com material em suspensão segue para a caixa separadora de óleo sobrenadante 6 ao final é disposto na caixa 7 até posterior descarte. Imagens das caixas 4, 5, 6 e 7 podem ser vistas a seguir nas figuras 3, 4, 5 e 6 respectivamente.

Figura 3 – Caixa 4 de decantação de material particulado.

Figura 4 – Caixa 5 de decantação de material particulado e separação de óleo sobrenadante.

Figura 5 – Caixa 6 de separação de óleo sobrenadante.

Figura 6 – Caixa 7 de disposição do efluente final.

O tratamento de coagulação, floculação

decantação será efetuado a partir desta última caixa, pois foi possível comprovar durante o estudo que as caixas possuíam desempenho satisfatório na separação de sólidos e óleo.

METODOLOGIA

Inicialmente efetuou-se uma

caracterização do efluente, determinou-se o pH, sólidos totais e densidade. Os resultados obtidos encontram-se nas tabelas 1, 2 e 3 a seguir. Tabela 1 – Análise de pH para o efluente

Solução pH 1 7,35

2 6,83

3 6,78

4

6,85

Tabela 2 – Análise de sólidos totais para o efluente

Solução Sólidos Totais (g/L)

1 0,595

2 0,747

3 0,857

4 0,971

Tabela 3 – Análise de densidade para o efluente

Solução Densidade (g/cm³) 1 0,996420

2 0,996385

3 0,997110

4 0,996164

Foi desenvolvido um amostrador a fim de

coletar qualitativamente e quantitativamente o efluente das caixas, para determinação da eficiência das caixas e bem como determinar o percentual de óleo sobrenadante presente. Esse amostrador é composto de um parafuso de um metro, uma placa de alumínio com borracha presa a uma das extremidades do parafuso, cano, uma placa de alumínio, arruelas e porcas. Seu funcionamento consiste em descer o parafuso ao nível do fundo, descer o cano com o parafuso na parte interna do cano e aparafusar outra placa de alumínio na outra extremidade a fim de pressionar o cano contra uma placa de alumínio com borracha para promover a vedação do fundo. Assim se pode retirar o efluente sem vazamentos de forma quantitativa, conforme é visto na figura 7 o amostrador.

Figura 7 – Amostrador desenvolvido para a coleta de amostra.

Devido à presença de inúmeros materiais que não deveriam estar presentes nas caixas 4,5,6 e 7 só foi possível coletar quantitativamente o óleo e a água, como só havia a presença de óleo sobrenadante nas caixas 5 e 6, só houve a caracterização das amostras 5 e 6 e obteve-se 34,386% de óleo em água na amostra 5 e 13,182% de óleo em água na amostra 6.

Efetuaram-se dois testes para determinação da concentração ótima de sulfato, bem como o teste de adição do tensoativo na quebra da emulsão água e óleo.

Os tensoativos utilizados foram os sabões empregados na própria lavagem de carros a fim de evitar a compra de mais um produto químico para a empresa, caso a mesma viesse a aplicar o tratamento.

Empregou-se uma solução de sulfato de alumínio ferroso, uma solução de sabão a base de lauril éter sulfato de sódio, chamado de tensoativo1, e uma solução de sabão a base de lauril éter sulfato de sódio e ácido sulfônico, denominado tensoativo2, um dos testes efetuados pode ser visualizado na figura 8.

Figura 8 – Teste efetuado no equipamento de Jar Test.

Após determinar-se o melhor resultado obtido no Jar Test, efetuou-se cloração da água obtida do tratamento, efetuou-se os testes de caracterização de pH, onde detectou-se a necessidade de correção do pH e posteriormente efetuou-se teste de turbidez.

RESULTADOS

A imagem da figura 9 mostra os resultados observados no melhor teste.

Figura 9 – Observação do teste imediatamente após o termino da floculação e início da decantação, seqüencialmente cubetas 1, 2, 3, 4 e 5.

Com cerca de 10 minutos da etapa de

decantação a diferença entre o melhor resultado (2ª cubeta) e o pior resultado (3ª cubeta) pode ser observado na figura 10.

Figura 10 – Comparativo entre a 2ª cubeta e a 3ª cubeta, ambas com 1 minuto de decantação.

Após 30 minutos o melhor resultado observado (2ª cubeta) pode ser visto a seguir na figura 11.

Figura 11 – Melhor resultado observado após 30 minutos de decantação.

Efetuou-se então a cloração do efluente

obtido desta operação e após isso se efetuou teste de pH o qual foi determinado como sendo de 5,83, então foi-se necessário a correção do pH e para tal foi utilizado hidróxido de sódio.

Determinou-se então a turbidez com auxílio do equipamento turbidímetro o qual apresentou um resultado de 4,26NTU.

ANÁLISE DOS RESULTADOS De acordo com a norma NBR 13.969/97 a

turbidez e o pH, atendem as expectativas da norma o que faz a água obtida própria para o reuso segundo esses critérios. Quanto à análise de sólidos totais, não foi efetuada, pois não havia a presença de sólidos, visualmente. A análise de coliforme fecal também não foi efetuada, porém a literatura recomenda a adição de 1mg/l de hipoclorito de sódio para a eliminação dos coliformes fecais, então se pode afirmar que não há a presença de coliformes fecais e que o cloro residual encontra-se menor do que o máximo permitido pela norma.

CONCLUSÃO

Com o presente trabalho pode-se concluir

que o tratamento empregado mostra-se eficiente, para casos como este e que a água obtida neste tratamento apresenta enorme potencial para reuso, visto que atende a todos os critérios da Associação Brasileira de Normas Técnicas, pela NBR 13.969/97, bem como em outras normas como, Lei Federal N°9.433, de 8 de janeiro de 1997, no Decreto Federal N° 5.440, de 4 de maio de 2005, na Resolução do CONAMA N° 20, de 18 de junho de 1986, na Resolução do CONAMA N° 357, de 17 de março de 2005, na Lei Estadual N° 5.818, de 29 de dezembro de 1998.

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AGRADECIMENTOS

Deus. Ao Professor Marcos Eduardo

Kopperschmidt, pela paciência, apoio constante, orientação e participação;

Ao projeto BITEC estadual e ao Instituto Euvaldo Lodi - IEL, pela concessão da bolsa;

Ao meu companheiro Luiz Rafael, pelo apoio em todos os aspectos, tanto emocionais, quanto profissionais;

Á minha mãe, Adelaide, pelo apoio, paciência e compreensão durante todos os momentos;

Aos meus amigos Letícia, Romulo e Bruno pelo apoio incondicional durante a execução desse projeto.

Ao Técnico do Laboratório da Faculdade de Aracruz, José Maria, pela paciência durante as longas horas no laboratório, orientação e ajuda durante o projeto;