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Descoloração Biológica de Efluentes Têxteis: Um processo ecologicamente correto para a remoção

de corantes azóicos

Autores: Marcel Jefferson Gonçalves,, Jörg Henri Saar, Antônio Augusto Ulson de Souza1 e Selene M. A. Guelli U. de Souza1.

Tradução: Agostinho S. Pacheco ABQCT Revisão Técnica: Humberto Sabino

INTRODUÇÃO (WALLACE, 2001). Outra forma de despejo deve-se

também aos processos de estamparia onde se utilizam

corantes, pigmentos, polímeros e solventes. Neste

processo, além do rejeito na lavação do corante não fixado,

ocorre a lavação de quadros e tubulações que contém

residuais de corantes.

Corantes sintéticos apresentam estruturas diversas,

entretanto, as classes químicas mais freqüentemente

utilizadas são os reativos, ácidos, básicos, diretos,

antraquinonas, sulfurosos, índigos, trifenil metil e

derivados de ftalocianinas. (Kunz et al., 2002). Entretanto,

deve-se enfatizar que a grande maioria dos corantes

sintéticos usados atualmente na indústria é derivada de azo-

composto (SANTOS et al., 2005).

Os processos de tratamentos de efluentes conven-

cionais são incapazes de remover os corantes de maneira

ambientalmente correta. Na figura 3 é apresentada uma

ilustração de um processo convencional das estações de

tratamento de efluente, que tem como princípios básicos a

remoção da carga orgânica através de processos biológicos

aerados, seguidos de tratamentos físico-químicos para

polimento e remoção final da cor. Em alguns casos, estes

dois processos funcionam também na seqüência in-

vertida.

Atualmente, existem diversos métodos que podem ser

aplicados para a remoção de corantes do efluente: físicos,

químicos ou biológicos. Cada um desses métodos possui

suas limitações tanto técnicas quanto econômicas. A

Atualmente a poluição ambiental já possui caráter

mundial, fato este que teve um marco importante na

revolução industrial, onde desde então o consumo de

produtos beneficiados cresceu de maneira exponencial,

gerando maior conforto à população, mas também,

gerando demandas de consumo superior à capacidade do

planeta de supri-las. Por sua vez as indústrias são as

principais responsáveis pela geração de rejeitos tóxicos,

através da eliminação de subprodutos gerados durantes

os processos (FORMIGARI, 2005).

Embora a água exista em abundância no planeta, a sua

disponibilidade e qualidade faz com que a mesma seja

escassa em muitas regiões e, em um futuro próximo, sua

disponibilidade será ainda menor e seu custo se tornará

tão elevado que tornará a água disponível somente para

poucos. Diante desta realidade, torna-se cada vez mais

importante o desenvolvimento de tecnologias que

permitam a racionalização do uso da água e a redução da

carga poluidora (SANTOS et al., 1998).

A presença de poluição visual nos efluentes têxteis é

devida à presença dos corantes que, no momento do

tingimento não são fixados. Além de ocasionar uma

poluição estética visual, este efluente colorido promove a

inibição da penetração da luz ao longo da profundidade

dos corpos d´água e com isto prejudicam alguns ciclos

biológicos, principalmente, os processos de fotossíntese

�� Revista Química Têxtil n 90/Março 2008.

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maioria dos métodos físicos ou químicos possui a

desvantagem de serem muito caros, além de sofrerem

interferências na sua eficiência pela presença de outros

compostos contidos no efluente, além dos corantes.

Outra desvantagem destes produtos é a falta de

versatilidade e, na maioria dos casos, os processos

químicos geram maiores quantidades de lodo, pelo fato

que qualquer produto químico orgânico (fonte de

carbono) adicionado ao tratamento de efluente terá a sua

massa transformada em equivalentemente em lodo.

Tratamentos biológicos constituem numa alternativa

de baixo custo para a remoção da cor dos efluentes. De

um modo geral, o processo de biodegradação por

bactérias de corantes azo ocorre em dois estágios. O

primeiro estágio envolve a clivagem redutiva das

ligações azo (N=N) dos corantes, resultando na

formação de compostos geralmente isentos de cor,

porém ainda potencialmente perigosos, que são as

aminas aromáticas. Num segundo estágio ocorre a

degradação dessas aminas aromáticas. Usualmente a

degradação de corantes azo acontece em condições

anaeróbias, enquanto biodegradação de aminas

aromáticas por bactérias é quase que exclusivamente um

Conseqüentemente, o conceito mais lógico de

tratamento de efluentes para remoção de corantes é a

combinação dos processos anaeróbios e aeróbios (VAN

DER ZEE e VILLAVERDE, 2005).

Embora o processo anaeróbio seja o principal

responsável pela degradação e remoção da cor do efluente, a

eficiência da descoloração deve ser avaliada após o

processo aeróbio, pois em alguns casos no processo

anaeróbio não ocorre à clivagem da molécula do corante,

mas sim modificações estruturais que facilitam a oxidação

no processo aerado. (WALLACE, 2001).

Os processos convencionais de tratamento biológico de

efluente são muito eficientes para remoção da carga

orgânica, porém, ineficientes na remoção da cor. Devido a

este fato, algum residual de cor permanece no efluente

tratado, após o decantador secundário, devendo de alguma

forma ser eliminado. A rota convencionalmente utilizada

pelas empresas tem sido o tratamento químico, eficiente na

remoção de cor, porém, resulta na adição de produtos

químicos descolorantes que gera mais carga orgânica, com

conseqüente aumento na geração de lodo e aumento da

toxicidade do efluente final tratado.

Conforme pesquisas recentes citadas pela literatura,

direcionadas para técnicas de descoloração biológica por

processos seqüenciais anaeróbio + aeróbio, (FRIJTERS et

al, 2006; ISIK e SPONZA, 2006; ÇETIN e DÖNMEZ,

2006; ONG et al, 2005), existe um grande campo de

pesquisa a ser ainda explorado visando o desenvolvimento

de processos para a aplicação industrial.

A motivação do presente trabalho é o desenvolvimento

de um processo de biodescoloração para uso industrial,

visando reduzir ou eliminar o uso de descolorantes,

minimizando a geração do lodo e a toxicidade do efluente

final tratado e também o reduzindo o custo de tratamento.

Apesar do uso de sistemas piloto de tratamento

microaerado de efluentes não ser uma novidade, pois como

processo aeróbio, cujo modelo de degradação

apresentado na Figura 1.

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��Revista Química Têxtil n 90/Março 2008.

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já foi relatado existem alguns exemplos destes usos

na literatura (VAN DER ZEE, F.P.; VILLAVERDE, S.,

2005), ainda existe uma lacuna em estudos em escala

piloto que permitem uma maior proximidade de

aplicação real destes processos. Uma solução eficaz

neste contexto é a criação de um reator piloto para o

estudo da viabilidade técnica e econômica.

O presente trabalho objetiva a investigação e a

comprovação da eficácia de um processo contínuo de

descoloração e acidificação biológica, em escala piloto

(0,1 m3 /h), utilizando um efluente bruto real em

contínuo na indústria têxtil.

Palavras-chave: descoloração biológica; processo

microaerado; biodescoloração; efluente têxtil;

corantes azóicos, reuso de água.

detenção hidráulica de aproximadamente 12 horas, é

iniciada uma etapa de equalização e biodescoloração

microaerada. No tanque 2, com capacidade de 1,2 m 3 e

tempo de detenção hidráulica de aproximadamente

29 horas é realizada a depuração biológica através de

lodos ativados.

A idade do lodo foi mantida entre 10 a 12 dias com o

controle da quantidade de lodo retornado do tanque 3 para o

tanque 2. Os sólidos suspensos totais na lagoa aerada foram

controlados da mesma forma, oscilando entre valores de

1.800 a 2.400 g/SS/m3.

Por último, no tanque 3, o efluente tratado é separado

apenas pela decantação e o lodo é descartado pelo fundo.

A aeração nos tanques 1 e 2, foi realizada através de

difusores de ar instalados no fundo dos mesmos. O

oxigênio dissolvido (OD) foi mantido entre valores de

0,3 a 0,6 mg/l para o tanque 1 e 1,8 a 2,8 mg/l para o

tanque 2. O oxigênio dissolvido foi medido, através de

oxímetro e o controle da quantidade de OD foi ajustado

manualmente.

A operação em regime contínuo da planta piloto foi

iniciada com a sua inoculação, e os dados foram coletados

a partir de Janeiro de 2006, permanecendo sob constante

acompanhamento durante três meses. As amostras foram

coletadas nos pontos (Figura 3): PC-4 efluente bruto

aditivado; PC-5 tanque microaerado; PC-7 tanque aerado.

Após a coleta das amostras foram realizados os

seguintes ensaios: potencial hidrogenionico (pH),

demanda química de oxigênio (DQO) e leitura de cor nos

comprimentos de onda 436, 525 e 620 nm.

Durante o acompanhamento analítico do processo foi

analisado um total de 33 amostras, distribuídas em

11 semanas de coleta. A determinação dos valores de pH

foram realizadas objetivando verificar a capacidade da

biota microaerada de acidificar o efluente bruto, que é feito

no processo convencional pela adição de gás carbônico.

MATERIAL E MÉTODOS

O trabalho foi desenvolvido em uma estação de

tratamento de efluentes Piloto (Figura 2) operando com

uma vazão contínua de 0,1 m3/h do efluente bruto real,

provindo da empresa Karsten S.A.

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O funcionamento deste sistema de tratamento de

efluentes, Figura 2, é baseado somente em vias

microbiológicas.

No tanque 1, com capacidade de 1,2 m3 e tempo de

�� Revista Química Têxtil n 90/Março 2008.

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Co mN

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No período de acompanhamento analítico a planta

piloto foi alimentada com uma fração próxima de 0,06%

do efluente bruto (0,1/180) proveniente da empresa.

Conforme ilustrado na Figura 3, adicionou-se

continuamente no tanque microaerado os micro-

nutrientes compostos especificamente por amônia,

ferro, magnésio, manganês, potássio e sódio, conforme

SANTOS et al. (2005) e SARIOGLU e BISGIN (2006),

e ainda misturas concentradas de corantes azóicos

usadas no processo de tingimento de fios e de tecidos

da empresa.

Os nutrientes e corantes foram acrescentados, juntos

a vertente de efluente bruto, na caixa de mistura (PC-4),

antes de sua adição para o tanque microaerado, e

denominando-se de efluente bruto aditivado.

microaerado (3) e aerado do sistema piloto (4).

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Na Tabela 01 são apresentados os resultados dos ensaios

realizados no período de acompanhamento do sistema

piloto de tratamento de efluentes, entre 26/01/2006 à

06/04/2006. Logo a seguir estes valores são apresentados

na forma gráfica para uma melhor visualização.

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RESULTADOS E DISCUSSÕES

Na Figura 4 é apresentado uma ilustração visual dos

resultados do efeito da remoção de cor, a partir do

efluente bruto (1), ao longo dos tanques de equalização

da estação de tratamento de efluentes (2), tanque

��Revista Química Têxtil n 90/Março 2008.

Ano: 2006

Cor Cor Cor pH DQO 436 525 620

Eficiência

remoçã

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Na Figura 5 é demonstrada a eficiência na remoção

de cor e da DQO, calculado conforme equação 01.

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No efluente bruto que entra no tanque microaerado do

sistema piloto não houve neutralização por via de adição

química de dióxido de carbono, o processo demonstrou ser

capaz de promover a acidificação pelo processo biológico

microaerado. Na Figura 6 são apresentados os valores do

pH do efluente bruto e do tanque microaerado. Observa-se

que houve uma redução significativa do valor de pH no

tanque microaerado. Estima-se que a economia gerada

seja de aproximadamente 5% de dióxido de carbono

consumido.

O processo foi avaliado em escala industrial (180 m3/h),

na própria estação de tratamento de efluentes da empresa

KARSTEN S.A., resultando em taxas de remoção similares

às obtidas na estação piloto. A publicação dos dados

obtidos na estação não foram autorizados pela empresa.

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A eficiência média da biodes coloração alcançada

foi de 50,1% e da remoção da carga orgânica de 81,1%.

Com objetivo de comprovar que a descoloração não

ocorre por oxidação química ou adsorção no floco

biológico, foi provocado no dia 02/03/06 um impacto

com a adição de uma quantidade elevada de hidróxido

de sódio no tanque de mistura PC1, objetivando

promover um choque de pH e conseqüentemente a

inativação da biota (bactérias), que ocorre em pHs

elevados (acima de 10,5). Com base aos valores de

medição obtidos logo após o impacto da mudança do pH,

é possível afirmar que o processo de remoção de cor não

ocorre com a mesma eficiência somente com o sistema

aerado, ou ainda através da adsorção ao floco do lodo

ativado.

Também ficou comprovado que não existe

dependência da remoção da carga orgânica (DQO) com

o processo microaerado, visto que o responsável por esta

remoção é o processo aerado.

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CONCLUSÕES

Através dos resultados obtidos neste trabalho foi

possível comprovar a eficácia de um processo contínuo de

descoloração e acidificação biológica em escala piloto

(0,1 m 3/h), utilizando um efluente bruto do processo indus-

trial, podendo-se comprovar algumas vantagens deste

processo:

- A diminuição do consumo de produtos auxiliares de

descoloração físico-química no sistema de tratamento de

efluentes;

- A estabilização do processo de acidificação na

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Onde: MOentrada = cor ou DQO

microaerado (efluente bruto aditivado);

entrada no

MOsaída = cor ou DQO no tanque aerado.

�� Revista Química Têxtil n 90/Março 2008.

��Revista Química Têxtil n 89/Dezembro 2007.

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equalização da ETE, eliminando a eventual necessi-

dade de acidificação química;

- A redução de contaminantes químicos no efluente

tratado, aumentando a viabilidade do reuso de água.

Os resultados deste trabalho demonstraram que é

possível obter ganhos ambientais com processos

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ambientalmente corretos, gerando ainda redução

custos e conseqüentes ganhos financeiros para

empresas.

de

as

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