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UNIVERSIDADE DE RIBEIRÃO PRETO
Centro de Ciências Exatas Naturais e Tecnológicas
Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental
AVALIAÇÃO DE PROCESSOS BIOLÓGICOS UTILIZADOS NO
TRATAMENTO DE EFLUENTES DE LATICÍNIOS
DEVANIR DONIZETI DANIEL
RIBEIRÃO PRETO
2008
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DEVANIR DONIZETI DANIEL
AVALIAÇÃO DE PROCESSOS BIOLÓGICOS UTILIZADOS NO
TRATAMENTO DE EFLUENTES DE LATICÍNIOS
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em
Tecnologia Ambiental da Universidade de Ribeirão Preto para a
obtenção do título de Mestre em Tecnologia Ambiental.
Orientadora: Profa. Dra. Cristina F. Pereira Rosa Paschoalato
RIBEIRÃO PRETO
2008
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AGRADECIMENTOS
A DEUS, pela fé e esperança de um dia vencer na vida.
A minha família pela compreensão de minha ausência. Em especial a minha esposa
Neusa, pelos incentivos para atingir meus objetivos.
Ao amigo Ivo, colega de mestrado, quando das minhas dificuldades em concluir o
curso sempre me apoiou com sábios conselhos.
Aos todos os colegas de mestrados que foram decisivos na união de sempre estudar
para a finalização do curso.
A minha orientadora Prof. Dra. Cristina Paschoalato, pela sabedoria, pela grande
contribuição e principalmente pela paciência dispensada a mim.
Ao Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental, Prof.
Dr. Reinaldo Pisani Junior, que me motivou a fazer esse mestrado.
A Amiga Andreia Palharis, especialista em meio ambiente, pela colaboração no
projeto desse mestrado.
As Empresas as quais possuo um vínculo de consultoria e que disponibilizaram os
dados para a finalização desse trabalho.
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS
LISTA DETABELAS
LISTA DE ABREVIATURAS, SIMBOLOS E SIGLAS
RESUMO
ABSTRACT
1 INTRODUÇÃO
12
2 OBJETIVO
14
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
15
3.1 Indústria de laticínios 15
3.2 Principais características das águas residuárias 18
3.3 Legislação 24
3.4 Tratamento de efluente por processo biológico 27
3.4.1 Lodos ativados 29
3.4.2 Lodos ativados convencionais de fluxo contínuo 29
3.4.3 Lodos ativados de fluxos intermitentes por batelada 30
3.5. Sistemas anaeróbios de tratamento 31
3.5.1 Sistemas anaeróbios convencionais 32
4 METODOLOGIA
33
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
34
5.1 Identificação dos Laticínios 34
5.1.1 Laticínio A - Fabricação de manteiga 34
5.1.2 Laticínio B - Produção de leite Longa Vida 35
5.1.3 Laticínio C – Posto de recebimento de leite 36
5.2 Geração de efluentes industriais. 38
5.2.1 Sistema CIP de limpeza. 38
5.2.2 Sistema de limpeza por espumas 39
5.2.3 Sistema de lavagem manual 40
5.3 Tratamento de águas residuárias
41
5.3.1 Tratamento preliminar
41
5.3.2 Tratamento secundário
44
5.3.2.1 Laticínio A - Lodo ativado por batelada
44
5.3.2.2 Laticínio B - Filtro anaeróbio de fluxo ascendente
45
5.3.2.3 Laticínio C - Lodos ativados de fluxo contínuo
46
5.4 Levantamento de dados da produção
49
5.5 Característica dos efluentes dos laticínios A, B e C
50
5.6 Relação entre a Demanda Bioquímica de Oxigênio e a Demanda Química
Oxigênio
55
6 CONCLUSÕES
57
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
58
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 Participação estimada no destino de leite disponível no Brasil
15
Tabela 2 Caracterização de efluentes de laticínios
18
Tabela 3 Padrões da resolução CONAMA 357/05 de algumas
variáveis para as classes de água doce
25
Tabela 4 Padrões de lançamento de efluentes (resolução CONAMA
357/05)
26
Tabela 5 Padrões de lançamento de efluentes (decreto 8868/76)
27
Tabela 6 Resumo das atividades dos laticínios A, B e C
49
Tabela 7 Dados obtidos de DBO e DQO na entrada e saída do laticínio
A e cálculo da eficiência de remoção e carga afluente
50
Tabela 8 Dados obtidos de DBO e DQO na entrada e saída do laticínio
B e cálculo da eficiência de remoção e carga afluente
51
Tabela 9 Dados obtidos de DBO e DQO na entrada e saída do laticínio
C e cálculo da eficiência de remoção e carga afluente
51
Tabela 10 Valores médios das características dos tratamentos de água
dos laticínios A, B e C
56
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Fluxograma de metodologia aplicada 33
Figura 2 Fluxograma de fabricação de manteiga do laticínio A 34
Figura 3 Fluxograma do leite longa vida do laticínio B 36
Figura 4 Fluxograma de recebimento de leite do laticínio C 37
Figura 5 Silos – sistema de armazenamento de leite 38
Figura 6 Sistema CIP de limpeza 39
Figura 7 Lavagem por espuma 40
Figura 8 Fluxograma de tratamento de água residuária 41
Figura 9 Grade grossa e fina. 42
Figura 10 Caixa de areia 43
Figura 11 Caixa de Remoção de Óleos e Graxas 43
Figura 12 Tanque de aeração do laticínio A 44
Figura 13 Filtro anaeróbio do laticínio B 45
Figura 14 Saída de água tratada do laticínio C para rede municipal 46
Figura 15 Sistema de aeração do laticínio C 47
Figura 16 Decantação de lodo do laticínio C 47
Figura 17 Descarte de sobrenadante do laticínio C 48
Figura 18 Leito de secagem de lodo do laticínio C 48
Figura 19 Dados de entrada de leite dos laticínios A, B e C 50
Figura 20 Entradas de cargas orgânicas de DBO dos laticínios A, B e C. 52
Figura 21 Saídas de cargas orgânicas de DBO dos laticínios A, B e C. 52
Figura 22 Eficiência de remoção de carga DBO: laticínio A, B e C. 53
Figura 23 Entrada de cargas orgânicas de DQO dos laticínios A, B e C. 54
Figura 24 Saídas de cargas orgânicas de DQO dos laticínios A, B e C. 54
Figura 25 Remoção da carga de DQO dos laticínios A, B e C. 55
Figura 26 Relação entre DQO/DBO dos laticínios A, B e C. 55
LISTA DE ABREVIATURAS, SÍMBOLOS E SIGLAS
APHA
American Public Health Association
Art
Artigo
BMZ
Ministério de Cooperação Econômica e Desenvolvimento
Alemão
CETEC
Centro tecnológico de Minas Gerais
CETESB
Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental
CIP
Cleaning in place – lavagem no lugar
CONAMA
Conselho Nacional do Meio Ambiente
COPAM
Conselho de Política Ambiental
CV
Cavalo vapor
DBO
Demanda Bioquímica de Oxigênio
DBO
5
Demanda Bioquímica de Oxigênio 5 dias
DQO
Demanda Química de Oxigênio
FEAM
Fundação Estadual do Meio Ambiente
h
Hora
kw.h
quilowatt hora
L
Litro
L/d
Litro por dia
mg/L
Miligrama por Litro
MG
Minas Gerais
mL/L
Mililitro por litro
NTK
Nitrogênio Total Kejdhal
OG
Óleos e Graxas
OD
Oxigênio dissolvido
pH
Potencial hidrogeniônico
PVC
Cloreto de polivinila
SP
São Paulo
SST
Sólidos suspensos totais
SSV
Sólidos suspensos voláteis
UFMG
Universidade Federal de Minas Gerais
UNAERP
Universidade da Associação de Ensino de Ribeirão Preto
UNT
Unidade Nefelométrica de Turbidez
%
Porcentagem
o
C
Graus Celsius
RESUMO
A indústria de laticínios gera grandes volumes de efluentes com elevadas cargas
orgânicas sob a forma de compostos carbonados, nitrogenados e fosfatados os
quais são indispensáveis à vida. Este fato torna muito importante a recuperação
das formas originais destes compostos, visando o equilíbrio do seu ciclo na
natureza e a manutenção das espécies animais e vegetais. Os processos
tradicionais de sistemas biológicos para tratar efluentes da indústria de laticínios
demonstram eficácia para produzir um efluente que atinja os padrões exigidos. Os
custos de construção, manutenção, disponibilidade de área para implantação de
materiais de construção e dos equipamentos, bem como, a mão-de-obra
especializada são considerados como fatores que determinam a escolha do tipo de
processo a ser implantado. A seleção da tecnologia adequada para o tratamento de
efluentes visa o investimento inicial e os custos de operação, retornando à
natureza os insumos utilizados em qualidade pelo menos equivalente, sem
transferir nenhuma parte do problema para outro local. Desta forma, o presente
trabalho efetuou um levantamento de dados em três laticínios onde foram
escolhidos diferentes processos produtivos e seus respectivos tratamentos de
efluentes. Foram coletados dados da produção referente ao ano de 2007 e
analisados os efluentes industriais mês a mês de cada laticínio nos parâmetros de
DBO e DQO, com a finalidade de conhecer a remoção de cada tratamento.
Observou-se que mesmo com aumento de volume de matéria-prima desde que
gradativamente, os sistemas biológicos, lodo ativado em processo contínuo; lodo
ativado em processo batelada e filtro anaeróbio de fluxo ascendente de leito fixo,
operam com remoção da carga orgânica apresentando eficiência acima de 90%.
Os resultados obtidos no estudo demonstraram que os sistemas biológicos
aeróbios e anaeróbios atendem a eficiência de remoção citada na legislação
vigente.
Palavras Chaves: efluente de laticínio, processo biológico, efluente industrial.
ABSTRACT
The dairy processing industry generates large volumes of waste with high organic loads
in the form of compounds carbonados, nitrogen and phosphate which are essential to
life. This fact makes it very important to recover the original forms of these compounds,
seeking the balance of its cycle in nature and maintenance of animal and plant species.
The traditional processes of biological systems to treat effluent from the dairy industry
to demonstrate effectiveness to produce an effluent that achieves the required standards.
The cost of construction, maintenance, availability of area for deployment of
construction materials and equipment, and the workforce are regarded as specialized
factors that determine the choice of the type of process to be implanted. The selection of
appropriate technology for the treatment of effluent targets the initial investment and
costs of operation, returning to nature the inputs used in quality at least equivalent,
without transferring any part of the problem to another location. Thus, this work made a
survey of data in three dairy where they were chosen different production processes and
their treatment of effluents. We collected data of production for the year 2007 and
analysed the industrial effluents month to month of each laticínio the parameters of
BOD and COD, with the purpose of ascertaining the removal of each treatment. It was
observed that even with increased volume of raw material from which gradually,
biological systems, activated sludge in continuous process; activated sludge process in
batch and anaerobic filter upward flow of fixed bed, operating with removal of organic
load presenting efficiency above 90%. The results obtained in the study demonstrated
that aerobic and anaerobic biological systems meet the efficiency of removal cited in the
existing legislation.
Keyworks: waste water of dairy, biological process, waste water of industrial
12
1 INTRODUÇÃO
A crescente degradação do ambiente tem gerado preocupações de ordem global,
de modo que uma relevante importância tem sido dada ao fato, e a consciência dos
problemas ambientais aparece como um ponto importante a respeito do crescimento
material, econômico e da qualidade de vida. Além disso, o ambiente tem sido
considerado uma dimensão do desenvolvimento e deve ser indicado em todos os níveis
de decisão (BRAILE e CAVALCANTI, 1993; MATTO e FILHO, 1999).
O setor de alimentos destaca-se dentre as atividades industriais do ponto de vista
ambiental por apresentar um grande consumo de água e uma alta geração de efluentes
por unidade produzida, além de gerar um grande volume de lodo nas estações com
tratamento biológico (KAMJEA WON, 2000).
A indústria de laticínios é um exemplo desse setor, na qual as operações de
limpeza de silos, tanques, pasteurizadores, homogeneizadores, tubulações, etc. geram
um grande volume de efluente com uma elevada carga orgânica. As águas de lavagens
são constituídas basicamente de leite (tanto a matéria-prima como seus derivados),
refletindo em um efluente com elevada Demanda Química de Oxigênio (DQO),
Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), óleos e graxas, nitrogênio, fósforo, etc.
(BRIÃO, 2000).
Quando não avaliados e tratados devidamente, os setores para produção de
laticínios apresentam um grande potencial poluidor, apresentando riscos ambientais
tanto na forma fluída quanto na forma de produtos secos.
Os programas preventivos podem reduzir a geração do volume e da carga de
efluentes, minimizando custos com o tratamento e podendo haver benefícios
econômicos com a recuperação de sólidos do leite e adaptação de processos para o reuso
das águas.
Variados tipos de ações podem constituir atitudes preventivas para o setor de
laticínios, desde a instalação de um simples tanque para o recebimento do primeiro
enxágüe ou até mesmo a inserção de tecnologias emergentes, como sistemas de
separação por membranas. Em contrapartida, os custos também são variados, podendo
representar barreiras para a minimização de efluentes que são levados ao tratamento
final.
As técnicas de tratamento para estes efluentes geralmente estão associadas aos
13
processos tradicionais que combinam tratamento físico (ou fisico-químico) e tratamento
biológico. Entretanto, os processos tradicionais que combinam métodos físico-químicos
e biológicos para tratar esse tipo de efluente demonstram carência na remoção de
compostos eutrofizantes tais como nitrogênio e fósforo, deixando lacunas quanto à
qualidade do efluente tratado.
A moderada eficiência destes processos para remoção de compostos
eutrofizantes, bem como as desvantagens específicas de cada tratamento biológico
levam cada vez mais, à busca de sistemas que atendam às necessidades crescentes
referentes à qualidade do efluente tratado.
A aplicação de técnicas para o tratamento de efluentes tem sido valorizada no
sentido de recuperação de compostos presentes na corrente descartada para um possível
reuso desses compostos, tal como as proteínas, ocorrendo cada vez mais um maior
número de pesquisas com vistas nesse objetivo.
14
2 OBJETIVO
Avaliar diferentes sistemas de tratamento de efluentes por processo biológico
utilizado em laticínios e comparar a eficiência na remoção de carga orgânica de cada
processo para identificar o mais adequado para este tipo de indústria.
15
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 Indústria de Laticínios
A indústria de laticínios é um importante segmento da economia brasileira. Em
2004 a indústria de leite no Brasil movimentou em torno de R$ 14,5 bilhões, com um
volume de 23,5 bilhões de litros de leite.
A sua participação em faturamento, neste mesmo ano, foi de 8% no conjunto das
Indústrias de Alimentação Brasileiras. O Brasil possui cerca de 1.975 laticínios. Minas
Gerais representa 34,4 % dos estabelecimentos, São Paulo 13% e Goiás 10,4%.
Aproximadamente 55% dos laticínios têm capacidade menor que 10.000
litros/dia de leite e apenas 5,5 % dos laticínios têm capacidade superior a 100.000
litros/dia de leite. Destes, 28,8% estão em Minas Gerais e 20,2% em São Paulo
(NEVES et al, 2005).
O Brasil é um país com potencial exportador de produtos lácteos, apesar do
crescente consumo no mercado interno. Na Tabela 1 está apresentada à participação
estimada no destino de leite disponível no Brasil.
Tabela 1 Participação estimada no destino de leite disponível no Brasil
Produto Porcentagem (%)
Queijos 33,7
Leite Longa Vida 18,8
Leite em Pó 14,4
Leite in natura 11,3
Leite Pasteurizado 7,50
Outros 14,39
Fonte: Neves, et al 2005
O queijo é o derivado que mais utiliza leite em sua produção, demandando um
total médio de 10 litros de leite por quilo produzido, com a participação de 33,7% da
produção nacional de leite.
16
Entretanto, segundo a FEAM/MG perto de 90% das indústrias de laticínios não
tratam seus efluentes, lançando nos corpos d’água toda a carga orgânica. A questão
ambiental em laticínios passou a ser tratada com mais rigor a partir da década de 90.
Órgãos de fiscalização como a CETESB/SP e a FEAM/MG, têm sido
implacáveis no monitoramento dos despejos de efluentes nos corpos d’água. O grande
problema ainda é a geração do soro, segundo informações dos laticínios, na fabricação
de queijos 75% do volume destes são descartados em forma de soro. O tratamento do
soro despende de elevado valor, devido sua alta concentração de matéria orgânica em
torno de 3.000 mg/L (MONROY et al.1995). Segundo essa informação, considerando
uma produção de aproximadamente 33,7% dos quase 24 bilhões de litros de leite em
queijo, tem-se 8,088 bilhões de leite destinado a soro, desses 6,066 bilhões de litros são
de soro de leite.
Com toda essa carga estima-se um equivalente populacional em torno de
923.287 habitantes. Com isso, não se tem medido esforços em trabalhos com novos
produtos, para agregar o soro que é constituído de proteínas nobres, lipídeos, sais
minerais, ácido lático e ainda uma taxa significativa de lactose em torno de 4%, para o
aproveitamento no consumo da população. Algumas bebidas lácteas, sobremesas, doces
têm sido desenvolvidos para suprir essa demanda, resta então a água de lavagem dos
laticínios (ALAIS, 1971).
De acordo com experiências nesse setor a taxa de consumo de água em relação
ao leite está em torno de 800 mL a 2000 mL de água por um litro de leite produzido,
essa média está contemplando tanto a fabricação de queijos quanto os beneficiamentos
do mesmo.
Os efluentes das indústrias de laticínios abrangem àqueles gerados no processo,
os esgotos sanitários e as águas pluviais captadas na respectiva indústria. As águas de
refrigeração e as de caldeiras não são geralmente consideradas como águas residuárias,
tendo em vista que o seu uso costuma ser feito em sistema de recirculação. Os
constituintes presentes no efluente industrial incluem substâncias orgânicas associadas
ao leite, tais como: gorduras, proteínas e carboidratos; detergentes e desinfetantes
usados nas operações de lavagem e sanitização; areia e poeira removidas nas operações
de lavagens de pisos e latões de leite e ainda lubrificantes empregados em determinados
equipamentos. Porém ainda podem estar presentes ingredientes como: açúcar, essências,
17
condimentos diversos, e subprodutos como o soro (produção de queijo) e o leitelho
(soro da produção de manteiga).
Os despejos líquidos poluentes têm origem na lavagem e/ou no enxaguamento
de latões de leite, tanques diversos (inclusive de caminhões de coleta de leite e silos de
armazenamento), tubulações de leite, mangueiras de soro, bombas, equipamentos,
utensílios utilizados diretamente na produção, pisos e paredes, nos vazamentos de leite
em tubulações e equipamentos correlatos, inclusive pasteurizadores e evaporadores; nas
descargas de misturas de sólidos de leite e água por ocasião do início e interrupção do
funcionamento de pasteurizadores, trocadores de calor, separadores e evaporadores e no
descarte de soro, leitelho e leite ácido nas tubulações de esgotamento de águas
residuárias, nas descargas de sólidos de leite retidos em clarificadores; de finos oriundos
da fabricação de queijos; de produtos e materiais de embalagem perdidos nas operações
de empacotamento, inclusive aqueles gerados em colapsos de equipamentos e na quebra
de embalagens (MACHADO et al, 1999).
Apesar da similaridade com os esgotos domésticos, os efluentes de laticínios
apresentam algumas características que merecem consideração especial, como: ampla
variação de vazão, carga, composição, temperatura, pH e alta demanda de oxigênio
inicial. Portanto, em relação aos esgotos domésticos, estes são consideravelmente mais
concentrados e mais rapidamente degradáveis. A TABELA 2 mostra algumas
caracterizações de efluentes das indústrias de laticínios relatadas por diversos
pesquisadores, observa-se que os parâmetros variam em função dos produtos
industrializados.
Segundo Sperling (1996), a vazão e a qualidade dos efluentes gerados pela
agroindústria são dependentes, dentre outros fatores, do tipo e porte da indústria, dos
processos empregados e do grau de reciclagem. Dessa forma, mesmo que duas empresas
produzam essencialmente o mesmo produto, o potencial poluidor pode ser diferente
entre si.
No caso específico da indústria de laticínios, a composição detalhada do efluente
é influenciada por fatores tais como: processos industriais em curso, volume de leite
processado, condições e tipos de equipamentos utilizados, práticas de redução da carga
poluidora e do volume de efluentes; atitudes de gerenciamento e da indústria em relação
às práticas de gestão ambiental; quantidade de água utilizada nas operações de limpeza
e no sistema de refrigeração.
18
Tabela 2 Caracterização de efluentes de laticínios
Referências Produtos
Valores em mg/L
DBO DQO SST SSV NTK OG pH
Wilson e
Murphy
(1986)
Queijo, leite
em pó e creme.
1900 3390 850 760 130 290 6-7
Cocci et al.
(1991)
Queijo,
sorvete, creme
e iogurte.
4800 12000 400 ___ ___ ___ 4-12
Ozturk et
al.(1993)
Leite
pasteurizado,
iogurte,
manteiga e
queijo.
500-
1300
950-
2400
90-
450
___ 70-85
110-
260
5-
9,5
Kasapgil et
al. 1994)
Leite
pasteurizado e
creme
1200-
4000
2000-
6000
350-
1000
330-
940
50-
60
300-
500
8-11
Monroy et
al. (1995)
Queijo 3000 4430 1110 ___ ___ 754 7,3
Fonte: Fundação Centro Tecnológico de Minas Gerais (CETEC)
Dois aspectos devem ser considerados na implantação de sistemas de tratamento
de efluentes de laticínios. O primeiro é que o soro e o leitelho devem ser encarados
como insumos que podem ser utilizados para o processamento de inúmeros outros
produtos, e não devem ser admitidos nas estações de tratamento de efluentes, para não
elevar os custos da implantação e operação, além de prejudicar o bom funcionamento do
reator biológico. O segundo aspecto refere-se às diversas medidas de controle de
produção que devem ser adotadas pelos laticínios com o intuito de reduzir a carga
orgânica do efluente e o consumo de água, estando este último geralmente acima do
recomendado (MACHADO, et al, 1999).
3. 2 Principais Características das Águas Residuárias
As características de uma água residuária (temperatura; cor; odor; turbidez e
sólidos) se apresentam em função do uso do gerador de despejo. Para cada tipo, busca-
se o reconhecimento dos poluentes passíveis de estarem presentes, por meio da
identificação e quantificação das principais impurezas destas águas. Com base na
tipologia da fonte geradora, podem-se relacionar os parâmetros a serem avaliados em
19
análises laboratoriais, cujos resultados subsidiarão a verificação ao atendimento legal ou
o estabelecimento do nível de controle exigido. Para tanto, utiliza-se a determinação de
parâmetros típicos de alteração das propriedades físicas, químicas e biológicas da água,
ou seja, busca-se identificar e quantificar impurezas por meio de medições das
propriedades da água (LIMA, 2005).
A temperatura das águas residuárias é um parâmetro de grande importância
devido a seu efeito na vida aquática. A elevação da temperatura por lançamento de
despejos industriais aquecidos, por exemplo, podem causar danos as espécies de peixes
existentes no curso de água. Além disso, o oxigênio é menos solúvel em água quente do
que em água fria (a água a 0°C contém uma concentração de 14 mg/L de oxigênio; a
20ºC 9 mg/L e a 35ºC menor que 7 mg/L), (BRAILE e CAVALCANTI, 1979).
A elevação da temperatura também produz estimulação das atividades
biológicas, resultando em consumo de oxigênio, justamente na ocasião em que a água
contiver uma quantidade menor desse elemento. Por isso, as condições sanitárias
tendem a se agravar durante o verão. Um aumento súbito na temperatura de cursos de
água poderá resultar em alta taxa de mortalidade da vida aquática, além disso, pode
causar o aparecimento de fungos e plantas aquáticas indesejáveis (BRAILE e
CAVALCANTI, 1979).
A cor é variável, o odor é provocado por gases produzidos pela decomposição da
matéria orgânica e é característico da fonte, já a turbidez é causada por sólidos em
suspensão. A quantidade de sólidos presentes nas águas residuárias, mesmo que
relativamente pequenas, causam enorme poluição. Como as tecnologias de tratamento
fundamentam-se na escolha de métodos de separação, torna-se imprescindível
identificar que tipo (característica química) e forma (tamanho) estes sólidos apresentam.
De acordo com o tamanho e estado dos sólidos, estes são classificados em:
suspensão (retidos em filtros) e sólidos dissolvidos (passam por filtros). Quanto às
características químicas classificam-se em sólidos voláteis (estimativa da matéria
orgânica nos sólidos) e sólidos fixos (matéria inorgânica ou mineral). Pela
decantabilidade podem ser classificados em sólidos sedimentáveis e não sedimentáveis.
As partículas classificadas como dispérside (átomos e moléculas) e como
dispersóide (colóide) podem ocorrer pela adição de produtos químicos que promovem a
união de várias partículas pequenas transformando-as em uma partícula grande. Este
processo é conhecido como coagulação e pode ocorrer também, por meio de bactérias
20
que irão digerir o material biodegradável que se encontra dissolvido. Estes exemplos
ilustram a importância do aprofundamento do estudo dos sólidos para o direcionamento
das opções de tratamento de efluentes líquidos. A determinação desses parâmetros se dá
mediante as análises gravimétricas, com medição das massas de sólidos após a
evaporação da água a 105ºC (sólidos totais) e calcinação.
As principais características químicas das águas residuárias são: matéria
orgânica, nitrogênio total, fósforo, pH, alcalinidade, cloretos, óleos e graxas, e
inorgânicos.
Devido às dificuldades analíticas para determinar a composição da matéria
orgânica de um efluente, tem-se como procedimento já consolidado a utilização de
métodos indiretos, que indicam o “potencial poluidor” do despejo, dentre os quais se
destacam o da DBO e a DQO (LIMA, 2005).
A Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) como é conhecida, pode ser
entendida como a quantidade de oxigênio necessária para a oxidação da matéria
orgânica, através da ação de bactérias. Por outro lado, a oxidação é um processo de
simplificação de matéria orgânica através de microrganismos em substâncias mais
simples, tais como NH
3
, CO
2
, H
2
O e sais minerais. É uma medida que procura retratar
em laboratório o fenômeno a ser realizado no corpo d' água. No entender de Saint Marc
(1979) a DBO “serve para medir o peso do oxigênio dissolvido (por volume unitário de
água) utilizado no decorrer do processo biológico de degradação de matérias orgânicas”.
O ensaio laboratorial de DBO é realizado a uma temperatura constante de 20°C e
durante um período de incubação de 5 dias. Quando de sua determinação, devem ser
levados em consideração certos cuidados devido a possíveis interferências na ação
bacteriana, já que as bactérias são as principais protagonistas do teste (DERISIO, 2002).
Segundo Lima (2005) as vantagens da utilização desse parâmetro são: indicação
aproximada da fração biodegradável do despejo, indicação da velocidade de degradação
e do consumo de oxigênio e a determinação aproximada da quantidade de oxigênio
necessária para estabilização da matéria orgânica. Quanto às desvantagens da utilização
da DBO temos baixos valores de DBO que podem ser falsamente obtidos quando os
microrganismos não estão adaptados ou inibidos por substâncias tóxicas e o teste é
demorado.
A Demanda Química de Oxigênio (DQO) em mg/L, que como a DBO é um
indicador da presença de matéria orgânica, pode ser definida como a quantidade de
21
oxigênio necessária para a oxidação da matéria orgânica com um auxílio de um agente
químico oxidante (dicromato de potássio) em meio ácido. Então, enquanto que na DBO
se tem uma oxidação com o auxílio de bactérias, na DQO o fenômeno é provocado pela
ação de uma substância química. Geralmente os valores da DQO são maiores que da
DBO e em testes de laboratório a DQO que é realizada num prazo muito menor que a
DBO, é determinada em primeiro lugar e os resultados servem de orientação para o teste
da DBO (DERISIO, 2002).
Em geral os sistemas de tratamento constituem-se de várias unidades,
sequencialmente dispostas, cada uma delas cumprindo objetivos específicos. Para
reduzir os efeitos poluentes do setor industrial, as técnicas de tratamento de fim de tubo
têm sido aperfeiçoadas, ao mesmo tempo em que atitudes de prevenção de poluição são
implementadas para se minimizar a geração dos resíduos (METCALF e EDDY, 1991).
O controle de fim de tubo está focalizado em capturar o efluente depois que o
mesmo foi gerado e tratá-lo antes de ser lançado ao ambiente. A produção mais limpa
pretende integrar os objetivos da produção, a fim de reduzir os resíduos e as emissões
em termos de quantidade e toxicidade. A prevenção à poluição ou redução da geração
na fonte refere-se a qualquer prática, processo, técnica ou tecnologia que vise à redução
e/ou a eliminação de resíduos na fonte geradora em volume, concentração ou toxicidade
(QUARESMA e PACHECO, 2000). A minimização de índices indicadores de poluição
deve ser avaliada não somente no tratamento final, mas vista como uma oportunidade
para se reduzir custos nas linhas de produção, otimizando-se as mesmas e aumentando a
lucratividade e eficiência do processo.
O sistema de tratamento é concebido com base no conhecimento das
características do efluente bruto, com a identificação dos tipos de impurezas presentes e
suas propriedades, correlacionando-as às operações e processos unitários disponíveis
para separação ou eliminação de poluentes de sua fase líquida.
Um tratamento de efluente adequado exige rigoroso controle do sistema
utilizado, entendimento sobre a influência dos compostos tóxicos no processo e
eficiência na remoção da carga tóxica, medida, muitas vezes, quanto à redução de
demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio (DBO),
ecotoxicidade, ou dos compostos cuja remoção é indispensável para disposição final
(PATOINE et al., 1997; UBAY et al., 1998; COSTA et al., 2003; ARAÚJO et al., 2005;
SANTOS et al., 2006).
22
Para efluentes complexos, o processo de tratamento mais amplamente usado é o
tratamento biológico por lodos ativados (PUJOL, 1992), que consiste de uma complexa
assembléia de microrganismos composta por bactérias, protozoários, fungos e
micrometazoários, que oxidam os compostos orgânicos e inorgânicos presentes nos
efluentes (BENTO et al., 2005). A estrutura da comunidade tem forte relação com as
condições operacionais do sistema de tratamento, de modo que a avaliação
microbiológica do lodo é capaz de fornecer informações sobre a performance da estação
(POOLE, 1984).
Existem várias operações e processos com a mesma finalidade. Portanto, será
preciso verificar quais se aplicam de forma conveniente aos objetivos do tratamento.
Normalmente, estes objetivos se referem ao nível de qualidade do efluente tratado,
compatível com a capacidade de assimilação do corpo receptor, obedecendo aos padrões
mínimos de lançamento, ou seja, depende do padrão de emissão descrito na legislação
vigente do local onde se encontra a fonte poluidora.
O sistema a ser proposto deverá contemplar etapas particulares com finalidades
específicas na remoção de algumas impurezas, a saber: preliminar, primário, secundário
e terciário (LIMA, 2005).
As unidades preliminares de tratamento geralmente encontradas nas estações de
tratamento de efluentes nas indústrias de laticínios são as grades simples; usadas para
retirada de sólidos grosseiros (como embalagens plásticas e finos de queijo); e os
desarenadores utilizados na remoção da areia proveniente das operações de lavagem de
piso, latões e caminhões graneleiros, que fazem à entrega do leite na plataforma de
recepção (MACHADO, et al, 1999).
Para retirada de gorduras em estado livre, são empregadas caixas de gordura
comuns que permitem a sua separação e retirada manual ou ainda, por meio de
raspadores na superfície. Segundo Marshall e Harper (1984), para melhor desempenho
das caixas de gordura, as seguintes condições devem ser evitadas: temperatura na
entrada da caixa acima de 35°C, pH maior que 8,5 onde ocorre a saponificação ou
emulsificação e o excesso de detergentes que prejudicam a eficiência da separação pela
formação de gotículas de menor tamanho, com menor velocidade ascensional. As caixas
de gordura são utilizadas em sistemas de tratamento aeróbio e anaeróbio.
No caso de formação de emulsão, esta deve ser quebrada pela adição de
produtos químicos e utilização de flotação com ar dissolvido. Apesar da eficiência de
23
remoção melhorar significativamente, a flotação apresenta custos operacionais elevados,
além de gerar lodo químico, que deve ter uma destinação adequada, ou seja, devem ser
adensados e digeridos apropriadamente para posterior secagem geralmente no solo ou
reutilizados como fertilizantes devido a sua rica composição orgânica.
O tratamento secundário por sua vez, destina-se a degradação biológica de
compostos carbonáceos, que são muito utilizados para tratamento de efluentes nas
indústrias de laticínios, em virtude da grande quantidade de matéria orgânica facilmente
biodegradável presente em sua composição.
Quando essa degradação é realizada, naturalmente ocorre a decomposição de
carboidratos, óleos e graxas e de proteínas a compostos mais simples e a gases, como:
CO
2
, H
2
, NH
3
, CH
4
, H
2
S, etc., dependendo do tipo de processo predominante. As
bactérias que efetuam o tratamento, por outro lado se multiplicam e têm a sua massa
total aumentada em função da quantidade de matéria degradada. Quando se empregam
processos aeróbios, a produção de biomassa é bem maior do que quando se empregam
processos anaeróbios.
De maneira geral, a grande maioria das estações de tratamento construídas no
Brasil alcança apenas o nível secundário de tratamento, que é suficiente para o
atendimento legal das exigências dos padrões de lançamento. Porém, em muitas
situações, torna-se necessário o alcance do nível terciário quando a qualidade do corpo
receptor assim o exigir; pois o efluente do tratamento secundário ainda possui nutriente
e fósforo em quantidades, concentrações e formas que podem provocar problemas ao
corpo receptor, como o fenômeno de eutrofização (LIMA, 2005).
Com o objetivo de propor soluções tecnológicas economicamente viáveis para o
controle ambiental em diversos segmentos industriais de médio e pequeno porte no
estado de Minas Gerais, foi aprovado pelo Ministério de Cooperação Econômica e
Desenvolvimento Alemão (BMZ), em conjunto com o governo do Estado de Minas
Gerais, o Projeto Minas Ambiente. Este projeto foi desenvolvido pelo Departamento de
Engenharia Sanitária e Ambiental da UFMG, em parceria com outras instituições de
ensino, pesquisa e controle ambiental no Estado de Minas Gerais.
No âmbito do subprojeto 3 do Projeto Minas Ambiente, foram desenvolvidas
pesquisas na área de tratamento de efluentes líquidos da indústria de laticínios, no
período de setembro de 2001 a agosto de 2002. Os resultados das pesquisas encontram-
se consolidados em um relatório final (MACHADO et al, 2002). Para tal, foi implantada
24
uma estação experimental para o tratamento de efluentes com as seguintes etapas:
tratamento preliminar, tanque de equalização e filtro anaeróbio, sendo este último
seguido de três unidades de pós-tratamento operando em paralelo, a saber: a) biofiltro
aerado submerso, b) filtro biológico percolador; e c) disposição no solo.
Entretanto, a opção pela utilização de somente uma fase anaeróbia, como
tratamento dos efluentes gerados pela atividade, capaz de reduzir as concentrações de
matéria orgânica em níveis aceitáveis pela legislação, exige um maior conhecimento a
respeito da influência da altura da camada de meio suporte, das cargas hidráulica e
orgânica aplicadas ao filtro anaeróbio. Assim como o comparativo de custos de
implantação e operação com sistemas mecanizados atualmente empregados no Brasil, a
exemplo do sistema de lodos ativados (GOMES, A.L.; CHERNICHARO, C.A.L. 2007).
3.3 Legislação
A preservação, melhoria e recuperação da qualidade ambiental propiciam à vida,
visando assegurar no país, condições ao desenvolvimento socioeconômico, aos
interesses da segurança nacional e à proteção da dignidade da vida humana (Lei
6938/81).
A preocupação com o meio ambiente e com o aumento da produtividade passou
a orientar a busca por novas tecnologias, que incorporadas aos processos tradicionais,
otimizassem a capacidade competitiva. No controle ambiental, o maior efeito junto às
pequenas e médias empresas foi à definição de uma legislação ambiental, com suas
várias resoluções e padrões de lançamento a serem entendidos. No Brasil, esse assunto
ganhou destaque a partir da implementação da Política Nacional do Meio Ambiente, do
sistema de licenciamento ambiental e da aprovação da lei de crimes ambientais, que
prevê pena de reclusão e multa para quem lesarem o meio ambiente. Nesse contexto, o
tratamento e a disposição adequada de resíduos industriais e sanitários, por parte das
empresas, tornam-se uma obrigação perante a lei e a opinião pública (SILVA, 2006).
De acordo com a Resolução CONAMA n.357/05 para as águas de classe
especial não é tolerado lançamento de substâncias poluentes, deverão ser mantidas as
condições naturais do corpo de água. Para as águas de classe 1, substâncias que formem
depósitos objetáveis devem estar ausentes, inclusive espumas não natural; óleos e
graxas; substâncias que comuniquem gosto ou odor e corantes artificiais (art.14, letra
25
“b, c, d”). Para as águas de classe 2 (art. 15, Inciso I) e 3 (art. 16, letra “a”) não é
permitida a presença de corantes artificiais que não sejam removíveis por processo de
coagulação, sedimentação e filtração convencionais. Nas águas da classe 4 (art. 17)
devem estar virtualmente ausentes materiais flutuantes e substâncias facilmente
sedimentáveis que contribuam para o assoreamento de canais de navegação, mas tolera-
se a presença de óleos e graxas. Na TABELA 3 estão apresentados os Padrões da
Resolução CONAMA 357/05 de algumas variáveis para as classes de água doce.
Tabela 3 Padrões da Resolução CONAMA 357/05 de algumas variáveis para as classes
de água doce
Classes de Qualidade
Variáveis
1 2 3 4
pH
6,0 a 9,0
6,0 a 9,0
6,0 a 9,0
6,0 a 9,0
Oxigênio
Dissolvido
= ou >
6,0 mg/L O
2
= ou > 5,0
mg/L O
2
= ou >
4,0 mg/L O
2
= ou >
2,0 mg/L O
2
Demanda
Bioquímica de
Oxigênio
20ºC até
3,0 mg/L O
2
20ºC até
5,0 mg/L O
2
20ºC até
10,0 mg/L O
2
-
Turbidez
até
40 UNT
até
100 UNT
até
100 UNT
-
Como aspecto relevante da Resolução 357/05 o art. 34 estabelece que os
efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados, direta ou
indiretamente, nos corpos de água desde que obedeçam as condições e padrões
previstos. As condições de lançamento de efluentes estão apresentadas na TABELA 4.
Embora a Resolução CONAMA 357/05 não faça referência ao parâmetro DQO
na classificação dos corpos d’água e nos padrões de lançamento de efluentes líquidos,
algumas legislações ambientais estaduais estabelecem limites máximos para este
parâmetro em seus padrões de lançamento. A demanda química de oxigênio (DQO) é
um parâmetro global utilizado como indicador do conteúdo orgânico de águas
residuárias e superficiais, e bastante utilizado no monitoramento de estações de
tratamento de efluentes líquidos.
26
Tabela 4 Padrões de lançamento de efluentes (Resolução CONAMA 357/05)
Parâmetro Valor Limite
pH
Temperatura
Materiais Sedimentáveis *
Óleos e Graxas: Óleos minerais e
Óleos vegetais e gorduras animais
Materiais Flutuantes
entre 5 e 9
inferior a 40ºC
≤ 1mL/L
≤ 20 mg/L
≤ 50 mg/L
ausentes
* em teste de 1 hora em cone Imhoff
Os parâmetros para controle da carga orgânica são aplicados de forma diferente
em alguns Estados. No Estado de São Paulo o controle é realizado utilizando-se
somente a DBO como parâmetro, sendo exigido a redução de carga orgânica de 80% ou
ainda que a DBO apresente concentração máxima de 60 mg O
2
/L.
A legislação ambiental é muito dinâmica, já que cada estado brasileiro possui
legislação própria, através de suas Autarquias, mesmo aquela aplicada à indústria.
Como estamos estudando o tratamento de efluentes industriais de dois laticínios
localizados em diferentes estados, necessitamos conhecer os padrões de lançamento dos
efluentes, principalmente dos Estados de São Paulo e de Minas Gerais, com enfoque
especial para suas especificidades.
A Companhia de Tecnologia de Saneamento Básico e de Controle da Poluição
das Águas (CETESB) de acordo com a lei n° 118, de 29 de Junho, de 1973, além de
exercer outras atividades têm como finalidade efetuar o controle de qualidade das águas
residuária. Procedendo a estudos, pesquisas, treinamento e aperfeiçoamento de pessoal e
a prestar assistência técnica especializada à operação e manutenção de sistemas de
águas de esgoto e resíduos industriais do estado de São Paulo.
O Decreto nº. 8468 de 8 de Setembro de 1976 que aprova o Regulamento da Lei
nº. 997, 31 de Maio de 1976 que dispõe sobre a prevenção e o controle da Poluição do
Meio Ambiente, compete à CETESB as atribuições para o controle e a preservação do
Meio Ambiente. É importante ressaltar a classificação das águas segundo os usos
preponderantes, os padrões de emissão de efluentes nos corpos d’água (art.18),
conforme TABELA 5, e as condições dos efluentes de qualquer fonte poluidora que são
lançados em sistemas de esgotos providos de tratamento com capacidade e de tipo
27
adequados (art.19). O mesmo artigo cita sobre o destino do lodo proveniente de
sistemas de tratamento das fontes de poluição industrial, bem como o material
proveniente da limpeza de fossas sépticas, ressaltando que os efluentes líquidos
provenientes de indústrias deverão ser coletados separadamente, através de sistemas
próprios independentes, conforme sua origem e natureza.
Tabela 5 Padrões de lançamento de efluentes (Decreto nº. 8468/1976)
Parâmetro Valor Limite
pH
Temperatura
Materiais Sedimentáveis
Óleos e Graxas
Demanda Bioquímica de Oxigênio
entre 5 e 9
inferior a 40ºC
≤ 1mL/L
≤ 100 mg/L
menor que 60 mg O
2
/L ou redução de 80%
Fonte: CETESB, 1976
No Estado de Minas Gerais o COPAM através da Deliberação Normativa nº.
10/86 estabelece através do artigo 15 que a DBO
5
a 20ºC seja de 60 mg/L, podendo este
limite ser ultrapassado no caso do sistema de tratamento de águas residuárias reduzir a
carga poluidora de efluente, em termos de DBO
5
a 20ºC do despejo em no mínimo de
85%, e, para DQO máximo de 90 mg/L, podendo este limite ser ultrapassado no caso do
sistema de tratamento de águas residuárias reduzir a carga poluidora de efluente, em
termos de DQO do despejo em no mínimo de 90%. Em relação aos sólidos em
suspensão, o estado de Minas Gerais estabelece limites de concentração máxima diária
de 100 mg/L e concentração média aritmética mensal de 60 mg/L. Ainda no estado de
Minas Gerais, os responsáveis por empreendimentos que geram efluentes líquidos
apresentam à Fundação Estadual do Meio Ambiente (FEAM) a declaração de carga
poluidora, de acordo com o artigo 46º da Resolução 357/05 do Conselho Nacional do
Meio Ambiente (CONAMA).
3.4 Tratamento de Efluente por Processo Biológico
Segundo Sperling 1996, o tratamento dispensado às águas residuárias de
laticínios é, em sua grande maioria, do tipo biológico. O tratamento biológico, como o
28
próprio nome indica, ocorre inteiramente por mecanismos biológicos. Esses processos
biológicos reproduzem, de certa maneira, os processos naturais que ocorrem em um
corpo d’água após o lançamento de despejos. Nos corpos d’água, a matéria orgânica é
convertida em produtos mineralizados inertes por mecanismos puramente naturais,
caracterizando o assim chamado fenômeno da autodepuração. Em uma estação de
tratamento de águas residuárias os mesmos fenômenos básicos ocorrem, mas a diferença
é que há em paralelo a introdução de tecnologia. Essa tecnologia tem como objetivo
fazer com que o processo de depuração se desenvolva em condições controladas
(controle da eficiência) e em taxas mais elevadas (solução mais compacta).
No tratamento de efluentes há uma interação de diversos mecanismos, alguns
ocorrendo, simultaneamente, e outros seqüencialmente. A atuação microbiana principia-
se no próprio sistema de coleta e interceptação de efluentes, e atinge seu máximo na
estação de tratamento. Nas estações de tratamento de efluentes, ocorre à remoção da
matéria orgânica e, eventualmente, também a oxidação da matéria nitrogenada.
A degradação da matéria orgânica carbonácea constitui o principal objetivo de
todos os processos de tratamento de efluentes, e pode-se dizer que grande parte da
poluição ocasionada por compostos carbonados já está encaminhada.
Segundo Hoffmann e Platzer (2000), o princípio do processo biológico
denominado lodos ativados baseia-se na oxidação bioquímica dos compostos orgânicos
e inorgânicos presentes nos efluentes, mediada por uma população microbiana
diversificada e mantida em suspensão num meio aeróbio. A eficiência do processo
depende, dentre outros fatores, da capacidade de floculação da biomassa ativa e da
composição dos flocos formados. Os flocos biológicos constituem um micro-sistema
complexo formado por bactérias, fungos, protozoários e micro metazoários. As
bactérias são as principais responsáveis pela depuração da matéria carbonácea e pela
estruturação dos flocos. Entretanto, os componentes da micro fauna (protozoários e
micro metazoários) também têm importante papel na manutenção de uma comunidade
bacteriana equilibrada, na remoção de Escherichia coli, na redução da DBO
5
e na
floculação. Por serem extremamente sensíveis às alterações no processo, os
componentes da micro fauna alternam-se no sistema em resposta às mudanças nas
condições físico-químicas e ambientais.
29
3.4.1 Lodos Ativados
Os sistemas de lodos ativados são amplamente utilizados a nível mundial, para o
tratamento de despejos domésticos e industriais, em situações em que são necessários
uma elevada qualidade do efluente e reduzidos requisitos de área. No entanto, o sistema
de lodos ativados inclui um índice de mecanização superior ao de outros sistemas de
tratamento, implicando em uma operação mais sofisticada e em maiores consumos de
energia elétrica. São partes integrantes da etapa biológica do sistema de lodos ativados
as seguintes unidades:
- Tanque de aeração (reator)
- Leito de secagem de lodo
No reator ocorrem as reações bioquímicas de remoção da matéria orgânica e, em
determinadas condições, da matéria nitrogenada. A biomassa se utiliza do substrato
presente no esgoto bruto para se desenvolver. No próprio tanque de aeração ocorre a
sedimentação dos sólidos (biomassa), permitindo que o efluente final saia clarificado. A
biomassa consegue ser facilmente separada devido à sua propriedade de floculação. Tal
fato se deve ao fato das bactérias possuírem uma matriz gelatinosa, que permite a
aglutinação das bactérias e outros microrganismos. O floco possui maiores dimensões, o
que facilita a sedimentação (SPERLING, 1997).
Com a contínua alimentação do sistema pela entrada de efluentes (matéria
orgânica), ocorre o crescimento do lodo biológico, sendo esse denominado de excesso
de lodo. A eficiência do processo está ligada à relação de cargas orgânicas afluentes
(diariamente) e a massa de microorganismos contida no reator (sólidos em suspensão
voláteis).
Existem diversas variantes do processo de lodos ativados, o presente texto cita
apenas os utilizados nos processos caracterizados no decorrer do estudo. Dentre este
conceito, têm-se as seguintes divisões dos sistemas de lodos ativados: - lodos ativados
convencionais de fluxo contínuo e fluxo intermitente (batelada).
3.4.2 Lodos Ativados Convencionais de Fluxo Contínuo
No sistema convencional, para se economizar energia para a aeração, parte da
matéria orgânica (suspensas e sedimentáveis) dos efluentes é retirada antes do tanque de
30
aeração, através do decantador primário. Assim, os sistemas de lodos ativados
convencionais têm como parte integrante também o tratamento primário.
A idade do lodo é usualmente da ordem de 4 a 10 dias, e o tempo de detenção
hidráulica no reator, da ordem de 6 a 8 horas. Com esta idade a biomassa retirada do
sistema no lodo excedente requer ainda uma etapa de estabilização no tratamento do
lodo, por conter ainda um elevado teor de matéria orgânica armazenada nas suas
células.
3.4.3 Lodos Ativados de Fluxo Intermitente por Batelada
Nos sistemas de lodos ativados de fluxo contínuo, o efluente está sempre
entrando e saindo do reator. Há, no entanto, uma variante do sistema, com operação em
fluxo intermitente.
O princípio do processo de lodos ativados com operação intermitente consiste na
incorporação de todas as unidades, processos e operações normalmente associados ao
tratamento convencional de lodos ativados, sejam elas, decantação primária, oxidação
biológica e decantação secundária, em um único tanque. Utilizando um tanque único,
esses processos e operações passam a ser simplesmente seqüenciais no tempo, e não
unidades separadas como ocorre nos processos convencionais de fluxo contínuo. Os
processos de lodos ativados com fluxo intermitente podem ser utilizados também na
modalidade de digestão do lodo. Este consiste de um reator de mistura completa onde
ocorrem todas as etapas do tratamento, isto é conseguido através do estabelecimento de
ciclos de operação com durações definidas. A massa biológica permanece no reator
durante todos os ciclos, eliminando dessa forma a necessidade de decantadores
separados. Os ciclos normais de tratamento são:
- Enchimento (entrada de esgoto bruto ou decantado no reator);
- Reação (aeração da mistura da massa líquida contida no reator);
- Sedimentação (sedimentação e separação dos sólidos em suspensão do esgoto
tratado);
- Esvaziamento (retirada do esgoto tratado do reator);
- Repouso (ajuste de ciclos e remoção do lodo excedente).
31
A duração usual de cada ciclo pode ser alterada em função das variações da
vazão afluente, necessidades do tratamento, das características do esgoto e da biomassa
no sistema.
O descarte do lodo excedente geralmente ocorre durante o último ciclo
(repouso), mas como este ciclo é opcional, já que a sua finalidade é a de permitir o
ajuste entre os ciclos de operação de cada reator, o descarte do lodo é estabelecido em
função dos requisitos de performance, da mesma forma que nos processos
convencionais de fluxo contínuo.
No sistema de aeração prolongada por batelada, as unidades do processo de
tratamento (líquido e lodo) são: grades, caixa de remoção de areia, reatores,
adensamento do lodo (opcional) e desidratação do lodo.
Há algumas modificações nos sistemas de fluxo intermitente, relacionadas, tanto
à forma de operação (alimentação contínua e esvaziamento descontínuo), quanto à
seqüência e duração dos ciclos associados a cada fase do processo. Estas variações
permitem simplificações adicionais no processo ou a remoção biológica de nutrientes
(SPERLING, 1997).
3.5 Sistemas Anaeróbios de Tratamento
A essência dos processos biológicos de tratamento de esgotos consiste na
capacidade dos microorganismos envolvidos utilizarem os compostos orgânicos
biodegradáveis, transformando-os em subprodutos que podem ser removidos do sistema
de tratamento. Os subprodutos formados podem se apresentar na forma sólida (lodo
biológico), líquida (água) ou gasosa (gás carbônico, metano, etc.), qualquer que seja o
processo utilizado; aeróbio ou anaeróbio; a capacidade de utilização dos compostos
orgânicos depende da atividade microbiana da biomassa presente (CHERNICHARO,
1997).
A decisão quanto ao processo a ser adotado para o tratamento das fases líquida e
sólida deve ser derivada fundamentalmente de um balanceamento entre critérios
técnicos e econômicos, com a apreciação dos méritos quantitativos e qualitativos de
cada alternativa (SPERLING, 1996).
32
3.5.1 Sistemas Anaeróbios Convencionais
Nos reatores anaeróbios de fluxo ascendente, a biomassa cresce aderida a um
meio suporte denominado leito fixo. O processo consiste de um fluxo ascendente de
efluentes através de um leito fixo de um material de empacotamento estacionário, onde
a massa biológica adere ou ficam retidos nos interstícios. (CHERNICHARO, 1997).
O efluente entra pelo fundo do reator em dutos especialmente dimensionados,
passa pelo leito fixo onde a massa de microorganismo aderida ao material suporte
degrada o substrato contido no fluxo de efluente. O tempo de permanência da biomassa
nesse suporte é em torno de 20 dias.
O processo anaeróbio apresenta inúmeras vantagens em relação aos processos
aeróbios convencionais, notadamente quando aplicado em locais de clima quente, como
é o caso da maioria dos municípios brasileiros. Nessas situações, pode-se esperar um
sistema com as seguintes características principais:
- sistema compacto, com baixa demanda de área;
- baixo custo de implantação e de operação;
- baixa produção de lodo;
- baixo consumo de energia (apenas para a elevatória de chegada, quando for o
caso);
- satisfatória eficiência de remoção de DBO/DQO;
- possibilidade de rápido reinicia, mesmo após longas paralisações;
- elevada concentração de lodo excedente;
- boa desidratabilidade do lodo.
33
4 METODOLOGIA
A metodologia utilizada (FIGURA 1) no presente trabalho baseou-se no
levantamento de dados dos efluentes brutos e tratados, oriundos do processo de
fabricação de três laticínios, denominados A, B e C. Foi efetuada uma caracterização no
processo de fabricação de cada laticínio com vistas à fonte de geração.
Os laticínios em estudo forneceram dados de volume de leite processado, DQO e
DBO, na entrada e saída do sistema de tratamento, todos realizados com metodologia
recomendada pela APHA et al 1998.
Os laticínios foram caracterizados de acordo com sua matéria-prima, tecnologia
de produção, sistemas de lavagem e processos de tratamento de efluentes.
Laticínio A Laticínio B Laticínio C
Fábrica de
Manteiga
Fábrica de
Longa vida
Recebimento
de leite
Figura 1 Fluxograma da metodologia aplicada
Lodo Ativado em
processo contínuo
Lodo Ativado em
processo por batelada
Filtro Anaeróbio de Fluxo
Ascendente de Leito Fixo
Caracterização do processo de fabricação de cada laticínio
Análises dos Resultados e Discussões
Levantamento de dados de geração de cada laticínio: entrada de leite;
entrada e saída de DQO e DBO do sistema de tratamento. Todas as
análises foram realizadas nos laboratórios dos laticínios.
Conclusões
34
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1 Identificação dos Laticínios
5.1.1 Laticínio A - Fabricação de Manteiga
O laticínio está situado em Minas Gerais, possui uma planta totalmente
automatizada e sua maior especialidade é a fabricação de manteiga. Sua produção
mensal média é de 300 toneladas por mês. O regime de trabalho é de 12 horas de
segunda a sábado e com um descanso semanal, portanto é um sistema intermitente. A
matéria-prima é oriunda do creme de leite com 50% de matéria gorda; comprada no
mercado interno ou importada de países visinhos como Uruguai e Argentina; e da
padronização da gordura do leite para a fabricação de queijos, embora pouco
significativo devido ao volume de produção desses queijos.
Na FIGURA 2 está apresentado um fluxograma do processo de fabricação de
manteiga.
Figura 2 Fluxograma de fabricação de manteiga do laticínio A
Fonte: Tetra Pak Processing Systems AB (1995)
Leite Vapor
Creme de Leite Frio
35
O creme de leite é uma emulsão de 50% de leite e 50% de gordura. O leite é
recebido em caminhões tanques a granel com capacidade aproximada de 30.000 L, após
análise do controle de qualidade, o leite é descarregado e estocado em tanques
isotérmicos de aço inoxidável (1). Em seguida o leite é pasteurizado (2) e padronizado
(3) de onde se retira o creme com 50% de matéria gorda. O leite sem gordura
(desnatado) é destinado à fabricação de queijos, leites pasteurizados, longa vida e
outros. O creme de leite é então pasteurizado (4), desodorizado (5); processo que
remove possíveis odores e sabores estranhos; e logo em seguida é colocado em uma
fermenteira (7) onde recebe um fermento próprio para a manteiga (6) e é encaminhado
para as batedeiras automáticas (9 e 10). É descartado o soro da manteiga, denominado
“leitelho”, que devido a sua acidez não há aplicação na fábrica, sendo então estocado
em tanques isotérmicos (11) e doado aos produtores de criação de porcos. Logo em
seguida a manteiga é envasada nas mais diversas embalagens (12 e 13), estocadas em
câmaras frias e vendida no mercado consumidor.
5.1.2 Laticínio B - Produção de Leite Longa Vida
O laticínio B está localizado no Estado de São Paulo, tradicional fabricante de
leite Longa Vida (95% do leite recebido), queijos (3% do leite) e iogurtes (2% do leite),
possui uma planta moderna totalmente automática cuja produção na safra (Novembro a
Março) é de 200.000 L/dia. A produção do leite Longa Vida é por sistema contínuo
(FIGURA 3), trabalhando por 20 horas, sendo 4 delas usadas para lavagem dos
equipamentos.
O leite entra gelado a 5ºC pelo tanque de equilíbrio (1) e é bombeado (2) para
um aquecedor tubular (3) para atingir a temperatura de 85º C. Em seguida o leite passa
por uma injeção direta de vapor (4) onde atinge a temperatura de 145ºC e logo após
passa por um retardador de 3 segundos, como nessa etapa é adicionada água (vapor) ao
leite, essa é retirada na câmara de vácuo (6) e encaminhada (11) ao tratamento de água.
O leite é então bombeado (2) ao homogeneizador (7) onde as moléculas de gordura
serão quebradas, dando assim um aspecto homogêneo ao leite. Logo em seguida o leite
é resfriado (8) a temperatura ambiente e encaminhado a maquina de envase (9) para ser
embalado em embalagens de um litro. Como sempre a pressão tem que ser positiva para
não haver contaminação, então é bombeado mais leite que a máquina necessita assim a
36
sobra do leite é novamente resfriado (10) a 5ºC e bombeado (2), novamente ao tanque
de equilíbrio (1) fechando assim o circuito do leite longa vida.
1
1
1
4
2
3
10
8
5
6
7
1
2
2
9
11
Figura 3 Fluxograma de leite Longa Vida do laticínio B
Fonte: Tetra Pak Processing Systems AB (1995)
5.1.3 Laticínio C - Posto de Recebimento de Leite
Também situado em Minas Gerais, tem como características principais o
recebimento de leite, a seleção da qualidade, o resfriamento e a venda a granel para
empresas que irão processá-lo, é uma planta simples de poucas operações unitárias
(FIGURA 4).
O leite é recebido de produtores locais em caminhões a granel, com capacidade
que varia entre 8 mil a 12 mil litros de leite por vez.
37
Figura 4 Fluxograma de recebimento de leite do laticínio C
Fonte: Tetra Pak Processing Systems AB (1995)
Esse leite após analisado pelo controle de qualidade, é descarregado e passa
por um desaerador (1), em seguida é bombeado (2), filtrado (3) passando por um
medidor de vazão, um resfriador (5) onde atinge a temperatura de 2º C e estocado em
tanques verticais isotérmicos com capacidade de 100.000 L. O regime de trabalho é de
12 horas. A FIGURA 5 mostra o sistema de armazenamento.
38
Figura 5 Sistema de silos para armazenagem de leite
O leite permanece pouco tempo nesses silos, pois logo é vendido a empresas que
processam leite. O transporte desse leite até a origem é realizado através de caminhões
tanques com capacidade de 30 mil litros
5.2 Geração de Efluentes Industriais
5.2.1 Sistema Cleaning in Place
Os efluentes dos três laticínios têm as mesmas características orgânicas, ou seja,
são oriundos dos sistemas de lavagens de equipamentos que processam leite e seus
derivados. Após o termino da fabricação todos os equipamentos são lavados
internamente por sistema Cleaning in place (CIP sistema onde a lavagem é realizada no
local) e externamente por espuma e também manualmente quando se trata de pequenas
peças desmontáveis.
O Sistema CIP, é um conjunto de 3 tanques verticais de aço inoxidável, com
capacidade de 1.000 a 10.000 litros, conforme o volume de leite trabalhado no laticínio
como mostrado na FIGURA 6.
39
Figura 6 Sistema CIP de limpeza
Fonte: Tetra Pak Processing Systems AB (1995)
Os tanques são destinados a armazenamento de solução de Detergente Alcalino
com concentração de 2% em p/v de NaOH, a temperatura de 75 a 85°C. Em outro
tanque é armazenado solução de Detergente Ácido com concentração de 1,5% em p/v
de HNO
3
, a temperatura menor que 65°C. E ainda em outro, onde se armazena uma
solução de Ácido Peracético (sanitizante), com concentração de 1,0% em p/v a
temperatura ambiente.
O sistema geralmente é automático, ou seja, possui válvulas eletrônicas,
comandadas por um sistema automático, denominado supervisório, que é um comando
eletrônico operado por um funcionário que realiza automaticamente a limpeza nos
pasteurizadores, resfriadores, tanques de estocagens e canos de interligações.
5.2.2 Sistema de Limpeza por Espumas
A espuma é aplicada externamente nos equipamentos, através de um canhão, que
é um bico do tipo esguicho a ar comprimido, ligado a um deposito de detergente.
Aplica-se o produto, espera-se um tempo (cerca de 10 a 15 minutos) para o detergente
agir e então se inicia o esfregaço com auxilio de um escovão, como mostrado na
FIGURA 7. Logo em seguida efetua-se o enxágüe com muita água sobre pressão.
40
Figura 7 Lavagem por espuma
5.2.3 Sistema de Lavagem Manual
Nem todos os equipamentos são possíveis de serem lavados por circulação, ou
aplicação de espumas. Existem equipamentos como envasadores e dosadores que não
tem circuito completo para a limpeza CIP.
Nesse caso, a lavagem é feita manualmente, utilizando-se de produtos e
detergentes menos agressivos, já que a limpeza é feita manualmente. Desmontam-se as
partes da máquina, aplica-se o detergente alcalino e lava-se com muito cuidado,
esfregando as peças que estão sujas e quando necessário algumas peças são deixadas
imersas para melhor remoção da sujeira. Após o enxágüe dos equipamentos é necessário
fazer a densifecção, para isso utiliza-se sanitizantes a base de ácido perácetico. Nessa
etapa as peças são mergulhadas em um recipiente ficando pelo menos por 15 minutos,
tempo suficiente para matar as bactérias.
As águas do sistema de limpeza e higienização dos equipamentos, piso e paredes
geram resíduos a serem tratados. Nessas operações as águas são drenadas e enviadas ao
sistema de tratamento de águas residuárias.
41
5.3 Tratamento de Águas Residuárias
5.3.1 Tratamento Preliminar
Nos sistemas biológicos estudados, todos são antecedidos de um tratamento
preliminar, cuja função é remover os sólidos grosseiros para ter um bom desempenho
no tratamento secundário. Na FIGURA 8, está esquematizado um fluxograma das
funções de cada etapa.
Figura 8 Fluxograma de tratamento de água residuária
Efluente Bruto
Gradeamento fino
p
/ remoção de sólidos
g
rosseiros
Caixa remoção de areia
Caixa de remoção de gordura
Solução alcalina
Hidróxido de Sódio 2%
p
/v
Neutralização
Tratamento
Bioló
g
ico.
42
O tratamento preliminar consiste de uma grade grossa e depois fina confor
a
me
mostr
a FIGURA 9 para remoção de sólidos grosseiros. As grades servem exatamente
para impedir que esse tipo de sólido cause danos no tratamento secundário. Por mais
cuidados que se tenha, o transito de funcionários, empilhadeiras e outros equipamentos
acabam arrastando areias para dentro da fábrica, e na limpeza, essas areias e terras vão
para o ralo, daí a necessidade de remoção dessas areias pela caixa de remoção areia
(FIGURA 10). Uma das características do leite é a gordura, que emulsionada não traria
risco de entupimento de dutos, mas com o conseqüente bombeamento e principalmente
o tempo de estocagem no balão, parte dessa gordura acaba ficando livre e assim, se não
for retirada pela caixa de gordura (FIGURA 11), acaba também prejudicando o bom
desempenho do tratamento secundário. Posteriormente essa gordura é removida por pás
mecânicas ou manuais, sendo tudo bem dimensionado para atender o volume de resíduo
que é encaminhado para o tratamento secundário.
Figura 9 Grade grossa e fina
43
Figura 10 Caixa de Areia
Figura 11 Caixa de Remoção de Óleos e Graxas
44
5.3.2 Tratamento Secundário
os itens a seguir, estão apresentados os sistemas de tratamento dos laticínios A,
B e C,
.3.2.1 Laticínio A - Lodo Ativado por Batelada
O tratamento secundário do lodo ativado em processo batelada, é efetuado em
process
mento é operada por regime intermitente; ou seja,
deixa a
N
todos de natureza biológica, mas com tecnologias diferentes.
5
o biológico, o reator tem as seguintes dimensões: 12,0m de largura, 12,0m de
comprimento e 4,5m de profundidade, foi construído de alvenaria, e o oxigênio é
introduzido por meio de um aerador flutuante de alta rotação (da marca Sanidro) com
uma eficiência de 1,3 kg de O
2
/kw.h.
A operação de estação de trata
cumular a água residuária a ser tratada por 20 horas com o aerador ligado,
conforme demonstrado na FIGURA 12.
Figura 12 Tanque de aeração do laticínio A
45
Após as 20 horas, desliga-se o aerador e deixa-o parado por 2 horas para que o
lodo se deposite no fundo, em seguida esgota-se o sobrenadante livre de lodo por 2
horas aproximadamente. Quando o lodo atingir o volume de 60% da capacidade do
tanque, realiza-se a descarga do lodo num leito de 4,0m por 10,0m, feito de tijolo
cerâmico de furos preenchidos com areia, deixa-o exposto ao sol para secagem e em
seguida o mesmo é transportado até o aterro sanitário.
5.3.2.2 Laticínio B - Filtro Anaeróbio de Fluxo Ascendente
Possui como sistema de tratamento de água, um filtro anaeróbio de fluxo
ascendente, com capacidade máxima de 220.000 litros de águas residuária, conforme o
projeto que manteve a proporção de 1,2 litros de efluente para cada litro de leite
processado.
Foram adotados como parâmetros, um tempo de detenção de 20 horas, num
meio suporte com brita número 4, porosidade de 50% e altura de 1,0 m.
A água é distribuída através de um sistema hidráulico, para equalizar em todos
os sentidos, onde é encaminhada para um fundo falso e depois em fluxo ascendente
entra pelo leito de pedra, saindo em cima do filtro sobre uma lamina d
’
água, totalmente
tratada conforme FIGURA 13.
Figura 13 Filtro anaeróbio do laticínio B
46
Com caneletas nas laterais, essa água é recolhida e desviada para um tanque de
acumulação, e com sistema continuo é passada num vertedor triangular e logo após cai
na rede de esgotos municipal (FIGURA 14).
Figura 14 Saída de água tratada do laticínio C para rede municipal
5.3.2.3 Laticínio C - Lodo Ativado de Fluxo Contínuo
O chamado lodo ativado de sistema contínuo ou convencional consiste de um
equalizador de 5,0 m de largura, 10,0 m de comprimento e 3,0 m de altura com dois
agitadores de 2,0 CV cada, no qual é dosado sulfato de alumínio para acerto do pH, e
depois vai para um reator de lodo ativado com um aerador de 1,5 CV, que fica o tempo
todo ligado conforme demonstrado na FIGURA 15.
47
Figura 15 Sistema de aeração do laticínio C
Nesse sistema contínuo parte do efluente tratado acumulado, é
descartado em outro tanque, onde fica por 4 horas parado para decantar o lodo
(FIGURA 16). O sobrenadante é então descartado (FIGURA 17).
Figura 16 Decantação de lodo do laticínio C
48
Figura 17 Descarte de sobrenadante do laticínio C
O lodo é então novamente bombeado ao reator. Quando sua quantidade atinge
aproximadamente 60% do reator, este é descartado em um leito para ser secado
(FIGURA 18).
Figura 18 Leito de secagem de lodo do laticínio C
49
A seguir na TABELA 6 está apresentado um resumo com as principais
característica e atividades dos laticínios em estudo.
Tabela 6 Resumo das atividades dos laticínios A, B e C
Laticínio A Laticínio B Laticínio C
Local Minas Gerais São Paulo Minas Gerais
Operação
Fabricação de
Manteiga
Fabricação de
Longa Vida
Posto de
Resfriamento
Regime de
trabalho
12 horas 24 horas 12 horas
Geração de
Efluentes
Lavagem de
equipamentos
Lavagem de
equipamentos
Lavagem de
equipamentos
Tipo de Tratamento
Primário
Grade fina/grossa,
caixa de areia e
caixa de gordura.
Grade fina/grossa,
caixa de areia e
caixa de gordura.
Grade fina/grossa,
caixa de areia e
caixa de gordura.
Tipo de Tratamento
Secundário
Lodo ativado por
batelada
Filtro anaeróbio de
fluxo ascendente
Lodo ativado de
fluxo contínuo.
5.4 Levantamento de Dados da Produção
Pelos dados obtidos do laticínio A, observou-se que devido à fabricação de
manteiga não demandar grandes quantidade de creme de leite, a entrada de matéria-
prima é pequena, com valor máximo de 50.000 L/d, como demonstrado na FIGURA 19,
sendo a produção anual praticamente constante.
O laticínio B, por ser um processador de leite longa vida, seus valores são bem
maiores. Nessa fábrica nos meses de pico, sua produção chega a 200.000 litros por dia,
mas por uma estratégia da empresa a produção foi diminuindo durante o ano.
Já para o laticínio C o volume de recebimento de leite é maior que do laticínio A
e alguns meses maior que do laticínio B, entretanto no decorrer do ano o maior pico
ocorreu em fevereiro, sendo este superior a 200.000 L/d.
50
-
50.000
100.000
150.000
200.000
250.000
jan/06 fev/06 mar/06 abr/06 mai/06 jun/06 jul/06 ago/06 set/06 out/06 nov/06 dez/06
meses
volume de leite (L)/ dia
Laticínio A Laticínio B Laticínio C
Figura 19 – Dados de entrada de leite dos laticínios A, B e C
5.5 Característica dos Efluentes dos Laticínios A, B e C
Para discussão dos resultados como parâmetro representativo de potencial
poluidor, foram escolhidos os resultados das análises realizadas pelos laticínios de DBO
e DQO, expressa em miligramas por litro.
Para que os resultados encontrados nos laticínios A, B e C fossem comparados,
utilizou-se uma relação denominada carga de DBO por litro de leite processado por dia.
A seguir, nas TABELAS 7, 8 e 9 são apresentados os valores de entrada de leite
e da carga em DBO e DQO dos laticínios A, B e C.
Tabela 7 Dados obtidos de DBO e DQO na entrada e saída do laticínio A, cálculo da
eficiência de remoção e carga afluente durante o ano de 2006
D B O mg O
2
/L D Q O mg O
2
/L
Leite
Processado
Carga
DBO
Entrada
Carga
DQO
Entrada
Meses
Entrada Saída
Eficiência
%
Entrada Saída
Eficiência
%
L/d
kg
DBO/L.d
kg
DQO/L.d
jan/06 1.020 88 91,4 10.640 313 97,1 42.294 43 450
fev/06 2.100 500 76,2 10.780 115 98,9 41.846 88 451
mar/06 1.215 106 91,3 7.400 288 96,1 44.974 55 333
abr/06 975 22 97,7 3.360 145 95,7 43.030 42 145
mai/06 1.640 220 86,6 4.220 470 88,9 46.990 77 198
jun/06 1.150 21 98,2 2.988 60 98,0 43.962 51 131
jul/06 1.215 20 98,4 4.470 42 99,1 43.822 53 196
ago/06 1.340 29 97,8 2.877 70 97,6 48.810 65 140
set/06 800 25 96,9 2.963 62 97,9 46.301 37 137
out/06 1.480 22 98,5 2.539 42 98,3 53.291 79 135
nov/06 1.620 79 95,1 2.136 215 89,9 52.832 86 113
dez/06 1.310 63 95,2 2.121 210 90,1 48.363 63 103
51
Tabela 8 Dados obtidos de DBO e DQO na entrada e saída do laticínio B, cálculo da
eficiência de remoção e carga afluente durante o ano de 2006
D B O mg O
2
/L D Q O mg O
2
/L
Leite
Processado
Carga
DBO
entrada
Carga
DQO
entrada
Meses Entrada Saída
Eficiência
%
Entrada Saída
Eficiência
%
L/d
kg
DBO/L.d.
kg
DQO/L.d
jan/06 2.462 29 98,8 3.690 116 96,9 192.040 473 709
fev/06 2.847 127 95,5 4.890 292 94,0 183.258 522 896
mar/06 1.720 109 93,7 3.445 242 93,0 171.287 295 590
abr/06 2.072 112 94,6 3.490 226 93,5 150.865 313 527
mai/06 1.675 120 92,8 3.072 206 93,3 174.229 292 535
jun/06 1.457 137 90,6 2.592 239 90,8 153.630 224 398
jul/06 2.036 190 90,7 3.540 298 91,6 150.181 306 532
ago/06 1.365 127 90,7 1.836 218 88,1 141.285 193 259
set/06 2.678 205 92,3 3.840 262 93,2 136.898 367 526
out/06 1.472 75 94,9 5.890 189 96,8 120.452 177 709
nov/06 2.818 35 98,8 3.230 81 97,5 141.072 398 456
dez/06 1.858 273 85,3 4.080 428 89,5 149.205 277 609
Tabela 9 Dados obtidos de DBO e DQO na entrada e saída do laticínio C, cálculo da
eficiência de remoção e carga afluente durante o ano de 2006
D B O mg O
2
/L D Q O mg O
2
/L
Leite
Processado
Carga
DBO
Entrada
Carga
DQO
Entrada
Meses Entrada Saída
Eficiência
%
Entrada Saída
Eficiência
%
L/d
kg
DBO/L.d
kg
DQO/L.d
jan/06 4.370 265 93,9 5.684 53 99,1 186.503 815 1.060
fev/06 4.320 33 99,2 8.290 78 99,1 211.300 913 1.752
mar/06 4370 53 98,8 5.683 265 95,3 159.027 695 904
abr/06 2.380 22 99,1 3.436 97 97,2 128.764 306 442
mai/06 2.780 31 98,9 4.555 259 94,3 108.796 302 496
jun/06 3.600 46 98,7 6.732 298 95,6 128.372 462 864
jul/06 1.100 70 93,6 3.930 227 94,2 120.489 133 474
ago/06 4.570 246 94,6 5.904 24 99,6 132.145 604 780
set/06 3.590 19 99,5 5.382 213 96,0 142.055 510 765
out/06 799 13 98,4 4.714 60 98,7 153.654 123 724
nov/06 1.336 23 98,3 3.207 207 93,5 169.190 226 543
dez/06 1.480 22 98,5 2.539 42 98,3 166.277 246 422
Na FIGURA 20, estão demonstradas as entradas das cargas orgânicas dos
laticínios em estudo, onde observou-se que os valores do laticínio A estão abaixo de 100
mg/L, do laticínio B são bem maiores e do laticínio C o aumento da DBO chega a
valores que ultrapassam 900 mg/L.
52
0
200
400
600
800
1000
jan/0
6
f
e
v
/06
ma
r/0
6
ab
r/06
mai/06
j
u
n/06
jul
/
06
ago/
06
set/0
6
out/06
n
o
v/0
6
de
z
/06
meses
kg de DBO/L de leite.dia
Laticinio A
Laticínio B
Laticínio C
Figura 20 Entradas de cargas orgânicas de DBO dos laticínios A, B e C
Após o tratamento, os valores de saída de carga orgânica revelaram-se maiores
nos laticínios B (principalmente nos meses de julho, setembro e dezembro) e C
(fevereiro e agosto) já para o laticínio A os valores foram baixos, conforme a FIGURA
21.
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
jan/06
f
ev/
0
6
mar/06
a
br/06
m
ai
/
06
jun/06
jul/06
ago
/0
6
set/0
6
out/0
6
nov/
06
dez/06
meses
kg de DBO/L de leite.dia
Laticnio A Laticínio B Laticínio C
Figura 21 Saídas de cargas orgânicas de DBO dos laticínios A, B e C
53
Pelos resultados fornecidos observa-se na FIGURA 21 que o laticínio A, apresentou
maior variação na redução de carga orgânica, determinado pelo processo irregular, já que na
fabricação de manteiga a matéria prima (creme de leite) em alguns dias dos meses pode faltar,
tornando assim mais difícil a operação com um sistema contínuo.
Analisando a FIGURA 22, observa-se que as remoções de DBO são na maioria
superiores a 90%. O laticínio A teve apenas um resultado fora do padrão, no mês de fevereiro
de 2006 e os demais resultados foram muito satisfatórios.
70
80
90
100
110
j
an/06
fev/06
m
a
r
/
06
ab
r
/
0
6
ma
i
/
06
j
un/06
ju
l
/
0
6
ago
/
06
s
et/06
out
/06
nov/06
dez/06
meses
Porcentagem
Laticínio A Laticínio B Laticínio C
Figura 22 Eficiência de remoção de carga DBO: laticínio A, B e C
Quanto aos resultados das entradas de DQO (FIGURA 23), os valores estão elevados,
nos meses de janeiro a março para o laticínio A. Uma explicação para o fato é que nesses
meses, ainda não se recuperava os produtos químicos utilizados na limpeza, descartando-os
no sistema de tratamento de água, tais produtos contém compostos inorgânicos que não são
removidos por sistema de tratamento biológico. Este procedimento foi corrigido
posteriormente com a adoção de sistema CIP automático; como já descrito anteriormente no
trabalho, resultando numa maior eficiência de remoção de carga orgânica.
Os resultados de DQO para o laticínio B e C, acompanham os valores normais
relacionados à carga orgânica.
54
0
500
1000
1500
j
an/
06
fe
v/
06
mar/
0
6
ab
r
/
06
mai/0
6
j
un/
0
6
jul
/0
6
ago/06
se
t/06
out/06
nov/0
6
de
z/
06
meses
Kg de DQO/L de leite/
dia
Laticínio A Laticínio B Laticínio C
Figura 23 Entradas de cargas orgânicas de DQO para os laticínios A, B e C
Já os valores de saídas de DQO, conforme FIGURA 24, apresentam remoção muito
eficiente, principalmente para o laticínio C, cuja carga de entrada está muito maior.
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
j
an/
06
f
ev
/
06
m
ar/0
6
abr/06
mai/0
6
ju
n/06
j
ul/
0
6
ago/
0
6
s
e
t
/
0
6
out
/06
n
ov/06
d
ez/06
Meses
kg DQO/L.d
Laticínio A Laticínio B Laticínio C
Figura 24 Saídas de cargas orgânicas de DQO dos laticínios A, B e C
Assim os valores de remoção de DQO foram muito satisfatórios, todos superiores aos
80% de remoção, atendendo as exigências da legislação.
55
50
60
70
80
90
100
110
j
an/06
fe
v/
06
mar
/
0
6
abr/0
6
m
a
i
/
06
jun
/
06
jul
/
06
ag
o/
0
6
se
t
/
0
6
ou
t
/
06
no
v/06
de
z/
06
Meses
Porcentagem
Laticínio A Laticínio B Laticínio C
Figura 25 Remoção da carga de DQO em função dos meses dos laticínios A, B e C
5.6 Relação entre a Demanda Bioquímica de Oxigênio e a Demanda Química de
Oxigênio
A relação entre a DBO e DQO ajuda na orientação, principalmente do sistema de
lavagem dos equipamentos onde são utilizados sempre produtos químicos; como já descrito
aqui. Na FIGURA 26 está evidenciado a comparação entre os laticínios e os resultados
demonstrados.
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
jan/06 fev/06 mar/06 abr/06 mai/06 jun/06 jul/06 ago/06 set/06 out/06 nov/06 dez/06
meses
DQO/DBO
Laticínio A Laticínio B Laticínio C
Figura 26 Relação entre DQO/DBO dos laticínios A, B e C
Verifica-se que houve uma curva de aprendizado, procurando ajustar a quantidade
certa de produtos químicos para obtenção de sucesso na limpeza. Os valores foram
diminuindo mês a mês, ficando dentro dos valores típicos da relação DBO/DQO igual a 2.
56
A relação DQO/DBO para laticínios é de extrema importância na avaliação do sistema
de tratamento, já que a carga biológica, se bem dimensionada, não apresenta variações. O
principal fator de descontrole para o aumento de DQO é a adição de produtos químicos de
limpeza na rede de tratamento de água residuária.
Na TABELA 10 estão apresentados os resultados das características dos tratamentos
de água de cada laticínio.
Tabela 10 Valores médios das características dos tratamentos de água dos laticínios A, B e C
Media / ano
Laticínio A
Laticínio B
Laticínio C
Entrada de Produção (L/d) 46.376
155.367
149.777
Entrada de DBO (mgO
2
/L)
1.322
2.038
2.757
Saída de DBO (mg O
2
/L)
100
128 72
Eficiência de remoção (%)
94
93 98
Entrada de DQO (mg O
2
/L) 4.708 3.633
4943
Saída de DQO (mg O
2
/L) 169 233
142
Eficiência de remoção (%) 96 93
97
Relação DQO/DBO 3,7 1,9 2,0
57
6 CONCLUSÕES
Com base no trabalho realizado, concluiu-se que:
• Os sistemas biológicos com lodos ativados operando em batelada, lodos ativados
operando contínuamente e filtro anaeróbio de fluxo ascendente, quando empregados
no tratamento de água residuária para laticínios, apresentaram eficiência de remoção
de DBO acima de 80%, atendendo a legislação.
• Dentre os laticínios estudados, o sistema aeróbio de lodo ativado convencional do
laticínio C que opera com maior carga orgânica, apresentou maior eficiência na
remoção de DBO e DQO.
• As águas de lavagens quando enviadas ao sistema de tratamento promovem uma
queda da eficiência, portanto a adoção do sistema de lavagem CIP proporcionou
melhor eficiência.
58
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