DIONE MARI MORITA

PREVENO E CONTROLE DA POLUIO DA GUA E DO SOLO CAUSADA POR RESDUOS INDUSTRIAIS PERIGOSOS

Texto de sistematizao crtica de parte da obra, apresentado ao Departamento de Engenharia Hidrulica e Sanitria da Escola Politcnica da Universidade de So Paulo para Concurso Pblico de Livre Docncia.

SO PAULO

2010

FICHA CATALOGRFICA

Morita, Dione Mari

Preveno e controle da poluio da gua e do solo causada por resduos industriais perigosos / D. M. Morita. -- So Paulo,

2011. 527p.

Tese (Livre-Docncia) - Escola Politcnica da Universidade

de So Paulo. Departamento de Engenharia Hidrulica e Sanitria.

1. Poluio da gua [Controle] 2. Poluio do solo [Controle]

3. Resduos perigosos I. Universidade de So Paulo. Escola Politcnica. Departamento de Engenharia Hidrulica e Sanitria

II. t.

Ao meu pai, Nelson Morita

In Memorian

AGRADECIMENTOS

Lana, minha cachorrinha, companheira de todas as horas, que sempre me

comove com sua devoo;

minha querida me, Ayako, exemplo de pacincia e determinao;

minha irm Karen, pelas muitas horas de lazer e sono gastas neste trabalho. Sem

seu apoio, eu no teria conseguido finaliz-lo.

minha irm Dilma e ao meu cunhado Nilton, pelo auxlio nos momentos mais

difceis;

Aos meus ex-orientados, por me proporcionarem um permanente aprendizado;

Aos professores titulares Pedro Alem Sobrinho e Kokei Uehara, pelo incentivo

minha carreira acadmica;

Aos funcionrios do Departamento de Engenharia Hidrulica e Sanitria da Escola

Politcnica da Universidade de So Paulo, que tornam minhas atividades rotineiras

mais prazerosas;

engenheira Iara Regina Soares Chao e minha tia Luiza, pelo auxlio na

preparao do memorial;

Ao engenheiro Amrico de Oliveira Sampaio, pela reviso tcnica de parte do texto;

Ao Doutor Paulo Ferreira e D. Elizabeth Ftima da Silva, pelo constante apoio;

A todos aqueles que diretamente ou indiretamente contriburam com este trabalho.

RESUMO

O presente texto tem a finalidade de sistematizar a produo cientfica da professora

de 1993 a 1998 e de 2005 a 2010 na rea de controle e preveno poluio da

gua e do solo causada por resduos industriais perigosos, sendo esta uma de suas

principais linhas de pesquisa. O texto tambm descreve as atividades desenvolvidas

na Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB) e na Secretaria

de Meio Ambiente do Estado de So Paulo, de 1999 a 2003, onde a professora teve

a oportunidade de colocar em prtica os conhecimentos adquiridos na Universidade.

Inicialmente, feita uma descrio sucinta de cada pesquisa desenvolvida pela

professora e por sua equipe. A seguir, mostrada a contribuio do trabalho na

poca em que foi realizado. So tambm discutidos os erros cometidos. Em

seguida, so interpretados os resultados obtidos a luz dos conhecimentos atuais e

finalmente, so relatadas as lies aprendidas ao longo de vinte anos de pesquisa e

aplicao na engenharia.

ABSTRACT

This text aimed at the systematization of the scientific production of the author from

1993 to 1998 and from 2005 to 2010 in the research area of control and prevention of

water and soil pollution caused by hazardous industrial wastes. The text also

describes the activities at So Paulo Environmental Protection Agency (CETESB)

and So Paulo State Secretariat of the Environment from 1999 to 2003, where the

author had the chance to put into practice the knowledge acquired at So Paulo

University. Initially, there is a brief description of each research project developed by

the author and her team. It also discussed the mistakes made. Then the results are

interpreted in light of current knowledge and finally, the author describes the lessons

learned over twenty years of research and engineering with her contribution at the

time related.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema de funcionamento de um biolavador ___________________ 41

Figura 2 - Esquema de funcionamento de um biofiltro percolador para tratamento de fase gasosa com COVs__________________________________ 42

Figura 3 - Recuperao de metais atravs da reduo biolgica de sulfatos__________________________________________________________ 47

Figura 4 Remoo de nonil fenis polietoxilados e nonil fenis por adsoro nos biosslidos, biodegradao e remanescentes nos efluentes das ETEs de Kansas. _______________________________________ 61

Figura 5 Variao das concentraes de trihalometanos em amostras de gua tratada, irradiadas em diferentes doses. _________________________ 65

Figura 6 - Representao esquemtica da instalao piloto de tratamento de gua subterrnea contaminada com gasolina_________________ 72

Figura 7: DQO do despejo tratado com e sem adio de coagulante em funo do pH _____________________________________________________ 76

Figura 8 - MSH do despejo tratado com e sem adio de coagulante em funo do pH _____________________________________________________ 76

Figura 9 - STV do despejo tratado com e sem adio de coagulante em funo do pH _____________________________________________________ 76

Figura 10 - Resultados relativos ao ensaio de acidulao do despejo com alta concentrao de leo (MSH = 15.900 mg/L, DQO = 62.400 mgO2/L, STV = 16.800 mg/L, pH = 10,4).________________________________ 77

Figura 11 - Resultados relativos ao ensaio de acidulao do despejo com baixa concentrao de leo (MSH = 2.420 mg/L, DQO = 4.954 mgO2/L, STV = 1.550 mg/L, pH = 7,8) __________________________________ 77

Figura 12 - Correlao entre dosagem de coagulante e concentrao de MSH do despejo bruto, em pH de coagulao 4 e 5. ____________________ 78

Figura 13 - Correlao entre dosagem de coagulante e DQO do despejo bruto, em pH de coagulao 4 e 5 _____________________________________ 79

Figura 14 - Correlao entre dosagem de coagulante e concentrao de STV do despejo bruto, em pH de coagulao 4 e 5________________________ 79

Figura 15 - Variao do potencial zeta e da concentrao de MSH do despejo tratado com a dosagem de coagulante - despejo concentrado (MSH do despejo bruto = 18.330 mg/L) _________________________________ 80

Figura 16 - Variao do potencial zeta e da concentrao de MSH do despejo tratado com a dosagem de coagulante - despejo diluido (MSH do despejo bruto = 9.164 mg/L) _______________________________________ 80

Figura 17 - Relao entre MSH e slidos totais fixos no lodo flotado e nos subnadantes do despejo tratado ___________________________________ 81

Figura 18 - Variao da DQO dos despejos tratados em funo do gradiente mdio de velocidades na mistura rpida ________________________ 82

Figura 19 - Variao de MSH dos despejos tratados em funo do gradiente mdio de velocidades na mistura rpida. ________________________ 82

Figura 20 - Variao de ST, STF e STV dos despejos tratados em funo do gradiente mdio de velocidades na mistura rpida ________________ 83

Figura 21 - Variao da DQO dos despejos tratados em funo do gradiente mdio de velocidades na mistura lenta _________________________ 83

Figura 22 - Variao de MSH dos despejos tratados em funo do gradiente mdio de velocidades na mistura lenta _________________________ 84

Figura 23 - Variao de ST, STF e STV dos despejos em funo do gradiente mdio de velocidades na mistura lenta _________________________ 84

Figura 24 - Correlao entre teor de slidos no flotado e relao ar-slidos __________________________________________________________ 86

Figura 25 - Correlao entre MSH no flotado e relao ar-leo_______________ 86

Figura 26 - Correlao entre teor de slidos no flotado e relao ar-slidos __________________________________________________________ 87

Figura 27 - Correlao entre MSH no efluente e relao ar-leo______________ 87

Figura 28 - Resultados de DQO e MSH do despejo tratado com cloreto de clcio (DQO e MSH da gua residuria bruta iguais a 53211 mgO2/L e 17530 mg/L, respectivamente).______________________________________ 88

Figura 29 - Esquema da instalao piloto de tratamento de guas residurias da indstria de plastificantes.________________________________ 91

Figura 30 - Variao da DQO da gua residuria bruta e do efluente do tratamento fsico-qumico, ao longo da investigao experimental ____________ 92

Figura 31 Variao da DQO dos efluentes do tratamento fsico-qumico e do biolgico ao longo da investigao experimental._______________ 94

Figura 32 - Esquema da instalao piloto de arraste com ar difuso___________ 101

Figura 33 Representao esquemtica do sistema de lodos ativados de duplo estgio utilizado na investigao experimental ___________________ 103

Figura 34 Desempenho do sistema 1 na remoo de fenol nas trs fases de adaptao _______________________________________________ 105

Figura 35 Desempenho do sistema 1 na remoo de nitrognio amoniacal nas trs fases de adaptao________________________________ 105

Figura 36 Desempenho do sistema 2 na remoo de nitrognio amoniacal nas trs fases de adaptao________________________________ 106

Figura 37 Foto que mostra os sistemas de lodos ativados (escala piloto) __________________________________________________________ 107

Figura 38 Concentraes de nitrognio na alimentao e no interior dos reatores _____________________________________________________ 110

Figura 39 Concentraes de amnia e nitrito no interior dos tanques de aerao ______________________________________________________ 111

Figura 40 Concentraes de slidos em suspenso volteis nos tanques de aerao e nos efluentes finais ______________________________ 112

Figura 41 Variao do IVL dos tanques de aerao com diferentes idades do lodo ___________________________________________________ 113

Figura 42 Esquema do aparato utilizado no ensaio de oxidao com H2O2 ___________________________________________________________ 116

Figura 43 Remoo de COD obtida com diferentes dosagens de H2O2 ______ 116

Figura 44 Esquema do ensaio de oxidao com Reao de Fenton em escala de laboratrio. ______________________________________________ 117

Figura 45 Remoo de COD em funo do tempo e das dosagens de H2O2 e ferro _____________________________________________________ 118

Figura 46 Reduo de COD para as diferentes formas de acidificao ______ 119

Figura 47 Remoo de COD obtida com reao de Fenton aps precipitao._____________________________________________________ 120

Figura 48 Esquema da bancada do ensaio de Foto-Fenton _______________ 121

Figura 49 Resultados dos ensaios de Foto-Fenton em escala de laboratrio. ______________________________________________________ 121

Figura 50 Esquema bsico do processo de Foto-Fenton em escala real. ___________________________________________________________ 122

Figura 51 Grfico tipo Box Plot com a distribuio de COD do efluente antes e depois da segregao das linhas do plating e do precursor __________ 123

Figura 52 Especiao do sal de cido tartrico em funo do pH___________ 124

Figura 53 Correlao entre COD do efluente bruto e a eficincia de remoo de COD na acidificao_____________________________________ 126

Figura 54 Variao temporal da concentrao molar de COD no processo de foto-Fenton ___________________________________________ 127

Figura 55 Elevao do nvel do tanque de reao associada degradao rpida do H2O2. ________________________________________ 130

Figura 56 Variao temporal da temperatura no interior do tanque de reao e do reator de UV quando se empregou tempo de reao de 15 horas aps a instalao do trocador de calor____________________________ 134

Figura 57 Variao temporal da concentrao molar de COD para reao de 7 e 15 horas de durao ___________________________________ 135

Figura 58 Variao temporal de COD para testes de 15 h com adio de 680 e 980 L H2O2 50% __________________________________________ 137

Figura 59 Pontos de gerao de guas residurias na indstria qumica estudada_________________________________________________ 140

Figura 60 Diagramas de concentraes de DQO remanescentes em funo do pH e da dosagem de coagulantes ensaios 1 e 2 _______________ 144

Figura 61 - Diagramas de concentraes de DQO remanescentes em funo do pH e da dosagem de coagulante ensaios 3 e 4 ________________ 145

Figura 62 Diagramas de concentraes d DQO remanescentes em funo do pH e da dosagem de coagulantes ensaios 5 e 6 _______________ 146

Figura 63 - Fluxograma da estao piloto de tratamento de guas residurias da indstria objeto de estudo_______________________________ 147

Figura 64 Distribuio percentual dos valores de K (d-1)__________________ 149

Figura 65 Isoterma de equilbrio para a gua residuria tratada com carvo ativado em p ______________________________________________ 151

Figura 66 - Aparato experimental utilizado durante a pesquisa para remoo de nitrognio usando fenol como fonte de carbono. _______________ 154

Figura 67 - Esquema do sistema piloto de lodos ativados de onde foi retirado o inoculo para os testes _____________________________________ 155

Figura 68 Relaes

+

32

2

NONNON

NON em funo da concentrao de

amnia no incio da etapa aerbia ____________________________________ 156

Figura 69 Variao da taxa especfica de desnitritao ao longo dos ciclos __________________________________________________________ 162

Figura 70 - Variao das concentraes de nitrito ao longo do tempo da fase anxica. ____________________________________________________ 163

Figura 71 Decaimento das concentraes de 2 NF (a) e 4 NF (b) ao longo da etapa anxica dos ciclos 17C < T < 25C. __________________ 168

Figura 72 Variao da taxa especfica de nitritao ao longo das etapas da investigao experimental. _________________________________ 169

Figura 73 - Taxas volumtricas de remoo de N-NH3 em funo da temperatura no contedo do reator.___________________________________ 169

Figura 74 - Distribuio do nmero de estabelecimentos industriais levantados em 1997, na Regio Metropolitana de Turin (LORENZI ; ROMANO, 2000) _________________________________________________ 186

Figura 75 Manutenes na RCE devido ao lanamento de efluentes de indstrias alimentcias. __________________________________________ 211

Figura 76 Manutenes na RCE devido ao lanamento de efluentes de galvanoplastias.________________________________________________ 212

Figura 77 Manutenes na RCE devido ao lanamento de efluentes de metalrgicas.__________________________________________________ 212

Figura 78 - Cromatograma de uma amostra coletada no afluente de uma estao de tratamento de esgoto com contribuio industrial de 13% amostra 1. ______________________________________________________ 223

Figura 79 - Cromatograma de uma amostra coletada no afluente de uma estao de tratamento de esgoto com contribuio industrial de 13% amostra 2. ______________________________________________________ 223

Figura 80 - Esquema do FBR modificado ______________________________ 228

Figura 81 - Resposta tpica obtida no FBR modificado. ____________________ 229

Figura 82 - Variao da taxa especfica de utilizao de fenol com a concentrao de fenol no interior do reator (lodo da ETE Barueri). ___________ 229

Figura 83 - Variao de taxa especfica de utilizao de fenol (q) e taxa de utilizao especfica de oxignio (TEUO) com a concentrao de fenol (F).________________________________________________________ 230

Figura 84 - Variao da taxa especfica de utilizao de fenol com a concentrao de fenol no interior do reator para os lodos ativados das ETEs estudadas. _________________________________________________ 231

Figura 85 - Variao da taxa especfica de utilizao de fenol com a concentrao de fenol no interior do reator para os lodos ativados das ETEs Jesus Netto, Suzano e Barueri. _________________________________ 231

Figura 86 - Variao da taxa especfica de utilizao de fenol com a concentrao de fenol no interior do reator - ETE Barueri __________________ 232

Figura 87 - Variao da taxa especfica de utilizao de fenol com a concentrao de fenol no interior do reator - ETE Jesus Netto ______________ 232

Figura 88 - Variao da taxa especfica de utilizao de fenol com a concentrao de fenol no interior do reator - ETE piloto ___________________ 233

Figura 89 Variao de q com F, para o lodo da ETE Barueri e do sistema biolgico de tratamento de efluente da indstria petroqumica________ 234

Figura 90 - Variao de q em funo de TEUO para o conjunto de pontos obtidos nos testes 4, 5 e 6 da ETE Suzano e para os 5 testes da ETE Barueri._____________________________________________________ 235

Figura 91 Grfico tpico da variao da DQO do interior do reator ao longo do teste RTA modificado ______________________________________ 238

Figura 92 Grfico tpico da variao da concentrao de nitrato do interior do reator ao longo do teste RTA modificado ______________________ 238

Figura 93 Grfico tpico da variao da concentrao de nitrognio amoniacal do interior do reator ao longo do teste RTA modificado ___________ 239

Figura 94 Grfico tpico da variao da taxa especfica de utilizao de oxignio ao longo do teste RTA modificado _____________________________ 239

Figura 95 Grfico comparativo entre as remoes de DQO obtidas na ETE-Suzano e no teste de toxicidade refratria modificado_________________ 248

Figura 96 Sobreposio de cromatogramas das fases gasosas em pH igual a 3,0 (linha azul) e pH igual a 11,0 (linha verde). ____________________ 253

Figura 97 Sobreposio de cromatogramas das fases gasosas das amostras submetida aerao em pH igual a 11,0 (linha verde) e aps 9 horas de aerao neste pH (linha azul). ______________________________ 253

Figura 98 - Comparao dos espectros de massas do padro de 2-metil 2-butenal [M] (no alto) e do COV #2, presente na gua residuria (embaixo). O espectro do meio corresponde s diferenas entre os espectros comparados. ____________________________________________ 254

Figura 99 Arquitetura do sistema proposto para o controle do transporte de resduos no domsticos no Estado de So Paulo.____________ 277

Figura 100 Localizao e vista geral da regio dos lados de Santa Gertrudes _______________________________________________________ 290

Figura 101 Revegetao de nascentes na Regio dos lagos de Santa Gertrudes _______________________________________________________ 303

Figura 102 Exemplo de medida de Preveno Poluio implantada reciclagem de resduo slido no processo produtivo ______________________ 305

Figura 103 - Evoluo tecnolgica da produo de celulose versus o nmero kappa. ___________________________________________________ 317

Figura 104 - Sistema combinado bioventing, extrao com vapor e air sparging (Adaptado de USEPA, 1996c). _______________________________ 338

Figura 105 - Esquema de um sistema air sparging e extrao de vapor (adaptado de Leeson et al, 2002). ____________________________________ 342

Figura 106 - Leito preparado para remediao por landfarming _____________ 348

Figura 107 - Esquema da compostagem em pilhas estticas aeradas ________ 352

Figura 108 - Rotas alternativas na oxidao de sulfetos minerais sujeitas s condies ambientais. ___________________________________________ 359

Figura 109 Esquema genrico de um processo de dessoro trmica aplicada remediao de solo contaminado. ___________________________ 368

Figura 110 - Lavagem de solo aplicvel de acordo com a faixa de tamanho de partcula.______________________________________________ 371

Figura 111 Esquema geral da unidade de tratamento empregada na lavagem de solo do stio King of Prssia Technical Corporation Superfund. ______________________________________________________ 373

Figura 112 Esquema bsico de um sistema de lavagem por asperso para remediao de solo contaminado. ________________________________ 375

Figura 113 Elementos genricos de um processo tpico de estabilizao/solidificao ex situ de solos contaminados. _________________ 380

Figura 114 Elementos genricos de um processo tpico de estabilizao/solidificao in situ de solos contaminados. __________________ 380

Figura 115: Diagrama bsico de um processo de vitrificao in situ para remediao de solos contaminados. __________________________________ 383

Figura 116 Esquema bsico de um sistema eletrocintico para remoo de compostos inorgnicos de solos contaminados. _______________ 385

Figura 117 Pontos de amostragem do material dragado do rio Tiet ________ 389

Figura 118 Curvas granulomtricas do material dragado do rio Tiet________ 390

Figura 119 Consumo de cido actico utilizado no ensaio de lixiviao dos corpos de prova para manter o pH da soluo lixiviante em 5,0 0,2. ____________________________________________________________ 393

Figura 120 Recipiente desenvolvido e utilizado no ensaio de lixiviao dos corpos de prova_______________________________________________ 394

Figura 121 Reator utilizado para o ensaio de infiltrao do DEHP no solo____________________________________________________________ 398

Figura 122 - Esquema do respirmetro de Bartha ________________________ 399

Figura 123 - Produo de CO2 em funo do tempo de incubao (testes respiromtricos com micro-organismos indgenas). _________________ 400

Figura 124 - Produo de CO2 em funo do tempo de incubao (testes respiromtricos com micro-organismos adaptados). ________________ 400

Figura 125 - Esquema do reator de biodegradao. ______________________ 402

Figura 126 - Material formado pela mistura da emulso de DEHP no solo____________________________________________________________ 402

Figura 127 Teor de DEHP no solo em funo do tempo__________________ 404

Figura 128 - Cromatograma e identificao dos picos pelos espectros de massa incio do experimento. ______________________________________ 405

Figura 129 - Cromatogama e identificao dos picos pelos espectros de massa final do experimento. _______________________________________ 405

Figura 130: Gerao acumulada de gs carbnico nos respirmetros dos ensaios 1, 2 e 3. ______________________________________________ 407

Figura 131 - Influncia da acetona no teste de Bartha. ____________________ 410

Figura 132 Variao do pH durante o experimento de biolixiviao reatores com A. ferrooxidans. _______________________________________ 412

Figura 133 Evoluo da populao de A. ferrooxidans durante o experimento._____________________________________________________ 412

Figura 134 Comportamento do pH dos reatores com 300 g solo/L ao longo do tempo, com e sem a introduo de suspenso bacteriana de A. ferrooxidans._____________________________________________________ 413

Figura 135 Variao do pH durante o experimento de biolixiviao A. ferrooxidans _____________________________________________________ 413

Figura 136 Evoluo da populao de A. ferrooxidans durante o experimento._____________________________________________________ 415

Figura 137 Variao do pH ao longo do tempo no experimento com reduo de FeSO4.________________________________________________ 415

Figura 138 Evoluo da populao de bactrias A. ferrooxidans durante o experimento de biolixiviao com reduo de FeSO4._____________ 416

Figura 139 Variao do pH durante o experimento de biolixiviao sem acidificao prvia do solo.______________________________________ 417

Figura 140 Evoluo da populao de A. ferrooxidans durante o experimento com solo esterilizado e pr-acidificado (pH = 4,5). _____________ 418

Figura 141 Evoluo da populao de A. thiooxidans durante o experimento com solo esterilizado e pr-acidificado (pH = 4,5). _____________ 418

Figura 142 Concentrao de chumbo na fase lquida durante o experimento de biolixiviao. ________________________________________ 419

Figura 143 Teor de chumbo remanescente na fase slida durante o experimento de biolixiviao. ________________________________________ 419

Figura 144 Concentrao de zinco na fase lquida durante o experimento de biolixiviao. ________________________________________ 420

Figura 145 Teor de Zn remanescente na fase slida durante o experimento de biolixiviao. ________________________________________ 420

Figura 146 Efeito da gua, dos substratos e nutrientes, do cido sulfrico e do A. ferrooxidans na solubilizao do elemento Zn durante o experimento de biolixiviao. ________________________________________ 421

Figura 147 Evoluo da populao de bactrias heterotrficas durante o experimento de biolixiviao _______________________________________ 422

Figura 148 Teores mnimos, mdios e mximos de Pb detectados na fase slida da suspenso no ensaio com cido sulfrico___________________ 424

Figura 149 Concentraes mnimas, mdias e mximas de Pb detectadas na fase lquida da suspenso no ensaio com cido sulfrico ______ 425

Figura 150 Teores mnimos, mdios e mximos de Zn detectados na fase slida da suspenso no ensaio com cido sulfrico___________________ 426

Figura 151 Concentraes mnimas, mdias e mximas de Zn detectadas na fase lquida da suspenso no ensaio com cido sulfrico ______ 427

Figura 152 Teores mnimos, mdios e mximos de Pb detectados no solo bruto e na fase slida da suspenso no ensaio com perxido de hidrognio_______________________________________________________ 428

Figura 153 Teores mnimos, mdios e mximos de Zn detectados no solo bruto e na fase slida da suspenso no ensaio com perxido de hidrognio_______________________________________________________ 429

Figura 154 Planta geral da unidade de plastificantes estudada e localizao do ponto de amostragem de solo para os ensaios preliminares e confirmatrios ________________________________________ 434

Figura 155 Evoluo do pH nos ensaios com o solo natural (as barras apresentam a faixa de variao) _____________________________________ 442

Figura 156 Evoluo do pH nos ensaios com o solo seco (as barras apresentam a faixa de variao) _____________________________________ 442

Figura 157 - Pontos de amostragem para caracterizao do solo da rea contaminada e poos de extrao existentes na rea de plastificantes. _______ 444

Figura 158 - Amostras de solo retiradas em diferentes profundidades ________ 444

Figura 159 - Bandas de DGGE das amostras de solo S-05, S-06, S-07 e S-10 ___________________________________________________________ 446

Figura 160 Variao do pH das lamas nas betoneiras ao longo do tempo __________________________________________________________ 448

Figura 161 Cromatograma e identificao dos compostos presentes na amostra de solo inicial da betoneira B5______________________________ 449

Figura 162 Cromatograma e identificao dos compostos presentes na amostra do solo inicial da betoneira B6______________________________ 450

Figura 163 Cromatograma e identificao dos compostos da amostra do solo inicial da betoneira B8 _______________________________________ 450

Figura 164 Fingerprint da comunidade total de bactrias presentes no reator durante a biorremediao e dendrograma de similaridades ___________ 451

Figura 165 Grfico tpico da variao do teor de um contaminante em funo do tempo__________________________________________________ 452

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Lista de processos oxidativos avanados tpicos _________________ 26

Tabela 2 - Resultados da aplicao de reatores aerbios com biomassa imobilizada para remoo de COVs____________________________________ 44

Tabela 3 Hidrocarbonetos aromticos polinucleares detectados em seis ETEs chinesas (base seca) ______________________________________ 62

Tabela 4 - Influncia da aerao na irradiao da gua residuria da fabricao de equipamentos pesados (leo de corte) ______________________ 67

Tabela 5 - Variao da DBO, DQO e slidos em suspenso de amostras de esgoto bruto e efluentes primrio e secundrio de sistema de lodos ativados, submetidas irradiao com dose de 20 KGys.___________________ 68

Tabela 6 - Valores mdios e desvio padro obtidos na operao da instalao piloto de tratamento de gua contaminada com gasolina ___________ 73

Tabela 7 - Parmetros de operao obtidos _____________________________ 73

Tabela 8 - Relaes SSV/SST dos contedos dos tanques de aerao em funo dos tempos de deteno. ___________________________________ 95

Tabela 9 Acrscimo de presso interna nas bolhas devido tenso superficial em funo do dimetro da bolha______________________________ 97

Tabela 10 Relao e concentrao dos constituintes do despejo sinttico ________________________________________________________ 103

Tabela 11 Relao de compostos constituintes da gua residuria sinttica e suas concentraes ______________________________________ 105

Tabela 12 Concentraes de DQO e dos compostos orgnicos na alimentao e no efluente tratado em funo da idade do lodo ______________ 108

Tabela 13 Caracterizao do efluente utilizado nos ensaios em escala de laboratrio ____________________________________________________ 115

Tabela 14 Mtodos utilizados para caracterizao do precipitado e seus respectivos resultados. ________________________________________ 124

Tabela 15 Avaliao dos parmetros de vazo de adio de H2SO4 e de freqncia de agitao na eficincia de remoo de sal_________________ 126

Tabela 16 Valores de TET e de k para os testes de 10 e 7 horas de reao _________________________________________________________ 128

Tabela 17 Valores de k e TET obtidos nos ensaios realizados na ausncia e na presena de diferentes sais de ferro com diferentes volumes de H2O2._________________________________________________ 128

Tabela 18 Valores de k para volumes de batelada de 10 e 15 m3 e vazes de recirculao de 5,5 e 9,0 m3/h_______________________________ 129

Tabela 19 Valores da k para trs diferentes vazes de recirculao de 5,5; 7,5 e 9,0 m3/h ________________________________________________ 129

Tabela 20 Valores de k para diferentes vazes de recirculao e seus respectivos tempos de deteno no reator de UV ________________________ 131

Tabela 21 Valores de k para diferentes dosagens de H2O2 e tempos de reao _______________________________________________________ 132

Tabela 22 Valores de concentrao e COD relativos ao cido tartrico, cido frmico e formaldedo ao longo de 6 horas de reao ________________ 136

Tabela 23 Variao temporal da DQO das principais correntes de guas residurias da indstria _______________________________________ 141

Tabela 24 Clculo do tempo de deteno hidrulico necessrio para o tanque de equalizao _____________________________________________ 142

Tabela 25 Resultados dos testes de respirometria em bancada____________ 142

Tabela 26 Testes qualitativos de adsoro em CAP_____________________ 150

Tabela 27 - Dosagem de produtos qumicos utilizados no preparo da gua residuria sinttica. ___________________________________________ 153

Tabela 28 - Resumo das principais condies operacionais e resultados obtidos nas trs etapas ____________________________________________ 157

Tabela 29 Constantes das velocidades de desnitritao durante e aps a alimentao, concentraes de 2 e 4-nitrofenol e taxa de aplicao volumtrica de fenol. ______________________________________ 164

Tabela 30 - Levantamento realizado pela Sabesp, em 1991, das fontes de ENDs consideradas grandes poluidoras, por categoria PREND e subsistema de Tratamento. _________________________________________ 175

Tabela 31 Tarifa em funo das classes de consumo ___________________ 180

Tabela 32 Valores de K1 para os diferentes ramos de atividade ___________ 181

Tabela 33 Coeficientes K1 em funo das concentraes mdias de DQO e SST _____________________________________________________ 181

Tabela 34 Padres de emisso constantes na NBR 9800/87 e na legislao do Estado do Cear (Portaria SEMACE 154/02)_________________ 182

Tabela 35 - Parmetros e limites para lanamento de efluentes no domsticos na rede coletora pblica de esgoto da Copasa _________________ 184

Tabela 36 - Distribuio das indstrias, em relao ao volume anual de efluentes, que contribuem para a ETE de Turin__________________________ 187

Tabela 37 - Relao entre os coeficientes CIE e IP, estabelecendo a freqncia mnima de inspees anuais (Turin/Itlia) _____________________ 188

Tabela 38 - Limites para lanamento de ENDs em sistemas de esgoto, estabelecidos para algumas cidades canadenses ________________________ 194

Tabela 39 Limites de aceitao de ENDs com caractersticas similares ao esgoto domstico no sistema pblico de esgoto e valores de referncia para o esgoto domstico ___________________________________ 196

Tabela 40 Limites de aceitao de ENDs com caractersticas no domsticas no sistema pblico de esgoto.______________________________ 197

Tabela 41 Composio do esgoto sinttico utilizado no teste de toxicidade refratria (USEPA, 1989b) _________________________________ 206

Tabela 42 - Valores mnimos e mximos encontrados na caracterizao das amostras compostas do efluente industrial.__________________________ 244

Tabela 43: Taxas especficas de utilizao de DQO e de remoo de nitrognio amoniacal e toxicidade do sobrenadante nos testes de fracionamento seguidos de ensaios RTA modificados_____________________ 246

Tabela 44: Taxas especficas de utilizao de oxignio e porcentagem de inibio no incio e final dos ensaios RTA modificados __________________ 247

Tabela 45 Caractersticas fsico-qumicas da gua residuria da indstria produtora de resina polister _________________________________ 250

Tabela 46 Resultados dos testes respiromtricos com a gua residuria fracionada.______________________________________________ 252

Tabela 47- Resultados dos testes respiromtricos realizados com as amostras de gua residuria fracionadas com arraste com ar em pH 3,0 e 11,0, com biomassa adaptada e no adaptada. ________________________ 253

Tabela 48 ndices de reteno de Kovats (KI) calculados e de banco de dados da literatura para os compostos de interesse. ___________________ 255

Tabela 49 Compostos volteis selecionados para melhor identificao ______ 256

Tabela 50- Aspectos gerais dos testes de toxicidade mais usuais aplicados aos processos biolgicos de tratamento _______________________ 258

Tabela 51 - Evoluo da produo de celulose e papel e dos indicadores das emisses hdricas no Projeto P-600. _____________________ 310

Tabela 52 Produo de celulose e papel e indicadores das emisses atmosfricas ao longo do Projeto P-600. _______________________________ 311

Tabela 53 - Comparao entre as emisses hdricas geradas antes e depois dos projetos com valores de referncia BAT ou Nordic Swan._________ 319

Tabela 54 - Comparao das emisses atmosfricas antes e aps a implantao do Projeto ECF e com valores de referncia BAT e Nordic Swan. __________________________________________________________ 319

Tabela 55 - Permeabilidade intrnseca ao ar de diferentes tipos de solo _______ 340

Tabela 56 Densidade de vrios grupos fisiolgicos de micro-organismos presentes em um solo durante a biorremediao de uma rea contaminada, sob condies de campo. ___________________________ 356

Tabela 57 Fatores e parmetros que influenciam a oxidao biolgica de minerais e a mobilizao de seus metais.____________________________ 361

Tabela 58 Aplicaes da fitorremediao em solos contaminados__________ 365

Tabela 59 Composio mdia do material dragado do Rio Tiet.___________ 388

Tabela 60 Resultados das anlises qumicas realizadas no material dragado do Rio Tiet (teores em mg/Kg) _______________________________ 391

Tabela 61 Caractersticas do saprolito do Campo Experimental da USP ___________________________________________________________ 397

Tabela 62 Contagem de bactrias e teor de DEHP em funo do tempo de tratamento do solo na betoneira______________________________ 403

Tabela 63 Principais caractersticas do solo proveniente da segunda rea mais contaminada da Regio dos Lagos de Santa Gertrudes. __________ 411

Tabela 64 Massas de Pb nas suspenses no acidificadas e naquelas tratadas com cido sulfrico concentrado ______________________________ 425

Tabela 65 Massas de Zn nas suspenses no acidificadas e naquelas tratadas com cido sulfrico concentrado ______________________________ 428

Tabela 66 Massas de Pb no solo bruto e nas suspenses tratadas com diferentes dosagens de perxido de hidrognio______________________ 430

Tabela 67 Massas de Zn no solo bruto e nas suspenses tratadas com diferentes dosagens de perxido de hidrognio______________________ 430

Tabela 68 Massas de Zn no solo bruto e nas suspenses tratadas com soluo de cido clordrico 0,1 M _________________________________ 432

Tabela 69 Massas de Pb no solo bruto e nas suspenses tratadas com soluo de cido clordrico 0,1 M _________________________________ 432

Tabela 70 Ensaios preliminares de biodegradao com o solo contaminado_____________________________________________________ 436

Tabela 71 Teores dos contaminantes nos diversos frascos usados nos ensaios preliminares ______________________________________________ 438

Tabela 72 - Descrio dos ensaios confirmatrios realizados com o solo contaminado_____________________________________________________ 439

Tabela 73 Equaes cinticas, constantes de biodegradao e coeficientes de determinao obtidos nos ensaios confirmatrios____________ 440

Tabela 74 Teores de contaminantes nas amostras de solo utilizadas no ensaio de biorremediao ________________________________________ 445

Tabela 75 Teores de contaminantes (mg/kg) nas amostras de solo utilizadas no ensaio de biorremediao ________________________________ 448

Tabela 76 Equaes cinticas, constantes de biodegradao e coeficientes de determinao obtidos no estudo piloto ____________________ 453

Tabela 77 - Valores das constantes de biodegradao dos contaminantes obtidos neste estudo e comparao com os da literatura.______ 454

LISTA DE SMBOLOS

i - relao entre os coeficientes de transferncia de massa do composto i e do

oxignio entre as fases gasosa e lquida [-]

- fora de cisalhamento por unidade de rea [M.L-1.T-2]

- tenso superficial [M.T-2]

- Viscosidade aparente [M.L-1.T-1]

- viscosidade dinmica do liquido [M.L-1.T-1]

a - Viscosidade dinmica da gua [M.L-1.T-1]

a - massa especfica da gua [M.L-3]

i - massa especfica do composto i [M.L-3]

c tempo de deteno celular [T]

p acrscimo de presso devido tenso superficial [M.T-2.L-1]

A/S relao ar/slidos [-]

A/O relao ar/leo [-]

AB - rea superficial da bolha [L2]

AS rea superficial do tanque [L2]

Cg - concentrao final de glicose na soluo [M.L-3]

C teor do poluente [-]

Cc - Valor a cobrar para lanamento de gua residuria no sistema pblico de

esgoto, transportada por caminho [R$.L-3]

Cbg - concentrao final de glicose no controle do lodo [M.L-3]

CD - coeficiente de arrasto [-]

Cd coeficiente de descarga [-]

CE50 = Concentrao do efluente que causa efeito agudo a 50 % dos organismos

aquticos, em um determinado perodo de tempo [-]

CENO = Concentrao do efluente que no causa efeito crnico observvel [-]

cL,i Concentrao inicial do composto i no lquido [M.L-3]

CL50 = Concentrao do efluente que causa efeito agudo (letalidade) a 50% dos

organismos aquticos, em um determinado perodo de tempo [-]

CM Conta mensal [R$.L-3]

Cog - concentrao inicial de glicose [M.L-3]

Cr - potencial de risco [-]

Dav dose mdia de radiao [Gys]

dB Dimetro da bolha [L]

di Dimetro inicial da bolha na sada dos difusores [L]

dt Intervalo de tempo para discretizao [T]

dv/dy - gradiente de velocidade [T-1]

g acelerao da gravidade [L.T-2]

G Gradiente mdio de velocidades [T-1]

h altura til do tanque [L]

H - mximo decrscimo da concentrao de OD antes da adio do poluente txico

[M.L-3]

H- mximo decrscimo da concentrao de OD aps a adio do poluente txico

[M.L-3]

Hi constante da Lei de Henry do composto i [-]

I - percentual de inibio dos micro-organismos [-]

Ib porcentagem de inibio dos micro-organismos pela introduo da gua

residuria bruta [-]

If porcentagem de inibio dos micro-organismos pela introduo da gua

residuria submetida ao fracionamento [-]

IR - reduo da inibio pelo fracionamento [-]

k coeficiente de degradao de Carbono Orgnico Dissolvido (COD) [mol.L-3.T-1]

K* - coeficiente de condutividade hidrulica [L.T-1]

K1 - Fator de carga poluidora para lanamento na rede pblica operada pela

SABESP [-]

K1* - Constante da velocidade de desnitritao durante a alimentao [T-1]

K2 - Fator de carga poluidora para lanamentos em postos de recebimento operados

pela SABESP [-]

K2* - Constante da velocidade de desnitritao aps a alimentao [T-1]

K50 taxa de degradao especfica de DQO a adotar em projeto para as condies

mdias de descarga e cargas mdias afluentes [T-1]

kA permeabilidade intrnseca [L2]

Kc - ndice de consistncia [M.L-1.T-1]

kL,i - coeficiente de transferncia de massa do composto i da fase lquida para a

gasosa [L.T-1]

kL,O2 coeficiente de transferncia de massa do oxignio da fase gasosa para a

lquida [L.T-1]

KO - coeficiente de oportunidade [-]

kT - Fator de correo da temperatura [-]

log Kow - Coeficiente de partio n-octanol/gua [-]

M - ndice de atendimento dos usurios industriais pela ETE [-]

m2-NF - massa de 2-nitrofenol [M]

m4-NF - massa de 4nitrofenol [M]

MB - fluxo de massa do composto i da fase lquida para a fase gasosa por rea de

superfcie de bolha [M.T-1.L-2]

mi - massa inicial do composto i [M]

mN-NO2- - massa de nitrito [M]

Moli massa molecular do composto i [mol]

MS - fluxo de massa do composto i da fase lquida para a atmosfera por unidade de

rea superficial [M.T-1.L-2]

N - volume class do estabelecimento [-]

n - ndice de comportamento do escoamento [-]

NB Nmero de bolhas na srie [-]

ni - nmero de mols do composto i no interior da bolha [-]

O - parmetro de qualidade [-]

p - coeficiente estatstico para determinado intervalo de confiana [-]

P - potncia dissipada [M.L2.T-3]

PT - Preos estabelecidos pela estrutura tarifria vigente [R$.L-3]

Patm presso atmosfrica [M.L-1.T-2]

q Taxa especfica de utilizao de fenol [T-1]

QG Vazo de ar na sada dos difusores [L3.T-1]

R Constante universal dos gases [M.L2.T-2.mol-1.K-1]

r2 - Coeficiente de determinao [-]

Re Nmero de Reynolds [-]

Ri Raio de influncia dos poos de ventilao [L]

rs - taxa de utilizao de oxignio antes da introduo do poluente txico [M.L-3.T-1]

rs - taxa de utilizao de oxignio antes da introduo do poluente txico [M.L-3.T-1]

S0 - DQO do efluente equalizado [M.L-3]

Se - desvio padro dos valores de DQO na sada do tanque de equalizao [M.L-3]

Si - desvio padro dos valores de DQO na entrada do tanque de equalizao [M.L-3]

T temperatura [K]

t tempo [T]

Taxa - taxa de aplicao volumtrica de fenol [M.L-3.T-1]

TDH - tempo de deteno hidrulico [T]

tf Tempo final de simulao [T]

TET coeficiente de elevao de temperatura [oC.T-1]

TUOc taxa de utilizao de oxignio no reator controle [M.L-3.T-1]

TUOt taxa de utilizao de oxignio no reator teste [M.L-3.T-1]

v Velocidade [L.T-1]

vB - Velocidade ascensional da bolha [L.T-1]

VB - Volume inicial da bolha [L3]

VL volume do lquido [L3]

xi frao molar do composto i na fase gasosa [-]

Xmx - mximo dos valores de DQO na entrada do tanque de equalizao [M.L-3]

Xmed - mdia dos valores de DQO na entrada do tanque de equalizao [M.L-3]

Xv - concentrao de slidos em suspenso volteis no tanque de aerao [M.L-3]

z - profundidade [L]

- intervalo de tempo entre as anlises de DQO da gua residuria [T]

LISTA DE ABREVIATURAS 2EH - 2-etil-hexanol

2-NF 2-nitrofenol

4-NF 4-nitrofenol

a.C. antes de Cristo

ABC Alumn, Blood and Clay

ABRASCA - Associao Brasileira de Companhias Abertas

ABS - Alquil benzeno sulfonato de sdio

ACV Anlise de Ciclo de Vida

AOX Compostos halogenados adsorvveis

ASPACER - Associao Paulista das Cermicas de Revestimentos

BETX Benzeno, etil benzeno, tolueno e xilenos

BNDES Banco Nacional de Desenvolvimento

CAG Carvo ativado granular

CAP Carvo ativado em p

CEFIC The European Chemical Industry Council

CERES-Coalization for Environmentally Responsible Economies

CETESB Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental

CG Cromatografia a gs

CIDA - Canadian International Development Agency

CIE Carico Inquinante Equivalente

COD Carbono Orgnico Dissolvido

COPASA Companhia de Saneamento de Minas Gerais

COT Carbono Orgnico Total

COV Compostos orgnicos volteis

CTA - Triacetato de celulose

CWA - Clean Water Act

DBO Demanda Bioqumica de Oxignio

DBP Dibutil ftalato

DEFRA - Department for Environment, Food and Rural Affairs

DEHP Dietil-hexil ftalato

DER - Diluio do Efluente no Corpo Receptor

DfE Design for Environment

DGGE - Denaturing Gradient Gel Electrophoresis

DIAP Di-isoamil ftalato

DIBP Di-isobutil ftalato

DIDA Di-isodecil adipato

DIDP Di-isodecil ftalato

DINA Di-isononil adipato

DINP Di-isononil ftalato

DOA Di-n-octil adipato

DQO Demanda Qumica de Oxignio

DTDP - Di-isotridecil ftalato

EDTA cido etileno diamino tetractico

EEA - EUROPEAN ENVIRONMENTAL AGENCY

EMAS European EcoManagement and Audit Scheme

END - Efluente no domstico

ERSDAC - Earth Remote Sensing Data Analysis Center

ESTAR Estao de Tratamento de guas Residurias

ETE Estao de Tratamento de Esgoto

FBR Fed Batch Reactor

FC Fator de carga

FEE- Fderation des Experts Comptables Europens;

FRTR Federal Remediation Technologies Roundtable

GRI - Global Reporting Initiative;

HAP hidrocarboneto aromtico polinuclear

HPLC-UV cromatografia lquida de alta presso detector de ultravioleta

IA - lcool isoamlico

IBA isobutanol

IDA isodecanol

IGC - Institute for Global Communications

INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais

IP ndice di Priorit

IPPC Integrated Pollution Prevention and Control

IPCS International Programme on Chemical Safety

IPEN - Instituto de Pesquisas Energticas e Nucleares

ISO International Organization for Standardization

IVL ndice Volumtrico do Lodo

LAB Lodo ativado em batelada

LAS Alquil benzeno sulfonato linear

LE Limite de explosividade

MeV - Milho de eltrons volts

MP material particulado

MS espectrometria de massa

MSH Material solvel em n-hexano

MTBE - ter metil-trciobutlico

NATA - Ncleo de Pesquisa em Tecnologia Avanada para Monitoramento e

Proteo Ambiental

NB - n-butanol

Nd no detectado

NMP Nmero mais Provvel

NP nonil fenol

NP10EO Nonil fenol decaetoxilado

NPDES - National Pollutant Discharge System

NPnEO nonil fenis polietoxilados

OD Oxignio dissolvido

PCBs bifenilas policloradas

PCR - Polymerase Chain Reaction

PDCA P: Plan; D: Do; C: Check; A: Act

PER - Percloroetileno

PERI - Public Environmental Reporting Initiative

PNUMA - Programa das Naes Unidas para o Meio Ambiente

POA Processos Oxidativos Avanados

ppb partes por bilho

PREND Programa de recebimento de efluentes no domsticos

Precend - Programa de Recebimento e Controle de Efluentes para Usurios No

Domsticos

PV Poo de visita

RCE Rede coletora de esgoto

RMSP Regio Metropolitana de So Paulo

RTA - Refractory Toxicity Assessment

S Superfcie

SABESP - Companhia de Saneamento Bsico do Estado de So Paulo

SANEPAR - Companhia de Saneamento do Paran

SES Sistema de esgotamento sanitrio

SMA Secretaria do Meio Ambiente do Estado de So Paulo

SST slidos em suspenso totais

SSTA slidos em suspenso no tanque de aerao

ST slidos totais

STEP - Strategies for Todays Environmental Partnership

STF Slidos totais fixos

STV Slidos totais volteis

TCE Tricloroetileno

THMs - Trihalometanos

TRS Gases reduzidos de enxofre

UFC Unidades Formadoras de Colnias

UNEP- United Nations Environmental Programme

USAEC United States Army Environmental Center

USEPA United States Environmental Protection Agency

USP Universidade de So Paulo

UV Ultravioleta

VCP Votorantim Celulose e Papel

WBCSD - World Business Council for Sustainable Development

SUMRIO LISTA DE FIGURAS

LISTA DE TABELAS

LISTA DE SMBOLOS

LISTA DE ABREVIATURAS

1. INTRODUO........................................................................................................1

2. OBJETIVOS............................................................................................................3

3. PRINCIPAIS EVENTOS HISTRICOS SOBRE O CONTROLE DA POLUIO HDRICA E CONTEXTUALIZAO DO INCIO DAS MINHAS LINHAS DE PESQUISA NESTE ASSUNTO ..............................................................................4

3.1. TRATAMENTO DE GUA RESIDURIA NA FONTE.................................................. 16 3.1.1. COAGULAO, FLOCULAO, SEDIMENTAO OU FLOTAO................................... 16

3.1.1.1. Qumica dos xidos e hidrxidos de ferro ou alumnio na interface slido-lquido ................. 17 3.1.1.2. Viscosidade............................................................................................................................... 20

3.1.2. OXIDAO QUMICA.................................................................................................................. 22 3.1.2.1. Permanganato de potssio......................................................................................................... 23 3.1.2.2. Perxido de hidrognio (H2O2) ................................................................................................. 24 3.1.2.3. Oznio....................................................................................................................................... 25 3.1.2.4. Processos oxidativos avanados (LEITE, 2003)....................................................................... 25

3.1.3. ARRASTE COM AR E VAPOR..................................................................................................... 39 3.1.4. PROCESSO BIOLGICO .............................................................................................................. 46

3.1.4.1. Propriedades qumicas dos poluentes ....................................................................................... 46 3.1.4.2. Concentrao do poluente......................................................................................................... 50 3.1.4.3. Concentrao da biomassa........................................................................................................ 51 3.1.4.4. Concentrao e natureza qumica de outros substratos ............................................................. 52 3.1.4.5. Adaptao ................................................................................................................................. 54 3.1.4.6. Espcies de organismos expostos aos poluentes ....................................................................... 55 3.1.4.7. Caractersticas do meio ............................................................................................................. 57 3.1.4.8. Mecanismos de remoo dos poluentes nos sistemas de tratamento biolgico ........................ 58

3.2. TRATAMENTO DE GUAS RESIDURIAS DE INDSTRIAS PERIGOSAS JUNTO COM O ESGOTO DOMSTICO ...................................................................................... 171

3.2.1. LEGISLAO E PROCEDIMENTOS PARA O RECEBIMENTO DE GUAS RESIDURIAS NO SISTEMA PBLICO DE ESGOTO NO BRASIL E NO MUNDO....................................... 171

3.2.1.1. Regio Metropolitana de So Paulo (RMSP).......................................................................... 172 3.2.1.2. Estados de Minas Gerais, Rio Grande do Sul, Paran e Cear. .............................................. 181 3.2.1.3. Regio Metropolitana de Turin - Itlia ................................................................................... 185 3.2.1.4. Estados Unidos, Canad, Chile, Porto Rico e Eslovquia ...................................................... 189 3.2.1.5. Sydney Austrlia.................................................................................................................. 195 3.2.1.6. Japo ....................................................................................................................................... 199

3.2.2. TESTES PARA AVALIAO DA TOXICIDADE DE ELEMENTOS E COMPOSTOS QUMICOS E DE GUAS RESIDURIAS INDUSTRIAIS AOS MICRO-ORGANISMOS DOS SISTEMAS BIOLGICOS DE TRATAMENTO......................................................................... 200

3.2.2.1. Mtodo OECD 209 modificado (Volskay Jr.; Grady Jr., 1988, Volskay Jr.; Grady Jr.; Tabak, 1990) ....................................................................................................................................... 200

3.2.2.2. Fed-batch reactor - FBR (Eckenfelder, 1992)........................................................................ 202 3.2.2.3. Teste da inibio da glicose (Larson; Schaeffer, 1982) .......................................................... 202 3.2.2.4. Teste respiromtrico de Milenko Ro (1993).......................................................................... 204 3.2.2.5. The Refractory Toxicity Assessment (RTA) method (USEPA, 1989b) e RTA modificado por

Botts et al. (1994).................................................................................................................... 205 3.2.3. ANLISE CRTICA DOS PROGRAMAS DE RECEBIMENTO DE ENDs NO SISTEMA

PBLICO DE ESGOTO ............................................................................................................... 209

3.2.3.1. Consideraes sobre a legislao e as prticas de recebimento de ENDs no sistema pblico de esgoto no Estado de So Paulo e no Brasil ............................................................................. 210

3.2.3.2. Consideraes sobre a metodologia dos limites locais para preveno da inibio dos processos biolgicos de tratamento e garantia da qualidade dos efluentes e lodos gerados ... 216

3.2.3.3. Consideraes sobre os testes de toxicidade aos processos biolgicos de tratamento e aos organismos dos corpos dgua ................................................................................................ 226

3.2.3.4. Consideraes sobre as metodologias disponveis para proteo do sistema de coleta e transporte de esgoto, sade e segurana de operadores .......................................................... 266

3.2.4. PROPOSTA DE CRITRIOS DE RECEBIMENTO DE ENDS PARA O SISTEMA PBLICO DE ESGOTO DA REGIO METROPOLITANA DE SO PAULO........................................... 267

3.2.4.1. Diagnstico do Sistema Pblico de Esgoto............................................................................. 268 3.2.4.2. Estruturao de Banco de Dados do Sistema.......................................................................... 269 3.2.4.3. Rastreamento das fontes responsveis pelos problemas detectados no diagnstico ............... 270 3.2.4.4. Definio de alternativas de pr-tratamento e implementao de aes corretivas ................ 271 3.2.4.5. Critrios de aceitao para novas fontes ................................................................................. 271 3.2.4.6. Monitoramento do sistema de coleta, transporte e tratamento de esgoto................................ 272 3.2.4.7. Consideraes sobre os Postos de Recebimento ..................................................................... 273

4. PREVENO POLUIO (PIOTTO, 2003) ...................................................278

4.1. DIMENSES DA ECOEFICINCIA ............................................................................... 280

4.2. FERRAMENTAS DA ECOEFICINCIA......................................................................... 281 4.2.1. PRODUO MAIS LIMPA, OU PREVENO POLUIO:............................................... 281 4.2.2. ANLISE DE CICLO DE VIDA (ACV):..................................................................................... 282 4.2.3. AVALIAO DE DESEMPENHO AMBIENTAL ..................................................................... 282 4.2.4. RELATRIOS DE DESEMPENHO AMBIENTAL. ................................................................... 283 4.2.5. SISTEMAS DE GESTO AMBIENTAL..................................................................................... 284 4.2.6. CONTABILIDADE AMBIENTAL............................................................................................... 287

4.3. CONTEXTUALIZAO DAS MINHAS LINHAS DE PESQUISA EM PREVENO POLUIO E PRINCIPAIS PROJETOS DESENVOLVIDOS EM INDSTRIAS 288

5. REMEDIAO DE SOLOS CONTAMINADOS..................................................325

5.1. INTRODUO.................................................................................................................... 325

5.2. PRINCIPAIS CASOS HISTRICOS DE CONTAMINAO DE SOLO E INCIO DAS MINHAS LINHAS DE PESQUISA NESTE ASSUNTO......................................... 328

5.3. TECNOLOGIAS DE REMEDIAO DE SOLOS CONTAMINADOS (MORITA; MOURA; CARRARA, 2009) .............................................................................................. 334

5.3.1. BIORREMEDIAO: CONSIDERAES GERAIS ................................................................. 334 5.3.1.1. Biorremediao in situ ............................................................................................................ 336 5.3.1.2. Tcnicas de biorremediao ex situ ........................................................................................ 345

5.3.2. BIOLIXIVIAO ......................................................................................................................... 352 5.3.3. FITORREMEDIAO ................................................................................................................. 362 5.3.4. DESSORO TRMICA............................................................................................................. 367 5.3.5. LAVAGEM ................................................................................................................................... 370 5.3.6. ESTABILIZAO E SOLIDIFICAO ..................................................................................... 376 5.3.7. VITRIFICAO ........................................................................................................................... 381 5.3.8. SISTEMA ELETROCINTICO.................................................................................................... 383

5.4.EXPERINCIAS DA MINHA EQUIPE DE PESQUISA............................................... 388

6. CONCLUSES...................................................................................................456

7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS...................................................................459

1

1. INTRODUO

Os poluentes perigosos, isto , aqueles que tm potencial para causar exploso,

inflamabilidade, toxicidade, carcinogenicidade, mutagenicidade, teratogenicidade,

disfunes endcrinas, esto presentes nas guas, no solo, na atmosfera, nos

frmacos, nos produtos de limpeza e de higiene pessoal, nos alimentos, etc. Seus

efeitos no meio ambiente perduram por longo perodo de tempo, pois a maioria

biorefratrio e cumulativo. Em se tratando de guas residurias contendo poluentes

perigosos, o impacto negativo no se limita rea onde est instalada a indstria,

fonte destes efluentes, mas pode abranger o sistema de coleta e transporte de

esgoto sanitrio e a estao de tratamento, patrimnios da sociedade, se a

concessionria de saneamento os receber. Os poluentes podem, ainda, exigir um

tratamento adicional nas fases lquida e slida, porm injusto que este custo recaia

sobre toda a sociedade. Da mesma forma, no correto que a populao arque com

os custos da reabilitao de reas contaminadas abandonadas pelas indstrias

geradoras de tais contaminantes.

Iniciei as minhas pesquisas neste tema em 1989, tendo ainda dvidas se o assunto

era prioritrio num pas pobre, onde no se tinha nem tratamento de esgoto. Esta

dvida foi sanada ao longo do tempo, ao perceber, inclusive por experincia prpria,

que o Homem, acometido por doenas como o cncer, vai perdendo, gradualmente,

suas funes vitais at a morte. um processo extremamente desgastante tanto

para o doente quanto para os familiares. Descobri cedo que extremamente difcil a

realizao deste tipo de trabalho no Brasil. Alm da solido decorrente do nmero

reduzido de pesquisadores na rea, h a necessidade de uma excelente infra-

estrutura laboratorial e de conhecimentos muito especficos, que um engenheiro civil

no possui. Mesmo com tais dificuldades, prossegui nesta linha de pesquisa,

inicialmente, no tratamento de guas residurias e depois, na remediao de solos

contaminados. Aps anos de atuao nestas reas e com o meu trabalho na

Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental e Secretaria do Meio Ambiente

do Estado de So Paulo, constatei que os conceitos de final de tubo, que tinham

sido a base da minha formao, na realidade, muitas vezes, no resolviam os

problemas ambientais, mas somente os transferiam. Desta forma, iniciei nova linha

2

de pesquisa, voltada preveno e ao uso benfico de resduos. A maioria dos

projetos desta nova linha no foi contemplada neste trabalho.

Na minha trajetria acadmica e profissional, os meus orientados tiveram uma

importncia fundamental. Fazendo uma anlise crtica de minha orientao, verifico

que muitos fizeram um tremendo esforo para superar as muitas dificuldades

mencionadas anteriormente. Tentei realizar vrias parcerias com profissionais de

reas correlatas para reduzir este esforo, mas a maioria no obteve os resultados

desejados. Inicialmente, os orientados tiveram que obter conhecimentos de campos

to diversos e complexos quanto a qumica analtica; a biologia molecular; a

toxicologia; a anlise de risco; a qumica e a microbiologia do solo; a qumica

coloidal e de superfcie, entre tantos outros. Em seguida, aprenderam a realizar as

anlises instrumentais em cromatgrafos; espectrmetros de massa; difratmetros

de raios X; microscpios eletrnicos de varredura, etc. Sequencialmente, muitos

foram realizar os estudos de tratabilidade nas prprias indstrias e finalmente,

quando terminavam a parte experimental, comeavam a analisar os resultados

obtidos. Naturalmente, pela grande demanda fsica e intelectual anterior, esta ltima

etapa no era realizada com o mesmo desempenho do incio da pesquisa. Assim, o

enfoque principal do presente trabalho foi a anlise dos resultados obtidos nas

dissertaes e teses por mim orientadas luz dos conhecimentos atuais.

3

2. OBJETIVOS

Este trabalho teve como objetivos principais:

Realizar uma anlise crtica das pesquisas em controle e preveno

poluio da gua e do solo causada por resduos industriais perigosos,

desenvolvidas por mim e pela minha equipe;

Interpretar os resultados obtidos nestas pesquisas com a viso atual;

Relatar as lies aprendidas ao longo de vinte anos de pesquisa e aplicao

na engenharia.

4

3. PRINCIPAIS EVENTOS HISTRICOS SOBRE O CONTROLE DA

POLUIO HDRICA E CONTEXTUALIZAO DO INCIO DAS

MINHAS LINHAS DE PESQUISA NESTE ASSUNTO

Embora registros histricos mencionem a preocupao do ser humano com a gua

desde a antiguidade, milhares de anos foram necessrios para que se pudesse

provar o nexo causal entre a sua qualidade e a sade pblica.

Originalmente, o tratamento tinha por finalidade melhorar a caracterstica esttica da

gua de abastecimento. Mtodos para atingir tal objetivo tm sido utilizados desde

4000 a.C. Escritos snscritos e gregos recomendavam o tratamento atravs da

filtrao em carvo, exposio luz solar, ebulio e filtrao em tecido (USEPA,

2000a).

Em relao ao esgoto, h relatos que indicam que, entre 2500 e 3500 a.C, na

Babilnia, j existiam latrinas e o esgoto era conduzido, atravs de rede, para uma

fossa negra, onde os slidos sedimentavam e a parte lquida infiltrava no solo.

Arquelogos encontraram no palcio real do Rei Minos, em Cnossos (Creta), quatro

sistemas de drenagem que datavam de 1700 a.C. O esgoto era conduzido atravs

de tubulaes de terracota at redes construdas com pedras. Cisternas

acumulavam a gua de chuva e conduziam-na para banheiros e latrinas para o

transporte dos dejetos (COOPER, 2000).

Os egpcios j usavam o alumnio para remover slidos em suspenso da gua de

abastecimento em 1500 a.C.

Em Henan, China, foi encontrada uma tumba real, pertencente dinastia Han do

Oeste (206 a.C. a 24 d.C), com um banheiro que tinha um vaso sanitrio (COOPER,

2000).

Em 800 a.C, foi construda a Cloaca Mxima, canal fechado por onde o esgoto de

Roma era conduzido para o Rio Tiber.

5

O imprio romano foi considerado o mais avanado das civilizaes antigas em

termos de higiene e saneamento bsico. Os romanos possuam aquedutos,

banheiros pblicos e redes de esgoto (COOPER, 2000). Com a queda do imprio

romano, iniciou-se a idade das trevas. Neste perodo, o esgoto e o resduo slido

domiciliar das principais cidades europias, tais como Paris, Londres e Nova Iorque,

eram dispostos diretamente nas ruas (BURIAN et al., 2000, WIESMAN; CHOI,

DOMBROWSDI, 2007). A situao no Oriente no era muito diferente da Europia.

No Japo, antes de 1868, guas residurias contendo metais pesados, provenientes

das atividades minerarias, eram lanadas diretamente nos corpos de gua.

Fazendeiros e pescadores protestavam contra a poluio e exigiam compensaes

por danos causados pela mesma (IIC/JICA, 2005).

Em 1370, foi implantado o primeiro sistema de coleta e transporte de esgoto na

Frana, lanado no Rio Reno, prximo ao Louvre. Em 1596, Sir John Harington,

poeta e escritor ingls, inventava o vaso sanitrio com descarga1.

Em 1700, a filtrao foi estabelecida como uma forma eficiente para remover

partculas em suspenso da gua de abastecimento.

O primeiro tratamento fsico-qumico de esgoto domstico, utilizando precipitao

com cal, foi realizado em 1740, em Paris. De 1850 a 1910, haviam sido registradas

centenas de patentes, entre elas, uma bizarra, que utilizava alumnio, sangue e

argila (processo ABC alumn, blood and clay). Porm, o tratamento fsico-qumico

possua as seguintes desvantagens: removia somente material em suspenso e

coloidal, e produzia uma grande quantidade de lodo, de difcil desaguamento e

disposio final (METCALF; EDDY, 1916).

Em 1790, foi construdo o primeiro filtro lento para o tratamento de gua de

abastecimento em Lancashire, Inglaterra (STEVENSON, 1997).

De 1820 a 1850, houve um grande debate sobre as causas das doenas que

assolavam a Inglaterra, como a clera e o tifo, que Nightingale e Chadwick

1 http://www.sewerhistory.org/indexc.htm

6

acreditavam serem veiculadas pelo ar, contrariamente a outro grupo de

pesquisadores, que as consideravam transmissveis por contato fsico. Somente em

1855, John Snow, mdico ingls, provou que a epidemia de clera em Londres era

causada pela ingesto de gua subterrnea contaminada com esgoto (FRERICHS,

2001).

A primeira unidade de sedimentao de esgoto surgiu em Edinburg (Esccia), em

1829.

Em 1842, Edwin Chadwick, advogado e jornalista ingls, foi nomeado secretrio da

Metropolitan Commission of Sewers de Londres, que produziu um relatrio intitulado

Report on the Sanitary Conditions of the Labouring Population of Great Britain, no

qual recomendava, entre outras medidas (COOPER, 2000; HAMLIN, 1988):

Suprimento de gua potvel para cada residncia;

Uso de vasos sanitrios;

Disposio de esgoto em reas agrcolas.

Bazalgette, engenheiro-chefe do Metropolitan Board of Works de Londres,

discordava da idia de Chadwick, de dispor o esgoto no solo em reas agrcolas, e

propunha lan-lo no rio, para dilu-lo.

Pasteur, atravs de pesquisas realizadas no perodo de 1857 a 1861, demonstrou

que alguns micro-organismos precisavam de oxignio para sobreviver, e outros no.

Estes produziam cido ltico, etanol, cido butrico e cido actico. Ele foi o

fundador da moderna biotecnologia, que ganharia importncia na rea de

saneamento bsico nas dcadas seguintes (WIESMAN; CHOI, DOMBROWSDI,

2007).

Em 1860, o francs Mouras projeta o que seria o embrio dos tanques spticos,

dando incio ao tratamento anaerbio de esgoto (McCARTY, 2001).

Frankland, qumico ingls, em 1868, demonstrou que os parmetros para avaliar a

qualidade da gua para consumo humano utilizados at ento - matria orgnica

medida pela combusto e pela oxidao com permanganato de potssio - no eram

7

suficientes para garantir a segurana bacteriolgica. Ele introduziu novos

parmetros, tais como nitrognio orgnico e amoniacal, nitrito e nitrato, assim como

novas formas de interpretar os resultados e de comunic-los ao pblico (HAMLIN,

1990). Nesta mesma poca, comeavam as discusses sobre o destino dos

poluentes lanados nos corpos dgua. Eduard Wiebe acreditava que o esgoto de

Berlim, descarregado no rio Spree, era autodepurado quimicamente. Alexander

Mller, qumico alemo, foi o primeiro a suspeitar que os micro-organismos aerbios

fossem os responsveis por tal decomposio (WIESMANN; CHOI; DOMBROWSKI,

2007).

Em 1890, Sergei Winogradsky, microbiologista russo, teve papel fundamental na

compreenso do processo de nitrificao, ao descobrir que as bactrias nitrificantes

eram quimioautotrficas, utilizavam o gs carbnico como fonte de carbono e

obtinham a energia da oxidao do amnio a nitrato (MADIGAN; MARTINKO;

PARKER, 1997).

O mecanismo de remoo da matria orgnica no corpo dgua ainda no estava

totalmente esclarecido, e somente a partir de 1890 que se tornou evidente que o

processo era biolgico, e no qumico.

A idia de tratar biologicamente o esgoto era revolucionria. Baldwin Letham

instalou filtros artificiais em Merton, sul de Londres, com camadas de argila e solo,

tendo sido construdos vrios filtros como este no Reino Unido, de 1885 a 1891. Em

Lawrence (Estados Unidos), em 1890, foi comissionado o primeiro filtro biolgico,

constitudo de um tanque que continha brita e outros materiais inertes, onde ocorria

o crescimento microbiolgico. As bactrias decompunham a matria orgnica do

esgoto e, quando o filtro era esvaziado, o crescimento bacteriano era estimulado

pela vazo de ar, atravs dos vazios do material filtrante.

Em 1887, William Dibdin, qumico e chefe do Metropolitan Board of Works de

Londres, ao escrever the true way of purifying sewagewill be first to separate

the sludge, and then turn into neutral effluent a charge of the proper organism,

whatever that may be, specially cultivated for the purpose; retain it for a sufficient

period, during which time it should be fully aerated, and finally discharge it into the

8

stream in a purified condition.2, apresentava o embrio do conceito de tratamento

primrio e secundrio de esgoto.

Scott Moncrieff, em 1890/91, construiu um sistema no qual o esgoto era purificado

atravs da passagem em um leito de pedras, existente no interior de um tanque. Os

slidos sedimentavam e o lodo permanecia digerindo no fundo, durante sete anos.

Aps este perodo, ele era removido. Este foi o primeiro sistema anaerbio hbrido

de tratamento de esgoto (McCARTY, 2001).

Em 1898, o governo ingls constituiu a Royal Commision on Sewage Disposal, que

elaborou uma srie de dez relatrios sobre a situao sanitria do pas, entre 1901 e

1915. Destes, o oitavo, de 1912, teve significativo impacto, dada sua preocupao

com padres de emisso. Recomendava o padro denominado 20:30 (20 mgO2/L

de DBO e 30 mg/L de slidos em suspenso), que foi copiado por muitos pases. Na

fixao de tais limites, levou-se em considerao uma diluio do esgoto de pelo

menos oito vezes no corpo dgua.

Em 1899, os engenheiros Donald Cameron e Frederick James Commin obtm a

primeira patente do tanque sptico, que foi construdo em Exeter, Inglaterra

(CAMERON; COMMIN, 1899). Em 1906, surge, na Alemanha, o tanque Imhoff. A

primeira unidade em escala real entrou em operao em Essen, em 1908 (SEEGER,

1999). Neste ano, o cloro foi utilizado pela primeira vez como desinfetante primrio

de gua, na cidade de New Jersey. Na Europa, nesta poca, iniciou-se o uso de

oznio, com esta mesma finalidade.

No perodo compreendido entre a Era Meiji do Japo at a primeira Guerra Mundial

(1869 a 1914), foram promulgadas as primeiras leis ambientais: Mining Law (1905) e

Factories Act (1911). No entanto, como o governo japons entendia que a poluio

era uma evidncia de progresso e prosperidade, poucas foram as medidas

efetivamente implantadas.

2 ...a verdadeira forma de purificar o esgoto... ser, inicialmente, separar os slidos em suspenso (lodo) em

seguida, expondo o clarificado a micro-organismos adaptados, retendo-o por um perodo de tempo suficiente, completamente aerado, e finalmente descarregando-o, purificado, no corpo dgua

9

Em 1914, Ardern e Lockett (ARDERN; LOCKETT, 1914a, 1914b, 1915), orientados

pelo Dr. Gilbert Fowler, da Universidade de Manchester (Inglaterra), aeraram o

esgoto continuamente, durante semanas. Esperaram a sedimentao dos slidos

produzidos e verificaram que o sobrenadante possua nitrato e pouca matria

orgnica. Completado o experimento, adicionaram pores de esgoto no material

sedimentado, aerando-o. Verificaram que, aps cada perodo de aerao, a

quantidade de slidos aumentava e reduzia-se o perodo necessrio oxidao da

matria orgnica, de semanas para 24 horas. Denominaram o processo de lodo

ativado, pela aparncia dos slidos e por sua atividade. Surgia, assim, o sistema de

lodos ativados em batelada. Neste mesmo ano, foi construdo o primeiro sistema de

lodos ativados contnuo, em Worcester, Massachusetts, Estados Unidos. A primeira

cidade inglesa a aplicar tal tecnologia foi Sheffield, em 1920. Este atraso se deu,

pois a Inglaterra j tinha construdo vrios filtros biolgicos, entre 1890 e 1910, e no

tinha condies de investir aps a Primeira Guerra Mundial. Na Dinamarca, sistemas

de lodos ativados comearam a ser implantados em 1922; na Alemanha, em 1924;

na Holanda, em 1927.

Pela primeira vez nos Estados Unidos, em 1914, foram estabelecidos os padres de

qualidade bacteriolgica para a gua de abastecimento, posteriormente revistos e

expandidos em 1925, 1946 e 1962.

As primeiras experincias com biodisco foram realizadas em 1930.

No perodo compreendido entre a Primeira e a Segunda Guerra Mundial (1914 a

1945), foi implantado, no Japo, o primeiro sistema de preveno poluio do

mundo, na Sumitomo Metal Mining.

O perodo compreendido entre 1946 a 1964 foi o pior do Japo, em termos de sade

pblica. A poluio ambiental aumentou, devido reconstruo da nao e

epidemias, tais como a doena de Minamata, a Itai-Itai e a asma de Yokkaichi,

foram detectadas em vrias partes do pas. Somente em 1968 provou-se a

correlao existente entre a doena e o mercrio presente na gua residuria de

uma indstria, que a tinha lanado na baa de Minamata. A primeira medida formal

de controle da poluio foi a Factory Pollution Control Ordinance, estabelecida pela

10

Tokyo Metropolitan Government, em 1959. Esta legislao no foi efetiva, devido

aos critrios no restritivos e presso da indstria. No entanto, os governos locais

impuseram padres de emisso, construram estaes de tratamento, monitoraram

a poluio e alteraram o procedimento administrativo at ento vigente. Taxaes e

incentivos foram introduzidos para a adoo de medidas de controle da poluio

pela indstria. Somente a partir de 1970 que o Japo empreendeu uma srie de

aes legais contra os poluidores, resultando em vitrias nos quatro maiores

problemas ambientais daquela poca (Doena de Minamata em Niigata, Yokkaichi

Asthma, Doena Itai-Itai e doena de Minamata em Kumamoto). Os padres foram

revistos e as vtimas receberam indenizaes. Ao invs de se imporem limites de

emisso sobre poluentes especficos, foram definidas metas a alcanar. A agncia

ambiental japonesa foi fundada em 1971 e, logo em seguida, passou a ser

Ministrio, que foi reorganizado em 2001.

A partir de 1940, um novo desafio imps-se aos profissionais de meio ambiente: a

eutrofizao dos corpos de gua. Este processo causado pelos nutrientes

presentes no esgoto, que ocasionam crescimento acelerado de algas em lagos e

reservatrios, receptores do esgoto bruto ou tratado apenas para a remoo da

matria orgnica (STANGENBERG, 1941, SAWYER; LACKEY; LORENZ, 1943,

1945, LACKEY, 1945, LACKEY; SAWYER, 1945, HASLER, 1947, SMITH; WILLIAN;

DAVIS, 1950). Em resposta a este desafio, foram desenvolvidas novas

configuraes de reatores biolgicos, utilizando zonas aerbias, anxicas e

anaerbias e condies operacionais especficas (DOWNING; PAINTER;

KNOWLES, 1964, JOHNSON, 1966, LUDZACK; ETTINGER, 1962, McCARTY;

BECK; AMANT, 1969, LEVIN, SHAPIRO, 1965, BARNARD, 1973, BARNARD,

1976).

No final da dcada de 1960, Young; McCarty (1969) apresentaram um trabalho

sobre o tratamento de matria orgnica solvel em filtros anaerbios ascendentes,

abrindo a perspectiva de aplicao do processo anaerbio diretamente ao

tratamento de guas residurias e no apenas digesto anaerbia do lodo, ou

remoo de matria orgnica concentrada. A partir de 1980, reatores anaerbios

comearam a ser utilizados no tratamento de esgoto sanitrio.

11

Com o avano da tecnologia industrial, novos problemas de poluio aqutica foram

identificados. De acordo com a agncia ambiental norte-americana Environmental

Protection Agency - USEPA (USEPA, 1999a), em decorrncia do grande

crescimento industrial ocorrido nos Estados Unidos entre 1950 e 1960, a poluio

atingiu nveis nunca antes vistos naquele pas, culminando com o acidente ocorrido

em 22 de junho de 1969, quando o Rio Cuyahoga, perto de Cleveland, pegou fogo,

devido a um derramamento de leo. Como conseqncia, o presidente dos Estados

Unidos criou a USEPA em dezembro de 1970 e, em 1972, surgiu o Clean Water Act

(CWA), com o objetivo de restaurar e manter a qualidade das guas. Para este fim,

foi estabelecido o National Pollutant Discharge System (NPDES), que requeria que

todas as fontes de poluio fossem licenciadas e que os efluentes das estaes de

tratamento atendessem aos padres de emisso e de qualidade. A preocupao

com os poluentes perigosos ganhou importncia nos Estados Unidos, a partir de

1974, quando os laboratrios de pesquisa da USEPA identificaram 154 compostos

orgnicos, dentre os quais muitos carcinognicos, nas guas de abastecimento das

comunidades do Baixo Mississipi. No mesmo ano, um estudo epidemiolgico de

New Orleans concluiu que a incidncia de cncer em ratos estava relacionada

qualidade da gua (USEPA, 1974). Ainda em 1974, foi promulgado o Safe Drinking

Water Act, que estipulava os padres de potabilidade para a gua de abastecimento

pblico.

Em 1974-75, foi realizado um exame de reconhecimento dos compostos orgnicos,

abrangendo as guas que abasteciam 80 cidades norte-americanas, com o objetivo

de detectar trihalometanos, tetracloreto de carbono e 1,2-dicloroetano. Os resultados

mostraram a predominncia de clorofrmio, bromodiclorometano,

dibromoclorometano e bromofrmio, que foram denominados trihalometanos

THMs (SYMONS et al., 1975).

Posteriormente, a USEPA conduziu um programa de monitoramento nas guas de

abastecimento de 113 comunidades e determinou as concentraes de

trihalometanos, 1,2-dicloroetano, tetracloreto de carbono, tricloroetileno, benzeno,

cloreto de vinila, ter bis 2-cloroetlico, p-diclorobenzeno, 1,2,4-triclorobenzeno, 2,4-

diclorofenol, pentaclorofenol, bifenilas policloradas, fluoranteno, 1,12-benzoperileno,

3,4-benzopireno e indeno(1,2,3-cd)pireno. O trabalho indicou a presena, em maior

12

concentrao e freqncia, de trihalometanos, provenientes da desinfeco da gua

com cloro e, em menor quantidade, dos demais contaminantes oriundos do

lanamento direto e indireto de guas residurias industriais, do escoamento

superficial urbano e rural e da desinfeco de esgoto municipal (COTRUVO; WU,

1978).

Dos resultados obtidos nos trabalhos mencionados anteriormente, a USEPA

publicou, em 1976, os padres de lanamento de 65 classes de compostos txicos,

escolhidos por estarem presentes nas guas residurias industriais e nos efluentes

de estaes de tratamento de esgoto sanitrio, no meio aqutico, nos peixes e na

gua de abastecimento, por serem ou apresentarem potencial de carcinogenicidade,

mutagenicidade e teratogenicidade, e pelo fato de a sua presena nos efluentes

representar um risco substancial sade do homem. Sequencialmente, destas 65

classes, que incluam centenas de poluentes, o rgo ambiental norte-americano

restringiu-os a 129 e, mais tarde, a 126, que foram chamados de poluentes

prioritrios e compreendiam asbestos, cianeto, metais e compostos orgnicos

(USEPA, 1986b). O rgo ambiental norte-americano estabeleceu tambm, em

1978, o Programa Nacional de Pr-Tratamento, que definia os requisitos

necessrios para o lanamento de guas residurias industriais e comerciais no

sistema pblico de esgoto. Entre estes requisitos, estavam as descargas proibidas,

os padres de lanamento para efluentes de 21 categorias industriais e os limites

locais, cuja metodologia foi publicada em 1982.

Neste mesmo perodo, outros rgos responsveis pela proteo do meio ambiente,

entre os quais a Comisso das Comunidades Europias, a Internacional do Reno e

a Organizao Mundial da Sade divulgaram, tambm, listas contendo poluentes

txicos (CEPIS, 1988).

Em 1977, a National Academy of Sciences, National Cancer Institute, Ocupational

Safety of Health Administration e o National Institute of Environmental Health

concluram que os poluentes orgnicos perigosos na gua de abastecimento

representavam um risco potencial de desenvolvimento de cncer, que devia ser

reduzido tanto quanto possvel (COTRUVO; WU, 1978).

13

Em 1978, a USEPA props um regulamento, no qual limitava as concentraes de

trihalometanos e compostos orgnicos sintticos nas guas de abastecimento. No

tratamento de gua, durante a desinfeco, os compostos orgnicos halogenados

so formados pela reao do cloro, principalmente com cidos hmicos e produtos

de decomposio de algas, sendo os mais conhecidos os trihalometanos,

potencialmente carcinognicos (ROOK, 1977; HOEHN et al., 1980). Alguns

compostos orgnicos, considerados no prioritrios, como a acetona, o fenol e a

metil etil cetona, podem ser os precursores dos trihalometanos, em determinadas

condies (JOHNSON; JENSEN, 1986).

Trihalometanos, haloacetonitrilas, halocetonas, cidos haloacticos, cloropicrin,

cloral hidrato, cloreto de cianognio, 2,4,6-triclorofenol, formaldedo, acetaldedo e

steres do cido ftlico so alguns dos subprodutos da desinfeco (KRASNER et

al., 1989, JACANGELO et al., 1989).

Os poluentes perigosos no so geralmente removidos nas etapas do tratamento

convencional de gua, exigindo modificaes nas estaes existentes e a

implantao de processos adicionais, como arraste com ar, adsoro em carvo

ativado granular, ozonizao, separao por membrana, etc., para atender

legislao (LYKINS; CLARK; ADAMS, 1988, GLAZE, 1984, BILELLO; SINGLEY,

1986).

neste contexto que iniciei a minha carreira acadmica, em 1987, com uma

pesquisa sobre a tratabilidade de guas residurias de uma indstria de

recuperao de solventes e uma de refino de leo lubrificante, que continham vrios

poluentes perigosos. Em termos de infra-estrutura, o Departamento de Engenharia

Hidrulica e Sanitria da Escola Politcnica da Universidade de So Paulo no

possua laboratrio de saneamento. Eu no tinha auxlio pesquisa e nem bolsa.

Trabalhava numa empresa de consultoria de engenharia para sobreviver. A estao

piloto foi construda na indstria, localizada em Araras, interior do Estado de So

Paulo. Eu fazia as anlises corriqueiras no laboratrio de engenharia sanitria do

Instituto Mau de Tecnologia e as por cromatografia gasosa, na indstria. Todos os

insumos para as anlises e transporte foram por mim pagos. Tinha sido formada na

viso tradicional do saneamento bsico da dcada de 1970, que para o caso deste

14

tipo de gua residuria, inadequada: os poluentes no so facilmente

biodegradveis; so removidos por outros mecanismos como a volatilizao e a

adsoro no floco biolgico; os parmetros convencionais de caracterizao e

monitoramento, muitas vezes, no podem ser utilizados, devido aos interferentes

existentes; a qualidade e a quantidade da gua residuria variam muito, pois a

indstria trabalha de acordo com a demanda de mercado, etc. Foi um grande

desafio, uma vez que o trabalho foi pioneiro no Brasil neste assunto e eu no tinha a

mnima infra-estrutura. Sequencialmente a esta primeira pesquisa, surgiram vrias

outras no tema: tratamento de guas de abastecimento e residurias industriais

contendo poluentes perigos