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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIAS AMBIENTAIS
CARLA NÚBIA DE SOUZA
TRATAMENTO PRIMÁRIO DE EFLUENTES BRUTOS DE
CURTUME QUIMICAMENTE APRIMORADO POR
SEDIMENTAÇÃO
Campo Grande, MS
2007
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ii
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIAS AMBIENTAIS
CARLA NÚBIA DE SOUZA
TRATAMENTO PRIMÁRIO DE EFLUENTES BRUTOS DE
CURTUME QUIMICAMENTE APRIMORADO POR
SEDIMENTAÇÃO
Dissertação apresentada para obtenção do grau de
Mestre no Programa de Pós-Graduação em Tecnologias
Ambientais da Universidade Federal de Mato Grosso do
Sul, na área de concentração em Saneamento Ambiental
e Recursos Hídricos.
Banca Examinadora:
Prof. Dr. Carlos Nobuyoshi Ide
Orientador – UFMS
Prof. Dr. Tsunao Matsumoto Prof.ª Dr.ª Maria Lúcia Ribeiro
UNESP – Ilha Solteira UFMS
Campo Grande, MS
2007
ORIENTADOR: Prof. Dr. Carlos Nobuyoshi Ide
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iii
Souza, Carla Núbia de
Tratamento Primário de Efluentes Brutos de Curtume
Quimicamente Aprimorado por Sedimentação / Carla Núbia
de Souza – Campo Grande, 2007.
Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Mato
Grosso do Sul, 2007.
Orientador: Prof. Dr. Carlos Nobuyoshi Ide
iv
DEDICATÓRIA
Aos meus pais e irmãs, que sempre estiveram ao meu lado
À minha avó Sebastiana, pelo seu exemplo de vida, carinho e apoio
Ao meu esposo Edson,
pela compreensão, incentivo e amor
v
AGRADECIMENTOS
Ao Professor Doutor Carlos Nobuyoshi Ide, pela dedicação e atenção que sempre
dispensou na orientação deste trabalho.
Ao Curtume Induspan, em especial ao Sr. Dirceu Deboni, ao Sr. Fabiano Deboni e ao
Sr. Edson Antônio de Freitas, que disponibilizaram toda estrutura necessária para realização
desse trabalho nas dependências da indústria.
Aos colaboradores da ETE, do laboratório e da mecânica do curtume Induspan, que
sempre foram muito prestativos e atenciosos.
Aos técnicos do Laboratório de Qualidade Ambiental – LAQUA que, com o apoio
irrestrito que prestaram, tornaram-se grandes amigos.
vi
SUMÁRIO
DEDICATÓRIA.......................................................................................................................IV
AGRADECIMENTOS..............................................................................................................V
SUMÁRIO................................................................................................................................VI
LISTA DE FIGURAS ..............................................................................................................IX
LISTA DE TABELAS ..............................................................................................................X
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ............................................................................ XII
LISTA DE SÍMBOLOS ........................................................................................................XIII
RESUMO ..............................................................................................................................XIV
ABSTRACT ........................................................................................................................... XV
1. INTRODUÇÃO......................................................................................................................1
2. OBJETIVOS...........................................................................................................................3
2.1. Objetivos Gerais ............................................................................................................3
2.2. Objetivos Específicos ....................................................................................................3
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA...............................................................................................4
3.1. Processo de Transformação de Peles.............................................................................5
3.2. O Processamento do Couro ...........................................................................................6
3.2.1. Remolho ...............................................................................................................7
3.2.2. Encalagem e Depilação ........................................................................................8
3.2.3. Lavagem e Descalcinação ....................................................................................8
3.2.4. Purga.....................................................................................................................8
3.2.5. Píquel....................................................................................................................9
3.2.6. Curtimento............................................................................................................9
3.3. Características do Efluente Bruto..................................................................................9
3.4. Tratamento Físico-Químico de Efluentes Líquidos.....................................................11
3.5. Parâmetros a Serem Monitorados................................................................................12
3.5.1. Temperatura........................................................................................................13
3.5.2. Potencial Hidrogeniônico (pH)...........................................................................13
3.5.3. Turbidez..............................................................................................................13
3.5.4. Alcalinidade........................................................................................................15
3.5.5. Condutividade.....................................................................................................16
3.5.6. Sólidos Totais .....................................................................................................16
vii
3.5.7. Sólidos Sedimentáveis........................................................................................16
3.5.8. Demanda Química de Oxigênio .........................................................................17
3.5.9. Cromo Total........................................................................................................17
3.5.10. Sulfeto...............................................................................................................18
3.5.11. Alumínio e Ferro ..............................................................................................19
3.5.12. NTK – Nitrogênio Total Kjeldahl ....................................................................19
3.6. Interação entre as Partículas Coloidais........................................................................20
3.6.1. Força de Van Der Waals.....................................................................................20
3.6.2. Dupla Camada Elétrica.......................................................................................21
3.7. Coagulação e Floculação.............................................................................................23
3.7.1. Mecanismos de Coagulação ...............................................................................23
3.7.2. Diagrama de Coagulação – Amirthajah e Mills .................................................27
3.7.3. Unidade de Mistura Rápida................................................................................28
3.7.4. Floculação...........................................................................................................29
3.8. Sedimentação...............................................................................................................30
3.8.1. Unidades de Sedimentação.................................................................................31
3.9. Coagulantes .................................................................................................................32
3.9.1. Sulfato de Alumínio ...........................................................................................32
3.9.2. Cloreto Férrico....................................................................................................35
3.9.3. Hidroxicloreto de Alumínio ...............................................................................37
3.10. Auxiliares de Coagulação / Floculação .....................................................................37
3.11. O Curtume e o Meio Ambiente .................................................................................38
4. MATERIAIS E MÉTODOS.................................................................................................40
4.1. Apresentação da Indústria ...........................................................................................40
4.1.1. Descrição da Estação de Tratamento de Efluentes do Curtume.........................40
4.2. Equipamentos Utilizados para Realização dos Testes.................................................45
4.2.1. Coluna de Sedimentação ....................................................................................46
4.2.2. Equipamento de Reatores Estáticos – Jarteste....................................................47
4.2.3. PHmetro, Cronômetro Digital, Balança Analítica..............................................47
4.3. Produtos Utilizados .....................................................................................................47
4.3.1. Produtos Químicos .............................................................................................48
4.3.2. Auxiliar de Floculação........................................................................................50
4.4. Procedimentos .............................................................................................................50
viii
4.4.1. Coleta de Amostras para os Ensaios de Jarteste.................................................50
4.4.2. Parâmetros Operacionais Adotados para os Ensaios de Coagulação-Floculação-
Sedimentação (Jarteste)................................................................................................53
4.4.3. Ensaios de Coagulação-Floculação-Sedimentação (Jarteste).............................54
4.4.4. Realização dos Testes.........................................................................................55
4.4.5. Caracterização do Efluente Bruto e Parâmetros Monitorados............................57
4.4.6. Coleta e Preservação de Amostras Para os Testes Analíticos ............................58
4.4.7. Técnicas Analíticas Utilizadas ...........................................................................58
4.4.8. Controle do Volume de Lodo a Ser Produzido ..................................................59
4.4.9. Construção da Curva de Sedimentação ..............................................................60
4.4.10. Método de Avaliação do Custo/Benefício do Processo de Sedimentação .......61
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES........................................................................................62
5.1. Determinação da Melhor Dosagem dos Coagulantes..................................................62
5.1.1. Caracterização do Efluente Bruto.......................................................................62
5.1.2. Monitoramento dos Clarificados Obtidos...........................................................63
5.2. Determinação do Melhor pH de Atuação dos Coagulantes.........................................65
5.2.1. Caracterização do Efluente Bruto.......................................................................65
5.2.2. Monitoramento dos Clarificados Obtidos...........................................................66
5.3. Determinação da Melhor Dosagem do Auxiliar de Floculação ..................................68
5.3.1. Caracterização do Efluente Bruto.......................................................................68
5.3.2. Monitoramento dos Clarificados Obtidos...........................................................69
5.3.3. Curva de Sedimentação ......................................................................................71
5.4. Custos ..........................................................................................................................72
5.4.1. Avaliação de Custos dos Testes .........................................................................73
5.5. Análise dos Custos ......................................................................................................73
6. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES............................................................................75
6.1. Conclusões...................................................................................................................75
6.2. Recomendações ...........................................................................................................76
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................77
APÊNDICE A ..........................................................................................................................81
APÊNDICE B...........................................................................................................................82
APÊNDICE C...........................................................................................................................84
ix
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 3.1 – Fluxograma das principais etapas do processo de curtimento.............................7
FIGURA 3.2 – Distribuição de tamanhos de partículas na água................................................14
FIGURA 3.3 – Curva de energia potencial de interação entre partículas coloidais...................21
FIGURA 3.4 – Configuração esquemática da dupla camada elétrica........................................22
FIGURA 3.5 – Esquema da dupla camada elétrica que envolve a superfície da partícula. .......22
FIGURA 3.6 – Coagulação através da adsorção - neutralização de cargas. ..............................25
FIGURA 3.7 – Coagulação por varredura..................................................................................26
FIGURA 3.8 – Diagrama de coagulação do Sulfato de Alumínio.............................................27
FIGURA 3.9 – Esquema de agregação coloidal por floculação.................................................29
FIGURA 4.1 – Fluxograma da estação de tratamento de efluentes. ..........................................41
FIGURA 4.2 – Peneira estática. .................................................................................................42
FIGURA 4.3 – Homogeneizador................................................................................................43
FIGURA 4.4 – Decantadores primários. ....................................................................................44
FIGURA 4.5 – Reator lodo ativado............................................................................................44
FIGURA 4.6 – Laboratório da ETE do Curtume. ......................................................................45
FIGURA 4.7 – Coluna de sedimentação. ...................................................................................46
FIGURA 4.8 – Detalhes dos registros da coluna de sedimentação............................................47
FIGURA 4.9 – Procedimento de coleta......................................................................................51
FIGURA 4.10 – Análise de sólidos sedimentáveis do efluente bruto........................................51
FIGURA 4.11 – Grande quantidade de sólidos sedimentáveis no efluente bruto......................51
FIGURA 4.12 – Grande quantidade de lodo gerado no jarteste.................................................51
FIGURA 4.13 – Detalhe do volume de lodo gerado no jarteste.................................................51
FIGURA 4.14 – Volume de lodo em diferentes tempos de coleta.............................................52
FIGURA 5.1 – Jarteste com Cloreto Férrico..............................................................................64
FIGURA 5.2 – Jarteste com Sulfato de Alumínio......................................................................64
FIGURA 5.3 – Jarteste com Hidroxicloreto de Alumínio..........................................................65
FIGURA 5.4 – Resultados obtidos para determinação do melhor pH. ......................................67
FIGURA 5.5 – Curva característica da remoção de sólidos sedimentáveis e turbidez. .............72
x
LISTA DE TABELAS
TABELA 3.1 – Rebanho dos principais Estados em 2005...........................................................4
TABELA 3.2 – Curtumes do Estado de Mato Grosso do Sul, em 2005. .....................................5
TABELA 3.3 – Comparação de efluente com uso e sem uso de reciclagem dos banhos
residuais......................................................................................................................................10
TABELA 3.4 – Características físico-químicas do efluente bruto do curtume..........................11
TABELA 3.5 – Velocidade terminal das partículas sólidas.......................................................15
TABELA 3.6 – Produtos químicos comumente empregados na precipitação química. ............24
TABELA 3.7 – Fórmulas específicas do HCA, a acidez total, o teor de Al
2
O
3
e as massas
específicas das soluções fornecidas pelo fabricante...................................................................37
TABELA 4.1 – Especificação físico-química Sulfato de Alumínio, isento de ferro. ................48
TABELA 4.2 – Impurezas do Sulfato de Alumínio...................................................................48
TABELA 4.3 – Características e especificações do Hidróxicloreto de Alumínio. ....................49
TABELA 4.4 – Especificação físico-química do Cloreto Férrico..............................................50
TABELA 4.5 – Parâmetros físicos da pesquisa. ........................................................................53
TABELA 4.6 – Dosagens dos produtos para ajuste de pH. .......................................................57
TABELA 4.7 – Parâmetros usados para caracterização do efluente bruto e para
monitoramento do clarificado.....................................................................................................58
TABELA 4.8 – Técnicas analíticas e unidades utilizadas..........................................................59
TABELA 5.1 – Caracterização do efluente bruto utilizado nos ensaios para determinar
melhor dosagem de coagulante. .................................................................................................62
TABELA 5.2 – Resultados dos clarificados obtidos em jarteste, para dosagem de
coagulante escolhida...................................................................................................................63
TABELA 5.3 – Caracterização do efluente bruto utilizado nos ensaios para determinar a
melhor faixa de pH. ....................................................................................................................66
TABELA 5.4 – Resultados dos clarificados obtidos em jarteste para o pH escolhido. .............67
TABELA 5.5 – Caracterização do efluente bruto. .....................................................................68
TABELA 5.6 – Resultado dos clarificado obtidos no jarteste. ..................................................70
TABELA 5.7 – Eficiência de remoção dos coagulantes. ...........................................................70
TABELA 5.8 – Dados obtidos com a coluna de sedimentação. ................................................71
TABELA 5.9 – Preços dos coagulantes e do auxiliar de floculação..........................................73
TABELA 5.10 – Terceirização de retirada de lodo....................................................................73
xi
TABELA 5.11 – Composição de custos para efluente bruto com turbidez de 1.766UNT e
DQO de 5.053mg.L
-1
..................................................................................................................73
TABELA A.1 – Caracterização do efluente bruto. ....................................................................81
TABELA A.2 – Resultados do teste com coagulante Cloreto Férrico 21%...............................81
TABELA A.3 – Resultados do teste com coagulante Sulfato de Alumínio 18%. .....................81
TABELA A.4 – Resultados do teste com coagulante Hidroxicloreto de Alumínio 18%. .........81
TABELA B.1 – Caracterização do efluente bruto......................................................................82
TABELA B.2 – Resultados do teste com coagulante Cloreto Férrico 21% e ajuste de pH
(cal/ácido)...................................................................................................................................82
TABELA B.3 – Resultados do teste com coagulante Sulfato de Alumínio 18% e ajuste de
pH (cal/ácido). ............................................................................................................................83
TABELA B.4 – Resultados do teste com coagulante Hidroxicloreto de Alumínio 18% e
ajuste de pH (cal/ácido)..............................................................................................................83
TABELA C.1 – Caracterização do efluente bruto......................................................................84
TABELA C.2 – Resultados do teste com coagulante Cloreto Férrico 21%, com auxiliar de
floculação. ..................................................................................................................................84
TABELA C.3 – Resultados do teste com coagulante Sulfato de Alumínio 18%, com
auxiliar de floculação. ................................................................................................................85
TABELA C.4 – Resultados do teste com coagulante Hidroxicloreto de Alumínio 18%, com
auxiliar de floculação. ................................................................................................................85
xii
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
APHA American Public Health Association
AWWA American Water Works Association
CCET Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
cps Centipoise
DBO
5,20
Demanda Bioquímica de Oxigênio (5 dias à temperatura de 20°C)
DQO Demanda Química de Oxigênio
DHT Departamento de Hidráulica e Transportes
DLVO Derjaguim, Landau, Verwey e Overbeek
ETE Estação de Tratamento de Efluentes
INDUSPAN Indústria e Comércio de Couros do Pantanal Ltda
LAQUA Laboratório de Qualidade Ambiental
NTK Nitrogênio Total Kjeldahl
pH Potencial Hidrogeniônico
PZ Potencial Zeta
PRFV Polietileno Revestido de Fibra de Vidro
rpm Rotações por minuto
UH Unidade de Hazen
UNT Unidade Nefelométrica de Turbidez
UFMS Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
xiii
LISTA DE SÍMBOLOS
cv Cavalo vapor
G
f
Gradiente de velocidade de floculação
G
m
Gradiente de velocidade de mistura
G
mr
Gradiente de velocidade de mistura rápida
m.dia
-1
Metro por dia
m.h
-1
Metro por hora
m
3
.h
-1
Metro cúbico por hora
mL.L
-1
Mililitro por litro
mg.L
-1
Miligrama por litro
nm Nanômetro
μm Micrômetro
s
-1
Por segundo
T
f
Tempo de floculação
T
m
Tempo de mistura
T
mr
Tempo de mistura rápida
T
s
Tempo de Sedimentação
V
s
Velocidade de sedimentação
xiv
RESUMO
SOUZA, C. N. Tratamento primário de efluentes brutos de curtume quimicamente aprimorado por sedimentação.
Campo Grande, 2007. 85 p. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Mato Grosso do Sul.
Este trabalho investigou a atuação de diferentes tipos de coagulantes no processo físico-
químico: coagulação, floculação e sedimentação, no tratamento de efluente bruto de uma
indústria curtidora de peles bovinas. Foi avaliada a eficiência de remoção de determinados
parâmetros, Turbidez, DQO, Ferro, Alumínio, Cromo Total, Fosfato, Sulfeto, Amônia, NTK,
Cloretos, Sólidos Totais e Sólidos Sedimentáveis, comparando os resultados obtidos através
da sedimentação. Os coagulantes utilizados no trabalho desenvolvido foram: Hidroxicloreto
de Alumínio, Sulfato de Alumínio e Cloreto Férrico, com um auxiliar de floculação, polímero
aniônico. Os testes foram realizados com o uso do jarteste e coluna de sedimentação. Foi
possível observar os pontos ótimos de coagulação/floculação com maior ou menor eficiência
na remoção de poluentes. Obteve-se através da coluna de sedimentação 88% de remoção de
sólidos sedimentáveis e 87% de remoção de turbidez. E com o uso do Hidroxicloreto de
Alumínio, uma eficiência de remoção de 20% de DQO, 82% de turbidez, 64% de Ferro, 53%
de Alumínio, 96% de Cromo, 38% de fosfato e 13% de amônia. A relação custo/benefício
realizada com o uso dos três coagulantes; mostrou que o Hidroxicloreto de Alumínio é o
coagulante mais indicado para o efluente estudado.
Palavras-Chave: tratamento primário, curtume, coagulação-floculação.
xv
ABSTRACT
SOUZA, C. N. Primary treatment of tannery wastewater chemically enhanced by sedimentation. Campo Grande,
2007. 85 p. Dissertation (Masters) - Federal University of Mato Grosso do Sul
This Work investigated the effect of different types of coagulants on the coagulation,
flocculation and sedimentation of tannery wastewater. The efficiency removal of several
parameters was assessed: turbidity, chemical oxygen demand (COD), iron, aluminum, total
chrome, phosphate, sulfate, ammonia, total kjeldahl nitrogen (NTK), chloride, total solids and
saleable solids, comparing the results obtained from sedimentation alone the coagulants used
were aluminum hidroxichloride, aluminum sulfate and ferric chloride, using an anionic
polymer as auxiliary de flocculation. The tests were connived out using jartest and the column
sedimentation. It was possible to observe optimum coagulation/flocculation paints based on
the removal of the assessed parameters. Through the sedimentation column a removal of 88%
of saleable solids and 87% of turbidity was achieved. Using alluminiun hidroxichloride the
following efficiency removal were achieved: 20% COD, 82% turbidity, 64% iron, 53%
aluminiun, 96% chromium, 38% phosphate and 13% ammonia. The cost-benefit analysis
showed that aluminum hidroxichloride is the better choice for the studied effluent.
Keywords: primary treatment, tanning, coagulation-flocculation.
1. INTRODUÇÃO
É crescente a preocupação com a qualidade e quantidade de água subterrânea e
superficial disponível para consumo. Com a escassez de água já ocorrendo em alguns lugares
do planeta, o homem está sendo obrigado a considerar a importância do uso racional e do
tratamento adequado que se deve ter para as águas servidas independente do uso para o qual
foi destinada.
A maior cobrança e fiscalização dos órgãos ambientais de âmbito federal, estadual e
municipal, e a consolidação de leis mais rígidas de controle para os despejos líquidos oriundos
de atividades industriais, vêm obrigando as atividades potencialmente poluidoras a tomar
medidas cabíveis que amenizem os impactos ambientais sobre os recursos hídricos.
O processamento do couro sofreu diversas transformações nos últimos anos,
incentivadas sobretudo por questões ambientais e econômicas. Com a finalidade de
racionalizar a produção de couros, novas tecnologias, envolvendo equipamentos, produtos
químicos e processos produtivos foram surgindo e sendo progressivamente implantadas nos
curtumes (Gonçalves & Teixeira, 2006).
A indústria curtidora de peles bovinas, curtume, simplesmente usa o subproduto da
cadeia da carne. A natureza ecológica pode se evidenciar quando os curtumes dão destino a
900 mil toneladas de matéria putrescível por ano, caso não fosse industrializada, esta enorme
quantidade de peles seria um problema ambiental de impacto considerável (Klein, 2001).
A maioria das operações que se submete uma pele, com o objetivo de transformá-la
em um produto nobre, que sirva para vestir ou calçar, se realiza em meio aquoso. O volume
de águas residuárias gerado pelas indústrias curtidoras mundial está estimado em 500 milhões
de metros cúbicos anuais, o que equivale ao volume de efluente produzido por 6,5 milhões de
habitante, mas com carga contaminante bem maior (Adzet et al., 1986).
Os curtumes sempre foram mal vistos e muito cobrados ambientalmente, pois, geram
alta carga poluidora e liberam odores desagradáveis, que são originados, principalmente, na
primeira etapa do processo de industrialização da pele. Em decorrência principalmente da
liberação de gases com odores indesejáveis há uma grande resistência na instalação de
curtumes próximos de cidades, lugarejos ou onde haja concentração de pessoas, forçando os
seus dirigentes a investirem cada vez mais na melhoria de processos que minimizem os
impactos ambientais causados.
2
No ramo de curtimento de peles, os curtumes, nos últimos anos, vêm dando grandes
passos no aperfeiçoamento de técnicas e no investimento de equipamentos para suas estações
de tratamento de efluentes. Procurando atender a legislação foram desenvolvidos vários
estudos e trabalhos no Centro Tecnológico do Couro, em Estância Velha no Rio Grande do
Sul, e em curtumes localizados também no Rio Grande do Sul (Claas & Maia, 1994).
Com a implantação dos sistemas biológicos - tratamento secundário, e com sua
operacionalização a indústria curtidora deu seu passo decisivo para revolução tecnológica no
tratamento de seus efluentes, e começaram a investir nos sistemas de tratamento.
Antecedendo a implantação dos sistemas biológicos, os curtumes disponibilizavam de um
tratamento primário para os seus efluentes, sistemas que normalmente eram
subdimensionados para atender o volume gerado de efluente no processo produtivo, devido o
aumento da produção após a instalação dos mesmos. Esses sistemas eram basicamente
compostos de grades, peneiras, tanque de homogeneização e um tratamento físico químico –
coagulação/floculação, que com o tempo foram sendo aprimorados com intuito de obter uma
melhor eficiência do sistema (Claas & Maia, 1994).
Nas estações de tratamento, os sistemas primários e secundários estão interligados e
dependem do processo produtivo da atividade industrial, para que se consiga efetuar um bom
tratamento de suas águas servidas e um efluente final dentro dos parâmetros previstos pela
legislação.
Neste trabalho, foi estudado o processo físico-químico de coagulação/floculação
seguido da sedimentação ou flotação, utilizando os efluentes brutos de uma indústria curtidora
de peles bovinas, que adota a segregação e reciclagem dos banhos nas etapas da
depilação/encalagem e curtimento. É apresentada a eficiência de diferentes coagulantes:
Sulfato de Alumínio, Hidroxicloreto de Alumínio e Cloreto Férrico na remoção de poluentes
no tratamento físico-químico de seus efluentes, visando a sua melhoria para tratamento em
unidades seguintes.
3
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivos Gerais
Estudar a viabilidade técnica e econômica da aplicação de diferentes coagulantes no
processo de coagulação/floculação, através da sedimentação em efluentes brutos de uma
indústria curtidora de peles bovinas, que utiliza a segregação e reciclagem dos banhos de
caleiro (depilação/encalagem) e curtimento.
2.2. Objetivos Específicos
• Selecionar o melhor coagulante no tratamento físico-químico de efluentes brutos
de curtume;
• Avaliar o processo de sedimentação como técnica para remoção de poluentes
obtidos no processo de coagulação-floculação.
4
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Para Gomes et al. (2007), a indústria de curtimento de peles é uma das mais
importantes ramificações das agroindústrias, no Estado de Mato Grosso do Sul, uma vez que
agrega grande valor às peles, um dos subprodutos originados em frigoríficos e matadouros
que, possivelmente, possui mais nobre destinação no mercado.
Segundo o Instituto FNP (2006), em 2005, o Estado de Mato Grosso do Sul destacou-
se como o segundo maior produtor de bovinos do Brasil, 19.476.012 cabeças. Ficando o
Estado do Mato Grosso em primeiro lugar com 21.881.504 cabeças; e em terceiro Minas
Gerais com 19.113.297, seguido por Goiás, Rio Grande do Sul e São Paulo. A Tabela 3.1,
mostra o número de cabeças por Estado.
TABELA 3.1 – Rebanho dos principais Estados em 2005.
Estado Número de Cabeças
Mato Grosso 21.881.504
Mato Grosso do Sul 19.476.012
Minas Gerais 19.113.297
Goiás 15.915.541
Rio Grande do Sul 11.427.973
São Paulo 11.405.067
Fonte: Instituto FNP (2006).
Em conseqüência da oferta de peles em Mato Grosso do Sul, várias indústrias de
curtimento de couros se instalaram no Estado. A Tabela 3.2 mostra a capacidade de produção
diária de couros instalada em Mato Grosso do Sul.
A capacidade produtiva diária do Estado em couros, conforme mostra a Tabela 3.2,
verifica-se um total de 18.500 couros wet-blue industrializados por dia, gera um volume
considerável de resíduos líquidos e sólidos; e, conseqüentemente, exige profissionais
qualificados para dar destino adequado a esses resíduos.
Os técnicos e profissionais que atuam nas estações de tratamento, independente da
atividade industrial, têm que ter ao menos um conhecimento básico do processo produtivo
gerador de algum tipo de resíduo (Claas & Maia, 1994).
O tratamento físico-químico de efluentes de diferentes atividades industriais consiste
basicamente nos mesmos procedimentos, que consiste no ajuste de pH do efluente, na adição
5
de um coagulante a base de alumínio, ferro ou ainda um coagulante orgânico, e de um auxiliar
de floculação, polímero aniônico ou catiônico, que são determinados de acordo com as
características do efluente.
TABELA 3.2 – Curtumes do Estado de Mato Grosso do Sul, em 2005.
Curtume
Capacidade Máxima Produtiva Diária em
Couros
BMZ Couros – Dourados 1.500
Curtume Bertin – Rio Brilhante 2.200
Curtume Couro Azul – Campo Grande 2.500
Curtume Independência – Nova Andradina 4.000
Curtume Monte Aprazível – Paranaíba 2.000
Curtume Panorama – Amambaí 1.000
Curtume Panorama – Iguatemi 800
Curtume Três Lagoas – Três Lagoas 2.000
Induspan – Campo Grande 2.500
Total 18.500
Fonte: SINDICOUROS (2006).
O curtume onde se realizou essa pesquisa é a INDUSPAN, Indústria e Comércio de
Couros do Pantanal Ltda., que se localiza no município de Campo Grande, com uma produção
diária de 2000 peles por dia, até a fase wet-blue.
Com o intuito de familiarizar o leitor no que consiste o processo químico de
curtimento de peles bovinas, e conseqüentemente, o volume e carga poluidora que é gerado
com a industrialização do couro, serão descritas as etapas do processo de transformação das
peles até a fase de interesse neste trabalho conhecida como wet-blue.
3.1. Processo de transformação de Peles
Para obtenção do couro bovino, no processo de transformação, a pele sofre
modificações de propriedades físicas e químicas e de sua estrutura (Gutterres & Osório,
2004).
Em sua estrutura primária, a pele é constituída por cadeias de aminoácidos unidas
entre si, e por uma estrutura secundária em forma de hélice que interage com outras cadeias,
6
através de ligações transversais. As várias interações entre as cadeias de aminoácidos formam
a proteína essencial da pele que é o colágeno (Adzet et al., 1986).
A pele no estado de quando é retirado do animal é chamada de couro verde. Nessa fase
é aplicado, quando necessário, um conservante ainda no frigorífico com a finalidade de
interromper todas as causas que favorecem sua decomposição, de modo a conservá-las nas
melhores condições possíveis até o início do processo de curtimento. De modo geral, a
conservação das peles resume na desidratação das peles, visando criar condições que
impossibilitem o desenvolvimento de bactérias e ação enzimática. O sal é um tipo de
conservante aplicado em grande escala nas peles bovinas, quando usado convenientemente e
em quantidades adequadas, mantém a pele em boas condições por um ou mais anos (Claas &
Maia, 1994).
Um dos problemas mais difíceis de prevenir é a eliminação ou diminuição do
conteúdo de sal proveniente dos banhos de píquel, que é o banho que visa preparar as fibras
colágenas, para uma fácil penetração dos agentes curtentes e do curtimento, devido à
influência do próprio sal na redução do inchamento ácido e aos danos irreversíveis
provocados na pele quando o sal não é utilizado ou quando é utilizado, mas de forma
insuficiente (Palop, 2004).
A desvantagem do emprego do sal como conservante, se deve à grande quantidade
utilizada causando sérios problemas de poluição. A quantidade de sal usada não deve exceder
50% do peso das peles e deve se observar a pureza do sal usado, a sua granulometria,
estocagem e umidade relativa na câmara de armazenamento (Adzet et al., 1986).
3.2. O Processamento do couro
O couro constitui a pele do animal livre da ação de microrganismos, ou seja,
preservada da putrefação por processos químicos denominados de curtimento, tornado-a
macia e flexível, podendo ser utilizada para fabricação de diversos artigos (Adzet et al.,
1986).
A indústria que mais utiliza produtos químicos em suas etapas é a indústria do couro –
transformação de peles em couro. Com isso, contribuem com uma carga muito grande para
seus efluentes, sendo motivo de preocupação de todos os setores envolvidos (Pfeifer, Silvana
& Leihs, 2001).
7
O processamento de curtimento de peles bovinas envolve várias etapas físicas,
químicas e mecânicas. Para um maior esclarecimento do processo químico, será citada
brevemente a seqüência das etapas. A Figura 3.1 mostra a seqüência das principais etapas no
processo de curtimento. Na legenda do fluxograma verifica-se a quantidade de água utilizada
em cada etapa em relação ao peso de pele processada.
REMOLHO
RECICLAGEM
DEPILAÇÃO / ENCALAGEM
DESCALCINAÇÃO
PURGA
PÍQUEL
RECICLAGEM
CURTIMENTO
LEGENDA
100 A 200% DE ÁGUA
200 A 300% DE ÁGUA
20 A 30% DE ÁGUA
60 A 100% DE ÁGUA
50% DE H
2
O ÁGUA
FIGURA 3.1 – Fluxograma das principais etapas do processo de curtimento.
Fonte: Claas & Maia (1994).
3.2.1. Remolho
O processo do remolho, além de repor a quantidade de água existente pelas peles antes
de serem retiradas do animal, tem também a finalidade de limpar as impurezas existentes na
pele (Claas & Maia, 1994).
8
O remolho deficiente poderá causar sérios danos no couro curtido, diminuindo, assim,
a qualidade do produto final. O couro pode apresentar superfície quebradiça, zonas mais
rígidas, bem como originar couros duros (Hoinacki, 1989).
3.2.2. Encalagem e depilação
O processo de encalagem e depilação ou caleiro tem por finalidade remover o pêlo e
todo o sistema epidérmico e, também, preparar a pele para as operações mecânicas que
seguem. Os produtos utilizados neste processo são: aminas, Hidróxido de cálcio, Sulfeto de
sódio e tensoativos. O volume de água consumido é de 200% em relação ao peso das peles,
sendo 100% do banho reciclado (Hoinacki, 1989).
3.2.3. Lavagem e descalcinação
A desencalagem ou descalcinação consiste na remoção do Hidróxido de cálcio e
outros produtos alcalinos que se encontram depositados ou quimicamente ligados às fibras do
material dérmico. O pH varia de 8,5 a 9,5. O processo utiliza os seguintes produtos: sais
amoniacais, ácidos fracos e tensoativos. O volume de água consumido é de 20 a 30% em
relação ao peso das peles (Hoinacki, 1989).
É a etapa onde há um grande consumo de água, pois a limpeza é efetuada com grande
quantidade desta, buscando extrair os sais do couro.
3.2.4. Purga
Tem por objetivo fazer a limpeza do material, removendo estruturas fibrosas como
materiais queratinosos, gorduras, bulbos pilosos e outros materiais indesejáveis retidos entre
as fibras colágenas. É adicionada ao mesmo banho da descalcinação e o produto utilizado é a
enzima pancreática (Gerhard, 1998).
9
3.2.5. Píquel
Visa preparar as fibras colágenas para uma fácil penetração dos agentes curtentes. No
banho de píquel é utilizado de 6 a 10% de cloreto de sódio, 1,0 a 1,5% de ácido sulfúrico e 60
a 100% de água (Claas & Maia, 1994).
3.2.6. Curtimento
O curtimento consiste na transformação da pele em material imputrescível e estável,
onde a pele se transforma em couro. Os sais de cromo são os mais utilizados atualmente como
curtentes (Claas & Maia, 1994).
Nesta etapa, ocorre o aumento da estabilidade de todo o sistema colágeno, diminuindo
a capacidade de intumescimento do mesmo, aumento da temperatura de retração e
estabilização face às enzimas. O couro, ao passar pela etapa de curtimento, recebe o nome de
wet-blue, devido sua consistência e cor azul em que se encontra (Adzet et al., 1986).
Para Freitas (2007), com a utilização de sais de cromo como curtentes, existe a opção
de trabalhar com a reciclagem direta desse banho de curtimento, o que pode reduzir o teor de
cromo no efluente em até 90%.
Após o curtimento o couro passa por outros processos mecânicos e químicos, de
acordo com o artigo a que é destinado. Mas, é de interesse neste estudo citar somente até a
fase do curtimento, couro wet-blue, que é a fase final do processo de curtimento, da indústria
que permitiu a realização desta pesquisa.
3.3. Características do efluente bruto
O processo de curtimento de peles bovinas gera resíduos líquidos em elevadas
quantidades, e de composição extremamente complexa que dificulta seu tratamento (Freitas,
2006).
Uma larga variedade de constituintes pode ser encontrada no efluente bruto de um
curtume: sais, bases e ácidos orgânicos, tensoativos, aminas, proteínas, aminoácidos, álcoois,
ácidos carboxílicos, ácidos graxos, lipídios, enzimas, polímeros, solventes orgânicos,
10
compostos aromáticos, metais (Cr
+3
, Mn
+2
, Fe
+2
, Fe
+3
, Al
+3
e outros), e características físico-
químicas de grande diversidade, como pH, potencial de oxi-redução (potencial redox), teor de
sólidos, turbidez, alcalinidade, acidez, condutividade, cor, dureza, demanda química de
oxigênio (DQO) e demanda bioquímica de oxigênio (DBO
5,20
), entre outras (Claas & Maia,
1994).
Pode-se observar uma elevada quantidade de proteínas em efluente bruto de curtume,
juntamente com restos de produtos químicos. Segundo Adzet et al. (1986), as medidas
destinadas a diminuir os gastos no tratamento de efluente podem seguir dois caminhos:
redução dos volumes de água a ser tratada e redução dos materiais contaminantes usados e
dispersos na água.
A caracterização das linhas geradoras de efluentes visa possibilitar o estudo da
reutilização destes banhos no processo produtivo. A outra possibilidade é que se pode
estabelecer condições de tratamento, em separado, para cada banho residual ou grupos de
banhos residuais (Ribeiro et al., 2002).
Para von Sperling et al. (2001), o processo que apresenta as maiores perspectivas de
evolução em todo o mundo é a reciclagem, sendo a alternativa considerada mais econômica e
ambientalmente mais adequada. A Tabela 3.3 mostra as diferenças de concentrações do
efluente bruto de curtume, com uso e sem uso de reciclagem.
Na Tabela 3.3, pode-se observar as vantagens em se trabalhar com reciclagem de
banhos no processo de curtimento de peles bovinas. Os efluentes das indústrias que usam a
reciclagem de banhos no processo curtimento têm uma concentração bem menor de carga
poluidora tendo, conseqüentemente, menos gastos no tratamento de seus efluentes.
TABELA 3.3 – Comparação de efluente com uso e sem uso de reciclagem dos banhos
residuais.
Concentrações
Parâmetros Unidades
sem reciclagem com reciclagem
pH - 8,6 7,5
Sólidos Sedimentáveis mg.L
-1
90,0 21,0
DQO mg.L
-1
7250 4000
DBO
5,20
mg.L
-1
2350 1800
Cromo Total mg.L
-1
94,0 15,0
Sulfeto mg.L
-1
26,0 10,0
Fonte: Claas & Maia (1994).
11
Esta pesquisa foi realizada utilizando o efluente bruto de um curtume de peles bovinas
que utiliza a segregação e reciclagem dos banhos de depilação/encalagem – etapa do processo
onde é acrescentado o Sulfeto de sódio como agente depilador, e dos banhos de curtimento –
etapa do processo onde se acrescenta o cromo como agente curtidor. Mas, mesmo utilizando a
segregação e reciclagem dos banhos, é importante mencionar que segue um residual de
sulfeto e cromo para a estação de tratamento de efluentes, o que pode ser observado na Tabela
3.4, que mostra uma pré-caracterização do efluente bruto a ser estudado.
TABELA 3.4 – Características físico-químicas do efluente bruto do curtume.
Parâmetros Unidades Efluente bruto
Temperatura °C 42
pH - 8,2
OD mg.L
-1
ND
DBO
5,20
mg.L
-1
2080
DQO mg.L
-1
5694
Ferro Total mgFe.L
-1
52,3
Fósfato Total mgPO
4
-3
P.L
-1
18,6
Nitrogênio Total mgN.L
-1
2750
Amônia mgNH
3
-
N.L
-1
2740
Nitrato mgNO
3
-
N.L
-1
0,83
Cloreto mgCl
-
.L
-1
9268
Cromo Hexavalente mgCr
+6
.L
-1
ND
Cromo Trivalente mgCr
+3
.L
-1
58,5
Cromo Total mgCr.L
-1
58,5
Sulfeto mgS
-2
.L
-1
25
Sólidos Totais mgST.L
-1
33554
Legenda: ND = não detectado.
Fonte: INDUSPAN (2003).
3.4. Tratamento físico-químico de efluentes líquidos
Nos fenômenos da depuração dos efluentes estão envolvidos processos físicos,
químicos e biológicos. Os processos físicos são o gradeamento, a filtração, a sedimentação, a
flutuação e a flotação. Todos os processos físicos alcançam apenas as substâncias que não se
encontram dissolvidas. As substâncias dissolvidas podem ser removidas da água, por
processos que levem as moléculas a se transformar em partículas que sejam atingidas pela
depuração física. No limite entre as substâncias dissolvidas e não-dissolvidas encontram-se as
12
suspensões coloidais (Imhoff, 1996). O tratamento físico-químico é essencial para a obtenção
de uma boa eficiência do tratamento de efluentes de curtumes. O uso de coagulantes químicos
e auxiliares de floculação; têm sido amplamente difundidos, podendo ser empregado em
pontos da estação de tratamento.
Para Gomes et al. (2007), o tratamento primário constitui a base de todo o processo de
tratamento de efluentes líquidos gerados no processo produtivo de um curtume. O afluente ao
tanque de homogeneização independente da realização ou não de reciclagens, constitui um
liquido extremamente complexo, quanto à percentagem que cada banho ocupa em relação ao
volume total de efluentes gerados diariamente.
A complexidade química que caracteriza um efluente, como o gerado pela indústria
curtidora, desencadeia um grande número de reações que podem ocorrer paralelamente à
reação de precipitação. Os coagulantes e os floculantes (auxiliares de floculação), interagem
com as substâncias presentes no efluente, resultando em uma melhor eficiência do tratamento
primário (Claas & Maia, 1994).
3.5. Parâmetros a serem monitorados
Muitos são os parâmetros utilizados para caracterizar a contaminação das águas, que
também servem para controlar as diferentes técnicas de tratamento de efluentes (Adzet et al.,
1986).
As características da água e das impurezas presentes conhecidas são determinantes,
para se realizar uma boa coagulação. Os parâmetros como pH, alcalinidade, cor, turbidez,
temperatura, sólidos totais dissolvidos, tamanho e distribuição de tamanhos das partículas em
estado coloidal e em suspensão entre outros, têm grande influência na coagulação/floculação
das águas (Di Bernardo & Dantas, 2005).
A seleção dos parâmetros a serem monitorados, baseia-se nas características
específicas dos efluentes de curtume. A presente pesquisa foi realizada em uma indústria que
processa peles bovinas somente até a fase de curtimento. Os vários segmentos da indústria de
peles e couros, e as tecnologias alternativas aos processos convencionais de tratamento,
implicam numa diferença bastante acentuada no que se refere às características dos resíduos
líquidos gerados (Claas & Maia, 1994).
13
3.5.1. Temperatura
A alteração desse parâmetro pode ter origem natural ou antropogênica; origem natural
– transferência de calor radiação, condução e convecção (atmosfera e solo); origem
antropogênica – águas de torres de resfriamento e despejos industriais. Esse parâmetro é
utilizado com mais freqüência na caracterização de corpos d’água e caracterização de águas
residuárias brutas (von Sperling, 1996).
A temperatura dos efluentes pode ter importância em certos casos, pois o aumento da
mesma acelera os processos de decomposição, sendo sua ação, neste caso, comparável à de
uma carga poluidora nos primeiros trechos dos cursos de água receptores (Imhoff, 1996).
3.5.2. Potencial hidrogeniônico (pH)
Os constituintes responsáveis pelo pH são os sólidos dissolvidos e gases dissolvidos de
origem natural ou antropogênica; origem natural – dissolução de rochas, absorção de gases da
atmosfera, oxidação da matéria orgânica e fotossíntese; origem antropogênica – despejos
domésticos e despejos industriais. Esse parâmetro é utilizado com mais freqüência na
caracterização de águas de abastecimento brutas, tratadas, residuárias brutas, controle da
operação das estações de tratamento de água, efluentes e dos corpos d’água (von Sperling,
1996).
Devido às características específicas dos efluentes de curtumes, sua faixa de pH situa-
se entre 7 e 9. Essa faixa de pH possibilita trabalhar com um efluente mais próximo do pH de
precipitação do cromo, entre 8 e 8,5, e o residual de sulfeto também exige um pH acima de
7,0 , para evitar desprendimento do gás sulfídrico (H
2
S) (Claas & Maia, 1993).
3.5.3. Turbidez
A turbidez representa o grau de interferência com a passagem da luz através da água,
conferindo uma aparência turva à mesma. Os constituintes responsáveis são os sólidos em
suspensão que podem ter origem natural ou antropogênica: origem natural – partículas de
rocha, argila e silte, algas e outros microrganismos; origem antropogênica – despejos
14
domésticos, despejos industriais, microrganismos e erosão. Esse parâmetro é utilizado com
mais freqüência na caracterização de águas de abastecimento brutas, tratadas e controle da
operação das estações de tratamento de água (von Sperling, 1996).
A presença de partículas na forma coloidal, em suspensão, matéria orgânica e
inorgânica finamente dividida, plâncton e outros organismos microscópicos causam a turbidez
das águas (Di Bernardo, 1993).
As propriedades coloidais são geralmente evidenciadas em substâncias cujas partículas
variam ente 5ηm e 0,2μm (Vogel, 1981).
A Figura 3.2 mostra a distribuição dos componentes responsáveis pela turbidez das
águas. Verifica-se que as partículas suspensas assumem os tamanhos de 10
-3
mm a 10
-1
mm,
com esse tamanho é possível por meio da sedimentação ou flotação obter a separação da fase
líquida da sólida (Pavanelli, 2001).
FIGURA 3.2 – Distribuição de tamanhos de partículas na água.
Fonte: Di Bernardo (1993).
Comparando as águas não servidas que possuem partículas, matéria orgânica e outros
que interferem na sua turbidez, com o efluente bruto de uma atividade industrial de
curtimento de peles bovinas, verifica-se uma turbidez muito mais elevada no efluente bruto,
em decorrência da grande quantidade de resíduos orgânicos provenientes das peles e dos
produtos químicos que são acrescentados (Claas & Maia, 1994).
15
A Tabela 3.5 foi construída especificamente com base no processo de curtimento de
peles bovinas. Pode-se ver o teor de sólidos e a velocidade média terminal (definir como é
determinada) das partículas, em cada banho gerado no processo produtivo.
Na Tabela 3.5, verifica-se que o banho de caleiro é o que apresenta maior quantidade
em mL por litro de sólidos sedimentáveis, com uma velocidade média terminal de 0,9m.h
-1
,
isso comprova uma das importâncias de se trabalhar com a reciclagem do banho de caleiro.
TABELA 3.5 – Velocidade terminal das partículas sólidas.
Fluido característico
Teor de sólidos sedimentáveis
(mL.L
-1
)
Velocidade média terminal
(m.h
-1
)
Banho de Caleiro 300 0,9
Banho de Curtimento 50 0,4
Efluente Homogeneizado 250 0,8
Efluente Floculado 120 1
Efluente Secundário - lodos ativados 160 0,5
Fonte: Claas & Maia (1994).
3.5.4. Alcalinidade
A alcalinidade é a quantidade de íons na água que reagirão, para neutralizar os íons
hidrogênio. É uma medição da capacidade da água de neutralizar os ácidos.
Os principais constituintes da alcalinidade são os bicarbonatos, carbonatos e os
hidróxidos, na forma de sólidos dissolvidos. Podem ter origem natural ou antropogênica:
origem natural – dissolução de rochas, reação do CO
2
com água; origem antropogênica –
despejos industriais.
Esse parâmetro é utilizado com mais freqüência na caracterização de águas de
abastecimento brutas, tratadas, águas residuárias brutas e controle da operação das estações de
tratamento de água (von Sperling, 1996).
Para Claas & Maia (1994), efluentes brutos de curtumes, com pH abaixo de 4,4,
indicam ausência de alcalinidade. A alcalinidade favorece a formação de hidróxidos
insolúveis, resultantes da reação com os coagulantes, são essenciais á etapa de coagulação do
efluente.
16
3.5.5. Condutividade
Para Macedo (2003), a condutividade é utilizada para determinar as concentrações
iônicas. Qualquer espécie com carga elétrica, presente em uma solução, contribuirá para a
condutância total.
3.5.6. Sólidos Totais
Considera-se sólido total, aquela matéria sólida deixada num recipiente após a
evaporação de uma amostra de água e sua subseqüente secagem a temperatura determinada.
Os sólidos totais afetam a dureza da água e aumentam o grau de poluição (APHA, 2005).
Para Imhoff (1996), a determinação mais importante é a dos sólidos suspensos, pois
estes vão formar o lodo. Costuma-se fazer distinção entre sólidos grosseiros, sólidos
sedimentáveis e sólidos não-sedimentáveis.
Quanto à natureza, de maneira geral, os sólidos totais são divididos em sólidos
suspensos (resíduo não filtrável) e sólidos dissolvidos (resíduo filtrável). No controle da
poluição de cursos d’água, o conhecimento da concentração de sólidos suspensos é tão
significativo quanto o conhecimento da DBO
5,20
(APHA, 2005).
A quantidade de sólidos totais, após peneiramento, obtido no efluente do Centro
Tecnológico do Couro em Estância Velha – RS, considerando a inexistência da reutilização
de banhos residuais é de 15.000mg.L
-1
(Claas & Maia, 1994). De acordo com Metcalf & Eddy
(1979), de 80 a 90% de sólidos suspensos de efluentes de curtume podem ser removidos por
precipitação química, sendo que, os sólidos em suspensão, presentes no efluente bruto
homogeneizado, são de difícil sedimentação.
3.5.7. Sólidos sedimentáveis
Os sólidos sedimentáveis constituem o volume de matéria orgânica e inorgânica que
sedimenta em 1 hora, no cone Imhoff, causando prejuízos à população presente nos
sedimentos, quando inorgânica, e removendo o oxigênio dissolvido na água, quando orgânica
(APHA,2005).
17
3.5.8. Demanda Química de Oxigênio
O conjunto de poluentes orgânicos de um resíduo líquido pode ser quantificado por
meio do oxigênio requerido para sua oxidação. Neste particular, faz-se a distinção entre
demanda química de oxigênio (DQO), e a demanda bioquímica (DBO) (Imhoff, 1996).
A demanda química de oxigênio expressa a medida de oxigênio equivalente àquela
porção de matéria orgânica e inorgânica capaz de ser oxidada por uma agente oxidante forte.
(APHA, 2005).
É característico do efluente bruto das indústrias curtidoras de peles bovinas possuírem
uma DQO alta. A etapa de depilação/encalagem do processo de curtimento representa 42,75%
da DQO, em relação a DQO global gerada em todo o processo, o que comprova a importância
ambiental da reciclagem dos banhos do processo de industrialização do couro (Claas & Maia,
1994).
Segundo Metcalf & Eddy (1979), de 40 a 70% da DBO
5,20
, de 30 a 60% da DQO e 80
a 90% da massa bacteriana do efluente bruto de curtume pode ser removido por precipitação
química no processo de coagulação/floculação.
3.5.9. Cromo total
Há duas principais formas de curtimento de peles bovinas: vegetal – utiliza-se taninos
extraídos de plantas; e minerais – usa sais de cromo, zircônio e alumínio. O cromo é a forma
mais utilizada pelas características que oferece, por isso são empregados em grande escala no
setor coureiro, sendo impostas normas e exigências mais severas aos curtumes, quanto à
presença de cromo no efluente final (Soares, Hermann, Martins, 2003).
O cromo é um produto especificamente proibido pelas legislações e sua presença pode
inibir os processos biológicos. Sua concentração se expressa como cromo total em mg.L
-1
, ou
em parte por milhão - ppm; se existe cromo hexavalente deve-se medir à parte (Adzet et al.,
1986).
O cromo é considerado o vilão das indústrias curtidoras de peles bovinas, por ser
conhecido pelo seu potencial tóxico. É essencial aos seres humanos em certas quantidades, no
caso de intoxicação os órgãos normalmente afetados pelo o cromo são o fígado, rim, trato
gastro e sistema circulatório (Andreoli, von Sperling, Fernandes, 2001).
18
As principais fontes no meio ambiente de cromo e seus usos mais comuns são a
mineração e as indústrias de cromagem e de curtimento de couro para confecção de bens de
consumo (Freitas et al., 2006).
O cromo utilizado no processo de curtimento de peles bovinas é o cromo na sua forma
trivalente, dentro dos limites aceitáveis pela legislação não é nocivo ao meio ambiente quando
do lançamento dos efluentes industriais dos banhos de processo. O principal problema está na
possibilidade de transformação do cromo III para cromo VI (Bernardes & Ordakowski, 2005).
O cromo foi descoberto por Vauquelin, em 1797, mas quem descobriu a ação curtente
do cromo trivalente foi o alemão Knapp, em 1858 (Prados et al., 2002a).
O elemento cromo existe na natureza de diversas formas. Tem origem na mineração da
cromita (FeCr
2
O
4
), ou de hidróxidos de cromo misturados ou oclusos em óxidos de ferros.
Pode ocorrer em compostos nos estados de oxidação de +2 a +6, sendo a forma trivalente (+3)
a mais estável e curtente (Prados, Lucca, Resende, 2002a).
Os principais depósitos mundiais de cromita encontram-se na Rússia, Turquia,
Filipinas, Cuba e África do Sul. No Brasil, são encontradas jazidas na Bahia, Minas Gerais e
Goiás (Soares, Hermann, Martins, 2003).
Os despejos de resíduos industriais são as principais fontes de contaminação das águas
dos rios com metais pesados, como por exemplo na indústria de curtimento de peles bovinas,
sendo usado na linha de produção (von Sperling, 2002b).
Trabalhar com reciclo dos banhos de curtimento, o qual consiste na recuperação do
banho residual propriamente dito, e/ou a precipitação do cromo deste banho, para uso no
curtimento de peles de lotes seguintes são as duas possibilidades existentes para a eliminação
dos sais de cromo das águas residuais (Prados, Lucca, Resende, 2002b).
3.5.10. Sulfeto
O sulfeto de sódio (Na
2
S) é um sal de hidrólise alcalina, agente nucleofílico que reage
com a queratina, hidrolisando-a e transformando-a em cadeias menores e solúveis
(TANQUÍMICA IND. & COM. LTDA, 2004).
O problema do sulfeto de sódio resulta quando o pH do efluente cai abaixo de 9,5,
havendo liberação de gás sulfídrico (H
2
S) que é muito tóxico, com odor característico de ovo
19
podre. Em baixas concentrações causa dor de cabeça, náuseas e irritação nos olhos e pode ser
letal em concentrações maiores.
O sulfeto de hidrogênio é facilmente solúvel em água e causa rápida corrosão em
metais, instalações e materiais de construção. Se descarregado em corpos d’água, mesmo que
em baixas concentrações pode causar risco de toxicidade a vida aquática. (Page, 2005).
As etapas que ofertam sulfeto em seus banhos residuais representam cerca de 28% do
volume total de despejo. O sulfeto presente nos despejos de curtumes é o composto de alta
toxidez que gera o maior desconforto nas instalações de tratamento (Claas & Maia, 1994).
Visto sobre a perspectiva do tratamento de efluentes líquidos, a melhor forma de
eliminação do sulfeto do efluente consiste na reutilização dos banhos de depilação e caleiro
principal, seguindo para o tratamento só os banhos com contribuição secundária de sulfeto,
aplicando, nesses, a oxidação catalítica com permanganato de potássio ou peróxido de
hidrogênio entre outros (Claas & Maia, 1994).
3.5.11. Alumínio e Ferro
O monitoramento dos parâmetros alumínio e ferro deve-se principalmente a adição
desses sais minerais, utilizados como coagulantes, capazes de formar íons metálicos
hidrolisados nos ensaios físico-químicos.
Altas dosagens de coagulantes, além de implicar em custos elevados no tratamento,
conferem um aumento indesejável da relação DQO/DBO (Claas & Maia, 1994).
3.5.12. NTK – Nitrogênio Total Kjeldahl
O nitrogênio pode estar presente na água sob várias formas: molecular, orgânico,
amônia, nitrito, nitrato; é um elemento indispensável ao crescimento de algas, mas, em
excesso, pode ocasionar um exagerado desenvolvimento desses organismos, fenômeno
chamado de eutrofização.
O nitrato presente na água pode causar a metahemoglobinemia; a amônia é tóxica aos
peixes. São causas do aumento do nitrogênio na água: efluentes domésticos e industriais;
fertilizantes; detergentes; excrementos de animais (Macêdo, 2003).
20
A remoção do nitrogênio contido em efluentes líquidos de curtumes, principalmente
aqueles de processo completo, pode significar uma redução significativa nos riscos da
eutrofização de corpos receptores (Claas & Maia, 1994).
Para Adzet et al. (1986), a etapa química de industrialização do couro que contribui
freqüentemente com elevados teores de nitrogênio para o efluente é a desencalagem, devido
aos sais amoniacais que são acrescentados nessa etapa.
3.6. Interação entre as partículas coloidais
O fenômeno conhecido como Movimento Browniano explica as partículas coloidais
em solução. Quando colocadas em um campo elétrico, geralmente, migram para um dos
eletrodos, evidenciando que as partículas coloidais apresentam carga definida, que pode ser
negativa ou positiva. A estabilidade de um sistema está intimamente associada à carga elétrica
de suas partículas (Vogel, 1981).
Devido ao Movimento Browniano, as partículas se movem continuamente, em
decorrência das interações entre as forças de repulsão de origem elétrica e de atração de Van
Der Waals, que contribuem para a estabilidade do sistema (Di Bernardo, 1993).
3.6.1. Força de Van Der Waals
São as forças atrativas entre as partículas, que são atribuídas às flutuações de cargas
nos átomos e resultam de interações entre dipolos permanentes ou induzidos, nos átomos
interatuantes dos colóides da água (Di Bernardo & Dantas, 2005). A Figura 3.3 mostra a
curva de energia potencial de interação entre partículas coloidais.
A teoria DLVO é originada das pesquisas dos cientistas russos Derjaguim e Landau e
dos cientistas holandeses Verwey e Overbeek. Esta teoria descreve a interação total resultante
das contribuições das interações atrativas (força de Van Der Waals) e repulsivas (forças da
dupla camada elétrica), que torna possível a estabilidade da partícula. Para que se consiga
uma suspensão estável, segundo a teoria, as forças de interações repulsivas devem superar as
forças de atração de Van Der Waals (Pavanelli, 2001).
21
FIGURA 3.3 – Curva de energia potencial de interação entre partículas coloidais.
Fonte: Pontificia Universidad Católica de Chile (2007).
3.6.2. Dupla camada elétrica
A adsorção ou dessorção de íons entre as partículas sólidas e a solução circundante
ocorrem na superfície das partículas, onde tem origem a força da dupla camada elétrica
(Pavanelli, 2001).
A carga negativa de uma partícula e o acúmulo de íons com carga oposta na região da
interface sólido-líquido forma a dupla camada elétrica (Di Bernardo, 1993). As Figuras 3.4 e
3.5 mostram o esquema da teoria da dupla camada elétrica.
Na teoria da dupla camada verifica-se a existência da camada difusa – íons negativos
aproximam-se da camada compacta atraindo íons positivos; da camada de Stern –
concentração elevada de íons positivos próximos à superfície do colóide; e do Potencial de
Nernst – o potencial elétrico criado pela presença do colóide na água diminui com a distância
a partir da superfície do mesmo (Di Bernardo, 1993).
A Figura 3.4 mostra também o potencial zeta – potencial eletrocinético que é igual à
diferença de potencial entre a parede da partícula e o seio do líquido (Claas & Maia, 1994).
22
FIGURA 3.4 – Configuração esquemática da dupla camada elétrica.
Fonte: Di Bernardo & Dantas (2005).
FIGURA 3.5 – Esquema da dupla camada elétrica que envolve a superfície da partícula.
Fonte: Pontificia Universidad Católica de Chile (2007).
23
3.7. Coagulação e floculação
A coagulação e a floculação são de grande importância no tratamento de água para
abastecimento e no tratamento de efluentes, porque delas depende a eficiência das unidades
subseqüentes. No tratamento de águas, as etapas de coagulação e floculação, são
principalmente utilizadas para promover a posterior remoção de cor e turbidez de águas
naturais. No tratamento de efluentes sanitários, a coagulação e floculação atuam na remoção
de diversos parâmetros, destacando a necessidade de remoção de fósforo, assim como no
incremento da eficiência de remoção de turbidez, DQO e sólidos (Santos, 2001).
Para Adin & Osano (1998) citado por Santos (2001), o tratamento (físico-químico) de
efluente difere do tratamento de água em diversos aspectos: muito maior concentração de
partículas; tamanho médio de partículas é maior; as partículas contem maior proporção de
matéria orgânica, a superfície das partículas é mais hidrofílica e reagem com o coagulante de
modo diferente.
Devido à potencialidade de processos físico-químicos no tratamento de efluentes,
principalmente quando associados a processos biológicos, tem sido difundidos o uso de
coagulantes e alguns polieletrólitos no tratamento de águas residuárias. Nesse sentido, a
coagulação e floculação de efluentes, seguidas de sedimentação ou flotação, podem ser
utilizadas em diversos pontos da estação de tratamento de efluente (Santos, 2001).
3.7.1. Mecanismos de coagulação
A coagulação é uma técnica baseada na adição de produtos que precipitem os colóides
e as substâncias solúveis que causam a contaminação das águas (Adzet et al., 1986).
Para que a coagulação seja possível, é preciso entender o seguinte: em torno de cada
partícula forma-se um duplo filme elétrico, com a parte positiva em contato com a solução.
Com isso, as cargas contrárias se repelem e as partículas são impedidas de se unirem
impedindo a formação de partículas maiores, destruindo o duplo filme, as forças de repulsão
não serão atuantes. Para que isso ocorra, deve-se adicionar maiores quantidades de eletrólito à
solução (Vogel, 1981). A Figura 3.4 que mostra a desestabilização de partículas em suspensão
por rompimento da dupla camada e, conseqüentemente, a diminuição do potencial zeta.
24
Os íons do eletrólito, quando em grandes concentrações, interferem na formação do
duplo filme elétrico que circunda a partícula, assim sendo, a partícula pode coagular. Durante
a coagulação de um colóide por um eletrólito, o íon de carga oposta à do colóide é adsorvido
em grau variável sobre a superfície, dependendo da valência do íon (Vogel, 1981).
A coagulação é realizada através da adição de produtos químicos ao efluente a ser
clarificado. É a operação que visa a formação de flocos; capazes de serem retidos através da
floculação. A Tabela 3.6 mostra alguns produtos químicos comumente empregados na
precipitação química (Claas & Maia, 1994).
Dos produtos químicos citados na Tabela 3.6, no tratamento físico-químico de efluente
de indústrias curtidoras de peles bovinas são mais usados o Sulfato de Alumínio e o Cloreto
Férrico, como coagulantes, e a cal para ajuste de pH, quando necessário.
TABELA 3.6 – Produtos químicos comumente empregados na precipitação química.
Produtos químicos Fórmula molecular Peso molecular
Sulfato de Alumínio Al
2
(SO
4
)
3
. 18H
2
O 666,7
Sulfato Ferroso FeSO
4
. 7H
2
O 278,0
Hidróxido de Sódio NaOH 40,0
Cal Virgem CaO 56,0
Cloreto Férrico FeCl
3
162,1
Sulfato Férrico Fe
2
(SO
4
)
3
400,0
Fonte: Claas & Maia (1994).
Compressão da camada difusa
O aumento da densidade de cargas na camada difusa com a adição de um eletrólito irá
ocasionar a diminuição da esfera de influência das partículas, ocorrendo a coagulação por
compressão da camada difusa.
Desse modo, as forças de Van der Waals resultam dominantes, eliminando a
estabilização eletrostática (Di Bernardo et al., 2002).
Os principais aspectos relacionados ao fenômeno da compressão da dupla camada são
(Di Bernardo & Dantas, 2005):
• A quantidade de eletrólitos necessários para conseguir a coagulação é praticamente
independente da concentração dos colóides na água;
• Não é possível causar a reversão de carga dos colóides (reestabilização), que passa
a ser positiva, independentemente da quantidade de eletrólitos adicionada.
25
Adsorção e neutralização de cargas
As partículas coloidais são capazes de adsorver algumas espécies, sendo que essas
espécies são de carga contraria à da superfície dos colóides, ocorrendo à desestabilização da
partícula. Para que ocorra essa desestabilização é necessário o uso de coagulante em dosagens
bem menores às do mecanismo da dupla camada (Mendes, 1988 citado por Pavanelli, 2001).
A Figura 3.6 mostra o modelo de adsorção-neutralização de cargas.
São três as principais diferenças existentes entre os mecanismos de compressão da
dupla camada difusa e adsorção-neutralização de carga (Di Bernardo et al., 2002):
• Dosagens de eletrólitos muito inferiores às necessárias para a compressão da
camada difusa;
• A relação existente ente a concentração dos colóides e a quantidade necessária de
espécies desestabilizantes por adsorção segue relação estequiométrica;
• A dosagem excessiva de espécies adsorvíveis pode ocasionar a reversão da carga
superficial das partículas coloidais.
FIGURA 3.6 – Coagulação através da adsorção - neutralização de cargas.
Fonte: Ribeiro (2004).
Varredura
Os flocos resultantes do mecanismo de varredura são maiores e apresentam
velocidades de sedimentação relativamente maiores do que os flocos do mecanismo de
adsorção-neutralização. Em função principalmente da dosagem de coagulante, do pH da
mistura e da concentração de alguns tipos de íons na água, poderá ocorrer a formação de
precipitados como Al(OH)
3
quando se utiliza sais de alumínio, e Fe(OH)
3
quando se utiliza
26
sais de ferro, que removem ou “varrem” por sedimentação as partículas coloidais (Di
Bernardo & Dantas, 2005). A Figura 3.7 mostra o esquema do mecanismo de varredura,
resultante do uso do Sulfato de Alumínio.
FIGURA 3.7 – Coagulação por varredura.
Fonte: Ribeiro (2004).
Adsorção e formação de pontes
Compostos orgânicos conhecidos, como polímeros de origem sintética ou natural,
podem ser utilizados como coagulantes. Esses compostos apresentam sítios de ligação
ionizáveis ao longo de suas cadeias, sendo classificados como catiônicos, aniônicos ou
anfóteros (Mendes, 1998 citado por Pavanelli, 2001).
A teoria desenvolvida para explicar o comportamento dos polímeros como coagulantes
é baseada na adsorção dos mesmos à superfície das partículas coloidais, seguida ou pela
redução da carga ou pelo “entreleçamento” das partículas pelos polímeros (Mendes, 1998
citado por Di Bernardo et al., 2002).
Estudos do comportamento desses compostos têm mostrado que é possível a
desestabilização de colóides carregados negativamente por ambos os tipos de polímero –
catiônicos e aniônicos (Di Bernardo et al., 2002).
27
3.7.2. Diagrama de Coagulação – Amirthajah e Mills
O diagrama da Figura 3.8, desenvolvido por Amirtharajan e Mills, em 1982, mostra as
condições da coagulação no tratamento de diferentes tipos de águas naturais e sintéticas, com
turbidez relativamente alta se comparada à cor verdadeira, com base na solubilidade do
alumínio, na dosagem de coagulante – Al
2
(SO
4
)
3
.14,3H
2
O – e no pH da mistura.
Evidentemente, esse diagrama, corresponde a uma situação particular que ilustra o uso do
diagrama de solubilidade do alumínio, pois as linhas que delimitam as diferentes regiões se
alteram com as características da água (Di Bernardo & Dantas, 2005).
FIGURA 3.8 – Diagrama de coagulação do Sulfato de Alumínio.
Fonte: Santos (2001).
28
Nota-se a existência de quatro regiões distintas na Figura 3.8, caracterizadas pelo par
de valores – dosagem de coagulante e pH da mistura e mostra também a variação do potencial
zeta resultante da interação entre os colóides da dispersão com as espécies hidrolisadas (Di
Bernardo & Dantas, 2005):
• REGIÃO 1: nesta região as espécies hidrolisadas de alumínio, positivas, são
adsorvidas na superfície dos colóides, ocorrendo a neutralização de cargas das
partículas coloidais. O potencial zeta (PZ) negativo se aproxima de zero, em valor
de pH da ordem de 4,8;
• REGIÃO 2: o PZ é positivo e os colóides também se tornam positivos
caracterizando o fenômeno de reestabilização. Há o aparecimento de linhas que
delimitam a parte inferior da zona de reestabilização, e a partir da delimitação
superior surge a zona de desestabilização, que tem sido creditada à presença de
íons SO4
2
-
e ao aprisionamento dos colóides restabilizados em complexos de
sulfato do tipo Al(H
2
O)SO
4
+
;
• REGIÃO 3: essa região é conhecida por “corona”. O PZ atinge o ponto isoelétrico
novamente em um valor de pH em torno de 6,8 e a dosagem de coagulante é igual
a 10mg.L
-1
para o caso em estudo. O mecanismo de coagulação se dá devido à
neutralização de carga pelo hidróxido de alumínio positivo.
• REGIÃO 4: nesta região os valores de pH se encontram entre 6 e 8, com dosagens
do coagulante superiores a um valor próximo de 30mg.L
-1
para o caso em estudo.
Ocorre o que se denomina o mecanismo de varredura – há formação excessiva dos
precipitados de hidróxido de alumínio, onde as partículas coloidais são
aprisionadas de varridas. A coagulação realizada nesse mecanismo é a
recomendada quando se tem tratamento completo – coagulação, floculação e
sedimentação.
3.7.3. Unidade de mistura rápida
A mistura rápida é a operação destinada a dispersar produtos químicos na água a ser
tratada e a floculação é a agregação de partículas coagulantes na mistura (Di Bernardo, 1993).
Nas unidades de mistura rápida, a coagulação é realizada por meio de mecanismos
hidráulicos ou mecanizados. Como exemplo, os dispositivos nos quais se têm formações de
29
ressalto hidráulico (vertedor Parshall), injetores (tubos providos de orifícios) em tubulações
forçadas ou em canais de água bruta, câmaras providas de agitadores mecanizados com
diferentes tipos de rotores (Di Bernardo et al., 2002).
3.7.4. Floculação
A floculação é uma técnica baseada na adição de produtos que facilitam, juntamente
com o processo de agitação, a aglomeração dos colóides desestabilizados previamente por um
coagulante (Adzet et al., 1986).
FIGURA 3.9 – Esquema de agregação coloidal por floculação.
Fonte: Pontificia Universidad Católica de Chile (2007).
Para Claas & Maia (1994), a floculação é a operação complementar da coagulação que
visa a agregar as partículas coloidais neutralizadas, tornado-as de maior peso.
A eficiência da unidade de floculação depende do desempenho da unidade de mistura
rápida, a qual é influenciada por fatores como tipo de coagulante, pH de coagulação,
temperatura da água, concentração e tempo de preparo da solução de coagulante, tempo e
gradiente de velocidade, tipo e geometria do equipamento de floculação e qualidade da água
bruta (Di Bernardo et al., 2002).
Segundo Viehl (1949) citado por Imhoff (1996) também é possível conseguir a
floculação das suspensões coloidais dos efluentes por meio da atividade biológica de
protozoários.
30
Unidades de floculação
A operação de floculação é realizada, normalmente, em tanques de mistura lenta, para
não romper os flocos formados, mas com velocidade suficientemente para adensamento dos
flocos e que não permita a sedimentação dos flocos no fundo do tanque (Claas & Maia, 1994).
A floculação pode ser realizada em unidades hidráulicas como: chicanas com
escoamento vertical ou horizontal, meio granular fixo ou expandido, malhas localizadas em
canais e outras. Pode ser realizada em unidades mecanizadas como: agitadores de eixo
vertical ou horizontal e os rotores de paletas paralelas ou perpendiculares, ou ainda do tipo
turbina (Di Bernardo et al., 2002).
Para Claas & Maia (1994), é conveniente manter para a floculação um gradiente de
velocidade compreendido entre 20 e 50s
-1
, para efluentes de curtume. O tempo de retenção
hidráulico do tanque de floculação deve ser entre 15 e 30 minutos, permitindo um tempo de
contato suficiente entre o polieletrólito e o efluente. Para Di Bernardo et al. (2002), o valor do
gradiente de floculação, G
f
, varia de 10 a 65s
-1
, enquanto que o tempo de floculação, T
f
, pode
resultar entre 10 e 40 minutos.
3.8. Sedimentação
Na sedimentação as partículas suspensas apresentam movimento descendente em meio
líquido de menor massa específica, devido à ação da gravidade. O resultado da operação de
sedimentação é a separação das fases sólida e líquida (Di Bernardo et al., 2002).
Para Claas & Maia (2004), as partículas sólidas que caracterizam um determinado
efluente líquido, dividem-se basicamente em dois tipos: os materiais decantáveis - que
sedimentam livremente com velocidade de queda constante e diretamente proporcional ao seu
peso específico; e as partículas floculadas; produto da coagulação do material coloidal e
sólidos suspensos formados naturalmente ou mediante a adição de produtos químicos.
Para Jordão & Pessôa (1995), de acordo com a forma como ocorre a sedimentação,
esta costuma ser classificada em três tipos:
• Sedimentação discreta - as partículas são ditas individuais, isto é, não floculam
nem se aglomeram umas às outras;
• Sedimentação floculenta - as partículas são floculentas em pequenas concentração,
e a velocidade de sedimentação cresce com o tempo;
31
• Sedimentação em massa – as partículas são coesivas, em suspensão em alta
concentração e decantam com uma massa única. À medida que se processa a
sedimentação ocorrer também uma compactação do lodo decantado.
Há diversos fatores que reduzem a eficiência da sedimentação, independente do tipo
de unidade de decantação empregado. Devido a esses fatores adversos à sedimentação das
partículas nos decantadores, deve-se relacionar a velocidade de sedimentação (V
s
) no ensaio
de jarteste. Em geral, o valor de V
s
usado no equipamento de laboratório deve ser maior que
aquele observado nas unidades em escala real (Di Bernardo et al., 2002).
3.8.1 Unidades de sedimentação
Decantadores ou sedimentadores são equipamentos utilizados em estações de
tratamento de efluentes, com a finalidade de separar sólidos/líquidos, removendo lodos tanto
do tratamento primário como secundário. Podem ser tipo Dortmund, equipamentos cilíndricos
ou retangulares, de construção metálica ou de concreto, cujo ângulo deve ser no mínimo 60º,
que através de um efeito de dispersão radial que acelera a precipitação das partículas sólidas
em suspensão, separa sólidos e líquidos. E do tipo Periféricos com Braço Raspador ou ponte
giratória, equipamentos cujo arranjo mais comumente adotado é aquele em que o efluente,
através da tubulação de entrada, passa sob o decantador ou sedimentador e se eleva pela
coluna central descarregando o mesmo dentro de um anel defletor (Claas & Maia, 1994).
Para Hazen (1904) citado por Di Bernardo (1993), a modelação matemática para o
projeto de decantadores, considera que a sedimentação ocorre sem quaisquer interferências
externas ao fenômeno; o escoamento é contínuo; as partículas são discretas (com mesma
velocidade de sedimentação); não há interferência da sedimentação de uma partícula na
sedimentação de outra e não ressuspensão das partículas depositadas no fundo do tanque. A
contribuição dos estudos de Hazen foi muito importante, mas coube a Camp em 1946, a
proposição de uma metodologia racional para análise das características de sedimentabilidade
das partículas. Mostrando a presença de partículas floculentas (podem aglomerar-se durante a
sedimentação), resultando em uma velocidade maior e que a área superficial e a taxa de
escoamento superficial são parâmetros mais importantes que a profundidade e o tempo de
detenção. (Di Bernardo, 1993).
32
Os decantadores convencionais, geralmente, são projetados a partir do valor teórico de
V
s
definido em jarteste, para taxas de escoamento superficial compreendidas entre 15 e 60
metros por dia, com tempos médios de detenção de 2 a 4 horas. Os decantadores de alta taxa
também são projetados a partir do valor teórico obtido em jarteste e da trajetória percorrida
pela partícula crítica no tipo de duto a ser usado (Di Bernardo et al., 2002).
Para Claas & Maia (1994), um ponto de grande importância é a inclinação mínima das
paredes cônicas do sedimentador, devido às características do lodo gerado em um tratamento
físico-químico de efluentes líquidos de curtume. E, geralmente, adota-se um tempo de
detenção de efluente no sedimentador que varia, mais ou menos, de 2 a 3 horas, nos casos em
que a alimentação ocorre de maneira contínua.
Para Jordão & Pessoa (1995), para determinação em modelo reduzido utiliza-se uma
coluna cilíndrica formada por um tubo de diâmetro igual ou superior a 150mm, de altura igual
ou superior a que se deseja para o decantador. E em intervalos iguais, se instala um registro
para coleta da amostra, de forma a se poder, a intervalos de tempos regulares, coletar e
determinar o teor de matéria em suspensão da amostra.
3.9. Coagulantes
A adição de eletrólitos em um meio reduz o potencial zeta e, conseqüentemente, a
estabilidade dos colóides, especialmente dos colóides hidrofóbicos. O aumentando da força
iônica do meio disperso implica na redução da dupla camada elétrica dos colóides. Quando os
íons de cargas opostas são adsorvidos por um colóide há redução da carga do próprio colóide.
(Casey, 1993).
3.9.1 Sulfato de Alumínio
O alumínio é um metal branco, dúctil e maleável, em forma de pó assume a cor cinza,
e se funde à 659ºC (Vogel, 1981).
O Sulfato de Alumínio, como espécie química, tem por fórmula química
Al
2
(SO
4
)
3
.nH
2
O, onde “n” pode assumir valores de 14 a 18 moléculas de água de cristalização
(Pavanelli, 2001).
33
O coagulante mais utilizado em tratamento de água potável é o Sulfato de Alumínio,
tendo a formulação típica de Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O. É um sólido não higroscópico, prontamente
solúvel. Quando o Sulfato de Alumínio é adicionado à água, na presença da alcalinidade, a
reação total é dada na eq. (3.1) (Casey, 1993):
O18H6CO3CaSO2Al(OH))3Ca(HCOO18H . )(SOAl
2243232342
+++⎯→⎯+
(3.1)
A alcalinidade das águas pode ser de origem natural ou adicionada, e favorece a
formação de hidróxidos insolúveis (Claas & Maia, 1994).
Em termos estequiométricos 1mg.L
-1
de alumínio remove 0,45mg.L
-1
de alcalinidade
na forma de CaCO
3
e há liberação de 0,4mg.L
-1
de CO
2
. A presença da alcalinidade tem efeito
tampão, impedindo que o pH abaixe bruscamente. O precipitado de alumínio, dado na eq.
(3.2), pode ser mais corretamente chamado de um precipitado hidratado do óxido de alumínio
(Casey, 1993).
OH 3 . OAl2Al(OH)
2323
⎯→⎯ (3.2)
Em efluentes de indústrias curtidoras de peles bovinas, o Sulfato de Alumínio tem
apresentado bons resultados na clarificação, enquanto que os coagulantes a base de ferro
apresenta alguns inconvenientes. Essa limitação dos íons ferro é que formam com o sulfeto,
um precipitado de cor preta, que não sedimenta com facilidade, promovendo no efluente uma
coloração escura de difícil remoção (Claas & Maia, 1994).
Solubilidade do Sulfato de Alumínio
Nas eq. (3.3) a (3.9), são apresentadas as reações de hidrólise do alumínio a uma
temperatura de 25ºC e força iônica igual a zero. Dessas reações resulta a formação de
hidroxo-complexos (Di Bernardo, 2005).
++
+⎯→←+ HAl(OH)OHAl
2
23
(log K= - 5,02) (3.3)
+++
+⎯→←+ H2(OH)AlOH22Al
2
4
22
3
(log K= - 6,27) (3.4)
+++
+⎯→←+ H15(OH)AlOH156Al
15
3
62
3
(log K= - 47,00) (3.5)
+++
+⎯→←+ H20(OH)AlOH208Al
20
4
82
3
(log K= - 68,70) (3.6)
+++
+⎯→←+ H34(OH)AlOH3413Al
34
5
112
3
(log K= - 97,39) (3.7)
34
+−+
+⎯→←+ H4Al(OH)OH4Al
4
2
3
(log K = -23,57) (3.8)
)(OH3)(Al)OH(Al
3
)p(33
aqaq
−+
+⎯→← (log Kh = -32,34) (3.9)
Para cada espécie de alumínio em equilíbrio com o precipitado, é possível obter a
equação que relaciona sua concentração molar com o pH, conforme apresentado nas eq.
(3.10) a (3.14).
Espécie Al(OH)
2+
+++
+⎯→←+ H)OH(AlOHAl
2
2
3
(log K = -5,02) (3.10)
)(OH3)(Alp)()OH(Al
-3
3
aqaq
−
+⎯→← (log K= -32,40) (3.11)
OHOHH
2
⎯→←+
−+
(log K= -14,00) (3.12)
−+
+⎯→← OH)(2)OH(Alp)()OH(Al
2
3
(log K = ? ) (3.13)
p)]()OH([Al
]OH][)OH([Al
K
3
-2+
= (3.14)
Do sistema de três equações de hidrólise, resultam as eq. (3.15) a (3.17).
][Al
]H][)OH([Al
01
3
2
02,5
+
++
−
= (3.15)
p)]()OH([Al
]OH][[Al
01
3
33
34,32
−+
−
= (3.16)
O][H
]OH][[H
01
2
3
14
−+
−
= (3.17)
Assumindo que a atividade do precipitado [Al(OH)
3
(p)] seja igual à unidade, para que
a constante de equilíbrio seja expressa em termos da espécie solúvel de Al
+3
e H
+
e, tomando-
se o logaritmo de ambos os lados da eq. (3.14), obtém-se a eq. (3.18).
]OHlog[2])OH([Al logK log
2 −+
+= (3.18)
Aplicando-se o mesmo procedimento às eq. (3.15), (3.16) e (3.17), obtém-se as eq.
(3.19), (3.20) e (3.21).
]Allog[]Hlog[])OH([Al log02,5-
32 +++
−+= (3.19)
35
]OHlog[3][Al log2,343-
3 −+
+= (3.20)
][OH log]Hlog[00,14-
-
+=
+
(3.21)
]OHlog[2])OH([Al log3,362-
2 −+
+= (3.22)
Aplicando-se a somatória das eq. (3.19), (3.20) e (3.21) resulta a eq. (3.22).
Como ]OHlog[14]Hlog[14]OHlog[]Hlog[
−+−+
−−=→−=+ e ]Hlog[-pH
+
= ,
tem-se a eq. (3.23):
])log[H14(2])OH([Al log3,362-
2 ++
−−×+=
]log[H228])OH([Al log3,362-
2 ++
×−−= ou
pH264,4])OH([Al log
2
×−=
+
(3.23)
Utilizando-se o mesmo procedimento para as demais espécies, resultam nas eq. (3.24)
a (3.29). A partir delas, é possível construir o diagrama das espécies hidrolisadas do alumínio
em função do pH, como apresentado na Figura 3.8, anteriormente.
+3
Al ]Allog[
3+
pH366,9
×
−
=
(3.24)
+2
42
)OH(Al ])OH([Al log
2
42
+
pH05,13
−
=
(3.25)
+3
156
)OH(Al
])OH([Al log
3
156
+
pH396,10 ×
−
=
(3.26)
+4
208
)OH(Al ])OH([Al log
4
208
+
pH458,8
×
−
=
(3.27)
+5
3413
)OH(Al ])OH([Al log
5
3413
+
pH519,28 ×
−
=
(3.28)
−
4
)OH(Al ])OH([Al log
4
−
13,91-pH
=
(3.29)
3.9.2 Cloreto Férrico
Os sais férricos (sulfatos e cloretos) são, também, usados amplamente como
coagulantes no tratamento da água e no tratamento de efluentes. Suas reações na água que
contém alcalinidade são similares àquelas citadas anteriormente para o alumínio, como pode
ser observado na eq. (3.30).
36
23
-
3
3
CO3Fe(OH)HCO3Fe +⎯→⎯+
+
(3.30)
Solubilidade do ferro III
Considerando o equilíbrio referente ao comportamento do íon Fe
3+
em água isenta de
impurezas a 25ºC, têm-se as reações de hidrólise conforme as eq. (3.31) a (3.36) (Di
Bernardo, 1993).
+++
+⎯→←+ HFe(OH)OHFe
2
2
3
(log K = -2,16) (3.31)
+++
+⎯→←+ H2Fe(OH)OH2Fe
22
3
(log K = -6,74) (3.32)
+++
+⎯→←+ H(OH)FeOH22Fe
4
222
3
(log K = -2,85) (3.33)
++
+⎯→←+ H3Fe(OH)OH3Fe
0
32
3
(log K = -13,5) (3.34)
+−+
+⎯→←+ H4Fe(OH)OH4Fe
42
3
(log K = -23,0) (3.35)
)(OH3)(Fe)(Fe(OH)
3
3
aqaqp
−+
+⎯→← (log Kh = -38,0) (3.36)
Para cada espécie de ferro é possível obter a equação que relaciona sua concentração
molar com o pH.
pH25,1][Fe(OH) logFe(OH)
22
×−=⎯→←
++
(log K = -2,16) (3.37)
pH29,1][Fe(OH) logFe(OH)
22
×−=⎯→←
++
(3.38)
pH49,5](OH)[Fe log(OH)Fe
2
42
2
42
×−=⎯→←
++
(3.39)
2][Fe(OH) logFe(OH)
0
3
0
3
−=⎯→←
(3.40)
9,1pH][Fe(OH) logFe(OH)
44
−=⎯→←
−−
(3.41)
pH34][Fe logFe
33
×−=⎯→←
++
(3.42)
A partir das eq. (3.37) a (3.42), é possível construir o diagrama de solubilidade do
ferro III: das espécies hidrolisadas do ferro em função do pH.
37
3.9.3 Hidroxicloreto de Alumínio
O Hidroxicloreto de alumínio HCA é um coagulante inorgânico catiônico pré-
polimerizado à base de cloretos de polialumínio, também conhecido como PAC. A fórmula
química geral é do tipo Al
x
(H
2
O)
(6x-2y)
(OH)
y
Cl
(3x-y)
ou Al
n
(OH)
m
Cl
3n-m
(para 0 < m < 3n).
A basicidade, parâmetro importante do HCA, se refere ao número médio de íons
hidroxila por átomo de alumínio, na molécula do produto varia de 0 a 3,0, embora o valor
zero não defina um produto como HCA. Na Tabela 3.7 são apresentados as fórmulas
específicas do HCA, a acidez total, o teor de Al
2
O
3
e as massas específicas das soluções
fornecidas pelo fabricante (Di Bernardo & Dantas, 2005).
TABELA 3.7 – Fórmulas específicas do HCA, a acidez total, o teor de Al
2
O
3
e as massas
específicas das soluções fornecidas pelo fabricante.
Fórmula Química Acidez total
(%HCl, massa/massa)
Al
2
O
3
total
(% massa/massa)
Massa específica
(Kg/L a 18ºC)
Al
2
Cl
6
22,84 9,06 1,270
Al
2
(OH)
1
Cl
5
21,49 10,2 1,280
Al
2
(OH)
2
Cl
4
19,45 11,3 1,290
Al
2
(OH)
3
Cl
3
17,85 16,4 1,300
Al
2
(OH)
4
Cl
2
14,14 20,3 1,315
Al
2
(OH)
4,5
Cl
1,5
12,00 22,6 1,325
Os produtos comerciais geralmente apresentam uma porcentagem de basicidade entre
10% e 83%. O produto comercial líquido é adquirido em bombonas, com massa específica da
solução de 1,25 a 1,40 kg/L. O HCA em pó é adquirido em sacos plásticos, com teor de Al
2
O
3
entre 10% e 18% e massa específica aparente e aproximadamente 900 kg/m
3
(Di Bernardo &
Dantas, 2005).
3.10. Auxiliares de coagulação / floculação
Tanto polímeros sintéticos, como naturais têm sido usados como auxiliares de
floculação e filtração. Os polímeros sintéticos aumentam a velocidade de sedimentação dos
flocos, a resistência dos mesmos as força de cisalhamento que podem ocorrer na veiculação
da água floculada e a diminuição da dosagem de coagulante primário (Di Bernardo, 1993).
38
O termo polieletrólito é usado para denominar os polímeros de peso molecular
elevado, apresentando ou não regiões ionizáveis ao longo de sua cadeia. A quantidade e o tipo
de monômeros que compõem a cadeia dos polímeros são extremamente variáveis, de modo
que pode ser obtida uma grande variedade de polieletrólitos de peso molecular diferentes
(Campos, 1980 citado por Santos, 2001).
Os polieletrólitos podem ser classificados como aniônicos, catiônicos, anfolíticos e
não-iônicos, dependendo da carga e do grupo funcional que apresentam (Di Bernardo
et al.,
2002).
Os polímeros, de peso molecular alto e cadeias muito longas, são capazes de
estabelecer ligações entre as partículas dispersas na água. Para que isso ocorra, são
fundamentais a carga, o peso molecular e o grupo funcional do polímero. A carga do polímero
serve para neutralizar as cargas da matéria em suspensão na água. O grupo funcional facilita a
adsorção das partículas ao polímero e o peso molecular estabelece a sedimentação (Claas e
Maia, 1994).
Para Santos (2001), o uso de polieletrólitos associados com coagulantes em estações
de tratamento de efluentes, apresenta algumas vantagens em comparação com o uso exclusivo
de coagulantes primários:
•
Melhoria na qualidade do efluente tratado;
•
Redução do consumo de coagulante primário;
•
Redução do volume de lodo, o que reduz os problemas com disposição final do
lodo;
•
Possível redução nos gastos com produtos químicos (em relação ao uso exclusivo
de coagulantes metálicos);
•
Possibilidade de aumento da vazão tratada (ou como solução de emergência em
sobrecargas).
3.11. O curtume e o meio ambiente
Estudos mostram que a otimização do processo de curtimento, na busca de um alto e
melhor esgotamento, diminui a carga poluidora dos efluentes e o custo da produção, sem
comprometer a qualidade final do couro (Prados
et al., 2002b).
39
Estudos realizados por Teixeira & Bergmamm (2001) mostram que o aproveitamento
de serragem de couros curtidos ao cromo, nas massas para a fabricação de tijolos, resulta em
duas vantagens ambientais: a reciclagem e a inertização dos resíduos freqüentemente
poluentes e de difícil eliminação; e na economia de matérias primas argilosas.
Oliveira
et al. (2007), verificou através dos resíduos obtidos para as propriedades
físicas, a possibilidade da incorporação do lodo de reciclo de cromo na massa cerâmica para
fabricação de artefatos para construção civil.
O desenvolvimento de trabalhos e técnicas para diminuir a carga poluente nos banhos
residuais dos processos de curtimento, é um objetivo prioritário dentro do âmbito da
tecnologia do curtimento de peles bovinas (Palop, 2004).
Klein (2002), desenvolveu um projeto que estuda através da incineração de resíduos
do couro, a possibilidade do uso do cromo das cinzas em reaproveitamento na indústria
química e também o uso da energia gerada no processo de incineração. O objetivo do projeto
é a geração de energia e eliminar um passivo ambiental.
É possível a realização de uma desencalagem eficaz, ausente de sais amoniacais,
proporcionando uma diminuição significativa do teor de nitrogênio lançado no efluente,
minimizando, assim, a carga poluidora, em decorrência da eficiência do processo
desenvolvido (Prados
et al., 2002b).
Para Freitas (2007), o processo de curtimento de peles bovinas com reciclagem direta
de banho de curtimento, consome menor volume de água, mantendo-se a qualidade do
produto final. O volume de efluente gerado no processo convencional de curtimento de peles
bovinas é em média 205,96 litros por couro produzido, e com a utilização do banho reciclado
de cromo esse volume é em média 179,64 litros por couro produzido.
40
4. MATERIAIS E MÉTODOS
Neste capítulo são apresentados os equipamentos, materiais utilizados e a metodologia
adotada. Todo o processo foi desenvolvido no laboratório LAQUA/UFMS e no laboratório de
controle de qualidade interno do curtume onde foi realizada a pesquisa.
4.1. Apresentação da indústria
O curtume, do qual foram coletadas as amostras de efluente bruto para os
experimentos, transforma 2.000 peles bovinas em couro
wet-blue (couro azul molhado)
diariamente, o que corresponde a 54.000 kg de couro produzido diariamente.
A indústria encontra-se instalada no município de Campo Grande, no Estado de Mato
Grosso do Sul. Utiliza no seu processo químico de industrialização do couro, a segregação e
reciclagem dos banhos de encalagem/depilação e do banho de curtimento. Gasta um volume
de 4.600 litros de água para cada tonelada de couro produzido, e um volume de efluente de
3.700 litros por cada tonelada de couro produzido.
4.1.1. Descrição da estação de tratamento de efluentes do curtume
A atividade e o processo industrial empregados caracterizam os despejos industriais.
Os sistemas de tratamento dividem-se em operações e processos unitários, que são os métodos
de tratamento.
Existem diversos processos de tratamento, os quais são implantados de acordo com a
composição do efluente e as concentrações que se deseja alcançar no efluente final. O sistema
da estação de tratamento do curtume, onde foi realizada esta pesquisa, é dividido nas
seguintes etapas:
•
Tratamento Preliminar: onde há remoção de sólidos grosseiros e areia;
•
Tratamento Primário: ocorre sedimentação de sólidos, digestão e secagem de lodo;
•
Tratamento Secundário: ocorre remoção de matéria orgânica, sedimentação do
lodo.
41
A estação de tratamento de efluentes do curtume é dimensionada para tratar 30m
3
.h
-1
de águas residuais. Com a água, vem todo o material orgânico e inorgânico residual do
curtume. Aqui, neste trabalho, foi dada ênfase à etapa do tratamento primário, onde foram
realizados testes do processo de coagulação/floculação, seguido da sedimentação.
A Figura 4.1 apresenta o fluxograma da estação de tratamento de efluentes da indústria
curtidora constituída de um tratamento preliminar, um tratamento primário e um tratamento
secundário.
Para se ter uma idéia melhor do processo de tratamento de efluentes, serão descritas
mais detalhadamente as etapas percorridas pelo efluente, desde a saída da indústria, até a
etapa final da estação de tratamento.
PENEIRA ESTÁTICA
SÓLIDOS GROSSEIROS
CAIXA DE GORDURA
GORDURA E SÓLIDOS
HOMOGENEIZADOR
COAGULAÇÃO / FLOCULAÇÃO
DECANTADOR PRIMÁRIO
LODO A DESCARTAR
LODO ATIVADO
RETORNO DE LODO ATIVADO
DECANTADOR SECUNDÁRIO
CORPO RECEPTOR
LEGENDA
PRÉ-TRATAMENTO
TRATAMENTO PRIMÁRIO
TRATAMENTO SECUNDÁRIO
FIGURA 4.1 – Fluxograma da estação de tratamento de efluentes.
42
Peneira estática
A estação de tratamento de efluentes possui duas peneiras - uma peneira mecanizada,
parabólica, e uma peneira estática. As peneiras estáticas são equipamentos de construção
simples, para onde o efluente contendo sólidos aflui pela parte superior, tomando sentido
ascendente até o topo, vertendo pela superfície da tela ou chapa perfurada, ficando retido na
superfície os sólidos grosseiros. As peneiras mecanizadas parabólicas automáticas, também
são separadores de sólido-líquido, só que de limpeza automática, onde o sólido é arrastado por
escovas de cerdas de
nylon. A figura 4.2 mostra a peneira estática utilizada no reciclo do
caleiro.
FIGURA 4.2 – Peneira estática.
Caixa de gordura
As caixas de gorduras, no caso de efluentes de curtumes, consistem na separação de
líquido-líquido – no caso de óleos, e na separação de sólido-líquido – no caso das graxas. É
um tanque de alvenaria com paredes totalmente lisas, para evitar incrustações de gordura na
parte interna. Suas dimensões são as seguintes:
Profundidade útil: hu = 1,50m
Comprimento: C = 5,00m
Largura: L = 3,00m
Volume útil: V = 22,50m
3
Homogeneizador
O tanque de homogenização é fundamental para a realização do tratamento físico-
químico ou primário. Recebe todos os banhos gerados no processo produtivo de
43
industrialização do couro, com exceção dos banhos que são reciclados. A Figura 4.3 mostra o
tanque de homogeneização do curtume.
Como se trata de banhos com faixa de pH variáveis, pH 2,0 (oriundo do banho de
píquel), até pH 11,0 (proveniente do banho da depilação/encalagem), normalmente é
necessário fazer a correção de pH com um produto alcalino – é utilizada soda caustica ou cal
hidratada.
FIGURA 4.3 – Homogeneizador.
As medidas do tanque de homogenização são para conter 80% do volume produzido
em um dia de trabalho. Atualmente, o tanque de homogeneização está com um tempo de
retenção de 3 dias. Suas dimensões são as seguintes:
Profundidade útil: hu = 2,50m
Comprimento: C = 18,00m
Largura: L = 8,00m
Volume útil: V =360,50m
3
A potência total do sistema de injeção de ar no homogeneizador é de 100 CV,
distribuídas em quatro aeradores de superfície de 25CV cada.
Decantador primário
São utilizados três decantadores cilíndricos em polietileno revestido de fibra de vidro
(PRFV), com dispositivos especiais de Hidroflux orientador de fluxo, calhas vertedoras,
dispositivos de coleta de lodo, conforme mostra a Figura 4.4.
Os decantadores têm a finalidade de separar a parte sólida da parte líquida do efluente
bruto. Suas dimensões são as seguintes:
Diâmetro: 2,80m
44
Altura do Cone: 2,30m
Altura do Cilindro: 2,90m
Inclinação do Cone: 60º
Altura Total: 5,20m
Volume Total: 25 m
3
FIGURA 4.4 – Decantadores primários.
Reator de lodo ativado
Neste tanque, ocorre a depuração biológica dos resíduos líquidos por via aeróbia.
Possui tempo de detenção de 5 dias, com um volume de 720m
3
por dia.
A potência total requerida dos aeradores para oxidação da matéria orgânica é de
96,48CV, distribuídos entre quatro aeradores de superfície de 25CV, cada. A Figura 4.5
mostra o reator de lodo ativado.
FIGURA 4.5 – Reator lodo ativado.
45
Decantador secundário
É um tanque retangular que possui uma ponte raspadora de lodo com o mesmo
formato do tanque, com poço especial de obra de lodo de fundo. Suas dimensões são as
seguintes:
Profundidade: h = 3,00m
Comprimento: C = 9,50m
Largura: L = 4,60m
Altura útil: hu = 3,50m
Volume: V = 151,11m³
4.2. Equipamentos utilizados para realização dos testes
Todos os ensaios de jarteste foram desenvolvidos no Laboratório de Controle de
Qualidade do curtume onde a pesquisa foi realizada. A Figura 4.6 mostra a estrutura física do
laboratório. Os controles analíticos, parte foram realizados no Laboratório de Controle de
Qualidade do Curtume e parte no Laboratório de Qualidade Ambiental LAQUA/DHT/CCET,
da UFMS.
FIGURA 4.6 – Laboratório da ETE do Curtume.
Os equipamentos utilizados nos testes foram: coluna de sedimentação, equipamento de
reatores estáticos de seis jarros - jarteste, pHmetro, cronômetro digital, turbidímetro, balança
analítica.
46
4.2.1. Coluna de sedimentação
A coluna foi construída e instalada ao lado dos decantadores da ETE. O nível de
efluente colocado na coluna foi o mesmo nível do efluente nos decantadores, conforme
mostra a Figura 4.7. A Figura 4.8 mostra em detalhes as torneiras da coluna de sedimentação.
FIGURA 4.7 – Coluna de sedimentação.
A coluna de sedimentação possui 6m de altura, 30cm de diâmetro, com capacidade
total de 424 litros, mas o volume utilizado foi de 353 litros, obedecendo ao mesmo nível de
efluente nos decantadores, o que corresponde à altura de 5,0m na coluna.
Os registros para coleta das amostras foram instalados em intervalos iguais, 1,20m.
Partindo-se da base da coluna o primeiro registro a 20cm, o segundo a 1,20m, o terceiro a
2,40m e o quarto a 3,60m da base da coluna.
1º Torneira – 0,20m
3º Registro – 1,20m
2º Registro - 2,4m
1º Registro – 3,6m
Coleta Efluente.
Nível Efluente Coluna
5,0m
47
FIGURA 4.8 – Detalhes dos registros da coluna de sedimentação.
4.2.2. Equipamento de reatores estáticos – Jarteste
O equipamento de reatores estático, jarteste, é constituído de 6 ou 3 jarros e fornece
gradiente de velocidade entre 10 e 200s
-1
. Os jarros são em acrílico transparente e possuem
dimensões de (115 x 115)mm², volume de 2 litros e um agitador com paletas de (25 x
75)mm². O equipamento utilizado nos ensaios foi de 6 jarros.
Os ensaios de coagulação-floculação foram realizados posteriormente à caracterização
do efluente bruto. A caracterização é importante para o conhecimento do efluente que está se
trabalhando e para determinar a eficiência obtida após o ensaio.
4.2.3. pHmetro, cronômetro digital, balança analítica
Foi utilizado um pHmetro com medidor de temperatura acoplado e um cronômetro
digital, para controle dos tempos de gradiente de mistura e tempo de sedimentação. Uma
balança analítica para diluição do Sulfato de Alumínio, do Hidróxido de Cálcio e do Ácido
Sulfúrico utilizados nos ensaios.
4.3. Produtos utilizados
Foram utilizados coagulantes, auxiliares de floculação, produtos para ajuste de pH e
reagentes diversos para preservação e realização das análises durante os experimentos.
48
4.3.1. Produtos químicos
Os coagulantes estudados foram os seguintes:
• Cloreto Férrico – Kemwater S.A.;
•
Sulfato de Alumínio – Suall Ind. Com. LTDA.;
•
Hidroxicloreto de Alumínio – Pan-Americana S.A. Indústrias Químicas.
Além dos coagulantes, os seguintes produtos foram usados: ácido clorídrico a 5%,
hidróxido de cálcio a 15% e polímero aniônico a 2%.
Sulfato de Alumínio
O Sulfato de Alumínio utilizado nos testes foi em pó e isento de ferro. A Tabela 4.1
mostra a especificação físico-química do produto e a Tabela 4.2 apresenta sua impureza.
TABELA 4.1 – Especificação físico-química Sulfato de Alumínio, isento de ferro.
ESPECIFICAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA
Especificação Sulfato de Alumínio
%Al
2
O
3
Mín. 16,50
%Fe
2
O
3
Max. 0,010
% Acidez Livre Max. 0,50
Estado Físico Sólido granulado
Granulometria Até 1mm
Cor Branco
Ferro Isento
Produzido com ácido sulfúrico 98,5% (não residual)
Fonte: Suall Ind. Com. Ltda (2007).
TABELA 4.2 – Impurezas do Sulfato de Alumínio.
IMPUREZAS
Arsênio máx. 33mg/kg
Cádmio máx. 3,3mg/kg
Cromo máx. 33mg/kg
Chumbo máx. 33mg/kg.
Mercúrio máx. 0,7mg/kg
Selênio máx. 33mg/kg
Prata máx. 33mg/kg
Fenol Ausente
Detergente Ausente
Fonte: Suall Ind. Com. Ltda (2007).
49
Hidroxícloreto de Alumínio
As formas tecnicamente corretas de identificação de tal produto são: Hidroxicloreto de
Alumínio, Cloreto de Polialumínio ou até mesmo Poli Alumínio Clorado. Mas, ficou
conhecido popularmente como Hidroxicloreto de Alumínio, o que é errado, pois são os íons
de alumínio hidratados, que através de reações de polimerização são conduzidos a certos íons
poliatômicos complexos. Sendo tais espécies poliméricas catiônicas, exibem uma alta
concentração de cargas elétricas positivas, o que determina a eficácia superior em relação aos
tradicionais sais inorgânicos não pré-polimerizados. A fórmula bruta de um coagulante
inorgânico pré-polimerizado à base de Cloreto de Alumínio pode ser representada como:
Al
n
(OH)
m
Cl
3n-m
.
A carga catiônica destas espécies poliatômicas complexas pode ser calculada
a partir da expressão: Carga: Al
n
(OH)
m
(3n-m)+
(PAN-AMERICANA, 2005).
O grau de polimerização “n” depende de vários fatores no processo de fabricação, em
geral da concentração de íons hidroxilas (OH)
-
na molécula. Os grupos hidroxilas, através de
ligações de coordenação com os átomos de alumínio formam compostos polinucleres (PAN-
AMERICANA, 2005).
A Tabela 4.3, que mostra as características e especificações do produto PANFLOC TE
(coagulante inorgânico prepolimerizado de baixa salinidade) da Pan-Americana S.A.
Indústrias Químicas, que foi utilizado nos experimentos deste trabalho.
Em função de sua “basicidade” o PANFLOC TE libera durante a hidrólise, em
igualdade de dosagem em íons metálicos uma quantidade de ácido consideravelmente menor
do que a liberada pelos coagulantes tradicionais, o que provoca uma menor variação do pH do
meio tratado.
TABELA 4.3 – Características e especificações do Hidróxicloreto de Alumínio.
CARACTERÍSTICAS E ESPECIFICAÇÕES
Fórmula Química Al
n
(OH)
m
Cl
3n-m
Aspecto Líquido viscoso
Cor Castanha
Odor Inodoro
Al
2
O
3
% 16,0 – 18,5
Densidade a 25ºC (g/cm³) 1,30 – 1,40
pH (sol 1% H
2
O) 3,5 - 4,5
Fonte: Pan-Americana (2007).
Cloreto Férrico
O Cloreto Férrico utilizado foi em forma líquida. A Tabela 4.4 apresenta a
especificação físico-química do produto fornecida pelo fabricante.
50
TABELA 4.4 – Especificação físico-química do Cloreto Férrico.
ESPECIFICAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA
Propriedades Especificação
Concentração FeCl
3
mín. 21%
Material Insolúvel < 1,0%
Densidade 1,400 ± 0,02
Acidez livre (% em HCl) < 1,0%
Fonte: Kemwater do Brasil S.A..
4.3.2. Auxiliar de floculação
O polieletrólito utilizado é fortemente aniônico, de aspecto líquido branco leitoso.
Possui pH 7, completa solubilidade em água, densidade (25ºC) de 1,00 a 1,10 e viscosidade
(25ºC) de 1.700 cps.
4.4. Procedimentos
4.4.1. Coleta de amostras para os ensaios de Jarteste
As coletas das amostras do efluente bruto para realização dos ensaios de jarteste foram
realizadas em duas etapas.
Inicialmente as amostras foram coletadas diretamente no homogeneizador e
transferidas para um balde de polietileno com capacidade de 60 litros.
Os ensaios no jarteste foram realizados logo após a coleta, mas não foi possível a
conclusão dos mesmos, em decorrência do grande volume de lodo gerado nos jarros,
inviabilizando a coleta do clarificado para monitoramento dos parâmetros pré-determinados.
Por dias seguidos tentou-se fazer os testes, mas o volume de lodo no cone Imhoff em 1 (uma)
hora chegou a 80% do volume do total do efluente. A grande quantidade de sólidos dificultou
até mesmo o processo de sedimentação, depois da coagulação/floculação os sólidos
demoravam a sedimentar.
A Figura 4.9 mostra o operador da ETE efetuando a coleta da amostra do efluente
bruto no homogeneizador. As Figuras 4.10 e 4.11 mostram a grande quantidade de sólidos
sedimentáveis das primeiras amostras do efluente bruto coletadas, diretamente no
51
homogeneizador; e as Figuras 4.12 e 4.13 mostram o volume de lodo gerado no ensaio do
jarteste do efluente bruto coletado, diretamente no homogeneizador.
FIGURA 4.9 – Procedimento de coleta.
FIGURA 4.10 – Análise de sólidos
sedimentáveis do efluente bruto.
FIGURA 4.11 – Grande quantidade de
sólidos sedimentáveis no efluente bruto.
FIGURA 4.12 – Grande quantidade de lodo
gerado no jarteste.
FIGURA 4.13 – Detalhe do volume de lodo
gerado no jarteste.
52
Em uma segunda etapa, foi instalada uma coluna de sedimentação com 6 metros de
altura. E as amostras foram coletadas obedecendo sequencialmente o tempo de 15’, 30’ e 45’
após o enchimento da coluna. Mas, para os ensaios, utilizou-se o efluente das amostras
coletadas após 45 minutos de sedimentação na coluna. A Figura 4.14 mostra no cone Imhoff a
diferença de sólidos no efluente coletado no momento de abastecimento da coluna, após 15
minutos, 30 minutos e 45 minutos de sedimentação na coluna.
FIGURA 4.14 – Volume de lodo em diferentes tempos de coleta.
Inicialmente, a coluna de sedimentação foi abastecida através de um registro de 3
polegadas, o qual foi instalado na base superior da coluna. Através de um tubo de 50mm de
diâmetro, acoplado ao tubo que abastece os decantadores através de uma bomba com vazão de
45m
3
por hora, direcionava o efluente do homogeneizador direto para coluna. Com abertura
total do registro e uma vazão de 176,5 litros por minuto, a coluna foi abastecida com o
efluente bruto em 2 minutos. A partir desse momento, o cronômetro foi acionado e de 15 em
15 minutos foi realizada uma coleta até completar os 45 minutos. Cada torneira de coleta de 1
polegada instalada na coluna de sedimentação tinha uma vazão de 50 litros por minuto.
Completando-se os 45 minutos após o abastecimento da coluna com o efluente bruto; foi
realizada a coleta das amostras na torneira com altura de 3,5m a partir da base da coluna, ou
seja, a primeira torneira depois do nível de efluente na coluna de sedimentação. O volume de
amostra coletado na coluna foi de 60 litros, suficiente para realizar as 3 bateladas de jarteste
do dia. Do volume de 60 litros de amostra coletado na coluna foi retirada uma quantidade para
caracterização do efluente bruto e para ver os sólidos sedimentáveis no cone Imhoff. Sendo
12 mL lodo
25mL lodo
45 mL lodo
60 mL lodo
0’ 15’ 30’ 45’
53
assim possível realizar somente uma caracterização do efluente bruto para todos os ensaios do
dia.
Com o uso a coluna de sedimentação foi possível realizar os testes no jarteste e efetuar
a coleta do clarificado, conforme procedimento especificado mais adiante. Pois, grande parte
dos sólidos sedimentáveis decantavam naturalmente sem adição de produtos químicos.
4.4.2. Parâmetros operacionais adotados para os ensaios de coagulação-floculação-
sedimentação (jarteste)
Os parâmetros operacionais adotados para simulação da etapa de coagulação foram
determinados pela operação de mistura rápida do coagulante no efluente, caracterizada
principalmente pelo tempo de mistura rápida (T
m
) e gradiente de mistura rápida (G
m
). O
tempo de mistura rápida adotado foi de 30 segundos, e o gradiente de mistura rápida adotado
foi de 100 rpm.
As condições de floculação, por sua vez, são determinadas pelo tempo de floculação
(T
f
) e pelo gradiente de floculação (G
f
). O tempo de floculação adotado foi de 15 minutos,
sendo que os 5 primeiros minutos com um gradiente de 40 rpm e os 10 minutos restantes com
um gradiente de 35 rpm. Para a etapa de sedimentação, o principal parâmetro operacional é a
velocidade de sedimentação (V
s
), para coleta do clarificado usou-se o tempo de 15 minutos
após o término do processo de coagulação-floculação. A Tabela 4.5 mostra os parâmetros
físicos adotados para os ensaios de jarteste.
TABELA 4.5 – Parâmetros físicos da pesquisa.
DISCRIMINAÇÃO EFLUENTE BRUTO
MISTURA RÁPIDA
T
mr
(s) 30
G
mr
(s
-1
) 1000
FLOCULAÇÃO
1º T
f
(min) 5
1º G
f
(s
-1
) 25
2º T
f
(min) 10
2º G
f
(s
-1
) 15
TEMPO DE SEDIMENTAÇÃO
T
s
(min) 15
Legenda: T
mr
= tempo de mistura rápida; G
mr
= gradiente de mistura rápida; T
f
= tempo de floculação; G
f
=
gradiente de floculação; T
s
= tempo de sedimentação.
54
4.4.3. Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação (jarteste)
Os ensaios no equipamento de reatores estático (jarteste) foram utilizados para tentar
simular as condições físicas de coagulação, floculação e sedimentação. Os ensaios com
melhores resultados poderão servir de ponto de partida para utilização em linha de produção.
Na realização dos ensaios no equipamento jarteste foram seguidos os seguintes
procedimentos:
•
Limpou-se os jarros com água corrente;
•
Preparou-se as soluções utilizadas durante os ensaios, hidróxido de cálcio 15%, de
ácido sulfúrico 10%, de Sulfato de Alumínio 50% e do polímero aniônico com a
mesma concentração utilizada em linha de produção de 2%;
•
Distribuiu-se porções do efluente bruto, coletado depois de 45 minutos na coluna
de sedimentação e bem homogeneizado, em cada um dos jarros até a obtenção de 2
litros;
•
No primeiro dia de testes, dia 10/05/2007, foram realizadas 3 bateladas de ensaios
no jarteste: uma com o Sulfato de Alumínio, outra com Hidroxicloreto de
Alumínio e outra com o Cloreto Férrico. Colocou-se, primeiramente, os volumes
correspondentes às dosagens dos coagulantes nos recipientes apropriados do
jarteste, primeiras cubetas, para determinar a dosagem com melhor eficiência de
remoção dos parâmetros que serão monitorados;
•
Nos testes realizados, dia 14/05/2007, foram realizadas mais 3 bateladas de ensaios
no jarteste. Aplicou-se as dosagens pré-estabelecidas dos coagulantes Cloreto
Férrico, Sulfato de Alumínio e do Hidroxicloreto de Alumínio em todos os
recipientes apropriados do jarteste, primeiras cubetas, e antes de dosar nos jarros
variou-se o pH, para determinar a melhor faixa de atuação do produto;
•
Nas 3 últimas bateladas, realizadas dia 16/05/2007, manteve-se o pH e a colocou-
se nas primeiras cubetas do jarteste as dosagens dos coagulantes pré-estabelecidos
anteriormente, e logo depois colocou-se diferentes dosagens da solução de
polímero nos recipientes apropriados, segundas cubetas, do jarteste;
•
Posicionou-se os recipientes de descarte e coleta de amostra de água decantada nas
respectivas posições apropriadas do equipamento;
•
Ligou-se o equipamento de agitação e acertou-se a rotação para o gradiente de
mistura rápida, 100 rpm durante 30s;
55
•
Adicionou-se aos jarros do jarteste o volume pré-estabelecido de coagulante
contido nas cubetas do suporte frontal;
•
Após o tempo de contato, acertou-se a rotação correspondente ao gradiente de
velocidade de floculação desejado, 40 rpm durante 5 minutos, e depois para 35
rpm nos 10 minutos restantes;
•
Desligou-se o equipamento após o tempo de floculação;
•
Coletou-se as amostras de água decantada após o tempo de sedimentação desejado,
15 minutos;
• Mediu-se o volume de lodo gerado em cada jarro do jarteste no cone Imhoff;
•
Preservou-se as amostras para análise dos parâmetros de sólidos totais, cloretos,
sulfetos, NTK, amônia, alumínio, ferro, cromo e fosfato e encaminhamento para os
devidos laboratórios;
•
Avaliou-se pH, turbidez e DQO, logo depois da coleta do clarificado.
4.4.4. Realização dos testes
Os testes foram realizados em escala de bancada, em um equipamento de reatores
estáticos de 6 jarros. As amostras de clarificado avaliadas foram coletadas em três dias de
trabalho, dia 10/05/2007, 14/05/2007 e 16/05/2007.
Em cada dia de trabalho foram realizadas 3 bateladas de ensaios, e cada batelada com
6 jarros trabalhava-se com um tipo de coagulante. Os testes foram realizados da seguinte
forma: primeiro determinou-se a melhor dosagem do coagulante, depois determinou-se a
melhor faixa de pH de atuação do coagulante e por último determinou-se a melhor dosagem
do auxiliar de floculação, polímero.
Com intuito de não variar muito o tempo de coleta de um dia de ensaio para outro
diminuindo, assim, o risco de mudanças bruscas no efluente bruto, não foi possível aguardar o
resultado de todos os parâmetros monitorados. Avaliou-se o volume de lodo, a turbidez e a
DQO, para que fosse possível passar para a próxima etapa dos testes.
Determinação da melhor dosagem do coagulante
No primeiro dia de ensaio, dia 10/05/07, foram realizadas 3 bateladas de ensaios com
6 jarros cada. Uma, utilizando o Cloreto Férrico, outra utilizando o Sulfato de Alumínio e a
última utilizando o Hidroxicloreto de Alumínio.
56
A primeira batelada foi com o Cloreto Férrico, variando sua dosagem de 0,3g a 1,8g
para cada 2 litros de efluente em cada jarro, utilizando-se o produto tal qual, 21,5%, sem
diluição. A segunda batelada foi com Sulfato de Alumínio em pó 17%, diluído a 50%,
variando sua dosagem de 0,3g a 1,8g para cada 2 litros de efluente em cada jarro. E a terceira
batelada foi com o Hidroxicloreto de Alumínio 18%, utilizado tal qual, com dosagens
variando também de 0,3g a 1,8g para cada jarro de 2 litros cada.
Depois de homogeneizado no balde de 60 litros, a amostra foi distribuída nos jarros e
logo depois adicionado o coagulante variando as dosagens conforme mencionado
anteriormente. Logo depois de concluído os testes, eram coletadas as amostras do clarificado
e determinado o volume de lodo gerado em cada jarro.
As amostras do clarificado foram coletadas obedecendo as normas de preservação,
sendo que no mesmo dia as amostras foram encaminhadas aos laboratórios. A leitura da
turbidez foi realizada logo depois da coleta do clarificado.
Depois de concluída as análises dos parâmetros monitorados, volume de lodo, turbidez
e DQO, avaliou-se a melhor dosagem de cada coagulante.
Determinação do melhor pH de atuação de cada coagulante
Com a melhor dosagem de cada coagulante determinada, em uma segunda etapa,
verificou-se o melhor pH do efluente bruto para uma maior eficiência de atuação de cada
coagulante.
Sendo assim, foram realizadas, em um segundo dia de ensaios, mais três bateladas no
jarteste, sendo que cada batelada correspondiam aos testes com um tipo de coagulante,
mantendo-se a melhor dosagem pré-determinada, e alterando-se o pH de 0,5 em 0,5,
obedecendo a uma mesma faixa de pH, para os três coagulantes. Ou seja, variando o pH em
uma faixa em que os três coagulantes testados conseguissem atuar bem.
No primeiro jarro foi mantido o pH do efluente bruto, e a partir do segundo jarro foi
alterado o pH com solução de hidróxido de cálcio e com solução de ácido sulfúrico. Isso foi
repetido para as três bateladas, alterando somente o coagulante em cada batelada, e mantendo-
se a dosagem do coagulante para todos os jarros, conforme melhor dosagem pré-determinada.
Depois de concluídas as análises dos parâmetros monitorados, avaliou-se o melhor pH
de atuação de cada coagulante. A Tabela 4.6 mostra as dosagens de acidificante, ácido
sulfúrico, e as dosagens do alcalinizante, hidróxido de cálcio, utilizadas para ajuste do pH do
efluente bruto.
57
TABELA 4.6 – Dosagens dos produtos para ajuste de pH.
Produto Dosagem Variação pH (para mais ou menos)
Ácido Sulfúrico 2,0 mL <1,5
Ácido Sulfúrico 1,6 mL <1,0
Ácido Sulfúrico 0,5 mL <0,5
Hidróxido de Cálcio (pó) 7,5 g >0,5
Hidróxido de Cálcio (pó) 15 g >1,0
Conforme mostra a Tabela 4.6, para diminuir o pH em 1,5, utilizou-se 2 mL de ácido
sulfúrico, para diminuir em 1,0 foi necessário 1,6 mL de ácido sulfúrico e 0,5 mL de ácido
sulfúrico para diminuir o pH do efluente bruto em 0,5. Para aumentar o pH em 0,5 utilizou-se
7,5 g de hidróxido de cálcio e 15 g para aumentar o pH do efluente bruto em 1,0.
Determinação da melhor dosagem do auxiliar de floculação - polímero
Depois de determinar a melhor dosagem dos coagulantes e o melhor pH de atuação de
cada um deles, foi determinada a melhor dosagem do auxiliar de floculação, que nesse caso
era um polímero aniônico de alto peso molecular.
O produto utilizado e a diluição foram os mesmos usados no tratamento do efluente
em linha de produção, com variação nas dosagens de 0,02g, partindo de 0,02g no primeiro
jarro até 0,12g no sexto jarro.
Depois de finalizada as análises dos parâmetros monitorados, foi avaliado as
vantagens e desvantagens do uso de cada coagulante, levando-se em consideração a relação
custo/benefício, o melhor coagulante para aplicar em linha de produção.
4.4.5. Caracterização do efluente bruto e parâmetros monitorados
A Tabela 4.7 apresenta os parâmetros utilizados para a caracterização do efluente
bruto e para o monitoramento do clarificado.
58
TABELA 4.7 – Parâmetros usados para caracterização do efluente bruto e para
monitoramento do clarificado.
Parâmetro Determinação melhor
dosagem coagulante –
1º dia de ensaios
Determinação melhor pH
de atuação coagulante –
2º dia de ensaios
Determinação melhor dosagem
auxiliar de floculação –
3º dia de ensaios
pH
X X X X X X
Alcalinidade
X X X
DQO
X X X X X X
Turbidez
X X X X X X
Ferro
X X X X
Alumino
X X X X
Cromo
X X X X
Fosfato
X X X X
Sulfeto
X X X X
Amônia
X X X X
NTK
X X X X
Cloretos
X X X X
Sólidos Totais
X X X X
Legenda: X = caracterização do efluente bruto; X = parâmetros monitorados.
4.4.6. Coleta e preservação de amostras para os testes analíticos
As amostras foram coletadas a 7cm de altura em relação à superfície do líquido na
cuba do ensaio de jarteste, na abertura do jarro, própria para coleta.
O volume de amostra coletada foi o equivalente, a aproximadamente, ao tempo de 20s
de coleta. Os parâmetros pH, turbidez e DQO foram realizados logo após a coleta; enquanto
que os parâmetros sólidos totais, fosfato, cloretos, sulfeto, Cromo total, Alumínio, Ferro, NTK
e nitrogênio em forma de amônia foram preservados para posterior análise, conforme as
técnicas e métodos de amostragem e preservação preconizadas pelo Standard Methods for the
Examination of Water and Wastewater (APHA, 2005).
4.4.7. Técnicas analíticas utilizadas
As técnicas analíticas adotadas na presente pesquisa também foram preconizadas pelo
Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA, 2005). A Tabela
4.8 apresenta as técnicas analíticas que foram utilizadas para os parâmetros monitorados.
59
TABELA 4.8 – Técnicas analíticas e unidades utilizadas.
Parâmetros Unidades Técnica analítica
Alcalinidade total mgCaCO
3
.L
-1
Método 2320B
Cloretos mgCl
-
.L
-1
Método 4500 – Cl
-
B
Alumínio mgAl.L
-1
Método 3500 –AL B
Ferro mgFe.L
-1
Método 3500 – FeB
Fosfato mgPO
4
3-
.L
-1
Método 4500 – P D
Cromo Total mgCr.L
-1
Método 3500 – Cr A
DQO mg.L
-1
Método 5220 C
Nitrogênio amoniacal mgNH
3
-N.L
-1
Método 4500 – NH
3
B
Nitrogênio Total Kjeldahl (NTK) mgNH
3
-N.L
-1
Método 4500-N
org
B
pH - Método 4500 – H
+
B
Sólidos sedimentáveis mL.L
-1
Método 2540 F
Sólidos totais mgST.L
-1
Método 2540 B
Sulfeto total mgS
-2
.L
-1
Método 4500 – S
2-
F
Turbidez UNT Método 2130 B
Fonte: APHA (2005).
4.4.8. Controle do volume de lodo a ser produzido
Nos ensaios utilizando o equipamento estático jarteste foi monitorado, também, a
quantidade de lodo obtido em cada ensaio. A produção de lodo é função do teor de sólidos
decantáveis que caracteriza o efluente bruto, do tipo de coagulação e floculação empregado,
da dosagem de produtos químicos utilizados e do tipo de clarificação empregado, nesse caso a
sedimentação.
A avaliação da quantidade de lodo produzido é expressa por uma relação empírica,
onde para cada kg de pele bovina processada gera-se de 0,10 a 0,15kg de matéria seca,
levando-se em consideração as condições mencionadas anteriormente. O grau de hidratação
do lodo depende do tipo de processo utilizado na clarificação do efluente primário, pois há
diferença entre o processo de sedimentação e flotação, dificilmente produzem lodos com
graus de hidratação idênticos.
A composição exata do lodo é muito variável, o teor de umidade pode oscilar em torno
de 96% e o teor de matéria orgânica fica compreendido em uma faixa que varia de 70 a 90%,
de acordo com a agregação de uma menor ou maior quantidade de lodo biológico. No caso
dos testes que foram realizados, neste trabalho, não houve agregação de lodo biológico.
Esse lodo é estocado em um tanque, de onde é retirado por caminhões pipas
terceirizados; cada caminhão tem capacidade para transportar 7.200kg de resíduo, atualmente
60
é gerado 40.000kg lodo por dia, o corresponde a 200kg lodo por m
3
efluente bruto. O que gera
em média 5,5 viagens do caminhão de lodo por dia.
Os ensaios considerados com melhores resultados, em relação ao volume de lodo
produzido, foram levados em consideração para avaliar o custo/benefício da utilização de
cada coagulante e auxiliar de floculação.
4.4.9. Construção da curva de sedimentação
O ensaio foi iniciado a partir do momento em que toda a suspensão encontrava-se
uniforme na coluna e a temperatura do efluente constante. A coleta de amostras, em função do
tempo (15 minutos), prosseguiu até se verificar que não houve alteração da turbidez e do teor
de sólidos sedimentáveis, no ponto de amostragem considerado, registro de 3,60m, primeiro
após o nível de efluente da coluna.
A velocidade de sedimentação, correspondente a cada amostra coletada, foi
aproximadamente igual a
t
h
, sendo h a profundidade do ponto de amostragem e t, o tempo
desde o inicio do ensaio.
Alguns cuidados foram obedecidos para a realização do ensaio na coluna de
sedimentação:
•
A área da coluna, de forma que as coletas não influenciaram significativamente na
diminuição do nível do efluente;
•
A profundidade do ponto de amostragem foi o mesmo do decantador utilizado em
linha de produção;
•
A temperatura foi praticamente constante em toda a profundidade da coluna;
•
O enchimento da coluna foi realizado de forma a garantir certo grau de
uniformidade da suspensão, no inicio do ensaio;
•
O ponto de coleta foi no registro mais alto, 3,60m, para reduzir o efeito de
deslocamento da suspensão para baixo, pois a altura do nível da água diminuiu.
Da mistura homogênea, a intervalos regulares de tempo, 15 minutos em 15 minutos,
retirou-se uma amostra, determinando-se, para essas amostras, o teor de sólidos sedimentáveis
e a turbidez. Com os dados calculou-se a porcentagem de sólidos sedimentáveis e turbidez
removida nessa profundidade ao longo do tempo:
61
inicial ãoconcentraç
presente ãoconcentraç - inicial ãoconcentraç
removida % = x 100
4.4.10. Método de avaliação do custo/benefício do processo de sedimentação
Foram avaliados os gastos com coagulantes, auxiliar de floculação e com o volume de
lodo gerado, nos os ensaios considerados melhores; verificando a quantidade utilizada e a
eficiência de cada coagulante, a quantidade do polieletrólito, as vantagens e desvantagens
operacionais e técnicas na utilização do sistema sedimentação e a quantidade de lodo gerado.
Os melhores ensaios serão determinados, considerando a capacidade de depuração
biológica do sistema secundário, que no caso do curtume é constituído de lodos ativados, cuja
capacidade de depuração é de 720kgDBO.dia
-1
. Um efluente de aparência cristalina, mas com
um fator de biodegradabilidade baixo, nem sempre é o melhor resultado para o tratamento
biológico, pois prejudica a eficiência de depuração biológica. Dosagens excessivas de
coagulantes, além de implicar em custos elevados no tratamento, conferem um aumento
indesejável da relação DQO/DBO.
62
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
As três amostras de efluentes brutos que foram trabalhadas durante os três dias em que
foram realizados os testes, apresentaram como característica comum a grande quantidade de
sólidos sedimentáveis, que impediu inicialmente a realização dos testes, em jarteste, como
mencionado anteriormente.
Além da grande quantidade de sólidos sedimentáveis presentes no efluente bruto
estudado, observou-se, como era esperado, uma grande concentração de poluentes,
decorrentes dos resíduos orgânicos oriundos das peles e dos produtos químicos utilizados nas
etapas durante o processo de curtimento. Esses resíduos orgânicos e químicos provenientes do
processo de industrialização de peles bovinas torna esse tipo de efluente difícil de tratar.
Para permitir uma comparação entre os resultados dos três tipos de coagulantes, todos
os ensaios do efluente foram realizados com os parâmetros citados na Tabela 4.5. Estes
parâmetros são: para mistura rápida, T
mr
= 30s, e G
mr
= 100 rpm; para floculação, T
f
= 5 min e
G
f
= 40rpm, e T
f
= 10 min e G
f
= 35rpm e tempo de observação de sedimentação dos flocos
de 15 minutos.
5.1. Determinação da melhor dosagem dos coagulantes
5.1.1. Caracterização do efluente bruto
O efluente bruto que foi estudado no dia em que se determinou a melhor dosagem dos
coagulantes apresentou as características apresentadas na Tabela 5.1.
TABELA 5.1 – Caracterização do efluente bruto utilizado nos ensaios para determinar melhor
dosagem de coagulante.
Amostra T pH AL DQO TU Lodo
Bruto 35,5 7,69 3.214 18.115 1.680 250
Bruto 45’ 35,0 7,74 1.290 5.644 526 12
Eficiência
Remoção (%)
- - 60 69 69 95
Observação: O efluente para realização dos testes foi coletado na coluna de sedimentação, após 45 minutos de
sedimentação.
Legenda: T = temperatura (°C); AL = alcalinidade (mgCaCO
3
.L
-1
); DQO (mg.L
-1
); TU = turbidez., Lodo = lodo
do cone Imhoff (mL.L
-1
).
63
Na Tabela 5.1, verifica-se uma grande remoção em todos os parâmetros analisados
após 45 minutos de sedimentação na coluna, chegando a 95% de remoção de sólidos
sedimentáveis, em uma hora em cone Imhoff, o que mostra a importância de um sistema de
sedimentação antes do processo de coagulação/floculação.
5.1.2. Monitoramento dos clarificados obtidos
As dosagens dos coagulantes, Cloreto Férrico, Sulfato de Alumínio e Hidroxicloreto
de Alumínio, determinadas como melhores resultados, considerando a remoção de DQO,
turbidez e o volume de lodo gerado, podem ser observadas na Tabela 5.2.
TABELA 5.2 – Resultados dos clarificados obtidos em jarteste, para dosagem de coagulante
escolhida.
Coag. Dos. pH final DQO TU Vol. lodo
(1) 1,5 7,19 2.590 114 150
(2) 1,5 7,18 2.648 63 185
(3) 0,9 7,60 2.445 76 115
Observação: A formação de flocos e a sedimentação ocorreram de forma bem parecida para os três coagulantes
testados.
Legenda: Coag. = coagulante utilizado; (1) = Cloreto Férrico; (2) = Sulfato de Alumínio; (3) = Hidroxicloreto de
Alumínio; Dos. = dosagem do coagulante (g.2L
-1
); DQO (mg.L
-1
); TU = turbidez (UNT); Vol. Lodo = Volume
do lodo gerado (mL).
Avaliando os resultados apresentados na Tabela 5.2, verifica-se que as dosagens dos
coagulantes com melhor eficiência de remoção de DQO e turbidez nos ensaios em jarteste,
levando-se em conta a relação custo/benefício, foram iguais para o Cloreto Férrico e para o
Sulfato de Alumínio, 1,5g.L
-1
; e para o Hidroxicloreto de Alumínio foi de 0,9mg.L
-1
,
dosagem bem menor do que a dosagem dos dois primeiros coagulantes. O coagulante que
mais influenciou no pH do efluente foi o Sulfato de alumino, abaixando o pH de 7,74 para
7,18, seguido pelo Cloreto Férrico, que abaixou o pH para 7,19, e por último o Hidroxicloreto
de Alumínio que abaixou o pH para 7,6.
O Hidroxicloreto de Alumínio apresentou uma maior remoção de DQO, com 57% de
eficiência, seguido pelo Cloreto Férrico com uma eficiência de 54%, e por último o Sulfato de
Alumínio com 53% de eficiência de remoção de DQO.
64
Quanto a turbidez, os coagulantes que apresentaram melhor eficiência foram o Sulfato
de Alumínio, seguido pelo Hidroxicloreto de Alumínio e pelo Cloreto Férrico, com uma
eficiência de remoção de turbidez de 88%, 85% e 78%, respectivamente.
Houve uma diferença significativa no volume de lodo gerado nos ensaios de jarteste,
com o uso do Sulfato de Alumínio, em relação aos outros dois coagulantes utilizados. Sendo
que o Cloreto Férrico apresentou um menor volume de lodo gerado, 150mL para cada 2 litros
de efluente no jarro. O Hidroxicloreto de Alumino gerou 155mL de lodo para cada 2 litros de
efluente no jarro e Sulfato de Alumínio 185mL de lodo, para as mesmas condições.
A maior turbidez obtida com o Cloreto Férrico, 114 UNT, pode ser observada no
término dos testes, pois o clarificado ficou bem escuro, devido à reação do sulfeto presente no
efluente com o Cloreto Férrico. O lodo também apresentou uma cor bem escura, quase preta.
O lodo do Sulfato de Alumínio demorou mais a sedimentar e ficou mais espesso do que o
lodo gerado com os outros dois coagulantes. As Figuras 5.1, 5.2 e 5.3 mostram os ensaios no
jarteste, com cada um dos coagulantes.
FIGURA 5.1 – Jarteste com Cloreto Férrico.
FIGURA 5.2 – Jarteste com Sulfato de Alumínio.
65
FIGURA 5.3 – Jarteste com Hidroxicloreto de Alumínio.
Nas Figuras 5.1, 5.2 e 5.3 pode-se observar, além do aspecto escuro do efluente com o
uso do Cloreto Férrico, a formação de lodo nos jarros. O Sulfato de Alumínio apresenta um
lodo com aspecto mais denso.
Os dados resultantes de todos os ensaios para determinação da melhor dosagem do
coagulante encontram-se no Apêndice A, desse trabalho.
5.2. Determinação do melhor pH de atuação dos coagulantes
5.2.1. Caracterização do efluente bruto
Nessa segunda etapa dos ensaios, onde se determinou o melhor pH de atuação de cada
coagulante, foram monitorados além dos parâmetros dos ensaios anteriores, os parâmetros de
Ferro, Alumínio, Cromo, Fosfato, Sulfeto, Amônia, NTK, Cloretos e Sólidos totais. O
efluente bruto que foi estudado no dia em que se determinou o melhor pH de atuação de cada
coagulante apresentou as características conforme mostra a Tabela 5.3.
No segundo dia de testes, fazendo-se a coleta do efluente através da coluna de
sedimentação, pode-se confirmar a importância de um sistema de sedimentação antes do
processo de coagulação/floculação, com uma redução de 99,9% de remoção de sólidos
sedimentáveis.
66
TABELA 5.3 – Caracterização do efluente bruto utilizado nos ensaios para determinar a
melhor faixa de pH.
Amostra T pH AL DQO TU Fe Al Cr PO
4
3-
SO
3
2-
NH
3
NTK Cl
-
ST Lodo
Bruto 40,5 8,34 5.297 24.476 19.700 12,03 20,73 405,26 171,4 55,9 2.744 4.117 4.699 39.274 650
Bruto 45’ 39,5 8,30 1.766 3.274 1.465 1,57 4,54 21,54 52,4 47,0 2.604 2.900 4.425 25.278 0,5
Eficiência
Remoção
(%)
- - 67 87 93 87 78 95 69 16 5 30 6 36 99,9
Observação: O efluente apresentava grande quantidade de sólidos sedimentáveis, mas de fácil sedimentação.
Legenda: T = temperatura (°C), AL = alcalinidade (mgCaCo
3
.L
-1
); DQO (mg.L
-1
); TU = turbidez (UNT), Fe
(mg.L
-1
); Al (mg.L
-1
); Cr (mg.L
-1
); PO
4
3-
(mg.L
-1
); SO
3
2-
(mg.L
-1
); NH
3
(mg.L
-1
); NTK (mg.L
-1
); Cl
-
(mg.L
-1
); ST
= sólidos totais (mg.L
-1
); Lodo = lodo do cone Imhoff (mL.L
-1
).
Com exceção dos parâmetros amônia e cloretos, com 5% e 6% de eficiência de
remoção, respectivamente, todos os outros parâmetros tiveram uma boa eficiência de
remoção, destacando-se a turbidez e o cromo, com 93% e 95% de eficiência de remoção,
respectivamente.
A eficiência de remoção obtida com a coleta do efluente após 45 minutos de
sedimentação na coluna, foi de grande importância para a realização do jarteste, pois a coleta
do efluente diretamente no homogeneizador, impossibilitava a realização dos testes em jarros,
devido ao grande volume de sólidos sedimentáveis, dificultando a coleta do clarificado. E,
também, para o processo de coagulação/floculação em linha de produção, pois os três
decantadores existentes estão trabalhando com tempo de retenção reduzido, devido o excesso
de lodo que começa a flotar.
5.2.2. Monitoramento dos clarificados obtidos
Determinadas previamente as dosagens com melhor eficiência de remoção, aplicou-se
essas dosagens pré-determinadas de cada coagulante variando-se o pH.
Avaliando-se os resultados obtidos da atuação dos coagulantes com diferentes pHs,
optou-se por trabalhar com o pH do efluente bruto, não havendo necessidade de correção de
pH, facilitando muito a parte operacional e os gastos em linha de produção. Pois, como o
curtume trabalha com reciclos de cromo e caleiro, não há variação brusca de pH, ficando em
torno de 8,0, que atende a faixa de atuação dos três coagulantes testados.
67
Pode-se observar que o clarificado do Sulfato de Alumínio é o que apresenta o pH
mais baixo, seguido do Cloreto Férrico e por último o Hidroxicloreto de Alumínio, situação
observada também na etapa dos primeiros ensaios. A Tabela 5.4 mostra os resultados obtidos
em jarteste, sem correção do pH do efluente bruto e a Figura 5.4 apresenta os resultados
obtidos para determinação do melhor pH.
TABELA 5.4 – Resultados dos clarificados obtidos em jarteste para o pH escolhido.
Coag. Dos.
Ajuste
de pH
pH
inicial/
final
DQO TU Fe Al Cr PO
4
3-
SO
3
2-
NH
3
NTK Cl
-
ST
Vol.
lodo
(1) 1,5 -
8,30/
8,12
2.509 1.116 1,51 0,39 1,18 45,2 10,3 2.464 2.729 3.259 19.372 123
(2) 1,5 -
8,30/
8,04
2350 780 0,41 1,66 1,12 40,8 7,96 2.462 2.590 3.636 20.004 198
(3) 0,9 -
8,30/
8,17
1.437 770 0,45 1,23 1,08 45,2 9,51 2.477 2.666 3.773 20.550 187
Legenda: Coag. = coagulante utilizado; (1) = Cloreto Férrico; (2) = Sulfato de Alumínio; (3) = Hidroxicloreto de
Alumínio; Dos. = dosagem do coagulante (g.2L
-1
); DQO (mg.L
-1
); TU = turbidez (UNT); Fe (mg.L
-1
); Al (mg.L
-
1
); Cr (mg.L
-1
); PO
4
3-
(mg.L
-1
); SO
3
2-
(mg.L
-1
); NH
3
(mg.L
-1
); NTK (mg.L
-1
); Cl
-
(mg.L
-1
); ST = sólidos totais
(mg.L
-1
); Vol. lodo = volume do lodo do jarro (mL).
Resultados obtidos na determinação do melhor pH
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
40.000
45.000
DQO TU NH3 NTK Cl- ST
Parâmetros
Resultados obitos
Bruto 0'
Bruto 45’
FeCl3
Al2(SO4)3
Aln(OH)mCl3n-m
FIGURA 5.4 – Comparação dos resultados obtidos para o pH escolhido.
Quanto a remoção de DQO, o coagulante que apresentou melhor eficiência de
remoção foi o Hidroxicloreto de Alumínio, seguido do Sulfato de Alumínio e do Cloreto
Férrico, com 56%, 28,2% e 23,4%, respectivamente.
A turbidez também obedeceu a mesma seqüência de eficiência da DQO; o coagulante
que apresentou melhor resultado foi o Hidroxicloreto de Alumínio (770 UNT), seguido do
Sulfato de Alumínio (780 UNT) e do Cloreto Férrico (1.116 UNT).
68
O volume de lodo gerado nos jarros para cada 2 litros de efluente bruto, foi maior para
o Sulfato de Alumínio – 198mL, seguido pelo Hidroxicloreto de Alumínio – 187mL e pelo
Cloreto Férrico – 123mL, situação encontrada nos testes anteriores, quando se determinou a
melhor dosagem dos coagulantes.
O Cloreto Férrico, como era de se esperar, apresentou a maior concentração de Ferro –
1,51mg.L
-1
, e o Sulfato de Alumínio e Hidroxicloreto de Alumínio maior concentração de
Alumínio, com 1,66mg.L
-1
e 1,23mg.L
-1
, respectivamente, o que também era de se esperar
tratando-se de coagulantes a base de Alumínio.
Os dados resultantes de todos os ensaios para determinação de cada coagulante em
diferentes faixas de pH, encontram-se no Apêndice B desse trabalho.
5.3. Determinação da melhor dosagem do auxiliar de floculação
5.3.1. Caracterização do efluente bruto
Depois de determinada a melhor dosagem de cada coagulante, e o pH de melhor
atuação dos mesmos, testou-se a eficiência de remoção dos mesmos parâmetros monitorados
anteriormente, com um auxiliar de floculação, um polímero aniônico de alto peso molecular.
Manteve-se as dosagens pré-determinadas dos coagulantes e o pH do efluente bruto, e variou-
se as dosagens do polímero, repetindo as dosagens para os três coagulantes. A Tabela 5.5
apresenta a caracterização do efluente bruto usado nos ensaios.
TABELA 5.5 – Caracterização do efluente bruto.
Amostra T pH AL DQO TU Fe Al Cr PO
4
3-
SO
3
2-
NH
3
NTK Cl
-
ST Lodo
Bruto 39,0 8,18 4.211 14.466 14.100 8,09 8,03 380,2 180,3 25,9 2.852 3.573 7.204 33.486 300
Bruto 45’ 38,0 8,16 1.585 5.053 1.766 1,13 2,28 23,69 26,3 10,3 2.552 2.642 3.545 19782 35
Eficiência
Remoção
(%)
- - 62 65 88 86 72 94 85 60 10 26 50 41 88
Observação: Efluente com menor volume de sólidos sedimentáveis, comparando com os efluentes brutos trabalhados nos ensaios
anteriores.
Legenda: T = temperatura (°C), AL = alcalinidade (mgCaCO
3
.L
-1
); DQO (mg.L
-1
); TU = turbidez (UNT), Fe
(mg.L
-1
); Al (mg.L
-1
); Cr (mg.L
-1
); PO
4
3-
(mg.L
-1
); SO
3
2-
(mg.L
-1
); NH
3
(mg.L
-1
); NTK (mg.L
-1
); Cl
-
(mg.L
-1
); ST
= sólidos totais (mg.L
-1
); Lodo = lodo do cone Imhoff (mL.L
-1
).
69
Observando a Tabela 5.5, e comparando-se com a Tabela 5.3, verifica-se que com
exceção de fosfato, amônia e cloretos, todos os outros parâmetros apresentaram uma
concentração menor do que o efluente bruto estudado anteriormente, sem tempo de
sedimentação na coluna. E que mesmo com um efluente bruto mais concentrado, a maioria
dos parâmetros tiveram uma maior redução, depois de 45 minutos de sedimentação na coluna,
no efluente dos ensaios anteriores. Verificou-se, também, uma quantidade de lodo, no cone
Imhoff, bem menor do que no efluente estudado anteriormente.
Mais uma vez, a eficiência de remoção com o uso da coluna de sedimentação
apresentou resultados muito positivos, sendo que todos os parâmetros tiveram uma redução
considerável, chamando a atenção para a eficiência de remoção de amônia e cloretos, 10% e
51% de eficiência, respectivamente. Os trabalhos da segunda etapa dos testes apresentaram
remoção bem menor, 5% e 6% respectivamente.
As diferenças de concentração encontradas nos parâmetros monitorados dos três
efluentes brutos estudados, é devido aos fluxos constantes de banhos da produção que seguem
para Estação de Tratamento de Efluentes, com concentrações e volumes diferentes. Pois o
principio do processo de produção é sempre o mesmo, mas pode mudar o número de peles
processadas e concentrações de alguns produtos químicos utilizados, ou algum imprevisto que
exija o esgotamento de algum banho de reciclo para o tratamento.
A maior concentração de cromo e sulfeto do efluente bruto realizados no segundo dia
de ensaio, deve-se ao descarte de parte do banho do reciclo de cromo 2 (dois) fulões, e parte
do banho do reciclo de caleiro, 1 (um) fulão, para a estação de tratamento que,
consequentemente, influenciou diretamente no aumento de outros parâmetros como DQO, por
exemplo.
5.3.2. Monitoramento dos clarificados obtidos
A Tabela 5.6 mostra os resultados obtidos com o jarteste para determinação da melhor
dosagem do auxiliar de floculação.
Observando-se os resultados apresentados na Tabela 5.6, verifica-se que cada
coagulante apresentou uma eficiência de remoção melhor em diferentes parâmetros:
70
•
Cloreto Férrico – DQO, Alumínio e Sulfeto, e apresentou um menor volume de
lodo, 153 mL para cada 2 litros de efluente tratado;
•
Sulfato de Alumínio – fosfato, cloretos e sólidos totais, e apresentou maior volume
de lodo, 172 mL para cada 2 litros de efluente bruto;
•
Hidroxicloreto de Alumínio - Turbidez, ferro, Alumínio, cromo, amônia, NTK e o
segundo menor volume de lodo, 160 mL para cada 2 litros de efluente bruto.
TABELA 5.6 – Resultado dos clarificado obtidos no jarteste.
Coag. Dos.
pH
final
Dos. P. DQO TU Fe Al Cr PO
4
3-
SO
3
2-
NH
3
NTK Cl
-
ST
Vol.
lodo
(1) 1,5 8,09 0,02 3.964 409 27,16 0,33 1,56 15,56 2,49 2.372 2.612 3.773 27.640 153
(2) 1,5 8,05 0,02 4.083 401 0,56 1,11 1,11 15,55 9,51 2.462 2.672 3.018 26.058 172
(3) 0,9 8,10 0,02 4.048 312 0,41 1,06 1,03 16,35 11,08 2.217 2.567 3.807 27.628 160
Legenda: Coag. = coagulante utilizado; (1) = Cloreto Férrico; (2) = Sulfato de Alumínio; (3) = Hidroxicloreto de
Alumínio; Dos. = dosagem do coagulante (g.2L
-1
); Dos. P. = dosagem do polímero (g.2L
-1
); DQO (mg.L
-1
); TU
= turbidez (UNT); Fe (mg.L
-1
); Al (mg.L
-1
); Cr (mg.L
-1
); PO
4
3-
(mg.L
-1
); SO
3
2-
(mg.L
-1
); NH
3
(mg.L
-1
); NTK
(mg.L
-1
); Cl
-
(mg.L
-1
); ST = sólidos totais (mg.L
-1
); Vol. lodo = volume do lodo do jarro (mL).
A Tabela 5.7, mostra a eficiência de remoção obtida com cada coagulante nos
parâmetros monitorados.
TABELA 5.7 – Eficiência de remoção dos coagulantes.
EFICIÊNCIA DE REMOÇÃO EM %
Coag.
DQO TU Fe Al Cr
PO
4
3-
S
2-
NH
3
NTK
Cl
-
ST
(1) 21 77 - 85 93 41 76 7 2 - -
(2) 19 77 57 51 95 40 8 4 - 15 -
(3) 20 82 64 53 96 38 - 13 3 >7 -
Legenda: Coag. = coagulante utilizado; (1) = Cloreto Férrico; (2) = Sulfato de Alumínio; (3) = Hidroxicloreto de
Alumínio; DQO (mg.L
-1
); TU = turbidez (UNT); Fe (mg.L
-1
); Al (mg.L
-1
); Cr (mg.L
-1
); PO
4
3-
(mg.L
-1
); SO
3
2-
(mg.L
-1
); NH
3
(mg.L
-1
); NTK (mg.L
-1
); Cl
-
(mg.L
-1
); ST = sólidos totais (mg.L
-1
).
Verifica-se, na Tabela 5.7, que houve aumento de concentração em alguns parâmetros
depois do processo de coagulação/floculação, como foi o caso de sólidos totais; que aumentou
sua concentração com o uso dos três coagulantes, Cloreto Férrico e Hidroxicloreto de
Alumínio aumentou em 28% a concentração, e com o Sulfato de Alumínio aumentou em
24%. O ferro aumentou em 95% com o uso do coagulante Cloreto Férrico; os cloretos
aumentaram em 6% e 7% com o uso do Cloreto Férrico e hidroxicloreto de alumino,
respectivamente. O sulfeto aumentou em 7%, com o uso do hidroxicloreto de aluminio.
71
O parâmetro que teve uma maior remoção foi o cromo, sendo que com o uso do
Hidroxicloreto de Alumínio obteve-se a remoção maior. A eficiência de remoção desse
parâmetro foi de 93%, 95% e 96% com o uso do Cloreto Férrico, sulfato e alumínio e
Hidroxicloreto de Alumínio, respectivamente. Os parâmetros que apresentaram menor
remoção de concentração foram NTK e amônia seguido de cloretos, sendo que em alguns
casos houve um acréscimo nas concentrações.
Os dados resultantes de todos os ensaios, para determinar o melhor coagulante com o
auxiliar de floculação, para o efluente bruto do curtume INDUSPAN encontram-se no
Apêndice C desse trabalho.
5.3.3. Curva de sedimentação
Com as amostras coletadas na coluna de sedimentação para a última batelada de
ensaios com intervalos de tempo de 15 minutos em 15 minutos; no primeiro registro 1,4m
abaixo do nível de efluente na coluna, foram realizados o monitoramento de sólidos
sedimentáveis e de turbidez dessas amostras. A Tabela 5.8 mostra o sólidos sedimentáveis e a
turbidez presentes e a porcentagem removida, e a velocidade de sedimentação das partículas
para os tempo de 15, 30 e 45 minutos.
TABELA 5.8 – Dados obtidos com a coluna de sedimentação.
h1 = 1,40m
Sólidos Sedimentáveis
h1 = 1,40m
Turbidez
Velocidade de Sedimentação
Profundidade
Presente Removida Presente Removida V = h/t
Tempo mL.L
-1
% UNT % (cm/s
-1
)
t
0
= 0 min 300 X0 = 0 14100 Y0 = 0 0
t
1
= 15 min 100 X11 = 66 5740 Y11 = 59 0,15
t
2
= 30 min 85 X21 = 72 4730 Y21 = 66 0,08
t
3
= 45 min 35 X31 = 88 1766 Y31 = 87 0,05
Utilizando-se os dados da tabela 5.8, foi construída a Figura 5.4 para os controles de
sólidos sedimentáveis e turbidez. A partir do valores da tabela 5.8, marca-se no par de eixos
profundidade (m) x tempo (min) as percentagens de sólidos sedimentáveis e turbidez
removidas correspondentes. Para sólidos sedimentáveis - x
11
para t
1
e h
1
; x
21
para t
2
e h
1
e x
31
para t
3
e h
1
; para turbidez – y
11
para t
1
e h
1
; y
21
para t
2
e h
1
e y
31
para t
3
e h
1
. A altura
72
considerada é a mesma para todos os tempos, pois a coleta foi realizada somente na primeira
altura, h1.
h1
(1,40)
h2
(2,60)
h3
(3,80)
t=0
t1
(15)
t2
(30)
t3
(45)
h0
Profundidade
(metros)
Tempo
(minutos)
X - Sólidos Sedimentáveis
Y - Turbidez
Y11=59%
X11=66%
Y21=66%
X21=72%
Y31=87%
X31=88%
FIGURA 5.5 – Curva característica da remoção de sólidos sedimentáveis e turbidez.
Verifica-se na Figura 5.5 que na profundidade de 1,40m (tanto para a remoção de
sólidos sedimentáveis quanto para remoção da turbidez), 66%, 72% e 88% dos sólidos
sedimentáveis são removidos para os tempos de 15, 30 e 45 minutos respectivamente. E 59%,
66% e 87% da turbidez é removida para os tempos de 15, 30 e 45 minutos, respectivamente.
Assim, para a profundidade fixada, sólidos com velocidade de sedimentação igual ou maior
que 0,05 cm.s
-1
são 88% removidos. E que com essa mesma velocidade de sedimentação 87%
da turbidez é removida.
5.4. Custos
Os custos dos coagulantes e do auxiliar de floculação da Tabela 5.9, foram fornecidos
pelo setor de compras do curtume onde foram realizados os testes, e o custo por viagem de
caminhão de lodo cobrado pela empresa que retira o lodo, para dispor como adubo orgânico,
está na Tabela 5.10.
Além do custo dos produtos utilizados no processo de coagulação/floculação, deve-se
considerar o custo de cada viagem do caminhão de lodo, para dispor esse resíduo como
biossólido nas propriedades rurais próximas da indústria, que é de R$55,00 por viagem.
73
TABELA 5.9 – Preços dos coagulantes e do auxiliar de floculação.
Preço por Tonelada
Mês ref. Setembro/2007
Descrição do Produto
Posto Campo Grande/MS
Reais – R$ Dólar – US (*)
Cloreto Férrico 730 390
Sulfato de Alumínio 680 360
Hidroxicloreto de Alumínio 920 490
Polímero aniônico 13.160 7.000
Legenda: (*) Valor considerado para o dólar do dia 21/09/07 – R$ 1,88
TABELA 5.10 – Terceirização de retirada de lodo.
Prestação Serviço
Quantidade/Viagem
(kg)
Custo/Viagem
(R$)
Viagem Caminhão Lodo 7.200 kg 55,00
5.4.1. Avaliação de custos dos testes
A Tabela 5.11 mostra com base na dosagem do coagulante, do auxiliar de floculação e
no volume de lodo gerado em cada um dos ensaios com essas dosagens, o custo em reais e em
dólares, para tratar o volume de efluente de um dia produção.
TABELA 5.11 – Composição de custos para efluente bruto com turbidez de 1.766UNT e
DQO de 5.053mg.L
-1
.
Custo total para 200 m
3
(Volume de um dia)
Coagulante
Dosagem
Coagulante
(kg/dia)
Dosagem
Polímero
(kg/dia)
Número
Viagem
caminhão de
Lodo
Reais – R$ Dólar – US (*)
Cloreto Férrico 300 kg 4 kg 2,3 398,14 211,8
Sulfato alumínio 300 kg 4 kg 2,6 399,64 212,6
Hidróxicloreto de alumínio 180 kg 4 kg 2,4 350,24 186,3
Legenda: (*) Valor considerado para o dólar do dia 21/09/07 – R$ 1,88
5.5. Análise dos custos
Avaliando-se os valores em reais com o uso dos três coagulantes, verifica-se que o
Hidroxicloreto de Alumínio é o coagulante que apresenta menor custo, pois além de uma
dosagem menor de coagulante, apresentou a segunda menor quantidade de lodo gerado, bem
próximo do coagulante que obteve volume menor, que foi o Cloreto Férrico. O seu uso
apresenta um valor de 12% mais barato do que com o uso dos outros dois coagulantes;
74
Cloreto Férrico e Sulfato de Alumínio, devido ao custo do Cloreto Férrico e do Sulfato de
Alumínio ter sido bem próximo.
Atualmente, o curtume onde foi realizada essa pesquisa utiliza-se o Hidroxicloreto de
Alumínio como coagulante, com uma dosagem 28% maior do que a dosagem considerada
melhor nos testes desse trabalho. A quantidade de polímero utilizada em linha de produção é a
mesma obtida nos ensaios. A eficiência de remoção de DQO e turbidez, 20% e 25% menores,
respectivamente, do que com a eficiência considerada melhor nos ensaios em jarteste.
O volume de lodo produzido é 65% maior, mas deve-se considerar que nos ensaios foi
utilizado o efluente após sedimentação na coluna de sedimentação, o que diminuiu muito a
concentração de sólidos sedimentáveis no efluente bruto trabalhado. Também, existe uma
dificuldade no processo de físico-químico, pois a quantidade de sólidos é muito grande e o
tempo de retenção dos decantadores está insuficiente para decantação do volume de lodo
produzido.
75
6. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
6.1. Conclusões
Neste trabalho de dissertação, chegou-se às seguintes conclusões:
¾ Em equipamento estático pode-se determinar, para um efluente qualquer, valores
de pH e dosagem de coagulante e auxiliar de floculação, visando a otimização
destes parâmetros;
¾ Pode-se conseguir uma grande economia no consumo de produtos químicos para o
tratamento de efluente bruto, quando se estuda, com os coagulantes disponíveis, os
intervalos de pH e a eficiência de remoção dos parâmetros desejados;
¾ Não há necessidade de correção de pH do efluente bruto estudado para o processo
de coagulação e floculação;
¾ Com o uso da coluna de sedimentação, verificou-se a importância de um sistema
de sedimentação de sólidos grosseiros antes do processo de coagulação/floculação,
tanto para uma melhor eficiência do sistema, quanto para economia de consumo de
produtos químicos;
¾ O Hidroxicloreto de Alumínio é o coagulante mais indicado para o tratamento
físico-químico desse efluente, considerando-se a relação custo/benefício;
¾ A melhor dosagem do auxiliar de floculação é a mesma para todos os coagulantes
utilizados, considerando-se a relação custo/benefício;
¾ Comparando os resultados obtidos dos coagulantes estudados verificou-se:
•
Nem sempre grandes dosagens proporcionarão uma grande remoção de
poluentes;
• Os parâmetros DQO e cromo, tiveram eficiência de remoção bem próximas
para os três coagulantes, sendo que o parâmetro cromo foi o que teve maior
remoção depois do processo coagulação\floculação para os três coagulantes;
•
O coagulante Cloreto Férrico é muito eficiente na remoção de sulfeto, mas
aumenta a concentração de ferro no efluente;
•
A concentração de cloretos e sólidos totais aumentaram depois do processo de
coagulação/floculação. Com exceção dos cloretos, que com o uso do Sulfato de
Alumínio apresentou uma pequena eficiência de remoção.
76
6.2. Recomendações
No decorrer da pesquisa ocorreram dificuldades. Para apoio a futuros estudos que
tenham alguma afinidade com este trabalho, seguem algumas recomendações a fim de evitar
tais dificuldades:
a)
Na preparação das amostras deve-se atentar para o volume preparado, trabalhando
com uma margem de segurança, para que posteriormente não haja falta de efluente
de estudo impossibilitando, assim, a execução dos ensaios finais ou a necessidade
de caracterização de mais de um efluente bruto por dia;
b)
Para comprovação dos dados otimizados obtidos em bancada, deve-se fazer uma
reprodução dos mesmos em linha de produção, utilizando as mesmas dosagens, a
fim de comprovar os resultados.
Para finalizar este trabalho, seguem alguns comentários:
c)
Cada ETE e cada efluente bruto possuem características ímpares, portanto, o
melhor coagulante será aquele que atender as necessidades econômicas e de
eficiência;
d)
O coagulante adquirido em forma de líquido fornece melhores condições de
operação, simplificam o armazenamento, a diluição, e elimina alguns problemas de
insalubridade para aquelas pessoas que manuseiam o produto, devendo, no
entanto, ser considerada a distância do transporte que tem sua influência no custo
do produto;
e)
Não corrigir o pH do efluente bruto facilita em muito a parte operacional e a
segurança dos operadores, pois muitas vezes é necessário dosar algum tipo de
ácido, e diminui consideravelmente os custos.
77
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ADZET ADZET, J. M.; BALLESTER, B. J.; BUDO, S. J.M.; BUNYOL, N.X.; CLOTA, F.
P.; GASSO, S. R.; GILI, B. X.; GRATACOS, M. E.; PALOMAS, S. J. M.; RODELLINO, E.
L.; ROMERA, P. E.; SERRA, C. E.; SOLER, S. J.
Quimica-tecnica de teneria. Barcelona,
Espanha: Romanya/valls, 1986.
ANDREOLI, C. V.; VON SPERLING, M.; FERNANDES, F.
Lodo de efluentes:
tratamento e disposição final. 6. ed. Belo Horizonte: DESA – UFMG, 2001.
APHA; AWWA; WPCF.
Standard methods for the examination of water and
wastewater. 22
th
ed. Washington: American Public Health Association, 2005.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.
NBR 10520: Informação e
documentação. Apresentação de citações em documentos. Rio de Janeiro, 2002.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.
NBR 12209: Projeto de Estação
de Tratamento de Efluente Sanitário. Rio de Janeiro, 1992.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.
NBR 12216: Projeto de Estação
de Tratamento de Água para Abastecimento Público. Rio de Janeiro, 1992.
BERNARDES, D.; ORDAKOWSKI, S.
Determinação de cromo hexavalente em couros.
Revista do Couro, Estância Velha – RS, n.174, p.80-81, ano XXX, dez. 2005.
CASEY, T. J.
Unit treatment processes in water and wastewater engineering. 2. ed.
Ireland: University College Dublin,
1993.
CENTURIONE, P. L.; DI BERNARDO, L.
Procedimento para execução de ensaios de
flotação/filtração em equipamento de bancada. Engenharia Sanitária e Ambiental. v.08,
n.01, p. 39-44, jan/mar 2003 e n.02, abr/jun 2003.
CLAAS, I. C; MAIA, R. A. M.
Manual básico de resíduos industriais de curtume. 1. ed.
Porto Alegre: SENAI/RS, 1994.
DI BERNARDO, L.
Métodos e técnicas de tratamento de água. v.1. Rio de Janeiro: ABES,
1993.
DI BERNARDO, L; DANTAS, A. D. B.;
Métodos e técnicas de tratamento de água. v.1.
São Carlos: RIMA, 2005.
DI BERNARDO, L.; DI BERNARDO, A.; CENTURIONE FILHO, P. L.
Ensaios de
tratabilidade de água e dos resíduos gerados em estações de tratamento de água
. São
Carlos: RIMA, 2002.
FREITAS, E. A
. Estudo comparativo das características do couro e efluente bruto de
processo de curtimento convencional versus processo com reciclagem direta de banho de
curtimento. Campo Grande. 2007. 48f. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de
Mato Grosso do Sul.
78
FREITAS, T. C. M.; MELNIKOV, P.
O uso e os impactos da reciclagem de cromo em
indústrias de curtume em Mato Grosso do Sul, Brasil. Engenharia Sanitária e Ambiental.
v.11, n.04, out/dez 2006, p. 305-310.
GERHARD, J.
Possibles fallas em el cuero y en su producion. Trad. Sagrario y Gerd John.
1. ed. Hembsbach, Alemanha: Partner Rübelmann Gmbh, 1998.
GOMES, M. R.; IDE, C. N.; RIBEIRO, M. L.; BEAL, L. L.; FREITAS, E. A.
Avaliação da
eficiência do sistema de tratamento de efluentes de ribeira por lodos ativados. In: 24º
CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL, 2007,
Belo Horizonte.
Anais....Belo Horizonte: ABES, 2007. p.
GONÇALVES, E.; TEIXEIRA, R. C.;
Principais tendências na tecnologia de
processamento do couro.
Revista do Couro, Estância Velha – RS, n.185, p.70, ano XXXI,
ago/set. 2006.
GUTTERRES, M.; OSÓRIO, T. S.
Métodos analíticos especiais aplicados ao couro.
Revista do Couro, Estância Velha – RS, n. 173, p. 84, ano XXX, dez. 2004.
HOINACKI, E.
Peles e couros. 2. ed. Porto Alegre: SENAI RS, 1989.
IMHOFF, K. K. R.
Manual de tratamento de águas residuárias. 4. ed. São Paulo - Edgard
Blücher, 1996.
INDUSPAN, Indústria e Comércio de Couros do Pantanal LTDA. Laboratório de controle de
qualidade interno (2003).
INSTITUTO FNP. Anualpec 2006: Anuário da pecuária brasileira. São Paulo - SP, 2006.
JORDÃO, E. P.; PESSÔA, C. A.
Tratamento de efluentes domésticos. 3. ed. Rio de
Janeiro: ABES, 1995. 720 p
KLEIN, A.
Curtume – ecológico por natureza. Revista do Couro, Estância Vellha – RS,
n.152, p.30, ano. XXIV, nov/dez. 2001.
KLEIN, A.
Projeto de incineração de resíduos de couro. Revista do Couro, Estância Velha
– RS, n.159, p.41, ano XXV, dez. 2002.
MACÊDO, J. A. B. Métodos laboratoriais de análises físico-químicas e microbiológicas. 2.
ed. Belo Horizonte – MG. CRQ-MG, 2003.
MEDEIROS, O. M.; LADCHUMANANANDASIVAM, R.; MARINHO, G.; ESTRELA, G.
Q.
O caminho dos descaminhos do resíduo industrial. Revista do Couro, Estância Velha,
n.174, p.70-72, ano XXX, jan/fev. 2005.
METCALF & EDDY. Wastewater engineering: treatment, disposal, and reuse/Metcalf &
Eddy, Inc. – 3rd ed./revised by George Tchobanoglous, Frank Burton, 1979.
79
MOTA, S.
Introdução à engenharia ambiental. 3. ed. Rio de Janeiro: ABES, 2003.
OLIVEIRA, L. T.; SILVA, J. B.; DO VAL, L. A. A.; SALVETTI, A. R.; IDE, C. N.
Características físico-mecânicas de corpos de prova cerâmicos moldados com adição de
lodo de reciclo de cromo. In: 24º CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA
SANITÁRIA E AMBIENTAL, 2007, Belo Horizonte.
Anais....Belo Horizonte: ABES, 2007.
PAGE, C.
Understanding clean technology. Leather International, v.207, n.4753, p.17-23,
march. 2005.
PALOP, R.
Redução da salinidade nos processos de píquel e curtimento. Revista do
Couro, Estância Velha – RS, n.167, p.50-61, ano XXIX, mar/abr. 2004.
PAN-AMERICANA S.A. INDÚSTRIAS QUÍMICAS.
Apostila técnica de produtos
químicos
. Rio de Janeiro, 2005.
PAVANELLI, G.
Eficiência de diferentes tipos de coagulantes na coagulação, floculação
e sedimentação de água com cor ou turbidez elevada. São Carlos. 2001. 108f. Dissertação
(Mestrado) – Escola de Engenharia de São Carlos. Universidade do Estado de São Paulo, São
Carlos.
PFEIFER, R; SILVA, J.P; LEIHS, P.
Processo de ribeira alternativo de baixo impacto
ambiental para couros hidrofugados. Revista do Couro, Estância Velha – RS, n.152, p.44-
46, ano XXIV, nov/dez. 2001.
PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE. Química del água: Potabilización de
aguas naturales. 1ª Enseñanza media (notas de aula). Disponível em
http://www.puc.cl/quimica/agua/potabiliz.htm Acesso em: 16 de outubro de 2007.
PRADOS, N. L.; LUCCA R. M. D.; RESENDE, S. E.
Eficiência na produção de couros
com tecnologia limpas.
Revista do Couro, Estância Velha – RS, n.156, p. 46-50, ano XXV,
jun/jul. 2002a.
PRADOS, N. L.; LUCCA R. M. D.; RESENDE, S. E.
Eficiência na produção com
tecnologia limpa.
Revista do Couro, Estância Velha – RS, n.155, p.50-57, ano XXV, mai.
2002b.
RIBEIRO, M. L.; IDE, C. N.; DE LUCA, S. J.; DE LUCA, M. A.
Potencialidades dos
Processos de separação por membranas no tratamento de efluentes aquosos da indústria
de couro. 2002.
SANTOS, H. R.
Aplicação de coagulantes no afluente de reator anaeróbio de leito
expandido alimentado com efluente sanitário. São Carlos. 2001. 76f. Dissertação
(Mestrado) – Escola de Engenharia de São Carlos. Universidade do Estado de São Paulo, São
Carlos.
SHELTON, T.B.
Interpreting drinking water quality analysis wahat do the numbers
mean? Rutgers Cooperative Extension
. 5. ed. 1996.
80
SINDICOUROS. Sindicato das indústrias de Curtumes do Estado de Mato Grosso do Sul,
2005.
SOARES, D.; HERMANN, E.; MARTINS, T.
PROTECH – tecnologia do processo de
cromo. Revista do Couro, Estância Velha – RS, n.165, p.60-63, ano XXVI, out/nov. 2003.
TANQUÍMICA IND. & COM. LTDA.
Tecnologia em couro – estudo sobre o processo de
caleiro. Revista do Couro, Estância Velha – RS, n.167, p.62-70, ano XXIX, mar/abr. 2004.
TEIXEIRA, R. C.; BERGMANN, C. P.
Estudo sobre o aproveitamento de serragem de
couros curtidos ao cromo na indústria cerâmica. Revista do Couro, Estância Velha – RS,
n.149, p.52-55, ano XXIV, jun/jul. 2001.
VOGEL, A. I.
Química analítica qualitativa. 5. ed. São Paulo: Mestre Jou, 1981.
VON SPERLING, M.
Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. 2. ed.
Belo Horizonte: DESA – UFMG, 1996.
VON SPERLING, M.
Princípios básicos do tratamento de esgotos. v. 2. 1. ed. Belo
Horizonte: DESA – UFMG, 1996.
81
APÊNDICE A
Ensaios Jarteste – data: 10/05/07.
TABELA A.1 – Caracterização do efluente bruto.
Amostra T pH AL DQO TU Lodo
Bruto 35,5 7,69 3214 18115 1.680 250
Bruto 15' - - - - 834 -
Bruto 30' - - - - 569 -
Bruto 45' 35,0 7,74 1290 5644 526 12
Legenda: T = temperatura (°C); AL = alcalinidade (mgCaCO
3
.L
-1
); DQO (mg.L
-1
); TU = turbidez (UNT); Lodo
= lodo do cone Imhoff (mL.L
-1
).
TABELA A.2 – Resultados do teste com coagulante Cloreto Férrico 21%.
Amostra Dos. pH final DQO TU Vol. lodo
Jarro 1 0,3 7,65 3715 150 14
Jarro 2 0,6 7,46 3019 134 57
Jarro 3 0,9 7,35 3483 123 86
Jarro 4 1,2 7,27 4412 108 115
Jarro 5 1,5 7,19 2590 114 150
Jarro 6 1,8 7,07 3251 102 230
Legenda: Dos. = dosagem do coagulante (g.2L
-1
); DQO (mg.L
-1
); TU = turbidez (UNT); Vol. lodo = volume do
lodo do jarro (mL).
TABELA A.3 – Resultados do teste com coagulante Sulfato de Alumínio 18%.
Amostra Dos. pH final DQO TU Vol. lodo
Jarro 1 0,3 7,56 3715 123 16
Jarro 2 0,6 7,48 3251 91,3 100
Jarro 3 0,9 7,39 3015 79 143
Jarro 4 1,2 7,29 3483 64,7 175
Jarro 5 1,5 7,18 2648 63 185
Jarro 6 1,8 7,13 4644 44,6 240
Legenda: Dos. = dosagem do coagulante (g.2L
-1
); DQO (mg.L
-1
); TU = turbidez (UNT); Vol. lodo = volume do
lodo do jarro (mL).
TABELA A.4 – Resultados do teste com coagulante Hidroxicloreto de Alumínio 18%.
Amostra Dos. pH final DQO TU Vol. lodo
Jarro 1 0,3 7,68 3851 180 43
Jarro 2 0,6 7,65 3386 85 115
Jarro 3 0,9 7,6 2445 76 155
Jarro 4 1,2 7,5 3569 76 187
Jarro 5 1,5 7,47 2990 72 201
Jarro 6 1,8 7,42 4345 82 215
Legenda: Dos. = dosagem do coagulante (g.2L
-1
); DQO (mg.L
-1
); TU = turbidez (UNT); Vol. lodo = volume do
lodo do jarro (mL).
82
APÊNDICE B
Ensaios Jarteste – data: 14/05/07.
TABELA B.1 – Caracterização do efluente bruto.
Amostra T pH AL DQO TU Fe Al Cr PO
4
3-
SO
3
2-
NH
3
NTK Cl
-
ST Lodo
Bruto 40,5 8,34 5297 24476 19700 12,03 20,73 405,26 171,4 55,9 2744 4117 4699 39274 650
Bruto 15' - 8,34 2105 10528 4590 - - - - - - - - - -
Bruto 30' - 8,3 1720 5852 2925 - - - - - - - - - -
Bruto 45' 39,5 8,3 1766 3274 1465 1,57 4,54 21,54 52,4 47,0 2604 2900 4425 25278 <0,5
Legenda: T = temperatura (°C); AL = alcalinidade (mgCaCO
3
.L
-1
); DQO (mg.L
-1
); TU = turbidez (UNT); Fe (mg.L-1); Al (mg.L
-1
); Cr (mg.L-1); PO
4
3-
(mg.L
-1
); SO
3
2-
(mg.L
-
1
); NH
3
(mg.L
-1
); NTK (mg.L
-1
); Cl
-
(mg.L
-1
); ST = sólidos totais (mg.L
-1
); Lodo do cone Imhoff (mL.L
-1
).
TABELA B.2 – Resultados do teste com coagulante Cloreto Férrico 21% e ajuste de pH (cal/ácido).
Amostra Dos. Ajuste pH
pH inicial/
pH final
DQO TU Fe Al Cr PO
4
3-
SO
3
2-
NH
3
NTK Cl
-
Vol. lodo ST
Jarro 1
1,5 8,30/8,12 2509 1116 1,51 0,39 1,18 45,2 10,3 2464 2729 3259 123 19372
Jarro 2
1,5
2 mL ácido 7,0/6,95 2516 840 3,26 0,42 1,22 37,7 7,67 2463 2651 3293 158 21082
Jarro 3
1,5
1,6 mL ácido 7,5/7,23 2903 848 2,18 0,39 1,15 24,5 5,81 2432 2729 3361 158 23962
Jarro 4
1,5
0,5 mL ácido 8,0/7,88 3096 966 1,31 0,41 1,35 39,55 5,6 2479 2744 3464 115 21088
Jarro 5
1,5
7,5 g de cal 9,0/8,83 2322 857 0,66 0,46 0,83 28,75 10,3 2177 2292 3327 172 22268
Jarro 6
1,5
15 g de cal 9,5/9,3 3677 860 0,5 0,44 0,67 17,2 7,96 2282 2432 3396 187 19976
Legenda: Dos. = dosagem do coagulante (g.2L
-1
); DQO (mg.L
-1
); TU = turbidez (UNT); Fe (mg.L
-1
); Al (mg.L
-1
); Cr (mg.L-1); PO
4
3-
(mg.L
-1
); SO
3
2-
(mg.L
-1
); NH
3
(mg.L
-1
);
NTK (mg.L
-1
); Cl
-
(mg.L
-1
); Vol. lodo = volume do lodo do jarro (mL); ST = sólidos totais (mg.L-1).
83
TABELA B.3 – Resultados do teste com coagulante Sulfato de Alumínio 18% e ajuste de pH (cal/ácido).
Amostra Dos. Ajuste pH
pH inicial/
pH final
DQO TU Fe Al Cr PO
4
3-
SO
3
2-
NH
3
NTK Cl
-
Vol.
lodo
ST
Jarro 1 1,5 8,30/8,04 2350 780 0,41 1,66 1,12 40,8 7,96 2462 2550 3636 198 20004
Jarro 2 1,5 2 mL ácido 7,0/7,03 2422 785 0,49 0,95 1,25 20,3 8,73 2417 2698 3499 330 17098
Jarro 3 1,5 1,6 mL ácido 7,49/7,32 2322 525 0,59 1,79 1,15 27,8 8,74 2432 2682 3567 258 22048
Jarro 4 1,5 0,5 mL ácido 8,0/7,85 2440 604 0,63 1,63 1,27 44,8 8,76 2462 2582 3602 215 21754
Jarro 5 1,5 7,5 g de cal 9,0/8,7 2180 1186 0,31 8,06 0,57 39,2 9,52 2221 2464 3773 160 21946
Jarro 6 1,5 15 g de cal 9,52/9,5 2165 1195 0,4 8,73 0,99 35,1 8,74 2327 2597 3739 172 22074
Legenda: Dos. = dosagem do coagulante (g.2L
-1
); DQO (mg.L
-1
); TU = turbidez (UNT); Fe (mg.L
-1
); Al (mg.L
-1
); Cr (mg.L
-1
); PO
4
3-
(mg.L
-1
); SO
3
2-
(mg.L
-1
); NH
3
(mg.L
-1
);
NTK (mg.L
-1
); Cl
-
(mg.L
-1
); Vol. lodo = volume do lodo do jarro (mL); ST = sólidos totais (mg.L
-1
).
TABELA B.4 – Resultados do teste com coagulante Hidroxicloreto de Alumínio 18% e ajuste de pH (cal/ácido).
Amostra Dos. Ajuste pH
pH inicial/
pH final
DQO TU Fe Al Cr PO
4
3-
SO
3
2-
NH
3
NTK Cl
-
Vol.
lodo
ST
Jarro 1 0,9 8,30/8,17 1437 770 0,45 1,23 1,08 45,2 7,98 2477 2666 3773 187 20550
Jarro 2
0,9
2 mL ácido 7,0/6,98 1307 780 0,47 1,19 1,01 37,7 7,96 2387 2588 3670 290 21700
Jarro 3
0,9
1,6 mL ácido 7,5/7,30 1362 956 0,47 1,01 1,01 24,5 7,17 2462 2682 3602 293 21230
Jarro 4
0,9
0,5 mL ácido 8,0/7,79 1447 958 0,48 1,82 1,2 39,55 6,4 2537 2713 3567 280 21268
Jarro 5
0,9
7,5 g de cal 9,0/8,9 1265 1508 0,49 9,65 1,19 28,75 9,51 2492 2612 3704 160 19272
Jarro 6
0,9
15 g de cal 9,5/9,47 1165 1174 0,34 17,32 0,77 17,2 9,55 2447 2642 3739 165 17982
Legenda: Dos. = dosagem do coagulante (g.2L
-1
); DQO (mg.L
-1
); TU = turbidez (UNT); Fe (mg.L
-1
); Al (mg.L
-1
); Cr (mg.L
-1
); PO
4
3-
(mg.L
-1
); SO
3
2-
(mg.L
-1
); NH
3
(mg.L
-1
);
NTK (mg.L
-1
); Cl
-
(mg.L
-1
); Vol. lodo = volume do lodo do jarro (mL); ST = sólidos totais (mg.L
-1
).
84
APÊNDICE C
Ensaios Jarteste – data: 16/05/07.
TABELA C.1 – Caracterização do efluente bruto.
Amostra T pH AL DQO TU Fe Al Cr PO
4
3-
SO
3
2-
NH
3
NTK Cl
-
ST Lodo
Bruto 39ºC 8,18 4211 14466 14100 8,09 8,03 380,82 180,3 25,9 2852 3573 7204 33486 300
Bruto 15' 39ºC 8,17 1472 6995 5740 4,69 5,74 256,94 69,9 20,7 2672 3122 3979 22480 100
Bruto 30' 38,5ºC 8,16 2151 6682 4730 3,68 5,02 197,08 33,1 9,7 2582 2792 3876 21983 85
Bruto 45' 38,0ºC 8,16 1585 5053 1766 1,13 2,28 23,69 26,3 10,3 2552 2642 3545 19782 35
Legenda: T = temperatura (°C); AL = alcalinidade (mgCaCO
3
.L
-1
); DQO (mg.L
-1
); TU = turbidez (UNT); Fe (mg.L
-1
); Al (mg.L
-1
); Cr (mg.L
-1
); PO
4
3-
(mg.L
-1
); SO
3
2-
(mg.L
-
1
); NH
3
(mg.L
-1
); NTK (mg.L
-1
); Cl
-
(mg.L
-1
); ST = sólidos totais (mg.L
-1
); Lodo do cone Imhoff (mL.L
-1
).
TABELA C.2 – Resultados do teste com coagulante Cloreto Férrico 21%, com auxiliar de floculação.
Amostra Dos.
pH inicial/
pH final
Dos. P DQO TU Fe Al Cr PO
4
3-
SO
3
2-
NH
3
NTK Cl
-
ST
Vol.
lodo
Jarro 1 1,5 8,16\8,09 0,02 3964 409 27,16 0,33 1,56 15,56 2,49 2372 2612 3773 27640 153
Jarro 2 1,5 8,16\8,08 0,04 4331 426 28,3 0,23 1,66 18,07 3,27 2432 2627 3842 18968 100
Jarro 3 1,5 8,16\8,07 0,06 4249 411 26,86 0,22 1,59 17,48 4,06 2417 2597 3704 21522 86
Jarro 4 1,5 8,16\8,07 0,08 4390 409 26,96 0,21 1,56 17,22 3,27 2432 2612 3739 19512 71
Jarro 5 1,5 8,16\8,07 0,10 4264 426 26,63 0,28 1,82 16,35 4,83 2402 2597 3704 18170 86
Jarro 6 1,5 8,16\8,08 0,12 4100 449 25,15 0,2 1,64 16,07 2,5 2417 2582 3670 19956 86
Legenda: Dos. = dosagem do coagulante (g.2L
-1
); Dos. P. = dosagem do polímero (g.2L
-1
); DQO (mg.L
-1
); TU = turbidez (UNT); Fe (mg.L
-1
); Al (mg.L
-1
); Cr (mg.L
-1
); PO
4
3-
(mg.L
-1
); SO
3
2-
(mg.L
-1
); NH
3
(mg.L
-1
); NTK (mg.L
-1
); Cl
-
(mg.L
-1
); ST = sólidos totais (mg.L
-1
); Vol. lodo = volume do lodo do jarro (mL).
85
TABELA C.3 – Resultados do teste com coagulante Sulfato de Alumínio 18%, com auxiliar de floculação.
Amostra Dos.
pH inicial/
pH final
Dos. P DQO TU Fe Al Cr PO
4
3-
SO
3
2-
NH
3
NTK Cl
-
ST
Vol.
lodo
Jarro 1 1,5 8,16/8,05 0,02 4083 401 0,56 1,11 1,11 15,55 9,51 2462 2672 3018 26058 172
Jarro 2 1,5 8,16/8,00 0,04 4561 404 0,48 1,11 0,95 19,75 12,04 2432 2612 2710 26206 187
Jarro 3 1,5 8,16/8,04 0,06 4338 408 0,24 1,05 0,89 17,15 11,86 2447 2597 3293 23484 187
Jarro 4 1,5 8,16/8,05 0,08 4245 431 0,54 1,32 0,99 16,85 11,08 2447 2627 3362 28404 172
Jarro 5 1,5 8,16/8,01 0,10 4160 416 0,6 1,09 1,06 11,2 10,3 2432 2627 3156 23960 172
Jarro 6 1,5 8,16/8,00 0,12 4362 387 0,48 1,12 1,05 17,0 13,7 2417 2612 3190 28288 172
Legenda: Dos. = dosagem do coagulante (g.2L
-1
); Dos. P. = dosagem do polímero (g.2L
-1
); DQO (mg.L
-1
); TU = turbidez (UNT); Fe (mg.L
-1
); Al (mg.L
-1
); Cr (mg.L
-1
); PO
4
3-
(mg.L
-1
); SO
3
2-
(mg.L
-1
); NH
3
(mg.L
-1
); NTK (mg.L
-1
); Cl
-
(mg.L
-1
); ST = sólidos totais (mg.L
-1
); Vol. lodo = volume do lodo do jarro (mL).
TABELA C.4 – Resultados do teste com coagulante Hidroxicloreto de Alumínio 18%, com auxiliar de floculação.
Amostra Dos. pH Dos. P DQO TU Fe Al Cr PO
4
3-
SO
3
2-
NH
3
NTK Cl
-
ST
Vol.
lodo
Jarro 1 0,9 8,16/7,92 0,02 4048 312 0,41 1,06 1,03 16,35 11,08 2217 2567 3807 27628 160
Jarro 2 0,9 8,16/7,99 0,04 4230 335 0,37 1,07 1,15 18,7 11,86 2231 2582 3739 26110 175
Jarro 3 0,9 8,16/7,99 0,06 4029 343 0,41 0,91 1,03 12,5 11,86 2189 2597 3773 27040 180
Jarro 4 0,9 8,16/8,00 0,08 4183 325 0,51 0,89 1,01 18,4 11,86 2274 2552 3739 27128 180
Jarro 5 0,9 8,16/8,01 0,10 4137 355 0,47 0,92 0,91 15,1 11,86 2007 2582 3704 22702 185
Jarro 6 0,9 8,16/8,01 0,12 3990 363 0,53 0,91 1,04 12,05 11,08 2274 2642 3670 22432 185
Legenda: Dos. = dosagem do coagulante (g.2L
-1
); Dos. P. = dosagem do polímero (g.2L
-1
); DQO (mg.L
-1
); TU = turbidez (UNT); Fe (mg.L
-1
); Al (mg.L
-1
); Cr (mg.L
-1
); PO
4
3-
(mg.L
-1
); SO
3
2-
(mg.L
-1
); NH
3
(mg.L
-1
); NTK (mg.L
-1
); Cl
-
(mg.L
-1
); ST = sólidos totais (mg.L
-1
); Vol. lodo = volume do lodo do jarro (mL).
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