UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE – UNESC
CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
SHEILA WERNER FELIPPE
CARACTERIZAÇÃO E TRATABILIDADE DO EFLUENTE LIQUIDO DA
INDÚSTRIA DE LATICÍNIOS FORTUNA LTDA, RIO FORTUNA-SC.
CRICIUMA, JUNHO DE 2009.
SHEILA WERNER FELIPPE
CARACTERIZAÇÃO E TRATABILIDADE DO EFLUENTE LIQUIDO DA
INDÚSTRIA DE LATICÍNIOS FORTUNA LTDA, RIO FORTUNA-SC.
Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado
para obtenção do grau de Engenheira
Ambiental no curso de Engenharia Ambiental
da Universidade do Extremo Sul Catarinense,
UNESC.
Orientadora: Profª. MSc. Nadja Zim Alexandre.
CRICIÚMA, JUNHO DE 2009.
SHEILA WERNER FELIPPE
CARACTERIZAÇÃO E TRATABILIDADE DO EFLUENTE LIQUIDO DA
INDÚSTRIA DE LATICÍNIOS FORTUNA LTDA, RIO FORTUNA-SC.
Trabalho de Conclusão de Curso aprovado
pela Banca Examinadora para obtenção do
Grau de Engenheira Ambiental, no Curso de
Engenharia Ambiental, da Universidade do
Extremo Sul Catarinense, UNESC, com Linha
de Pesquisa em Gerenciamento Ambiental.
Criciúma, 25 de junho de 2009.
BANCA EXAMINADORA
___________________________________________________________________
Profª. Nadja Zim Alexandre – Mestre – (UNESC) – Orientadora
Prof. José Alfredo da Costa – Especialista – (UNESC)
Prof. Sérgio Galatto – Mestre – (UNESC)
Aos meus pais Aluízio e Valnize, que
durante todos estes anos foram exemplo de
coragem e persistência, aos meus irmãos
Fernando e Eduardo e ao meu querido
namorado Mayco pelo apoio e amor
dedicados a mim.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente agradeço a Deus por estar sempre ao meu lado,
iluminando meu caminho.
A querida professora Najda, pela grande dedicação e excelente
orientação dada a este trabalho.
Ao departamento de Engenharia Ambiental, pelo suporte oferecido
durante esta longa trajetória.
Aos professores do curso de Engenharia Ambiental, pelo grande
ensinamento oferecido.
Ao Senhor Arlindo por me proporcionar esta chance de aprendizado em
sua empresa.
A minha família por estar sempre ao meu lado.
“Do que serviria a vida se não fosse para
corrigir os erros, vencer os preconceitos e a
cada dia alegrar nossos corações e nossos
pensamentos”.
(ROMAN ROLAND)
RESUMO
O objetivo deste estudo foi caracterizar o efluente líquido da indústria de Laticínios
Fortuna, avaliando a melhor maneira para sua tratabilidade. Foram determinadas as
principais condições físico-químicas do efluente bruto, sendo que os valores
encontrados foram analisados e comparados com a legislação brasileira. Após a
percepção de que muitos desses valores encontravam-se inadequados, iniciou-se a
realização de ensaios de coagulação/floculação, nos laboratórios do IPAT, com
auxílio de Jar Test. Como coagulante foi utilizado Sulfato de Alumínio em uma faixa
de pH ótima, até que o efluente apresentasse sinais de formação de flocos
sedimentados. A partir dos resultados obtidos foi possível perceber a excelência do
resultado que o coagulante proporcionou para a formação de flocos que em seguida
sedimentaram-se. A eficiência do processo de coagulação foi calculada verificandose a necessidade de tratamento biológico complementar uma vez que o efluente
apresentou grande potencial de biodegradabilidade.
Palavras-chave: Tratamento de Efluente; Laticínio; Biodegradabilidade.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1: Fluxograma dos processos produtivos na fabricação de produtos lácteos.17
Figura 2: Produção de queijo empresa Laticínios Fortuna. .......................................18
Figura 3: Mapa de localização do empreendimento..................................................33
Figura 4: Frente da empresa com os colaboradores.................................................34
Figura 5: Tanque de equalização do efluente bruto, Fábrica de Laticínios Fortuna ..36
Figura 6: Aparelho de Jar Test utilizado....................................................................38
Figura 7: Aspecto dos flocos formados durante o ensaio de tratabilidade. ...............41
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Eficiência da remoção de poluentes conforme nível de tratamento. .......26
Tabela 2 – Características do efluente bruto (equalizado) da Indústria de Laticínios
Fortuna Ltda, Rio Fortuna, SC. .................................................................................39
Tabela 3 - Resultados do ensaio de tratabilidade do efluente do Laticínio Fortuna,
Rio Fortuna, SC.........................................................................................................40
Tabela 4 – Características do efluente após o teste de tratabilidadade. ...................41
LISTA DE QUADROS
Quadro 1: Critérios importantes a serem considerados na escolha da tecnologia mais
apropriada para a estação de tratamento de águas residuárias. ..............................24
Quadro 2: Método de análise físico-química. ............................................................37
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
CETESB – Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental
DBO – Demanda Bioquímica de Oxigênio
DQO – Demanda Química de Oxigênio
ETE – Estação de Tratamento de Esgoto
FAFA – Filtros Anaeróbios de Fluxo Ascendente
IPAT – Instituto de Pesquisas Ambientais e Tecnológicas
MAPA – Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento
pH – Potencial Hidrogeniônico
RAFA – Reatores Anaeróbios de Fluxo Ascendente
SD – Sólidos Dissolvidos
SS – Sólidos Suspensos
SSed – Sólidos Sedimentados
ST – Sólidos Totais
SVF – Sólidos Voláteis e Fixos
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................13
2 OBJETIVOS...........................................................................................................14
2.1 Objetivo Geral....................................................................................................14
2.2 Objetivos Específicos .......................................................................................14
3 REFERENCIAL TEÓRICO.....................................................................................15
3.1 Água: Importância e Disponibilidade ..............................................................15
3.2 Degradação dos Recursos Hídricos................................................................15
3.3 Processo Produtivo ..........................................................................................16
3.4 Principais Parâmetros Indicadores de Poluição ............................................18
3.4.1 Potencial Hidrogeniônico (pH) ......................................................................18
3.4.2 Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) ....................................................19
3.4.3 Demanda Química de Oxigênio (DQO) .........................................................20
3.4.4 Óleos e Graxas ...............................................................................................20
3.4.5 Sólidos Totais (ST) .........................................................................................21
3.4.6 Sólidos Voláteis e Fixos (SVF) ......................................................................21
3.4.7 Sólidos em Suspensão (SS) ..........................................................................21
3.4.8 Sólidos Dissolvidos (SD) ...............................................................................22
3.4.9 Sólidos Sedimentáveis (SSed) ......................................................................22
3.4.10 Condições de biodegradabilidade ..............................................................22
3.5 Tratamento de Águas Residuárias Industriais ...............................................24
3.5.1 Alternativas para tratamento do efluente de laticínios ...............................27
3.5.1.1 Métodos físico-químicos ............................................................................27
3.5.1.1.1 Correção do pH.........................................................................................28
3.5.1.1.2 Sedimentação ...........................................................................................28
3.5.1.1.3 Flotação por Ar Dissolvido (FAD) ...........................................................29
3.5.1.2 Métodos biológicos.....................................................................................29
3.5.1.2.1 Processo aeróbio .....................................................................................29
3.5.1.2.2 Processo Anaeróbio.................................................................................33
3.6 Apresentação da Empresa ...............................................................................33
3.6.1 Descrição do processo de geração dos efluentes líquidos .......................34
4 MATERIAIS E MÉTODOS .....................................................................................36
4.1 Caracterização do Efluente ..............................................................................36
4.2 Ensaios de Tratabilidade ..................................................................................37
5 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS DADOS.......................................................39
6 CONCLUSÃO ........................................................................................................43
REFERÊNCIAS.........................................................................................................45
REFERÊNCIA COMPLEMENTAR ...........................................................................47
ANEXO .....................................................................................................................48
13
1 INTRODUÇÃO
Durante muito tempo a água foi considerada um recurso natural de
quantidade infinita, à disposição do homem por se tratar de um bem público autosustentável e pela sua capacidade de autodepuração. Porém o crescimento
acelerado dos grandes centros urbanos e o salto do desenvolvimento industrial a
partir do século XX fez com que a capacidade de autodepuração dos rios fosse
superada pela carga poluidora lançada.
Já se percebe nos dias atuais, por diversas partes do mundo que a falta
de água já é causa de grandes disputas, devido a sua escassez.
Malheiros; Philipi Jr. (2005) mostram que o planejamento e o
gerenciamento de sistemas de águas residuárias requerem o conhecimento das
características qualitativas e quantitativas dos efluentes que, em análise conjunta
com outros aspectos ambientais, sociais e legais da bacia hidrográfica, além da
questão econômica, apontarão o sistema mais adequado a ser implantado na
indústria para o correto tratamento do seu efluente.
Conforme explica Braile; Cavalcanti (1979) as indústrias são grandes
fontes poluidoras, uma vez que a maioria não tem um tratamento adequado para
seus efluentes que são lançados diretamente nos rios. A indústria de laticínio tem
uma parcela muito significativa em termos de poluição de águas receptoras. A
composição deste efluente consiste principalmente em quantidades variáveis de leite
diluído, óleos e graxas, detergentes e desinfetantes.
No presente estudo buscou-se caracterizar o efluente da Indústria de
Laticínios Fortuna, localizada na cidade de Rio Fortuna, SC, bem como técnicas
ideais para sua tratabilidade de forma a atender os padrões de lançamento de água
em corpos receptores segundo a legislação vigente no Brasil.
Ensaios em escala de bancada foram realizados para que fosse possível
analisar o consumo de produtos químicos necessários para a possível clarificação
do efluente.
14
2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo Geral
Caracterizar os efluentes da indústria de Laticínios Fortuna, avaliando sua
tratabilidade, visando o atendimento à Legislação Ambiental.
2.2 Objetivos Específicos
Determinar as condições físico-químicas do efluente bruto;
Avaliar a biodegradabilidade do efluente a ser tratado;
Discutir os processos e tratamentos de águas residuárias,
Apontar alternativas de tratamento para a indústria de Laticínios Fortuna.
15
3 REFERENCIAL TEÓRICO
3.1 Água: Importância e Disponibilidade
A água é um elemento fundamental à vida. Seus múltiplos usos são
indispensáveis a um largo espectro das atividades humanas, onde se destacam,
entre outros o abastecimento público e industrial, a irrigação agrícola, a produção de
energia elétrica e as atividades de lazer e recreação, bem como a preservação da
vida aquática. A disponibilidade de água doce na natureza é limitada pelo alto custo
da sua obtenção nas formas menos convencionais, como é o caso da água do mar e
da água subterrânea, deve ser, portanto, dar maior prioridade, a preservação, o
controle e a utilização racional das águas doces superficiais (CETESB, 2006).
Segundo estatísticas, 70% do planeta é constituído de água e somente
3% são de água doce e, desse total, 98% é água subterrânea. Isto quer dizer que a
maior parte da água própria e disponível para consumo é mínima perto da
quantidade total existente de água da nossa Terra. Nas sociedades modernas, a
busca do conforto implica necessariamente em um aumento considerável das
necessidades diárias de água (MOSS, 2007).
Alerta Macêdo (2001), que a falta d’água não vai se restringir aos grandes
centros, como Recife e São Paulo, que já estão em regime de racionamento
periódico, nem ao sertão do Nordeste. Em dez anos o desabastecimento irá atingir
toda a região da grande São Paulo, Rio de Janeiro e Belo Horizonte, além da
maioria das áreas metropolitanas do país, em função da poluição dos mananciais,
do uso sem planejamento e do desperdício.
3.2 Degradação dos Recursos Hídricos
Com a poluição dos recursos hídricos, o custo com a água tem
aumentado, o preço da água encanada no mundo é de US$1,80 por m3. A falta do
sistema de encanamento encarece o abastecimento. Por exemplo, em Bangladesh
se chega a pagar 250 vezes mais pela água transportada em caminhões (FOLHA
DE SÃO PAULO, 1999 apud MACÊDO, 2001).
16
Segundo Muller (2009), o processo de poluição dos rios deve-se à
quantidade de “alimentos” lançados nas águas. Os esgotos domésticos, muitos tipos
de resíduos industriais, os dejetos agrícolas e especialmente os pecuários, são
constituídos preponderadamente de matéria orgânica que serve de alimento ao
seres aquáticos, sejam peixes, bentos, plâncton, bactérias, etc. O meio aquático
precisa de alimento, porém o excesso gera poluição. O mesmo alimento que pode
fazer proliferar todos os segmentos da vida aquática, pode também resultar em uma
enorme taxa de consumo de oxigênio. O consumo de oxigênio no ambiente será
maior que seu fornecimento, que nas águas ocorre na da superfície e pela produção
fotossintética das plantas aquáticas. Muitas vezes a quantidade de matéria orgânica
lançada aumenta a turbidez da água a ponto de impedir, pelo sombreamento, a
produção fotossintética. Quando a taxa de oxigênio do meio chega a níveis mínimos,
a vida que dele depende, poderá desaparecer.
Nas cidades outra fonte de contaminação, que preocupa os cientistas, são
os cemitérios, cuja localização e operação inadequada de necrópoles
podem levar a contaminação de mananciais por microorganismos que
proliferam no processo de decomposição dos corpos, através do necro
chorume. Estudos realizados no Cemitério Vila Nova Cachoeirinha e
Cemitério Vila Formosa, em São Paulo, mostram que os aqüíferos
encontram-se contaminados por microorganismos (MATOS, 2000 apud
MACÊDO, 2001, p. 9).
3.3 Processo Produtivo
O setor lácteo é caracterizado pela diversidade de produtos e, portanto,
de produção. Por isto torna-se necessário inicialmente definir os termos: leite e
produtos lácteos.
O Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento (MAPA) define leite
como sendo um produto originado da ordenha completa e ininterrupta, com
condições de higiene, vacas sadias, alimentadas e descansadas. Já produtos
lácteos é qualquer produto obtido mediante qualquer elaboração do leite que pode
conter aditivos alimentícios e ingredientes funcionalmente necessários para sua
elaboração.
De acordo com a CETESB (2009), as indústrias de laticínios englobam
grande número de operações e atividades que variam em função dos produtos a
17
serem obtidos, entretanto algumas operações são fundamentais e comuns a todos
os processos produtivos. As etapas descritas na Figura 3 são consideradas comuns
nas indústrias de laticínios.
Recepção do Leite e Ingredientes
Processamento
Tratamento Térmico
Elaboração de Produtos
Envase e Embalagem
Armazenamento
Expedição
Figura 1: Fluxograma dos processos produtivos na fabricação de produtos lácteos. Fonte: (CETESB,
2009).
Transportado em caminhões isotérmicos segundo Braile; Cavalvati
(1979), o leite depois de pesado e filtrado é mantido em refrigeração até sua
utilização, e os ingredientes auxiliares como coalhos, fermentos e afins são
acondicionados em locais adequados para que sejam mantidas suas características
e qualidade. O processamento consiste em submeter o leite in natura a operações
de filtração que tem por finalidade remover as partículas grosseiras e impurezas
eventualmente presentes.
Segundo a empresa de Laticínios Fortuna a clarificação é obtida pela
centrifugação para remoção das impurezas ainda contidas no leite. Em seguida,
ocorre o desnate é removida a quantidade desejada de gordura do leite e a
padronização que é a operação de separação e ajuste de teor de gordura do leite. O
tratamento térmico é o que assegura a destruição de agentes patogênicos. Depois
de termicamente tratado, o leite é destinado à elaboração de outros produtos
conforme suas etapas produtivas. Então, o produto é acondicionado em recipientes
apropriados e identificados a fim de serem comercializados posteriormente (Figura
2).
18
Figura 2: Produção de queijo empresa Laticínios Fortuna. Fonte: (LATICÍNIOS FORTUNA, 2009).
3.4 Principais Parâmetros Indicadores de Poluição
3.4.1 Potencial Hidrogeniônico (pH)
De acordo com Braile; Cavalcanti (1979), pH é a concentração
hidrogênionica que influência a qualidade dos despejos industriais. Os despejos com
concentração inadequada do íon hidrogênio podem ser difíceis de tratar por métodos
biológicos, uma vez que a maior parte dos microorganismos são sensíveis a valores
extremos de pH.
A influência do pH sobre ecossistemas aquáticos naturais dá-se
diretamente devido a seus efeitos sobre a fisiologia de diversas espécies (CETESB,
2009).
O termo pH é usado universalmente para expressar a intensidade de uma
condição ácida ou alcalina de uma solução. Mede a concentração do íon hidrogênico
ou sua atividade, importante em cada fase do tratamento, sendo referido
freqüentemente na coagulação, floculação, desinfecção e no controle de corrosão
(RICHTER; NETTO, 1991).
19
Também o efeito indireto é muito importante podendo, determinadas
condições de pH contribuírem para precipitação de elementos químicos tóxicos
como os metais pesados; outras condições podem exercer efeitos sobre a
solubilidade de nutrientes.
Ainda conforme a CETESB (2009), o pH é um importante parâmetro no
controle dos processos físico – químicos de efluentes industriais, muitos são os
exemplos, como a precipitação de metais pesados em pH elevado, oxidação química
de cianeto em pH elevado, oxidação química de fenóis em pH baixo,a quebra de
emulsões oleosas mediante acidificação.
Braile; Cavalcanti (1979) mostram que o pH em efluentes de laticínios
varia desde 4,4 até 9,2, nota-se que varia muito com o tipo de detergente e de
produto produzido. O fator que mais afeta o valor do pH do efluente é o tipo de
detergente e desinfetante utilizados na limpeza.
3.4.2 Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)
Segundo Silva; Mara (1970) a Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) é
a quantidade de oxigênio necessária para a oxidação da matéria orgânica pelas
bactérias. É, portanto, a medida da concentração da matéria orgânica existente na
água residuária que pode ser oxidada pelas bactérias ou conforme Braile e
Cavalcanti é a medida da matéria biodegradável.
A DBO é geralmente, expressa em função de um tempo de cinco dias a
uma temperatura de 200C, isto é, a quantidade de oxigênio consumido na oxidação
da matéria orgânica mantida a 200C durante 5 dias.
Pelo fato de a DBO5,20 somente medir a quantidade de oxigênio
consumido num teste padronizado, não indica a presença não biodegradável, nem
leva em consideração o efeito tóxico ou inibidor de materiais sobre atividade
microbiana. Os maiores aumentos em termo de DBO5,20 num corpo d’água, são
provocados por despejos de origem predominantemente orgânica. A presença de
um alto teor de matéria orgânica pode induzir a completa extinção do oxigênio na
água provocando a morte de peixes e outras formas de vida aquática, além de
produzirem sabor e odor desagradáveis (CETESB, 2009).
20
3.4.3 Demanda Química de Oxigênio (DQO)
Sperling (1996) explica que a Demanda Química de Oxigênio (DQO) é a
quantidade de oxigênio necessária para oxidar quimicamente a matéria orgânica
através de um agente oxidante mais forte possível (dicromato de potássio) em meio
ácido (ácido sulfúrico) a quente. O teste de DQO é sobremaneira precioso na
medida da matéria orgânica em despejos que contenham substancias tóxicas à vida.
A DQO em um despejo é, em geral, mais alta do que a DBO, em virtude da maior
facilidade com que grande número de compostos pode ser oxidado por via química
do que por via biológica.
Segundo Braile; Cavalcanti (1979), a DBO e a DQO dos despejos de
laticínios variam bastante em função do produto fabricado, já que diferentes
quantidades de oxigênio são necessárias para a oxidação de diferentes constituintes
do leite, tais como gorduras, carboidratos e proteínas.
3.4.4 Óleos e Graxas
Os óleos e graxas são substâncias orgânicas de origem animal, vegetal
ou mineral. Estas substâncias são geralmente hidrocarbonetos, gorduras, ésteres,
entre outros. São raramente encontrados em águas naturais, normalmente oriundos
de despejos e resíduos industriais, esgotos domésticos, efluente de oficinas
mecânicas, postos de gasolina, estradas e vias públicas. Os despejos de origem
industrial são os que mais contribuem para o aumento de matéria graxo nos corpos
d’água, entre estes os de refinarias, frigoríficos, laticínio e outros. A pequena
solubilidade dos óleos constitui um fator negativo no que se refere à sua degradação
em unidades de tratamento de despejos por processos biológicos e, quando
presentes em mananciais utilizados para abastecimento público causam problemas
no tratamento d’água. A presença de material graxo nos corpos d’água, além de
acarretar problemas de origem estética, diminui a área de contato entre a superfície
da água e o ar atmosférico, impedindo, dessa maneira, a transferência do oxigênio
da atmosfera para a água (CETESB, 2009).
21
3.4.5 Sólidos Totais (ST)
O teste de Sólidos Totais (ST) foi concebido para se interpretar
quantitativamente a presença total de matéria que não seja água, em um despejo,
seja na forma de substâncias dissolvidas, em forma coloidal ou em suspensão. O
teor de ST é obtido pela pesagem do resíduo da evaporação de uma amostra
correspondendo, pois a sua fase seca (aquecimento contínuo da amostra entre 103
a 105°C). É, pois, o resíduo da desidratação da amo stra (MACÊDO 2001).
3.4.6 Sólidos Voláteis e Fixos (SVF)
Segundo Braile; Cavalcanti (1979), Sólidos Voláteis (SV) são aqueles
sólidos presentes em uma água residuária e que se volatizam por calcinação
(600°C). Para sua determinação, se pega uma amostra do despejo e evapora-se a
fração aquosa. O material seco corresponde aos Sólidos Totais (ST). Calcina-se
esse material seco e, parte da matéria presente é oxidada (combustão), sendo
transformada em CO2 que se evapora. O material restante – cinzas – que não foi
volatilizado fica sendo definido como Sólidos Fixos (SF). Da diferença entre SF em
relação aos ST, obtêm-se sólidos voláteis. A maioria dos SV corresponde ao
material orgânico e a maioria dos sólidos fixos é a matéria mineral.
3.4.7 Sólidos em Suspensão (SS)
São todos os sólidos presentes na água residuária, exceto os solúveis e
sólidos em fino estado coloidal. Na prática, são aqueles passíveis de serem retidos
por uma filtração, em análise de laboratório (BRAILE; CAVALCANTI, 1979).
22
3.4.8 Sólidos Dissolvidos (SD)
Braile; Cavalcanti (1979) explicam que são todos os sólidos que são
obtidos após evaporação de uma amostra previamente filtrada em papel de filtro. Em
geral, no tratamento de despejos, o conhecimento do teor de sólidos dissolvidos tem
dois interesses principais:
Se o despejo for biodegradável, mas o teor de sólidos dissolvidos fixos
for muito grande, o tratamento biológico, na prática poderá ser impossível,
devido a problemas de pressão osmótica;
Se o despejo for de origem orgânica, mas não biodegradável e a
matéria orgânica for solúvel, de nada valerão os tratamento de
decantação simples, tendo que se partir, por exemplo, para a precipitação
química.
3.4.9 Sólidos Sedimentáveis (SSed)
Por definição, o teor de Sólidos Sedimentáveis (SSed) de um despejo é o
volume de sólidos que se deposita no fundo de um cone de Inhoff após um tempo
determinado de repouso do liquido (BRAILE; CAVALCANTI, 1979).
3.4.10 Condições de biodegradabilidade
Entende-se por biodegradabilidade “[...] a capacidade dos despejos de
serem estabilizados por processos bioquímicos através de microorganismos”.
(SPERLING, 1996, p. 81)
Segundo Braile; Cavalcanti (1979), a DQO é um parâmetro indispensável
nos estudos de caracterização de esgotos sanitários e de efluentes industriais. A
DQO é muito útil quando utilizada conjuntamente com a DBO5,20 para observar a
biodegradabilidade de despejos. Sabe-se que o poder oxidante do dicromato de
potássio é maior do que resulta mediante a ação de microorganismos, exceto
raríssimos a exemplo de alguns hidrocarbonetos aromáticos como a piridina. Desta
23
forma os resultados da DQO de uma amostra são superiores aos de DBO5,20. Como
na DBO5,20 mede-se apenas a fração biodegradável, quanto mais este valor se
aproximar da DQO significa que mais facilmente biodegradável será o efluente. É
comum aplicar-se tratamentos biológicos para efluentes com relação DQO/DBO5,20
de 3/1, por exemplo. Mas valores muito elevados desta relação indicam grandes
possibilidades de insucesso, uma vez que a fração biodegradável torna-se pequena,
tendo-se ainda o tratamento prejudicado pelo efeito tóxico sobre os microorganismos
exercido pela fração não biodegradável (CETESB, 2009).
24
3.5 Tratamento de Águas Residuárias Industriais
De forma geral, na elaboração do projeto da estação de tratamento de
efluentes, são utilizados diversos critérios técnicos, socioambientais e econômicos
(custos de investimento, operação e manutenção, custos dos impactos ambientais,
passivos entre outros). A análise integrada desses critérios deverá apontar as
alternativas mais adequadas a serem adotadas no controle da poluição. Duas
alternativas com soluções tecnológicas diferentes, por exemplo, podem atender o
nível de tratamento mínimo requerido pela legislação pertinente com relação à
qualidade do efluente tratado. No entanto, a quantidade de resíduos gerados no
tratamento (lodo) pode ser um fator importante na decisão (MALHEIROS; PHILIPPI
Jr., 2005).
O Quadro 1 apresenta alguns critérios importantes para a seleção da
tecnologia mais adequada de tratamento.
Quadro 1: Critérios importantes a serem considerados na escolha da tecnologia
mais apropriada para a estação de tratamento de águas residuárias.
Critérios
Eficiência
Consideração
A eficiência requerida para o sistema depende da bacia hidrográfica e do corpo
receptor, de opções de reuso, de aspectos legais e dos anseios da comunidade.
Os sistemas biológicos apresentam em geral alta eficiência de remoção de carga
orgânica e coliformes fecais, com menores custos relativos de tratamento.
Entretanto, é necessário considerar a remoção de nutrientes.
Confiabilidade
Refere-se ao adequado funcionamento do sistema de modo a atender os valores
de eficiência requeridos à proteção da saúde pública, os padrões legais e a
proteção ambiental.
Risco
Determinados processos de tratamento são mais susceptíveis às alterações das
características qualitativas e quantitativas dos efluentes enviados ao sistema de
tratamento, podendo dessa forma interferir significativamente na qualidade do
efluente tratado. Dessa forma, apresentam maior risco operacional de não atender
a eficiência requerida.
Resíduos
A quantidade e a qualidade do lodo gerado no processo de tratamento dependem
Sólidos
do sistema utilizado, aeróbico ou anaeróbico, e da tecnologia adotada.
Custo da área
Determinados tipos de tratamento, como a lagoa de estabilização e a disposição
requerida pelo
no solo, requerem maior área de implantação do sistema. Dessa forma em
sistema
situações em que o custo do terreno é relativamente alto, esse tipo de tratamento
resulta em investimentos mais altos.
Fonte: (MALHEIROS; PHILIPPI Jr., 2005, p. 203).
Malheiros; Philippi Jr. (2005) definem quatro níveis de tratamento:
preliminar, primário, secundário, e terciário. O tratamento preliminar de águas
residuárias pode ser definido como a remoção de poluentes que podem causar
25
problemas operacionais na planta ou aumento dos serviços de manutenção em
equipamentos e instalações.
Já conforme Nuvolari; Costa (2007), o tratamento preliminar equivale à
primeira fase de separação de sólidos grosseiros, detritos minerais (areia), materiais
flutuantes e carreados e, por vezes, óleos e graxas. Pode incluir, por exemplo,
gradeamento, caixa de remoção de areia, tanques de remoção de óleos e graxa.
Nuvolari; Costa (2007) explicam ainda, que o tratamento primário consiste
na passagem do efluente por uma unidade de sedimentação logo após as unidades
de tratamento prévio, atuando na remoção de sólidos suspensos sedimentáveis. As
unidades de tratamento preliminar e primária, somadas, podem remover cerca de 60
a 70% de sólidos em suspensão e cerca de 20 a 45% da DBO e 30 a 40% de
coliformes. Os tanques de sedimentação são onde são feitas as operações de
sedimentação primária, que remove os sólidos sedimentáveis. Nestas unidades o
efluente flui vagarosamente permitindo que os sólidos em suspensão decantem
gradualmente ao fundo, por ação da gravidade. A sedimentação pode ser simples
retirando-se os sólidos sedimentáveis por gravidade, ou por precipitação química,
onde a operação de sedimentação é precedida da adição de produtos químicos
coagulantes e floculantes.
Conforme Sperling (1996) o principal objetivo do tratamento secundário é
a remoção da matéria orgânica. Esta se apresenta nas seguintes formas:
Matéria orgânica dissolvida (DBO solúvel), a qual não é removida por
processos meramente físicos, como o de sedimentação, que ocorre no
tratamento primário;
Matéria orgânica em suspensão (DBO suspensa ou particulada), a qual
é em grande parte removida no tratamento primário, mas cujos sólidos de
decantabilidade mais lenta persistem na massa liquida.
Sperling (1996) ainda explica que a essência do tratamento secundário é
uma etapa biológica. Enquanto nos tratamentos preliminar e primário predominam
mecanismos de ordem física, no tratamento secundário a remoção da matéria
orgânica é efetuada por reações bioquímicas, realizadas por microorganismos.
Os decantadores secundários são responsáveis pela separação dos
sólidos em suspensão presentes no tanque de aeração, permitindo a saída de um
efluente clarificado e o aumento do teor de sólidos em suspensão no fundo do
decantador. Essa unidade exerce um papel fundamental no processo de lodos
26
ativados, pois o material sólido que advém do tanque de aeração é nela retido,
originando o chamado, lodo ativado.
Já o tratamento terciário é projetado para maior eficiência na remoção de
nutrientes, principalmente o fósforo e o nitrogênio, que resultam como principal
estímulo no processo de eutrofização de corpos d’água, e também na remoção de
compostos tóxicos ou não biodegradáveis, insuficientemente removidos nas etapas
anteriores do tratamento. Exemplos de tratamento terciário incluem a troca iônica,
osmose reversa, ultrafiltração, ultravioleta, ozonização, adsorção em leito de carvão
ativado, entre outros. A Tabela 1 apresenta a faixa de eficiência esperada para cada
nível de tratamento (preliminar, primário, secundário e terciário) nos parâmetros
DBO, nitrogênio, fósforo e bactérias do tipo coliformes.
Tabela 1 – Eficiência da remoção de poluentes conforme nível de tratamento.
Nível de Tratamento
Eficiência Média de Remoção
DBO
N
P
Coliformes
Preliminar
0–5
0
0
0
Primário
30 – 40
10 – 25
10 – 20
30 – 40
Secundário
70 – 90
30 – 50
20 – 60
60 – 90
Terciário
97 – 99
95 – 99
95 – 99
>99
Fonte: (SPERLING, 1996; METCALF; EDDY, 1991; HENZE, 1995 apud MALHEIROS; PHILIPPI JR.,
p. 197).
Nunes (2004, p. 61) afirma que o tratamento físico–químico por
coagulação-floculação de águas residuárias decorrentes de processos industriais é
empregado no nível primário, precedendo tratamento biológico de depuração
(tratamento
secundário),
objetivando
reduzir
a
carga
orgânica
afluente,
conseqüentemente, obtendo-se menores dimensões destas unidades.
A responsabilidade do gerenciamento do resíduo é do próprio gerador, ou
seja, o lodo gerado na estação de tratamento de águas residuárias é de
responsabilidade da própria empresa. Em razão disso, caberá ao gerador do resíduo
buscar alternativas viáveis e que podem representar custos significativos, portanto, é
importante a inserção desse critério no planejamento do sistema de tratamento de
águas residuárias (PHILIPPI Jr; MALHEIROS, 2005).
27
3.5.1 Alternativas para tratamento do efluente de laticínios
Giordani (2001) esclarece que os efluentes industriais dos laticínios são
oriundos das diversas etapas de lavagens de pisos e equipamentos que arrastam
resíduos de leite e seus derivados incluindo também produtos de limpeza. A
qualidade dos efluentes varia em função dos produtos industrializados (resfriamento
e ensacamento, fabricação de queijos, iogurtes, manteiga, requeijão, leite em pó,
etc.), capacidade de produção, “lay-out” industrial, tecnologia utilizada para a
higienização das instalações e qualidade do leite utilizado.
Segundo Braile; Cavalcanti (1979) o tratamento dispensado às águas
residuárias de indústrias de laticínios é, em sua grande maioria, do tipo biológico. A
função de um processo de tratamento biológico é remover a matéria orgânica do
efluente industrial através do metabolismo de oxidação e de síntese das células.
Este tipo de tratamento é normalmente usado em virtude da elevada carga de
matéria orgânica facilmente biodegradável, presente em sua composição.
Giordani (2001) complementa que o tratamento dos efluentes de laticínios
normalmente se dá através da associação de processos clássicos como:
Preliminar: separação de gorduras, utilizando-se caixas de gordura;
Primário: flotação por ar dissolvido com o auxílio da coagulação
química para a remoção de gorduras.
Secundário: lodos ativados, biodigestor, ou lagoas de estabilização.
É fundamental o aproveitamento do soro do leite, que não deve ser
descartado para o efluente. Os efluentes brutos apresentam uma rápida alteração do
pH devido à fermentação láctica, o que deve ser considerado em relação aos
materiais empregados na execução do sistema de tratamento.
3.5.1.1 Métodos físico-químicos
Podem ser empregados como um método auxiliar ao tratamento biológico,
visto que o mesmo não possui boa eficiência quando empregado isoladamente em
tratamento de efluentes industriais contendo matéria orgânica. Para efluentes com
características orgânicas e inorgânicas, o tratamento físico-químico pode ser
utilizado para evitar o lançamento de efluentes ácidos ou alcalinos no corpo receptor
28
e para melhorar a eficiência de tratamentos posteriores, mais especificamente, o
tratamento biológico (SPERLING, 2002).
3.5.1.1.1 Correção do pH
A efetividade da coagulação depende do pH do meio. Assim, se faz
necessário realizar o ajuste do pH do efluente em concordância com as exigências
do coagulante. A correção do pH se deve em função da coagulação ocorrer somente
em valor de pH ótimo, quando ocorrem a formação dos flocos. É necessário se
fazerem ensaios de jarros para determinar este valor, pois o mesmo varia de acordo
com a origem, a concentração e o tipo do efluente (SANTOS, 2008).
3.5.1.1.2 Sedimentação
Segundo Macêdo (2001), os sólidos em suspensão são removidos por
sedimentação simples ou sedimentação por coagulação e filtração. A sedimentação
simples ocorre de maneira natural, em lagoas de estabilização, é considerada como
processo preliminar, para aliviar as cargas sobre os processos subseqüentes. Porém
a sedimentação simples não remove cor da água, ela apenas pode ser empregada
para separação de partículas suspensas com maior densidade. Quando se faz
necessário o uso de coagulantes o mesmo ocasiona a neutralização das cargas
negativas da matéria em suspensão gerando desta forma a aglutinação das
partículas e seu posterior aumento de tamanho, ou seja, as substâncias coagulantes
reagem com a alcalinidade (natural e/ou adicionada) formando polímeros com carga
superficial positiva, os polímeros formados com carga positiva atraem carga negativa
dos colóides em suspensão, que formam flocos mais densos que precipitam com
uma maior velocidade.
29
3.5.1.1.3 Flotação por Ar Dissolvido (FAD)
A flotação é outro processo físico utilizado para a clarificação de
efluentes. Traz como vantagem a necessidade menor de área e a obtenção de lodo
com maior concentração de sólidos e como desvantagem um custo operacional mais
elevado devido a mecanização. A flotação deve ser aplicada principalmente para
sólidos com altos teores de óleos e graxas e ou detergentes tais como os oriundos
das indústrias petroquímicas, frigoríficas, laticínios e lavanderias (ALEXANDRE,
2008). Normalmente, a FAD é aplicada após o tratamento de equalização – ajuste
de pH – coagulação – floculação.
3.5.1.2 Métodos biológicos
Os métodos físico-químicos nem sempre são suficientes para obtenção
de uma boa eficiência no tratamento, sendo assim, empregam-se métodos
biológicos, com a utilização de microorganismos que provocam a depuração do
ambiente a ser tratado. Os métodos biológicos podem ser classificados também
como tratamento secundário, no qual, segundo Sperling (2002), esta etapa biológica
não mais é específica para esgotos domésticos, sendo também aplicada em
efluentes industriais.
3.5.1.2.1 Processo aeróbio
Baseia-se na ação de bactérias aeróbicas. Este princípio de tratamento é
aplicado em todas as variantes de lodos ativados e lagoas aeradas, nos quais o
oxigênio é introduzido artificialmente, ou em filtros biológicos, onde o oxigênio entra
no processo naturalmente. Nas lagoas de estabilização, facultativas, a presença de
luz e algas induz o incremento de oxigênio dissolvido no meio através da
fotossíntese e, no lodo de fundo (sólidos orgânicos sedimentados), ocorre a
decomposição anaeróbica. O processo aeróbico produz maior quantidade de lodo do
que o processo anaeróbico (NUVOLARI; COSTA, 2007).
30
Estes autores explicam que o processo biológico por lodo ativado possui
diversas variantes, mas, basicamente consiste na introdução de oxigênio numa
unidade específica (tanques de aeração), permitindo assim que a comunidade de
microorganismos aeróbios cresça em grande quantidade e assim promova, de forma
rápida, a oxidação da matéria orgânica presente no efluente. É o processo biológico
que ocupa menor área para o tratamento, podendo-se obter uma remoção da carga
orgânica bastante elevada, se bem projetado e operado. Tais processos apresentam
eficiências na faixa de 90 a 98% de remoção de DBO.
Segundo Speriling (2002), os seguintes itens são, portanto, essenciais no
sistema de lodos ativados:
Tanque de aeração (reator);
Tanque de decantação (decantador secundário);
Elevatória de recirculação de lodo;
Retirada do lodo biológico excedente.
Ainda segundo o autor, a biomassa consegue ser separada no
decantador secundário devido a sua propriedade de flocular. Tal se deve ao fato das
bactérias possuírem uma matriz gelatinosa, que permite a sua aglutinação das
bactérias. O floco possui maiores dimensões, o que facilita a sedimentação.
Os filtros biológicos são tanques circulares e de diâmetro compatível com
a vazão a ser tratada, empregando como meio a pedra britada ou material sintético,
no qual a biomassa adere e fica retida. No meio filtrante forma-se uma película de
biomassa aderida, de forma que, ao passar o esgoto pelo leito em direção ao dreno
de fundo, essa biomassa adsorve a matéria orgânica e as bactérias promovem sua
digestão mais lentamente. É considerado um processo aeróbio uma vez que o ar
pode circular livremente entre os vazios do material que constitui o leito (NUVOLARI;
COSTA, 2007).
Mara; Silva (1970) consideram as lagoas de estabilização uma opção de
tratamento biológico muito eficiente, especialmente indicada para tratar esgoto
sanitário de pequenas comunidades e de pequenas indústrias de alimentos, em
função da área requerida. As condições climáticas brasileiras são muito favoráveis
para este tipo de tratamento, particularmente nas áreas onde o custo do terreno é
relativamente barato. De simples operação, as lagoas exigem poucos equipamentos
e possuem uma manutenção relativamente barata (NUVOLARI; COSTA, 2007).
31
Os mesmos autores ainda explicam que são reservatórios escavados
diretamente no solo, com a proteção dos taludes e do fundo variando de acordo com
o tipo de terreno utilizado. A adoção desta técnica simples de tratamento de águas
residuárias depende da área disponível, da topografia, do grau de eficiência
desejado além do valor econômico da terra disponível para sua implantação. Tem
como principais vantagens a serem consideradas: a facilidade de construção,
operação e manutenção com custos reduzidos e resistência a variações de carga.
Sua maior desvantagem é a necessidade de grandes áreas e a possibilidade de
geração de odores fétidos quando mal dimensionadas.
Para Sperling (2002), o processo de lagoas facultativas é o mais simples,
dependendo unicamente de fenômenos puramente naturais. O esgoto afluente entra
em uma extremidade da lagoa e sai na extremidade oposta. Ao longo desse
percurso, que demora vários dias, uma série de fenômenos físicos, químicos e
biológicos contribui para redução da carga poluente. A matéria orgânica em
suspensão (DBO particulada) tende a sedimentar constituindo o lodo de fundo. Este
lodo sofre o processo de decomposição por microorganismos anaeróbios, sendo
convertida em gás carbônico, água, metano e outros. Apenas a fração inerte (não
biodegradável) permanece na camada de fundo. A matéria orgânica dissolvida (DBO
solúvel), conjuntamente com a matéria orgânica em suspensão de pequenas
dimensões (DBO finamente particulada ou coloidal) não sedimenta, permanecendo
dispersa na massa liquida. A sua decomposição se dá através de bactérias
facultativas, que têm a capacidade de sobreviver tanto na presença quanto na
ausência de oxigênio. Essas bactérias utilizam-se da matéria orgânica como fonte de
energia, alcançada através da respiração. Na respiração aeróbia, há a necessidade
da presença de oxigênio, o qual é suprido ao meio pela fotossíntese realizada pelas
algas.
As lagoas anaeróbias ocupam a menor área quando se compara com as
demais modalidades de lagoas de estabilização. No balanço entre consumo e
produção de oxigênio, o consumo é amplamente superior, predominando, portanto,
condições anaeróbias e anóxicas (SPERLING, 1996).
Conforme Nuvolari; Costa (2007), se comparadas às lagoas facultativas
têm maior profundidade, o que resulta em economia na área de implantação e
diminuição da realização da fotossíntese. O ambiente anaeróbio gera subprodutos
de alto poder energético (biogás). No entanto as lagoas anaeróbias não propiciam o
32
aproveitamento do biogás, que pode ser destacado como uma desvantagem, devido
a exalação de maus odores provenientes da liberação do gás sulfídrico e outros
gases.
Segundo Sperling (1996), as lagoas aeradas têm como principal diferença
em relação à lagoa facultativa convencional à forma de suprimento de oxigênio.
Enquanto na lagoa facultativa o oxigênio é advindo principalmente da fotossíntese,
no caso da lagoa aerada o oxigênio é obtido através de aeradores. Devido à
introdução de mecanização, as lagoas aeradas são menos simples em termos de
manutenção e operação, comparadas com as lagoas facultativas convencionais. A
redução dos requisitos de área é conseguida, portanto, com certa elevação no nível
de operação, alem da introdução do consumo de energia elétrica.
Na lagoa aerada de mistura completa seguida de decantação, segundo
Sperling (1996), o nível de energia introduzido pelos aeradores cria uma turbulência
tal que, além de garantir a oxigenação, permite ainda que todos os sólidos sejam
mantidos dispersos no meio líquido. A denominação mistura completa é, portanto,
advinda do alto grau de energia por unidade de volume, responsável pela total
mistura dos constituintes em toda a lagoa. Entre os sólidos mantidos em suspensão
e em mistura completa se incluem, além da matéria orgânica do esgoto bruto,
também as bactérias (biomassa). Há em decorrência, uma maior concentração de
bactérias no meio líquido, além de um maior contato matéria orgânica – bactérias.
Com isto a eficiência da lagoa aeróbia aumenta, permitindo também uma redução do
seu volume. Este mesmo autor ainda explica que apesar da boa eficiência das
lagoas aeradas na remoção da matéria orgânica originalmente presente nos
esgotos, a qualidade do seu efluente não é satisfatória para lançamento direto no
corpo receptor. A biomassa permanece em suspensão em todo volume da lagoa,
vindo, portanto a sair com efluente da lagoa aerada. Há necessidade, portanto, de
uma unidade a jusante na qual os sólidos em suspensão possam a vir a sedimentar.
Podendo ser uma lagoa de decantação, que após a passagem do efluente por ela, o
mesmo pode ser lançado diretamente no corpo receptor.
33
3.5.1.2.2 Processo Anaeróbio
Baseia-se na ação de bactérias que sobrevivem na ausência de oxigênio
(bactérias anaeróbias). É aplicado em reatores anaeróbios de fluxo ascendente
(RAFA ou UASB), filtros anaeróbios de fluxo ascendente (FAFA, digestores de lodo,
e tanques sépticos. Geram gases que podem produzir energia (biogás = metano,
CO2 e outros gases) e geram menor volume de lodo do que os processos aeróbios,
uma vez que parte da matéria orgânica decomposta é transformada em gases
(NUVOLARI;COSTA,2007).
3.6 Apresentação da Empresa
A indústria Laticínios Fortuna Ltda. está localizada na Avenida Sete de
Setembro, município de Rio Fortuna, estado de Santa Catarina (conforme Figura 3).
Figura 3: Mapa de localização do empreendimento. Fonte: (GOOGLE MAPS, 2009).
No processo industrial é utilizado água proveniente de um poço
subterrâneo, localizado na propriedade da empresa. O corpo receptor de efluentes é
34
um córrego afluente do rio Braço do Norte, um dos maiores contribuintes do Rio
Tubarão.
A empresa iniciou suas atividades em fevereiro de 1998, tendo apenas 5
colaboradores, com uma pequena produção. Na época somente era produzido
queijo prato, queijo mussarela e queijo colonial.
Em razão da grande procura do mercado consumidor por novos produtos,
foi se desenvolvendo com o passar dos anos diversos produtos, são eles: ricota,
queijo minas, queijo parmesão, queijo serrano, queijo provolone, creme de leite,
requeijão, manteiga, bebida láctea.
Com o aumento da diversidade de produtos, cresceu também a fábrica e
o número de funcionários (Figura 4). Atualmente, a empresa conta com 45
funcionários e beneficia mensalmente hum milhão e trezentos mil litros de leite em
produtos lácteos diversos, vendidos em todo o estado de Santa Catarina, Rio
Grande do Sul e Paraná.
Figura 4: Frente da empresa com os colaboradores. Fonte: (LACTICÍNIOS FORTUNA, 2009).
3.6.1 Descrição do processo de geração dos efluentes líquidos
O processo de geração de efluente da empresa de Laticínios Fortuna
ocorre da seguinte maneira:
Ao final do processo de produção do queijo mussarela, provolone, prato,
colonial, serrano, parmesão são gerados grandes quantidades de soro, sendo este
na indústria de laticínio o principal causador da poluição hídrica. Sendo que este
35
soro é destinado à nutrição animal, porém resíduos do mesmo permanecem nas
tubulações e equipamentos que serão lavados em seguida, causando dessa forma
grande quantidade de efluente composto principalmente por material orgânico, óleos
e graxas, e também por desinfetantes e detergentes utilizados na limpeza dos
equipamentos.
Na produção da manteiga é também gerada grande quantidade de soro,
que é destinado à nutrição animal, em seguida a manteiga é batida e então são
feitas lavagens com água para que ocorra remoção do soro residual, sendo este
encaminhado para o tratamento final como efluente.
No processamento da bebida láctea e do creme de leite o efluente é
gerado principalmente no momento da limpeza dos equipamentos e das
embalagens, antes de utilizá-las para acondicionamento da bebida láctea, com
desinfetantes, detergentes e sanitizantes.
A produção da ricota tem um caso especial de geração de efluentes, pois
ao final de cada dia de produção o tanque onde foi produzida é abastecido de água
e soda cáustica deixando ali por 12h para sua total higienização, sendo então
liberado para a estação de tratamento de efluentes.
Ao final do processamento de produtos lácteos, grande quantidade de
água é necessária, pois o processo de higienização dos equipamentos, utensílios e
estrutura física é bastante exigente, gerando desta forma um grande volume de
efluentes.
Os caminhões abastecidos de leite que chegam até fábrica passam
também por um exigente ciclo de limpeza antes e depois de seu esvaziamento.
Primeiramente é enxaguado, em seguida esvaziado para posterior limpeza interna.
Uma solução alcalina inicialmente é utilizada, após é feito um enxágüe, em seguida
uma solução ácida e novamente um enxágüe. Todas essas soluções vão
diretamente para a estação de tratamento de efluentes.
36
4 MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 Caracterização do Efluente
Para a caracterização do efluente do Laticínio Fortuna, a amostragem foi
realizada no tanque de equalização (Figura 5), que recebe todo o efluente liquido da
fábrica exceto o esgoto proveniente dos banheiros. A coleta foi realizada no período
da manhã, do dia 28 de abril de 2009.
A amostra foi mantida refrigerada a 4°C e encaminha da ao laboratório de
Águas e Efluentes Industriais do IPAT/UNESC. O laudo se encontra no anexo 1.
Figura 5: Tanque de equalização do efluente bruto, Fábrica de Laticínios Fortuna. Fonte: (FELIPPE,
S. W. 2009).
Os parâmetros analisados e seus respectivos métodos são apresentados
no Quadro 2. Os resultados obtidos nestas análises foram comparados à legislação
ambiental de Santa Catarina – Decreto n° 14250, de 05 de junho de 1981, Art. 19 –
Emissão de Efluentes Líquidos, que estabelece valores máximos permitidos ao
lançamento de efluentes.
37
A biodegradabilidade foi avaliada em função da relação DBO/DQO,
conforme sugerido por Braile; Cavalcanti (1979).
Quadro 2: Método de análise físico-química.
Parâmetro
pH (22°C)
-1
DQO (mg.L )
-1
DBO (mg.L )
-1
Sólidos Dissolvidos Fixos (550°C) (mg.L )
-1
Sólidos Dissolvidos Voláteis (550°C) (mg.L )
-1
Sólidos Dissolvidos Totais (105°C) (mg.L )
-1
Sólidos Suspensos Totais (105°C) (mg.L )
-1
Sólidos Totais (105°C) (mg.L )
-1
Sólidos Sedimentáveis (mL.L )
Óleos e Graxas
Fonte: (IPAT/UNESC).
Método de Análise
Potenciométrico
Refluxo aberto com dicromato
Teste DBO 5 dias
Gravimétrico
Gravimétrico
Gravimétrico
Gravimétrico
Gravimétrico
Cone de Imnhoff
Extração Soxhlet/ Part. Gravimétrico
4.2 Ensaios de Tratabilidade
Foram avaliados métodos físico-químicos de tratamento de efluentes em
escala de laboratório, ou seja, ensaios de coagulação e floculação através de Jar
Test (teste de jarros). A utilização do Jar Test tem o objetivo de apontar alguns
parâmetros que devem ser adotados na elaboração do projeto de tratamento.
Através deste ensaio, determina-se a melhor dosagem de coagulante, melhor tempo
de floculação e decantação, pH ideal e volume de lodo, obtendo assim a otimização
dos parâmetros de tratabilidade para o efluente em estudo.
Os ensaios foram realizados no aparelho de Jar Test (Figura 6), composto
de três reatores com capacidade de dois litros cada, sendo que foi utilizado apenas
um litro em cada jarro.
38
Figura 6: Aparelho de Jar Test utilizado. Fonte: (FELIPPE, S. W. 2009).
Os reagentes utilizados no ensaio de tratabilidade foram:
a) Hidróxido de sódio com concentração 40 g/L como neutralizante.
b) Sulfato de alumínio Al2(SO4)3 , com concentração de 50% da Dalquim
como coagulante.
Foi determinada a dosagem ideal de coagulante para que ocorra a
aglutinação da matéria em suspensão gerando dessa forma flocos com densidade
maior que sedimentam-se no fundo do recipiente. Para que o processo de formação
de flocos fosse possível, houve antes um ajuste de pH com o objetivo de acrescentar
alcalinidade ao efluente e aumentar a eficiência da reação com o sulfato.
O efluente tratado no jarro com a melhor dosagem foi deixado decantar
em Cone de Imhoff por 1 hora, onde obteve-se o volume de lodo a ser gerado no
tratamento. O sobrenadante foi submetido à análise de pH, DBO5, DQO, sólidos
dissolvidos, sólidos suspensos e sólidos totais no laboratório do IPAT/UNESC.
39
5 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS DADOS
O efluente gerado pela indústria de laticínios apresenta algumas
características sensoriais ou organolépticas como:
Coloração branca, devidoa presença de resíduos de leite.
Cheiro muito forte, desagradável, ocasionado pela fermentação da
matéria orgânica.
Temperatura ambiente, pois o tanque de equalização fica exposto no
ambiente.
Na Tabela 2, estão apresentadas as principais características físicoquímicas do efluente da Indústria de Laticínios Fortuna, cuja coleta foi realizada no
tanque de equalização.
Tabela 2 – Características do efluente bruto (equalizado) da Indústria de Laticínios
Fortuna Ltda, Rio Fortuna, SC.
Parâmetro
pH (22°C)
-1
DQO (mg.L )
-1
DBO (mg.L )
-1
Sólidos Dissolvidos Fixos (550°C) (mg.L )
-1
Sólidos Dissolvidos Voláteis (550°C) (mg.L )
-1
Sólidos Dissolvidos Totais (105°C) (mg.L )
-1
Sólidos Suspensos Totais (105°C) (mg.L )
-1
Sólidos Totais (105°C) (mg.L )
-1
Sólidos Sedimentáveis (mL.L )
-1
Óleos e Graxas (mg.L )
Fonte: (IPAT/UNESC).
Resultado
5,4
3.552,6
2.081
870
868
1738
972
2.710
13,0
517
O teste de DBO5 indica apenas o consumo de oxigênio necessário para a
oxidação dos compostos biodegradáveis enquanto que a DQO mede também os
compostos recalcitrantes, ou seja, de difícil degradação. Assim, espera-se que o
valor da DBO em efluentes industriais seja menor que o valor da DQO.
Para o efluente do laticínio em estudo a relação DQO/DBO é 1,7, o que
significa segundo Braile; Cavalcanti (1979) que o mesmo é biodegradável, ou seja, é
facilmente degradado pela ação dos microorganismos. Sistemas de tratamento
biológicos convencionais como filtro biológico, lodo ativado ou lagoas de
estabilização apresentariam excelentes resultados para o tratamento deste efluente.
40
No entanto, a Indústria de Laticínios Fortuna tem algumas restrições com
relação ao uso de processo biológico, uma vez que em passado recente, o uso de
lagoas de estabilização para tratamento dos efluentes, trouxeram incômodos com
relação ao aspecto de exalação de odores. É conhecido o fato de que estes
problemas relacionados ao uso de lagoas de estabilização estão geralmente
associados à sobrecarga de matéria orgânica, ou seja, ao subdimensionamento do
sistema.
Contudo, por encontrar-se localizada em perímetro urbano da cidade de
Rio Fortuna, a empresa optou por avaliar a aplicabilidade de métodos de tratamento
físico-químico no intuito de reduzir a carga orgânica a ser tratada e se possível,
eliminar o processo de tratamento biológico.
Com este objetivo, realizaram-se ensaios de tratabilidade físico-químico
em escala laboratorial, utilizando-se equipamentos de Jart Test. Os resultados
encontram-se na Tabela 3.
Tabela 3 - Resultados do ensaio de tratabilidade do efluente do Laticínio Fortuna,
Rio Fortuna, SC.
pH efluente bruto
Neutralizante utilizado
Concentração da solução alcalina
Dosagem do neutralizante
pH ideal para coagulação
Coagulante utilizado
Concentração da solução de coagulante
Dosagem de solução de coagulante
Concentração ideal do coagulante
Volume do lodo
5,18
NaOH
-1
40g.L
-1
2 mL.L
6,58
Al2(SO4)3
50%
-1
1,5 mL.L
-1
500mg.mL
-1
110mL.L
A reação de coagulação ocorre com a alcalinidade. Assim, para melhor
eficiência na clarificação do efluente, faz-se necessária a adição de alcalinidade.
Com pH próximo a 6,5 observou-se “visualmente” bom resultado na clarificação.
Assim, considerando a utilização de solução de hidróxido de sódio com
concentração de 40g.L-1, elevou-se o pH do efluente de 5,18 para 6,58 adicionandose 2 mL de solução neutralizante.
Com este pH, selecionou-se a dosagem de 1,5 mL de solução de sulfato
de alumínio, com concentração 50%. O conteúdo do jarro transferido para o cone de
decantação (cone de Imnhoff) forneceu 110 mL de lodo para 1 litro de efluente após
1 hora de decantação (Figura 7).
41
A agitação foi mantida entre 30 a 50 rpm (baixa rotação) para manter a
integridade dos flocos, uma vez que estes se mostram com aspecto gelatinoso e
facilmente se desagregam.
Figura 7: Aspecto dos flocos formados durante o ensaio de tratabilidade. Fonte: (FELIPPE, S. W.
2009).
O efluente clarificado (sobrenadante do melhor jarro) foi encaminhando
para análise no laboratório do IPAT/UNESC, com objetivo de avaliar a eficiência do
tratamento físico-químico. A Tabela 4 demonstra os resultados obtidos na análise. O
laudo consta no anexo 1.
Tabela 4 – Características do efluente após o teste de tratabilidadade.
Parâmetro
pH (22°C)
-1
DQO (mg.L )
-1
DBO (mg.L )
-1
Sólidos Dissolvidos Fixos (550°C) (mg.L )
-1
Sólidos Dissolvidos Voláteis (550°C) (mg.L )
-1
Sólidos Dissolvidos Totais (105°C) (mg.L )
-1
Sólidos Suspensos Totais (105°C) (mg.L )
-1
Sólidos Suspensos Fixos (550°C) (mg.L )
-1
Sólidos Totais(105°C) (mL.L )
Efluente Bruto
5,4
3.552,6
2.081
870
868
1738
972
-
Efluente Tratado
6,2
1.706,9
1.236
2.146
674
2.820
69
62
2.889
42
De acordo com o ensaio de tratabilidade realizado, obteve-se 40% de
eficiência na remoção de DBO5, sendo que a legislação catarinense, através do
decreto n. 14.250/81 fixa que para emissão de efluente o mesmo deverá apresentar
uma DBO5 de 60mg.L-1 ou que apresente uma eficiência mínima de 80% na redução
deste parâmetro, desde que os limite fixados para a manutenção da qualidade do
corpo receptor não seja ultrapassado. Para o caso em questão, nenhuma das duas
condições da legislação são atendidas.
Avaliando-se ainda a composição do efluente bruto, observa-se que parte
da matéria orgânica medida em termos de DBO encontra-se dissolvida,
considerando a elevada concentração de sólidos dissolvidos voláteis. Essa fração da
matéria orgânica não é removida no tratamento físico-químico como explica
Nuvolari; Costa (2007), resultando na baixa eficiência na remoção da DBO total.
Avaliando a eficiência do processo de clarificação na remoção de sólidos,
obteve-se 93% de remoção de sólidos suspensos totais. Considerando que parte
destes sólidos são suspensos fixos, ou seja, com características predominantemente
inorgânica, atribui-se à redução observada na DBO à remoção de sólidos suspensos
voláteis.
Quando se avalia o resultado de sólidos dissolvidos no efluente bruto e
tratado, observa-se um incremento na concentração dos mesmos, principalmente
com relação à fração fixa ou inorgânica. Isso se deve à adição dos produtos
necessários ao tratamento, em especial ao ânion sulfato, que por apresentar
elevada solubilidade em água, não é removido no tratamento ora proposto.
Conforme citado por Braile e Cavalcanti (1979) os processos físicoquímicos de tratamento de efluentes não são eficazes para remoção da matéria
dissolvida, sendo esta orgânica ou inorgânica, justificando os valores de eficiência
obtidos no ensaio de tratamento.
Sperling (2002) sugere a adoção de métodos de tratamento biológico
para efetiva remoção de matéria orgânica dissolvida.
Considerando os resultados obtidos em laboratório e associando o
conhecimento dos autores em referência, verifica-se que a adoção de uma estação
de tratamento adotando unicamente o processo físico-químico, que tem como
objetivo a remoção da matéria orgânica em suspensão, não é suficiente para
enquadrar os efluentes do laticínio Fortuna conforme determina a legislação
ambiental.
43
6 CONCLUSÃO
Após o estudo realizado na Indústria de Laticínios Fortuna, pode-se
perceber o quanto é importante para este setor o uso da água de qualidade,
assegurando uma produção dentro dos padrões sanitários estipulados pelas normas
que rege o setor, além da suma importância que esta água representa na limpeza
das instalações fabris.
Após o uso, a água por sua vez deve retornar para o ambiente em
condições de tal que não prejudique a qualidade do mesmo, assegurando a
sobrevivência das espécies que dela dependem.
A indústria de laticínio caracteriza-se pela elevada vazão e qualidade que
colocam-se em risco a salubridade do corpo receptor. A adoção de “boas práticas”
no processo produtivo possibilitam a redução da vazão de efluente e também da
carga orgânica a ser tratada, devido a uma melhor separação do soro. Assim, tornase essencial a implementação destas técnicas com a finalidade de viabilizar o
processo de fabricação de produtos lácteos de forma a reduzir os impactos
ambientais.
O derramamento e as perdas de matéria-prima estão diretamente
relacionados aos acréscimos na quantidade e carga poluidora do efluente líquido a
ser tratado na ETE. É altamente desejável a criação de mecanismos de controle
para a redução dessas perdas no recebimento, bem como em tanques, bombas,
tubulação e equipamentos.
Considerando os resultados obtidos em laboratório e associando o
conhecimento dos autores em referência, pode-se concluir que a opção ideal para a
empresa de Laticínio Fortuna no tratamento de seus efluentes é o consórcio entre o
processo físico-químico, que tem como objetivo a remoção da matéria orgânica em
suspensão e consequentemente a redução da carga orgânica afluente; e o processo
biológico que objetiva a remoção da matéria orgânica dissolvida.
Adotando-se apenas o processo físico-químico para tratamento de
efluente de laticínio, dificilmente tem-se condições de atendimento aos requisitos
fixados pela legislação ambiental.
Com relação ao processo de tratamento de efluente, o ensaio de
tratabilidade realizado apresenta boa eficiência na remoção de sólidos em
44
suspensão. Consequentemente, tem-se uma boa redução na remoção da DBO
particulada ou suspensa.
No entanto, a DBO solúvel não é removida no tratamento físico-químico, o
que implica na necessidade de se instalar um sistema biológico complementar.
Assim, conclui-se que o controle ambiental na indústria de laticínios deve
iniciar no processo produtivo e adotando práticas que reduzam a vazão de efluentes
e também a carga orgânica a ser tratada. A presença de um profissional capacitado
deve viabilizar os métodos de produção com relação aos quesitos ambientais,
assegurando a minimização dos impactos ambientais da indústria de laticínios.
45
REFERÊNCIAS
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Segurança no trabalho e qualidade da água. Criciúma, set. 2008. Meio eletrônico.
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46
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47
REFERÊNCIA COMPLEMENTAR
IMHOFF, K; IMHOFF, K. R; HESS, M. L. Manual de tratamento de águas
residuárias. São Paulo: Edgard Blucher, 1996.
48
ANEXO
49
ANEXO 1
ANÁLISES LABORATORIAIS DO EFLUENTE
50
ANEXO 2
PLANTA BAIXA DA UNIDADE DE ESTUDO