Tratamento de Efluentes Industriais

Tratamento de Efluentes Industriais

A água é usada na indústria para necessidades de processo, resfriamento, geração de vapor, supressão de poeira e muitos outros usos. O efluente industrial é o descarte aquoso que resulta depois que a água é usada para os propósitos acima. As águas residuais industriais são o resultado de outras substâncias que não a água terem sido dissolvidas ou suspensas na água.

O tratamento de águas residuais industriais abrange os mecanismos e processos usados ​​para tratar águas que foram contaminadas de uma forma ou de outra devido ao uso da água nas atividades acima. O objetivo do tratamento é remover as substâncias dissolvidas e suspensas do efluente para que a água tratada possa ser descartada com segurança no meio ambiente ou possa ser reciclada de volta no mesmo processo ou possa ser usada em um processo diferente.





Constituintes de águas residuais

As águas residuais industriais contêm os seguintes componentes que precisam de tratamento adequado.

• Sólidos em suspensão – Esses são os contaminantes visíveis a olho nu e geralmente podem ser filtrados da água usando papel de filtro comum. Embora não haja uma definição rígida e rápida, os sólidos suspensos tendem a ter tamanho maior que 1 – 2 mícrons. Se a água for deixada em repouso sem perturbá-la, os sólidos em suspensão se depositarão no fundo do recipiente com o tempo.
• Sólidos dissolvidos – São contaminantes que não são visíveis a olho nu e não podem ser removidos da água por filtração. Os sólidos dissolvidos são definidos como os materiais que são geralmente menores que 0,45 mícrons de tamanho. Os sólidos dissolvidos são substâncias normalmente solúveis ou substâncias inversamente solúveis. As substâncias normalmente solúveis são aqueles materiais que se tornam mais solúveis com o aumento da temperatura. As substâncias inversamente solúveis normalmente referidas como íons de “dureza” e são geralmente limitadas a sais de cálcio, magnésio, estrôncio e bário no tratamento de água. Esses materiais tornam-se menos solúveis à medida que as temperaturas aumentam. Esses materiais formam incrustações nas superfícies quentes dos tubos da caldeira ou do trocador de calor.
• Sólidos coloidais – São sólidos que não são pequenos o suficiente para serem considerados dissolvidos, mas não são grandes o suficiente para serem considerados sólidos suspensos. Geralmente, os materiais coloidais aparecerão como uma névoa na água e não será possível ver partículas distintas a olho nu. Os materiais coloidais estão tipicamente dentro da faixa de tamanho de ~0,45 a ~2,0 mícrons. Os sólidos coloidais não se depositam na água porque são tão pequenos que são muito afetados por suas cargas iônicas superficiais. Uma suspensão coloidal em água é considerada uma suspensão estável.
• Cor – É um tipo de suspensão coloidal. As moléculas orgânicas que contribuem com a cor da água superficial bruta são simplesmente macromoléculas que se enquadram na faixa de tamanho coloidal menor. Na água, essas macromoléculas assumem uma carga iônica na superfície que as estabiliza e não podem se estabelecer.
• Demanda biológica de oxigênio (DBO) e demanda química de oxigênio (DQO) – A DBO é uma medida da quantidade de oxigênio que é consumida pelas bactérias durante a decomposição da matéria orgânica. Ter um nível de BOD seguro em águas residuais é essencial para produzir águas residuais de qualidade. Se o nível de DBO for muito alto, a água pode estar em risco de contaminação adicional, interferindo no processo de tratamento e afetando o produto final. Existem vários fatores que podem contribuir para altos níveis de DBO, como nitratos e fosfatos presentes no efluente, temperatura da água, entre outros. Cada fator afeta a vida das plantas na água, como as algas, e, por sua vez, também afeta os organismos que ajudam a decompor os contaminantes da água no processo de tratamento de águas residuais. O tratamento de águas residuais de melhor qualidade ocorrerá em um ambiente que suporte a vida dessas bactérias, mantendo uma população controlada delas, de modo a não incentivar a rápida decomposição bacteriana, o que criaria níveis mais altos de DBO. Semelhante a BOD é COD. A DQO mede a quantidade de oxigênio que é consumida pela água nos processos de decomposição e oxidação, especificamente a decomposição da matéria orgânica e a oxidação da matéria inorgânica, ou produtos químicos. COD é uma aplicação que normalmente é usada para efluentes industriais.

Tecnologias de tratamento de águas residuais

As tecnologias para o tratamento de efluentes industriais são geralmente divididas nas seguintes quatro categorias, a saber:(i) tecnologias químicas, (ii) tecnologias físicas, (iii) tecnologias biológicas e (iv) tecnologias de membrana.

Tecnologias químicas – As principais tecnologias químicas para águas residuais industriais são as seguintes.

• Neutralização – É o ajuste da alcalinidade e acidez do efluente para um valor neutro com pH 7.
• Precipitação – A precipitação é a adição de produtos químicos às águas residuais para alterar a composição química dos poluentes para que o composto recém-formado se estabeleça durante a sedimentação. A precipitação é geralmente empregada para a remoção de metais pesados ​​do efluente que normalmente são precipitados como hidróxidos. No entanto, é necessário pré-tratar as águas residuais para remover as substâncias que interferem na precipitação dos metais pesados.
• Coagulação – É o uso de produtos químicos para fazer com que os poluentes se aglomerem e posteriormente se assentem durante a sedimentação. A coagulação é utilizada para a clarificação de águas residuais contendo sólidos coloidais e em suspensão. Sílica ou polieletrólito auxilia na formação de um material de sedimentação rápida. Resíduos contendo óleos emulsionados podem ser clarificados pelo processo de coagulação. O processo é muito eficiente para a redução da cor da água residual, mas menos eficaz para a redução da DQO (demanda de oxidação química).
• Adsorção – Adsorção é o uso de um produto químico que faz com que certos poluentes adiram à superfície desse produto químico para posterior remoção. Carvão ativado ou superfícies ativas sintéticas são usadas para adsorção.
• Troca iônica – O processo de troca iônica é normalmente usado para a remoção de ânions e cátions indesejáveis ​​das águas residuais. Os cátions são trocados por hidrogênio ou sódio e ânions por íons hidroxila. As resinas de troca iônica consistem em uma estrutura de rede orgânica ou inorgânica com grupos funcionais anexados. A maioria das resinas de troca iônica usadas no tratamento de efluentes são resinas sintéticas feitas pela polimerização de compostos orgânicos.

Tecnologias físicas – As principais tecnologias físicas para as águas residuais industriais são as seguintes.

• Triagem – É a remoção de sólidos grosseiros das águas residuais por meio de um dispositivo de peneiramento.
• Clarificação e sedimentação – A clarificação e sedimentação de águas residuais é um processo comum e essencial nas estações de tratamento de águas residuais industriais. Os clarificadores consistem em tanques ou bacias que retêm águas residuais por um período de tempo, permitindo que sólidos ou outros materiais suspensos na água se depositem no fundo.
• Flotação – A flutuação é realizada com a ajuda de pequenas bolhas de ar/gás injetadas no efluente. As bolhas de ar/gás fazem com que partículas poluentes nas águas residuais subam à superfície para posterior remoção. O processo de flutuação é geralmente empregado para a separação do óleo. O óleo livre flutua até a superfície do tanque e depois é retirado.
• Air stripping – É a remoção de compostos orgânicos voláteis e semi-voláteis das águas residuais pelo uso do fluxo de ar.

Tecnologias biológicas – O tratamento biológico é um processo de tratamento de águas residuais mais natural do que outros métodos de tratamento de águas residuais. Os microrganismos se alimentam dos materiais complexos presentes nas águas residuais e os transformam em substâncias mais simples, preparando a água para tratamento posterior. O principal objetivo das tecnologias biológicas é reduzir o nível de DBO. As principais tecnologias biológicas para as águas residuais industriais são as seguintes.

• Processo de lodo ativado por ar – É um processo aeróbico no qual as bactérias consomem matéria orgânica, nitrogênio e oxigênio das águas residuais e criam novas bactérias. As bactérias são suspensas no tanque de aeração pela ação de mistura do ar soprado nas águas residuais.
• Processo de lodo ativado de alta pureza – É um processo aeróbico semelhante ao processo de lodo ativado por ar, exceto que, no lugar do ar, oxigênio puro é injetado nas águas residuais.
• Processo de lagoa/lagoa aerada – É um processo aeróbico semelhante ao processo de lodo ativado por ar. Nesse processo, aeradores mecânicos são usados ​​para injetar ar nas águas residuais ou para causar agitação violenta das águas residuais e do ar para transferir oxigênio para as águas residuais.
• Processo de filtro por gotejamento – É um processo aeróbico de filme fixo no qual é usado um tanque contendo meio com uma alta relação superfície/volume. A água residual é descarregada na parte superior do tanque e escorre (percola) pela mídia. As bactérias crescem no meio utilizando a matéria orgânica e o nitrogênio das águas residuais. Um processo típico de filtro de gotejamento é mostrado na Figura 1.
• Processo biológico rotativo – É um processo aeróbio de filme fixo semelhante ao processo de filtro de gotejamento, exceto que o meio é suportado horizontalmente no tanque de águas residuais. O meio sobre o qual as bactérias crescem é continuamente girado para que fique alternadamente nas águas residuais e no ar.
• Processo de vala de oxidação – Este processo é semelhante ao processo de lodo ativado. Fisicamente, uma vala de oxigênio é em forma de anel e está equipada com dispositivos mecânicos de aeração.

Fig 1 Processo típico de filtro por gotejamento

Tecnologias de membrana – No tratamento de efluentes industriais, as tecnologias de membrana estão se tornando cada vez mais importantes. Com a ajuda dessas tecnologias é possível remover partículas, coloides e macromoléculas, para que as águas residuais possam ser desinfetadas. As tecnologias de membrana são geralmente classificadas de acordo com a faixa de tamanho das espécies separadas.

As principais tecnologias de membrana para águas residuais industriais são as seguintes.

• Osmose reversa – O processo de osmose reversa é usado para separar sais dissolvidos e pequenos orgânicos.
• Nanofiltração – Este processo é utilizado para desmineralização seletiva de água ou concentração de soluções orgânicas. O processo é usado para separação de antibióticos.
• Ultra filtração – O processo é usado para separar emulsões, coloides, macromoléculas ou proteínas.
• Microfiltragem – O processo é usado para separar pequenas partículas, grandes colóides e células microbianas.





Processo de Laminação para Aço Mineração de minérios de ferro