Tratamento Eficaz de Efluentes Industriais: Soluções e Tecnologias

Água é usada na indústria para necessidades de processo, resfriamento, geração de vapor, supressão de poeira e muitos outros usos. Efluente industrial é o descarte aquoso resultante após uso da água para os fins acima. É resultado de substâncias além da água dissolvidas ou suspensas na água.

Tratamento de efluentes industriais abrange mecanismos e processos para tratar águas contaminadas de alguma forma devido ao uso nas atividades acima. Objetivo: remover substâncias dissolvidas e suspensas para que água tratada possa ser descartada com segurança no ambiente, reciclada no mesmo processo ou usada em processo diferente.

Constituintes do Efluente

Efluente industrial contém constituintes que precisam de tratamento adequado:

• Sólidos suspensos – Contaminantes visíveis a olho nu, geralmente filtráveis com papel de filtro comum. Tendem a ser > 1–2 mícrons. Se água deixada em repouso, sedimentam no fundo.
• Sólidos dissolvidos – Não visíveis, não removíveis por filtração. Definidos como materiais < 0,45 mícrons. Substâncias normalmente solúveis (mais solúveis com temperatura alta) ou inversamente solúveis ("dureza": sais de Ca, Mg, Sr, Ba). Estes tornam-se menos solúveis com temperatura alta, formando incrustações em superfícies quentes de caldeiras/trocadores.
• Sólidos coloidais – Não pequenos o suficiente para dissolvidos, nem grandes para suspensos. Aparência de neblina na água; partículas distintas não visíveis. Faixa ~0,45–2,0 mícrons. Não sedimentam por serem muito afetados por cargas iônicas superficiais. Suspensão coloidal = suspensão estável.
• Cor – Tipo de suspensão coloidal. Moléculas orgânicas que dão cor à água bruta são macromoléculas na faixa coloidal menor. Na água, assumem carga iônica superficial que as estabiliza; não sedimentam.
• DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio) e DQO (Demanda Química de Oxigênio) – DBO mede oxigênio consumido por bactérias na decomposição de matéria orgânica. Nível seguro de DBO essencial para efluente de qualidade. DBO alta = risco de contaminação, interferência no tratamento, afeta produto final. Fatores: nitratos, fosfatos, temperatura. Cada fator afeta vida vegetal (algas) e organismos que decompõem contaminantes. Melhor tratamento ocorre em ambiente que suporte vida bacteriana com população controlada. DQO similar: mede oxigênio consumido na decomposição e oxidação, especificamente decomposição de matéria orgânica e oxidação de inorgânicos/químicos. DQO usado para efluentes industriais.

Tecnologias de Tratamento

Tecnologias geralmente divididas em quatro categorias: (i) químicas, (ii) físicas, (iii) biológicas, (iv) de membranas.

Tecnologias Químicas

• Neutralização – Ajuste de alcalinidade/acidez a pH neutro 7.
• Precipitação – Adição de químicos para alterar composição de poluentes; novo composto assenta durante sedimentação. Usada para remoção de metais pesados (precipitados como hidróxidos). Necessário pré-tratar para remover substâncias que interferem na precipitação.
• Coagulação – Uso de químicos para aglomerar poluentes e sedimentar. Usada para clarificação de efluente com coloidais e suspensos. Sílica ou polieletrólitos auxiliam formação de material de sedimentação rápida. Efluente com óleos emulsionados clarificado por coagulação. Muito eficiente para redução de cor, menos para DQO.
• Adsorção – Uso de químico que faz poluentes aderirem à sua superfície para remoção. Carvão ativado ou superfícies ativas sintéticas.
• Troca iônica – Remoção de ânions e cátions indesejáveis. Cátions trocados por H⁺ ou Na⁺; ânions por OH⁻. Resinas: rede orgânica/inorgânica com grupos funcionais. Maioria resinas sintéticas por polimerização de compostos orgânicos.

Tecnologias Físicas

• Gradeamento (Screening) – Remoção de sólidos grosseiros por dispositivo de peneiramento.
• Clarificação e sedimentação – Processo comum e essencial. Clarificadores: tanques/bacias que retêm efluente por período, permitindo sólidos/suspensos assentarem no fundo.
• Flotação – Pequenas bolhas de ar/gás injetadas no efluente. Bolhas fazem partículas de poluentes subirem à superfície para remoção. Usada para separação de óleo. Óleo livre flutua e é removido por escumação.
• Stripping de ar – Remoção de compostos orgânicos voláteis e semi-voláteis por fluxo de ar.

Tecnologias Biológicas

Tratamento biológico é mais natural que outros métodos. Microorganismos alimentam-se de materiais complexos no efluente, transformando-os em substâncias mais simples, preparando água para tratamento posterior. Objetivo principal: reduzir nível de DBO.

• Lodo ativado a ar – Processo aeróbio: bactérias consomem matéria orgânica, nitrogênio e oxigênio do efluente e crescem. Bactérias suspensas no tanque de aeração pela ação de mistura do ar soprado.
• Lodo ativado de alta pureza – Similar ao acima, mas oxigênio puro injetado no lugar do ar.
• Lagoa/aerado – Similar a lodo ativado a ar. Aeradores mecânicos injetam ar ou causam agitação violenta para transferir oxigênio.
• Filtro percolador (Trickling filter) – Processo aeróbio de filme fixo. Tanque com mídia de alta razão superfície/volume. Efluente descarregado no topo e percola pela mídia. Bactérias crescem na mídia utilizando matéria orgânica e nitrogênio. Figura 1 mostra filtro percolador típico.
• Processo biológico rotativo – Filme fixo aeróbio similar a filtro percolador, mas mídia suportada horizontalmente. Mídia com bactérias rotaciona continuamente, alternando entre efluente e ar.
• Vala de oxidação – Similar a lodo ativado. Fisicamente anelada, equipada com aeradores mecânicos.

Figura 1: Processo típico de filtro percolador

Tecnologias de Membranas

Cada vez mais importantes no tratamento de efluentes. Permitem remover partículas, coloides e macromoléculas, desinfetando efluente. Classificadas conforme faixa de tamanho das espécies separadas.

• Osse reversa – Separa sais dissolvidos e orgânicos pequenos.
• Nanofiltração – Desmineralização seletiva ou concentração de soluções orgânicas. Usada para separação de antibióticos.
• Ultrafiltração – Separa emulsões, coloides, macromoléculas, proteínas.
• Microfiltração – Separa partículas pequenas, coloides grandes, células microbianas.