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UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO
FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURA
CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
Ezequiel Betineli
AVALIAÇÃO DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE
EFLUENTES (ETE) DE UMA EMPRESA DE
PROCESSAMENTO DE SUBPRODUTOS DA
INDÚSTRIA DE CARNES
Passo Fundo, 2011.
1
Ezequiel Betineli
AVALIAÇÃO DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE
EFLUENTES (ETE) DE UMA EMPRESA DE
PROCESSAMENTO DE SUBPRODUTOS DA
INDÚSTRIA DE CARNES
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao
curso de Engenharia Ambiental, como parte
dos requisitos para obtenção do título de
Engenheiro Ambiental.
Orientador: Prof. Vandré Barbosa Brião,
Doutor.
Passo Fundo, 2011.
2
Ezequiel Betineli
AVALIAÇÃO DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE
EFLUENTES (ETE) DE UMA EMPRESA DE
PROCESSAMENTOS DE SUBPRODUTOS DA INDÚSTRIA DE
CARNES
Trabalho de Conclusão de Curso como requisito parcial para a obtenção do título de
Engenheiro Ambiental – Curso de Engenharia Ambiental da Faculdade de Engenharia e
Arquitetura da Universidade de Passo Fundo. Aprovado pela banca examinadora:
Orientador:_________________________
Vandré Barbosa Brião– Dr. - UPF
___________________________________
Marcelo Hemkemeier – Dr. - UPF
___________________________________
Ricardo Salami Debastiani – MSc. - UPF
Passo Fundo, 30 de novembro de 2011.
3
AO SENHOR DEUS PELA VIDA.
AOS MEUS PAIS
ANGELO ARLINDO BETINELI
IRFE MARIA ROSO BETINELI
DEDICO.
4
“O único homem que esta
isento de erros é aquele que não
arrisca acertar.”
Albert Einstein
5
AGRADECIMENTOS
A minha mãe Irfe Maria Roso Betineli, ao meu pai Ângelo Arlindo Betineli podo toda
a compreensão, amor carinho e ajuda a todos estes anos da minha vida e em especial pela
ajuda e incentivo, ao longo de toda a graduação.
Aos meus irmãos Marcos, Eduardo e Evandro e irmã Neusa pelo apoio a esta
caminhada.
A meus sobrinhos e sobrinhas que sempre nos dão alegrias.
A meus tios e tias, primos e primas que sempre me incentivaram e ajudaram em tudo.
Ao Professor orientador Vandré Barbosa Brião, pela amizade adquirida ao longo de
todos estes anos, e pelos conhecimentos obtidos sempre e em especial na realização dessa
atividade.
Aos Professores Marcelo Hemkemeier e Ricardo Salami Debastiani, por aceitarem
participar da banca.
A empesa de realização do trabalho que sempre se dispuseram e cederam as suas
instalações para realização de estudos e me auxiliaram e se disponibilizaram para a
realização deste trabalho.
A UPF, pela disponibilidade de laboratórios.
A todos os colegas que tive o imenso prazer de conviver e ter a amizade e que de
alguma forma contribuíram e me ajudaram.
A meus amigos das jantas das quartas que sempre me apoiaram e incentivaram.
Aos amigos de futebol com quem convivo e com quem tenho o prazer de jogar.
Aos meus amigos de infância e aos que convivo há anos.
Enfim a todos os amigos colegas conhecido e pessoas que de alguma forma me
ajudara, apoiaram agradeço a todos do fundo do coração.
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RESUMO
BETINELI. Ezequiel. Avaliação da estação de tratamentos de efluentes (ETE) de
uma empresa de processamento de subprodutos da indústria de carnes. 2011. 76 p. Curso
de Graduação em Engenheira e Arquitetura. Curso de Engenharia Ambiental. Universidade de
Passo Fundo, Passo Fundo – RS.
O crescimento populacional no Brasil ocasiona uma maior demanda de produtos
alimentícios dentre eles a carne, com maior percentual de consumo, seguido pelo setor
avícola, suíno e pesca. O abate para suprir esta demanda, origina vários subprodutos e
resíduos que devem sofrer processamentos específicos. Os processamentos e destinações
adequadas devem ser dados a todos os subprodutos e resíduos do abate, em atendimento às
leis e normas vigentes, sanitárias e ambientais. A implantação de indústrias de beneficiamento
de restos de animais, as graxarias, surge como destinação a estes subprodutos, transformando
em produtos como: farinhas de carne, sangue, ossos e sebo líquido. Uma série de leis são
exigidas para garantir que os impactos ambientais provocados pela disposição dos efluentes
tratados sejam aceitáveis. Portanto o deve-se conhecer todo o processo produtivo e a geração
de efluentes ocasionados por eles, conhecer a Estação de Tratamento (ETE) e seu
funcionamento, principalmente o lodo ativado e sua eficiência no tratamento. O objetivo do
trabalho foi avaliar o desempenho da ETE da empresa, realizando uma avaliação quanto aos
parâmetros técnicos de projeto e de operação. Conhecendo o processo produtivo e a geração
de efluentes, foi feita a caracterização físico-química do mesmo no Laboratório de Controle
de Efluentes (LACE) do Centro de Pesquisa e Alimentação (CEPA), da Universidade de
Passo Fundo (UPF), sendo analisados a: DQO, DBO, oxigênio dissolvido (OD), sólidos
suspensos (SS), nitrogênio total, nitrogênio amoniacal, óleos e graxas, fósforo total,
surfactantes, pH, alcalinidade, cloreto, sólidos sedimentáveis (SD), sólidos totais e sulfeto.
Com os resultados obtidos verificou-se que este efluente tem uma carga elevada. Feitos os
cálculos de projeto e comparando com os originais comprovou-se que a ETE tem os tanques
com um volume adequado e com isso prova que o problema é operacional, por fala tanto de
mão de obra especializada e por não fornecer efluentes nos fim de semana quando a empresa
não trabalha e com uma eficiência de tratamento de 84%.
Palavras-chaves: Desempenho ETE, operação, Graxarias.
7
ABSTRACT
The population growth in Brazil leads to an increased demand for food among them meat,
with the highest percentage of consumption, followed by the poultry industry, pork and fish.
Slaughter to meet this demand, leads to various by-products and waste that must undergo
specific processing. The processing and adequate allocations should be given to all slaughter
by-products and waste, in compliance with applicable laws and regulations, health and
environmental. The establishment of processing industries of animal remains, greases, appears
to dispose of these by-products, making products such as meat meal, blood, bones and liquid
fat. A number of laws are required to ensure that the environmental impacts caused by the
disposal of treated effluent are acceptable. Therefore one should know the whole production
process and effluent generation caused by them, knowing the Wastewater Treatment Plant
(WWTP) and its operation, particularly the activated sludge and its efficiency in treatment.
The objective of this study was to evaluate the performance of the company ETE, conducting
an evaluation of the technical parameters of design and operation. Knowing the production
process and effluent generation, was made to the physicochemical characterization of it in the
Effluent Control Laboratory (LACE) and the Food Research Center (CEPA), of the Passo
Fundo University (UPF), and analyzed: COD, BOD, dissolved oxygen (DO), suspended
solids (SS), total nitrogen, ammonia nitrogen, oils and grease, total phosphorus, surfactants,
pH, alkalinity, chloride, settleable solids (SD), total solids and sulfide. The results obtained
showed that this effluent has a high load. Made the design calculations and comparing with
the original it was shown that TEE has tanks with an appropriate volume and this proves that
the problem is ready for talks both skilled labor and not to provide effluent on weekends when
the company does not work and with atreatment efficiency of 84%.
Keywords: Performance ETE, operation, grease.
8
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1: Fluxograma da produção de farinhas e sebo. ............................................................ 15
Figura 2: Fluxograma da farinha de sangue. ............................................................................ 18
Figura 3: Fluxograma da geração de efluentes no processo de sebo e farinhas de carne e osso.
........................................................................................................................................... 24
Figura 4: Fluxograma da geração de efluentes no processo de farinha de sangue. .................. 25
Figura 5: Estação de tratamento. .............................................................................................. 26
Figura 6: Resfriamento do efluente. ......................................................................................... 27
Figura 7: Adição de PAC e flotador. ........................................................................................ 29
Figura 8: Equalizador. .............................................................................................................. 30
Figura 9: Aspecto do floco de lodo ativado. ............................................................................. 31
Figura 10: Microrganismos no tanque de lodo. ........................................................................ 32
Figura 11: Tanque de lodo ativado. .......................................................................................... 32
Figura 12: Decantador. ............................................................................................................. 34
Figura 13: Reciclo do lodo. ...................................................................................................... 35
Figura 14: Lagoa aerada. .......................................................................................................... 35
Figura 15: Córrego de lançamento do efluente. ....................................................................... 36
Figura 16: Sequência do trabalho realizado na empresa ......................................................... 37
Figura 17: Pontos de coleta do efluente.................................................................................... 39
Figura 18: DQO ao longo do tratamento. ................................................................................. 41
Figura 19: DBO ao longo do tratamento. ................................................................................. 42
Figura 20: Sólidos suspensos ao longo do tratamento .............................................................. 43
Figura 21: Nitrogênio total ao longo do tratamento. ................................................................ 44
Figura 22: Óleos e graxas ao longo do tratamento. .................................................................. 45
Figura 23: Fósforo ao longo do tratamento. ............................................................................. 46
Figura 24: Surfactantes ao longo do tratamento. ...................................................................... 47
Figura 25: Cloretos ao longo do tratamento ............................................................................. 48
Figura 26: Sulfeto ao longo do tratamento. .............................................................................. 49
Figura 27: Tanque de equalização. ........................................................................................... 54
Figura 28: Tanque de aeração. .................................................................................................. 59
Figura 29: Decantador. ............................................................................................................. 60
Figura 30: Decantador. ............................................................................................................. 62
9
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Consumo de água nas graxarias................................................................................ 21
Tabela 2: Emissão de odores em graxarias (em unidades de odor, u.o., metro cúbico). .......... 23
Tabela 3: Caracterização do efluente........................................................................................ 40
Tabela 5: Parâmetros para projeto de reator de lodo ativado do tipo aeração prolongada. ...... 50
Tabela 5: Operação ................................................................................................................... 63
10
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 12
2 DESENVOLVIMENTO .................................................................................................... 14
2.1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................. 14
2.1.1 Graxaria em estudo ............................................................................................. 14
2.2 IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DA INDÚSTRIA PARA O MUNICÍPIO ........... 14
2.3 DESCRIÇÃO DO PROCESSO PRODUTIVO ......................................................... 14
2.3.1 Processo da obtenção de sebo, farinhas de carne, vísceras e osso ...................... 14
2.3.2 Processo da produção da farinha de sangue ....................................................... 18
2.4 LEGISLAÇÃO AMBIENTAL .................................................................................. 20
2.5 RESÍDUOS INDUSTRIAIS ...................................................................................... 20
2.6 CONSUMO DE ÁGUA ............................................................................................. 21
2.7 CONSUMO DE ENERGIA ....................................................................................... 21
2.8 EMISSÕES ATMOSFÉRICAS ................................................................................. 22
2.9 EFLUENTE LÍQUIDO .............................................................................................. 23
2.10 ETE DA INDÚSTRIA DE ESTUDO ........................................................................ 25
2.10.1 Resfriamento ....................................................................................................... 27
2.10.2 Flotação .............................................................................................................. 27
2.10.3 Tanque de Equalização ....................................................................................... 29
2.10.4 Tratamento Biológico por Lodo Ativado ........................................................... 30
2.10.5 Decantador .......................................................................................................... 33
2.10.6 Recirculação de lodo .......................................................................................... 34
2.10.7 Lagoa aerada ....................................................................................................... 35
2.10.8 Corpo receptor .................................................................................................... 36
3 MATERIAL E MÉTODOS ............................................................................................... 37
3.1 CONHECIMENTO DO PROCESSO PRODUTIVO ............................................... 38
3.2 IDENTIFICAÇÃO DOS PONTOS DE GERAÇÃO DE EFLUENTES ................... 38
3.3 COLETA DO EFLUENTE NOS PONTOS IDENTIFICADOS ............................... 38
3.4 RESULTADOS ......................................................................................................... 40
3.4.1 CARACTERIZAÇÃO DO EFLUENTE ............................................................ 40
3.4.2 Remoção de DQO e DBO .................................................................................. 40
3.4.3 Remoção de sólidos suspensos ........................................................................... 42
11
3.4.4 Remoção de nitrogênio ....................................................................................... 43
3.4.5 Óleos e graxas ..................................................................................................... 44
3.4.6 Remoção de fósforo ............................................................................................ 45
3.4.7 Surfactantes ........................................................................................................ 46
3.4.8 Cloreto ................................................................................................................ 47
3.4.9 Sulfeto ................................................................................................................. 48
3.5 AVALIAÇÃO TÉCNICA DO PROJETO DA ETE ................................................. 49
3.5.1 Equalizador ......................................................................................................... 50
3.5.2 Dimensionamento tanque de lodo ativado de aeração prolongada..................... 54
3.5.3 Decantador .......................................................................................................... 60
4 CONCLUSÃO ................................................................................................................... 64
REFERÊNCIAS ...................................................................................................................... 65
12
1 INTRODUÇÃO
O crescimento populacional no Brasil ocasiona uma maior demanda de produtos
alimentícios dentre eles a carne, com maior percentual de consumo, aumentando o rebanho
bovino no Brasil para um dos maiores do mundo, em torno de 198,5 milhões de cabeças.
O aumento da demanda por alimentos do setor cárneo contribui também para o
aumento de frigoríficos, matadouros, abatedouros, entre outros.
Como consequências das operações de originam-se vários subprodutos e resíduos
como: couros, sangue, ossos, gorduras, aparas de carne, tripas, animais ou suas partes
condenadas pela inspeção sanitária, etc.
Processamentos e destinações adequadas devem ser dados a todos os subprodutos e
resíduos do abate, em atendimento às leis e normas vigentes, sanitárias e ambientais.
A implantação de indústrias de beneficiamento de restos de animais, as graxarias,
surge como destinação a estes subprodutos, transformando em produtos como: farinhas de
carne, sangue, ossos e sebo líquido.
A graxaria no processo de produção gera efluente, o qual deve atender a uma série de
leis antes de serem lançados para o meio ambiente, para que os impactos provocados por eles
sejam aceitáveis.
A poluição pelos efluentes líquidos industriais deve ser controlada inicialmente pela
redução de perdas nos processos, incluindo a utilização de processos mais modernos, arranjo
geral otimizado, redução do consumo de água incluindo as lavagens de equipamentos e pisos
industriais, redução de perdas de produtos ou descarregamentos desses ou de matérias primas
na rede coletora.
As técnicas de tratamento para este efluente geralmente estão associadas aos processos
tradicionais que combinam tratamento físico (ou físico-químico) com tratamento biológico. A
combinação destes tratamentos permite a remoção de matéria orgânica e de compostos
eutrofizantes, permitindo atingir os padrões de qualidade para lançamento de efluentes
exigidos pela legislação ambiental.
Dever ser conhecido o processo produtivo e a geração de efluentes, juntamente com a
Estação de Tratamento (ETE) e seu funcionamento e a eficiência no tratamento.
13
Com o conhecimento, coleta-se amostras para a caracterização físico-químico,
avaliando a eficiência da ETE, tendo um diagnostico do processo de tratamento e casuais
problemas nela encontrados.
O objetivo do trabalho é avaliar o desempenho da ETE, diagnosticando problemas e
soluções e realizar uma avaliação quanto aos parâmetros técnicos de projeto.
14
2 DESENVOLVIMENTO
2.1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1.1 Graxaria em estudo
A empresa em estudo é da região Sul, uma das maiores empresas deste tipo de
atividade, opera 24 h por dia, sendo das 23 h às 8 h a de produção, e restante é para ensaque,
estocagem, manutenção, limpeza, entre outras. Esta tem como produto principal o sebo e
subprodutos como a farinha de carne e vísceras e de sangue, possui uma área superior a
15.000 m2.
2.2 IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DA INDÚSTRIA PARA O MUNICÍPIO
Esta tem uma importância muito significativa para o município, pois atualmente é uma
das maiores indústria instalada no mesmo e gera uma quantidade de empregos diretos e
indiretos grande, além de acarretar um grande arrecadamento de impostos e movimentando a
economia local.
2.3 DESCRIÇÃO DO PROCESSO PRODUTIVO
2.3.1 Processo da obtenção de sebo, farinhas de carne, vísceras e osso
O processo produtivo de sebo e farinas de carne e osso, são demonstrados na Figura 1.
15
Figura 1: Fluxograma da produção de farinhas e sebo.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
2.3.1.1 Recebimento da matéria prima e moagem
A indústria recebe cargas diárias de carcaças e restos, todos transportados em
caminhões tipo baú. Os caminhões ao ser recepcionado na entrada são pesados e
encaminhados então ao setor de descarregamento. As cargas são recebidas sempre no turno da
noite, horário de funcionamento da empresa para o processo de extração do sebo e farinhas.
Depois de recebida a carga, ela é levada por um sistema de caracol até o moinho,
moendo todo o material recebido, exceto o sangue que possui um processo próprio, depois de
moídas são encaminhadas ao cozimento.
16
2.3.1.2 Cozimento
No processo de extração de sebo e produção de farinha de carne, o processo de
cozimento é a parte fundamental, por se tratar de uma espécie de “cura” do material que será
purificado nos processos seguintes.
O processo de cozimento pode ser realizado de três formas: Por via úmida, injetando
vapor diretamente no material carregado no digestor proporcionando a formação de fases
distintas, sólida liquida e gordura, pode ser feito a seco, onde o cozimento é através de mantas
de vapor colocadas em seu entorno fazendo ocorrer então um aquecimento indireto do
material, onde grande parte da água do material é evaporada, concentrando na parte sólido-
oleosa os nutrientes e proteínas que no método acima poderiam ser perdidas pode ser
realizado de forma contínua ou em bateladas, e a ultima forma é por evaporação, onde o
material sofre um decréscimo de umidade, atingindo níveis de ate 65% durante o processo,
sendo necessária uma secagem posterior efetuada em atomizadores, este é um processo
semelhante ao realizado com o sangue.
A indústria utiliza o método de cozimento a seco, sendo que são realizados os dois
processos citados no método, possuindo três digestores em batelada, e um digestor contínuo,
sendo que as diferenças entre eles são basicamente que nos digestores em batelada são
processados 5 mil ton/h e no contínuo 8 mil ton/h, mostrando-se este ultimo como o mais
eficiente.
2.3.1.3 Separação
Após acabado o processo de cozimento dos restos moídos, inicia-se então a separação
do material, onde se abre o digestor e se realiza a percolação do mesmo.
Com o auxílio de uma válvula, o material é despejado em cima de um canal e
conduzido ate o tanque de separação, onde ocorre a primeira purificação do sebo, sendo feita
a separação dos sólidos através de peneiramento.
17
2.3.1.4 Purificação do sebo
Após a percolação e centrifugação do sebo, retirando as partes mais grosseiras do
mesmo, o material é encaminhado ate um tanque de decantador, nesta etapa são retiradas as
impurezas sólidas mais finas encontradas no sebo percolado. O material separado nesta fase é
encaminhado junto com os sólidos separados pela centrifugação, que seguem então para a
prensagem, já o sebo extraído é destinado á um tanque de armazenagem e posterior
purificação final.
2.3.1.5 Prensagem
O material que foi separado na centrifugação e na decantação do sebo passa então para
um processo de prensagem para que seja possível realizar a retida de grande parte da umidade
do mesmo. Com a prensagem, consegue-se extrair o sebo que estava contido no material
sólido, e desta forma encaminhá-lo novamente para o reator, sendo aproveitado novamente no
processo. O material prensado é enviado para o setor de moagem com o auxilio de outro
sistema caracol ate o setor de rações.
2.3.1.6 Moagem e peneiramento
O material prensado é levado ate o setor de rações e armazenado em contêineres para
que seja moído conforme a demanda do dia. O material segue por uma rede de sistemas
caracóis sendo levado ate o moinho tipo martelo, no qual é moído e encaminhado até as
peneiras reguladas para um determinado tamanho de partículas, sendo que o material retido
nestas peneiras retorna ao moinho, passando novamente pelo processo ate atingir a
granulometria desejada. O material moído recebe dois tratamentos, sendo em sacos de 50
quilogramas, ou vendidas a granel de acordo com o pedido do cliente.
18
2.3.1.7 Beneficiamento do sebo
O sebo no estado líquido é bombeado para um tanque de armazenagem e depois de
submetido á uma série de ataques químicos visando sua purificação.
O mesmo é acidificado e alcalinizado por diversas vezes, visando à extração de
qualquer impureza que ainda se encontrasse dissolvida em seu meio. O material passa
novamente por um processo de flotação, fazendo com que as impurezas sejam retidas da sua
composição. Após o sistema, o sebo é armazenado em novos tanques no aguardo do
transporte até o cliente, enquanto as impurezas retornam ao processo normal.
2.3.2 Processo da produção da farinha de sangue
O processo produtivo de sangue é demonstrado na Figura 2 com o fluxograma do
mesmo.
Figura 2: Fluxograma da farinha de sangue.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
19
2.3.2.1 Pesagem, recebimento e armazenamento
O sangue chega sendo transportado através de caminhões tanque diretamente dos
abatedouros e frigoríficos da região, sendo o mesmo também pesado na entrada e na saída da
empresa. É utilizado anticoagulante para evitar que haja coagulação do material durante o
transporte. Normalmente é utilizado ácido cítrico ou nitrato de sódio para a função, após a
pesagem o sangue é armazenado em tanques próprios.
2.3.2.2 Cozimento e secagem
O sangue é bombeado do caminhão tanque, e encaminhado até um tanque de digestão,
sendo armazenado e apos passa por um processo de cozimento através de jatos de vapor, calor
e pressão. O sangue inicia então a coagulação, e secagem. Passa por um sistema de
centrifugação que separa o plasma do sangue do material sólido, sendo o primeiro já
destinado para o sistema de tratamento de efluentes, devido sua alta facilidade de putrefação.
Nesta fase, cerca de 50% da umidade do sangue, sendo considerado este plasma,
como o efluente mais crítico produzido na empresa. O material sólido recebe então novos
jatos de vapor para que a umidade ainda existente seja retirada e assim o mesmo possa ser
encaminhado para a moagem. O rendimento da farinha de sangue é cerca de 18% do volume
inicial.
2.3.2.3 Peneiramento e embalagem
O sangue seco é encaminhado por sucção até um ciclone, para separação de material
de maior diâmetro para um peneiramento primário, seguindo então para um filtro manga onde
recebe o peneiramento final sendo então encaminhado para o acondicionamento em
embalagens que no caso desta empresa são sacos de 40 quilogramas.
20
2.4 LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
A atividade de graxaria nome usualmente utilizada para este ramo da indústria, tem a
função primordial de utilizar restos de resíduos citados anteriormente no item 1, antes sem
valor comercial, de abatedouros que por determinação legal, devem ser dispostos, tratados ou
beneficiados de forma efetiva para que não afete o meio ambiente.
As atividades desta indústria são fiscalizadas pelo Ministério da Agricultura, Pecuária
e Abastecimento (MAPA), onde podemos citar as diretrizes normativa da MAPA quanto a
graxaria, a normativa Nº 15/2003, que dispõe sobre as condições Higiénico-Sanitária e de
boas praticas de fabricação (BPF).
Do ponto de vista ambiental, a adoção das BPF pelas graxarias é de fundamental
importância. Tendo em vista que estas auxiliam na prevenção de impactos ambientais como
odores e efluentes.
A conservação e preservação ambiental (FEPAM, 2011) devem ser atendidas o
Decreto Estadual nº 38.355 de 01/04/98, e CONAMA nº 303 de 20/03/2002.
Os efluentes gerados devem atender a Resolução Conama 357/2005, Resolução
CONSEMA nº 128/2006 e a Resolução CONSEMA nº 01/1998.
2.5 RESÍDUOS INDUSTRIAIS
Resíduo industrial: é todo o resíduo que resulte de atividades industriais e que se
encontre nos estados sólido, semi-sólido, gasoso quando contido, e líquido cujas
particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgoto ou em corpos
d’água, ou exijam para isso soluções técnica ou economicamente inviável em face da melhor
tecnologia disponível. (Brasil, 2002).
O resíduo industrial é um dos maiores responsáveis pelas agressões ao ambiente. Nele
estão incluídos produtos químicos (cianureto, pesticidas, solventes), metais (mercúrio,
cádmio, chumbo) e solventes químicos que ameaçam os ciclos naturais onde são despejados.
Os resíduos sólidos são amontoados e enterrados; os líquidos são despejados em rios e
mares; os gases são lançados no ar. Assim, a saúde do ambiente, e consequentemente dos
21
seres que nele vivem, torna-se ameaçada, podendo levar a grandes tragédias. (KRAEMER,
2008).
Os resíduos sólidos da empresa deverão ser segregados, identificados e
acondicionados para armazenamento temporário, observando a NBR 12.235 e a NBR 11.174
da ABNT, em conformidade com o tipo de resíduo, até posterior destinação final dos mesmos.
2.6 CONSUMO DE ÁGUA
Na indústria do estudo o consumo de água está ligado principalmente aos processos de
limpeza de piso, geração de vapor e lavagens de caminhões. A Tabela 1 apresenta alguns
valores da literatura para quantificar a quantidade de água necessária no processo.
Tabela 1: Consumo de água nas graxarias.
Uso da água Consumo (litros/ ton. Material)
Caldeira 150-200
Condensador do cozimento 200-500
Limpeza 200-300
Total 550-1000
Fonte: UNEP (2000).
2.7 CONSUMO DE ENERGIA
Nas graxarias, o consumo de energia térmica é de fundamental importância para o
desenvolvimento dos processos de beneficiamento do sebo. O vapor é utilizado desde os
condensadores e digestores, para tratamento inicial do material moído, até na fabricação da
farinha de sangue, sendo desta forma utilizado em grande parte do setor.
De acordo com o UNEP (2000), cerca de 25% da energia térmica produzida pelas
caldeiras no setor de graxarias é perdida durante os processos e ao longo das tubulações.
Assim sendo, fica evidente a necessidade de medidas que aperfeiçoem este sistema de geração
e distribuição de vapor, evitando perdas desnecessárias.
Quanto à energia elétrica, sua utilização é basicamente como sendo para a iluminação
do sistema, alimentação das máquinas de tratamento como moinhos, digestor, prensa e demais
22
maquinas do setor. Podemos ainda citar o sistema de tratamento de efluentes, principalmente
o aeróbico, que utiliza uma boa demanda da energia da empresa para a realização da aeração
do sistema.
2.8 EMISSÕES ATMOSFÉRICAS
Nas graxarias devemos também dar uma atenção especial à alta liberação de COVs e
odores em suas operações.
A emissão de material particulado é gerado principalmente nas caldeiras produtoras de
vapor, lugar o qual é incinerado grande quantidade de madeira e diesel liberando também
altas doses de dióxido de carbono e enxofre sendo necessário o encaminhamento desta fumaça
para o tratamento de gases da empresa.
As emissões atmosféricas, de fumaças e fuligem de caldeiras devem seguir a
Resolução CONAMA nº 08 de 06/12/90.
No entanto, não são estas emissões o principal problema atmosférico realizado pelas
graxarias. Neste tipo de empreendimento, o principal problema enfrentado é a liberação de
COVs e odores altamente prejudiciais a convivência com a sociedade.
Os fatores que podem influenciar essa liberação de COVs é o tempo de intervalo entre
o abate do animal e o beneficiamento do material obtido, ou seja, quanto maior esse tempo
entre os processos, maior será a produção de putrecida e cadaverina responsáveis pelos maus
odores dos restos da carcaça animal.
Danielson (1973) e Miller (1975) apontam que o odor incomodativo é o principal tipo
de poluição emitida pelas graxarias Oliveira et al. (1990) indicam que a intensidade do odor,
nas instalações de uma graxaria, está diretamente relacionada com o tempo decorrido desde o
abate do animal até o instante do processamento dos resíduos.
Neste sentido, Miller (1975) salienta que uma das formas de diminuir a emissão de
odores no recebimento das carcaças consiste em manusear o material o mais rápido possível,
utilizando-as preferencialmente até no máximo 4 horas após o abate dos animais.
Outro fator bastante relevante para a liberação de COVs é a temperatura com a qual o
processo de beneficiamento ocorre como o apresentado na Tabela 2.
23
Tabela 2: Emissão de odores em graxarias (em unidades de odor, u.o., metro cúbico).
Temperatura ºC Concentração de odor (u.o./m3)
69 1275
77 425
107 1700
Fonte: CETESB (1990).
2.9 EFLUENTE LÍQUIDO
Em face às características peculiares e elevado volume gerado de efluentes líquidos,
impulsiona-se a uma constante preocupação ambiental, em se reduzir os impactos provocados
pelos poluentes gerados de uma forma geral, devido ao crescimento dos meios geradores de
poluição.
A fim de remover substancias indesejáveis da aguas residuárias ou transforma-las em
outras formas ambientalmente aceitáveis, procurando garantir a adequação aos padrões
previstos pela legislação, utiliza-se de sistema de tratamento de efluentes industriais, o qual e
constituído por uma serie de operações e processos que são empregados para a remoção de
substancias indesejáveis da agua ou para sua transformação em outras formas aceitáveis.
Como qualquer empresa do ramo abatedouros e frigoríficos, os principais impactos
ambientais das graxarias são o alto consumo de água, produção de efluente com alta carga
poluidora.
As graxarias, bem como outras empresas do setor, possui um efluente com uma
elevada carga orgânica, tendo em sua composição um elevado teor de gordura, flutuações de
pH e de temperatura
As graxarias para a fabricação dos produtos utiliza água, esta utilização pode ocorrer
de diversas formas tais como a lavagem de máquinas tubulações e pisos, a água de sistemas
de resfriamento e geradores de vapor, água utilizada diretamente nas etapas do processo
industrial ou incorporadas ao produto se necessário, e as utilizadas nos sanitários e, além
disso, a matéria prima também é rica em líquidos, demonstrados na Figura 3 e 4.
A água desta fabricação torna-se contaminada, gerando o efluente rico carga orgânica
por serem produtos animais e com alto porcentual de gordura, todos estes efluentes devem ser
tratados e lançados no corpo receptor de acordo com a legislação da FEPAM.
24
Figura 3: Fluxograma da geração de efluentes no processo de sebo e farinhas de carne e osso.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
25
Figura 4: Fluxograma da geração de efluentes no processo de farinha de sangue.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
2.10 ETE DA INDÚSTRIA DE ESTUDO
De acordo com Nunes (2008), as estacoes de tratamentos de efluentes tradicionais
costumam ser divididas em quatro etapas:
a) Tratamento preliminar: ocorre retenção de material grosseiro, flutuantes e material
mineral sedimentável. Utiliza-se para isto grades, desarenadores (caixa de areia), caixas de
retenção de óleo e gordura e peneiras.
b) Tratamento primário: consiste na remoção de matéria orgânica em suspensão. Os
processos ocorrem através de decantação primaria, precipitação química, flotação e
neutralização.
c) Tratamento secundário: separação da matéria orgânica dissolvida e em suspensão.
Os procedimentos mais conhecidos nesta etapa são os processos de lagoas de estabilização,
lodo ativado, sistemas anaeróbios com alta eficiência de remoção do carbono orgânico, filtros
biológicos, lagoas aeradas e precipitação química.
26
d) Tratamento terciário: e aplicado quando se pretende obter um efluente de alta
qualidade, ou a remoção de outras substancias contidas nas aguas residuárias. Pode ocorrer
através de adsorção de carvão ativo, osmose inversa, eletrodiálise, troca iônica, filtros de
areia, remoção de nutrientes, oxidação química e remoção de organismos patogênicos.
A ETE possui um tratamento físico-químico para flotação, seguido de um tratamento
Biológico de Lodo Ativado. A Figura 5 mostra o fluxograma do tratamento de efluentes.
Figura 5: Estação de tratamento.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
27
2.10.1 Resfriamento
O resfriamento é feito, pois o efluente chega do processo produtivo a uma temperatura
aproximadamente a 80o, podendo prejudicar o processo de tratamento, a esta temperatura os
microrganismos não resistiriam.
Este resfriamento é feito em forma de cascata de degraus, o efluente é elevado a uma
determinada altura e depois ele desce por gravidade em uma espécie de escada em ambiente
aberto e com isso diminui a sua temperatura para que possa ser tratado sem qualquer
complicação, como demonstrado na Figura 6.
Figura 6: Resfriamento do efluente.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
2.10.2 Flotação (Físico-químico)
O processo de tratamento físico-químico de efluentes ocorre quando ha a utilização de
produtos químicos a fim de aumentar a eficiência da remoção de um elemento ou substancia,
modificar seu estado ou estrutura, ou simplesmente alterar suas características químicas, o
objetivo deste tratamento é melhorar a eficiência do tratamento primário por coagulação –
28
remoção de constituintes associados aos sólidos em suspensão e coloides, como DBO, o que
reduz a quantidade de material orgânico a ser tratada aerobiamente – além de promover a
remoção de fosforo.
Os processos físico-químicos são eficientes na remoção de sólidos em suspensão
coloidal ou mesmo dissolvidos, substâncias que causam odor, cor e turbidez, substancias
odoríferas, metais pesados, óleos emulsionados, ácidos, álcalis.
A flotação é o processo de separação de partículas sólidas de baixa massa especifica
de uma fase liquida, geralmente pela introdução de finas bolhas de ar na fase líquida.
(RAMALHO, 2003).
As bolhas aderem ao material particulado, e o conjunto bolha/partícula possui
densidade menor que a densidade do líquido de modo a causar a ascensão das partículas à
superfície. Pode ser aplicada também na separação de óleo ou gordura, pois aceleram a
ascensão destes à superfície, e partículas muito leves ou muitas pequenas podem ser separadas
em um menor tempo. (METCALF; EDDY, 2003).
A flotação por ar dissolvido é a forma mais comum dos sistemas de flotação. O ar é
dissolvido no líquido sob condições pressurizadas, na qual a mistura forma uma solução
supersaturada em ar. Após um determinado tempo, o efluente é levado novamente à pressão
atmosférica, e o resultado é a formação de bolhas muito finas, que ascendem à superfície do
tanque, conduzindo consigo a matéria em suspensão ou gorduras. (RAMALHO, 2003).
Em qualquer um dos processos de flotação podem ser adicionados produtos químicos
como auxiliar de flotação. A natureza destas substâncias, entretanto, deve ser selecionada com
os devidos cuidados de acordo com o destino a ser dado ao material flotado.
A neutralização de despejos industriais pode ser necessária, não só para evitar o
lançamento de águas ácidas ou alcalinas no corpo de água receptor, mas, também, como
medida necessária para proteção de tratamentos biológicos. (BRAILE; CAVALCANTI,
1993).
Após resfriado e dosado o agente floculante, Poli Cloreto de Alumínio (PAC) que
promove a aglutinação das partículas, promovendo o choque entre as mesmas devido à
agitação lenta imposta por baixo gradiente de velocidade, a formação de flocos de impurezas
facilita sua posterior remoção de gorduras mais sólidos suspensos por flotação (IMHOFF,
1998), pois passa por um raspador onde retira os resíduos que ficam na superfície deste
efluente, como demonstrado na Figura 7.
29
Figura 7: Adição de PAC e flotador.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
2.10.3 Tanque de Equalização
A equalização consiste em regular a vazão para as unidades subsequentes e
homogeneização da carga orgânica do efluente, em virtude de que o mesmo sofra variações
das cargas e vazões ao longo da jornada de trabalho industrial. (RAMALHO, 1993).
O tanque de equalização tem cinco objetivos básicos. (FAVARETTO, 2010):
a) Neutralizar despejos ácidos e alcalinos através da mistura deles;
b) Minimizar variações de vazão;
c) Minimizar variações de concentração;
d) Diluir compostos tóxicos;
e) Fornecer alimentação contínua aos processos de tratamento posteriores.
O tanque de equalização será com níveis variáveis com intuito de regular a vazão de
saída constante e homogeneizar o efluente. Tem a finalidade, também de proteger os
equipamentos posteriores como bombas de recalque, impedindo o seu funcionamento a seco
(NUNES, 2004), o formato do mesmo é retangular e instalado abaixo do nível do solo, como
demonstrado na Figura 8.
30
Figura 8: Equalizador.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
2.10.4 Tratamento Biológico por Lodo Ativado
A função de um processo biológico é remover a matéria orgânica através do
metabolismo de oxidação e de síntese das células. Este tipo de tratamento é normalmente
usado em virtude da grande quantidade de matéria orgânica facilmente biodegradável presente
em sua composição. (BRAILE; CAVALCANTI, 1993).
No tratamento biológico aeróbio, os microrganismos, mediante processos oxidatívos,
degradam as substâncias orgânicas, que são assimiladas como "alimento" e fonte de energia.
O termo lodo ativado designa a massa microbiana floculenta que se forma quando os
efluentes biodegradáveis são submetidos à aeração.
No tanque de aeração, ocorrem as reações que conduzem a metabolização dos
compostos biotransformáveis. É essencial que se tenha boa mistura e aeração. No decantador
secundário, ocorre à separação do lodo, biomassa, proveniente do tanque de aeração.
31
O sistema de lodo ativado é um dos mais utilizados para a depuração de esgotos
sanitários e industriais que possuem uma elevada carga orgânica e produtos nitrogenados
(SPERLING, 2002), onde as seguintes unidades são partes integrantes da etapa biológica dos
lodos ativados.
Tanque pulmão ou equalizador para homogeneização das cargas, tanque de aeração
(reator) responsável pela formação de microrganismos ativados, através de reações
bioquímicas, onde a biomassa e utiliza do substrato presente no esgoto para se desenvolver e
se reproduzir (degradação biológica), tanque de decantação (decantador) utilizado para
separar os sólidos suspensos, ocorrendo a sedimentação onde o efluente final sai clarificado e
os sólidos sedimentados no fundo do decantador são recirculados para o reator (recirculação
do lodo). (FERREIRA; CORAIOLA, 2008).
O Lodo ativado é, portanto o resultado de um processo de tratamento de esgoto
destinado à destruição de poluentes orgânicos biodegradáveis presentes em aguas residuárias,
efluentes e esgotos, é o floco produzido num esgoto bruto ou decantado pelo crescimento de
bactérias zoóeleas ou outras, na presença de oxigênio dissolvido, e é acumulado em
concentração suficiente graças ao retorno de outros flocos previamente formados.
(SPERLING, 2002). Figura 9 e 10 mostra um floco de Lodo.
Figura 9: Aspecto do floco de lodo ativado.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
32
Figura 10: Microrganismos no tanque de lodo.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
Em virtude da recirculação do lodo, um grande número de microrganismos permanece
por um longo tempo de residência no meio, o que facilita o processo de oxidação dos
compostos orgânicos, diminuindo o tempo de retenção do efluente para horas.
O sistema é constituído de um reator biológico aerado e um decantador de lodo, sendo
que ocorre retorno de parte da biomassa ativa decantável ao reator.
O efluente clarificado proveniente do decantador físico-químico passará para o reator
biológico aerado que terá formato retangular e será conduzido a um decantador de lodo.
Haverá comunicação entre a base do decantador e o reator para retorno de 100 % do lodo
decantado, a Sebo utiliza aeradores mecânicos para injetar oxigênio em seus reatores de lodo
ativado, como demonstrado na Figura 11.
Figura 11: Tanque de lodo ativado.
33
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
Estudo de caso como de Ferreira e Coraiola (2008) onde foi analisado a estação de
tratamento com sistema de lodo ativado com fluxo contínuo, demonstrou que a eficiência
através de monitoramento analítico, foi de 95% a 98%, reduzindo as cargas poluidoras e o que
na maioria das vezes fornece condições de reaproveitamento da água.
O estudo realizado por Oliveira e Von Sperling (2005), demonstra a avaliação de
desempenho de 116 estação de tratamento em todo o país.
Foram analisados seis modalidades diferentes como a fossa séptica seguida de um
filtro anaeróbio, lagoas facultativas, lagoas anaeróbias seguidas por lagoas facultativas, lodos
ativados, reatores UASB operando isoladamente e reatores UASB seguidos por pós-
tratamento, as avaliações consideraram as concentrações de efluentes e a eficiência de
remoção de DBO, DQO, SST, NTK, OT e coliformes. A conclusão do estudo de caso, é que o
desempenho apresentado pelo processo de lodo ativado, considerando a remoção de matéria
orgânica, foi o mais elevado dentre os sistemas avaliados, comprovando a sua eficiência e a
sua utilização em processos de remoção de carga orgânica elevada.
2.10.5 Decantador
Após o líquido permanecer no tanque de aeração, é necessário separar o lodo do
efluente para que a biomassa retorne ao reator e o líquido siga para a lagoa aerada , essa
separação é realizada pelos decantadores.
O decantador é o processo físico de separação de sólidos com potencial de
sedimentação em um liquido. Os sólidos retidos na soleira são removidos como lodo e, por
conseguinte o efluente clarificado decanta pelo vertedouro. (NUNES, 2004).
34
Os decantadores são tanques de geometria retangular ou cilindro-cônica, a mistura de
líquido e biomassa é alimentada pelo ponto central do tanque e o líquido tende a se
movimentar do centro para a região periférica do mesmo, enquanto a biomassa sedimenta no
fundo, sendo arrastada por um raspador e removido na parte inferior do tanque por meio de
uma bomba.
O dimensionamento do decantador é em função de taxas de aplicação, de acordo com
o tipo e as características físico–químicas do efluente. O formato do decantador é circular
como demonstrado na Figura 12.
Figura 12: Decantador.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
2.10.6 Recirculação de lodo
Para se ter uma elevada concentração de sólidos no reator e uma idade do lodo maior
que o tempo de detenção hidráulica, é necessário a recirculação do lodo ou a sua retenção de
alguma forma no seu sistema. (SPERLING, 2002).
A indústria utiliza o sistema de recirculação de lodo, onde o mesmo é 100 %
recirculados, feito através de bombeamento típico no processo de fluxo contínuo por aeração
prolongada. A Figura 13 demonstra o recirculo de lodo.
35
Figura 13: Reciclo do lodo.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
2.10.7 Lagoa aerada
Lagoas aeradas são bacias cuja profundidade varia de 1,2 m a 3,6 m nas quais a
oxigenação é feita por unidades de aeração superficial, por turbina ou difusa. Não apresentam
reciclo de lodo biológico, pois a concentração é baixa (80-200 mgL-1
), e o tempo de
residência é longo (3-8 dias), o qual permite a renovação da biomassa.
Estes sistemas são usados, principalmente, para pré-tratamento de rejeitos industriais.
A lagoa aerada serve para fazer o abatimento e polimento final deste efluente, como
demonstrado na Figura 14.
Figura 14: Lagoa aerada.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
36
2.10.8 Corpo receptor
O efluente após receber todo o tratamento é lançado no corpo receptor, segundo a
legislação da FEPAN, como demonstrado na Figura 15.
Figura 15: Córrego de lançamento do efluente.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
37
3 MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho foi realizado na empresa de graxaria. O método de trabalho seguiu a
sequência apresentada nos itens de 3.1 a 3.5.
A seguir é apresentada a Figura 16 com o fluxograma da sequencia de trabalho.
Conhecimento do
processo
produtivo na
empresa
Identificação dos
pontos de geração
de efluente
Coleta do efluente
Caracterização do
efluente
Avaliação
Técnica
Figura 16: Sequência do trabalho realizado na empresa.
Fonte: Bonamigo (2010).
38
3.1 CONHECIMENTO DO PROCESSO PRODUTIVO
O processo produtivo da empresa está descrito no item 2.3.
3.2 IDENTIFICAÇÃO DOS PONTOS DE GERAÇÃO DE EFLUENTES
Com o conhecimento do processo produtivo de toda a empresa, identificaram-se os
pontos de geração de efluentes. Para isso foram identificados os pontos nos setores da
empresa, descritos no item 2.9 onde as Figuras 3 e 4 mostram esta geração.
3.3 COLETA DO EFLUENTE NOS PONTOS IDENTIFICADOS
Foram realizadas quatro análises, três no dia13 de setembro de 2011, às 13h30min e
no dia 18 de outubro às 13h30min, seguindo a norma NBR 9898/87 da ABNT.
No dia 13 a coleta foi realizada em 3 pontos distintos; 1º) na entrada do flotador, 2º)
na entrada do lodo ativado, 3º) na entrada da lagoa aerada.
A coleta do dia 18 foi na entrada do córrego, que passa ao lado da indústria, todos os
pontos demonstrados na Figura 17, logo após coletada, elas foram transportadas para o
Laboratório de Controle de Efluentes (LACE) do Centro de Pesquisa e Alimentação (CEPA),
da Universidade de Passo Fundo (UPF).
As análises de caracterização físico-química foram realizadas segundo APHA (2001).
Os parâmetros foram aqueles contidos na Resolução 357/05 – CONAMA e resolução 128/06
– CONSEMA, sendo: DQO, DBO, oxigênio dissolvido (OD), sólidos suspensos (SS),
nitrogênio total, nitrogênio amoniacal, óleos e graxas, fósforo total, surfactantes, pH,
alcalinidade, cloreto, sólidos sedimentáveis (SD), sólidos totais e sulfeto.
39
Figura 17: Pontos de coleta do efluente.
Fonte: www.google.com
40
3.4 RESULTADOS
3.4.1 CARACTERIZAÇÃO DO EFLUENTE
Tabela 3: Caracterização do efluente
Parâmetro Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3 Ponto 4
DQO (mg/L O2) 6.607 2.437 1.498 385
DBO (mg/L O2) 4.400 2.040 830 143
Oxigênio Dissolvido (mg/L O2) N.D. N.D. N.D. 7,40
Sólidos Suspensos (mg/L) 1.400 320 470 67
Nitrogênio Total (mg/L) 669,1 489,8 697,4 153,6
Nitrogênio Amoniacal (mg/L) 473,7 107,1 94,20 146,6
Óleos e Graxas (mg/L) 376,0 26,7 80,0 2,8
Fósforo Total (mg/L) 25,30 >6 >6 >6
Surfactantes (mg/L) 0,14 0,56 0,32 0,26
pH 7,52 8,59 8,38 7,88
Alcalinidade (mg/L) 500 1.200 1.000 287
Cloreto (mg/L) 390,5 568 887,5 656,8
Sólidos Sedimentáveis (mg/L) 8,0 1,3 <0,1 <0,1
Sólidos Totais (mg/L) 4.020 2.184 2.558 1.948
Sulfeto (mg/L) 22,61 6,36 N.D. N.D.
Fonte: Resolução 357/05 – CONAMA .
3.4.2 Remoção de DQO e DBO
A Demanda Química de Oxigênio (DQO) está relacionada com a matéria orgânica e
seu potencial poluidor. É uma medida da quantidade de oxigênio consumido pela oxidação
química de substâncias orgânicas presentes nas águas.
A DQO é um parâmetro que mede a quantidade de matéria orgânica suscetível a ser
oxidada e a DBO (demanda bioquímica de oxigênio) estipula a quantidade de oxigênio que
41
deve ser fornecida para um agente oxidante decompor totalmente uma matéria orgânica em
um determinado meio.
Quando existem DQO e DBO elevados significa que o efluente está carregado com
carga de matéria orgânica.
No tanque de aeração a carga orgânica elevada entra em contato com microrganismos
que se alimentam das mesmas removendo-as do meio em questão, não totalmente, mas uma
grande quantidade, e com a remoção do lodo, há a remoção da DQO e DBO do efluente.
Figura 18: DQO ao longo do tratamento.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
A Figura 18 mostra os valores para DQO do efluente bruto na entrada do flotador, na
entrada do lodo ativado, após o tratamento físico-químico, na entrada da lagoa aerada para
polimento e na entrada para o córrego.
Analisando o gráfico no primeiro ponto de coleta, pode-se avaliar que a DQO entra
com uma carga de 6.607 mg/l recebendo um agente floculante e sendo feita a retirada do
material suspenso e coloidal. A DQO foi reduzida para 2.437 mg/l.
O tratamento físico-químico teve uma redução de 63%, sendo que resultados
apresentados por GOMES (2010) apresentou redução de 95%, mostrando que há um
problema na operação, já que o dimensionamento está nos padrões.
O efluente chega ao segundo ponto, o tanque de lodo ativado, com uma carga de 2.437
mg/l, recebe o tratamento por microrganismos que reduz a carga de DQO para 1.498 mg/l,
mostra que o lodo ativado rediz a matéria orgânica mas não com a eficiência desejada.
6.607
2.437
1.498
385
2.437
1.498
385 330
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
1 2 3 4
(mg/
l)
Pontos
Entrada
Saida
42
No terceiro ponto a lagoa aerada, que faz o polimento final deste efluente, que chega
com 1.498 mg/l, a aeração e o decaimento do material particulado efluente reduz para 385
mg/l, e lançado no córrego no ponto quatro com uma eficiência de todo o processo de 94%.
Figura 19: DBO ao longo do tratamento.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
A Figura 19 mostra o gráfico da DBO nos pontos de coleta, onde nota-se uma redução
da mesma conforme o mesmo tratamento da DQO.
A DBO ao longo de todo o processo de tratamento teve uma redução e o tratamento
físico-químico e biológico comportou-se como o anterior, obtendo uma eficiência de processo
de 96%.
3.4.3 Remoção de sólidos suspensos
A separação de sólidos suspensos pode ter três funções distintas como o pré-
tratamento para proteger processos posteriores e reduzir a carga para níveis requeridos, e
separação de sólidos para correntes concentradas de reciclo e redução para concentração de
efluentes para padrões ambientais.
4.400
2.040
830
143
2.040
830
143 110
0
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
4.500
5.000
1 2 3 4
(mg/
l)
Pontos
Entrada
Saida
43
A remoção se dá nos processos anteriores ao do lodo ativado, como ao tanque de
flotação onde os sólidos suspensos se juntam e em suspensão são raspados e retirados do
processo.
Figura 20: Sólidos suspensos ao longo do tratamento
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
Os sólidos suspensos pela legislação permitem 125 mg/l, no qual a Figura 20
demonstra o gráfico do mesmo, com uma entrada de 1400 mg/l e com o tratamento físico-
químico o mesmo reduz significativamente, mas no ponto dois saindo para o ponto três estes
sólidos tiveram um aumento, por uma arraste de lodo ocasionando esta elevação, cujo o
problema foi sanado na lagoa aerada, sendo este efluente lançado com uma eficiência de 95%.
3.4.4 Remoção de nitrogênio
O sistema de lodos é capaz de produzir, sem alteração a conversão de amônia para
nitrato (nitrificação), neste caso há remoção de amônia, mas não do nitrogênio, já que já que
se tem apenas uma conversão da forma de nitrogênio.
1.400
320
470
67
320
470
67 125
0
200
400
600
800
1.000
1.200
1.400
1.600
1 2 3 4
(mg/
l)
Pontos
Entrada
Saida
44
A remoção biológica do nitrogênio é alcançada com a ausência de oxigênio, e na
presença de nitratos, onde um grupo de bactérias utiliza nitratos no seu processo respiratório,
convertendo-as em nitrogênio gasoso, que escapa na atmosfera, este processo chama
desnitrificação e para alcançar isso no sistema de lodo ativado são necessárias modificações
no sistema e criar zonas anóxicas e possíveis recirculações internas (SPERLING 2002).
Figura 21: Nitrogênio total ao longo do tratamento.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
A Figura 21 com o gráfico do nitrogênio total, mostra que o efluente entra com 669,1
mg/l e recebe o tratamento físico-químico que reduz para 498,8 mg/l, entrando no sistema de
lodo ativado e saindo acima, 697,4 mg/l da carga com que o mesmo entrou, por ser um
efluente de 2 dias anteriores.
Mesmo assim este nitrogênio reduz consideravelmente e seno lançado com redução de
77%.
3.4.5 Óleos e graxas
São substancias orgânicas de origem mineral, vegetal ou animal, estas substâncias
geralmente são hidrocarbonetos, gorduras, ésteres, entre outros que modificam a tensão
superficial da agua dificultando as trocas gasosas, sobretudo do oxigênio, causando, portanto
669,1
489,8
697,4
153,6
489,8
697,4
153,6
20
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1 2 3 4
(mg/
l)
Pontos
Entrada
Saida
45
alterações no ecossistema aquático e nas características físicas, químicas e biológicas das
águas e em seu processo de decomposição provocam a redução de oxigênio dissolvido e a
elevação da DQO e DBO, são removidos por gradeamento, caixa de gorduras e o restante no
lodo ativado.
Figura 22: Óleos e graxas ao longo do tratamento.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
Para óleos e graxas a legislação permite 10 mg/l, como visto na Figura 22, o gráfico
mostra uma queda considerável e um ótimo desempenho na remoção da mesma, isso
demonstra o bom funcionamento dos processos de remoção chegando a uma eficiência de
99%.
3.4.6 Remoção de fósforo
Para remoção de fósforo é essencial e existência de zonas anaeróbias e aeróbias na
linha de tratamento. A zona anaeróbia é considerada um seletor de biológico para
microrganismos acumuladores de fosforo, esta zona propicia uma vantagem em termos de
376
26,7
80
2,8 26,7
80
2,8 10
0
50
100
150
200
250
300
350
400
1 2 3 4
(mg/
l)
Pontos
Entrada
Saida
46
competição, já que eles podem assimilar o substrato nesta zona antes de outros
microrganismos não armazenadores de fósforo.
Ao se remover o lodo biológico excedente e os organismos acumuladores de fosforo
estará removendo o mesmo do sistema.
Figura 23: Fósforo ao longo do tratamento.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
O fósforo dever lançado com no máximo 3 mg/l, a Figura 23 mostra uma entrada de
25,3 mg/l e uma redução para 6 mg/l e mantendo-se constante, por uma falta de zonas
anaeróbias no lodo onde retirando o excesso de lodo retiraria o excesso de fósforo também,
mesmo assim ele teve uma redução de 88%.
3.4.7 Surfactantes
São substancias existentes normalmente em detergentes e que atuam na superfície do
liquido reduzindo-lhe a tenção superficial.
25,3
6 6 6 6 6 6
3
0
5
10
15
20
25
30
1 2 3 4
(mg/
l)
Pontos
Entrada
Saida
47
Figura 24: Surfactantes ao longo do tratamento.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
Para os surfactantes é permitido 5 mg/l, a Figura 24 demonstra o efluente entra com
0,14 mg/l e sai com 0,26 mg/l por juntar-se a efluentes de dias anteriores, sem tratamento pois
nos fim de semana não tem geração e somente o tanque de lodo ativado tem funcionamento.
3.4.8 Cloreto
Os cloretos na forma iônica Cl- é um dos principais aníons inorgânicos encontrados na
água e em efluentes, embora em quantidades razoáveis não sejam prejudiciais, transmitem a
água sabor salgado e repulsivo e causam dureza e corrosividade.
0,14
0,56
0,32
0,26
0,56
0,32
0,26
0,5
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
1 2 3 4
(mg/
l)
Pontos
Entrada
Saida
48
Figura 25: Cloretos ao longo do tratamento
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
Os cloretos estão bem acima do permitido, um motivo para isso é que o efluente
mistura-se com o de dias anteriores, mostrando que o sistema operacional esta com problemas
e com uma eficiência de 56% e deve ser melhorado.
3.4.9 Sulfeto
Aparecem na água a partir da decomposição anaeróbia da matéria orgânica, apresenta
alta toxidade, reduzem a demanda de oxigênio, impedem a floculação nas estações de
tratamento e provocam corrosões em metal e concreto, causam problemas de odor e sabor nas
águas, estes sulfetos são eliminados no reator biológico.
390,5
568
887,5
656,8
568
887,5
656,8
250
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1 2 3 4
(mg/
l)
Pontos
Entrada
Saida
49
Figura 26: Sulfeto ao longo do tratamento.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
Apenas 1 mg/l de sulfeto podem ser lançados no corpo receptor, mas na indústria
como visto na Figura 26, o gráfico mostra que este chega com 22,61 mh/l, recebendo o
tratamento físico-químico reduzindo o mesmo consideravelmente, sendo totalmente eliminado
no tratamento biológico com uma eficiência de 100%.
3.5 AVALIAÇÃO TÉCNICA DO PROJETO DA ETE
Os parâmetros para a aeração prolongada do projeto vai ser adotado segundo Sperling
(2002) e Vandré (2010) conforme demonstrado na Tabela 5.
22,61
6,36
0 0
6,36
0 0 1
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4
(mg/
l)
Pontos
Entrada
Saida
50
Tabela 4: Parâmetros para projeto de reator de lodo ativado do tipo aeração prolongada.
Parâmetros de projeto Valor de literatura Adotado para projeto
θc Idade do lodo (d) 18 - 30 20
Xv Concentração de SSVTA (mg/l) 3000 – 6000 3000
SS de efluente (mg/l) 10 – 30 20
Razão de recirculação (Qr/Q) 0,6 – 1,0 1
Concentração media de OD no reator ( mg/l) 1.5 1.5
Y: fração de substrato que foi utilizada para a
produção de biomassa (adimensional) 0,4 – 0.8 0,6
Kd: coeficiente de decaimento endógeno (d-1
) 0.06 – 0.10 0,08
Q0: vazão de efluente bruto (m3.d
-1) 120 120
S0; Se: Concentração de DBO no efluente
bruto e tratado, respectivamente (kg.m-3
) 4.400 e 110 2.040 e 110
V = volume do tanque de aeração (m3)
Concentração de DQO no efluente
respectivamente (kg.m-3
). 6,607 e 330 6,607 e 330
Eficiência de oxigenação (KgO2/KWh) >2,5 2,5
TDH Tempo de detenção hidráulica (h) 16 a 24 16
Fonte: Sperling (2002) e Brião (2010).
3.5.1 Equalizador
O dimensionamento do equalizador de atividade descontínua, para comparação de
projeto foi feito através de balanço de massas. (NUNES, 2004).
O Lodo Ativado tem um período de funcionamento de 24 h/dia. O período de
funcionamento da ETE para o equalizador é de 10 h/dia.
A vazão de entrada é de:
Q = 120 m3/dia
120 m3/dia / 10 h/dia =
Q = 12 m3/h
Dimensionamento:
Q entr = 12 m³/h 120 m³/dia
t = 10 h/dia
51
( ) ( )
( )
Q saída = 50 m3/dia ou 2.1 m
3/h
Formato do tanque de equalização
O material de construção do tanque é concreto armado e o mesmo é de geometria
retangular.
Calculo do volume do equalizador
tQsaidaQentradaVeq
Onde:
eqV = Volume do equalizador
Qentrada = vazão de entrada m3/h
Qsaída = vazão de saída m3/h
t = período de funcionamento h
Veq = (12 – 2,1) x 10 =
Veq = 99 m³
O projeto tem como Veq = 100 m³, que daria um tempo aproximado de TDH de 1 d.
Volume mínimo de equalização
)3,0(min VeqV 30%
V min = 99 x 0,30
V min = 29,7 m³
Volume total de equalização
V total = Veq + V min
Vt = 99 + 29,7
52
Vt = 128,7 m³
Altura máxima sugerida para a equalização é de:
H = 4 m
O comprimento do tanque de equalização é:
Vt = L² x H
L = 4
7,128
L = 5,70 m
Área do tanque de equalização
H
totaleqVtA
)(
Onde:
A = área do tanque
Vtotaleq = volume total do equalizador
H = Altura
A = 4
7,12832.18 m²
A = 32.18 m²
Altura mínima do equalizador
mA
VH
eq93,0
18,32
7,29.min
H min = 0,93 m
Volume total para construção
Altura livre = 0.5m
Altura = 4 m
Altura total = 4,5 m
53
Vconst = Vt eq + A x 0,5
V contrução = 128,7 + 32,18 x 0.5
V cons. = 144,80 m3
Calculo da potencia do motor
Densidade de potencia encontrado na literatura é de:
Dp= 10 w/m3
Eficiência mínima desejada = 70%
745
.eqtotalVDpP
Onde:
P = potência do motor
Dp = densidade de potência
Vt equa = volume total do equalizador
η = eficiência
P = Hp
mm
w
47,27,0745
³7,128³
10
P = 2,5 Hp ou 2,54 cv para 128,7 m3
d = P / V
d = 2,5 x 745 / 128,7
d = 14,48 w/m3
No projeto original consta que:
P = 5 cv ou 4,94 Hp
Veq = 100 m3
d = P / V
d = 4,94 x 745) / 100
d = 36,80 w/m3
54
Figura 27: Tanque de equalização.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
3.5.2 Dimensionamento tanque de lodo ativado de aeração prolongada
Segundo Sperling (2002), a seleção da idade do lodo é a principal etapa de uma
estação de lodo ativados, diversas variáveis do processo estão diretamente associadas à idade
do lodo. A principal decisão é quanto à seleção de valores da idade do lodo (Ɵc), que
enquadram a estação dentro de uma das principais faixas operacionais.
O reator é de mistura completa, de projeto e para comparação será feito pelo mesmo
tipo, a profundidade será ente 4,0 a 6,0 m, pois a aeração é por ar difuso, a borda livre é de 0,5
m, os tanques são de concreto armado com paredes taludadas a 45º.
Volume do tanque de aeração
Onde:
Y: fração de substrato que foi utilizada para a produção de biomassa (adimensional);
Xv: Concentração de biomassa no reator (mgSSV/l);
Kd: coeficiente de decaimento endógeno (d-1
);
bd
v
e
c
fkVX
SSYQ.
.
(1 )00
55
Q0: vazão de efluente bruto (m3.d
-1);
S0; Se: Concentração de DBO no efluente bruto e tratado, respectivamente (kg.m-3
);
S0 = 4400 e Se = 110
Com uma eficiência de remoção de:
Ɛ =
Ɛ = 97%
V = volume do tanque de aeração (m3);
Ɵc: idade do lodo (d);
Então:
( )
( )
Onde:
fb: fração biodegradável dos SSV gerados no sistema submetidos a uma idade do lodo
qc;
fb’: fração biodegradável do SSV imediatamente após sua geração (qc = 0); valor
típico: fb’ = 0,8.
Então:
Portanto:
( )
( )
cdb
bb
kf
ff
.).'1(1
'
20.08,0).8,01(1
8,0
bf
56
( )
( )
V = 1043 m3
O tempo de detenção hidráulica TDH é o efluente de entrada mais o efluente que
recircula, que no projeto é de 100%.
t = 4,35 d ou 104.4 h
Portanto o volume mínimo de aeração será:
)3,0(min VV 30%
V min = 1043 x 0,30
V min = 313 m³
Volume total de aeração para comparação com o de projeto
V total = V + V min
Vt = 1043 + 313
Vt = 1356 m³
O volume de projeto é de:
V = 1299 m³
Altura máxima estipulada é de:
H = 6 m
57
Comprimento será, portanto de:
Vt = L² x H
L = 6
1356
L = 15,04 m
Área do tanque de aeração para é de:
H
VtA
Onde:
A = área do tanque
Vt = volume total do aerador
H = Altura
A = 6
1356
A = 226 m²
Altura mínima do aerador
226
313min
A
VH
H min = 1,39 m
Volume total para construção
Altura livre = 0.5m
Altura = 6 m
Altura total = 6,5 m
Vconst = Vt + A x 0,5
V contrução = 1356 + 226 x 0.5
V cons. = 1469 m3
58
Cálculo da potência do motor para aeração, conforme a transferência de O2:
De 2 a 4 kg O2 por kg DBO5 abatida;
Portanto:
( )
(
)
Carg abt = 231,600 Kg DBO5 /d
Então:
1 Kg DBO5 3 Kg O2
231,600 Kg DBO5 Kg O2
= 694,8 Kg O2 /d
694,8 Kg O2 /d
24 h /d
O2 = 28,95 Kg / h.
10 cv 10 Kg O2 /h
Necessita de 30 cv para a densidade de potencia do motor, onde o de projeto tem 60
cv.
A densidade de potencia sugerida para evitar o depósito da biomassa no fundo do
reator é de 10 w/m3. A eficiência mínima do motor de aeração é de 70%.
745
tVDpP
Onde:
P = potência do motor
Dp = densidade de potência
Vt = volume total do equalizador
η = eficiência
59
P = Hp
mm
w
267,0745
³1356³
10
P = 26 Hp ou 26.37 cv para 1356 m3 / 4 aeradores = 6,5 Hp cada
d = P / V
d = 26 x 745 / 1356
d = 14,29 w/m3
No projeto original consta que:
P = 60 cv ou 59,178 Hp
Veq = 100 m3
d = P / V
d = 59,178 x 745) / 1299
d = 33,94 w/m3
Figura 28: Tanque de aeração.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
60
3.5.3 Decantador
O decantador é circular e com remoção contínua de lodo.
A Figura 29 apresenta o desenho de um decantador.
Figura 29: Decantador.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
Área do decantador
O decantador recebe diariamente 240 m3/d ou 10 m
3/h, que é a vazão de entrada mais
o que recircula, que seria 100%.
I
QA
Onde:
I = taxa de escoamento superficial (m³/m²d), entre 30 – 40, adotado 30 m³/m²d.
Q = vazão m³/d
A= área m²
61
A = 8 m2
Diâmetro
√
84xD
D = 3,20 m
Volume do tanque para se depositar o lodo
Onde:
Vt lodo = Volume total de lodo
A = Área
H tanq = Altura do tanque adotado 1 m
Vt = 2,67 m3
Volume do tanque superior do decantador
H tanque superior = 4 m (valor estipulado)
Vt sup = A x H tanq sup
Vt sup = 8 x 4 =
Vtsup = 32 m³
62
Volume total do tanque
V = Vt lodo + Vt sup
Onde:
Vt lodo = Volume total de lodo
Vt sup. = Volume do tanque superior
V = 2,67 + 32
Vt = 34,67 m³
Tempo de detenção hidráulica
Q = 240 m³/d Q = 10 m³/h
( )
Figura 30: Decantador.
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
A Tabela abaixo compara os valores calculados no trabalho e os valores do projeto
original.
63
Tabela 5: Operação
Tanques Cálculos do trabalho Projeto original
Equalizador (m3) 99 100
Densidade de potencia no reator d ≥ 10 w/ m3 14,48 36,80
Reator de lodo ativado (m3) 1043 1299
Densidade de potencia no reator d ≥ 10 w/ m3 14,29 33,94
Área do decantador (m2) 8 37
Fonte: Dados da pesquisa (2011).
64
4 CONCLUSÃO
O processo físico-químico da ETE constituído da dosagem de PAC (floculante)
seguido de flotação não está operando adequadamente, uma vez que a eficiência de remoção
do mesmo (65%) encontra-se abaixo das referências de outros trabalhos realizados com
efluentes semelhantes. Destaca-se que não há funcionários especializados na operação da
ETE, o que pode gerar esta baixa eficiência de remoção.
O tanque de equalização da ETE da empresa possui volume suficiente para atender às
oscilações de vazão e carga geradas pela empresa, tendo problemas na mistura por não possuir
um aerador para equilibrar as concentrações e cargas podendo aumentar o desempenho da
ETE.
O reator de lodo ativado encontra-se bem dimensionado e com os parâmetros de
projeto e operacionais referendados pela literatura. A sua eficiência foi de 60%, valor baixo,
ocasionados por ser uma indústria que gera quantidade elevada de efluente, a dosagem de
produtos é manual e com problemas de operação, se comparado com GOMES, SPERLING
mas esta eficiência pode ser elevada, otimizando a ETE e solucionando os problemas
operacionais.
A lagoa aerada, a qual deveria operar como um sistema de pós-tratamento, devido às
baixas eficiências dos tratamentos anteriores, encontra-se em funcionamento como um
segundo reator de tratamento biológico, não gerando o efluente tratado com a qualidade para
atender os parâmetros exigidos pela legislação.
A ETE possui uma eficiência é de aproximadamente 84%.
Por não haver um funcionamento em fins de semana a demanda de efluente para, e
todo o sistema de operação da ETE para também, funcionando somente o tanque de lodo
ativado, causando problemas para os microrganismos, podendo ser solucionado com o reciclo
do lodo para o equalizador ou aumentando o tanque de equalizador suportando efluente para
dois dias de abastecimento.
A ETE necessita de uma boa operação e de funcionários especializados que façam
somente esta função, para que a mesma esteja operando com uma eficiência ótima e dentro
dos padrões exigidos por lei.
65
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