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ROBSON ANDRADE DA FONSECA
PROPOSIÇÃO DE UMA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE
EFLUENTES PARA UM LATICÍNIO DO MUNICÍPIO DE
VAZANTE-MG
PARACATU, 2016
FACULDADE DO NOROESTE DE MINAS – FINOM CENTRO BRASILEIRO DE EDUCAÇÃO E CULTURA – CENBEC
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AMBIENTAL
ROBSON ANDRADE DA FONSECA
PROPOSIÇÃO DE UMA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE
EFLUENTES PARA UM LATICÍNIO DO MUNICÍPIO DE
VAZANTE-MG
Monografia apresentada como requisito parcial para obtenção de título de Bacharel em Engenharia Ambiental da Faculdade do Noroeste de Minas - FINOM.
Orientador: Prof. M.Sc. Edson Faria da Silva
PARACATU, 2016
FACULDADE DO NOROESTE DE MINAS – FINOM CENTRO BRASILEIRO DE EDUCAÇÃO E CULTURA – CENBEC
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AMBIENTAL
Dedico este trabalho primeiramente a Deus, por sempre estar presente em meus caminhos. Dedico também à minha família por acreditarem sempre em mim e me apoiarem.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus por iluminar meu caminho durante esta caminhada. Por
ser Ele essencial em minha vida, meu guia, presente em todas as horas; sem ele eu
não teria forças para cumprir essa longa jornada. Agradeço aos meus pais, ao meu
irmão, à toda minha família e à minha namorada pelo carinho, pela força, pelo
incentivo e principalmente por acreditarem em mim.
Agradeço também a todos os professores que me acompanharam durante a
graduação, em especial ao professor orientador Edson Faria por todo suporte,
correções e incentivos que foram essenciais para a realização deste trabalho.
Aos colegas de classe por todo o companheirismo nestes anos de
convivência.
Enfim agradeço a todos que de alguma forma fizeram ou fazem parte desta
minha caminhada.
“A responsabilidade social e a preservação ambiental significa um compromisso com a vida.” João Bosco da Silva
RESUMO
As indústrias de laticínios geram efluentes com carga poluidora, acarretando em
danos ao meio ambiente, alterando a qualidade da água e do solo. Foram
analisados alguns parâmetros, como DBO, DQO, SST, pH. As amostras da água
residuária foram extraídas de uma indústria de laticínios localizada em Vazante -
MG, para a caracterização e tratamento do efluente. Após as análises e
dimensionamento foi escolhido o sistema de tratamento que melhor se adequou às
características do efluente e do local de instalação. Para que o sistema de
tratamento alcançasse uma eficiência de remoção de 80% de DBO, assim
atendendo a legislação em vigor e considerando uma margem de erro, será
necessário que a carga orgânica na saída do sistema tenha uma concentração de
749 mg/L. O sistema de tratamento será constituído por uma grade, um tanque de
equalização, uma caixa de gordura e uma calha parshall. O trabalho foi realizado
com a preocupação do risco de contaminação do curso d’água que abastece o
município e outros a jusante do ponto de lançamento e com o interesse de
apresentar a importância do tratamento de efluentes.
Palavras-chave: Laticínios, efluente, tratamento.
ABSTRACT
The dairy industries generate effluents with polluting load, causing damage to the
environment, altering the quality of water and soil. Some parameters, such as DBO,
DQO, SST, pH, were analyzed. The wastewater samples were extracted from a
dairy industry located in Vazante - MG, for the characterization and treatment of the
effluent. After the analysis and design, the treatment system was chosen that best
suited the characteristics of the effluent and the installation site. In order for the
treatment system to achieve 80% removal efficiency of BOD, in accordance with
current legislation and considering a margin of error, the organic load at the exit of
the system must have a concentration of 749 mg / L. The treatment system will
consist of a grid, an equalization tank, a grease box and a parshall gutter. The work
was carried out with the concern of the risk of contamination of the watercourse that
supplies the municipality and others downstream of the launching point and with the
interest of presenting the importance of effluent treatment.
Keywords: Dairy, effluent, treatment.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 8
2 JUSTFICATIVA ..................................................................................................... 9
3 OBJETIVOS ........................................................................................................ 10
3.1 Objetivo Geral .............................................................................................. 10
3.2 Objetivos Específicos ................................................................................... 10
4 REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................. 11
4.1 Água. ............................................................................................................ 11
4.2 Efluentes. ..................................................................................................... 14
4.3 Aspectos e Impactos Ambientais ................................................................. 15
4.4 Tratamento ................................................................................................... 16
5 MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................... 19
6 RESULTADOS E DISCUSSÃO .......................................................................... 27
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS: ............................................................................... 32
8 REFERÊNCIAS: ................................................................................................. 33
9 REFERÊNCIAS DE SITES: ................................................................................ 36
8
1 INTRODUÇÃO
Laticínios são indústrias de leite, responsáveis pelo processamento e
transformação deste em produtos lácteos, que posteriormente serão disponibilizados
no mercado para o consumo humano.
Segundo SEBRAE (1997), entre as diversas indústrias que compõem a
economia mineira, o setor laticinista ocupa papel de destaque.
O uso da água no processamento de alimentos gera grandes quantidades de
efluentes líquidos, que necessitam ser tratados antes do seu lançamento em corpos
hídricos receptores. Dentre as indústrias alimentícias, a contribuição dos laticínios
para a poluição dos corpos hídricos é expressiva, visto que o beneficiamento do leite
gera considerável carga poluidora, decorrente da presença de grande quantidade de
compostos orgânicos em suspensão nas águas residuárias.
Uma estação de tratamento de efluentes, é uma infraestrutura de extrema
importância, pois trata – se de uma solução para a descontaminação e adequação
do efluente gerado aos padrões de lançamento preconizados pelas legislações
vigentes.
O trabalho foi realizado com a preocupação do risco de contaminação do
curso d’água que abastece o município e outros a jusante do ponto de lançamento e
com o interesse de apresentar a importância do tratamento de efluentes, mostrando
aos funcionários e proprietários do empreendimento a necessidade deste, pois este
irá adequar o efluente para ser descartado de acordo com as normas ambientais
aplicáveis.
O trabalho visa apresentar que o efluente, após o tratamento proposto,
alcance a eficiência de remoção de determinados compostos, exigidos pela
legislação em vigor no que tange o lançamento de efluentes em corpos hídricos,
contribuindo sobremaneira para a manutenção da qualidade da água a jusante do
ponto de lançamento, permitindo o seu uso em comunidades que dela dependem.
9
2 JUSTFICATIVA
O trabalho foi realizado com o interesse em caracterizar e adequar o efluente
gerado no laticínio em estudo com as exigências das normas ambientais vigentes,
assim resguardando o empreendimento de possíveis autuações ambientais
conforme lei 9605/98 (BRASIL, 1998), mostrando também aos proprietários e
funcionário a importância do tratamento do efluente gerado antes de ser descartado.
10
3 OBJETIVOS
3.1 Objetivo Geral
Propor um sistema de tratamento de efluentes em uma empresa de laticínios
situada no município de Vazante-MG que atenda as legislações ambientais vigentes.
3.2 Objetivos Específicos
Analisar as características do efluente gerado e a área disponível para
implantação do sistema que mais se adéqua ao empreendimento;
Estimar a eficiência do sistema de tratamento proposto;
Propor a implantação do sistema desenvolvido no empreendimento em
questão.
11
4 REFERENCIAL TEÓRICO
4.1 Água.
Sabe-se que assim como o sol a água é um recurso natural essencial para a
vida no planeta Terra.
“A água é considerada um recurso ou bem econômico, porque é finita,
vulnerável e essencial para a conservação da vida e do meio ambiente. Além disso,
sua escassez impede o desenvolvimento de diversas regiões.” (BORSOI e
TORRES, 2000).
De acordo com dados do último relatório da Organização das Nações Unidas
(ONU) sobre o tema, o volume total de água na Terra é de aproximadamente 1,4
bilhões de km³. Mas apenas 2,5% desse valor (cerca de 35 milhões de km³) é de
água doce. Desses 35 milhões de Km³, em torno de 70% está na forma de gelo,
encontrado nas regiões ártica e antártica e em topos de montanhas. Cerca de 30%
do recurso é encontrado sob o solo; de modo que somente 0,3% de toda a água
fresca do planeta está disponível em lagos e rios. (Fonte <ebc.com.br>, 2013).
A Terra possui 1,4 milhões de quilômetros cúbicos de água, mas apenas
2,5%, desse total, são de natureza doce. Os rios, lagos e reservatórios de onde a
humanidade retira o que consome só correspondem a 0,26% desse percentual. Daí
a necessidade de preservação dos recursos hídricos. Em todo mundo, cerca de 10%
da água disponibilizada para consumo são destinados ao abastecimento público,
23% para a indústria e 67% para a agricultura. (GOMES, 2011).
Entende-se que há uma diferença entre recurso hídrico e água. Para
Medeiros Filho (2009), “A água é a substância simples mais abundante no planeta
Terra e pode ser encontrada tanto no estado líquido, gasoso ou sólido, na
atmosfera, sobre ou sob a superfície terrestre, nos oceanos, mares, rios e lagos.”
“A parcela de água doce acessível à humanidade no estágio tecnológico atual
e a custos compatíveis com seus diversos usos é o que se denomina “recursos
hídricos”. (JÚNIOR, 2004).
De acordo com Resende (2002), como consequência do crescimento
vertiginoso das atividades urbanas e agropecuárias experimentado pela maioria dos
12
países desenvolvidos e em desenvolvimento, há indicativos de que a qualidade da
água pode ser comprometida, de uma maneira tal que o homem ainda não dispõe
de meios para reversão do problema. Assim sendo, a melhor alternativa técnica e
econômica parece ser o controle efetivo dos fatores e processos que levam à
contaminação da água.
O desenvolvimento industrial é um dos principais responsáveis pela
contaminação das águas, seja pela negligência no tratamento de seus rejeitos antes
de despejá-los nos rios, ou por acidentes e descuidos cada vez mais frequentes, que
propiciam o lançamento de muitos poluentes nos ambientes aquáticos, contribuindo
para que as águas naturais se tornem residuárias (efluentes). (JORDÃO et al.,
1997).
Em geral, os poluentes lançados nos rios são de fontes artificiais e naturais.
As fontes artificiais incluem o esgoto doméstico, água residual industrial (que inclui a
água residual de restaurantes, escritórios, hotéis etc.) e água residual de criação de
animais. As fontes naturais incluem os poluentes derivados dos fenômenos
ecológicos e outros (formações minerais venenosas e colônias de microrganismos
venenosos etc. (SILVA, 2010).
Embora não seja o único agente responsável pela perda da qualidade da
água, a agricultura, direta ou indiretamente, contribui para a degradação dos
mananciais. Isto pode se dar por meio da contaminação dos corpos d’água por
substâncias orgânicas ou inorgânicas, naturais ou sintéticas e ainda por agentes
biológicos. Amplamente empregadas, muitas vezes de forma inadequada, as
aplicações de defensivos, de fertilizantes e/ou de resíduos derivados da criação
intensiva de animais são tidos como as principais atividades relacionadas à perda da
qualidade da água nas áreas rurais. (RESENDE, 2002).
“Pesticidas podem entrar no ambiente aquático através de diversos
caminhos, sendo que as fontes principais são provavelmente o uso na agropecuária,
esgoto industrial e municipal e o controle de ervas aquáticas e insetos.” (DORES,
2004).
O lançamento de esgotos domésticos, em ambientes aquáticos pode afetar a
qualidade da água do sistema receptor, provocando por exemplo, a redução do
13
oxigênio dissolvido, aumento da turbidez, mudanças do pH, alterando as condições
de sobrevivência dos organismos e da saúde humana. (CARREIRA et al., 2001).
Outras fontes potenciais que competem com o laticínio na contaminação dos
recursos hídricos são listados nos parágrafos subsequentes e visam fornecer dados
comparativos com a água residuária gerada no empreendimento em estudo.
Para Ganem (2007), o curtume apresenta alto consumo de água entre 25 a
30 m³ por tonelada de pele salgada ou 630 l/pele salgada, em média. Um curtume
de porte médio, que processe 3.000 peles salgadas por dia, consome
aproximadamente 1.900 m³ de água/dia, equivalente ao consumo diário de uma
população de 10.500 habitantes, assim um curtume pode exerce alta pressão sobre
os mananciais hídricos. Líquidos eliminados pelas peles e restos de animais, sal,
cal, sulfeto de sódio, cloreto de sódio, aminoácidos, albumina, ácidos minerais e
orgânicos, cromo, taninos, etc. São alguns dos elementos responsáveis pela
contaminação das águas superficiais.
De acordo com Barros (2005), efluentes de abatedouros aumentam os níveis
de nitrogênio, fósforo, sólidos totais e da demanda bioquímica de oxigênio (DBO)
nos corpos d’água receptores, deixando-os potencialmente eutrofizados e com
subsequentes florações de algas. Além disso, microrganismos patogênicos dos
resíduos de animais, como suínos, bovinos e aves, também podem ser transmitidos
aos seres humanos que utilizam a água destes corpos receptores.
Os problemas ambientais gerados pela atividade de frigoríficos estão
relacionados com os seus despejos ou resíduos oriundos de diversas etapas do
processamento industrial. As águas residuárias contêm sangue, gordura,
excrementos, substâncias contidas no trato digestivo dos animais, fragmentos de
tecidos, entre outros, caracterizando um efluente com elevada concentração de
matéria orgânica. Esse efluente, quando disposto ao meio ambiente sem tratamento,
representa focos de proliferação de insetos e de agentes infecciosos, os nutrientes
presentes nos efluentes líquidos de frigoríficos, quando em excesso, trazem sérios
problemas, aos corpos receptores como o fenômeno da eutrofização. (MARIA,
2008).
14
O controle da poluição da água é necessário para assegurar níveis de
qualidade compatíveis com sua utilização. A vida no meio aquático depende da
quantidade de oxigênio dissolvido, de modo que o excesso de dejetos orgânicos e
tóxicos na água reduz o nível de oxigênio e impossibilita o ciclo biológico normal.
(BORSOI; TORRES, 2000).
Os efluentes de indústrias de laticínios respondem muito bem ao tratamento
biológico, já que sua composição é rica em compostos orgânicos, facilmente
biodegradáveis e não apresentam, em geral, excesso de nutrientes. (MACHADO et
al., 2002 apud GOMES, 2006.).
O lançamento de efluentes de laticínios in natura nos cursos d’água provoca
resultados danosos ao meio ambiente. Devido ao caráter orgânico desses resíduos,
tornam-se altamente poluentes, em consequência do consumo do oxigênio
dissolvido da água. Este oxigênio retirado da água pelas bactérias e outros micro-
organismos, faltará para suprir a demanda de peixes e outros organismos aquáticos,
acarretando na morte dos mesmos por asfixia (BRAILE, 1993 apud BARBOSA et al.,
2009).
4.2 Efluentes.
O esgoto sanitário ou efluente doméstico são os termos utilizados para
caracterizar dejetos provenientes de residências, edifícios comerciais, indústrias,
instituições ou quaisquer edificações que contenham banheiros e/ou cozinhas,
dispostos em fossas ou tanques de acúmulo. Compõem-se basicamente de líquidos
de hábitos higiênicos e das necessidades fisiológicas como urina, fezes, restos de
comida, lavagem de áreas comuns, etc. Sua composição inclui sólidos suspensos,
sólidos dissolvidos, matéria orgânica, nutrientes (nitrogênio e fósforo) e organismos
patogênicos (vírus, bactérias, protozoários e helmintos). (LIMA, 2013).
Para Lima (2013), o efluente industrial biodegradável possui características
próprias, inerentes aos processos industriais. Suas características químicas, físicas
e biológicas variam de acordo com o ramo de atividade da indústria, operação,
matérias-primas utilizadas, etc.
Os efluentes de laticínios são compostos por variáveis quantidades de leite
diluído, materiais sólidos flutuantes originados de diversas fontes, como detergentes,
15
desinfetantes, lubrificantes e esgoto doméstico. A quantidade e a carga poluente das
águas residuárias das indústrias de laticínios variam bastante, dependendo,
sobretudo, da água utilizada, do tipo de processo e do controle exercido sobre as
várias descargas de resíduos. (NIRENBERG; FERREIRA, 2005).
Os efluentes líquidos das indústrias de laticínios abrangem os efluentes
líquidos industriais, os esgotos sanitários gerados e as águas pluviais captadas e
contaminadas na respectiva indústria. São constituídos pelos despejos líquidos
originários de diversas atividades desenvolvidas na indústria. (MACHADO et al.,
2002 apud GOMES, 2006).
A indústria de laticínios caracteriza-se por consumir grande quantidade de
água para operações de processamento e limpeza, tendo por outro lado, a geração
de vazões elevadas de efluentes (1,1 a 6,8 m³ por m³ leite processado) contendo
nutrientes, poluentes orgânicos persistentes e agentes infectantes. (SARAIVA et al.,
2008).
Os efluentes brutos (não tratados) de laticínios apresentam valores de
DBO/DQO na faixa de 0.50 a 0.70. Quanto maior esse valor, maior é a fração
biodegradável dos efluentes e tanto mais indicado é o seu tratamento por processos
biológicos. (GOMES, 2006).
A vazão dos efluentes líquidos de uma indústria de laticínios é extremamente
variável ao longo do dia, dependendo das operações de processamento ou de
limpeza que estejam em curso na indústria. Há também as flutuações sazonais
devido às modificações introduzidas no perfil qualitativo e/ou quantitativo de
produção. (GOMES, 2006).
4.3 Aspectos e Impactos Ambientais
Um aspecto ambiental significativo é aquele que gera impacto(s)
significante(s) e, dessa forma, as organizações têm condições de priorizar os
aspectos ambientais e estabelecer medidas de controle. Os aspectos ambientais
significativos devem ser considerados quando forem estabelecidos os objetivos e as
metas ambientais das organizações. (SARAIVA, 2008).
Para a Resolução nº 357 do Conselho Nacional do Meio Ambiente
(CONAMA), de 17 de março de 2005, impacto ambiental é qualquer alteração das
propriedades físicas, químicas e biológicas do meio ambiente, causadas por
16
qualquer forma de matéria ou energia resultante das atividades humanas que, direta
ou indiretamente, afetam a saúde, a segurança e o bem-estar da população.
A atividade de preparação e fabricação de produtos de laticínios é
amplamente desenvolvida em todas as regiões do Brasil, constituindo-se em parcela
importante da indústria alimentícia. Essa atividade gera considerável quantidade de
efluentes líquidos industriais, sendo, portanto, necessário e obrigatório o tratamento
prévio de seus despejos líquido antes do lançamento no ambiente. (SARAIVA,
2008).
A resolução Conama 430/11, trata de lançamento de efluentes em corpos
hídricos, de acordo com a resolução os efluentes de qualquer fonte poluidora
somente poderão ser lançados diretamente no corpo receptor desde que obedeçam
as condições e padrões previstos neste artigo, resguardadas outras exigências
cabíveis (BRASIL, 2011).
As principais condições de lançamento de efluentes: pH entre 5 a 9;
temperatura: inferior a 40°C, sendo que a variação de temperatura do corpo receptor
não deverá exceder a 3°C no limite da zona de mistura; materiais sedimentáveis: até
1 ml/L em teste de 1 hora em cone Inmhoff. Para o lançamento em lagos e lagoas,
cuja velocidade de circulação seja praticamente nula, os materiais sedimentáveis
deverão estar virtualmente ausentes; regime de lançamento com vazão máxima de
até 1,5 vez a vazão média do período de atividade diária do agente poluidor, exceto
nos casos permitidos pela autoridade competente; e Demanda Bioquímica de
Oxigênio (DBO 5 dias a 20°C): remoção mínima de 60% de DBO sendo que este
limite só poderá ser reduzido no caso de existência de estudo de auto depuração do
corpo hídrico que comprove atendimento às metas do enquadramento do corpo
receptor;
4.4 Tratamento
Segundo Lima (2013), para que sejam avaliados os parâmetros de
tratamento, é necessário que uma amostra do resíduo líquido seja coletada e
enviada para caracterização em um laboratório credenciado. O laudo resultante
deverá incluir a análise dos parâmetros listados no artigo 19A do Decreto 8468/76,
mais DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio), DQO (Demanda Química de
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Oxigênio), SST (Sólidos Suspensos Totais), entre outros. Informações essas que
devem ser levadas em consideração ao realizar a gestão de resíduos de uma
empresa.
Entre as medidas de controle da poluição, existem os tratamentos de
efluentes, isto é, do conjunto de resíduos líquidos lançados para o meio ambiente,
como o esgoto doméstico, o da agricultura e o que é resultado de atividades
industriais (efluente industrial). (FOGAÇA, 2010).
Estes efluentes podem causar grande dano ao ambiente pela, depleção da
concentração de oxigênio dissolvido e por conseguinte mortandade de animais
aquáticos mais exigentes; eutrofização; confere gosto, sabor e odor na água,
tornando-a imprópria para o consumo; contaminação com patógenos, etc. Por isso
necessitam de tratamentos antes de serem descartados.
O tratamento ideal para cada tipo de efluente é indicado de acordo com a
carga poluidora e a presença de contaminantes. Existem vários tipos de tecnologias
usadas para esse fim, mas os principais tipos de tratamentos de efluentes resumem-
se em três: tratamentos primários, secundários e terciários. (FOGAÇA, 2010).
Abaixo há uma descrição sucinta sobre cada um desses tipos de tratamento
de acordo com Fogaça (2010).
“Tratamento primário: é aquele que usa processos físico-químicos para
separar da água os sólidos em suspensão e materiais que ficam flutuando. ”
Fazem parte desse nível de tratamento de efluentes os processos de:
gradeamento, decantação, flotação, separação de óleo, equalização e neutralização.
Tratamentos secundários: nesse caso, são usados tratamentos biológicos
para a retirada de substâncias biodegradáveis presentes no efluente. Isso significa
que os métodos de tratamentos secundários de efluentes visam à remoção da
matéria orgânica, que pode estar dissolvida ou em suspensão.
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Constam como etapa do processo secundário de tratamento de efluente:
lagoas de estabilização, lagoas aeradas, lodos ativados e suas variantes, filtros de
percolação, RBC’s (Contactores Biológicos Rotativos) e reatores anaeróbicos.
Os tratamentos terciários de efluentes consistem em técnicas físico-químicas
ou biológicas para a retirada de poluentes específicos que não foram retirados pelos
outros processos mais comuns. Alguns desses poluentes específicos podem ser
matéria orgânica, compostos não biodegradáveis, nutrientes, metais pesados, entre
outros.
Esses tratamentos terciários podem incluir diversas etapas que vão depender
do tipo de poluição do efluente e do grau de depuração que se deseja obter. Além
disso, os diferentes processos que podem ser aplicados nos tratamentos terciários
podem ser classificados em dois tipos principais:
Tecnologias de transparência de fase, tecnologias destrutivas, microfiltração,
adsorção (carvão ativado), troca iônica, osmose reversa, ultrafiltração, eletrodiálise,
cloração, ozonização e PAOs (Processo Avançado de Oxidação).
19
5 MATERIAL E MÉTODOS
O presente trabalho foi desenvolvido no município de Vazante-MG. A
economia da cidade concentra-se na extração e beneficiamento de minérios,
agropecuária, reflorestamento, produção de carvão vegetal e produção de produtos
lácteos. Estima se que em 2016 a sua população seja de 20.720 habitantes. (Fonte:
IBGE, 2010).
A Figura 1 apresenta a localização do Município de Vazante no mapa de
Minas Gerais.
Figura 1 – Localização da Cidade de Vazante – MG. Disponível em:
<http://www.vazante.mg.gov.br/>.
Vazante-MG tem o clima do tipo Aw (clima tropical com estação seca de
inverno) segundo a classificação climática de Koppen.
A Figura 2 apresenta a localização do empreendimento na cidade de Vazante
- MG.
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Figura 2 – Localização do Empreendimento. Fonte - Arquivo pessoal. Google Earth.
Para a caracterização da Água Residuária de Laticínio (ARL), foram
realizadas as seguintes análises: DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio), DQO
(Demanda Química de Oxigênio), pH (Potencial Hidrogeniônico), SST (Sólidos
Suspensos Totais). Estas análises foram realizadas para a comparação dos
resultados obtidos com a resolução CONAMA 430/11 de lançamento de efluentes.
(BRASIL, 2011).
As analises foram realizadas no laboratório de qualidade das água da
Faculdade do Noroeste de Minas (FINOM).
As análises foram desenvolvidas conforme recomendação do Standard
Methods (APHA, 1995 apud SARAIVA, 2008) e apresentada na tabela a seguir:
Tabela 1: Procedimentos metodológicos das análises realizadas.
Parâmetro Metodologia utilizada
DBO Análise por titulometria com tiossulfato de sódio 0,00625 mol/L após incubação em temperatura controlada a 20 ºC por 5 dias.
DQO Digestão ácida com utilização do dicromato de potássio e posterior titulação com sulfato ferroso amoniacal
pH Leitura direta com auxílio do eletrodo no peagâmetro.
SST Secagem em estufa e estimativa por gravimetria. Fonte: Acervo próprio.
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O sistema de tratamento foi dimensionado a partir de dados como a vazão
(Que é de 0,9 m³/d, esse valor foi calculado sobre 80% do valor de água gasto
diariamente no empreendimento), e a carga orgânica presente no efluente.
Atualmente o efluente gerado no processo é descartado na rede esgoto da
cidade. A empresa responsável pelo tratamento de esgoto do município autorizou
esse descarte.
Após visitas no empreendimento foi escolhido o local para a construção do
sistema de tratamento, devido a facilidade de acesso, superfície plana (demandando
menos movimentação de solo), área disponível, proximidade dos locais de geração
do efluente e por se encontrar estrategicamente bem localizado para o posterior
descarte do efluente.
O descarte do efluente deverá estar em consonância com a legislação, os
parâmetros a serem atendidos são aqueles realizados em laboratório: DBO, DQO,
pH, SST. A eficiência do sistema de tratamento será determinada tendo em vista a
resolução Conama 430/11, que estabelece 60% de eficiência de remoção de DBO.
O sistema de tratamento proposto foi composto por uma grade (peneiras), um
tanque de equalização, uma caixa de gordura e uma calha parshall, pois a atividade
é caracterizada pelo excesso de óleos e gorduras produzido.
De acordo com Silva e Carvalho (2010), o tratamento preliminar é constituído
unicamente por processos físicos. Nesta etapa, é feita a remoção dos materiais em
suspensão, através da utilização de grelhas e de crivos grossos (gradeamento), e a
separação da água residual das areias a partir da utilização de canais de areia
(desarenação).
O gradeamento é a etapa na qual ocorre a remoção de sólidos grosseiros,
onde o material de dimensões maiores do que o espaçamento entre as barras é
retido. As principais finalidades do gradeamento são: proteção dos dispositivos de
transporte dos efluentes (bombas e tubulações); proteção das unidades de
tratamento subsequentes e proteção dos corpos receptores. (SILVA e CARVALHO,
2010).
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O tanque tem a finalidade de equalizar o efluente gerado, pois o efluente de
laticínios não é produzido de forma contínua, podendo variar de acordo com o
horário e a atividade.
A caixa de gordura foi inserida com a finalidade de reter os óleos e gorduras
ou quaisquer substâncias que possuem a capacidade de flotar, dada a sua
densidade inferior à da água.
A Calha Parshall é um medidor de vazão, responsável pela mensuração
contínua da vazão, utilizada em ETA’s (estação de tratamento de água) e ETE’s
(estação de tratamento de efluentes).
A destinação do efluente pós-tratamento, conforme já mencionado, é a rede
de tratamento de esgoto da cidade. A empresa responsável pelo tratamento firmou
essa parceria com o empreendimento em estudo.
Para o dimensionamento do sistema serão utilizadas as operações e
considerações que seguem.
Foi escolhido um tanque com o formato cônico em polietileno, com o diâmetro
da base medindo 1,43m e o diâmetro do topo 1,77m, tendo 1,05m de altura, a
capacidade de armazenamento é de 1,5m³, assim tendo a capacidade de armazenar
todo o efluente gerado diariamente e então manter uma vazão mínima que garanta o
funcionamento contínuo do sistema. Conforme Figura 3 abaixo.
23
Figura 3 – Tanque de Equalização. Acervo Pessoal.
Para o dimensionamento da grade torna –se necessário determinar a área
útil. À área útil é o “espaço” vago entre as grades, por onde o fluído passa. Para o
seu dimensionamento utilizou-se a equação 1 abaixo:
Au =Q
V (Equação 1)
Au = Área Útil (m²)
V = Velocidade do Escoamento (m/s)
Q = Vazão (m³/s)
Para limpeza manual a inclinação pode varia de 45º a 60º e a velocidade de
0,30 m/s a 0,60 m/s (VON SPERLING, 2005), foi adotada a inclinação de 45º para
facilitar a manutenção (limpeza com o rastelo) e a velocidade de 0,45 m/s por ser o
valor médio da variação.
Foi adotada a espessura das barras de 0,2cm e o espaçamento entre elas de
0,2cm. Esses valores foram escolhidos em função do efluente gerado conter sólidos
de pequena granulometria.
Para o dimensionamento da seção do canal utilizou-se a equação 2 abaixo:
24
S =Au∗(a+t)
a (Equação 2)
S = Seção do Canal (m²).
Au = Área Útil (m²).
a = Espaçamento Entre Barras (cm).
t = Espessura das Barras (cm).
Após a passagem do efluente pelas grades e pelo tanque, considerando que
os sólidos grosseiros já foram removidos, a próxima etapa é a caixa de gordura,
tendo em vista que esse tipo de atividade possui em média 575 mg/L de óleos e
graxas e partículas com capacidade de flotar (GOMES, 2006). Para o
dimensionamento da área superficial da Caixa de Gordura utilizou – se a equação 3
abaixo:
As =Q
Vas (Equação 3)
A velocidade de ascensão pode variar de 1 a 15 m/h (VON SPERLING,
2005), foi adotada 8 m/h, pois este é o valor médio de variação.
As = Área Superficial (m²).
Q = Vazão (m³/s).
Vas = Velocidade de Ascensão (m/h).
O tempo de detenção hidráulica pode variar entre 1 a 15 minutos (VON
SPERLING, 2005), foi adotado o tempo de detenção hidráulica de 8 minutos, pois
este é o valor médio de variação.
Q = V/th Equação (4)
Q = Vazão (m³/s).
V = Volume (m³)
th = Tempo de Detenção Hidráulica (s).
25
Foi adotada a relação L/B = 2, ou seja L = 2B, onde L = Comprimento e B =
Largura. Essa relação foi escolhida para manter um formato de paralelepípedo
retangular afim de facilitar a inserção do anteparo na caixa de gordura.
Para o dimensionamento da largura e comprimento da caixa de gordura
utilizou – se a equação 5 abaixo:
As = L . B (Equação 5)
O caixa de gordura foi dimensionado para o formato de um paralelepípedo,
retangular. Para o dimensionamento do volume (da caixa de gordura) utilizou – se a
equação 6 abaixo:
V = L . B . H (Equação 6)
Onde V = volume, L = comprimento, B = largura e H = altura.
Foi adotada a calha parshall modelo CA-03, pré fabricada em fibra de vidro
com garganta de 3’’, dada a vazão necessária de escoamento. Essa calha possui
sensibilidade para medir vazões de 0,8 a 53,8 L/s. (Fonte <caldefiber.com.br>). A
Figura 4 abaixo apresenta um desenho esquemático da calha parshall.
Figura 4 – Imagem ilustrativa da Calha Parshall. Acervo Pessoal.
Todas as medidas apresentadas na figura acima estão na unidade metros.
26
Para calcular a eficiência esperada pelo sistema proposto foi utilizada a
equação 7 abaixo.
E = (DBOaf – DBOef)/ DBOaf (Equação 7).
E = Eficiência.
DBOaf = Concentração de matéria orgânica na entrada do sistema (afluente)
(mg/L)
DBOef = Concentração de matéria orgânica na saída do sistema (efluente)
(mg/L)
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6 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Após análises em laboratório e cálculos matemáticos encontrou - se os
seguintes valores de DBO, DQO, SST e pH para o efluente do laticínio em estudo,
os valores desses parâmetros segue no Quadro 1 abaixo.
Quadro 1 – Resultados dos Parâmetros.
Amostra DBO (mg/L) DQO (mg/L) SST (mg/L) pH
ARL 3744,23 6122,50 172,0 10,0 Fonte Acervo Pessoal.
Nota-se que a biodegradabilidade da água residuária do laticínio (DBO/DQO)
é de 63%, Considera-se, portanto, que o efluente é, em sua maior parte, composto
por material biodegradável, possibilitando o uso de sistemas que utilizam princípios
predominantemente biológicos.
Gomes (2006), encontrou em seus estudos um valor de DQO média de 2200
mg/L. No trabalho em estudo foi encontrado o valor de 6122,50 mg/L, a diferença
nos valores do parâmetro DQO encontrados por Gomes (2006) e os valores
encontrados neste trabalho se dá pelo diferente processo produtivo das empresas
de laticínios. O laticínio em estudo trabalha na produção de queijo minas e
pasteurização de leite, o estudado por Gomes produz iogurte, queijo “petit – suisse”,
manteiga, requeijão cremoso e queijo frescal, e refazem o reuso do soro. Gomes
(2006) observa que para o parâmetro DQO no efluente final a média das
concentrações ficou em 80 mg/L, e que a eficiência média de remoção foi de 95%.
Logo os resultados encontrados por Gomes (2006) com a eficiência do tratamento,
são semelhantes aos esperados por este trabalho.
Nirenberg e Ferreira (2005), encontraram em seus estudos um valor de 2600
mg/L de DBO para o efluente bruto, já o presente trabalho apresenta uma DBO de
3744,23 mg/L, a diferença entre os valores encontrados para os parâmetros de
DBO, no trabalho em estudo e os valores de Nirenberg e Ferreira (2005), se dão
pelo diferença no processo de produção. A empresa estudada por Nirenberg e
Ferreira (2005) tem a produção de determinado produtos, como, leite ou queijo até
uma complexa flexibilidade de multiprodutos, tais como, requeijão, cremes, sorvetes,
iogurtes, leite em pó, leite condensado, entre outros, e fazem reutilização do soro, já
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o laticínio em estudo neste trabalho produz queijo minas e leite pasteurizado.
Nirenberg e Ferreira (2005) caracterizam a eficiência da estação de tratamento do
parâmetro demanda bioquímica de oxigênio (DBO), onde percebem valores baixos
para o efluente tratado (30 mg/L). Percebe –se que os valores encontrados por
Nirenberg e Ferreira (2005) que o sistema adotado para o tratamento é eficiente.
Nirenberg e Ferreira (2005), encontraram em seus estudos um valor de pH =
9,8, já no trabalho em questão foi encontrado o valor de pH = 10,0, o valor
encontrado no presente trabalho se dá pelo uso de detergentes altamente alcalinos
(NaOH soda caustica) para a limpeza de equipamentos e do piso. Os valores
obtidos neste trabalho corroboram com aqueles encontrados por Nirenberg e
Ferreira (2005), que encontraram valores semelhantes.
Gomes (2006), encontrou em seus estudos um valor de SST = 500 mg/L. No
trabalho em estudo foi encontrado o valor de SST = 172 mg/L, a diferença nesse
valor se dá pelo diferente tipo de processo produtivo como já foi dito anteriormente.
Para atendimento da CONAMA 430/11 (BRASIL, 2011), o sistema de
tratamento removerá no mínimo 60% da DBO do efluente gerado, assim o sistema
comprova a sua eficiência e atende a legislações vigentes.
A área disponível do empreendimento para a construção do sistema de
tratamento, possui um desnível máximo de 2% e com área livre capaz de receber a
estação proposta.
Para o atendimento da CONAMA 430/11 (BRASIL, 2011), adotar-se-á uma
eficiência mínima de 80% na remoção de DBO. Esse valor suplanta aquele definido
por lei, para que se durante o processo ocorra algum erro o efluente final ainda
assim consiga atender o mínimo exigido pela legislação (que é de 60%).
Utilizando a equação que permite a estimativa da eficiência obtém-se que a
DBOef deve ter um valor de 749 mg/L para que o sistema alcance a eficiência
esperada de 80%.
Conforme cálculos já citados no trabalho, a grade do sistema de tratamento
foi dimensionada com os seguintes valores:
Área útil (Au) de 2 m².
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Espaçamento entre barras (a) de 0,2 cm.
Espessura das barras (t) de 0,2 cm.
Seção do canal (S) de 4 m².
Abaixo segue a Figura 5 que representa o sistema de grades utilizado no
sistema de tratamento. A grade tem 2,5m de altura por 1,6m de largura e o
espaçamento entra as barras é de 0,2cm.
Figura 5 – Imagem ilustrativa da Grade adotada. Fonte - Acervo Pessoal.
A caixa de gordura foi dimensionada a partir dos memoriais de cálculos já
apresentados no trabalho. A caixa tem o formato de um paralelepípedo retangular,
que tem as seguintes dimensões:
Volume (V) = 500 m³.
Área Superficial (As) = 400 m².
Comprimento (L) = 20 m.
Largura (B) = 10 m.
Altura (H) = 2,5 m.
30
A Figura 6 apresenta a caixa de gordura do sistema de tratamento.
Figura 6 – Imagem ilustrativa da Caixa de Gordura. Fonte - Acervo Pessoal.
O anteparo da caixa de gordura tem a finalidade de reter os óleos e graxas e
as substâncias com capacidade de flotar, está localizado a aproximadamente 2/3 da
entrada (13,5m) e a 1/3 da saída (6,5m) e mede 1,5m de altura, deixando uma
passagem livre para o efluente, portanto, de 1,0m.
Em seguida será apresentado o croqui do sistema montado, em sequência de
cada processo, na Figura 7.
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Figura 7 – Croqui do Sistema de Tratamento. Fonte - Acervo Pessoal.
Na Figura 8 é apresentada a planta do empreendimento com a localização
para a instalação do sistema de tratamento proposto. Onde se vê na Figura 8 o
prédio 1 é a fábrica, o prédio 2 o setor administrativo e o sistema de tratamento.
Figura 8 – Planta do empreendimento com a localização do sistema de tratamento. Fonte -
Acervo Pessoal
Fluxo
32
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS:
As ARL (água residuária de laticínios) são constituídas por parâmetros
físicos químicos relativamente poluentes, como a DBO, DQO, SST, pH, entre outros,
os quais exigem um tratamento de efluentes eficaz, assim reduzindo a carga
poluidora dos despejos e preservando a qualidade do meio ambiente.
Encontrou-se, em sua caracterização, 3744,23 mg/L de DBO, 6122,50 mg/L
de DQO, 172 mg/L de SST e pH 10,0. A área disponível do empreendimento para a
construção do sistema de tratamento, possui um desnível máximo de 2% e com de
área livre capaz de receber a estação proposta.
A DBO efluente deve ter um valor de 749 mg/L para que o sistema alcance a
eficiência esperada de 80%, e assim atenda o exigido pela legislação, já
considerando uma margem de erro da sua operação.
O sistema proposto constitui-se de grades (peneiras), um tanque de
equalização, uma caixa de gordura e uma calha parshall.
33
8 REFERÊNCIAS:
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