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Artigo tratamento Artigo tratamento Document Transcript

  • ESTUDO DO TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAISPROVENIENTES DO CURTUME COMINGAdrielle Pereira Lourenço, Noemi Hernándezde Melo, Railane Castro Pinto, Rowander Alexandre Moura,Verônica Vale CarvalhoTratamento de Resíduos Industriais, Professora PhD. Núbia Natália de BritoResumoO resíduo gerado em indústrias de produção de couro é um dos mais tóxicosconhecidos e de difícil tratamento, sendo a utilização de cromo como conservante das peles ea alta carga de matéria orgânica os principais problemas desse tipo de resíduos. O tratamentoé feito por uma sequência de processos, sendo eles físicos, químicos e biológicos, todos com oobjetivo de reduzir a toxicidade do efluente gerado na produção do couro. Este trabalhoaborda o funcionamento da ETE do curtume COMING, localizado em Trindade, Goiás. Otratamento feito por esta empresa é adequado para os tipos de resíduos ali gerados, contandocom reciclo de reagentes, além de contar com uma disposição final apropriada, nãoapresentando danos para o meio ambiente, estando tais aspectos comprovados pormonitoramentos feitos periodicamente.Palavras-chave: Curtume, Tratamento de Resíduos, ETE.IntroduçãoCurtume é o nome dado ao local onde se processa o couro cru e tem por finalidadedeixá-lo utilizável para a indústria e o atacado. Os curtimentos mais comumente utilizados sãoo vegetal e o mineral, sendo este último o mais utilizado. Atualmente a substância maisutilizada pelos curtumes, é o cromo III. Esta escolha se dá pela maior agilidade no processode curtimento, barateando os custos, e tornando-o comercial.O efluente gerado na insdutria de curtimento é muito poluente e tóxico. Dentre osprincipais poluentes presentes nos despejos destacam-se a DBO, DQO, sólidos em suspensão,amônia, sulfetos e cromo, todos estes presentes em elevadas concentrações. Os curtumessempre foram muito mal vistos e cobrados ambientalmente, devido a essa alta carga poluidorae odores desagradaveis. Contudo, há uma grande resistencia na instalação de curtumes nascidades, forçando assim uma melhoria no processo que minimize os impactos ambientais.Estas melhorias vêm sendo observadas nos investimentos e aperfeiçoamentos para a estaçãode tratamento dos efluentes.A ETE do curtume COMING, localizado em Trindade, possui tratamento primário esecundário. O tratamento primário é constituído por gradeamento, remoção de gorduras,reciclo do caleiro, tanque equalizador, coagulação/floculação e decantador. O tratamentosecundário é constituido por lagoa biologica com aeração e decantadores secundários eterceários. Há também o reciclo do crômio, formando lodos prensados para reuso em outrasáreas.Além da produção do couro, a Coming possui uma graxaria que produz sebo e farinhade carne e ossos, utilizando como matéria prima todos os resíduos gerados na produção docouro, tais como ossos, gorduras e carnes que são retirados do couro antes do seu processo detratamento químico, sendo que os efluentes gerados desta graxaria também são tratados naETE.Dentre o visado no presente trabalhado, destaca-se a apresentação das etapasdetalhadas do tratamento do efluente gerado no curtume COMING1. Revisão Bibliográfica
  • A indústria de curtimento de peles é uma das mais importantes ramificações dasagroindústrias, uma vez que agrega grande às peles, um dos subprodutos originados emfrigoríficos e matadouros que, possivelmente, possui nobre destinação no mercado.Os técnicos e profissionais que atuam nas estações de tratamento, independente daatividade industrial, têm que ter ao menos um conhecimento básico do processo produtivogerador de algum tipo de resíduo.O tratamento físico-químico de efluentes de diferentes atividades industriais consistebasicamente nos mesmo procedimentos, que consiste no ajuste de pH do efluente, na adiçãode um coagulante e base de alumínio, ferro ou ainda um coagulante orgânico, e de um auxiliarde floculação, polímero aniônico ou catiônico, que são determinados de acordo com asmesmas características do efluente.1.1. O Processamento do couroO couro constitui a pele do animal livre da ação de microrganismos, ou seja,preservada da putrefação por processos químicos denominados de curtimento, tornado-amacia e flexível, podendo ser utilizada para fabricação de diversos artigos.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 paraseus efluentes, sendo motivo de preocupação de todos os setores envolvidos.O processamento de curtimento de peles bovinas envolve várias etapas físicas,químicas e mecânicas. Dentre todas essas etapas encontram-se a salga, o remolho, odesengraxe, a depilação ou calagem, a desencalagem, a purga e o curtimento.1.2. Características do efluente brutoO processo de curtimento de peles bovinas gera resíduos líquidos em elevadasquantidades, e de composição extremamente complexa que dificulta seu tratamento.Uma larga variedade de constituintes pode ser encontrada no efluente bruto de umcurtume: sais, bases e ácidos orgânicos, tensoativos, aminas, proteínas, aminoácidos, álcoois,ácidos carboxílicos, ácidos graxos, lipídios, enzimas, polímeros, solventes orgânicos,compostos aromáticos, metais (Cr+3, Mn+2, Fe+2, Fe+3, e Al+3e outros), e características físico-químicas de grande diversidade, como pH, potencial de oxi-redução, teor de sólidos, turbidez,alcalinidade, acidez, condutividade, cor, dureza, DQO e DBO, entre outras.A caracterização das linhas geradoras de efluentes visa possibilitar o estudo dareutilização dos banhos no processo produtivo. A outra possibilidade é que se podeestabelecer condições de tratamento, em separado, para cada banho residual ou grupos debanhos residuais.1.3. Tratamento físico-químico de efluentes líquidosNos fenômenos da depuração dos efluentes estão envolvidos processo físicos,químicos e biológicos. Os processos físicos são o gradeamento, a filtração, a sedimentação, aflutuação e a flotação. Todos os processos físicos alcançam apenas as substâncias que não seencontram dissolvidas. As substâncias dissolvidas podem ser removidas da água, porprocessos que levem as moléculas a se transformar em partículas que sejam atinjidas peladepuaração física. No limite entre as substâncias dissolvidas e não dissolvidas encontram-seas supensões coloidais. O tratamento físico-químico é essencial para a obtenção de uma boaeficiência do tratamento de efluentes de curtumes. O uso de coagulantes químicos e auxiliares
  • de floculação têm sido amplamento difundidos, podendo ser empregado em pontos da estaçãode tratamento.O tratamento primário constitui a base de todo o processo de tratamento de efluenteslíquidos gerados no processo produtivo de um curtume. O afluente ao tanque dehomogeneização independente da realização ou não de reciclagens, constitui um líquidoextremamente complexo, quanto à percentagem que cada banho ocupa em relação ao volumetotal de efluentes gerados diariamente.A complexidade química que caracteriza um efluente, como o gerado pela indústriacurtidora, desencadeia um grande número de reações que podem ocorrer paralelamente àreação de precipitação. Os coagulantes e floculantes (auxiliares de floculação) interagem comas substâncias presentes no efluente, resultando em uma melhor eficiência do tratamentoprimário.1.4. Parâmetros a serem monitoradosMuitos parâmetros são utilizados para caracterizar a contaminação das águas, quetambém servem para controlar as diferentes técnicas de tratamento de efluentes.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 emestado coloidal e em suspensão entre outros, têm grande influência na coagulação/floculaçãodas águas.A seleção dos parâmetros a serem monitorados, baseia-se nas característicasespecíficas dos efluentes de curtume. Os vários segmentos da indústria de peles e couros, e astecnologias alternativas aos processos convencionais de tratamento, implicam numa diferençabastante acentuada no que se refere às características dos resíduos líquidos gerados.1.5. Coagulação e floculaçãoA coagulação e a floculação são de grande importância no tratamento de água paraabastecimento e no tratamento de efluentes, porque delas depende a eficiência das unidadessubseqüentes. No tratamento de águas, as etapas de coagulação e floculação, sãoprincipalmente utilizadas para promover a posterior remoção de cor e turbidez de águasnaturais.O tratamento (físico-químico) de efluente difere do tratamento de água em diversosaspectos: muito maior concentração de partículas; tamanho médio de partículas é maior; aspartículas contem maior proporção de matéria orgânica, a superfície das partículas é maishidrofílica 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 decoagulantes e alguns polieletrólitos no tratamento de águas residuárias. Nesse sentido, acoagulação e floculação de efluentes, seguidas de sedimentação ou flotação, podem serutilizadas em diversos pontos da estação de tratamento de efluente.1.5.1 Mecanismos de coagulaçãoA coagulação é uma técnica baseada na adição de produtos que precipitem os colóidese as substâncias solúveis que causam a contaminação das águas.Para que a coagulação seja possível, é preciso entender o seguinte: em torno de cadapartícula 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 repulsãonão serão atuantes.A coagulação é realizada através da adição de produtos químicos ao efluente a serclarificados, sendo esta a operação que visa a formação de flocos, capazes de serem retidosatravés da floculação.1.5.2 FloculaçãoA floculação é uma técnica baseada na adição de produtos que facilitam, juntamentecom o processo de agitação, a aglomeração dos colóides desestabilizados previamente por umcoagulante. Entretanto, alguns autores dizem que é a operação complementar da coagulaçãoque visa agregar as partículas coloidais neutralizadas, tornado-as de maior peso.A eficiência da unidade de floculação depende do desempenho da unidade de misturarápida, 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 egradiente de velocidade, tipo e geometria do equipamento de floculação e qualidade da águabruta.1.5.3 Unidades de floculaçãoA operação de floculação é realizada, normalmente, em tanques de mistura lenta, paranão romper os flocos formados, mas com velocidade suficientemente para adensamento dosflocos e que não permita a sedimentação dos flocos no fundo do tanque.A floculação pode ser realizada em unidades hidráulicas como: chicanas comescoamento vertical ou horizontal, meio granular fixo ou expandido, malhas localizadas emcanais e outras. Pode ser realizada em unidades mecanizadas como: agitadores de eixovertical ou horizontal e os rotores de paletas paralelas ou perpendiculares, ou ainda do tipoturbina.1.6. SedimentaçãoNa sedimentação as partículas suspensas apresentam movimento descendente em meiolíquido de menor massa específica, devido à ação da gravidade. O resultado da operação desedimentação é a separação das fases sólida e líquida.As partículas sólidas que caracterizam um determinado efluente líquido dividem-sebasicamente em dois tipos: os materiais decantáveis - que sedimentam livremente comvelocidade de queda constante e diretamente proporcional ao seu peso específico; e aspartículas floculadas - produto da coagulação do material coloidal e sólidos suspensosformados naturalmente ou mediante a adição de produtos químicos.De acordo com a forma como ocorre a sedimentação, esta costuma ser classificada emtrês tipos: Sedimentação discreta - as partículas são ditas individuais, isto é, não floculamnem se aglomeram umas às outras; Sedimentação floculenta - as partículas são floculentas em pequenasconcentração, e a velocidade de sedimentação cresce com o tempo; Sedimentação em massa – as partículas são coesivas, em suspensão em altaconcentração e decantam com uma massa única. À medida que se processa asedimentação ocorrer também uma compactação do lodo decantado.Há diversos fatores que reduzem a eficiência da sedimentação, independente do tipode unidade de decantação empregado. Devido a esses fatores adversos à sedimentação das
  • partículas nos decantadores, deve-se relacionar a velocidade de sedimentação (Vs) no ensaiode jarteste.1.6.1 Unidades de sedimentaçãoDecantadores ou sedimentadores são equipamentos utilizados em estações detratamento de efluentes, com a finalidade de separar sólidos / líquidos, removendo lodos tantodo tratamento primário como secundário. Podem ser tipo Dortmund, equipamentos cilíndricosou 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 sólidasem suspensão, separa sólidos e líquidos. E do tipo Periféricos com Braço Raspador ou pontegiratória, 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 pelacoluna central descarregando o mesmo dentro de um anel defletor.A modelação matemática para o projeto de decantadores considera que a sedimentaçãoocorre sem quaisquer interferências externas ao fenômeno; o escoamento é contínuo; aspartículas são discretas (com mesma velocidade de sedimentação); não há interferência dasedimentação de uma partícula na sedimentação de outra e não ressuspensão das partículasdepositadas no fundo do tanque.1.7. CoagulantesA adição de eletrólitos em um meio reduz o potencial zeta e, conseqüentemente, aestabilidade dos colóides, especialmente dos colóides hidrofóbicos. O aumentando da forçaiônica do meio disperso implica na redução da dupla camada elétrica dos colóides. Quando osíons de cargas opostas são adsorvidos por um colóide há redução da carga do próprio colóide.1.8. Auxiliares de coagulação / floculaçãoTanto polímeros sintéticos, como naturais têm sido usados como auxiliares defloculação e filtração. Os polímeros sintéticos aumentam a velocidade de sedimentação dosflocos, a resistência dos mesmos as força de cisalhamento que podem ocorrer na veiculaçãoda água floculada e a diminuição da dosagem de coagulante primário.O termo polieletrólito é usado para denominar os polímeros de peso molecularelevado, apresentando ou não regiões ionizáveis ao longo de sua cadeia. A quantidade e o tipode monômeros que compõem a cadeia dos polímeros são extremamente variáveis, de modoque pode ser obtida uma grande variedade de polieletrólitos de peso molecular diferentes.Os polieletrólitos podem ser classificados como aniônicos, catiônicos, anfolíticos enão-iônicos, dependendo da carga e do grupo funcional que apresentam.O uso de polieletrólitos associados com coagulantes em estações de tratamento deefluentes, apresenta algumas vantagens em comparação com o uso exclusivo de coagulantesprimários: 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 dolodo; Possível redução nos gastos com produtos químicos (em relação ao usoexclusivo de coagulantes metálicos); Possibilidade de aumento da vazão tratada (ou como solução de emergência emsobrecargas).
  • 1.9. O curtume e o meio ambienteEstudos mostram que a otimização do processo de curtimento, na busca de um alto emelhor esgotamento, diminui a carga poluidora dos efluentes e o custo da produção, semcomprometer a qualidade final do couro.Estudos realizados mostram que o aproveitamento de serragem de couros curtidos aocromio, nas massas para a fabricação de tijolos, resulta em duas vantagens ambientais: areciclagem e a inertização dos resíduos freqüentemente poluentes e de difícil eliminação; e naeconomia de matérias primas argilosas.Foi verificada através dos resíduos obtidos para as propriedades físicas, a possibilidadeda incorporação do lodo de reciclo de cromo na massa cerâmica para fabricação de artefatospara construção civil.O desenvolvimento de trabalhos e técnicas para diminuir a carga poluente nos banhosresiduais dos processos de curtimento, é um objetivo prioritário dentro do âmbito datecnologia do curtimento de peles bovinas.O processo de curtimento de peles bovinas com reciclagem direta de banho decurtimento, consome menor volume de água, mantendo-se a qualidade do produto final. Ovolume de efluente gerado no processo convencional de curtimento de peles bovinas é emmédia 205,96 litros por couro produzido, e com a utilização do banho reciclado de cromioesse volume é em média 179,64 litros por couro produzido.2. Resultados e Discussões2.1. Etapas de Produção do Couro.Durante a visita ao curtume COMING, especificamente à ETE, observou-se os tiposde tratamento de esgoto que são feitos com o objetivo de minimizar os impactos ambientaiscausados pela produção do couro.O esgoto tratado na ETE supracitada é proveniente de dois tipos de atividades: oesgoto doméstico, oriundo de banheiros, pias em geral e cozinhas, e o esgoto referente àprodução do couro. Fica claro que o esgoto proveniente da produção de couro é muito maistóxico e de difícil tratamento do que o esgoto doméstico, por isso esses são tratadosseparadamente.As etapas básicas do processo de produção do couro são:Salga: adição de cloreto de sódio para preservação inicial das peles, antes do processamento.Remolho: as peles e couros crus são reidratados para remoção de sal, impurezas, sangue eresíduos gordurosos.Desengraxe: limpeza de resíduos gordurosos com tensoativos e solventes.Depilação (Calagem): remoção do pêlo e da epiderme do couro cru com sulfeto de sódio.Desencalagem: neutralização da etapa de calagem.Purga: eliminação de glicoproteínas e resíduos de outras etapas.Curtimento: oferta de tanantes (conservantes). No caso da COMING, o conservante utilizadoé o cromo.2.2. Descrição da estação de tratamento de efluente do curtumeO sistema de tratamento da ETE do curtume é de lodo ativado. Existem divesostratamentos, os quais são implantados de acordo com a composição do efluente. O sistema detratamento é dividido nas seguintes etapas: Tratamento preliminar: remoção de sólidos grosseiros, areia e gordura;
  •  Tratamento primário: sedimentação de sólidos, digestão e secagem do lodo; Tratamento secundário: remoção da matéria orgânica e sedimentação do lodo.A demanda de produção do curtume é muito alta, e com isso, consequentemente, ademanda de efluente a ser tratado também é alta. Com a água vem toda a matéria orgânica einorgânica residual do curtume.Para se ter uma idéia melhor do processo de tratamento do efluente, serão descritasdetalhadamente as etapas percorridas pelos efluentes, desde a saída do processo de produçãoate a etapa final do tratamento.2.2.1 Tratamento Preliminar Gradeamento e PeneirasAs canaletas por onde passam o efluente bruto a ser tratado no equalizador, reciclo docaleiro e crômio, possuem grades para a remoção de sólidos grosseiros e limpeza manual.Após passar pelo gradeamento, o efluente ainda passa pela peneira rotativa paraseparação de sólidos, onde os sólidos são arrastados por serdas de nylon, antes de ir para otanque equalizador. As grades e peneiras existentes no tratamento do curtume são mostradasna figua 1.Figura 1 – Gradeamento, peneira rotativa antes do reciclo do cromo e peneira rotativa antes do tanqueequalizador Tanque EqualizadorO tanque equalizador, mostrado na figura 2, recebe todos os banhos gerados no processoprodutivo do couro, exceto dos banhos de reciclo do cromo e caleiro. Ocorre ahomogeneização dos efluentes ácidos e alcalinos, ocasionando a neutralização e floculação daparte sólida presente no efluente. Há a injeção de ar para oxidação do sulfeto. O efluenteliquido sai do tanque equalizador e vai para o tratamento primário.
  • Figura 2 – Tanque Equalizador2.2.2 Tratamento Primário Fisico-químicoNesta etapa do tratamento, é adicionado ao efluente o coagulante Sulfato de Alumínio eum polímero aniônico para acelerar a sedimentação dos flocos, figura 3, presentes no efluente.Em seguida, essa mistura vai para decantadores primários e o efluente líquido vai para lagoade tratamento biológico.Ao lodo, obtido nos decantadores (figura 4), adiciona-se polimero catiônico paradesidratar, em seguida este vai para as centrífugas, onde o material sólido centrifugado édesidratado e misturado com o resíduo de pêlo da calagem, e disposto em solo gradeado. Oefluente que sai dos decantadores é encaminhado para o tratamento secundário, lagoa detratamento biológico.Figura 3 – Decantação do floco no cone de imhoff
  • Figura 4 – Decantadores Primários2.2.3 Tratamento Secundário Lagoa de Lodo AtivadoNesta etapa do tratamento ocorre a depuração biológica da matéria orgânica presente noefluente por via aeróbia. O processo se desenvolve por via bioquímica em presença deoxigênio sendo este fornecido através de aeradores, onde uma cultura de microorganismosadequadamente desenvolvida é adicionada para que ocorra a degradação da matéria orgânicado efluente transformando-a em massa celular e produtos metabólicos. A lagoa de lodoativado e a adição da cultura são mostradas na figura 5.Figura 5 – Adição da cultura de microorganismos e Lagoa de Lodo Ativado Decantadores SecundárioÈ um tanque de formato circular com fundo em forma de cone, com uma ponteraspadora para a retirada do lodo decantado, representado na figura 6. O efluente líquidoproveniente deste decantador é encaminhado para os decantadores terciários, e o lodoretirado retorna para a lagoa de tratamento biológico.
  • Figura 6 – Decantador Secundário Decantadores TerciáriosNesta etapa do processo ocorre o polimento do efluente, e se necessário, a adição decoagulante para maior limpeza. Na figura 7 abaixo são representados os decantadoresterciários.Figura 7 – Decantador TerciárioO efluente final é despejado no Ribeirão Fazendinha. É importante ressaltar que todasas etapas de tratamento são monitoradas no laboratório físico-químico da ETE COMING.2.3. Reciclo do CaleiroO tratamento do efluente que vem da purga é feito da seguinte forma: primeiramente oefluente passa por uma estrutura gradeada, na qual ficam retidos os resíduos sólidos de maiortamanho. O efluente vai para um tanque de agitação e em seguida é bombeado para umflotodecantador, no qual há a passagem de ar para facilitar a sedimentação de resíduos. Logoapós, esse efluente que foi decantado no flotodecantador passar por um filtro, onde o pêlopresente é retirado. Este efluente, livre de boa parte de seus resíduos sólidos, volta para otanque do caleiro, pois o sulfeto de sódio presente no mesmo é contaminante para as bactérias,não podendo ser misturado ao tratamento biológico. O esquema de reciclo do caleiro érepresentado na figura 8.
  • O resíduo de pêlo que foi retirado no filtro é encaminhado para um tanque, onde émisturado com lodo e disposto em solo gradeado. Já o resíduo sedimentado noflotodecantador, rico em sulfeto de sódio, é reciclado para a produção (calagem).Figura 8 – Esquema de reciclo do caleiro2.4. Reciclo do CromoO efluente que vem do curtimento das peles chega por uma peneira rotativa, onde élevado para um tanque no qual ocorre a precipitação do cromo. Em seguida, o cromosedimentado vai para um filtro prensa, onde o resíduo sólido de cromo obtido nessa etapa éencaminhado, geralmente, para empresas de produção de cimento. O efluente que é retiradono filtro prensa, é reciclado para a produção do couro, como curtente. O reciclo do cromo éesquematizado na figura 9.Figura 9 – Esquema de reciclo de Cromo
  • 3. Considerações FinaisDentre o pesquisado e estudado, o tratamento do efluente da ETE COMING é otratamento melhor adaptado aos curtumes, uma vez que envolve etapas de reciclos etratamentos que fazem com que o efluente final possa ser despejado ou disposto no meioambiente. Isso se deve ao fato do efluente não apresentar características tóxicas, que sãoverificadas nas análises realizadas durante todas as etapas do tratamento.4. Referências Bibliográficas-Souza C. N., Tratamento Primário de Efluentes Brutos de Curtume QuimicamenteAprimorados por Sedimentação/Carla Nubia de Souza, Campo Grande, 2007. Dissertação de(Mestrado) – Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, 2007. Orientador: Prof. Dr. CarlosNobuyoshi Ide.-Fontes próprias.