UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES
PÓS-GRADUAÇÃO EM PLANEJAMENTO E
EDUCAÇÃO AMBIENTAL
TRATAMENTO DE EFLUENTES QUÍMICOS INDUSTRIAIS
GERADOS NA INDÚSTRIA GALVÂNICA DO GALEÃO
Por: Marcio Pereira Barros
Orientador
Prof. Celso Sanchez
Rio de Janeiro
2003
2
UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES
PÓS-GRADUAÇÃO “LATO SENSU” EM
PLANEJAMENTO E EDUCAÇÃO AMBIENTAL
TRATAMENTO DE EFLUENTES QUÍMICOS INDUSTRIAIS
GERADOS NA INDÚSTRIA GALVÂNICA DO GALEÃO
Apresentação de monografia à Universidade
Candido Mendes como condição prévia para a
conclusão do Curso de Pós-Graduação “Lato
Sensu” em Planejamento e educação ambiental.
Por: Marcio Pereira Barros
3
AGRADECIMENTOS
A minha mãe que me apoiou por
todos os anos de minha vida, aos
professores
Universidade
e
funcionários
Candido
da
Mendes,
pelos seus conselhos e orientações
e aos meus colegas de turma que
fizeram este curso transcorrer, com
sucesso, incentivando-me todos os
dias.
4
DEDICATÓRIA
Dedico a minha mãe aos meus
familiares e aos meus amigos.
5
RESUMO
Este trabalho foi desenvolvido em três capítulos, o primeiro expõe as
especificidades da indústria de galvanoplastia quanto o seu funcionamento e
as substâncias químicas que são utilizadas por ela. No segundo capítulo fazse uma exposição da legislação ambiental em vigor.
No último capítulo trata-se do tratamento de efluentes químicos
gerados na indústria galvânica que foi desenvolvido com o objetivo de
minimizar a poluição nas águas que são despejados diretamente na baía de
Guanabara sem o devido tratamento, através de um processo que permite a
remoção dos compostos tóxicos presentes nos efluentes gerados no setor
de galvanoplastia da Indústria Galvânica do Galeão. Fornecer subsídios para
o licenciamento do projeto junto aos órgãos ambientais adequando aos
parâmetros estabelecidos na legislação ambiental em vigor.
Basicamente o trabalho a ser desenvolvido foi dividido em cinco
etapas: pré-tratamento; equalização; floculação; decantação; separação dos
metais pesados (filtração).
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METODOLOGIA
A partir da análise das necessidades de tratamento dos efluentes
químicos gerados pela Indústria Galvânica do Galeão, sob a luz da
legislação ambiental em vigor no Brasil e neste estado (BRASIL: 1986, 1997;
FEEMA: 1986; RIO DE JANEIRO: 1991, 1995). Procurou-se através de um
estudo comparativo das diversas possibilidades de tratamento (BRAILE:
1979; SCHLEUDERER: 2000), um que se ajustasse da melhor forma ao
volume e tipo de efluente gerados pelo processo de galvanoplastia da
referida Indústria.
Foi importante para a conclusão desta monografia a colaboração dos
funcionários da Indústria Galvânica do Galeão, que com suas experiências
profissionais possibilitaram uma descrição detalhada do processo industrial.
Espera-se que este trabalho possa colaborar com os esforços dos diretores
desta indústria na sua busca de um melhor controle sobre a emissão de
efluentes químicos, o que eventualmente irá colaborar com a melhoria da
qualidade de vida dos trabalhadores e da população da cidade em geral.
7
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO
08
CAPÍTULO I - O processo industrial de galvanoplastia
12
CAPÍTULO II - A legislação ambiental
27
CAPÍTULO III - O tratamento dos efluentes químicos
31
CONCLUSÃO
47
BIBLIOGRAFIA
48
ÍNDICE
50
FOLHA DE AVALIAÇÃO
52
8
INTRODUÇÃO
A Indústria Galvânica do Galeão tem como função o controle de
corrosão em superfícies metálicas através da imersão das superfícies em
banheiras contendo produtos químicos, como Cromo, Níquel, Zinco, Cádmio,
Cobre e água para lavagem das peças; através de processos eletrolíticos
tendo como objetivo melhorar a resistência mecânica dos metais. Pode-se
utilizar a definição de Braile: “Galvanoplastia é a produção de fina camada
de um metal sobre outro qualquer para proteção contra corrosão ou para dar
melhor aparência” (1971, p. 188).
As banheiras de lavagem dos metais geram um grande volume de
efluentes contaminados de metais pesados e são despejados diretamente
em corpos de água, ocasionando sérios problemas ecológicos. Muitas
vezes, de modo irreversível, o que poderá comprometer as futuras gerações.
Muitas dessas substâncias químicas não representam problemas de
deposição, já que são despejados em pequenas quantidades e que voltam a
sua forma original, encontrada na natureza, no entanto, existem aquelas
altamente tóxicas aos seres vivos ou que podem destruir os tecidos
celulares com um simples contato.
Praticamente em todos os lugares, esses poluentes existem em
concentrações inofensivas, mas no caso de aumento, iniciam sua ação
sobre o organismo, podendo ao atingir certo nível, vir a ser mortais. Em
certos casos a substância tóxica tem a propriedade de se acumular no
organismo e, nesse caso, mesmo doses inócuas podem, com o contínuo uso
da água, vir a proporcionar o aparecimento posterior de doenças como:
saturnismo, distúrbios nervosos, mutações celulares e até mesmo a morte
de plantas, animais e dos seres humanos, que utilizem direta ou
indiretamente da água poluída.
A poluição das águas através de produtos químicos industriais tornouse assunto de interesse geral, não só pelos países desenvolvidos, mas
como também daqueles em desenvolvimento; pois o Brasil já sofre com
graves problemas da poluição decorrente de um rápido crescimento
econômico associado à exploração dos recursos naturais, de forma
9
predatória. Aparecendo a cada dia, novas substâncias químicas, sendo
utilizadas e despejadas nas águas sem o devido tratamento.
Em várias partes do mundo ocorre envenenamento de pessoas,
causado pela presença de Mercúrio, Cádmio, Cromo, Cianetos e outras
diversas substâncias químicas, no solo, nas águas fluviais e nos mares. No
Japão, por exemplo, ocorreu de forma dramática na Bacia do Rio Jintsu,
onde os peixes contaminados causaram na população mortes, distúrbios da
fala e visão, além de paralisia.
Em 1984, a população ribeirinha do Rio São Francisco, na Região de
Juazeiro (BA), viu cerca de 500 mil toneladas de peixes de várias espécies
morrerem. A causa não foi apurada ou divulgada, admitindo-se, entretanto,
que ocorreu poluição com metal pesado, proveniente de uma fábrica
próxima, ou que o agente poluidor foi um agrotóxico.
As Indústrias dos Estados Unidos geram 40 milhões de toneladas de
detritos tóxicos por ano, 90% dos quais, segundo as estimativas da EPA
(Environment Protection Agency), são inadequadamente descartadas, sem o
devido tratamento.
Estima-se que a água potável dos EUA tem 2100 tipos de agentes
químicos tóxicos causadores de câncer, mutações celulares e problemas
nervosos. As centrais de tratamento existentes não estão preparadas para
remover as novas substâncias tóxicas que aparecem a cada dia, e o
governo é muito lento em tomar medidas para regular as altas taxas de
contaminação. (intermega.com.br).
Para minimizar os problemas que ocorrem com o despejo sem
nenhum
tipo
de
tratamento
dos
efluentes
gerados
do
setor
de
galvanoplastia, a Indústria Galvânica do Galeão construirá uma Estação de
Tratamento de Efluentes Químicos (ETEQ), visando tratar, os efluentes
gerados no setor de galvanoplastia.
O projeto visa no setor de Galvanoplastia fazer o pré-tratamento, através
do processo físico-químico, a oxidação dos cianetos e redução de Cromo
Hexavalente para o Cromo trivalente; esses efluentes pré-tratados serão
transportados através de bombas elétricas para a Estação de Tratamento de
10
Efluentes
Químicos
(ETEQ)
onde
serão
equalizados,
floculados
e
precipitados para retirada de todos os metais pesados.
As atividades realizadas por esta Estação seguem a seguinte ordem:
análise preliminar para dosar a quantidade de reagentes necessários para o
pré-tratamento; pré-tratamento, redução do Cromo Hexavalente para Cromo
Trivalente; pré-tratamento, oxidação de cianetos; análise para equalização
de pH; equalização de pH; análise para floculação; floculação dos efluentes;
remoção dos metais pesados; análise final dos efluentes para emissão em
corpo receptor de acordo com a legislação em vigor.
Com isso, pretende-se obter os seguintes resultados: desenvolver um
processo que permita a remoção dos compostos tóxicos presentes nos
efluentes gerados no setor de galvanoplastia; fornecer subsídios para
licenciamento do projeto junto aos órgãos ambientais; melhorar a qualidade
das águas dos corpos receptores desses produtos; adequar junto aos
órgãos ambientais o lançamento dos efluentes através de legislação em
vigor.
O tratamento por batelada foi escolhido por ser o que oferece maior
segurança quanto ao tratamento, além de ser o mais econômico em relação
às vazões estimadas.
Os banhos concentrados descartados, serão tratados separadamente.
As águas de lavagem consomem normalmente uma quantidade pré-fixada
de produtos químicos. Como as concentrações podem ainda variar em
função da produção, os tratamentos (dosagem dos produtos), serão
controlados por análises químicas, específicas para cada reação.
O tratamento dos efluentes é de caráter físico-químico e tem três
objetivos: remoção de Cromo, remoção de cianetos e remoção de todos os
outros metais presentes.
O tratamento de cianetos pode ser efetuado por quase dez processos
diferentes. Entretanto, o que selecionamos para o nosso projeto foi a
converção de cianeto em cianato com adição de hipoclorito de sódio.
O tratamento de cromo presente nos despejos da Galvanoplastia
envolve duas etapas. A primeira consiste na redução de cromo hexavalente
a trivalente, necessária para sua precipitação, pois os compostos do cromo
11
hexavalente são solúveis em qualquer pH. A segunda etapa, em que ocorre
a remoção propriamente dita, é a precipitação química do cromo trivalente.
12
CAPÍTULO I
O PROCESSO INDUSTRIAL DE GALVANOPLASTIA
13
O PROCESSO INDUSTRIAL
O processamento industrial em galvanoplastia, pode ser considerado
como tendo duas atividades básicas, que consistem na limpeza da peça
(preparação
da
sua
superfície
para
recebimento
da
camada
de
revestimento) e a aplicação da camada metálica propriamente dita, todos os
dados sobre reações químicas e dados sobre as substâncias utilizadas na
galvanoplastia foram tiradas de Buzzoni (1991) e Schleudererer (2000).
1.1
– Preparo das peças
1.1.1- Desengraxamento
Na limpeza das peças para o recobrimento metálico, utilizam-se as
operações de desengraxamento e/ou decapagem, a fim de que as camadas
galvânicas
possam
ser
perfeitamente
depositadas.
Devido
ao
desenvolvimento da técnica e dos processos, torna-se difícil, hoje em dia,
traçar uma separação nítida dos conceitos de desengraxar e decapar, uma
vez que existem banhos desengraxantes com ação desoxidante, bem como
banhos decapantes com propriedades desengraxantes. Pode-se identificar
os seguintes tipos de desengraxamento: com solventes orgânicos, alcalino,
emulsionante, e eletrolítico.
O modo de usar o desengraxante varia com o tamanho e a forma da
peça, além da quantidade de graxa a ser removida. Deve-se, também,
verificar a origem da graxa, que pode ser mineral, vegetal ou animal, ou se
trata de óleos ou ceras de diferentes tipos.
Os compostos orgânicos foram utilizados há algum tempo para o prédesengraxamento. Tendo-se em vista uma série de inconvenientes (mau
cheiro, inflamáveis e ao alto custo operacional), foram gradualmente
substituídos por compostos organoclorados, não inflamáveis (tricloroetileno e
14
percloroetileno), e para melhorar as suas propriedades, faz-se aquecimento
dos mesmos até a fervura.
O maior inconveniente destes tipos de compostos é a ação tóxica,
tanto em sua formas originais quanto em possíveis decomposições quando
em contato com chama quente em atmosferas normal ou inertes. Portanto,
além da necessidade de constante exaustão do ar na sala de desengraxe,
há, também, necessidade de medidas adicionais de segurança com os
operários.
O método desengraxante alcalino (a quente) baseia-se na utilização
de “esqueleto salino”, que consta basicamente de uma solução contendo
hidróxido de sódio, carbonato de sódio, silicatos e fosfatos, além da adição
de substâncias tensoativas (detergentes). A eficiência dessas soluções
baseia-se, principalmente, nas propriedades de saponização das graxas e
dos óleos vegetais ou animais.
O desengraxamento emulsionante é uma continuação dos dois tipos
clássicos já descritos, aproveitando as vantagens dos dois processos, isto é,
permite obter um método praticamente universal, através de uma boa
combinação de solventes, detergentes, umectantes e sais.
O desengraxamento eletrolítico deve ser entendido como um
polimento, pois tendo sido removidas e dissolvidas as sujeiras mais
pesadas, graxas, óleos, ceras, etc..., nos desengraxamentos à quente, nos
solventes ou nas emulsões, restará ao processo eletrolítico, formar uma
superfície metálica microscopicamente limpa e totalmente molhada, que
permita uma galvanização isenta de manchas e com boa aderência, mesmo
após a decapagem ácida posterior.
1.1.2 – Decapagem
A decapagem é uma operação que se destina a obter uma superfície
metalicamente limpa, isto é, isenta de impurezas e óxidos, tendo desta
forma, a finalidade de remover a casca de fundição ou laminação, camadas
de óxido, ferrugem e carapa, através de soluções ácidas apropriadas. A
remoção, de camadas oxidantes em cobre e suas ligas, através de soluções
15
ácidas apropriadas. A remoção, de camadas oxidantes em cobre e suas
ligas, através de misturas ácidas concentradas, constituídas de ácidos
nítricos e sulfúrico, dá-se o nome de queima.
Os ácidos utilizados em soluções decapantes são os seguintes:
clorídrico, sulfúrico, nítrico, fluorídrico, e fosfórico.
A utilização de cada um dos ácidos acima vai depender do tipo de
metal a ser recoberto, das condições em que se encontra, do metal a ser
utilizado no recobrimento da superfície, da qualidade desejada para o
produto final, etc.
1.1.3 – Lavagem
Após cada um dos estágios químicos ou eletrolíticos, um pouco de
líquido permanecerá sobre a peça, da qual precisa ser removido, para não
afetar as etapas subsequentes do processamento. Utiliza-se a lavagem com
água para tal finalidade e, em alguns casos quando se trata de líquidos com
reações diferentes, emprega-se a neutralização, sempre com o objetivo de
se evitar contaminar as soluções das diversas etapas do processamento,
que poderia levar a produção de peças com baixa qualidade no revestimento
metálico.
1.2
– Revestimento metálico
Uma vez preparada a superfície, a peça estará apta a receber a
camada de revestimento, cujo metal a galvanizar irá depender das
características necessárias a sua futura utilização. Para tanto, existem
diversos tipos de banho de galvanização específicos para cada metal de
revestimento. Embora, exista mais de meia dúzia de revestimentos
possíveis, os mais utilizados nas galvanoplastias são os seguintes:
16
1.2.1 - Cromo
Inicialmente utilizava-se a cromeação unicamente com finalidades
decorativas, devido às camadas muito finas empregadas no revestimento,
por ser depositada sobre bases de níquel e pela sua excelente capacidade
refletora. Entretanto, com o desenvolvimento da eletrodeposição foram
sendo descobertas as excelentes propriedades mecânicas do cromo, tais
como dureza e resistência ao desgaste, obtidas na prática através de
camadas de cromo mais espessas, como é o caso da cromeação dura.
Como eletrólito para a cromeação galvânica, usa-se uma solução
aquosa de trióxido de cromo (CrO3 – anidrido de ácido crômico), e deve-se
trabalhar com camadas de chumbo. A concentração do eletrólito deve ser de
300 a 400 g CrO3/l para a cromeação brilhante e entre 250 e 350 para a
cromeação dura.
1.2.2 - Níquel
É um material protetor de grande importância, devido às suas
propriedades físicas e químicas, que conferem a peça uma excelente
proteção, além de proporcionar uma ótima base para posterior cromeação.
Os eletrólitos de níquel podem ser ácidos ou alcalinos e os mais
importantes na galvanoplastia são:
-
Sulfato de Níquel (NiSO4.7H2O); trabalha-se com concentrações de
ordem de 300g/l de sulfato de níquel e, geralmente, contém também
cloreto de níquel e ácido bórico.
-
Cloreto de Níquel (NiCl.6H2O); apresenta concentrações entre 200 e 300
g/l de cloreto de níquel, além de conter ácido bórico e, eventualmente,
sulfato de níquel.
-
Sulfamato de Níquel (Ni[NH2SO 3]2); usam-se concentrações entre 350 e
450 g/l de sulfamato de níquel, mais ácido bórico e cloreto de níquel.
17
-
Eletrólitos a partir de soluções amoniacais; utilizam os mesmos sais
anteriores, somente que as formulações usam sais de amônia e o banho
eletrolítico é alcalino.
1.2.3 – Zinco
A propriedade técnica mais importante das camadas de zinco é a sua
resistência à corrosão, devido ao filme protetor que se forma em contato
com a atmosfera. Entretanto, ele pode ser utilizado com fins decorativos,
sendo mais econômico do que as camadas de níquel-cromo.
Os eletrólitos de zinco podem ser ácidos ou alcalinos, e os principais
são:
-
Eletrólitos sulfúricos – são usados de preferência para a zincagem lisa de
peças pouco perfiladas, sobretudo para a zincagem de arames e fitas.
Eles contêm sulfato de zinco como portador de teor metálico com teores
de 300 a 400 g/l de sulfato, sais condutores sob a forma de zinco, sulfato
alcalino ou de amônia ou cloreto alcalino e, como solução tampão,
acetatos, ácido bórico e sais de alumínio.
-
Eletrólitos de cloretos – Os eletrólitos de cloretos necessitam de tensões
mais baixas e, portanto, menores custos operacionais e de investimento.
Na sua formulação encontram-se cloretos de zinco, sódio e alumínio em
teores de 150 a 300 g/l no total.
-
Eletrólitos cianídricos – são conhecidos pela excelente capacidade
dispersiva,
sendo
usados
exclusivamente
na
zincagem
por
tamboreamento. Na sua formulação são utilizados óxidos ou cianeto de
zinco como portadores do metal, cianeto de sódio como agente
complexante, bem como hidróxido de sódio como sal condutor e
complexante.
18
1.2.4 – Cádmio
As camadas de cádmio são depositados
principalmente para a
resistência técnica à corrosão. Entretanto, o cádmio perdeu o lugar para a
zincagem, devido ao seu alto preço no mercado. As camadas de cádmio se
impuseram em certas aplicações que tinha vantagens sobre o zinco, como
na indústria elétrica, devido a sua melhor soldagem e resistência ao contato,
bem como em situações em que só se pode depositar camadas pouco
espessas.
Os eletrólitos de cádmio mais importantes são cianídricos, e são
obtidos através da dissolução de óxido ou cianeto de cádmio em cianeto de
sódio, formando o complexo de cianeto de sódio – cádmio – Na2Cd(CN)4.
1.2.5 – Cobre
O cobre é um metal resistente à água, soluções salinas e ácidos,
desde que estes não contenham oxigênio dissolvido. As camadas obtidas a
partir de eletrólitos de cobre são depositadas para as diversas finalidades
como, por exemplo, para indústria automobilística, doméstica e de escritório.
Elementos de construção da eletrotécnica, peças de adorno e outros são
cobreados por motivos técnicos ou estéticos. A cobreação achou nos
circuitos impressos um novo campo de aplicação.
Os eletrólitos de cobre são geralmente cianídricos e sulfúricos. Para a
deposição sobre peças de chumbo, níquel ou do próprio cobre são utilizados
eletrólitos ácidos. Entretanto, para peças de ferro, alumínio e zinco, há
necessidade de se realizar uma pré-cobreação com um eletrólito cianídrico,
após o qual poderão ser obtidas camadas espessas de cobre. Os mais
importantes eletrólitos de cobre são:
-
Sulfato de cobre (CuSO4.5H2O); trabalha-se com concentrações de 150 a
250 g/l de sulfato de cobre, e há necessidade de se adicionar aditivos
como ácido sulfúrico tiouréia e umectantes.
19
Fluorborato de Cobre [Cu(BF4)2]; as concentrações de trabalho variam
-
desde 220 até 450 g/l e os aditivos são o ácido borofluorídrico e ácido
bórico.
Cianeto de Cobre (CuCN); concentrações de 25 a 80 g/l são normais
-
para este eletrólito que necessita ainda dos seguintes aditivos: cianeto de
sódio, bissulfito de sódio, carbonato de sódio e tartarato de sódio e
potássio.
ORIGEM E CARACTERÍSTICAS DOS EFLUENTES LÍQUIDOS
INDUSTRIAIS
2.1
– Origem dos despejos
As águas contaminadas resultantes do processo produtivo das
indústrias galvanoplásticas tem a sua origem em uma série de operações de
reparo e recobrimento das peças com os diversos metais. Uma destas
operações, como foi mostrado no ítem anterior, consiste na limpeza (por via
úmida) das peças para eliminação de óxidos, ferrugem, carepa, óleos e
graxas e resíduos em geral, resultantes da etapa de fabricação das mesmas
ou
de
oxidações
químicas
ocorridas
durante
o
período
de
seu
armazenamento.
A outra operação responsável pela geração de efluentes líquidos é o
revestimento metálico eletrolítico das peças, e que requer, além das etapas
de lavagem das mesmas, descargas esporádicas semanais ou mensais do
conteúdo dos tanques eletrolíticos. Embora em volume bem menor do que
as águas de lavagem, estas descargas são bem mais concentradas,
exigindo cuidados especiais no seu recolhimento, tratamento e disposição
final.
Deste modo, pode-se citar como principais contribuintes ao efluente
final de uma galvanoplastia os seguintes despejos:
20
-
Os extravasores do tanque de preparação e lavagem das superfícies
metálicas das peças (desengraxe e decapagem), onde são utilizados
solventes orgânicos para remoção de óleos e graxas, e também banhos
ácidos, alcalinos eletrolíticos e alcalinos comuns, para remoção de
carepas, ferrugem, etc;
-
Os extravasores dos tanques de lavagem das peças retiradas dos
banhos eletrolíticos ácidos e alcalinos;
-
As descargas de fundo dos tanques para a renovação completa dos
banhos eletrolíticos, efetuada após a utilização durante semanas ou
meses;
-
Respingos das peças durante as suas retiradas dos tanques eletrolíticos
ou por ocasião da transferência das mesmas de uma unidade para outra;
-
Vazamentos de tanques e canalizações.
Nas figuras 1 e 2 a seguir, são apresentados os fluxogramas de
processamento dos quatro principais banhos eletrolíticos de revestimento,
com os respectivos pontos de origem de efluentes.
Para efeito de segregação de despejos e encaminhamento para
tratamentos afins, pode-se, basicamente, classificar os efluentes em quatro
categorias, a saber:
-
Despejos ácidos contendo cromo;
-
Despejos ácidos isento de cromo, mas contendo outros metais (cobre,
cádmio, níquel, zinco, etc...);
-
Despejos alcalinos isentos de cianeto;
-
Despejos alcalinos contendo cianeto.
Os despejos ácidos são normalmente constituídos de soluções de ácidos
sulfúrico, clorídrico, nítrico e fluorídrico, além dos respectivos sais (exemplo
típico deste despejo são as águas residuárias originadas do processo de
decapagem), e dos banhos eletrolíticos essencialmente ácidos, o pH destes
despejos está, freqüentemente, abaixo de 2.
21
As águas predominante alcalinas são habitualmente constituídas de sais
de sódio e potássio, de einvulcioantes orgânicos e de detergentes sintéticos.
O pH atinge valores acima de 10. Há também, os despejos procedentes dos
tanques com solução desengraxante, podendo ser constituídos de hexano,
tetracloreto de carbono, tricloroetileno, benzol, e que são descartados em
regime descontínuo, a medida que as soluções são saturadas com
impurezas contidas nas peças, ou então, recuperadas para a sua
reutilização no processo.
Figura 1 – fluxograma de processamento para alguns banhos de
galvanização mais comuns. Fonte: BRAILE.
Galvanização com Cobre
Galvanização com Níquel
Limpeza eletrolítica ou química
Limpeza eletrolítica (catódica)
Lavagem contínua
î
Decapagem com ácido clorídrico
Limpeza eletrolítica (anódica)
Lavagem contínua
î
(5%)
Lavagem contínua
î
Decapagem com ácido sulfídrico
(5%)
Pré-cobreação cianídrica
Lavagem contínua
Lavagem contínua
î
Eletrolítico de Cobre ácido ou
î
Solução de Níquel brilhante
Lavagem contínua
î
básico
Lavagem contínua
î
Imersão em solução sabão
Lavagem a quente (baixa
î
Lavagem contínua a quente
î
reposição)
Forno de secagem
Forno de secagem
î Indica os pontos normais de geração de efluentes; não leva em conta
as perdas ocasionais ou acidentais e as descargas dos banhos eletrolíticos.
22
Figura 2 – fluxograma de processamento para alguns banhos de
galvanização mais comuns. Fonte: BRAILE
Galvanização com Cromo
Galvanização com Zinco
Limpeza eletrolítica ou química
Lavagem contínua
Limpeza eletrolítica ou química
î
Decapagem com ácido sulfídrico
Lavagem contínua
î
Decapagem com ácido sulfúrico
(5%)
Lavagem contínua e pulverização î
Lavagem contínua
î
Solução de Cromo
Solução de cianeto de Zinco
Lavagem de recuperação
Lavagem contínua
î
Lavagem por pulverização em
Lavagem por pulverização
î
névoa
Lavagem contínua
î Imersão em abrilhantador (HNO2)
Imersão em água quente
Lavagem contínua
î
Lavagem contínua
î
Lavagem a quente (baixa
î
reposição)
Lavagem a quente (baixa
Forno de secagem
reposição)
Forno de secagem
î Indica os pontos normais de geração de efluentes; não leva em conta
as perdas ocasionais ou acidentais e as descargas dos banhos eletrolíticos.
23
2.2
– Volume de efluente gerado
O volume de efluente gerado pelos extravasores é função do maior ou
menor cuidado envolvido na manipulação das peças, na colocação dos
volumes de reagentes nos vários tanques existentes no processamento, no
sistema de lavagem utilizado (lavagem simples, contra corrente dupla e
tripla, etc...).
As peças ao serem retiradas de cada banho, arrastam consigo
quantidades apreciáveis de líquido, sendo que o volume arrastado é tanto
maior quanto mais complexo for o formato das mesmas. Como curiosidade,
Braile cita que numa indústria automatizada, galvanizando um milhão de
peças por semana como superfície entre 0,01 e 0,30 m2, são arrastados 4 a
15 litros por hora, com a maioria dos valores situados entre 6 e 10 litros por
hora. Outros fatores que interferem no arraste de líquido são: concentração
e temperatura dos banhos, posição das peças no suporte (cabide), tempo
concedido para o escorrimento da solução após a retirada das peças do
banho, número e tamanho das peças, etc.
As indústrias com operação manual apresentam maior arraste de
líquido de lavagem, da mesma forma que ocorre com o processamento de
peças grandes.
O volume de água de lavagem de uma indústria do porte da citada
anteriormente, situa-se entre 250 e 2000 litros por hora, mas há instalações
em que essa quantidade passa de 10000 litros cúbicos por dia. Por estes
valores percebe-se o quanto é desejável um racionamento na utilização de
água numa indústria deste tipo, principalmente com o intuito de reduzir as
dimensões das unidades de tratamento.
A seguir são apresentadas nas tabela 1 e 2 dados de características e
vazões de efluentes líquidos de indústrias galvanoplásticas. Estes dados
possibilitam uma melhor visualização de volumes de efluentes gerados e das
concentrações dos diversos íons metálicos envolvidos no processamento.
24
Na tabela 1 pode-se verificar a composição dos banhos eletrolíticos
mais comuns utilizados nas indústrias, a concentração dos íons metálicos no
banho e na água de lavagem das peças, após a deposição do metal.
Na tabela 2, são mostradas as concentrações típicas de despejos de
galvanoplastias, obtidos através de levantamentos efetuados em sete
diferentes industrias.
25
Tabela 1 – banhos eletrolíticos mais comuns em galvanização e
concentração de íons nas águas de lavagem. Fonte: NEMEROW.
Formulação do banho
eletrolítico
(g/l)
Concentraçã Concentração na água
o de metal +
cianeto (mg/l)
de lavagem (mg/l)
1,9 l/h de
9,5 l/h de
arraste*
arraste
Níquel
Sulfato de Níquel
330 82.000 Ni
171 Ni
Cloreto de Níquel
65
Ácido bórico
50
Cromo
Ácido crômico
435 207.000 Cr
431 Cr
Ácido sulfúrico
4,35
Cobre (ácido)
Sulfato de Cobre
222 51.500 Cu
107 Cu
Ácido sulfúrico
53,4
Cobre (cianeto)
Cianeto de cobre
25
12.400 Cu
2,8 Cu
Cianeto de sódio
37
28.000 C
58,0 CN
Carbonato de sódio
16,5
Cobre (pirofosfato)
Cobre (fórmula patenteada) 33
30.000 Cu
62 Cu
Pirofosfato de sódio
238
Amônia (% em volume)
0,4
Cádmio
Óxido de Cádmio
28
23.000 Cd
48 Cd
Cianeto de Sódio
120 57.700 Cn
120 CN
Zinco
Cianeto de Zinco
66
33.800 Zn
70 Zn
Cianeto de Sódio
46
48.900 Cn
102 Cn
Hidróxido de Sódio
82
Latão
Cianeto de Cobre
33
21.000 Cu
44 Cu
Cianeto de Zinco
10,3 5.200 Zn
11 Zn
Cianeto de Sódio
62
47.500 Cn
99 Cn
Carbonato de Sódio
33
Estanho (alcalino)
Estanato de Sódio
132 53.000 Sn
110 Sn
Hidróxido de Sódio
8,2
Acetato de Sódio
16,4
Prata (cianeto)
Cianeto de Prata
33
24.600 Ag
51 Ag
Cianeto de Sódio
33
21.800 Cn
45 Cn
Carbonato de Sódio
50
* A vazão de água de lavagem adotada é igual a 15,1 l/min.
855 Ni
2155 Ci
535 Cu
14 Cu
290 C
310 Cu
240 Cd
600 Cn
350 Zn
510 Cn
220 Cu
55 Zn
495 Cn
550 Sn
255 Ag
255 Cn
26
Tabela 2 – levantamento das características dos despejos líquidos
de várias galvanoplastias. Fonte: NEMEROW.
Indústria
pH
A
B
C
D
E
F
G
3,2
10,4
4,1
2,8
2,0
2,4
10,7
10,5
11,3
11,9
Parâmetros
Cu
Fe
Ni
(mg/l) (mg/l) (mg/l)
16
11
0
19
3
0
58
1,2
0
11
0,2
300
10
0
35
8
14
4
19
6
2
25
18
18
26
23
21
32
Zn
(mg/l)
0
0
0
82
39
-
Cn
(mg/l)
6
14
0,2
1,2
0,7
1,2
2,0
0
15
13
Cromo (mg/l)
6+
Total
0
0
204
3
0
555
32
36
95
1,0
0,5
246
7
0
612
39
-
27
CAPÍTULO II
A LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
28
A LEGISLAÇÃO AMBIENTAL FEDERAL E ESTADUAL
Daremos um panorama das principais leis que dão respaldo aos
órgãos federal e estadual de controle ambiental (Instituto Brasileiro do Meio
Ambiente e dos recursos renováveis – IBAMA e Fundação Estadual de
Engenharia do Meio Ambiente – FEEMA), sua aplicabilidade no caso
específico de uma indústria de galvanoplastia e as medidas que devem ser
tomadas para se ajustar as mesmas.
1.1
- A legislação
Primeiro precisa-se enquadrar a Indústria na sua especificidade
perante a lei. Segundo a resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente
- CONAMA n° 20 de 18 de junho de 1986, no seu artigo 1° item VI, a água
onde são despejados os efluentes da Indústria Galvânica (Baía de
Guanabara) se enquadra na classe 5 pois é salina e visa: “à criação natural
e/ou intensiva de espécies destinadas à alimentação humana.”
Mas, além de estar enquadrada nesta classe, no artigo 21 da mesma
lei, são listados os parâmetros para o lançamento de efluentes de qualquer
fonte poluidora, pH entre 5 e 9, óleos e graxas até 20 mg/l, abaixo temos
uma tabela com os itens de interesse deste trabalho:
Tabela 3 – Resolução CONAMA n° 20, artigo 21 item g
(BRASIL:1986)
Efluente
Valores máximos admitidos
0,2 mg/l CN
Cianetos
0,2 mg/l Cd
Cádmio
1,0 mg/l Cu
Cobre
0,5 mg/l Cr
Cromo hexavalente
2,0 mg/l Cr
Cromo trivalente
2,0 mg/l Ni
Níquel
0,1 mg/l Ag
Prata
5,0 mg/l Zn
Zinco
29
Em nível estadual temos a norma técnica NT-202 (FEEMA: 1986)
(critérios e padrões para lançamento de efluentes químicos) que possui
parâmetros técnicos semelhantes, mas um pouco mais severos, pH entre 5
e 9, ausência de cor, óleos e graxas até 20 mg/l, seque-se abaixo tabela
com os itens estudados.
Tabela 4 – NT-202 item 4.7
Efluente
Valores máximos admitidos
Cianetos
0,2 mg/l CN
Cádmio
0,1 mg/l Cd
Cobre
0,5 mg/l Cu
Cromo
0,5 mg/l Cr
Níquel
1,0 mg/l Ni
Prata
0,1 mg/l Ag
Zinco
1,0 mg/l Zn
Completando as lei sobre o assunto temos a resolução CONAMA n°
237 de dezembro de 1997, que dispõe sobre o licenciamento ambiental,
sendo que a Indústria Galvânica do Galeão se enquadra nesta lei pois seu
tipo de atividade está relacionada na mesma em seu anexo I.
Esta lei estabelece os critérios para a licença ambiental de atividades
potencialmente poluidoras ou que possam causar degradação ambiental,
sendo esta licença pré-requisito para o funcionamento de qualquer atividade
ou empreendimentos como os acima descritos. Cabe ao IBAMA o
licenciamento ambiental em atividades de impacto ambiental de âmbito
nacional, na esfera estadual este licenciamento compete, no caso do Rio de
Janeiro a FEEMA.
30
1.2
– Adequação a legislação em vigor
Como foi constatado a Indústria Galvânica do Galeão se enquadra na
legislação como uma atividade poluidora. Este trabalho visa dar o subsídio
para a implantação de uma Estação de Tratamento de Efluentes Químicos
que seja capaz de adequar os níveis de contaminação da água aos das
legislações federais e estaduais.
Para isso deve-se principalmente seguir as recomendações do
capítulo seguinte, na redução do volume da carga poluidora e no tratamento
dos afluentes de acordo com os procedimentos explicitados a seguir.
31
CAPÍTULO III
O TRATAMENTO DOS EFLUENTES QUÍMICOS
32
PROCESSO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES QUÍMICOS
Antes de analisarmos nossa proposta para tratamento de efluentes
químicos, devemos considerar alguns procedimentos que podem minorar o
volume de efluentes a serem tratados.
São procedimentos comuns a várias indústrias galvânicas e não
envolvem nenhum processo muito elaborado, somente manutenção
preventiva e reformulação de alguns procedimentos operacionais.
1.1
– Redução da carga poluidora no processamento
industrial
Os custos de implantação de sistemas de tratamento para efluentes
químicos de galvanoplastia, são diretamente proporcionais às quantidades
de substâncias presentes no efluente final e completamente dependente de
seu volume.
Neste caso, portanto, além dos aspectos de proteção do meio
ambiente, que devem nortear as atividades tanto das industriais quanto das
entidades responsáveis pelo controle de poluição e preservação do meio
ambiente, a redução da carga poluidora no processo produtivo é, sem
dúvida nenhuma, outro fator de suma importância no que diz respeito a
redução de custos no sistema de tratamento final que , na maioria
esmagadora das vezes, não permite nenhum retorno no investimento
efetivado e requer constantes gastos na sua operação e manutenção.
A redução de substâncias tóxicas e do volume de despejos pode ser
conseguido através do desenvolvimento de uma série de atividades,
algumas que envolvem simples mudanças em práticas operacionais ou de
comportamento e outras que resultam em alterações no próprio processo
produtivo ou na implantação de novas unidades.
Podemos citar as principais atividades que podem e devem ser
implantadas na indústria de galvanoplastia, visando a redução:
33
-
Supervisão;
-
Projeto e manutenção de instalações e equipamentos;
-
Substituição de produtos químicos;
-
Reutilização da água;
-
Controle e prevenção de acidentes;
-
Drenagem e arraste de líquidos contaminados;
-
Segregação dos despejos; recuperação de subprodutos;
-
Regeneração de banhos.
As limitações de espaço e o custo de instalação de equipamentos para
alguns dos itens acima, necessários para a redução da carga poluidora
impedem sua utilização na maioria das pequenas galvanoplastias.
Entretanto, é certo que a adoção de tais medidas ou algumas delas
reduziriam
em
muito
consequentemente,
os
os
problemas
custos
de
de
disposição
produção
de
despejos,
propriamente
ditos,
principalmente, os de tratamento final dos efluentes químicos.
1.1.1 – Supervisão
O principal fator que resulta num bom desempenho quanto a redução
da carga poluidora é a supervisão consciente das atividades geradoras ou
potencialmente geradoras de efluentes. A preocupação dos diretores,
transmitida ao chefe de turma e tendo como resultado a implantação de um
determinada prática, é o único mecanismo que terá sucesso.
Os recursos humanos e financeiros nem sempre são disponíveis ao
industrial do setor para efetuar todas ao coisas que ele sabe que precisaria e
gostaria de fazer: Mas, apesar destas limitações, algumas industrias tem
conseguido mais sucesso do que outras possuem recursos equivalentes. A
razão é sempre encontrada nas preocupações dos diretores e da maneira
com que estas preocupações são transmitidas aos supervisores e destes
aos chefe de turma.
A direção pode identificar as perdas que estão ocorrendo através do
acompanhamento dos gastos com produtos químicos e o supervisor pode
34
assegurar que os procedimentos adotados estão corretos, tanto no que diz
respeito ao controle de perdas, omitindo as falhas e problemas ocorridos na
fábrica, mostrando não estar conscientizado para o problema, o que a longo
prazo trará, certamente, dispêndios financeiros desnecessários.
Muitas das recomendações que serão apresentadas nos itens a
seguir estão dentro do escopo de se implantar com o minímo de custo
possível e que, se aceito por diretores e supervisores de fábricas poderão
reduzir bastante os lançamentos de materiais tóxicos para o meio ambiente.
1.1.2 – Projeto e manutenção de instalações e equipamentos
Historicamente, os recursos financeiros disponíveis para as indústrias
de galvanoplastias são bastante limitados. Como resultado estes recursos
são geralmente aplicados em atividades que não incluam aspectos de
durabilidade, praticidade, manutenção preventiva, etc...
Por se tratar de um tipo de um tipo de indústria que manuseia uma
série de produtos que atacam severamente quase todos os tipos de
materiais de construção normalmente utilizados, o primeiro ponto que deve
ser observado é o piso em que serão instalados os equipamentos e
tubulações. No projeto de novas fábricas ou no caso de mudanças de
equipamentos, em que se tenha a oportunidade de refazer o pavimento,
deve-se levar em conta os seguintes aspectos:
-
Os produtos químicos que serão utilizados;
-
O tipo de tráfego;
-
Choques térmicos e mecânicos esperados;
-
Capacidade de conter derramamento acidentais;
-
Susceptibilidade ao ataque de reagentes químicos;
-
Necessidade de encontrar o modo mais econômico de alcançar todos
estes objetivos.
Não há explicação mais provável para perdas misteriosas de produtos
químicos do que a combinação de economia excessiva no custo original de
35
tanques e subseqüentemente tratá-lo com desleixo; tempo e dinheiro gastos
apropriadamente com equipamentos, é a forma mais fácil e barata de
proteção contra perdas.
A proteção interna de tanques é normalmente efetuada, mas é muito
pouco comum providenciar a proteção externa. Os tanques de lavagem ao
lado de tanques contendo produtos corrosivos deveriam ser também
protegidos em seu lado externo, da mesma forma que o interno, ou
simplesmente com a metade da espessura da proteção interna. Da mesma
forma deve-se proceder com os guinchos e outros mecanismos, aço de
estruturas, conexões em utilidades e tubulações de aço.
Em muitos casos, a resistência a corrosão nas partes externas é evitada
quando a escolha recai sobre outros materiais que não o aço para a
construção de tanques. A decisão do uso destes materiais é, normalmente,
baseada em outras considerações e a proteção contra corrosão é um
benefício adicional. Alguns destes materiais podem ser:
-
Plásticos (por exemplo: polipropileno ou poletileno);
-
Plásticos reforçados com fibra de vidro;
-
Aço inoxidável.
1.1.3 - Substituição de produtos químicos
As pressões sobre as indústrias no sentido de reduzir os produtos
contaminantes nos efluentes, têm levado os fornecedores de produtos
químicos a procurar substitutos que reduzam ou eliminem fontes de
poluição. Alguns dos produtos que podem ser substituídos são:
-
Detergentes contendo compostos não biodegradáveis;
-
Produtos de limpeza a base de fosfatos;
-
Banhos eletrolíticos a base de compostos de cianetos;
-
Sempre que praticável, os banhos devem ser operados à concentração
mais baixa possível;
36
-
Empenho deve ser feito para trocar produtos químicos perigosos ao meio
ambiente por aqueles menos tóxicos ou mais facilmente renováveis do
efluente final.
1.1.4 - Reutilização da água
O rápido aumento no custo da água em áreas urbanas, onde se
encontra instalada a maior parte das galvanoplastias, conjugado às
dimensões dos tanques necessários ao tratamento dos efluentes têm levado
as indústrias a reduzirem drasticamente o volume de água utilizada no
processamento. Quando a utilização de água se faz livremente, sem qulauer
controle, normalmente encontra-se facilidade em reduzir o seu consumo em
cerca de 50% ou mais.
A lavagem deve ser efetuada com o mínimo volume de água possível,
e deve se levar sempre em consideração que a lavagem adequada é
influenciada principalmente pelos seguintes fatores:
-
Viscosidade e densidade da solução;
-
O arranjo físico dos tanques de lavagem;
-
O tempo de contatos das peças com a água;
-
Volume de água fresca que entra em contato com as peças durante o
tempo de exposição;
-
As temperaturas da água e das peças;
-
O formato das peças;
-
A exposição das peças no cabide;
-
O tempo de drenagem das peças sobre os tanques de processo, antes
da lavagem;
-
Velocidade de retirada das peças.
As águas de lavagem removem os filmes de produtos químicos das
peças pelo processo de difusão. Portanto, a velocidade de remoção do filme
depende da solubilidade dos reagentes químicos na água, a qual pode ser
acelerada por meio de uma série de métodos conhecidos, mas que,
37
inexplicavelmente,
são
raramente
utilizados,
e
que
podem
reduzir
drasticamente o uso da água.
1.1.5 – Controle e prevenção de acidentes
Os esforços no sentido da redução de carga poluidora nas águas de
lavagem poderão ser infrutíferos se, concomitantemente, não forem
adotadas medidas que visem minimizar e segregar perdas provocadas por
acidentes ou lançamentos deliberados. Foi constatado que, em alguns
casos, estas fontes podem representar 80 % da carga de metais pesados
lançados pela indústria. Além disso, o efeito do choque de altas
concentrações pode ser mais drásticos sobre redes de coleta e estações de
tratamento de esgotos e corpos d’água receptoras do que a mesma
quantidade lançada ao longo de um longo período de tempo. Na maioria dos
casos, os sistemas de tratamento de despejos das indústrias não estão
capacitados a receber cargas de choque, o que pode resultar no lançamento
de grandes quantidades de poluentes não removidos no tratamento.
Algumas das fontes mais comuns de perdas acidentais que podem
ser controladas são as seguintes:
-
Vazamento de tanques;
-
Vazamento de equipamentos, tais como filtros, bombas, trocadores de
calor e suas tubulações e conexões;
-
Derramamentos entre tanques de processo;
-
Transbordamentos;
-
Abertura acidental ou ruptura de válvulas;
-
Derrame de produtos químicos no carregamento dos tanques ou no
armazenamento.
A primeira medida a ser tomada para evitar estas perdas é a implantação
de um serviço de manutenção eficiente, que venha a evitar acidentes do
tipo de vazamento por corrosão em tanques, gaxetas de bombas, filtros,
38
tubulações e conexões, etc... A Segunda medida seria a instalação de
equipamentos ou simples dispositivos para recolher derramamentos.
1.1.6 – Drenagem e arraste de líquidos contaminados
A fonte de maior contaminação das águas de lavagem é a solução
arrastada pelas peças produzidas e o seu volume é bastante influenciado
pelos procedimentos de drenagem
Algumas recomendações do que se pode fazer para evitar o arraste
exagerado de líquido contaminado, são as seguintes:
-
Uso de suportes lisos para as peças a serem galvanizadas, projetados de
forma a reduzir ao máximo o arraste de soluções do processo;
-
Manutenção dos suportes para mantê-los em boas condições, livre de
corrosões ou deformações;
-
Disposição adequada das peças nos suportes, para rápida drenagem do
líquido aderido nas mesmas;
-
Programação do tempo de detenção das peças sobre os tanques de
processo, para que se tenha boa drenagem;
-
Uso de protetores contra respingos e aparadores de gotas para drenas a
solução de volta ao tanque de processo;
-
Reduzir o arraste das peças por sopro das mesmas com ar, através de
movimentos bruscos ou passando-as por cilindros rotativos;
-
Uso de agentes umectantes para permitir um aumento na drenagem da
solução de volta ao tanque.
1.1.7 – Segregação dos despejos, recuperação de subprodutos
Outra forma de se reduzir o volume final de efluente é a reutilização
de águas ou despejos que ainda possuam características compatíveis com
as necessidades de outras etapas do processo industrial. Ninguém melhor
que o próprio industrial para identificar águas ou despejos que possuam
39
estas condições. Entretanto, pode-se citar, como exemplo, alguns casos em
que tal reutilização é possível:
-
Uso de efluentes de lavagem de algumas operações em outras que
requerem água com qualidade inferior;
-
Uso de condensados de operações de aquecimento como fonte de água
para reposição em soluções e lavagens;
-
Uso de sistemas de recirculação de águas de resfriamento para lavagem,
em certas operações;
-
Recirculação de água de lavagem de gases;
-
Uso de água resultante do tratamento de despejos para operações de
lavagem e/ou reposição de banhos.
1.1.8 – Regeneração de banhos
A regeneração de banhos eletrolíticos, que se encontram com
concentração de íons metálicos abaixo do valor de operação ou
contaminados por outras substâncias, pode minimizar o custo de aquisição
de produtos químicos e evitar um possível descarte de substâncias
perigosas no meio ambiente. Evidentemente, a possibilidade da regeneração
esta ligada a viabilidade técnico-econômica do processo a ser utilizado, tais
como: troca iônica, evaporação, tratamento eletrolítico, processo com
membrana (osmose reversa e eletrodiálise)
40
1.2 - O projeto de uma estação de tratamento de efluentes
químicos
1.2.1 – Características físicas
O projeto visa a instalação de leitos de secagem, tanques de oxidação
de cianetos e de redução de cromo, tanques de equalização e coagulação,
de floculação e de decantação.
1.2.2 – Especificação dos efluentes
Serão tratados as águas provenientes do processo de galvanoplastia
contaminadas com: Cr+6, Cr+3, CN -, Zn+2, Cu+2, Ni+2, Ag+, Pb+2, Sn,
detergentes, óleos e graxas.
1.2.3 – O processo de tratamento
Os efluentes originados na galvanoplastia serão separados de forma
a serem enquadrados em três linhas distintas de tratamentos:
-
Linha de tratamento de águas crômicas;
-
Linha de tratamento de águas cianídricas;
-
Linha de tratamento de águas ácidas, básicas com metais pesados.
Para isso segue-se dois procedimentos:
a) Classificação das águas de lavagem, circuito aberto: Crômicas,
cianídricas e ácidas/básicas.
41
As águas de lavagem com vazão contínua posteriores aos banhos
parados tiveram suas vazões determinadas medindo-se as vazões das
águas correntes, em condições de total funcionamento da indústria.
Os efluentes crômicos e cianídricos serão escoados para tanques de
redução/oxidação, segundo cada linha de tratamento, e depois de prétratados seguirão para a elevatória junto com os efluentes ácidos/básicos.
b) Classificação dos banhos parados
Se eventualmente forem descartados serão tratados nos próprios
tanques da própria galvanoplastia, e lançados na linha de águas
ácidas/alcalinas, classificadas em: crômicas, cianídricas e ácidas/básicas.
1.2.3.1 – Linha de tratamento de águas cianídricas
O tanque será usado para fazer a oxidação do cianeto. Com o tanque
vazio, será colocado hipoclorito de Sódio, e após o tanque cheio ligar-se-á o
misturador.
O sistema completo para a destruição dos cianetos com a formação
de CO2 e N2 ocorre em duas etapas. O primeiro estágio da reação
transforma os CN - em CNO -, sendo o pH ideal de 11, e o tempo de reação
de 10 minutos. O segundo estágio transforma os CNO
–
em CO2 e N2 ,
sendo o pH ideal de 8,5 a 9,0 com o tempo de reação igual a 30 minutos
com agitação.
Para evitar a oxidação do cromo na elevatória devido ao excesso de
cloro presente no efluente, mistura-se Bissulfito de Sódio neste tanque de
tratamento.
Temos então as seguintes reações:
1° etapa:
NaCn + NaOCl î NaCNO + Nacl
2° etapa:
2 NaCNO + 3NaOcl + H2O = 3 NaCl + N2 + 2 NaHCO3
42
As duas etapas do processo serão controladas pelo potencial redoxi
da reação (aparelho a ser instalado na galvanoplastia).
Os CN
–
serão transformados em CO2 e N2. Os metais Zn+2, Ag+,
Cu+2, antes de complexados aos CN –, ficam livres, podendo ser coagulados
e floculados.
Após o processo de oxidação dos CN
–
, os efluentes serão
encaminhados para a elevatória, por gravidade, em tubulação.
1.2.3.2 – Linha de tratamento de águas crômicas
Os efluentes crômicos da galvanoplastia serão encaminhados para o
tanque de redução. Neste tanque será feita a redução do cromo hexavalente
para cromo trivalente.
Após o tanque ter sido cheio, incia-se a adição de ácido sulfúrico até
que o pH esteja próximo de 2,5. Acertado o potencial redoxi será adicionado
o Bissulfito de sódio ou equivalente, fazendo-se a mistura. O tempo de
reação é de 15 minutos.
A reação típica da redução de cromo hexavalente é:
3/2 H2SO4 + H2Cr2O7 + 3 NaHSO3 î Cr2 (SO4) 3 + 3/2 Na2SO4 + 4 H2O
A mudança de cor na mistura de alaranjado para verde indica o final
da reação.
Depois de efetuado o tratamento de redução de cromo, os efluentes
do tanque irão por gravidade para a elevatória, onde serão neutralizados
pelos efluentes das outras linhas de tratamento. O escoamento processarse-á de igual forma ao previsto para a linha de águas cianídricas.
43
1.2.3.3 – Linha de tratamento de águas ácidas/alcalinas
Os efluentes galvânicos de águas ácidas e alcalinas já segregados in
loco irão por gravidade para a elevatória.
1.2.4 – Tratamento para precipitação dos metais pesados e neutralização
dos efluentes
A Estação de Tratamentos de Efluentes de Galvanoplastia possuirá
dois tanques de coagulação/equalização. Os efluentes da elevatória serão
recalcados para cada um dos tanques alternadamente. O tanque receberá
os efluentes até um volume de 21.300 litros. Quando este volume for
atingido, adiciona-se soda cáustica ou ácido sulfúrico (ajuste fino) até que o
pH esteja próximo de 8,2 – 8,5.
O tempo de reação é de 15 minutos. Depois disto, interrompe-se a
agitação e inicia-se o escoamento para o tanque de floculação, durente 90
minutos. Enquanto este tratamento ocorres o outro tanque de coagulação
receberá os efluentes.
1.2.5 - Floculador
A floculação tem por finalidade incrementar a formação e a
estabilização dos flocos. Simultaneamente ao escoamento dos tanques de
coagulação para o floculador, será ligada a bomba dosadora da solução de
polieletrólito aniônico. A mistura coagulada será floculada em um tempo
próximo de 15 minutos.
Após passar pelo floculador, o efluente deverá seguir passando por
uma chicana para melhor distribuição do fluxo dentro do decantador.
44
1.2.6 - Decantador
O efluente terá um tempo de residência de 2,5 h em um decantador
retangular de fluxo horizontal, após o que o efluente decantado seguirá para
o corpo receptor e o lodo químico sedimentado será retirado do fundo do
decantador por pressão hidrostática, em operação a ser executada uma vez
por dia. Antes de seguir para o corpo receptor, o efluente líquido (tratado)
passará por um tanque de ajuste final de pH. Neste tanque de volume de
1,57 m3, o pH será ajustado com ácido súlfirico, para que se enquadre à
faixa de 5 - 9, caso necessário.
1.2.7 - Leitos de secagem
A operação de retirada do lodo de tanque de decantação será
realizada através de mangueira flexível. Esta mangueira deverá ser
devidamente apoiada em suporte de modo a manter a declividade da
mesma em direção aos leitos de secagem. Após a mangueira ser fixada no
leito, será aberto o registro de saída no decantador para liberação do, lodo.
Para cada retirada de lodo deverá ser usado um dos leitos.
1.2.8 - Filtro de carvão ativado
Após o início das operações deverá ser feita uma análise do efluente
da Estação para se verificar a necessidade ou não de instalação de um filtro
de carvão ativado. Caso positivo, este será localizado na tubulação
proveniente da galvanoplastia, para a remoção de alguns compostos que
porventura não sedimentem no tanque de decantação.
45
1.3 - Coleta, tratamento e disposição final dos lodos
inorgânicos
O lodo químico será disposto alternadamente em um leito de
secagem dividido em seis células de secagem. A altura máxima da camada
de lodo será de 0,30 m. O líquido percolado, pelo leito será encaminhado
para a elevatória por gravidade.
O lodo seco, com aproximadamente 30% de umidade, será estocado
em tambores de 200 litros, com tampa, revestidos internamente com sacos
plásticos de 0,6 mm de polietileno e estocados transitoriamente sobre
estrados de madeira, em área restrita e coberta.
Ao final de cada quinzena este lodo estocado deverá ser
encaminhado a uma Central de Tratamento de Resíduos Sólidos, até que os
órgãos ambientais venham a definir qual será o destino final para estes
resíduos.
1.4 - Caracterização físico-química dos afluentes tratados e
suas respectivas reduções
Tabela 5 - características dos afluentes do decantador.
Parâmetros
Característica
Limite NT 202
Redução
(em mg/l)
do afluente
- R10
(em %)
8,02
2,0
1,3
21,0
8,3
20,5
24,0
4,1
2-13
0,5
1,0
0,5
1,0
4,0
0,2
20
1,0
5-9
93,8
75,0
84,6
95,0
96,0
99,0
83,0
98,0
-
Cromo
Zinco
Cobre
Níquel
Estanho
Cianeto
Óleos e graxas
Material sedimentável
PH
46
1.5 - Caracterização do volume dos efluentes líquidos
Tabela 6 - Descargas contínuas.
Linha de tratamento
Vazão horária máxima Vazão horária adotada
encontrada
Águas cianídricas
960 l/h
1000 l/h
Águas Crômicas
960 l/h
1000 l/h
Águas
3700 l/h
4000 l/h
ácidas/básicas
e metais pesados
47
CONCLUSÃO
O tratamento por batelada foi escolhido por ser o que oferece maior
segurança quanto ao tratamento, além de ser o mais econômico em relação
às vazões estimadas.
Os banhos concentrados descartados são tratados separadamente.
As águas de lavagem consomem normalmente uma quantidade pré-fixada
de produtos químicos. Como as concentrações podem ainda variar em
função da produção, os tratamentos (dosagens de produtos químicos) serão
controlados por kits colorimétricos específicos para cada reação.
As águas cianídricas terão os íons cianetos oxidados a CO2 e N2. O
íon cromo hexavalente será reduzido a cromo trivalente, pois o Cr (OH)3
precipita
facilmente. Após estes dois tratamentos específicos todas as
águas serão reunidas e os metais pesados serão precipitados por adição de
hidróxido de sódio até pH 8,9 – 9,0.
As vazões foram tiradas das planilhas apresentadas pela Indústria
Galvânica do Galeão. Como será implantado processo em batelada
(quantidade: igual ao volume definido pelo tanque de decantação cheio) na
Estação de Tratamento de Efluentes Galvânicos, torna-se desnecessário o
uso de vertedores para medição de vazão, pois esta é determinada pelo
número de bateladas diárias.
O tratamento de efluentes químicos gerados na indústria galvânica foi
desenvolvido com o objetivo de minimizar a poluição nas águas que são
despejados diretamente na baía de Guanabara sem o devido tratamento,
através de um processo que permite a remoção dos compostos tóxicos
presentes nos efluentes gerados no setor de galvanoplastia da Indústria
Galvânica do Galeão. Fornecer subsídios para licenciamento do projeto junto
aos órgãos ambientais adequando aos parâmetros estabelecidos na
legislação ambiental.
48
BIBLIOGRAFIA
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passo...siga o mapa da mina. Rio de Janeiro: WAK, 2002.
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49
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SCHLEUDER, Jean. Manual de controle ambiental para empresas de
galvanoplastia. Rio de Janeiro: SEBRAE/RJ, 2000.
SIT DA INTERNET, intermega.com.br
50
ÍNDICE
FOLHA DE ROSTO
2
AGRADECIMENTO
3
DEDICATÓRIA
4
RESUMO
5
METODOLOGIA
6
SUMÁRIO
7
INTRODUÇÃO
8
CAPÍTULO I
O processo industrial de galvanoplastia
12
O processo industrial
13
1.1
- Preparo das peças
13
1.1.1 – Desengraxamento
13
1.1.2 – Decapagem
14
1.1.3 – Lavagem
15
– Revestimento metálico
15
1.2.1 – Cromo
16
1.2.2 – Níquel
16
1.2.3 – Zinco
17
1.2.4 – Cádmio
18
1.2.5 – Cobre
18
1.2
Origem e características dos efluentes líquidos industriais
19
2.1 – Origem dos despejos
19
2.2 – Volume de efluente gerado
23
CAPÍTULO II
A legislação ambiental
27
A legislação ambiental federal e estadual
28
1.1
1.2
28
30
- A legislação
– Adequação a legislação em vigor
51
CAPÍTULO III
O tratamento dos efluentes químicos
31
Processo de tratamento de efluentes químicos
32
1.1 – Redução da carga poluidora no processamento industrial
32
1.2
1.1.1 – Supervisão
33
1.1.2 – Projeto e manutenção de instalações e equipamentos
34
1.1.3 – Substituição de produtos químicos
35
1.1.4 – Reutilização da água
36
1.1.5 – Controle e prevenção de acidentes
37
1.1.6 – Drenagem e arraste de líquidos contaminados
38
1.1.7 – Segregação dos despejos, recuperação de subprodutos
38
1.1.8 – Regeneração de banhos
39
- O projeto de uma estação de tratamento de efluentes químicos 40
1.2.1 – Características físicas
40
1.2.2 – Especificação dos efluentes
40
1.2.3 - O processo de tratamento
40
1.2.3.1 – Linha de tratamento de águas cianídricas
41
1.2.3.2 – Linha de tratamento de águas crômicas
42
1.2.3.3 – Linha de tratamento de águas ácidas/alcalinas
43
1.2.4 – Tratamento para precipitação dos metais pesados
e neutralização dos efluentes
1.2.5 – Floculador
43
1.2.6 – Decantador
44
1.2.7 - Leitos de secagem
44
1.2.8 - Filtro de carvão ativado
44
1.3
- Coleta, tratamento e disposição final dos lodos inorgânicos
1.4
- Caracterização físico-química dos afluentes tratados
e suas respectivas reduções
1.5
43
- Caracterização do volume dos efluentes líquidos
45
45
46
CONCLUSÃO
47
BIBLIOGRAFIA
48
ÍNDICE
50
52
FOLHA DE AVALIAÇÃO
Nome da Instituição: Universidade Candido Mendes
Título da Monografia:
Tratamento de efluentes químicos industrias
gerados na Indústria Galvânica do Galeão
Autor: Marcio Pereira Barros
Data da entrega: _____/_____/_____
Avaliado por:
Conceito:
Avaliado por:
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Conceito:
Conceito Final: