diagnÓstico e prognÓstico de um sistema de efluente...

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

ENGENHARIA AMBIENTAL

RAFAELA PERANDRÉ ASSMENN

DIAGNÓSTICO E PROGNÓSTICO DE UM SISTEMA DE EFLUENTE

DE FRIGORÍFICO DE SUÍNOS PARA REMOÇÃO DE NITROGÊNIO

AMONIACAL

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

MEDIANEIRA

2016


DIAGNÓSTICO E PROGNÓSTICO DE UM SISTEMA DE EFLUENTE

DE FRIGORÍFICO DE SUÍNOS PARA REMOÇÃO DE NITROGÊNIO

AMONIACAL

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenheira Ambiental, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná.

Orientadora: Prof. Dr. Juliana Bortoli Rodrigues Mees

Co-orientadora: Ms. Gisele Maria Brod Caldereiro

MEDIANEIRA

2016

Ministério da Educação

Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Câmpus Medianeira

Diretoria de Graduação e Educação Profissional

Coordenação do Curso de Engenharia Ambiental

TERMO DE APROVAÇÃO

DIAGNÓSTICO E PROGNÓSTICO DE UM SISTEMA DE EFLUENTE DE

FRIGORÍFICO DE SUÍNOS PARA REMOÇÃO DE NITROGÊNIO AMONIACAL

por


Este Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) foi apresentado às 16:00 do dia 30 de

novembro de 2016, como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em

Engenharia Ambiental. A candidata foi arguida pela Banca Examinadora composta

pelos professores abaixo assinados. Após deliberação, a Banca Examinadora

considerou o trabalho aprovado.

________________________________ ______________________________

Profa. Dra. Juliana Bortoli R. Mees Me. Gisele Maria Brod Caldereiro Orientadora Co-orientadora

_______________________________ ________________________________

Profa. Carla Limberguer Profº. Eduardo Borges Lied

Membro titular Membro titular

AGRADECIMENTOS

À minha família, pelo apoio e dedicação para que eu pudesse alcançar meus

objetivos profissionais, principalmente à minha avó materna Maria Helena de Souza

Perandré, pelo incentivo ao estudo desde sempre.

À Professora Dra. Juliana Bortoli Rodrigues Mees, pelo privilégio de tê-la

como orientadora. Obrigada pela dedicação, paciência, perfeccionismo e carinho

durante a orientação deste trabalho, principalmente por ter me dado a oportunidade

de realizar o trabalho na área que tenho tanto apreço.

À Gisele Maria Brod Caldereiro, Andrieli Terezinha Schulz e Alexsander

Tavares, pelo fornecimento dos dados e esclarecimentos prestados ao longo do

trabalho.

A Universidade Tecnológica Federal do Paraná, UTFPR, Câmpus Medianeira,

pela bolsa de fomento concedida para a realização deste trabalho.

Ao corpo docente da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, UTFPR,

Câmpus Medianeira, pela dedicação ao ensino dos discentes, tanto pelos

conhecimentos técnico-científicos transmitidos quanto pelas experiências de vida

relatadas.

Aos colegas de graduação, pelo auxílio, companheirismo e a amizade durante

esses anos.

Ao João Paulo de Sousa Magalhães, amigo sincero, paciente e dedicado que

tanto contribuiu e apoiou nos grandes momentos de decisão nos últimos dois anos.

Enfim, a todos que de maneira direta ou indireta estiveram envolvidos para

que eu chegasse até aqui: muito obrigada.

“dive for dreams

or a slogan may topple you

(trees are their roots

and wind is wind)

trust your heart

if the seas catch fire

(and live by love

though the stars walk backward)

honour the past

but welcome the future

(and dance your death

away at this wedding)

never mind a world

with its villains or heroes

(for god likes girls

and tomorrow and the earth)”

Dive for dreams - E.E. Cummings.

http://www.goodreads.com/author/show/10547.E_E_Cummings

RESUMO

ASSMENN, Rafaela Perandré. Diagnóstico e Prognóstico de um Sistema de Efluente de Frigorífico de Suínos para Remoção de Nitrogênio Amoniacal. 2016. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Medianeira, 2016. Devido a grande poluição de corpos hídricos, o tratamento de efluentes ganhou importância no cenário nacional para garantir a qualidade ambiental da biota aquática. No entanto, poluentes de difícil remoção, como o nitrogênio amoniacal, acabam dificultando o tratamento, sendo necessários grandes investimentos nos sistemas de tratamento para atender os padrões de lançamento. Assim, o presente estudo tem como objetivo caracterizar uma planta de efluentes de um abatedouro e frigorífico de suínos, sendo esta constituída por um tratamento preliminar e primário, secundário e um pós-tratamento. Após a avaliação do sistema, foi identificado que há grande presença de material sólido devido à ineficiência do tratamento primário, e inserção de biofertilizante no início do tratamento secundário, fazendo com a concentração de nitrogênio amoniacal seja elevada no efluente final, pois os aeradores utilizados na lagoa aerada de mistura completa não apresentam potência necessária para remoção desse poluente, além de possuírem disposição é errônea. Portanto, com a avaliação minuciosa do sistema, foram propostas quatro melhorias para uma maior remoção de nitrogênio amoniacal, sendo elas instalação de uma coluna de arraste de ar – Stripping – reestruturação e instalação de novos aeradores na lagoa aerada de mistura completa, instalação de lodo ativado convencional ou instalação de um espessante de lodo após o biodigestor. Todos os tratamentos apresentam alta eficiência, porém, não são capazes de remover a carga inserida de nitrogênio amoniacal quando instalados de forma separadamente. Assim, o estudo mostrou que a melhor opção é o espessamento do lodo para posterior uso em solo agrícola e modificação no sistema da lagoa aerada para um sistema de lodo ativado, que tem capacidade de remoção de 50% do nitrogênio amoniacal presente no efluente. Essas modificações permitem a melhoria continua do sistema de tratamento de efluente, além de redução de possíveis impactos que o despejo de efluente no corpo receptor poderia causar para a biota aquática, como a eutrofização. Palavras-chave: lagoa aerada, lodo ativado, Stripping.

ABSTRACT

ASSMENN, Rafaela Perandré. Diagnosis and Prognosis of a pork-effluent system to remove the Ammoniacal Nitrogen. 2016. Trabalho de conclusão de curso (bacharelado em engenharia ambiental) - universidade tecnológica federal do paraná. Medianeira, 2016. Due to the great amount of pollution of water bodies, the treatment of effluents has gained importance in the national scenario to guarantee the environmental quality of the aquatic biota. However, the difficult to remove pollutants, such as ammoniacal nitrogen, make treatment difficult, requiring large investments in treatment systems to meet the legal standards. Thus, the present study aims to characterize an effluent plant of a pork slaughterhouse, which consists of preliminary and primary treatment, secondary treatment and post-treatment. After the evaluation of the system, it was identified that there is a large presence of solid material due to the inefficiency of the primary treatment, and the insertion of biofertilizer at the beginning of the secondary treatment causes a higher concentration of ammoniacal nitrogen in the final effluent, because the lagoon of complete mixture do not present the necessary power to remove this pollutant, besides having disposition is erroneous. Therefore, with the detailed evaluation of the system, four improvements were proposed for a better removal of ammoniacal nitrogen, being the installation of an air dragging column - Stripping - restructuring and installation of new aerators in the aerated lagoon of complete mixing, installation of a activated sludge or the installation of a sludge thickener after the biodigester. All treatments have high efficiency, however, they are not able to remove the inserted load of ammoniacal nitrogen when installed separately. Thus, the study showed that the best option is the thickening of the sludge for later use in agricultural soil and modification in the aerated lagoon system to an activated sludge system, which has the capacity to remove 50% of the ammoniacal nitrogen present in the effluent. These modifications allow the continuous improvement of the effluent treatment system as well as the reduction of possible impacts that effluent discharge into the receiving body could cause to the aquatic biota, such as eutrophication.

Key words: aerated lagoon, activated sludge, stripping.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Processamento de Suínos e Aspectos Ambientais ..................................... 8

Figura 2 - Finalidades da Decantação Primária ........................................................ 14

Figura 3 - Sistema de Lodo Ativado Convencional .................................................... 17

Figura 4 - Configuração de um ar Stripping de amônia ............................................. 23

Figura 5 - Porcentagem de amônia livre em função do pH para diferentes temperaturas ............................................................................................................. 24

Figura 6 - Vista superior do tratamento de efluentes do abatedouro e frigorífico ...... 27

Figura 7 - Bacia do Paraná III e seus afluentes ......................................................... 28

Figura 8 - Sistema Geral de Tratamento de Efluentes do abatedouro e frigorífico de suínos ........................................................................................................................ 29

Figura 9 - Etapas do Sistema de Tratamento de Efluentes do abatedouro e frigorífico em estudo.................................................................................................................. 34

Figura 10 - Tratamento preliminar – peneiras linha verde (à esquerda) e vermelha (à direita) ....................................................................................................................... 36

Figura 11 - Tratamento primário – decantador linha verde (à esquerda) e vermelha (à direita) ....................................................................................................................... 36

Figura 12 - Tratamento primário – decantador 3 ....................................................... 37

Figura 13 - Tratamento secundário – Lagoa anaeróbia 1 (à esquerda) e 2 (à direita) .................................................................................................................................. 37

Figura 14 - Tratamento secundário – Lagoa aerada de mistura completa (à esquerda) e lagoa de decantação (à direita) ............................................................. 37

Figura 15 - Pós-Tratamento – flotador físico-químico ............................................... 38

Figura 16 - Calha Parshall – início do tratamento secundário (à esquerda) após pós-tratamento (à direita) ................................................................................................. 39

Figura 17 - Percentual de substratos de alimentação do biodigestor ........................ 39

Figura 18 - Biodigestor (à esquerda) e lagoa de biofertilizante (à direita) ................. 40

Figura 19 - Layouts dos decantadores – decantador linha verde (A), vermelha (B) e decantador 3 (C) ....................................................................................................... 44

Figura 20 - Modelo de aerador utilizado na nova proposta de tratamento ................ 50

Figura 21 - Área de influência dos novos Aeradores ................................................. 50

Figura 22 - Sistema de Aeração Removível Air Float ................................................ 52

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Discriminização do Setor Agroindustrial no Brasil ...................................... 4

Tabela 2 - Caracterização de Efluentes de Abatedouros e Frigoríficos de Suínos ... 10

Tabela 3 - Parâmetros de Projeto para Dimensionamento de Decantadores ........... 13

Tabela 4 - Parâmetros de Projeto para Dimensionamento de Lagoas de Estabilização ............................................................................................................. 16

Tabela 5 - Parâmetros de Projetos para o Dimensionamento de um Sistema de Lodo Ativado Convencional ................................................................................................ 17

Tabela 6 - Diversos tipos de tratamento para remoção de compostos de nitrogênio em efluentes industriais ............................................................................................. 19

Tabela 7 - Parâmetros para o Projeto de um Ar Stripping ......................................... 24

Tabela 8 - Parâmetros e concentrações estabelecidos pela Resoluções CONAMA nº 430/11 e CEMA nº 070/09 ......................................................................................... 26

Tabela 9 - Parâmetros Físico-Químicos Analisados E Suas Respectivas Metodologias ............................................................................................................. 30

Tabela 10 - Pontos de Amostragem e Análises realizada em cada local .................. 31

Tabela 11 - Geração de efluentes do abatedouro e frigorífico de suínos em estudo 33

Tabela 12 - Características físicas do Tratamento de efluentes do abatedouro e frigorífico de Suínos em estudo ................................................................................. 35

Tabela 13 - Análise Comparativa entre Efluente Bruto e Efluente Final em Relação à Resolução CONAMA nº 430/2011 ............................................................................ 42

Tabela 14 - Avaliação Físico-Química do Tratamento Primário (Decantador) .......... 44

Tabela 15 - Parâmetros adotados para o dimensionamento dos aeradores da lagoa .................................................................................................................................. 49

Tabela 16 - Parâmetros adotados para o dimensionamento de um lodo ativado convencional ............................................................................................................. 51

Tabela 17 - Parâmetros adotados para o dimensionamento do Stripping ................. 53

LISTA DE QUADROS

Quadro 1 - Oferta e Demanda de Carnes no Brasil e no Mundo................................. 5

Quadro 2 - Parâmetros Físico Químicos Avaliados ................................................... 42

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 1

2 OBJETIVOS GERAIS .............................................................................................. 3 2.1 Objetivos Específicos ............................................................................................ 3 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................... 4 3.1 AGROINDÚSTRIA ............................................................................................... 4 3.2 ABATEDOUROS E FRIGORÍFICOS DE SUÍNOS ................................................ 6

3.2.1 Processo Produtivo ............................................................................................ 7 3.2.2 Produção e geração de resíduos em abatedouros e frigoríficos ........................ 8 3.2.3 Caracterização dos efluentes de frigoríficos ....................................................... 9 3.3 PRINCIPAIS SISTEMAS APLICÁVEIS PARA TRATAMENTO DE EFLUENTES DE ABATEDOURO E FRIGORÍFICO ....................................................................... 11 3.3.1 Remoção de matéria sólida .............................................................................. 13 3.3.2 Remoção de matéria orgânica ......................................................................... 14

3.3.2.1 Lagoas de Estabilização ................................................................................ 15 3.3.2.2 Lodos Ativados .............................................................................................. 16

3.3.4 Remoção de nutrientes – (Nitrogênio) .............................................................. 17 3.3.4.1 Processo biológico convencional de remoção de nitrogênio – (Nitrificação e Desnitrificação) .......................................................................................................... 20 3.3.4.3 Stripping de amônia (arraste da amônia com utilização de ar) ...................... 21 3.4 LEGISLAÇÃO ...................................................................................................... 25

4 MATERIAL E MÉTODOS ...................................................................................... 27 4.1 LOCAL DO ESTUDO .......................................................................................... 27

4.2 METODOLOGIA Para caracterização e ANÁLISE DO ATUAL SISTEMA DE TRATAMENTO .......................................................................................................... 30

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................. 33 5.1 DIAGNÓSTICO DO SISTEMA DE TRATAMENTO DE EFLUENTE DO ABATEDOURO E FRIGORÍFICO DE SUÍNOS ......................................................... 33 5.1.1 Descrição das operações e processos que compõem o sistema de tratamento .................................................................................................................................. 33

5.1.2 Parâmetros físico-químicos avaliados do sistema de efluente do abatedouro e frigorífico de suínos ................................................................................................... 40

5.2 AVALIAÇÃO DO SISTEMA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES DO ABATEDOURO E FRIGORÍFICO DE SUÍNOS ......................................................... 43 5.2.1 Tratamento Preliminar e Primário ..................................................................... 43

5.2.2 Tratamento Secundário .................................................................................... 46 5.2.3 Pós Tratamento ................................................................................................ 47

5.2.4 PARECER SOBRE O SISTEMA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES DA INDÚSTRIA EM ESTUDO ......................................................................................... 47

5.3 PROGNÓSTICO SISTEMA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES DO ABATEDOURO E FRIGORÍFICO DE SUÍNOS – PROPOSTAS ............................... 48 5.3.1 Modificação no sistema de aeração da lagoa aerada ...................................... 49 5.3.2 Sistema de lodo ativado ................................................................................... 51 5.3.3 Remoção de nitrogênio amoniacal por arraste de ar – Stripping ...................... 53

5.3.4 Instalação de um espessante de lodo após o biodigestor ................................ 54 6 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 56

REFERÊNCIAS ........................................................................................................... 1

APÊNDICE I ................................................................................................................. I APÊNDICE II ........................................................................................................... VIII

1

1 INTRODUÇÃO

A utilização da água é indispensável para a manutenção dos processos

industriais, alterando assim, suas características físicas, químicas e biológicas,

e gerando desde efluentes líquidos industriais. Logo, é necessário um

gerenciamento adequado desses resíduos, pois os mesmos possuem cargas

altamente poluidoras que, quando descartadas inadequadamente, podem

causar sérios danos ao meio ambiente, como eutrofização dos corpos

receptores.

Um setor da agroindústria brasileira que gera uma grande quantidade de

efluentes líquidos potencialmente poluidores aos corpos hídricos é o abate e

processamento de suínos, indústria fortemente desenvolvida no oeste

paranaense. Além de conter elevada carga orgânica e grande quantidade de

sólidos em suspensão, um dos poluentes mais agravantes e de difícil remoção

presente neste tipo de efluente é o nitrogênio, especialmente o nitrogênio

amoniacal, podendo causar ou contribuir para o processo de eutrofização de

corpos hídricos.

Portanto, o efluente deve ser adequadamente tratado, para

posteriormente ocorrer o descarte no corpo receptor de acordo com os padrões

estabelecidos pela Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente

(CONAMA) nº 430/2011 (BRASIL, 2005) e Resolução do Conselho Estadual do

Meio Ambiente (CEMA) nº 70/2009 (PARANÁ, 2009). Para atender os

parâmetros estabelecidos pela legislação, diferentes técnicas de tratamento

são empregadas dependendo da caracterização de cada efluente, do clima de

cada região onde a indústria está inserida e de acordo com as características

geomorfológicas do local.

Os principais tratamentos empregados para remoção do nutriente

nitrogênio amoniacal são tratamentos físico-químicos, como a

coagulação/floculação e flotação e, os tratamentos biológicos que

tradicionalmente contemplam a nitrificação seguida da desnitrificação. Quando

esses tratamentos são insuficientes para remover os poluentes presentes no

2

efluente, devem haver um pós-tratamento, como membranas e colunas de

arraste de ar “Stripping”, por exemplo.

3

2 OBJETIVOS GERAIS

Diagnosticar o sistema de tratamento de efluente de um abatedouro e

frigorífico e propor melhorias visando a remoção de nitrogênio amoniacal.

2.1 Objetivos Específicos

Caracterizar o sistema de tratamento atual (preliminar, primário, e

secundário) com base nos parâmetros de projeto estrutural e avaliação

in loco;

Caracterizar o efluente industrial após o pós-tratamento físico-químico

(coagulação/floculação/flotação);

Caracterizar o efluente (biofertilizante) do biodigestor que ingressa no

tratamento secundário;

Propor melhorias nos processos que compõem o sistema de tratamento

de efluentes visando a remoção de nitrogênio amoniacal;

4

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 AGROINDÚSTRIA

A agroindústria faz parte do agronegócio, transformando e/ou

processando matérias-primas agropecuárias em produtos elaborados

adicionando valor ao produto, e o distribuindo (PARRÉ; GUILHOTO, 2000).

Assim, Araújo (2007) define as duas vertentes que dispõe o sistema

agroindustrial: a primeira como um Sistema Agroalimentar como sendo “... o

conjunto das atividades que concorrem à formação e à distribuição dos

produtos alimentares e, em consequência, o cumprimento da função de

alimentação”, como abatedouros e frigoríficos. A segunda vertente é chamada

de Sistema Agroindustrial não Alimentar definida como: “o conjunto das

atividades que concorrem à obtenção de produtos oriundos da agropecuária,

florestas e pesca, não destinadas à alimentação, mas aos sistemas

energéticos, madeireiro, couro e calçados, papel, papelão e têxtil”.

No Brasil, a discriminização do setor agroindustrial considera os

seguintes critérios apresentados na Tabela 1, os quais evidenciam a

importância do setor agrícola para o cenário econômico brasileiro (IBGE, 2008).

Tabela 1 - Discriminização do Setor Agroindustrial no Brasil

Discriminação Peso (%)

Total da agroindústria 100,00

Total da agricultura 64,9

Produtos industriais derivados da agricultura 55,5

Produtos industriais destinados à agricultura 9,4

Total da Pecuária 28,6

Produtos industriais derivados da pecuária 22,6

Produtos industriais destinados à pecuária 6

Inseticidas, herbicidas e outros defensivos de uso agropec. 5

Desdobramento da madeira 1,5

Fonte: IBGE (2007).

Segundo dados do Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio

Exterior - MDIC (2016), o setor agroindustrial no Paraná foi responsável por

5

33% das exportações, cerca de US$ 1,86 bilhões apenas no primeiro semestre

de 2016. Em relação a 2015, esse setor comercial teve um aumento de 16% no

mesmo período. Além disso, as exportações paranaenses para o MERCOSUL

de 2016 (Bloco econômico composto, além do Brasil, por Argentina, Paraguai,

Uruguai e Venezuela) aumentaram em 65% em relação ao período de janeiro a

maio de 2015. De acordo com o Ministério da Agricultura, Pecuária e

Abastecimento - MAPA (2016), as exportações chegaram a US$ 949 bilhões no

acumulado de janeiro a maio de 2016. Logo, o Estado ocupa a segunda

posição entre os estados brasileiros que mais exportam no setor do

agronegócio, estando à frente o Estado de São Paulo (MAPA, 2016).

A pecuária é responsável por 28,6% do agronegócio, abrangendo abate

e processamento de carnes, fabricação de ração e outros insumos, sendo o

setor cárneo mais pretuberante (IBGE, 2016). Segundo o Ministério da

Agricultura, Pecuária e Abastercimento – MAPA (2016), o Brasil lidera o

ranking de maior exportador mundial de carne bovina desde 2008, pois o país

possui um extenso rebanho que é responsável por 33% deste comércio

mundial. Em relação à suinocultura, o Brasil também é reconhecido como um

dos principais produtores e exportadores da carne para manter o consumo

elevado de carnes no Brasil e no mundo (Quadro 1).

Carnes no Mundo (mil toneladas)

Bovina Suína Frango

Oferta 58,7 111.845,0 87,4

Demanda 56,9 111.174,0 85,1

Carnes no Brasil (mil toneladas)

Oferta 10,26 3.524,0 12.691,0

Demanda 8,36 3.004,0 8.592,0

Quadro 1 - Oferta e Demanda de Carnes no Brasil e no Mundo Fonte: Adaptado ABPA, 2014.

Contudo, com base nos dados da Secretária do Comércio Exterior, o

setor de carne suína sofreu queda de 6,76% em abril de 2016 em relação ao

mês anterior. Contudo, no mês de agosto do mesmo ano, a exportação da

carne suína teve um aumento de exportação em 9,4%, confirmando as

6

expectativas da Ministério da Agricultura e Pecuária, de que o Brasil deverá

manter o quarto lugar nas exportações de carne suína nos próximos anos, com

média anual de 4,91% até 2018-2019 (MAPA, 2016).

No entanto, essa indústria movimenta um mercado extenso e de grande

importância na dieta humana, e por se tratar de um produto de alta demanda

nacional (Quadro 1), o Brasil apresenta uma matriz industrial consolidada no

mercado, e tem investindo em pesquisas para o melhoramento da qualidade da

carne (PIGATTO, 2011), possuindo uma previsão de crescimento progressivo

em relação à produção de animais para abate.

Por fim, devido à relevância econômica da atividade de produção animal

para corte no cenário nacional, fez com que houvesse um número crescente de

abatedouros e frigoríficos, seja de aves, bovinos ou de suínos (FERREIRA et

al, 2002).

3.2 ABATEDOUROS E FRIGORÍFICOS DE SUÍNOS

Pacheco e Yamanaka (2008) definem abatedouros ou matadouros como

unidades que realizam o abate dos animais, produzindo carcaças (carne com

ossos) e vísceras comestíveis, porém sem industrializar a carne. No entanto, o

processamento da carne e produção dos seus derivados deve ocorrer em

frigoríficos ou em matadouros-frigoríficos, que segundo o Decreto nº 30.691 /52

é definido por:

“o estabelecimento dotado de instalações

completas e equipamento adequado para o abate,

manipulação elaboração, preparo e conservação das

espécies de açougue sob variadas formas, com

aproveitamento completo, racional e perfeito de

subprodutos não comestíveis; possuirá, instalações de

frio industrial.”

7

Por ser um ramo da indústria em larga expansão devido à variedade de

produtos, alta demanda aliada ao preço favorável, o abate e industrialização de

carne suína tem se destacado na economia brasileira. Segundo o Instituto

Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), no segundo trimestre de 2016, no

Brasil, foram abatidas 10,46 milhões de cabeças de suínos, representando

aumentos de 3,9% em relação ao trimestre imediatamente anterior e de 8,0%

na comparação com o mesmo período de 2015, totalizando 919,41 mil

toneladas de carcaça.

A Região Sul, no segundo semestre de 2016, respondeu por 65,5% do

abate nacional de suínos, sendo o Estado do Paraná responsável pelo abate

de mais de 87,42 mil de cabeças, equivalendo a um montante 4,5% da

produção nacional (IBGE, 2016). Assim, o Estado do Paraná se consolida

como o terceiro maior produtor nacional de suínos, tendo 22 frigoríficos

inscritos SIF - Serviço de Inspeção Federal, e 55 frigoríficos inscritos no SIP –

Serviço de Inspeção Estadual. No Paraná é estimada a existência de

aproximadamente 130.000 propriedades que possuem suínos, contudo destes

estima-se que apenas 31.000 têm produção regular, sendo as regiões oeste e

sudoeste as maiores produtores de suínos no Estado (SEAB PR, 2016).

3.2.1 Processo Produtivo

Para o abate e processamento de suínos são realizadas, basicamente,

as seguintes operações: recepção dos animais e dieta hídrica nas pocilgas,

condução e lavagem dos animais, insensibilização, sangria, escaldagem e

depilação, evisceração, corte da carcaça, refrigeração, industrialização e

transporte adequado do produto (SCARASSATI et al., 2003). O fluxograma

representado na Figura 1 demonstra o processo de abate de suínos.

8

Figura 1 - Processamento de Suínos e Aspectos Ambientais Fonte: CETESB (2006).

Portanto, o setor cárneo para o agronegócio é de extrema importância

econômica, principalmente para a região Sul do país que tem a maior produção

de suínos (MAPA, 2016). Contudo, abate e processamento da carne gera

grandes quantidades de resíduos, sendo eles sólidos, líquidos e gasosos.

3.2.2 Produção e geração de resíduos em abatedouros e frigoríficos

Os abatedouros e frigoríficos são importantes indústrias do agronegócio

no cenário nacional, produzindo em grande escala produtos consumidos no

mercado interno e externo. Segundo a Secretaria de Estado de Abastecimento

e Agricultura do Paraná, em 2015, o Paraná abateu 7.716.969 suínos (SEAB,

9

2016), totalizando 676.220.139 quilos. Considerando o desenvolvimento

constante da cadeia produtiva de suínos e demanda crescente pelo produto, há

um aumento na produtividade e industrialização em frigoríficos, aumentando

também o consumo de recursos naturais, principalmente a água, gerando uma

maior quantidade de resíduos sólidos e efluentes líquidos.

Em relação ao consumo de água em um frigorífico, a Companhia de

Tecnologia de Saneamento Ambiental - CETESB (2008) estima que o consumo

de água nos abatedouros e frigoríficos de suínos varia de 500 a 1.500 litros por

suíno abatido e industrializado, dependendo do grau de automatização da

empresa, como mostrado na Figura 1. Espinoza et al. (2000) citam um

consumo na faixa de 170 a 750 litros por cabeça abatida e industrializada, para

esta mesma tipologia de indústria. Bellaver e Oliveira (2009) indicam um

consumo médio por animal abatido de 850 litros. No entanto, o consumo de

água na indústria se torna elevado e influenciado por diversos fatores, como

método de produção e disponibilidade hídrica, por exemplo (KRIEGER, 2007).

Os principais usos da água são para dessedentação animal, lavagem de

caminhões e pocilgas, escaldagem, lavagem de vísceras e carcaças,

transporte de produtos e resíduos, utilização na fabricação de produtos,

limpeza e esterilização de facas, equipamentos e pisos, higienização dos

funcionários, resfriamento de compressores e condensadores, bem como

alimentação de caldeiras (UNEP, 2000). Com isso, a geração de efluente

industrial de abatedouro e frigorífico são elevados, pois segundo a UNEP

(2000), 80 a 95% da água utilizada por essas indústrias se tornam efluentes

com alta carga orgânica poluidora, pois contém esterco, gorduras, sangue, bem

como pequenas quantidades de fosfatos, nitratos e sais dependendo do que é

processado na indústria. Em quantidade, os efluentes se tornam o principal

resíduo gerado por frigoríficos (SENAI, 2006).

3.2.3 Caracterização dos efluentes de frigoríficos

A caracterização dos efluentes industriais constitui o primeiro passo para

o estudo preliminar de projetos para definir os possíveis tratamentos, além de

10

conseguir determinar o potencial poluidor destes quando lançados no corpo de

água receptor (NUNES, 2004). Além disso, a caracterização dos efluentes

industriais permite que o órgão ambiental legislador conceda licenças para as

indústrias se a mesmas estiverem de acordo com as leis federais, estaduais e

municipais de lançamento de efluentes, além de outros requisitos pertinentes.

Os efluentes líquidos de matadouros e frigoríficos são constituídos pelas

águas oriundas de diversos processos da planta industrial, como por exemplo,

da lavagem de diversas etapas da produção contendo detergentes e

desinfetantes, fezes, urina, bem como resíduos gordurosos, sangue e proteínas

(BRAILE; CAVALCANTI, 1993; SENAI, 2003; MATOS, 2005 apud GOMES,

2010). Braile e Cavalcanti (1993) citam que a composição detalhada desses

efluentes é influenciada pelos diferentes processos produtivos, da quantidade e

tipo de carne processada, além das condições e tipos de equipamentos

utilizados e das práticas de redução da carga poluidora e do volume de

efluentes que a própria empresa resolve adotar para redução de custos,

consequentemente gerando lucro.

Sendo assim, os efluentes gerados nos processos de abate e

processamento da carne de suínos (setor de salsicharia e presuntaria, por

exemplo) apresentam elevada carga orgânica devido à presença de sangue,

gordura, esterco, conteúdo estomacal não-digerido e intestinal, bem como

quantidade consideráveis de nitrogênio, fósforo e sal, além de material

suspenso e sedimentável como microrganismos patogênicos (SCARASSATI et

al., 2003; PACHECO; YAMANAKA, 2008; SENAI, 2003; MASSE et al., 2000).

Na Tabela 2, apresenta-se a caracterização de efluente oriundo de

abatedouros e frigoríficos por diversos autores.

Tabela 2 - Caracterização de Efluentes de Abatedouros e Frigoríficos de Suínos

Parâmetro (unidade) Quantidade

Vazão (m3.h-1) 500 - 2.5004

DBO5 (mg.L-1) 2.0001

1.100 - 5.5204

DQO (mg.L-1) 4.0001

Sólidos Suspensos (mg.L-1) 1.6001

2.135 - 2.7002

Fósforo Total (mg.L-1) 271

11

Tabela 2: Caracterização de Efluentes de Abatedouros e Frigoríficos de Suínos Conclusão.

Parâmetro (unidade) Quantidade

Nitrogênio Total (mg.L-1) 1801

534 - 7352

7,0 - 7,12

6,0 - 8,03

Sólidos Totais (mg.L-1) 4892 - 71212

Sólidos Voláteis(mg.L-1) 3647 - 57242

Sólidos Suspensos Voláteis (mg.L-1) 1936 - 24272

Amônia (mg.L-1) 89 - 2462

CaCO3 917 - 10562

Fonte: Gomes (2010) apud Pacheco e Yamanaka (2008)1; Masse et al. (2000)2; Maldaner (2008)3; FEPAM (1997)4.

Os efluentes gerados nos processos de abate e processamento da

carne de suínos possuem uma elevada carga poluidora, que quando lançados

ao corpo receptor sem tratamento ou parcialmente tratados podem vir a causar

danos – principalmente materiais sólidos, matéria orgânica e nutrientes. Um

dos principais efeitos do despejo desses poluentes é o aumento do consumo

de oxigênio dissolvido, que resulta em impactos aos ecossistemas aquáticos

(VON SPERLING, 2005). Outra consequência do tratamento ineficiente do

efluente é a eutrofização do corpo receptor, causada pelo excesso de

nutrientes presentes na água, principalmente o nitrogênio (MACEDO, 2010;

TEIXEIRA, 2006).

3.3 PRINCIPAIS SISTEMAS APLICÁVEIS PARA TRATAMENTO DE

EFLUENTES DE ABATEDOURO E FRIGORÍFICO

A fim de minimizar os impactos ambientais dos efluentes líquidos

gerados e atender às legislações ambientais vigentes, federais e estaduais, os

frigoríficos devem empregar um tratamento satisfatório (SCARASSATI et al.,

2003 apud GOMES, 2010). Para isso, algumas operações unitárias são

empregadas no tratamento de efluentes de acordo com Metcalf & Eddy (2016)

após fazer a caracterização do mesmo.

Portanto, o sistema de tratamento de efluentes é determinado de acordo

com a caracterização do efluente e o tipo de indústria, além de outros fatores,

12

como “disponibilidade de área, custo de implantação, vazão de efluentes

gerados, porte da indústria” (GIORDANO, 1999; VON SPERLING, 2006). Com

isso, os principais processos empregados no tratamento de efluentes de

acordo com Metcalf ; Eddy (2016) são:

I) Físicos: o tratamento dos efluentes ocorre por forças físicas para

remoção de contaminantes, como gradeamento, filtração, desarenação,

flotação, entre outros.

II) Químicos: técnicas de tratamento que utilizam adição de produtos

químicos e/ou de reações químicas, ocorrendo assim a remoção ou conversão

parcial de alguns contaminantes presentes no efluente. Esses processos

podem ser a coagulação e floculação bem como a adsorção, precipitação

química, entre outros.

III) Biológicos: envolvem atividades biológicas para a remoção e/ou

conversão de contaminantes. Essa etapa é adicionada normalmente quando há

elevada carga orgânica no efluente e visa a remoção de compostos

nitrogenados devido as etapas de nitrificação e desnitrificação presentes nesse

tipo de tratamento.

Von Sperling (2006) sugere tratamentos dos efluentes em quatro níveis,

juntamente com os processos físico-químicos e biológicos abordados por

Metcalf & Eddy (2016). Assim, há inserção de outro tratamento como o

terciário, podendo classificar a configuração do sistema de tratamento de

efluentes nos seguintes níveis (VON SPERLING, 2006):

I) Tratamento preliminar: visa remover sólidos grosseiros (materiais de

maiores dimensões e areia);

II) Tratamento primário: visa remover sólidos sedimentáveis e parte da

matéria orgânica;

III) Tratamento secundário: atividade biológica para a remoção da

matéria orgânica dissolvida e em suspensão, além de nutrientes, como fósforo

e nitrogênio por meio da transformação desta em sólidos sedimentáveis ou

gases.

IV) Tratamento terciário/avançado: remoção de poluentes específicos

13

(usualmente compostos não biodegradáveis ou tóxicos), ou a remoção

complementar de poluentes que não foram removidos nos tratamentos

posteriores.

3.3.1 Remoção de matéria sólida

Devido a grande quantidade de materiais sólidos presentes nos

efluentes oriundos de abatedouros e frigoríficos e com diferentes

granulometrias, diversos processos físico-químicos podem ser empregados.

Esses processos são característicos dos níveis preliminares e primários, sendo

compostos por gradeamento, peneiramento, decantação primária e processos

de coagulação/floculação.

As peneiras são utilizadas para a remoção dos sólidos grosseiros com

granulometria acima de 0,25 mm, que são caracterizados por sólidos totais,

granulometria usual de frigoríficos está entre 0,5 e 1 mm (NUNES, 2001). Para

a remoção dos sólidos sedimentáveis, são empregados decantadores primários

com taxa de escoamento entre 16 e 24 m3.m2d-1, quando a taxa de

escoamento superficial é maior ocorre arraste de sólidos para o tratamento

seguinte (JORDÃO & PÊSSOA, 1995). Os parâmetros de projetos para

decantadores primários destinados para tratamento de efluentes industriais

podem ser observados na Tabela 3.

Tabela 3 - Parâmetros de Projeto para Dimensionamento de Decantadores

Parâmetro do Projeto Decantador

Tempo de Detenção 2 a 4 horas 2

1,5 a 2,5 horas 4

Taxa de Aplicação 16 a 24 m3/m2d 2 12 a 48 m3/m2.d 3 30 a 50 m3/m2d 4

Profundidade 3 a 5 metros 4

Remoção de Lodo Frequente 1,2

14

Tabela 3: Parâmetros de Projeto para Dimensionamento de Decantadores Conclusão.

Parâmetro do Projeto Decantador

Eficiência Estimada para remoção de DBO (%)

20 a 40 1,2

Fonte: Von Sperling (1996)1; Jordão & Pessôa (1995)2; Cavalcanti (2012)3; (Metcalf &

Eddy (2016)4.

Quando há a presença de sólidos em suspensão ou dissolvidos,

processos físico-químicos são utilizados para a remoção dos mesmos, a fim de

aumentar a eficiência do tratamento. Esses sólidos quando presentes no

efluente podem causar odor, cor e turbidez, e o processo de coagulação e

floculação podem removê-los, bem como metais pesados, óleos emulsionados,

ácidos, álcalis (SANTOS, 2006; PHILIPPI et al., 2007). Assim, as finalidades da

decantação primária são:

Figura 2 - Finalidades da Decantação Primária Fonte: Eckenfelder (2000), Jordão & Pêssoa (1995), Metcalf & Eddy (2003).

3.3.2 Remoção de matéria orgânica

A matéria orgânica proveniente dos efluentes agroindustriais

normalmente é de alta biodegradabilidade. Assim, processos de tratamento

biológico são inseridos para remoção e tratamento da mesma, pois

reproduzem, de certa maneira, os mecanismos naturais que ocorrem em um

corpo d`água após o lançamento de despejos (VON SPERLING, 1996). Nesses

processos biológicos ocorre a degradação do substrato por meio da ação de

50 a 70% de Sólidos Suspensos (METCALF & EDDY, 2003)

• Remover de: 40 a 60% de Sólidos Suspensos (JORDÃO & PESSÔA, 1995)

59 a 90% de Sólidos Suspensos (ECKENFELDER, 2000)

25 a 40% de DBO5 (METCALF & EDDY, 2003)

• Remover de: 25 a 35% de DBO5 (JORDÃO & PESSÔA, 1995)

10 a 30% de DBO5 (ECKENFELDER, 2000)

• Remove acima de 90% de Sólidos Sedimentáveis

15

microrganismos aeróbios ou anaeróbios buscando máxima eficiência em

relação ao tempo, custo e área para o tratamento do efluente (UTSUMI &

FIGUEIRA, 2008). Usualmente, lagoas de estabilização e lodos ativados são

amplamente utilizados para a remoção da matéria orgânica dos efluentes

industriais de abatedouros e frigoríficos.

3.3.2.1 Lagoas de Estabilização

As lagoas de estabilização consistem na forma mais simples para o

tratamento da matéria orgânica presente em efluentes industriais, sendo até

hoje o processo mais utilizado no Brasil, devido à disponibilidade de área e as

condições climáticas favoráveis (TEIXEIRA, 2006). As lagoas de estabilização

são classificadas de acordo com a atividade metabólica predominante na

degradação da matéria orgânica, podendo ser pelas vias anaeróbio ou aeróbio.

Normalmente, lagoas anaeróbias, aeradas facultativas, de decantação e

maturação são as mais utilizadas. No entanto, existem outras lagoas de

estabilização e que podem ser configuradas de diferentes maneiras

dependendo da caracterização do efluente e da região de instalação.

Segundo Von Sperling (1996), as lagoas de estabilização podem ser

descritas como:

I) Lagoas anaeróbias: lagoas com alta profundidade e menor volume,

com remoção da matéria orgânica por microorganismos anaeróbios.

Apresenta uma camada de até 10 cm de escuma, o que protege os

microrganismos anaeróbios da incidência solar. Esse processo

remove em torno de 50 a 60%, podendo atingir até 80% quando bem

operada.

II) Lagoas aeradas de mistura completa: processo predominantemente

aeróbio, onde há a inserção de oxigênio dissolvido para que os

microrganismos degradarem a matéria orgânica, obtendo maior

eficiência. Os sólidos em suspensão presentes nessas lagoas serão

16

removidos posteriormente em uma lagoa de decantação.

III) Lagoas de decantação: são lagoas utilizadas para a deposição dos

sólidos provenientes da lagoa aerada de mistura completa,

apresentando assim, alta taxa de geração de lodo.

Tabela 4 - Parâmetros de Projeto para Dimensionamento de Lagoas de Estabilização

Parâmetro do Projeto Lagoa Anaeróbia Lagoa Aerada de Mistura Completa

Lagoa de Decantação

Tempo de Detenção

3 a 6 dias 1,5 2 a 4 dias1

2 dias 1,5 2 a 5 dias 2 2 a 10 dias 2,6

20 a 50 dias 3

Taxa de Aplicação 0,1 a 0,3 KgDBO5/m3d 15

-

Profundidade

4 a 5 metros 1 2,5 a 4,5 metros1

3 a 4 metros 1,5 3 a 4,5 metros 2 3 a 4 metros2

3 a 5 metros 3,5 2,4 a 4,9 metros6

2,4 a 5,2 metros 6

Remoção de Lodo 10 anos 1,5

2 a 5 anos 1

Eficiência Estimada para remoção de

DBO (%)

50 a 60 1 (pode-se atingir até 80)

90 a 95 2

Não remove DBO

50 2 80 6

59 6

Fonte: Von Sperling (1996)1; Jordão & Pessôa (1995)2; Cavalcanti (2012)3; Metcalf & Eddy (2016)4; Nunes (2012)5; Eckenfelder (2000)6.

3.3.2.2 Lodos Ativados

Os lodos ativados são empregados em efluentes industriais quando há a

necessidade de se obter uma elevada qualidade do mesmo para o despejo no

corpo receptor. A estrutura desse processo é constituída por tanques de

aeração, onde ocorrem reações bioquímicas para estabilização da matéria

orgânica, decantação do lodo excedente e recirculação do lodo (Figura 3).

17

Existem diversas variantes do processo de lodo ativado, como sistema

convencional e de aeração prolongada. Para avaliar qual melhor processo ser

instalado, deve-se levar em consideração a qualidade final desejada do

efluente, a idade do lodo, tipo de aeração e condições climáticas da região

(VON SPERLING, 1997).

Figura 3 - Sistema de Lodo Ativado Convencional Fonte: Google imagens.

Assim, diversos autores expõem diferentes parâmetros de projetos que podem

ser definidos para o dimensionamento de um sistema de lodo ativado

convencional conforme a qualidade final do efluente desejada (Tabela 5).

Tabela 5 - Parâmetros de Projetos para o Dimensionamento de um Sistema de Lodo Ativado Convencional

Parâmetro do Projeto

Tempo de

Detenção (horas)

Idade do

Lodo (dias)

Coeficiente de Produção Celular (Y) - SSV.gDOB5

-1

Concentração de Sólidos

em Suspensão

(Xv) - mgSSV.L-1

Fator de Carga (U)

Eficiência Estimada

para remoção de DBO

(%)

Lodo Ativado Convencional

6 a 8 1 4 a 10 1 0,4 a 0,8 1 1.500 a 3.500 1 0,3 a 0,8 1 85 - 931

2 a 6 2 4 a 15 2 0,3 a 0,7 2 1.000 a 2.000 2 0,06 a 1,10 2 -

4 a 8 3 5 a 15 3 0,1 a 0,3 3 1.200 a 3.000 3 0,2 a 0,4 3 > 90 3

7 a 8 4 5 a 15 4 0,15 a 0,45 4 1.500 a 3.000 4 0,2 a 0,4 4 85 4

Fonte: Von Sperling (2000)1; Jordão & Pessôa (1995)2; Cavalcanti (2012)3; Metcalf & Eddy (2016)4.

3.3.4 Remoção de nutrientes – (Nitrogênio)

18

O nitrogênio é um elemento essencial para o crescimento de vegetais e

organismos em geral, pois é utilizado para síntese de aminoácidos; além de

fazer parte dos ciclos biogeoquímicos da atmosfera (TEIXEIRA, 2006). No

entanto, em elevadas concentrações em ambientes aquáticos, os compostos

nitrogenados induzem ao crescimento exagerado de alguns organismos, como

algas, caracterizando o processo de eutrofização (VON SPERLING, 2005).

Efluentes de abatedouros e frigoríficos podem conter compostos

nitrogenados devido à presença de sangue e fezes provenientes do

processamento de carnes. Assim, pode ser encontrado desde nitrogênio

orgânico dissolvido e em suspensão, nitrogênio amoniacal a nitrito (NO2-) e

nitrato (NO3-), dependendo dos tipos de produtos gerados nas instalações.

Com tudo, a principal forma deste componente antes do tratamento é

nitrogênio orgânico com algum nitrogênio amoniacal (NH3 e NH4 +) (TEIXEIRA,

2006).

O nitrogênio amoniacal está presente em duas formas dissolvidas: o

amoníaco ou amônia não ionizada (NH3) e o íon amônio (NH4+), cujas

proporções relativas dependem do pH, da temperatura e da salinidade do

ambiente. Com o aumento da temperatura e diminuição do pH, as

concentrações do íon amônio aumentam consideravelmente (Koren et al,

2000).

Os processos utilizados para remoção de nitrogênio em efluentes

industriais podem ser físico-químicos ou biológicos. Lagoas de estabilização,

bem como lodos ativados são processos biológicos utilizados para remoção de

nitrogênio, quando possibilitam a nitrificação seguida de desnitrificação.

Segundo Metcalf e Eddy (2014), os processos de remoção físico-

químicos de nitrogênio mais utilizados são a cloração dos efluentes, a troca

iônica com resina específica para os íons amônio e nitrato, o stripping da

amônia.

Além desses, existem outros tratamentos como apresentados na Tabela

6, visando a remoção de nitrogênio orgânico, amoniacal (NH3 e NH4 +) e nitrato

(NO3-).

19

Tabela 6 - Diversos tipos de tratamento para remoção de compostos de nitrogênio em efluentes industriais

Tipo de tratamento ou processo

Espécie de Nitrogênio

E (%)

N-Orgânico N-Amoniacal Nitrato

Tratamento convencional

1. Primário

10 - 20% remoção Sem efeito Sem efeito 5 - 10%

2. Secundário

15 - 50% remoção < 10% remoção Desconsiderável 10 - 30%

Processos biológicos

1. Assimilação por bactérias

Sem efeito 40 - 70% remoção Desconsiderável 30 - 70%

2. Desnitrificação

Sem efeito Sem efeito 80 - 90 % remoção 70 - 95%

3. Remoção de algas

Transformação parcial em N-

amoniacal

Assimilação pelas algas

Assimilação pelas algas

50 - 80%

4. Nitrificação

40 - 50% Transformação em

nitrato Sem efeito 5 - 20%

5. Lagoas de oxidação

Transformação parcial em N-

amoniacal

Remoção parcial por volatilização

Remoção parcial via

nitrificação/desnitrificação

20 - 90%

Processos químicos

1. Cloração Breakpoint

Desconhecido 90 - 100% remoção

Sem efeito 80 - 95%

2. Coagulação química

50 - 90% remoção Desconsiderável Desconsiderável 20 - 30%

3. Adsorção do carbono

30 - 50% remoção Desconsiderável Desconsiderável

4. Resina de troca iônica - específica para NH4

+ Desconsiderável/

desconhecido 80 - 97% remoção Sem efeito 70 - 95%

5. Resina de troca iônica - específica para NO3

-

Desconsiderável Desconsiderável 75 - 90% remoção 70 - 90%

Operações físicas

1. Stripping de amônia

Sem efeito 60 - 95% remoção Sem efeito 50 - 90%

2. Eletrodiálise

100% do nitrogênio orgânico suspenso

30 - 50% remoção 30 - 50% remoção 80 - 90%

3. Filtração

30- 100% do nitrogênio orgânico suspenso

Desconsiderável Desconsiderável 20 - 40%

4. Osmose inversa

100% do nitrogênio orgânico suspenso

60 - 90% remoção 60 -90% remoção 80 - 90%

20

Tabela 6 - Diversos tipos de tratamento para remoção de compostos de nitrogênio em efluentes industriais

Conclusão.

Tipo de tratamento ou processo

Espécie de Nitrogênio Eficiência

N-Orgânico N-Amoniacal Nitrato

1. Irrigação

Transformação em N-amoniacal

Transformação em nitrato,

assimilação pela planta

Transformação em N2,


60 - 90%

2. Infiltração rápida Transformação

em N-amoniacal Transformação

em nitrato Transformação

em N2 30 - 80%

3. Escoamento superficial

Transformação em N-amoniacal

Transformação em nitrato,


Transformação em N2,


70 - 90%

Fonte: Adaptado Metcalf & Eddy (2003) apud Assunção 2009.

3.3.4.1 Processo biológico convencional de remoção de nitrogênio –

(Nitrificação e Desnitrificação)

A remoção biológica de nutrientes ocorre basicamente envolvendo três

mecanismos: amonificação, nitrificação e desnitrificação. A amonificação é a

conversão do nitrogênio orgânico solúvel em amoniacal (GRADY et al., 1999).

A nitrificação é a oxidação da amônia (NH4+) em nitrato (NO3

-) com formação

de nitrito como intermediário (NO2-) por meio de bactérias aeróbias específicas,

gram negativas litoautotróficas. Portanto, para ocorrer esse processo de

remoção de nitrogênio, há a necessidade de oxigênio dissolvido no efluente

entre 2,0 mg.L-1 e 3,0 mg.L-1 (MEDEIROS, 2005). METCALF & EDDY (2003)

apresentam as equações das reações de transformação da amônia em nitrito e

nitrato, e os gêneros das bactérias responsáveis por esses processos

respectivamente.

2NH4+ + 3O2 → 2NO2

- + 4H+ +2H2O (Nitrossomas)

2NO2 - + O2 → 2NO3

- (Nitrobacter)

NH4+ + 2O2 → NO3

- + 2H+ + H2O (reação total)

21

Além da presença de oxigênio dissolvido (O2)2 para ocorrer a

nitrificação, a temperatura, pH, alcalinidade, relação carbono:nitrogênio e

presença de compostos inibidores são fatores importantes para que ocorra o

tratamento de maneira eficiente. Além disso, a temperatura deve ser entre 20 e

25 ºC, e a faixa de pH ótimo entre 7,0 e 8,5 (FONTENOT et al., 2007).

A desnitrificação é o processo de conversão do nitrito e nitrato em

nitrogênio gasoso (Equação 1) por bactérias facultativas heterotróficas, que

atuam em condições anóxicas (METCALF & EDDY, 2013).

NO3 - → NO2

- → NO → N2O → N2 Equação 1

Como no processo de nitrificação, para ocorrer a desnitrificação é

necessário que algumas condições ambientais físicas e químicas do efluente

estejam presentes. Além da presença da das bactérias e a ausência do

oxigênio dissolvido, a temperatura do efluente deve ser em torno de 25 e 35 ºC,

com uma faixa adequada de pH entre 6,5 e 8,5 (GERARDI, 2002) e relação

carbono:nitrogênio 11,1 (CHIU et al., 2007).

3.3.4.3 Stripping de amônia (arraste da amônia com utilização de ar)

A remoção de nitrogênio amoniacal pela dessorção do gás amônia para

a atmosfera é um dos principais mecanismos de remoção de nitrogênio

empregado em processos de tratamento de águas efluentes industriais. A

função do processo de ar stripping da amônia é a volatilização de amônia

(dessorção para a atmosfera), sendo um processo físico de desprendimento de

gás amônia (NH3) a partir da dissociação do íon NH4+ em ambientes aquáticos

com valores elevados de pH. Para ocorrer a dessorção da amônia, eleva-se o

pH, fazendo com que equilíbrio entre o íon amônio e amônia livre se desloque

em direção à formação de NH3. A dissociação em meio líquido do N-NH3 pode

ser expressa de acordo com a Equação 2 e 3 (METCALF & EDDY, 2014).

22

NH4+ ↔ NH3 + H+ Equação 2

NH3 + H2O ↔ NH4+ +OH- Equação 3

Neste processo, a remoção do nitrogênio amoniacal ocorre por meio de

agitação e introdução de ar atmosférico, proporcionando maior superfície de

contato do líquido (ECKENFELDER, 2000). Assim, o mecanismo de remoção

ar stripping de amônia ocorre por meio da passagem do líquido por torres que

contêm sopradores de ar, proporcionando maiores taxas de difusão do gás

dissolvido no líquido para atmosfera, como pode ser vista na Figura 4

(ASSUNÇÃO, 2009).

O stripping de amônia pode ter diferentes configurações, dependo do

seu formato, em relação à direção e ao sentido dos escoamentos de ar e de

líquido. Os sistemas de arraste com ar podem ser divididos em dois grandes

grupos devido ao formato, sendo tanques de ar stripping, em que a fase líquida

é contínua, havendo dispersão da fase gasosa, e as torres de ar stripping. As

torres são comumente usadas devido à disponibilidade de área, e podem

apresentar três diferentes configurações para absorção da amônia, sendo

torres de recheio, de pratos e de nebulização. Contudo, as torres de recheio

são as mais usadas na engenharia sanitária e ambiental, principalmente para

remoção de NH3, CO2, H2S e VOCs. (LaGrega et al, 2001).

Além disso, os sistemas de arraste podem ser divididos por diferentes

tipos de escoamento, sendo eles (METCALF & EDDY, 2014):

escoamento em contracorrente (countercurrent flow): ar e líquido em

sentidos opostos;

escoamento co-corrente (cocurrent flow): ar e líquidos no mesmo

sentido;

escoamento cruzado (cross flow): ar e líquido em direções opostas.

23

Figura 4 - Configuração de um ar Stripping de amônia Fonte: Adaptado EPA (2016).

A quantidade de ar requerida para remoção de amônia do líquido em

torres de stripping é influenciada principalmente pela temperatura do líquido e

requer elevadas taxas de renovação de ar durante os meses frios para que a

eficiência de remoção de amônia se processe adequadamente, além de

elevado pH (METCALF & EDDY, 2014), pois estão diretamente relacionados

ao equilíbrio entre essas formas de N-amoniacal (Equação 4).

Equação 4

Essa relação ocorre devido à elevação do pH e da temperatura

deslocando o equilíbrio entre as formas de N-amoniacal, prevalecendo a

amônia livre, ou seja, quanto maior o pH, maior será o percentual de amônia

livre, como observado na Figura 5.

24

Figura 5 - Porcentagem de amônia livre em função do pH para diferentes temperaturas Fonte: HOSSAKA (2008).

O pH ideal para que se tenha a eficiência esperada do processo de remoção

de amônia por arraste de ar, sendo entre 60 e 95%, é em torno de 10,5 a 11,5.

Para se obter esse elevado pH, a alcalinização do meio é feita antes do

stripping, pela adição de hidróxido de cálcio ou sódio (NaOH), entre outros. O

Ca(OH)2 é comumente usado para o ajuste de pH devido seu baixo custo. Isso

é necessário para que atinja uma alta eficiência de remoção de amônia do

efluente (METCALF & EDDY, 2014).

Para o dimensionamento das torres de ar stripping, o principal fator a ser

definido é o diâmetro, pois esse depende diretamente da vazão de ar a ser

utilizada para obter a eficiência desejada. Usualmente, o diâmetro é entre 0,5 e

3m. Outra relação importante durante o dimensionamento, é o diâmetro:altura

que deve ser menor ou igual a 1/10 da altura da torre (Tabela 7). Normalmente,

a altura da torre deve ser de 1 e 15 metros (METCALF & EDDY, 2014).

Tabela 7 - Parâmetros para o Projeto de um Ar Stripping

Características de Dimensionamento

Símbolo Unidade Remoção de

COV Remoção de

Amônia

Taxa de aplicação do líquido

L.m2min-1 600 - 1.800 40 - 80

25

Tabela 7- Parâmetros para o Projeto de um Ar Stripping Conclusão.

Características de Dimensionamento

Símbolo Unidade Remoção de

COV Remoção de

Amônia

Relação ar/líquido G/L m3.m3 -1 20 - 60:1 2.000 - 6.000:1

Fator de extração S

1,5 - 5,0 1,5 - 5,0

Perda de carga de ar ΔP (N/m2)/m-1 100 - 400 100 - 400

Relação altura/diâmetro H/D m.m-1 ≤ 10:1 ≤ 10:1

Profundidade do enchimento D m 1 - 6 2 - 6

Fator de segurança FS %D, %H 20 - 50 20 - 50

pH do efluente pH

5,5 - 8,5 10,8 - 11,5

Fatores de enchimento aproximados

Anéis Pall, selas Intalox

50 mm Cf 1.m-1 20 - 25 20 - 25

Fonte: Metcalf & Eddy (2014).

3.4 LEGISLAÇÃO

No Brasil, a legislação ambiental é determinada pelo Conselho Nacional

do Meio Ambiente (CONAMA), e cada Estado possui sua própria legislação

estadual, sendo que esta deve cumprir os requisitos das leis federais em sua

totalidade, podendo ou não ser mais restritivas. Assim, para despejos de

efluentes nos corpos receptores nacionais e estaduais, as Resoluções

adotadas são Resolução CONAMA nº 430/2011 e Resolução CEMA nº

070/2009, respectivamente, além da Portaria do IAP nº 256/2013 que

estabelece os critérios e exigências para a apresentação da declaração de

carga poluidora, através do sistema de automonitoramento de atividades

poluidoras no Paraná e determina seu cumprimento.

A Resolução CONAMA nº 430/2011 dispõe sobre as condições e

padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução nº

357/2005, estabelecendo características gerais para o lançamento de efluentes

industriais em corpos hídricos. Em relação à Resolução CEMA nº 070/2009

vigente no Estado do Paraná, dispões sobre os limites que cada composto em

efluentes de diferentes industriais deve obedecer para que haja sua disposição

final em um corpo receptor, que pode ser observado na Tabela 8.

26

Tabela 8 - Parâmetros e concentrações estabelecidos pela Resoluções CONAMA nº 430/11 e CEMA nº 070/09

Parâmetros Resolução nº 430/2011 Resolução CEMA nº 070/2009

DBO Redução mínima de 60% 60 mg.L-1

Material sedimentável até 1 mL.L-1.h-1 até 1 mL.L-1.h-1

Potencial hidrogeniônico pH entre 5 e 9 pH entre 5 e 9

Nitrogênio Amoniacal 20,0 mg.L-1 20,0 mg.L-1

Óleos e Graxas até 50 mg.L-1 até 50 mg.L-1

Temperatura temperatura inferior a 40°C* temperatura inferior a 40°C*

* Temperatura inferior a 40°C com variação < 3°C em relação à temperatura do corpo receptor.

Portanto, para o lançamento de efluentes em corpos receptores, o limite

máximo estabelecido para matéria orgânica, sólidos sedimentáveis e nitrogênio

pela Resolução CONAMA nº 430/11 para despejo de efluentes em corpos

receptores é de redução de no mínimo 60% da DBO, máximo de 1 mL.L.h-1 e

concentração máxima de 20 mg.L-1, respectivamente. Em adição, órgãos

ambientais estaduais como a IAP – PR, adota esse mesmo valor para os

lançamentos de efluentes no Estado, como exposto na Tabela 8, ressaltando

que a DBO para efluentes oriundos de frigoríficos deve ter no máximo

concentração de 60 mg.L-1.

27

4 MATERIAL E MÉTODOS

4.1 LOCAL DO ESTUDO

O frigorífico está localizado na região oeste do Paraná, à latitude sul

25º17’40” e longitude oeste 54º05’30” recebe diariamente, aproximadamente

6.450 suínos, que são encaminhados para abate, processamento e

industrialização da carne. Os principais produtos gerados são linguiças,

salsichas, salames, presunto, e produtos in natura como pernil e lombo.

Figura 6 - Vista superior do tratamento de efluentes do abatedouro e frigorífico Notas:

A - peneiras estáticas e decantadores B - lagoa anaeróbia I C - lagoa anaeróbia II D - lagoa aerada E - lagoa de decantação F - lagoa facultativa (em processo de desativação).

Em média, 927 litros de água são utilizados por suíno abatido e

industrializado, totalizando em média 5.979 m3 d-1. O corpo receptor deste

efluente (Rio Alegria) está classificado como Rio Classe II, e está contido na

28

Bacia Hidrográfica do Paraná III, sendo afluente de um dos principais afluentes

da bacia, o Rio Ocoí (Figura 8). No entanto, o mesmo não possui alta vazão,

assim, a empresa possui outorga para lançar 200 m3.h-1 efluentes, mas

atualmente despeja 140 m3.h-1.

Figura 7 - Bacia do Paraná III e seus afluentes

Fonte: Programa Cultivando Água Boa (2016).

O efluente líquido gerado é segregado em 2 linhas de tratamento: verde

e vermelha. A linha verde é composta basicamente por esterco suíno (pocilgas

e higienização de caminhões), correspondendo a 35% da vazão total de

efluentes gerado e, a linha vermelha recebe o efluente do processo industrial,

cerca de 65% da vazão total do efluente.

Ambas as linhas são encaminhadas para o tratamento preliminar e

primário, composto por peneiras estáticas e decantadores. Na sequência as

linhas se unem seguindo para o tratamento secundário composto por lagoas de

estabilização em série, sendo duas lagoas anaeróbias, uma lagoa aerada de

29

mistura completa e uma lagoa de decantação. Há ainda uma etapa de pós-

tratamento físico-químico (flotação/coagulação/floculação). Na entrada do

tratamento secundário há introdução de biofertilizante proveniente do sistema

de biogestor instalado na indústria, sendo esse de sistema contínuo de

biomassa em suspensão híbrido dos modelos chinês e indiano, onde o volume

de resíduos em suspensão no interior do biodigestor permanece constante ao

longo do tempo (CALDEREIRO, 2015), com a finalidade de geração de biogás

para ser utilizado no chamuscador do processo industrial dos suínos. Além

disso, há a inserção de esgoto doméstico gerado na indústria.

O fluxograma do sistema de tratamento de efluentes pode ser observado

na Figura 9.

Figura 8 - Sistema Geral de Tratamento de Efluentes do abatedouro e frigorífico de suínos

65% da vazão 35% da vazão

BiofertilizanteEsgoto doméstico

Linha vermelha Linha verde

EFLUENTE BRUTO

TRATAMENTO PRELIMINAR E

PRIMÁRIO

TRATAMENTO PRELIMINAR E

PRIMÁRIO

MEDIDOR DE VAZÃO CALHA PARSHALL

TRATAMENTOSECUNDÁRIO (Lagoas

de Estabilização)

PÓS-TRATAMENTO (Flotação/Coagulação/Floculação)

CORPO RECEPTOR

LAGOA BIOFERTILIZANTE

BIODIGESTOR

TANQUE SÉPTICO

30

4.2 METODOLOGIA PARA CARACTERIZAÇÃO E ANÁLISE DO ATUAL

SISTEMA DE TRATAMENTO

A metodologia de análise adotada para o sistema de tratamento atual foi

a caracterização da planta e do sistema de tratamento de efluente gerado pelo

frigorífico. A partir das informações coletadas “in loco” e através de informações

fornecidas pela empresa, de dados do projeto executado, permite o

diagnóstico dos possíveis problemas operacionais e o dimensionamento do

tratamento. Assim, com base nos dados fornecidos e critérios estipulados pela

literatura específica foi feito o diagnóstico da planta de tratamento. Por meio de

análises físico-químicas de pH, DQO, DBO e sólidos sedimentáveis, efetuou-se

a avaliação das eficiências de cada tratamento pelo período de um ano.

As amostras dos efluentes e do biofertilizante foram coletadas e

preservadas de acordo com a NBR 9898/87, que determina técnicas

adequadas de planejamento e amostragem para efluentes líquidos e corpos

receptores. As coletas foram reavaliadas por um técnico responsável da

indústria, e as análises foram feitas no laboratório da própria indústria.

Na Tabela 9 e 10, apresentam-se os parâmetros analisados em cada

etapa do tratamento, sua periodicidade de análise, bem como suas respectivas

metodologias e pontos de amostragem.

Tabela 9 - Parâmetros Físico-Químicos Analisados E Suas Respectivas Metodologias

Parâmetro Unidade Periodicidade Método (APHA et al.,

2012)

DBO mg.L-1 Mensal 5210 B (DBO5 dias)

DQO mg.L-1 Mensal 5220 D (Colorimétrico)

Sólidos Suspensos Totais mg.L-1 Bimestral 2540 B (Gravimétrico)

Nitrogênio Amoniacal mg.L-1 Bimestral 4500 NH3 – F (Método do

Fenato)

pH Unidade de pH Mensal 4500 - H+ B

(Potenciométrico)

Óleos e Graxas mg.L-1 Bimestral 5520 D (Extração Soxhlet)

Sólidos Sedimentáveis mL.L-1.h-1 Mensal 2540 F (Volumétrico)

Fonte: Standard methods for the examination of water and wastewater. 22 ed., Washington, DC: APHA, 2012.

31

Tabela 10 - Pontos de Amostragem e Análises realizada em cada local

Análises

Pontos de Amostragem

Descrição do Ponto Parâmetros Unidades

P1 Efluente bruto

(análise composta)

DQO mg.L-1

Óleos e Graxas mg.L-1

Material sedimentável mL.L-1.h-1

Temperatura oC

Potencial hidrogeniônico -

P2 - Linha Vermelha

Decantador Linha Vermelha



Sólidos Suspensos mg.L-1

P2- Linha Verde Decantador Linha

Verde




P3 Decantador 3




P4

Efluente - Calha Parshall (início do

tratamento secundário)

DQO mg.L-1

Nitrogênio Amoniacal mg.L-1

Temperatura oC


P5 Efluente da Lagoa

Anaeróbia 1

DQO mg.L-1




Anaeróbia 2

DQO mg.L-1


P7 Efluente da Lagoa Aerada de Mistura

Completa

DQO mg.L-1


Sólidos sedimentáveis mL.L-1.h-1

Temperatura oC



de Decantação

DQO mg.L-1



Temperatura oC


32

Tabela 10 - Pontos de amostragem e análises realizada em cada local

Conclusão.

Análises


Descrição do Ponto Parâmetros Unidades

P9 Efluente do Tratamento

Terciário (Flotador físico-químico)

DBO mg.L-1

DQO mg.L-1



Fósforo total mg.L-1



Temperatura oC

Sólidos suspensos totais mg.L-1

P10 Biofertilizante

DQO mg.L-1


Sólidos totais mg.L-1

Sólidos totais fixos mg.L-1

Sólidos totais voláteis mg.L-1

Acidez volátil mg.L-1

P11 Esgoto Doméstico (Metcalf &

Eddy, 2014)

806 mg.L-1

195 mg.L-1

12 mg.L-1

200 mg.L-1

508 mg.L-1

20 mg.L-1

5,6 mg.L-1

76 mg.L-1

107 - 109 mg.L-1

104 - 106 mg.L-1

Com os dados, realizou-se uma análise minuciosa de cada etapa do

tratamento. Assim, propostas de melhorias foram realizadas, com foco na

substituição ou novas implantações no sistema de tratamento para adequá-lo

aos padrões das leis ambientais vigentes para esse tipo de efluente em relação

à nitrogênio amoniacal.

33

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO

5.1 DIAGNÓSTICO DO SISTEMA DE TRATAMENTO DE EFLUENTE DO ABATEDOURO E FRIGORÍFICO DE SUÍNOS

5.1.1 Descrição das operações e processos que compõem o sistema de tratamento

Ao analisar o sistema de tratamento de uma maneira detalhada, foi

possível identificar que o mesmo recebe diariamente de efluente industrial,

esgoto doméstico e biofertilizante. Assim, a Figura 9, Tabela 11 e 12,

demonstram as etapas de tratamento dos efluentes industriais, bem como a

geração dos resíduos do processo e as características físicas de cada etapa do

processo identificadas ao longo das análises.

Tabela 11 - Geração de efluentes do abatedouro e frigorífico de suínos em estudo

Sistema de Tratamento de Efluentes

Geração de efluentes Vazão (m3.h-1)

Abate e processamento de carne 140

Esgoto doméstico 13,11

Biofertilizante 6

A vazão do esgoto doméstico foi baseada no número de funcionários (4.498)

da indústria, e foi adotado o consumo médio diário de água per capita de 70

L.s-1, conforme proposto por Creder (2006). Esse esgoto doméstico produzido

pelos funcionários é proveniente de sanitários e do setor de higienização

pessoal, sendo encaminhado para um tanque séptico – sendo esse

dimensionado de acordo com a NBR 7.229.

34

Figura 9 - Etapas do Sistema de Tratamento de Efluentes do abatedouro e frigorífico em estudo

65% 35% Resíduo Sólido

Resíduo Sólido

Efluente Líquido

Efluente Líquido

Efluente Líquido

Esgoto Doméstico

Resíduo Sólido

PENEIRA ESTÁTICA LINHA VERMELHA

PENEIRA ESTÁTICA LINHA VERDE

DECANTADORLINHA VERMELHA

DECANTADOR LINHA VERDE

DECANTADOR3

MEDIDOR DE VAZÃOCALHA PARSCHALL

LAGOA AERADA DE MISTURA

LAGOA ANAERÓBIA 2

LAGOA ANAERÓBIA 1

LAGOA DE DECANTAÇÃO

FLOTADOR FÍSICO-QUÍMICO

MEDIDOR DE VAZÃO CALHA PARSHALL

CORPO

EFLUENTE SANGUE DE GRAXARIA

EFLUENTE DO SANGUE

RAMPA DE LAVAGEM DOS

TANQUE DE HOMOGENEIZAÇÃO

LAGOA BIOFERTILIZANTE

COMPRESSORES

BIODIGESTOR

CHAMUSCADOR ABATE ZONA SUJA

PROCESSO DE PURIFICAÇÃO

DISPOSIÇÃO EMSOLO AGRÍCOLA

35

Após análise do sistema de efluentes da indústria, foi constatado que o

mesmo é constituído por um pré-tratamento, tratamento primário, secundário

com as seguintes características físicas expostas na Tabela 12. Durante, as

etapas de pré-tratamento e tratamento primário, o efluente é segregado em

duas linhas: verde e vermelha. Sendo a linha verde composta por esterco suíno

oriundo da lavagem dos caminhões e das pocilgas, e a linha vermelha é

referente ao efluente proveniente do processo industrial. Na sequência, as

linhas se unem seguindo para o tratamento secundário.

Tabela 12 - Características físicas do Tratamento de efluentes do abatedouro e frigorífico de Suínos em estudo

Tratamento Preliminar Peneira Estática Linha Verde

Malha de 0,75 mm

Peneira Estática Linha Vermelha

Malha de 0,5 mm

Tratamento Primário

Tipo Comprimento

(m) Largura

(m) Profundidade

(m) Área útil (m2)

Volume útil (m3)

TDH (h)

Decantador Linha Verde

13 2,8 2,5 30 75 1,32

Decantador Linha Vermelha

20 5,5 1,82 102,75 187 2,2

Decantador 3 25 5 3 104,17 312,5 2,14

Tratamento Secundário

Tipo Topo (m) Nível (m)

Fundo (m) Profundidade

útil (m) Volume útil (m3)

TDH (d)

Lagoa Anaeróbia 1 38 x 59 37 x 58 27 x 48 5 8.480 2,2

Lagoa Anaeróbia 2 55 x 68 54 x 67 46 x 59 4 12.600 3,5

Lagoa Aerada de Mistura Completa

52 x 60,7 51 x 59,7

45 x 53,7 3 8.164,80 2,1

Lagoa de Decantação

- - - 1,5 6.000 1,57

O tratamento preliminar de ambas as linhas é composto por peneiras estáticas

operadas manualmente (Figura 10).

36

Figura 10 – Tratamento preliminar – peneiras linha verde (à esquerda) e vermelha (à direita)

Ambos efluentes passam por um tratamento primário composto por

decantadores, sendo um para a linha vermelha (65% da vazão) e outro para a

linha verde (35 % da vazão) (Figura 11). A união dos efluentes ocorre no

terceiro decantador instalado, com uma vazão diária de 140 m3.h-1, e volume

útil de 312,5 m3, como visto na Figura 12.

Figura 11 - Tratamento primário – decantador linha verde (à esquerda) e vermelha (à direita)

37

Figura 12 - Tratamento primário – decantador 3

Após o tratamento preliminar e primário, o efluente passa por um calha

Parshall, e inicia-se o tratamento secundário. Na Figura 13, mostra-se o início

do tratamento secundário, que é composto por duas lagoas anaeróbias, com

um volume útil de 8.480 m3 e 12.600 m3, uma lagoa aerada de 8.164,8 m3 com

9 aeradores com potência de 15 cv, e uma lagoa de decantação com um

volume útil de 6.000 m3 (Figura 14).

Figura 13 - Tratamento secundário – Lagoa anaeróbia 1 (à esquerda) e 2 (à direita)

Figura 14 - Tratamento secundário – Lagoa aerada de mistura completa (à esquerda) e lagoa de decantação (à direita)

38

Após o tratamento secundário, o efluente é encaminhado para um pós-

tratamento físico-químico (flotação/coagulação/floculação) para a remoção da

carga orgânica remanescente, e reutilização parcial na área externa do

complexo industrial (Figura 15). O tratamento é composto por sistema de

flotação por ar dissolvido (FAD), com tratamento físico-químico por

coagulação/floculação, utilizando coagulante e floculante de base orgânica

produzidos a partir de tanino. O lodo gerado durante o processo é direcionado

para a digestão anaeróbia (biodigestor).

Figura 15 - Pós-Tratamento – flotador físico-químico

Foi identificado que há adição de efluentes provenientes de outros

processos na calha Parshall no início do tratamento secundário (Figura 16),

sendo o esgoto doméstico, produzido pelos 4.498 funcionários, que após o

tratamento secundário do esgoto na fossa séptica, cerca de 13,11 m3.h-1, é

direcionado para a calha Parshall, dando entrada no tratamento secundário

composto pelas lagoas de estabilização de matéria orgânica.

39

Figura 16 - Calha Parshall – início do tratamento secundário (à esquerda) após pós-tratamento (à direita)

Outro efluente líquido industrial direcionado para a calha Parshall na

entrada do tratamento secundário é proveniente de uma lagoa de

biofertilização que recebe biofertilizante de um biodigestor (Figura 17), sendo

esse utilizado para tratar os resíduos de elevada carga orgânica oriundos do

tratamento preliminar, primário e do pós-tratamento, bem como parte do

sangue proveniente do abate, como visto na Figura 18 abaixo.

Figura 17 - Percentual de substratos de alimentação do biodigestor Fonte: CALDEREIRO (2015).

40

O biofertilizante proveniente do biodigestor é encaminhado para a ETE, e uma

pequena parcela é direcionada para produtores agrícolas como adubo orgânico

(Figura 18). Ao final, 6 m3.h-1 de biofertilizante são inseridos no tratamento

secundário da planta de tratamento de efluente.

Figura 18 - Biodigestor (à esquerda) e lagoa de biofertilizante (à direita)

5.1.2 Parâmetros físico-químicos avaliados do sistema de efluente do abatedouro e frigorífico de suínos

As análises das amostras dos efluentes foram coletadas e preservadas

de acordo com a NBR 9898/87, e analisadas pelo laboratório da própria

indústria. O intervalo de análises corresponde ao meses de agosto de 2015 a

agosto de 2016. Devido à realização de mais de uma análise mensal, foram

feitas médias aritméticas dos mesmo para obter o resultado final e o desvio

padrão entre eles, como observado na Quadro 2.

No entanto, por ser um tratamento aberto, o mesmo pode sofrer

interferências climáticas. Assim, dados que foram coletados em dias chuvosos

ou precipitação nas últimas 48 horas antes da coleta foram descartados. Além

disso, as médias foram realizadas a partir de no mínimo 6 dados da série

histórica de 12 meses fornecida, pois alguns dados não haviam sido

preenchidos nas planilhas de monitoramento.

41


Parâmetros Unidades Média Efluente Desvio Padrão

P1

DQO mg.L-1 8.058,4 ± 2371,2

DBO mg.L-1 5.229,9 ± 1738,8

Óleos e Graxas mg.L-1 16.602,2 ± 22447,4

Material sedimentável mL.L.h-1 35,7 ± 16,9

PTemperatura oC 30,1 ± 5,0

Potencial hidrogeniônico pH 6,91 ± 0,6

P2 - Linha Vermelha

Material sedimentável mL.L.h-1 7 -

Óleos e Graxas mg.L-1 2.107 -

Sólidos Suspensos mg.L-1 4.300 -

P2- Linha Verde


Óleos e Graxas mg.L-1 348 -


P3




P4

DQO mg.L-1 3.531,7 ± 1221,1

Nitrogênio Amoniacal mg.L-1 323,2 ± 391,2

Temperatura oC 30,1 ± 4,7


P5

DQO mg.L-1 1.376,7 ± 418,8



P6 DQO mg.L-1 700,8 ± 278,9


P7

DQO mg.L-1 503,6 ± 342,6


Sólidos sedimentáveis mL.L.h-1 9,3 ± 4,9



P8

DQO mg.L-1 239,6 ± 155,3





P9

DBO mg.L-1 48,5 ± 20,5

DQO mg.L-1 107,8 ± 17,3




Óleos e Graxas mg.L-1 28,5 ± 22,4


Sólidos suspensos totais mg.L-1 64,5 ± 26,7

P10

DQO mg.L-1 50.715,2 ± 22416,1

DBO mg.L-1 28.471,6 ± 14896,4

Nitrogênio Amoniacal mg.L-1 1.570,0 ± 141,7

Sólidos totais mg.L-1 25.851,9 ± 12802,8

Sólidos totais fixos mg.L-1 2.940,7 ± 688,7

Sólidos totais voláteis mg.L-1 23.365,6 ± 11898,5


Acidez volátil mg.L-1 4.920,5 ± 1223,7

P11

Sólidos Totais mg.L-1 806 -

Sólidos Suspensos Totais mg.L-1 195 -

Sólidos Sedimentáveis mg.L-1 12 -

DBO mg.L-1 200 -

DQO mg.L-1 508 -

Nitrogênio Amoniacal mg.L-1 20 -

42

Conclusão.

P11

Fósforo Total mg.L-1 5,6 -


Coliformes Totais mg.L-1 107 - 109 -

Coliformes Fecais mg.L-1 104 - 106 -

Quadro 2 - Parâmetros Físico Químicos Avaliados Notas: P1 - Efluente Bruto. P2 (vermelha) - Efluente no decantador linha vermelha. P2 (verde) - Efluente no decantador linha verde. P3 - Efluente no decantador 3. P4 - Efluente na calha parshall no início do tratamento secundário. P5 - Efluente da lagoa anaeróbia 1. P6 - Efluente da lagoa anaeróbia 2. P7 - Efluente da lagoa aerada de mistura completa. P8 - Efluente da lagoa de decantação. P9 - Efluente do pós-tratamento. P10 - Efluente do biodigestor (biofertilizante). P11 – Esgoto doméstico (Metcalf & Eddy, 2014). As médias aritméticas foram obtidas a partir de no mínimo 5 amostras, seguidas do desvio padrão, exceto para P2-linha verde e vermelha e P3.

Comparando-se os resultados obtidos no P1 com os dados da literatura

(Tabela 2), o efluente avaliado possui valores superiores para DBO, DQO e

óleos e graxas. No entanto, vale ressaltar que as características físico-

químicas de cada efluente industrial dependem diretamente do layout industrial

do processo de produção, ou seja, da estrutura tecnológica que a mesma

apresenta e do grau de aproveitamento de resíduos, nesse caso,

especificamente o sangue que possui uma DBO de aproximadamente 185.000

mg.L-1 (CETESB, 2008).

Assim, constatou-se que um parâmetro do efluente de lançamento no

corpo receptor (Ponto P9) não está em conformidade com a Resolução federal

CONAMA nº430/2011 e estadual CEMA nº 070/2009. Esse parâmetro é o

nitrogênio amoniacal, nutriente relacionado ao processo de eutrofização em

corpos hídricos, como observado na Tabela 13.

Tabela 13 - Análise Comparativa entre Efluente Bruto e Efluente Final em Relação à Resolução CONAMA nº 430/2011

Parâmetros Efluente

Bruto Efluente

Final Resolução nº

430/2011 Resolução CEMA

070/2009

DBO 5229,91 50,2 redução de 60% Máx. de 60

mg.L-1

43

Tabela 13 - Análise Comparativa entre Efluente Bruto e Efluente Final em Relação à Resolução CONAMA nº 430/2011

Conclusão.

Parâmetros Efluente

Bruto Efluente

Final Resolução nº

430/2011 Resolução CEMA

070/2009

DQO 8.058,45 107,83 - Máx. de 200 mg.L-

1

Material sedimentável 35,72 0,175 até 1 mL.L-1.h-1 até 1 mL.L-1.h-1

Potencial hidrogeniônico 7,06 7,58 pH entre 5 e 9 pH entre 5 e 9

Nitrogênio Amoniacal - 209,025 20,0 mg.L-1 20,0 mg.L-1

Óleos e Graxas 6.838 24,375 até 50 mg.L-1 até 50 mg.L-1

Temperatura 29,425 26 Temp. < a 40°C Temp. < a 40°C

*Conforme a Resolução CONAMA 430/2011, que dispõe sobre padrões de lançamento no corpo receptor – a temperatura não pode ser superior a 40 ºC ou elevar em 3 graus a temperatura do corpo receptor.

A partir dos dados apresentados na Tabela 13, observa-se que é

necessário uma avaliação minuciosa do sistema de tratamento de efluentes

como um todo, visando à melhoria contínua do sistema de tratamento de

efluente e para atender possíveis ampliações futuras do processo industrial da

empresa.

5.2 AVALIAÇÃO DO SISTEMA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES DO ABATEDOURO E FRIGORÍFICO DE SUÍNOS

5.2.1 Tratamento Preliminar e Primário

Como visto no item 5.1.1, o sistema preliminar é composto por peneiras

da fabricante Ecoam, com malhas de 0,5 e 0,75 mm para as linhas verde e

vermelha, respectivamente. Avaliando o dimensionamento das peneiras

juntamente com a sua taxa de aplicação superficial, constata-se que a mesma

atende os padrões de projetos proposto na literatura, sendo capaz de reter

grande quantidade de materiais sólidos.

Em relação ao tratamento primário composto por decantadores de

diferentes layouts, como exposto da Figura 20, foi feita a avaliação dos

44

parâmetros de projeto segundo Jordão & Pêssoa (1995), como visto no

Apêndice I, levando em consideração os dados das análises fornecidos do

afluente e efluente dos decantadores apresentados na Tabela 14.

Figura 19 - Layouts dos decantadores – decantador linha verde (A), vermelha (B) e decantador 3 (C)

Tabela 14 - Avaliação Físico-Química do Tratamento Primário (Decantador)


Parâmetros Unidades Valores de entrada - Afluente

Valores de saída -

Efluente

P2 - Linha Vermelha

Material sedimentável mL.L.h-1 8,0 7,0

Óleos e Graxas mg.L-1 1.515,0 2.107,0

Sólidos Suspensos mg.L-1 3.160,0 4.300,0

P2- Linha Verde


Óleos e Graxas mg.L-1 1.105,0 348,0


P3


Óleos e Graxas mg.L-1 1.455,0 826,0


Ao avaliar os parâmetros físicos do decantador da linha vermelha

juntamente com a caracterização do afluente e efluente do mesmo, observou-

se que o decantador apresenta uma taxa de aplicação superficial de 21,25

m3.m2d-1, sendo esta condizente com a literatura utilizada para o

dimensionamento – segundo Jordão & Pessoa (1995), a taxa de aplicação

A B

C

45

superficial para efluente industriais é entre 16 e 24 m3.m2d-1. No entanto,

apresenta baixa eficiência na remoção de sólidos sedimentáveis (12,5%),

porém alta remoção de sólidos suspensos totais (86,4%).

O decantador da linha verde apresenta alta eficiência na remoção dos

sólidos sedimentáveis e suspensos totais, sendo de 76 e 50%,

respectivamente. Contudo, apresenta um tempo de detenção hidráulico de 1

hora e 32 minutos, sendo um tempo abaixo do esperado, mas que não afeta a

decantação dos sólidos pela sua granulometria, pois não se enquadra em um

tempo crítico, sendo esse menor que uma hora. Porém, a taxa de aplicação

superficial se apresenta elevada para essa metodologia adotada (39,2 m3.m2d-

1), podendo reduzir a eficiência de remoção dos sólidos suspensos totais.

Contudo, Metcalf & Eddy (2014) e Cavalcanti (2012) adotam taxas superiores

que Jordão & Pessôa, pois as mesmas estão diretamente relacionadas com a

profundidade útil dos decantadores primários. Assim, se o decantador possuir

uma profundidade útil adequada para a quantidade de sólidos presente no

efluente, a taxa de aplicação superficial pode apresentar valores maiores sem

afetar a sedimentação ou arraste dos sólidos.

Por fim, ao observar os dados da Tabela 14, do efluente de entrada e

saída do decantador 3, percebe-se que há um arraste de sólidos suspensos

totais para o tratamento posterior, e alta remoção dos sólidos sedimentáveis

(~92%). Isso ocorre devido à alta taxa de aplicação superficial alinhada com o

layout do decantador 3 – baixa inclinação do fundo, reduzindo assim a área de

depósito dos sólidos – e potência da bomba utilizada para direcionar o efluente

ao início do tratamento secundário (Figura 20).

Consequentemente, a baixa eficiência de remoção da matéria sólida no

tratamento primário acarreta dificuldades de tratamento do efluente nos níveis

seguintes, como o tratamento secundário. Portanto, adequações no sistema de

tratamento primário são necessárias para que se obtenha uma melhor

qualidade do efluente final, podendo até ser retirado o pós-tratamento do

sistema de tratamento de efluentes da indústria do estudo. Por fim, para ter um

diagnóstico com maior precisão, faz-se necessário um ensaio de sedimentação

desse efluente industrial, para avaliar o tempo de sedimentação conforme a

granulometria dos sólidos, e se a alta taxa de aplicação superficial afetaria a

decantação dos mesmos.

46

5.2.2 Tratamento Secundário

O tratamento secundário é composto por 4 lagoas de estabilização como

descrito no item 5.1.2. Avaliando os parâmetros de projetos da lagoa anaeróbia

1 com o avaliação físico-química do efluente, constata-se que a mesma possui

eficiência de remoção de DBO em torno de 61% - que segundo Von Sperling

(1996), é uma eficiência adequada para a temperatura da região (média de 20

ºC). Contudo, a eficiência poderia ser até de 80%, mas com a presença de

grande quantidade de sólidos suspensos e óleos e graxas, a escuma formada

sobre a lagoa apresenta lâmina superior a 10 cm. A presença desses materiais

particulados causa dificuldade para a degração microbiana anaeróbia, bem

como alinhada a densa escuma dificulta a eliminação dos gases produzidos na

lagoa.

Além disso, a mesma apresenta TDH crítico de 2 dias e Lv de 1,2

KgDBO5/m3.d, sendo que a taxa de aplicação volumétrica, Lv, encontra-se 83%

superior ao determinado em parâmetros de projetos para esse tipo de lagoa

seguindo a metodologia proposta por Von Sperling (1996). As consequências

da discrepância desses fatores de projetos gera uma desestabilização da

matéria orgânica por degradação anaeróbia incompleta, pois não há tempo o

suficiente para a sedimentação dos sólidos para a degradação anaeróbia,

sendo essa realizada de forma parcial; consequentemente, o pH da lagoa se

torna mais ácido, há baixa eficiência de remoção de DBO, além de apresentar

odor desagradável. Entretanto, a lagoa anaeróbia 2 apresenta TDH e Lv de

acordo com os parâmetros de projetos estipulados por Von Sperling (1996).

Contudo, apresenta uma eficiência de 50%, sendo essa considerada baixa,

pois o volume da lagoa é maior que o volume requerido para o tratamento do

efluente.

Em relação à lagoa aerada de mistura completa, a mesma possui TDH

de 2,14 dias e uma eficiência de 50%, o que condiz com os parâmetros

propostos por Von Sperling (1995), sendo esses de 2 a 4 dias, e 50 a 60% de

remoção de DBO. Além disso, a lagoa tem necessidade de 69,3 KgO2.h-1 e

potência de 217.150 W para remoção de matéria orgânica carbonácea. No

entanto, a lagoa apresenta 9 aeradores de baixa e alta rotação, que somados

47

constam uma potência total de 10.324,8 W, não sendo o suficiente para a

potência requerida pela lagoa para remoção de matéria carbonácea. Para

atender os requisitos de oxigênio dissolvido com o mesmo modelo de

aeradores, seriam necessário 21 aeradores para esta lagoa do mesmo modelo

utilizado atualmente. Esse número elevado se deve ao fato da capacidade de

aeração do aparelho, sendo que esse apenas remove matéria orgânica, e

parcilamente matéria nitrogenada (20%). Por fim, a disposição dos aeradores

faz com que haja zonas mortas, pois esses estão alinhados em apenas um

lado da lagoa.

5.2.3 Pós Tratamento

O pós tratamento é composto por dois flotadores da marca Wtech, com

capacidade de operação de 110m3.h-1 cada, e o processo utiliza coagulantes

de base orgânica (NOVFLOC® e POLFLOC®). A finalidade de processo é a

retirada de sólidos suspensos totais e matéria orgânica remanescente

presentes no efluente que não são retiradas nos tratamentos anteriores. Os

mesmo operam de acordo com os parâmetros de projetos, não havendo

necessidade de alteração no layout ou de dosagem dos coagulantes (SOLANA,

2014).

Após o tratamento físico-químico, o efluente atende os parâmetros

exigidos pelas legislações federal e estadual para os parâmetros de matéria

orgânica (DBO) e sólidos sedimentáveis, sendo esses de no máximo 60 mg.L-1

e até 1 mL.L-1.h-1, respectivamente.

5.2.4 Parecer sobre o sistema de tratamento de efluentes da indústria em

estudo

Por ser um abatedouro e frigorífico de suínos, a carga orgânica presente

no efluente bruto corresponde aos dados presentes em literatura a respeito

48

desse tipo de indústria. No entanto, a quantidade de nitrogênio amoniacal no

efluente bruto (26,5 mg.L-1) bem como a concentração presente no início do

tratamento secundário (84,3 mg.L-1) está acima do que é gerado por esse tipo

de agronegócio. Isso se deve ao fato das ligações de efluentes, provenientes

do esgoto doméstico da indústria e do biofertilizante inseridos na calha parshall

no início do tratamento secundário, que possuem concentrações de 20 e 1.570

mg.L-1, respectivamente.

A introdução do biofertilizante causa distúrbios no tratamento biológico

do efluente industrial, reduzindo sua eficiência, como por exemplo dificuldade

da realização da degradação anaeróbia da matéria orgânica (SOUZA, 1984),

além de aumentar a concentração do poluente após as lagoas anaeróbias

devido ao processo de amonificação. Além disso, a alta carga de nitrogênio

amoniacal, faz com que a lagoa aerada de mistura completa não atinja sua

eficiência no processo de nitrificação, pois o dimensionamento da lagoa bem

como da potência dos aeradores não estão preparados para absorver uma

carga extra e alta deste nutriente.

Melhorias no sistema de tratamento de efluentes da indústria devem ser

realizadas continuamente visando minimizar os impactos gerados pelos

efluentes no corpo receptor. Assim, as seguintes possíveis melhorias no

sistema de tratamento de efluentes para remoção de nutrientes, em especial o

nitrogênio amoniacal são propostos:

Modificação no sistema de aeração da lagoa aerada de mistura

completa com a readequação das suas potências;

Instalação de um sistema de lodo ativado convencional;

Remoção de nitrogênio amoniacal por arraste de ar – Stripping;

Instalação de um espessante de lodo após o biodigestor.

5.3 PROGNÓSTICO SISTEMA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES DO

ABATEDOURO E FRIGORÍFICO DE SUÍNOS – PROPOSTAS

49

Os cálculos e metodologias utilizadas para os parâmetros de projetos,

estão descritos detalhadamente no Apêndice II.

5.3.1 Modificação no sistema de aeração da lagoa aerada

Com base no dimensionamento proposto por Von Sperling (1996), nos

dados adotados e expostos na Tabela 15 e no modelo WT-12,5 de aerador

superficial fornecido pela marca Wtech (Figura 21), constata-se que a lagoa

aerada de mistura completa necessita 173,27 KgO2.h-1 para que ocorra uma

remoção de matéria carbonácea e nitrogenada, e uma densidade de 12,05

W/m3. Para isso, seriam necessários 10 aeradores de alta potência, como

observado na Figura 22.

Tabela 15 - Parâmetros adotados para o dimensionamento dos aeradores da lagoa

Parâmetros Unidade Valores Adotados

DBO5 mg.L-1 532,6

Vazão m3.d-1 3.818,64

Volume útil m3 8.164,80

TDH dia 2,14

Y d-1 0,6

K - 1

Kd d-1 0,06

a KgO2.KgDBO5-1 3

EO campo KgO2.Kwh-1 2,2

Potência do aerador W 9.193,70

50

Figura 20 - Modelo de aerador utilizado na nova proposta de tratamento

Figura 21 – Área de influência dos novos Aeradores

Além de ser um aerador de alta potência, o mesmo realiza a aeração,

agitação, dosagem de insumos químicos ou dissolução de oxigênio puro.

Assim, quando a lagoa atingir a quantidade necessária de oxigênio dissolvido,

o aerador passa a trabalhar apenas na agitação da massa líquida, sem a

injeção de ar, causando uma economia de energia para a empresa. Cada

aerador, possui um valor de R$ 48.655,00 reais, totalizando R$ 486.550,00

reais.

Assim, os aeradores devem ser dispostos a fim de evitar zonas mortas e

ter a agitação e introdução de oxigênio dissolvido no sistema de forma

homogênea (VON SPERLING, 1996). No entanto, apenas a alteração no

sistema de aeração da lagoa aerada de mistura completa não é suficiente para

51

a remoção da carga presente de nitrogênio amoniacal no efluente (remoção de

50% apenas). Portanto, foi proposto o sistema de lodo ativado convencional.

5.3.2 Sistema de lodo ativado

Devido à alta eficiência do sistema de lodo ativado convencional e a

disponibilidade de área na indústria, o mesmo seria construído no local da

lagoa aerada, substituindo-a no processo de tratamento de efluente da

indústria em estudo. Para o seu dimensionamento foram utilizados os

parâmetros expostos na Tabela 16, e a metodologia utilizada foi Von Sperling

(1997).

Tabela 16 - Parâmetros adotados para o dimensionamento de um lodo ativado convencional


DBO5 (inicial) mg.L-1 532,6

DBO5 (final) mg.L-1 50

Eficiência % 90

Vazão m3.d-1 3.818,64

θc dias 10

Xv mg.L-1 3.500

Xr mg.L-1 10.000

Carga mg.L-1 2.034

Y - 0,5

Kd d-1 0,07

Fb - 0,72

Com um tanque de 1.548,63 m3, o sistema seria capaz de tratar a vazão

de efluentes provenientes da indústria com uma eficiência de 90% na remoção

de DBO, além de remoção de 20% de nitrogênio amoniacal. A produção de

lodo excedente, cerca de 810,32 KgSS.d-1, seria direcionada para

decantadores modulares, onde poderia ser posteriormente adensados e

utilizados no fertirrigação de lavouras, por ser um material estabilizado rico em

nutrientes e matéria orgânica (VON SPERLING, 1997; CAVALCANTI, 2012).

52

Por fim, a taxa de recirculação do lodo é de 954,66 m3.d-1, tendo como requisito

de oxigênio para tratamento do efluente 2,7 KgO2.h-1, sendo fornecido por um

sistema de aeração fixo ao fundo do tanque do sistema de lodo ativado.

Outra opção seria utilizar a tecnologia proposta pela empresa BFDias,

sendo a Air Float aeração removível (Figura 22) tendo um reaproveitamento da

lagoa aerada de mistura completa. Essa seria revestida com 225,4 metros de

geomembrana PEAD (Polietileno de Alta Densidade), e inserido aeração móvel

na lagoa. Como o efluente necessita de 173,27 KgO2.h-1 para remover matéria

carbonácea e nitrogenada (50% de remoção para ambos), a tubulação

aeradora seria dimensionada para suprir essa demanda, podendo alcançar

eficiência de até 50% na remoção de matéria orgânica carbonácea e de

nitrogênio amoniacal. O lodo excedente e de recirculação seria direcionado por

bombeamento para decantadores secundários modulares.

Figura 22 - Sistema de Aeração Removível Air Float Fonte: BFDias (2016).

A vantagem desse sistema removível é a reutilização da lagoa aerada

de mistura completa, adaptando-a para um sistema de lodo ativado

convencional, a fim de reduzir os custos de construção e operação, como por

exemplo, o sistema de aeração fixo, além de atingir alta eficiência de remoção

de matéria carbonácea e nitrogenada.

Entretanto, apenas o sistema de lodo convencional ativado ou a

proposta da empresa BFDias não são suficientes para a remoção de nitrogênio

53

amoniacal devido ao elevado aporte deste nutriente no biofertilizante que é

inserido no início do tratamento secundário. Assim, a opção que apresenta

elevada eficiência na remoção deste nutriente e pode operar na remoção de

altas concentrações do nitrogênio amoniacal é o sistema de arraste por ar

Stripping .

5.3.3 Remoção de nitrogênio amoniacal por arraste de ar – Stripping

O sistema de remoção de nitrogênio amoniacal por arraste de ar,

Stripping, foi proposto para este trabalho pois apresenta alta eficiência de

remoção, cerca de 60 a 95% (METCALF & EDDY, 2014). Assim, o local de

instalação da coluna de arraste de ar seria após a biodigestor, ou seja, o

efluente a ser tratado seria o biofertilizante, pois apresenta elevada

concentração de nitrogênio amoniacal além de ter uma vazão menor, o que

reduz os custos de operação do equipamentoo. Outro fator que foi considerado

para a escolha do Stripping, foi a elevada temperatura e pH do efluente do

biodigestor, parâmetros que aumentam a eficiência do aparelho, pois quanto

maior o pH, maior a quantidade de amônia livre do efluente.

Utilizando parâmetros de projetos de acordo com a temperatura de 20ºC

e metodologia proposta por Metcalf & Eddy (2014), a coluna de arraste teria

3,21 metros de altura e diâmetro de 5,6 metros, ocupando assim 25 m2. O

preenchimento da mesma seria de Anéis Pall de 50 mm, com altura de 5,4 cm

com 4 unidades de transferência. A demanda de ar para esse modelo de

coluna seria de 170 m3.min-1. Assim, a coluna apresentaria eficiência de 95%

na remoção de nitrogênio amoniacal, reduzindo de 1.570 mg.L-1 para 75,45

mg.L-1. Para esses cálculos, foram utilizados os parâmetros adotados na

Tabela 17.

Tabela 17 - Parâmetros adotados para o dimensionamento do Stripping


N_amoniacal(entrada) mg.L-1 1.570 N_amoniacal(saída) mg.L-1 75,45

54

Tabela 17 - Parâmetros adotados para o dimensionamento do Stripping Conclusão.


Eficiência % 95 Vazão m3.d-1 144,00

Abscissa 0,039 Ordenada 0

Cf mm 25 µl Kg.ms-1 1,002 Y Kg.(m3)-1 998,2 ρl - 1,204

Fator de extração - 3 Kla s-1 0,0125

A instalação da coluna de ar juntamente com o tratamento secundário

posterior feito por uma lagoa aerada de mistura completa, faria com que a

concentração de nitrogênio amoniacal no efluente líquido do abatedouro e

frigorífico de suínos atendesse os padrões de lançamento estabelecidos pelas

Resoluções CONAMA nº 430/2011 e CEMA 070/2009.

No entanto, a elevada concentração de nitrogênio amoniacal no

biofertilizante, faz com o layout não obedeça à metodologia proposta (Tabela

7), reduzindo também a vazão de ar no sistema, sendo essa primordial para a

remoção de amônia no efluente pois mantém o gradiente de concentração do

contaminante entre a fase líquida e a fase gasosa (POLHMANN, 2013).

Portanto, não seria viável, tecnicamente e financeiramente, a instalação da

torre de arraste de ar Stripping, sendo que este esquipamento está orçado

entre 500-750 mil reais para atender à concentração de 1.570 mgL-1.

5.3.4 Instalação de um espessante de lodo após o biodigestor

Devido à elevada concentração de nitrogênio amoniacal do

biofertilizante, a construção da torre de arraste de ar se torna inviável. Assim,

propõem-se a instalação de um espessante de lodo tipo parafuso da fabricante

Huber Technology, ou similar, após o biodigestor para a concentração do

biofertilziante em base seca.

Após o adensamento, o biofertilizante seria direcionado para o produtor

55

agrícola, e se necessário, o produtor faria a correção do mesmo conforme suas

necessidades. Com isso, haveria a redução de custos de transporte e de

tratamento do efluente, caso o biofertilizante continuasse sendo inserido no

tratamento secundário.

56

6 CONCLUSÃO

O sistema de tratamento de efluentes do abatedouro e frigorífico de

suínos em estudo apresenta os níveis de tratamento necessários, sendo

preliminar, primário e secundário, para uma remoção de poluentes satisfatória.

Porém, visando a melhoria contínua do sistema bem como uma possível

expansão do processo industrial da empresa, possíveis melhorias no sistema

de efluentes foram constatadas na planta em alguns dos níveis de tratamento

ou em parte deles, para que haja um aumento na eficiência de remoção de

poluentes no tratamento do efluente e atender as Resolução CONAMA nº

430/11 e Resolução CEMA nº 070/09.

As possíveis melhorias encontradas no sistema foram referentes à taxa

de aplicação do efluente no decantador 3, de modo a evitar um arraste

considerável de sólidos para o início do tratamento secundário. Em relação às

lagoas de estabilização, o TDH da lagoa anaeróbia 1 apresenta quadro crítico,

afetando assim a degradação da matéria orgânica pelos microrganismos

anaeróbios, além de reduzir a eficiência de remoção da mesma. Por fim, a

lagoa aerada de mistura completa apresenta alta requisito de oxigênio que não

é suprido pelos 9 aeradores, de baixa e alta rotação, inseridos na lagoa.

Contudo, ao análises dos dados físico-químicos da caracterização do

efluente, percebe-se que o mesmo recebe elevada concentração de nitrogênio

amoniacal, nutriente proveniente do biofertilizante produzido pelo biodigestor, e

que sobrecarrega o sistema de tratamento secundário, dificultando o

tratamento, além de fazer com que o flotador físico-químico opere mais vezes e

com maior vazão.

Ao analisar as possíveis melhorias relacionadas aos parâmetros de

projetos alinhados aos dados físico-químicos, 5 propostas foram feitas para

que o sistema de tratamento de efluentes possa ser operado de maneira

adequada a fim de atender os parâmetros legais. Essas propostas foram a

alteração dos aeradores da lagoa aerada de mistura completa, construção de

um lodo ativado convencional, reestruturação da lagoa aerada para trabalhar

como um lodo ativado, uma torre de Stripping para remoção de amônia do

biofertilizante, e a instalação de um espessante de lodo após o biodigestor.

57

Para tanto, os projetos foram dimensionados por metodologias

propostas por diversos autores da área, e avaliando a instalação dos projetos

de maneira separada ou em conjunto. Assim, com o emprego de novos

aeradores com requisitos de potência necessários ou a instalação de um lodo

ativado convencional, ou mesmo a adaptação da lagoa aerada de mistura

completa para um sistema de lodo ativado são necessários. Porém, somente a

instalação destes sistemas não consegue remover a carga de nitrogênio

amoniacal inserida no sistema de tratamento. Em relação à instalação da torre

de ar Stripping, a mesma se mostrou inviável devido às altas concentrações de

nitrogênio amoniacal presentes no biofertilizante.

Por fim, alinhando-se as modificações no sistema de aeração do

tratamento secundário juntamente com o espessamento do biofertilizante, faz

com que aumente a eficiência de tratamento de efluentes da indústria em

estudo. Isso faz com que haja uma redução significativa de possíveis impactos

que o efluente poderia causar no corpo receptor.

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SCARASSATI, D. et al. Tratamento de efluentes de matadouros e frigoríficos. III Fórum de Estudos Contábeis, Faculdades Integradas Claretianas, Rio Claro, 2003. SCHATZMANN, H. C. Tratamento avançado de efluentes de frigorífico de aves e o reúso da água. Programa de Pós-graduação em Engenharia de Química, Universidade Federal De Santa Catarina, 2009. SEAB PR – SECRETARIA DE ESTADO DA AGRICULTURA E DO ABASTECIMENTO DO PARANÁ. Números da Pecuária Paranaense, 2016. Disponível em: <http://www.agricultura.pr.gov.br/arquivos/File/deral/nppr.pdf>. Acesso em 22 nov. 2016. SEAB PR – SECRETARIA DE ESTADO DA AGRICULTURA E DO ABASTECIMENTO DO PARANÁ. Suinocultura – Análise da conjuntura agropecuária. Paraná, 2013. Disponível em: <http://www.agricultura.pr.gov.br/arquivos/File/deral/Prognosticos/SuinoCultura_2012_2013.pdf>. Acesso em 20 nov. 2016. SENAI. Princípios básicos de produção mais limpa em matadouros frigoríficos. Série Manuais de Produção Mais Limpa. Centro Nacional de Tecnologias Limpas, Porto Alegre, 2006. SOLANA, Isabela. Estudo da viabilidade de utilização de um polímero de base orgânica em substituição ao cloreto férrico no tratamento de efluente industrial. 2014. 64 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Medianeira, 2014. SOUZA, M.E. Fatores que Influenciam na Digestão Anaeróbia. Revista DAE, vol. 44, nº 137, julho de 1984. SPELLMAN, F. R. Handbook of Water and Wastewater treatment plant operations. London: Lewis Publishers, 2003. p. 669. Suíno Cultura. Disponível em: <http://www.suinoculturaindustrial.com.br/imprensa/exportacao-de-carne-suina-aumenta-94-em-agosto-e-bate-recorde/20160902-094824-b871 >. Acesso 20 nov. 2016. UTSUMI, A. G. & FIGUEIRA, T. M. Tratamento de Águas Residuárias provenientes de uma Indústria de Refrigerantes por meio de Reator Anaeróbio de Leito Fluidificado. Trabalho de Conclusão (Engenharia Ambiental) – Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Ciências e Tecnologia – Presidente Prudente. 2008. VON SPERLING, M. Princípio do Tratamento Biológico de Águas Residuárias – Introdução à Qualidade das Águas e ao Tratamento de Esgotos, 2a edição, 1995.

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I

APÊNDICE I

1. VERIFICAÇÃO DO SISTEMA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES DO

ABATEDOURO E FRIGORÍFICO DE SUÍNOS

1.1 TRATAMENTO PRIMÁRIO

Para a verificação do sistema, foram utilizados os dados fornecidos pela

empresa apresentados na Tabela 10 e Quadro 2. Assim, os seguintes

parâmetros para a verificação do tratamento foram:

DBO5: 6.300 mg.L-1

Qvermelha: 2.184 m3.d-1

Qverde: 1.176 m3.d-1

Qdecantador3: 3.360 m3.d-1

Os dimensionamentos foram baseados na metodologia proposta por Jordão &

Pessôa (1995).

1.2 DECANTADOR – LINHA VERMELHA

- Tempo de Detenção:

𝑇𝐷𝐻 =𝑉

𝑄

𝑇𝐷𝐻 =187

2.184

TDH= 0,085 dias ou 2h 2min

- Taxa de Aplicação:

II

𝑇𝑎𝑥𝑎 𝑑𝑒 𝐴𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎çã𝑜 =𝑄

𝐴

𝑇𝑎𝑥𝑎 𝑑𝑒 𝐴𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎çã𝑜 =2.184

102.75

𝑇𝑎𝑥𝑎 𝑑𝑒 𝐴𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎çã𝑜 = 21,25 𝑚3. 𝑚2𝑑−1

1.3 DECANTADOR – LINHA VERDE


𝑇𝐷𝐻 =𝑉

𝑄

𝑇𝐷𝐻 =75

1.176




𝐴


30


1.4 DECANTADOR 3


𝑇𝐷𝐻 =𝑉

𝑄

III

𝑇𝐷𝐻 =312,5

3.360




𝐴


104,7


1.5 TRATAMENTO SECUNDÁRIO

Para a verificação do sistema, foram utilizados os dados fornecidos pela

empresa apresentados na Tabela 10 e Quadro 2. Assim, os seguintes

parâmetros para a verificação do tratamento foram:

DBO5: 2.684,07 mg.L-1

QTotal: 3,818 m3.d-1

Vanaeróbia1: 8.480 m3

Vanaeróbia2: 12.600 m3

Vaerada: 8.164,8 m3

Os dimensionamentos foram baseados na metodologia proposta por Von

Sperling (1996).

1.6 LAGOA ANAERÓBIA 1

- Verificação do Lv:

IV

𝐿 = 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎çã𝑜 𝑥 𝑉𝑎𝑧ã𝑜

𝐿 = 2,68407 𝑘𝑔

𝑚3 𝑥 3.818,64

𝑚3

𝑑𝑖𝑎

𝐿 = 10.249,5 𝐾𝑔𝐷𝐵𝑂5

𝑑𝑖𝑎

𝑉 =𝐿

𝐿𝑣

8.480 =10.249,5

𝐿𝑣

𝐿𝑣 = 1,2 𝐾𝑔𝐷𝐵𝑂5

𝑑𝑖𝑎

- Tempo de detenção

𝑇𝐷𝐻 =𝑉

𝑄

𝑇𝐷𝐻 =8.480

3.818,64

TDH= 2,2 dias

1.7 LAGOA ANAERÓBIA 2

- Verificação do Lv:

𝐿 = 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎çã𝑜 𝑥 𝑉𝑎𝑧ã𝑜

𝐿 = 1,0463 𝑘𝑔

𝑚3 𝑥 3.818,64

𝑚3

𝑑𝑖𝑎

𝐿 = 3.995,44 𝐾𝑔𝐷𝐵𝑂5

𝑑𝑖𝑎

𝑉 =𝐿

𝐿𝑣

12.600 =3.995,44

𝐿𝑣

V

𝐿𝑣 = 0,3 𝐾𝑔𝐷𝐵𝑂5

𝑑𝑖𝑎


𝑇𝐷𝐻 =𝑉

𝑄

𝑇𝐷𝐻 =12.600

3.818,64

TDH= 3,3 dias

1.8 LAGOA AERADA DE MISTURA COMPLETA


Sperling (1996).

DBO5: 532,6 mg.L-1


Vaerada: 8.164,8 m3

Y: 0,6d-1

K: 1,0

Kd: 0,06d-1

a: 1,2 KgO2.KgDBO5-1

EOaltapotência: 0,9 KgO2.Kwh-1

com 60% de eficiência

EOaltapotência: 0,9 KgO2.Kwh-1


EObaixapotência: 1,3 KgO2.Kwh-1


Aeradoraltapotência: 20cv

Aeradorbaixapotência: 15 cv


𝑇𝐷𝐻 =𝑉

𝑄

𝑇𝐷𝐻 =8.164,8

3.818,64

VI

TDH= 2,14 dias

- Estimativa de DBO solúvel no efluente

𝑆 =𝑆𝑜

1 + 𝐾 𝑥 𝑡

𝑆 =532,6

1 + 1,0 𝑥 2,14

𝑆 = 169,6 𝑚𝑔. 𝐿−1

- Estimativa de SSV ou Xv

𝑋𝑣 = 𝑌 (𝑆𝑜 − 𝑆)

1 + 𝐾𝑑𝑥 𝑡

𝑋𝑣 = 0,6(532,6 − 169,6)

1 + 0,06 𝑥 2,14

𝑋𝑣 = 193 𝑚𝑔. 𝐿−1

- DBO5 Particulada

𝐷𝐵𝑂𝑝 = 0,5 𝑥 𝑋𝑣

𝐷𝐵𝑂𝑝 = 96,5 𝑚𝑔. 𝐿−1

- DBO5 Total

𝐷𝐵𝑂𝑡 = 𝑆 + 𝐷𝐵𝑂𝑝

𝐷𝐵𝑂𝑡 = 169,6 + 96,5

𝐷𝐵𝑂𝑡 = 266,1 𝑚𝑔. 𝐿−1

- Eficiência (%)

𝐸 =𝑆𝑜 − 𝑆

𝑆𝑜 𝑥 100

𝐸 =532,6 − 266,1

532,6 𝑥 100

𝐸 = 50,0 %

- Requisitos de Oxigênio

𝑅𝑂 = 𝑎 𝑥 𝑄 𝑥𝑆0 − 𝑆

1000

VII

𝑅𝑂 = 1,2 𝑥 3.818,6 𝑥532,6 − 169,6

1000

𝑅𝑂 = 69,3 𝐾𝑔𝑂2. ℎ−1

- Potência Requerida

𝑃𝑜𝑡 =𝑅𝑂

𝐸𝑂

𝑃𝑜𝑡 =69,3

0,78

𝑃𝑜𝑡 = 88,85 𝐾𝑤 (aerador de baixa

potência)


𝐸𝑂

𝑃𝑜𝑡 =69,3

0,54

𝑃𝑜𝑡 = 128,3 𝐾𝑤 (aerador de baixa

potência)

- Requisitos de Energia

𝜑 =𝑃𝑜𝑡

𝑉

𝜑 =217.150

8.164,8

𝜑 = 26,59 𝑊. 𝑚3

- Números de Aeradores:

𝑁º 𝑑𝑒 𝑎𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠: 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎

𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑜 𝑎𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟

𝑁º 𝑑𝑒 𝑎𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠: 217.150

10.324,8 ∗

𝑁º 𝑑𝑒 𝑎𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠: 21 𝑎𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠

* Foi considerada a potência total que os nove aeradores tem em conjunto.

VIII

APÊNDICE II

1. PROPOSTAS PARA O SISTEMA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES

DO ABATEDOURO E FRIGORÍFICO DE SUÍNOS

1.1 MODIFICAÇÃO NA AERAÇÃO DA LAGOA AERADA DE MISTURA

COMPLETA


Sperling (1996), bem como alguns parâmetros adotados. O valor da potência

do aerador foi fornecido pelo fabricante.

DBO5: 532,6 mg.L-1


Vaerada: 8.164,8 m3

Y: 0,6d-1

K: 1,0

Kd: 0,06d-1

a: 3 KgO2.KgDBO5-1

EO: 2,2 KgO2.Kwh-1 com

80% de eficiência

Potênciaaerador: 9.193,7 w

- Tempo de detenção :

𝑇𝐷𝐻 =𝑉

𝑄

𝑇𝐷𝐻 =8.164,8

3.818,64

TDH= 2,14 dias

- Estimativa de DBO solúvel no efluente:

𝑆 =𝑆0

1 + 𝐾 𝑥 𝑡

IX

𝑆 =532,6

1 + 1,0 𝑥 2,14

𝑆 = 169,6 𝑚𝑔. 𝐿−1

- Estimativa de SSV ou Xv:

𝑋𝑣 = 𝑌 (𝑆0 − 𝑆)

1 + 𝐾𝑑𝑥 𝑡

𝑋𝑣 = 0,6(532,6 − 169,6)

1 + 0,06 𝑥 2,14

𝑋𝑣 = 193 𝑚𝑔. 𝐿−1

- DBO5 Particulada:

𝐷𝐵𝑂𝑝 = 0,5 𝑥 𝑋𝑣

𝐷𝐵𝑂𝑝 = 96,5 𝑚𝑔. 𝐿−1

- DBO5 Total:

𝐷𝐵𝑂𝑡 = 𝑆 + 𝐷𝐵𝑂𝑝

𝐷𝐵𝑂𝑡 = 169,6 + 96,5

𝐷𝐵𝑂𝑡 = 266,1 𝑚𝑔. 𝐿−1

- Eficiência (%):

𝐸 =𝑆𝑜 − 𝑆

𝑆𝑜 𝑥 100

𝐸 =532,6 − 266,1

532,6 𝑥 100

𝐸 = 50,0 %

- Requisitos de Oxigênio:

X

𝑅𝑂 = 𝑎 𝑥 𝑄 𝑥𝑆0 − 𝑆

1000

𝑅𝑂 = 3 𝑥 3.818,6 𝑥532,6 − 169,6

1000

𝑅𝑂 = 173,27 𝐾𝑔𝑂2. ℎ−1

- Potência Requerida:


𝐸𝑂

𝑃𝑜𝑡 =173,27

1,76

𝑃𝑜𝑡 = 98,45 𝐾𝑤

- Requisitos de Energia:

𝜑 =𝑃𝑜𝑡

𝑉

𝜑 =98.448,9

8.164,8

𝜑 = 12,05 𝑊/𝑚3

- Números de Aeradores:

𝑁º 𝑑𝑒 𝑎𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠: 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎

𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑜 𝑎𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟

𝑁º 𝑑𝑒 𝑎𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠: 98.448,9

9.193,7

𝑁º 𝑑𝑒 𝑎𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠: 10 𝑎𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠

1.2 LODO ATIVADO CONVENCIONAL

XI

Os dimensionamentos e parâmetros foram baseados e adotados pela

metodologia proposta por Von Sperling (1997).

DBOi: 532,6 mg.L-1

DBOe: 50 mg.L-1

Eficiência: 90,6%


Θc: 10 dias

Xv: 3.500 mg.L-1

Y: 0,5

Kd: 0,07d-1

𝑓𝑏: 0,72

Xr: 10.000 mg.L-1

Carga: 2.033,8 mg.L-1

- Determinação do Fator de Carga (U):

1

Θc= 𝑌. 𝑈 − 𝐾𝑑

1

10= 0,5. 𝑈 − 0,07

𝑈 = 0,34 𝐾𝑔𝐷𝐵𝑂5

𝐾𝑔𝑆𝑆𝑉. 𝑑

- Determinação do Volume do Tanque:

𝑉 = 𝑄 (𝑆𝑜 − 𝑆)

𝑋𝑣. 𝑈

𝑉 = 3.818,64 (532,6 − 50)

3.500. 0,34

𝑉 = 1.548,63 𝑚3

- Tempo de Detenção do Tanque (TDH):

𝑇𝐷𝐻 =𝑉

𝑄

XII

𝑇𝐷𝐻 =1.548,63

3.818,64

TDH= 9,6 horas

- Produção do Lodo:

𝑃𝑥𝑣 = 𝑌. 𝑄. (𝑆𝑜 − 𝑆) − 𝐾𝑑. 𝑓𝑏 . 𝑋𝑣. 𝑉

𝑃𝑥𝑣 = [0,5𝑥3.818,6𝑥(532,6 − 50) − 0,07𝑥0,72𝑥3.500𝑥1.548,63]𝑥 10−3

𝑃𝑥𝑣 = 648,26 𝐾𝑔𝑆𝑆𝑉. 𝑑−1

Em termos de SS:

𝑃𝑥 = 𝑃𝑥𝑣

𝑆𝑆𝑉/𝑆𝑆

𝑃𝑥 = 648,26

0,8

𝑃𝑥 = 810,32 𝐾𝑔𝑆𝑆. 𝑑−1

- Recirculação do Lodo:

𝑅 = 𝑋

𝑋𝑟 − 𝑋

𝑅 = 2.033,8

10.000 − 2.033,8

𝑅 = 0,25

𝑄𝑟 = 𝑅. 𝑄

𝑄𝑟 = 0,25𝑥3.818,64

𝑄𝑟 = 954,66 𝑚3. 𝑑−1

- Vazão do Efluente Tratado:

XIII

𝑄𝑒 = 𝑄 − 𝑄𝑟 − 𝑃𝑥

𝑄𝑒 = 3.818,64 − 954,66 − 810,32

𝑄𝑒 = 2.053,66 𝑚3. 𝑑−1

- Requisitos de Oxigênio:

𝑅𝑂 = 1,46. 𝑄. (𝑆𝑜 − 𝑆) − 1,42𝑃𝑥𝑣

𝑅𝑂 = [1,46𝑥3.818,64𝑥(532,6 − 50) − 1,42𝑥648,26]𝑥10−6

𝑅𝑂 = 2,7 𝐾𝑔𝑂2𝑑−1

1.3 ARRASTE DE AR - STRIPPING

N_amonicali: 1.570 mg.L-1

N_amoniacalf: 75,45 mg.L-1

Eficiência: 95%

QTotal: 144 m3.d-1

Abcissa: 0,0139

Ordenada: 0,4

Cf: 25

µL: 1,002 Kg.ms-1

ρg: 998,2 Kg/m3

ρl: 1,204 Kg/m3

Fator de extração (S): 3

Kla: 0,0125s-1

- Taxa de Aplicação de ar para uma Torre Stripping

𝐶𝑜 = [𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑚ô𝑛𝑖𝑎]

[𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 + 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑚ô𝑛𝑖𝑎]

𝐶𝑜 = [1,570/17]

[55,5 + 1,570/17]

𝐶𝑜 = 0,6246𝑥10−3 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑁𝐻3. 𝑚𝑜𝑙𝐻2𝑂

XIV

𝐶𝑒 = [𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑚ô𝑛𝑖𝑎]

[𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 + 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑚ô𝑛𝑖𝑎]

𝐶𝑒 = [0,07545/17]

[55,5 + 0,07545/17]

𝐶𝑒 = 7,99𝑥10−5 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑁𝐻3. 𝑚𝑜𝑙𝐻2𝑂−1

𝑦𝑒 =𝐻

𝑃𝑡𝑥𝐶𝑜

𝑦𝑒 =1,07

1𝑥1,66𝑥10−3

𝑦𝑒 = 6,7 = 68𝑥10−4 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑁𝐻3. 𝑚𝑜𝑙 𝑎𝑟−1 - Relação ar-líquido:

𝐺

𝐿=

𝐶𝑜 − 𝐶𝑒

𝑦𝑒

𝐺

𝐿= 0,8154 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑟. 𝑚𝑜𝑙𝑠𝐻2𝑂−1

Convertendo: 0,8154 x 24,1 = 19,65 litros.

𝐺

𝐿=

30,6 𝑎𝑟

0,018 𝐻2𝑂 𝑜𝑢 1.091,7 𝑚3/𝑚3

- Vazão total de ar necessária:

𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑟 = 1.091,7

𝑚3

𝑚3 𝑥 144𝑚3/𝑑

1.440 𝑚𝑖𝑛/𝑑

𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑟 = 109,2 𝑚3. 𝑚𝑖𝑛−1

Com os valores da ordenada (0,4) e abscissa (0,0139), é possível

determinar a perda de carga pelo gráfico proposto por Metcalf & Eddy (2016),

sendo de 400 (N/M2)/m. Assim é possível determinar a taxa de aplicação real

de ar na torre:

XV

𝐺′ = [(𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑜 𝑒𝑖𝑥𝑜 𝑦)𝑥(𝜌𝑔)𝑥(𝜌𝑙 − 𝜌𝑔)

𝐶𝑓 𝑥(µL)0,1]

𝐺′ = 3,79 𝐾𝑔/𝑚2𝑠

- Taxa de Aplicação do Líquido:

𝐿′ = 0,4𝑥𝐺′

𝐿′ = 1,516 𝐾𝑔/𝑚2𝑠

- Diâmetro da Torre:

𝐷 = 4

3,14𝑥

1𝑑

8600𝑠𝑥

144 𝑚3/𝑑 𝑥 998,2𝐾𝑔/𝑚3

3,79𝐾𝑔/𝑚2𝑠

𝐷 = 5,6 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠

- Cálculo da Altura de Transferência:

𝐻𝑇𝑈 =𝐿

𝐾𝑙𝑎𝐴𝑥

1𝑑

8600𝑠

𝐻𝑇𝑈 = 0,054 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠

- Cálculo do nº de unidades de transferência:

𝑁𝑈𝑇 =𝑆

𝑆 − 1𝑥 ln [

(𝐶𝑜𝐶𝑒) 𝑥(𝑆 − 1) + 1

𝑆]

𝑁𝑇𝑈 = 3,98

- Cálculo da Altura teórica do enchimento da Torre de extração:

𝐻𝑒𝑛𝑐ℎ𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝐻𝑇𝑈𝑥𝑁𝑇𝑈

𝐻𝑒𝑛𝑐ℎ𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 0,21 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠

- Altura Total da Torre:

𝐻𝑡𝑜𝑟𝑟𝑒 = 𝐻𝑒𝑛𝑐ℎ𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 + 3 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠

𝐻𝑡𝑜𝑟𝑟𝑒 = 3,21 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠

diagnÓstico e prognÓstico de um sistema de efluente...

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