UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO

INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS

DEPARTAMENTO DE BOTÂNICA E ECOLOGIA

ESPECIALIZAÇÃO EM GESTÃO E PERÍCIA AMBIENTAL

ANDRÉ LUÍS SAGIORATO MARCON

EFICIÊNCIA NO TRATAMENTO E CONTROLE DE EFLUENTES DE UMA INDUSTRIA DE BEBIDAS

CUIABÁ 2018

ANDRÉ LUÍS SAGIORATO MARCON

EFICIÊNCIA NO TRATAMENTO E CONTROLE DE EFLUENTES DE UMA INDUSTRIA DE BEBIDAS

Monografia apresentada como requisito para obtenção do Título de Especialista em Gestão e Perícia Ambiental, da Universidade Federal de Mato Grosso - Campus Cuiabá. Orientador(a): Profa. Dra. Débora E. Pedrotti Mansilla

CUIABÁ 2018

LISTA DE TABELAS

Tabela 01: Característica dos Efluentes Brutos .......................................................................12

Tabela 02: Eficiências de Tratamento Projetadas ....................................................................12

Tabela 03: Indicação de tratamento biológico .........................................................................19

Tabela 04: Vantagens e desvantagens de processos biológicos ...............................................19

Tabela 05: Parâmetros de controle operacional de um reator anaeróbio .................................26

Tabela 06: Capacidade de desinfecção dos diferentes agentes oxidantes ................................30

Tabela 07: Análises Internas da unidade ..................................................................................32

Tabela 08: Resultados Externos da unidade .......................................................................... 34

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 4

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ........................................................................................ 6

2.1 TRATAMENTO DE EFLUENTES EM INDÚSTRIAS DE BEBIDAS ............................. 6 3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ..................................................................... 10

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ...................................................................................... 11

4.1 CARACTERIZAÇÃO DO EMPREENDIMENTO ........................................................... 11 4.2 CARACTERIZAÇÃO DA ETE ......................................................................................... 11 4.3 PROCESSO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES E CONTROLE OPERACIONAL 14

4.3.1 PRÉ-TRATAMENTO ............................................................................................. 14 4.3.1.1 Gradeamento ..................................................................................................... 14 4.3.1.2 Caixa de Areia (Desarenador) .......................................................................... 15 4.3.1.3 Separador Água e Óleo (SAO) ......................................................................... 16 4.3.1.4 Peneiramento .................................................................................................... 16

4.3.2 TANQUE DE EQUALIZAÇÃO ............................................................................. 17 4.3.3 TRATAMENTO SECUNDÁRIO - PROCESSOS BIOLÓGICOS ........................ 18

4.3.3.1 Tratamento Anaeróbio ...................................................................................... 20 4.3.3.1.1 Controle operacional do Reator Anaeróbio ............................................... 24

4.3.3.2 Tratamento Aeróbio .......................................................................................... 27 4.3.4 POLIMENTO DO EFLUENTE .............................................................................. 29

4.3.4.1 Processos de Desinfecção ................................................................................. 29 4.4 CONTROLES OPERACIONAIS ...................................................................................... 31

4.4.1 CONTROLE ALUMÍNIO ....................................................................................... 32 4.4.2 ANÁLISE INTERNAS ........................................................................................... 32 4.4.3 EQUIPE E TREINAMENTOS ............................................................................... 33 4.4.4 RESULTADOS ATUAIS – INDICADORES ........................................................ 34 4.4.5 PERSPECTIVAS FUTURAS ................................................................................. 35

CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................................. 36

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 37

4

1 INTRODUÇÃO

A água, essencial à vida e ao meio ambiente, é um recurso finito e extremamente

vulnerável. O controle da poluição hídrica é de suma importância para que a qualidade da

água seja compatível com a sua utilização e preservação (BORSOI E TORRES, 1997).

Em indústrias de grande porte (como a de fabricação de bebidas) é comum o

emprego de processos biológicos mistos (anaeróbios e aeróbios), que aliam à confiabilidade e

eficácia na obtenção de efluentes tratados e enquadrados nos parâmetros exigidos pela

legislação ambiental, o menor consumo de insumos (energia elétrica, produtos químicos) e a

menor geração de resíduos (lodo biológico excedente) (OLIVEIRA NETTO, 2011;

BARBOSA, 2012). Os parâmetros de controle dos efluentes das indústrias de bebidas são

(GORDANO, 2004): matéria orgânica (demandas químicas (DQO) e bioquímica (DBO) de

oxigênio) ; sólidos totais; fósforo, nitrogênio; óleos e graxas; temperatura; cor e pH.

A utilização de água pela indústria, segundo Giordano (2004), pode ocorrer de

diversas formas, tais como pela incorporação ao produto em razão das lavagens de máquinas,

de tubulações e de pisos, pelas águas de sistemas de resfriamento e geradores de vapor, em

razão das águas utilizadas diretamente nas etapas do processo industrial ou incorporadas aos

produtos, além de esgotos sanitários dos funcionários.

Grande parte das fábricas de bebidas no Brasil adotam o processo misto (anaeróbio e

aeróbio) como solução para o tratamento de seus efluentes. Na etapa anaeróbia obtêm-se

remoções da ordem de 85% de carga orgânica (DBO), com baixo consumo de energia elétrica

(inclusive com a geração de gás metano combustível, que pode ser usado na fábrica para

geração de vapor ou mesmo energia elétrica), ficando o pós-tratamento, aeróbio, responsável

pela complementação da remoção de DBO (BARBOSA, 2012).

Quanto aos efluentes industriais sua relação com os impactos ambientais, a situação é

relevante. A carga poluidora gerada nos processos industriais tem-se mostrado como um dos

maiores poluidores ambientais. Sendo assim, Imamura, Toni e Dorta (2012), trazem que para

caracterização dos efluentes industriais é necessária para determinar as características

biodegradáveis deste efluente antes da sua disposição final no ambiente, com o intuito de

preservação ambiental, com a diminuição do impacto negativo.

Diante do contexto, a eficiência no tratamento e o controle dos efluentes industriais

deve ser vista como uma oportunidade de valorização dos processos e negócios para as

5

empresas. Conciliar progresso econômico, equidade social e preservação ambiental podem

gerar bons dividendos, imagem e reputação, contribuindo também para o crescimento e

perenidade dos negócios além da preservação ambiental.

Devido à relevância que o cuidado com o meio ambiente tem ocupado na atualidade,

este estudo aborda como problema de pesquisa: é possível ter eficiência no tratamento e o

controle dos efluentes industriais?

O Curso de Especialização em Gestão e Perícia Ambiental fundamenta-se na ideia de

capacitar profissionais para combinar o domínio da técnica e a sensibilidade teórica para a sua

posterior utilização crítica, o que leva o curso a trabalhar sempre sob a perspectiva da

multidisciplinaridade. Essas são exigências que vêm sendo percebidas no próprio mercado de

trabalho produzido pelas condições atuais de alta competitividade.

Como forma de viabilizar a ideia aproximando-a da realidade, foi proposta a

elaboração desse estudo preliminar da gestão do tratamento de efluentes industriais, em um

nível que envolva a identificação das principais potencialidades da mesma.

Nosso propósito se justifica pelo fato de visarmos tecer uma análise do nível de

sensibilização e comprometimento, demonstrando como a eficiência no tratamento e controle

dos efluentes possuem um papel fundamental na conservação dos recursos naturais e reflete

positivamente nos resultados dos empreendimentos.

O objetivo geral dessa monografia é o de apresentar a eficiência no tratamento e

controle de efluentes de uma indústria de bebidas.

De forma a cumprir com o objetivo geral nos pautamos nos seguintes objetivos

específicos: Descrever os processos de um tratamento de efluentes de uma indústria de

bebidas; Apresentar os controles operacionais industriais para a eficiência no controle de uma

estação de tratamento de efluentes; Demonstrar a importância da gestão de efluentes como

forma de preservação dos recursos naturais e verificar os retornos possíveis (ambientais,

sociais e econômicos) gerados pela movimentação desse processo.

Neste sentido, este trabalho tem como finalidade aprofundar o assunto tratamento de

efluentes na indústria para obter uma analise preliminar e dar condução à pesquisa e se

estrutura apresentando inicialmente a Introdução, a metodologia, onde é apresentada a

trajetória de desenvolvimento do estudo; fundamentação teórica, na qual se aborda de forma

breve os principais conceitos discutidos neste estudo e por fim são expostas as conclusões e

sugestões para futuros trabalhos.

6

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Neste capítulo iremos abordar as principais informações e conceitos relevantes à

pesquisa, abordando as seguintes definições: Tratamento de Efluentes em Indústrias de

bebidas, Eficiência no tratamento e controle de efluentes e Legislação aplicável.

2.1 TRATAMENTO DE EFLUENTES EM INDÚSTRIAS DE BEBIDAS

O destino de qualquer efluente é o encaminhamento a um corpo de água. Em

consequência desse lançamento, aparece a possibilidade de virem a serem gerados certos

inconvenientes, como, por exemplo, o desprendimento de maus odores, o sabor estranho na

água potável, mortandade de peixes e outros. A saúde pública pode ser ameaçada pela

contaminação das águas de abastecimento, dos balneários e dos gêneros alimentícios. A febre

tifoide, a disenteria, cólera e a hepatite infecciosa podem ser disseminadas por veiculação

hídrica. É possível que as águas de um rio se tornem impróprias para o uso agrícola e

industrial. Com a finalidade de manter os corpos de água livres de inconvenientes como os

citados, é que se busca o tratamento de efluentes e sua eficiência (IMHOFF, 1996).

No tratamento de efluentes, o suprimento de oxigênio pode ser feito por meio de

bactérias que respiram o oxigênio livre do ar (bactérias aeróbias), originando o processo

aeróbio, ou bactérias que retiram o oxigênio combinado e presente em outras substâncias

(aceptores de hidrogênio), originando o processo anaeróbio. Em resumo, tratar efluentes com

grande teor de carga orgânica é realizar a oxidação da matéria orgânica presente pela adição

de oxigênio.

Os processos de tratamento a serem adotados, as suas formas construtivas e os

materiais a serem empregados são considerados a partir dos seguintes fatores: a legislação

ambiental regional; o clima; a cultura local; os custos de investimento; os custos operacionais;

a quantidade e a qualidade do lodo gerado na estação de tratamento de efluentes industriais; a

qualidade do efluente tratado; a segurança operacional relativa aos vazamentos de produtos

químicos utilizados ou dos efluentes; explosões; geração de odor; a interação com a

vizinhança; confiabilidade para atendimento à legislação ambiental; possibilidade de reuso

dos efluentes tratados (GIORDANO,1999).

7

2.2 EFICIÊNCIA NO TRATAMENTO E CONTROLE DE EFLUENTES

Uma forma de avaliar a eficiência operacional de uma unidade industrial no âmbito

da gestão dos recursos hídricos se dá por meio da análise de um índice de consumo de água.

A partir de dados do setor no Brasil, tem-se que o índice de consumo de água numa cervejaria

varia entre 4 e 10 l água/l bebida. Na produção de refrigerantes, devido à predominância da

utilização de embalagens descartáveis, é comum encontrar unidades industriais operando com

índices de consumo de 2,5 a 3,5 l água /l bebida. Verificam-se os maiores consumos de água

nas áreas de utilidades e de lavagem de garrafas, que representam até 45% do consumo total

de uma cervejaria (CETESB, 2005).

A água é um recurso indispensável para a sobrevivência da espécie humana e,

considerando que somente 0,02% da água existente é apropriada para o consumo, surge,

então, a necessidade de sua preservação.

A água é um bem essencial na natureza, sendo necessário a todos os processos básicos da vida. Apesar de ser um recurso natural encontrado em grande quantidade na superfície da Terra, o uso desordenado e a ação poluidora do homem estão provocando o seu esgotamento, havendo crescente necessidade de sua preservação. (VITERBO, 1998, p. 57)

Para definir a qualidade dos efluentes gerados, devem ser obtidas informações

passíveis de mensuração com o intuito de se definir os parâmetros físicos, químicos e

biológicos, conforme a citação abaixo.

A qualidade da água é representada por características intrínsecas, geralmente mensuráveis, de natureza física, química e biológica. Estas características, se mantidas dentro de certos limites, viabilizam determinado uso. Esses limites constituem os padrões da qualidade da água. (VITERBO, 1998, p. 59)

De acordo com Viterbo (1998), o tratamento de efluentes pode ser: primário,

secundário e terciário. O Primário normalmente caracteriza-se por processos físicos que,

podendo também receber auxilio de processos químicos, constituem-se de: flotação;

decantação; e neutralização. O tratamento secundário consiste em otimizar, sob condições

artificiais, o fenômeno de degradação de matéria orgânica e de alguns compostos inorgânicos

que ocorrem na natureza. Os microrganismos (bactérias, algas, protozoários e fungos)

degradam a matéria orgânica. O processo de lodos ativados é um dos processos de tratamento

biológico mais utilizado na indústria, pois é o processo mais versátil.

Este consiste na aeração de despejos biologicamente degradáveis por um certo

período até que uma grande massa de flocos sedimentáveis seja formada. Tais sólidos

8

sedimentáveis são chamados de lodo ativado. As bactérias presentes no lodo ativado são

responsáveis pela decomposição da matéria orgânica do despejo. Após o tratamento no reator,

a massa biológica é separada do líquido em um decantador, sendo parte dos sólidos biológicos

reciclados e parte descartada no sistema. Quando os tratamentos primários e secundários não

são suficientes, utiliza-se o tratamento terciário. Os tratamentos terciários são mais caros que

os demais por utilizarem produtos químicos e técnicas mais arrojadas. Nessa etapa, por

filtração, são removidos os sólidos em suspensão, remanescentes da etapa secundária. Por

fim, o efluente já tratado se junta ao inorgânico e é conduzido para lagoas de estabilização e,

em série, para o polimento final, em que alcança a qualidade requerida pelos padrões de

proteção ambiental.

2.3 LEGISLAÇÃO APLICÁVEL

Existem parâmetros para o lançamento de efluentes regulados por resolução e lei

específicas, tantas exigências de âmbito federal, quanto aquelas de âmbito estadual.

A legislação ambiental vigente no Brasil estabelece conceitos, padrões, normas e

procedimentos para tratamento e lançamento de esgoto e efluentes nos recursos hídricos, por

meio de vários instrumentos, entre os quais: a classificação dos corpos de água, o padrão de

lançamento e o padrão do corpo receptor (LEME, 2008).

Com a finalidade da melhora nos processos de aplicação do poder legislativo entrou

em vigor, a partir de 17 de março de 2005, a Resolução do Conselho Nacional do Meio

Ambiente (CONAMA) nº 357, que dispõe sobre a classificação dos corpos de água e

diretrizes ambientais para seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões

de lançamentos de efluentes, e dá outras providências. Essa Resolução surge para revogar a

resolução CONAMA nº 20/86 e é complementada pela Resolução nº 430 (CONAMA)

(BRASIL, 2017).

A Resolução CONAMA, em seu Capítulo IV, Artigos 24, e 34 e respectivos incisos,

determina que os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados, direta

ou indiretamente, nos corpos de água (rios, lagos e outros) depois do devido tratamento e

desde que obedeçam às condições, aos padrões e às exigências dispostos na referida

Resolução.

9

Vale considerar, também, as peculiaridades que variam em cada região do país,

sendo que os estados podem possuir normas diferentes desde que sejam mais restritivas que a

Resolução que possui caráter federal.

10

3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

Como procedimento metodológico, na primeira fase desta pesquisa foi realizado um

estudo exploratório acerca dos pressupostos teóricos que balizam a temática de tratamento de

efluentes, cujo delineamento foi através de pesquisa bibliográfica e documental.

Para a realização deste estudo, será adotado a metodologia de pesquisa exploratória e

descritiva, interagindo com o que se estuda e apontando pontos relevantes ao assunto.

A abordagem será de forma exploratória, que segundo Gil (2002, p.41): têm como

objetivo proporcionar maior finalidade com o problema com vistas a torná-lo mais explícito

ou a construir hipóteses. Pode-se dizer que estas pesquisas têm o objetivo principal o

aprimoramento de idéias ou a descoberta de intuições.

Para Castro (1977, p. 66): Quando se diz que uma pesquisa é descritiva, se está

querendo dizer que se limita a uma descrição pura e simples de cada uma das variáveis,

isoladamente, sem que sua associação ou interação com as demais seja examinada”.

Entende-se como pesquisa descritiva, um estudo entre a pesquisa exploratória e

explicativa, com foco em identificar, comparar, relatar entre outros aspectos, sendo que sua

trajetória não é preliminar como e primeira e nem estendida como a segunda. (NUNES,

2006).

Com relação aos procedimentos da pesquisa será empregado na coleta de dados o

procedimento de estudo de caso de uma indústria. Vale destacar que a pesquisa documental é

justificada na medida em que o pesquisador pode organizar as informações que se encontram

disperso em um documento, atribuindo uma nova importância como fonte de consulta.

A análise dos dados se dará pode meio da abordagem qualitativa uma vez que,

segundo Richardson (1999), este modo de pesquisa consiste em uma tentativa de

compreensão detalhada dos significados e características situacionais apresentadas. Enfatiza-

se que nesse tipo de abordagem podem-se realizar análises minuciosas em relação ao

fenômeno estudado.

Quanto à abordagem do problema é de forma qualitativa, podendo-se utilizar, em

alguns momentos, a abordagem quantitativa também. Para Michel (2005, p. 33): “Na pesquisa

qualitativa o pesquisador participa, compreende e interpreta”.

11

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1 CARACTERIZAÇÃO DO EMPREENDIMENTO

O empreendimento tomado como referência localiza-se na cidade de Várzea Grande

estado do Mato Grosso, sendo uma indústria de fabricação de refrigerantes. Pertence a um

grupo fabricante que atua no Centro-Oeste e Nordeste Brasileiro com capacidade para

produzir mais de três bilhões de litros de bebida/ano. Para a operação nessa unidade, possui

uma Estação de Tratamento de Efluentes (ETE) instalada no ano de 2005 que possui as

seguintes unidades básicas:

- Pré-Tratamento / Tratamento Primário: Gradeamento, Caixa de Areia, Separação

Óleo/Água, Peneiramento, Equalização e Correção do pH.

- Tratamento Secundário: Tratamento Anaeróbio por Reator UASB seguido por

Tratamento Aeróbio por Sistema de Lodos Ativados.

- Desinfecção: Cloração.

- Desaguamento do Lodo: Adensador / Filtro Prensa

A ETE opera com todas as suas unidades básicas constituintes e o Efluente Tratado

vem se apresentando dentro dos limites preconizados pela regulamentação interna da empresa

e pela Legislação Estadual e Federal, sendo atualmente referência em eficiência e melhoria

continua no sistema fabricante que representa.

4.2 CARACTERIZAÇÃO DA ETE

O processo de tratamento de efluentes a ser adotado por uma indústria irá depender

das características do efluente por ela gerado. Em geral, os efluentes das fábricas de

refrigerantes apresentam características similares, sendo uma mistura de correntes

inorgânicas, advindas dos produtos químicos utilizados, e orgânicas, originárias dos efluentes

sanitários e dos descartes de bebida e açúcar. A mistura de efluentes é caracterizada,

12

principalmente, por elevada Demanda Química de Oxigênio (DQO) e Demanda Bioquímica

de Oxigênio (DBO), além de concentrações médias de sólidos suspensos, nitrogênio e fósforo.

A ETE da fábrica de Várzea Grande recebe os Efluentes Industriais e os Esgotos

Sanitários (provenientes do refeitório e banheiros) tendo como características os itens

apresentados na Tabela 01:

Tabela 01: Característica dos Efluentes Brutos

PARÃMETRO EFLUENTE BRUTO

Vazão Média 50 m³/h – 1.200 m³/d

Vazão de Pico 75 m³/h

Temperatura, ºC 30 – 35

Jornada 24 horas/dia

pH 4 – 11

DQO, mg/l 8.000

DBO, mg/l 5.000

SST, mg/l < 100

N Total, mg/l < 3

P Total, mg/l < 1

Sólidos Sedimentáveis, mg/l.h < 2

Óleos e Graxas, mg/l < 10

Sulfatos, mg/l Ausentes

Tabela 02: Eficiências de Tratamento Projetadas

PARÂMETRO EFLUENTE

BRUTO

EFLUENTE

TRATADO

ANAERÓBIO AERÓBIO

%

REMOÇÃO SAÍDA

%

REMOÇÃO SAÍDA

DQO, mg/l 8.000 120 80 1.600 93 112

DBO, mg/l 5.000 50 85 750 94 45

pH 4,5 – 11 6,5 – 9 - 6,8 –

7,2 - 6,5 -7,5

Temperatura,

ºC 30 – 35 < 40 - 30 -35 - 30 -35

13

Em relação ao efluente industrial, a caracterização depende do processo onde o

mesmo é gerado e é diretamente relacionado aos usos que se fazem da água no processo

produtivo. Nessa fábrica os usos podem ser para limpeza (CIP’s) de tanques, equipamentos,

tubulações ou pisos; sistemas de água de resfriamento e aquecimento; geração de vapor;

selagem de equipamentos rotativos; testes hidrostáticos, entre outros.

A rota de tratamento utilizada na unidade e mais adequada para efluente com as

características geradas é pela via biológica, precedida de um pré-tratamento. Existem diversas

variações de processos biológicos, o tratamento utilizado e detalhado nesse trabalho é

composto por: Pré-tratamento (Gradeamente, Caixa de Areia, SAO, Peneira) – Tanque de

Equalização – Tratamento Biológico Anaeróbio – Tratamento Biológico Aeróbio – Etapas de

polimento (Desinfecção). A atual fluxo de passagem do efluente pela ETE segue a seguinte

rota:

Figura 01: Fluxograma da ETE

14

O objetivo do tratamento dos efluentes industriais e domésticos é a remoção dos

contaminantes presentes para que seja possível o seu reuso na indústria e/ou em outra

atividade ou, quando não for possível, o seu lançamento em corpo hídrico, dentro dos limites

requeridos pelas legislações vigentes.

4.3 PROCESSO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES E CONTROLE OPERACIONAL

4.3.1 PRÉ-TRATAMENTO

Os sólidos grosseiros e/ou de maior dimensão carregados com o efluente podem

prejudicar, desgastar e obstruir os equipamentos da ETE, com abrasão de bombas hidráulicas,

obstrução de tubulações, decantação não desejada de sólidos em tanques, etc. Além destes

sólidos, outros poluentes não desejados que podem prejudicar as operações da estação, como

os óleos e graxas, devem ser removidos na etapa preliminar, se presentes em altas

concentrações no efluente (MULLER, 2016). Pelos motivos citados, o pré-tratamento da ETE

da fábrica é constituídos de gradeamento, caixa de areia (desarenação), separação de óleos e

peneiramento.

4.3.1.1 Gradeamento

São considerados sólidos grosseiros os resíduos sólidos contidos nos efluentes e de

fácil retenção e remoção, através de operações físicas de gradeamento e/ou peneiramento. Nas

fábricas, caracterizam-se por esses tipos de materiais as tampinhas, canudos, restos de

plástico, etc. A remoção dos sólidos grosseiros presentes no efluente tem como finalidade:

proteção dos dispositivos da ETE, como bombas, tubulações, peças especiais e proteção dos

dispositivos de tratamento, tais como raspadores, aeradores, meios filtrantes. (MULLER,

2016)

A remoção dos sólidos grosseiros é, portanto, operação fundamental para

condicionar o efluente às etapas posteriores de tratamento. Assim, essa etapa deve estar

instalada sempre no início da estação. (MULLER, 2016)

Os dispositivos mais aplicáveis ao tratamento de efluentes para a remoção de sólidos

grosseiros são as grades de barras. Esses dispositivos são, geralmente, barras de ferro ou aço,

dispostas paralelamente, verticais ou inclinadas, projetadas adequadamente para reter o

15

material que se pretende remover, de forma que se tenha baixa perda de carga. (MULLER,

2016)

As barras devem ser suficientemente robustas para suportar impactos e esforços

devido aos procedimentos operacionais e possíveis acúmulos de materiais retidos. Outro

aspecto construtivo a ser avaliado é com relação à sua instalação, na vertical ou inclinada.

Geralmente, as barras são construídas inclinadas, pois isso facilita sua limpeza. (MULLER,

2016)

A operação do gradeamento consiste na remoção do material retido, que deve ser

realizada periodicamente, como parte da rotina operacional, de modo a evitar represamento,

redução de fluxo do efluente no canal a montante, elevação do nível e/ou o aumento excessivo

da velocidade do efluente entre as barras, podendo provocar o arraste de material retido. A

remoção do material gradeado pode ser realizada manualmente, através de um rastelo, ou

através de raspadores mecanizados (MULLER, 2016).

4.3.1.2 Caixa de Areia (Desarenador)

Entende-se por areia o material mineral como areia, pedrisco, silte, escória, cascalho,

etc. Este material arenoso pode conter também reduzida quantidade de matéria orgânica

putrescível. Esses materiais são carregados junto ao efluente vindo de tubulações, pisos, etc.

Basicamente, a remoção de areia tem como finalidade eliminar ou reduzir efeitos

adversos ao funcionamento das partes componentes das instalações a jusante (evitar abrasão

de bombas, entupimento de tubulações, obstruções e avarias em tanques, calhas, canalizações,

etc.), reduzir a atrição (esfarelamento) do lodo anaeróbio, evitar acúmulo de sólidos inertes

nos reatores biológicos, bem como impacto nos corpos receptores, principalmente devido ao

assoreamento (MULLER, 2016).

Os mecanismos de remoção de areia mais comumente utilizados são as caixas de

areia ou desarenadores, adequadamente projetados para a sedimentação de partículas com

diâmetro variando de 0,1 a 0,4 mm. Para que se propiciem condições ideais para a

sedimentação desse tipo de partículas, o canal deve ser projetado de acordo com diretrizes

técnicas, de forma que as velocidades de passagem do efluente não ultrapassem os valores

projetados, caso contrário pode haver arraste de material para as etapas a jusante.

Com a passagem do efluente, o material arenoso então sedimenta continuamente.

Portanto, é necessário que esse material seja removido periodicamente, de acordo com rotina

operacional.

16

4.3.1.3 Separador Água e Óleo (SAO)

A contribuição de óleos e graxas em efluente de indústria de bebidas é basicamente

proveniente dos efluentes sanitários (efluentes oleosos de refeitórios e sanitários) e de óleos

lubrificantes de bombas, esteiras, equipamentos. Em concentrações elevadas, os óleos e

graxas podem trazer problemas às instalações da estação e podem prejudicar o tratamento

biológico. Assim, sua remoção tem por finalidade: evitar obstruções e incrustações de

tubulações; evitar acúmulo em unidades de tratamento, podendo provocar maus odores; evitar

aspectos desagradáveis nos corpos hídricos; evitar formação de película na superfície da

biomassa do tratamento biológico, provocando perda de eficiência (MULLER, 2016).

O mecanismo de remoção de óleos e graxas está condicionado às mesmas leis que

regem os fenômenos de sedimentação dos sólidos, mas esses materiais flotam ao invés de

sedimentar, por terem densidade menor do que a da água (MULLER, 2016).

O sistema de separação água e óleo mais comumente utilizado, conhecido como

caixa separadora água e óleo (SAO), consiste em uma unidade de tratamento, também

dimensionado de forma que velocidades de passagem e tempo de retenção hidráulico sejam

respeitados, propiciando condições para que os óleos e graxas flotem, ou seja, sejam levados à

superfície, de onde são removidos através de coletores de óleo (MULLER, 2016).

Os separadores de água e óleo podem variar de acordo com o mecanismo de remoção

e o tipo de material flutuante a ser removido, por exemplo: caixa de gordura (normalmente

para esgotos domésticos ou efluentes gordurosos, como de laticínios), tanques aerados por ar

comprimido (unidade com dispositivo que insufla ar para permitir a remoção de matéria

oleosa por flotação), separadores de óleo (aplicados mais às indústrias) (MULLER, 2016).

A operação dos separadores água e óleo resume-se na limpeza periódica e remoção

do material retido na superfície, com a finalidade de evitar que este seja arrastado junto com o

efluente. A limpeza ocorre em função da capacidade de retenção e deverá ser realizada

periodicamente, de acordo com rotina operacional da ETE ou quando da necessidade de

limpeza.

4.3.1.4 Peneiramento

O peneiramento se assemelha muito ao processo de gradeamento, objetivando a

remoção de sólidos grosseiros, se diferenciando somente na dimensão dos materiais retidos. O

17

espaçamento da abertura das peneiras pode variar de 0,15 a 2 mm, retendo os sólidos com

dimensões superiores (MULLER, 2016).

Os tipos de peneiras mais comumente utilizadas em estações de tratamento são as

estáticas, vibratórias e as rotativas. Nas peneiras estáticas, o líquido a ser tratado ingressa pela

parte superior, na câmara de distribuição, e deságua através de um vertedouro, passando pelo

do material filtrante. A fase líquida é coletada na parte inferior da peneira, e o e o material

sólido, pelo seu próprio peso e pela curvatura da tela, cai para a borda de descarga, garantindo

assim uma autolimpeza (MULLER, 2016).

4.3.2 TANQUE DE EQUALIZAÇÃO

Na indústria de bebidas há grandes variações na geração de efluentes, tanto em

termos de volume gerado, quanto da concentração de contaminantes. Estas variações são

geralmente devido ao acréscimo ou no decréscimo na produção, à mudança de bebida a ser

engarrafada, dos ciclos de limpezas, do derrame de bebidas, entre outros. Os efluentes

sanitários, por sua vez, costumam ter picos de geração durante os horários de refeições e

descanso e ter a vazão reduzida em turnos noturnos, onde normalmente o contingente é

reduzido.

Essas variações, caso não regularizadas, podem trazer problemas para a ETE, tais

como: alteração nos tempos de retenção hidráulicos e velocidades de escoamento, podendo

influenciar nas condições operacionais dos sistemas; alteração nas dosagens de produtos

químicos, quando não automatizados; choques de carga orgânica nos reatores biológicos,

provocando perda de eficiência e choques de produtos químicos nos processos biológicos,

podendo causar a perda da biomassa (MULLER, 2016).

O tanque de equalização tem como objetivo minimizar ou controlar as flutuações de

vazão e de características químico-físicas dos efluentes gerados, de forma que o efluente a ser

alimentado à ETE tenha características mais constantes e dentro dos dados básicos de projeto

do sistema (MULLER, 2016).

Para homogeneização dos efluentes recebidos, os tanques de equalização devem ser

providos de sistemas de mistura, como misturadores submersos, bombas de recirculação,

aeradores, entre outros sistemas. É importante salientar que em casos de estações de

tratamento mistas, ou seja, que possuem um processo biológico anaeróbio a montante do

processo aeróbio, o sistema de mistura a ser instalado não deve prever a oxigenação deste

18

tanque. Os sistemas anaeróbios são processos biológicos que proporcionam a remoção da

matéria orgânica na ausência de oxigênio. Logo, em linhas gerais, a sua introdução no

efluente que será alimentado ao reator anaeróbio poderá acarretar em perda de eficiência.

Adicionalmente, vale ressaltar que sem a oxigenação, o processo anaeróbio já se inicia no

tanque de equalização, como a hidrólise e pré-acidificação, potencializando a eficiência de

operação do reator (MULLER, 2016).

Basicamente, o controle operacional do tanque de equalização é ligado a manutenção

de contínua mistura e ao controle do nível de operação. De fato, caso o nível do tanque seja

mantido muito baixo, quando do recebimento de efluentes não ocorrerá a homogeneização,

podendo acarretar em problemas operacionais às etapas a jusante. Portanto, recomenda-se que

o tanque opere com valores entre 60 e 70% do seu volume útil, não devendo operar com

valores abaixo de 30%. O monitoramento de vazão de saída do tanque, por instrumentos,

também é importante, seja para controle da vazão ao processo biológico, seja para melhor

entendimento do regime hidráulico do tanque de equalização (MULLER, 2016).

4.3.3 TRATAMENTO SECUNDÁRIO - PROCESSOS BIOLÓGICOS

Até o momento, foram apresentadas as operações unitárias voltadas para o pré-

tratamento, ou tratamento primário, para a remoção de sólidos grosseiros e em suspensão, e

óleos e graxas, além de homogeneização das diferentes correntes que compõe o efluente das

fábricas, de forma a garantir o bom funcionamento das partes integrantes da ETE e reduzir a

carga poluidora do efluente.

Entretanto, como mencionado, os efluentes da fábrica de refrigerantes são

principalmente caracterizados por possuírem elevadas concentrações de DBO e DQO, além

de concentrações médias de sólidos suspensos, nitrogênio e fósforo.

Baseados nessa caracterização, após pré-tratamento, a estação deve ser

complementada por uma etapa responsável pela remoção da elevada carga orgânica, DQO e

DBO. Neste cenário, o tratamento biológico é a rota mais indicada. De forma geral, para

avaliar a aplicação desse tipo de tratamento, é importante saber se a matéria orgânica presente

no efluente é biodegradável, ou seja, é preciso analisar a capacidade do efluente ser degradado

biologicamente.

A biodegradabilidade de efluente é comumente medida em função da relação entre a

DBO e a DQO, conhecido como índice de biodegradabilidade. Esse índice pode variar entre 0

19

até cerca de 0,9, já que nem toda matéria orgânica passível de degradação é removida por

microrganismos no período de realização do ensaio de DBO. Assim, se determinado efluente

tem índice de biodegradabilidade de 0,8, significa que 80% da matéria orgânica presente no

mesmo é degradável biologicamente e que os processos biológicos para tratamento deste

efluente são recomendados. A tabela 3 fornece uma referência geral da possibilidade de

tratamento biológico de acordo com o índice de biodegradabilidade.

Tabela 03: Indicação de tratamento biológico

DBO/DQO > 0,6 Tratamento por processo biológico 0,2 < DBO/DQO < 0,6 Tratamento biológico possível

DBO/DQO < 0,2 Tratamento biológico não recomendado

Os índices de biodegradabilidade dos efluentes da fábrica variam de 0,5 – 0,7,

mostrando boa aplicabilidade de processos biológicos para seu tratamento.

De mesma forma como a carga orgânica, o nitrogênio e o fósforo também são

elementos removíveis biologicamente, sendo que a sua forma e quantidade presentes, em

termos de concentração, guiarão a necessidade de diferentes processos biológicos. No caso

dos efluentes da fábrica, geralmente, ambos os parâmetros estão em concentrações que podem

ser removidos por simples assimilação pelos microrganismos, quando da reprodução celular.

De fato, o nitrogênio e o fósforo, são nutrientes necessários ao crescimento de biomassa.

Em situações onde o efluente bruto possui concentrações desses nutrientes acima dos

valores possíveis de serem removidos por este processo, então devem ser previstos outras

etapas de tratamento complementares, como, por exemplo, sistemas de denitrificação e

precipitação química dos fosfatos.

Dentre os principais processos biológicos utilizados para remoção de matéria

orgânica estão os anaeróbios e os aeróbios. A definição pela utilização dos processos é

baseada em diversos fatores, como limitações de performance, área de instalação, custos

operacionais, entre outros. Para um melhor entendimento, abaixo são reportados algumas das

principais vantagens e desvantagens de ambos os processos:

Tabela 04: Vantagens e desvantagens de processos biológicos

ANAERÓBIO AERÓBIO Baixa geração de lodo em excesso Elevada geração de lodo em excesso Baixo consumo de energia elétrica Elevado consumo de energia elétrica

Baixa remoção de nutrientes (N e P) Maior remoção de nutrientes (N e P) Alta possibilidade de distúrbios por choques Maior robustez quanto a possibilidade de

20

de carga orgânica, hidráulica e de químicos distúrbios por choques de carga orgânica, hidráulica e de químicos

Menor área de instalação Maior área de instalação Lenta partida do reator Rapidez na partida do reator

Geração de biogás Não gera biogás Efluente tratado geralmente ainda fora de

especificação para descarte, necessitando de etapa de tratamento complementar

Efluente tratado atende aos limites legais de descarte

4.3.3.1 Tratamento Anaeróbio

A digestão anaeróbia é um processo biológico no qual um consórcio de diferentes

tipos de microrganismos, na ausência de oxigênio molecular, promove a transformação de

compostos orgânicos complexos (carboidratos, proteínas e lipídios) em produtos mais

simples, como metano e gás carbônico. Os microrganismos envolvidos na digestão anaeróbia

são muito especializados e cada grupo atua em reações específicas.

A digestão anaeróbia é um processo biológico no qual ocorre a oxidação da matéria

orgânica, por meio de processos metabólicos de fermentação e respiração, gerando

basicamente metano e gás carbônico. Na respiração são utilizados aceptores de elétricos

inorgânicos, como nitratos, sulfatos e gás carbônico. Em outras palavras, na respiração ocorre

a utilização do oxigênio presente nesses compostos, para degradação da matéria orgânica, por

meio de processos aeróbios

Já na fermentação, a oxidação da matéria orgânica é realizada na total ausência de

oxigênio, com geração de metano, visto que os microrganismos metanogênicos são

estritamente anaeróbios. Dentre outros, este é um dos motivos pela qual não é recomendado

que a mistura do tanque de equalização, a montante, seja realizada com sistemas de aeração.

O processo de digestão anaeróbia é bastante complexo, envolvendo diversos

microrganismos muito especializados, os quais atuam em etapas sequenciais. Em linhas

gerais, através de hidrólise e fermentação, as bactérias fermentativas acidogênicas convertem

compostos orgânicos mais complexos (carboidratos, proteínas, lipídeos) em outros compostos

mais facilmente assimiláveis, principalmente os ácidos orgânicos, além de gás carbônico e

hidrogênio. Essa etapa geralmente já se inicia no tanque de equalização e tem continuidade no

reator. Na sequência, os microorganismos acetogênicos convertem os ácidos orgânicos em

acetato, hidrogênio e gás carbônico. Por fim, o acetato e o hidrogênio são convertidos em

metano e gás carbônico, por atuação de microrganismos metanogênicos.

21

Portanto, como se pode observar, o processo como um todo se baseia em uma cadeia,

onde a etapa subsequente depende do bom funcionamento da etapa anterior. No topo da

cadeia estão os microrganismos metanogênicos, os quais são os mais sensíveis de todos e que

possuem baixa taxa de crescimento. Logo, dessa forma, o sistema anaeróbio se torna bastante

sensível e suscetível a perda de eficiência, mesmo com pequenos choques de carga orgânica,

químicos, hidráulicos e outros.

Para facilitar o entendimento, o quadro abaixo mostra os processos e os grupos de

microrganismos envolvidos na digestão anaeróbia:

Figura 02: Digestão anaeróbia (Fonte: Von Sperling)

Hidrólise: Neste processo, o material orgânico particulado é convertido em

compostos dissolvidos de menor peso molecular, para que possam atravessar as paredes

celulares das bactérias fermentativas. As proteínas são degradadas por peptídios para formar

22

aminoácidos, os carboidratos se transformam em açúcares solúveis e os lipídios são

convertidos em ácidos graxos. Existem diversos fatores que podem afetar o grau e

velocidades da hidrólise, como: temperatura, tempo de retenção hidráulico e pH.

Acidogênese: Os compostos dissolvidos, gerados no processo de hidrólise, são

absorvidos nas células das bactérias fermentativas, as quais produzem compostos mais

simples, como ácidos orgânicos (principalmente ácido acético, propiônico e butírico), gás

carbônico, hidrogênio, etc. A fermentação acidogênica é realizada por um grupo diversificado

de bactérias, das quais a maioria é anaeróbia obrigatória. Entretanto, algumas espécies são

facultativas e podem metabolizar materiais orgânicos por via oxidativa. Isso é importante nos

sistemas de tratamento anaeróbio, porque o oxigênio dissolvido, eventualmente presente,

poderia se tomar uma substância tóxica para as metanogênicas se não fosse removido pelas

bactérias acidogênicas facultativas.

Acetogênese: Nesta etapa, os organismos acetogênicos utilizam como substrato os

ácidos orgânicos gerados na etapa anterior, os convertendo em acetato, hidrogênio e gás

carbônico. Aproximadamente 60 a 70% da DQO digerida é convertida em acetatos, enquanto

o restante é convertido em hidrogênio e gás carbônico. Apesar de geradora de acetato e

hidrogênio, a acetogênese é termodinamicamente inibida na presença de baixas concentrações

de hidrogênio dissolvido e acetatos, ou seja, para que esta etapa se mantenha funcionando,

praticamente todo o substrato gerado deve ser prontamente consumido pela metanogênicas.

Metanogênese: Na etapa final da cadeia da digestão anaeróbia, o acetato, o

hidrogênio e o gás carbônico gerados nas etapas anteriores são utilizados pelas

metanogênicas, gerando metano e gás carbônico. Os dois principais grupos de

microrganismos atuantes são: metanogênicos acetoclásticos, que utilizam acetato como fonte

de carbono e energia para produção de gás carbônico e metano; metanogênicos

hidrogenotróficos, que utilizam gás carbônico como fonte de carbono e aceptor final de

elétrons, e o hidrogênio como fonte de energia, para produção de metano.

Portanto, reforçando o que já foi salientado, para que a digestão anaeróbia funcione

de forma equilibrada, todas as etapas precisam operar a contento. Caso haja um choque ou

condição desfavorável no sistema e as metanogênicas, que estão no final da cadeia, sofram

um desequilíbrio, haverá acúmulo de acetato e hidrogênio no meio, consequentemente

levando a uma inibição das acetogênicas, as quais não serão capazes de consumir os ácidos

orgânicos gerados pelas bactérias acidogênicas, resultando em um acúmulo de ácidos no

sistema. Nessas situações, a alcalinidade é rapidamente consumida e o pH decresce, causando

uma total inibição do reator anaeróbio.

23

Por estes motivos, a rotina operacional de controle do reator deve ser bem definida e

cumprida, a fim de se prever potenciais problemas e permitir tempo de atuação por parte do

operador.

Existem diversas configurações e processos de tratamento anaeróbio, porém, no

presente trabalho, será dado enfoque no reator de manta de lodo expandido (UASB), por se

tratar do tipo de reator instalado na estação de tratamento de efluentes da fábrica apresentada.

UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) – Reator anaeróbio de fluxo ascendente e

manta de lodo:

Figura 03: Exemplo esquemático de um reator UASB (Fonte: Paques)

Em linhas gerais, neste reator, o processo consiste de um fluxo ascendente de

efluente através de um leito de lodo denso e de elevada atividade, o qual é responsável pela

estabilização anaeróbia da matéria orgânica. O perfil dos sólidos no reator varia de muito

concentrado, com lodo granular de elevado peso e boa decantabilidade, para menos

concentrado, com lodo floculento e mais leve, mais próximo do topo do reator.

A fluidização do leito e ascensão ocorrem devido a alimentação de efluente pelo

fundo do reator, através de canais de distribuição, e pelas bolhas de gás geradas. A remoção

da matéria orgânica acontece em todas as zonas de reação do reator, seja no leito, seja na

manda de lodo.

No topo do reator existe um sistema de separação trifásico, garantindo que o biogás

gerado seja coletado, o efluente tratado deixe o reator para a próxima etapa e o lodo decante,

retornando à câmara de digestão. Embora uma pequena fração de sólidos leves deixe o reator

24

juntamente com o efluente, o tempo de retenção da biomassa no reator é mantido suficiente

para a sua reprodução e atuação na remoção da matéria orgânica, apesar do baixo tempo de

retenção hidráulica.

O efluente tratado segue para a etapa de polimento aeróbio a jusante, o biogás

geralmente é queimado em flare ou em caldeira (na unidade é queimado no flare), visando o

aproveitamento energético, e o lodo em excesso, proporcional ao crescimento celular, deve

ser periodicamente purgado do sistema e enviado para sistema de estocagem e/ou

desidratação (na unidade houve retirada de lodo para transferência a outra ETE do grupo).

Geralmente, os reatores UASB são mais robustos e menos suscetíveis a problemas

operacionais, visto que trabalham com baixa carga e baixa velocidade ascencional.

4.3.3.1.1 Controle operacional do Reator Anaeróbio

Como em qualquer sistema de tratamento, para o seu bom desempenho é

fundamental que haja um correto acompanhamento operacional e analítico.

De fato, conhecendo as premissas conceituais de funcionamento dos processos

metabólicos nos reatores anaeróbios, suas limitações em termos de composição do efluente de

alimentação e das condições operacionais ótimas para seu bom funcionamento, através de

observações visuais, monitoramentos analíticos na planta e análises laboratoriais periódicas, o

operador da ETE tem informações para poder acompanhar o funcionamento do reator e atuar

na operação, quando perceber uma tendência de desequilíbrio do sistema, evitando perda de

eficiência ou até inibição total. Dentre os principais monitoramentos, podem ser citados:

- Vazão de biogás: A geração de biogás é bom indicador do funcionamento do

processo de digestão anaeróbia. Quando ocorre um desbalanceamento do processo, um dos

primeiros sinais é a redução da vazão de biogás produzido, visto que os microrganismos

metanogênicos são bastante sensíveis e rapidamente reduzem sua atuação. Por outro lado, em

caso de um possível choque de carga orgânica, a geração de biogás tende a subir rapidamente,

também servindo como referência para atuação do operador, de que a vazão de alimentação

precisa ser reduzida ou interrompida. Para reduzir riscos e possibilitar intervenções mais

rápidas, é recomendada a instalação de alarme visual/sonoro, o qual alerta sobre medições de

biogás fora de uma faixa pré-determinada.

- Acidez: A análise de acidez também é um importante parâmetro de controle do

sistema. Caso a acidez do reator esteja elevada, há uma indicação de que os microorganismos

acetogênicos e metanogênicos, os quais são mais sensíveis, não estão atuando nas conversões

25

biológicas, fazendo com haja acúmulo de acidez no meio, visto que as bactérias acidogênicas,

menos sensíveis, continuam trabalhando na geração de ácidos orgânicos. Portanto, o operador

deve avaliar as possíveis causas da inibição, de forma que possa atuar nas ações corretivas.

- Alcalinidade: Esta análise tem como objetivo controlar a capacidade de

tamponamento do reator, mantendo um equilíbrio com a acidez.

- pH: A faixa usual de trabalho do pH da alimentação do Reator Anaeróbio é de 6,8 a

7,2 podendo ser ampliada, quando possível, para 6,5 a 7,5. Vale salientar que a alimentação

do reator anaeróbio não deve ultrapassar o valor de pH de 8,0 pois ocorre a perda da

Atividade Metanogênica Específica do lodo. A correção deve ser realizada na alimentação do

reator. A correção de pH deve ser feita automaticamente, por instalação de instrumento

medidor/controlador de pH, na alimentação do reator, que comanda automaticamente as

bombas de dosagem de químicos. O instrumento deve possuir alarme visual/sonoro e ser

intertravado com a bomba de alimentação do reator anaeróbio, que deverá ser desligada em

pH > 8,0.

- Potencial Redox: Este instrumento tem como objetivo avaliar se o efluente tem

potencial redutor ou oxidativo. Como os reatores anaeróbios trabalham em ambiente redutor,

a presença de oxidantes é um fator crítico ao seu funcionamento. Portanto, a instalação de um

potencial redox na linha de alimentação do reator previne o impacto negativo causado por

descarte de produtos químicos oxidantes do processo produtivo. O instrumento de medição de

potencial redox deve possuir alarme visual/sonoro e ser intertravado com a bomba de

alimentação do reator anaeróbio, quando da leitura de valores maiores do que – 100 mV.

- Temperatura: A atividade do microorganismos é diretamente proporcional a

temperatura do meio. Portanto, é importante que seja instalado medidor de temperatura na

região do leito de lodo. Em situações onde a temperatura fica baixa deve ser previsto sistema

de aquecimento do efluente e/ou isolamente térmico.

- AME: A análise metanogênica é um importante indicador da capacidade de

remoção de carga orgânica pela biomassa e é utilizada, juntamente com a análise de massa de

lodo, para se estimar a real capacidade de remoção de carga orgânica do reator. O resultado é

geralmente expresso em kg DQO removido/kg SST x dia. É uma análise laboratorial que deve

fazer parte da rotina de acompanhamento do reator e pode ser realizada trimestralmente,

quando de uma operação estável. Em casos de históricos de problemas operacionais, a

frequência pode ser reduzida.

26

- SST e SSV: Estas análises indicam as concentrações de biomassa inerte e biomassa

volátil, ou seja, ativa. Com estes valores, juntamente com as alturas dos pontos de coleta do

reator e sua área superficial, é possível estimar a massa total de lodo.

- Demais análises: Dentre outros controles analíticos podemos citar análises de

DQO, DBO, nutrientes, sólidos sedimentáveis na saída do reator, etc.

De forma geral, o desempenho estável de um reator anaeróbio é caracterizado por:

concentração constante da acidez no meio menor 250 mg/L; pH constante do afluente; vazão

de biogás com pouca variação; nenhuma perda de lodo granulado; alcalinidade estável no

meio; remoção de DQO razoavelmente constante; AME com pouca variação. desequilíbrios

são caracterizados pela ausência de um ou mais destes fatores. Problemas normalmente

ocorridos com o reator anaeróbio são seguidos diretamente por: diminuição no pH do

efluente; aumento na concentração constante da acidez do efluente; decréscimo na produção

do biogás e redução na vazão de biogás e um aumento no teor de CO2 do mesmo.

Em suma, os tratamentos anaeróbios são bastante complexos, porém com os corretos

controles de rotina e conhecimento teórico sobre o processo, é possível a obtenção de uma

operação estável e eficiente. Abaixo, resumidamente, são descritos os fatores que devem ser

monitorados e controlados para o bom funcionamento do reator anaeróbio:

Tabela 05: Parâmetros de controle operacional de um reator anaeróbio

FATORES A SEREM

CONTROLADOS

FAIXA DE OPERAÇÃ

O MOTIVO AONDE COMO

Concentração de Ácidos Voláteis

(AV) ≤ 250 mg/L

Concentrações acima desse

valor proporcionam

início de inibição do

reator

Último ponto de coleta do reator

Análise laboratorial

Alcalinidade (AT) - Tamponamento

do meio Último ponto de coleta do reator

Análise laboratorial

Vazão de Biogás

0,35 – 0,40 Nm³ de

biogás / kg DBO

removida

Indicador de equilíbrio do

reator

Sistema de coleta e queima

do biogás

Medidor de vazão de biogás

pH 6,8 - 7,2

pH ótimo para atuação dos

microorganismos

Evitar choques

Efluente que entra no reator e

do reator

Instrumento em linha e avaliação

em bancada

27

de pH

Temperatura 30 a 39 °C Temperatura

ótima Reator

anaeróbio Instrumento no

reator

REDOX > -100 mV

Efluente com potencial redox

superiores a esse valor tem efeito

tóxico aos microrganismos

anaeróbios

Efluente que entra no reator

Instrumento em linha

DQO -

Evitar choque de carga orgânica

ao reator e monitorar eficiência

Entrada e saída do reator

Análise laboratorial

Nutrientes Relação C :

N : P de 350 : 5 : 1

Desenvolvimento dos

microrganismos

Efluente que entra no reator

Análise laboratorial

Sólidos sedimentáveis

-

Detectar eventuais

arrastes de lodo anaeróbio do

reator

Saída do reator Cone Imhoff

AME > 0,3

kgDQO/kgSST x d

Controle de atividade da

biomassa Leito de lodo

Análise laboratorial

SST e SSV - Quantidade de lodo no reator

Leito de lodo Análise

laboratorial

4.3.3.2 Tratamento Aeróbio

Os processos aeróbios de tratamento requerem oxigênio para a degradação da

matéria orgânica. A equação geral da respiração aeróbia pode ser expressa como:

C6H12O6 + 6 O2 => 6 CO2 + 6 H2O + ENERGIA

Esta liberação de energia que é responsável pela formação de biomassa, ou seja,

novas células dos microrganismos.

O princípio geral do processo de lodos ativados consiste em promover o

desenvolvimento de uma cultura microbiológica, formando aglomerados bacterianos,

comumente chamados de flocos, em um tanque com contínua aeração, o qual é alimentado

com o efluente que será tratado.

28

No tanque de aeração ocorre a metabolização dos compostos biodegradáveis

presentes na corrente de alimentação, a partir da atuação da biomassa mantida no tanque, a

qual é composta de bactérias, fungos, protozoários, partículas orgânicas e inorgânicas,

polímeros microbianos extracelulares, etc. As espécies microbianas dominantes no sistema

dependerão das condições ambientais, do projeto de processo, do modo de operação e das

características do efluente.

O tanque de aeração deve ser integrado por um equipamento de aeração, que forneça

o oxigênio necessário aos microorganismos e mantenha a biomassa misturada de forma

homogênea, evitando sua decantação. A aeração pode ser realizada por aeradores submersos,

oxigênio puro, sopradores de ar e difusores, entre outros. A definição do sistema de aeração a

ser instalado é realizada frente as características do efluente, das características físicas do

tanque de aeração, dos custos de instalação e operação, visto que possuem diferentes

eficiências de transferência de oxigênio.

No tanque de aeração ocorrem basicamente os seguintes mecanismos de depuração:

captura física do material em suspensão pelos flocos biológicos; absorção física, seguida de

bioabsorção por ação enzimática e oxidação da matéria orgânica e síntese de novas células.

Uma vez finalizada a reação biológica no tanque de aeração, separa-se a água tratada

da biomassa que realizou o processo de depuração. O processo por lodos ativados utiliza

geralmente a técnica mais simples de separação, a saber, a decantação. Para que isso se

verifique, a biomassa é ser do tipo floculada e decantável, com a aparência de um lodo. De

fato, as bactérias possuem uma matriz gelatinosa, que permite sua a aglutinação.

O clarificador ou decantador é, portanto, o complemento necessário do sistema de

depuração biológico. Suas condições de operação permitem uma eficaz separação da água

depurada e da biomassa. Para que isso aconteça, a velocidade ascensional aplicada ao

decantador (m3/m2xh) deve ser inferior a velocidade de decantação dos flocos biológicos.

Além da separação das fases, o clarificador realiza, por meio da recirculação do lodo

de fundo, a função de concentrar a biomassa no tanque de aeração. Esta operação permite a

sua contínua reinseminação, o incremento e a manutenção da concentração de biomassa no

tanque de aeração.

Do decantador, o efluente tratado está pronto para ser devidamente destinado ou

enviado para uma etapa complementar do processo de tratamento, caso necessário.

No tanque de aeração, devido à contínua recirculação de lodo do fundo do

decantador, da contínua oxidação da carga poluidora entrante e da consequente e também

contínua reprodução celular, a concentração de biomassa crescerá, podendo extrapolar os

29

valores de projeto, podendo provocar problemas operacionais, como má decantabilidade, falta

de oxigênio no reator. Portanto, para que seja mantido o equilíbrio do sistema, deve ser

realizada uma purga de lodo do fundo do decantador, proporcional ao crescimento celular, de

forma que a concentração de biomassa no reator seja mantida de relativamente constante e

dentro dos valores de projeto.

A purga de lodo é geralmente controlada pelo cálculo de idade de lodo e enviada

para equipamento de adensamento e/ou para sistema de desidratação de lodos.

Portanto, em linhas gerais, o sistema de lodos ativados é composto basicamente por

tanque de aeração, sistema de injeção de ar, decantador e sistema de desidratação de lodos.

4.3.4 POLIMENTO DO EFLUENTE

Ao sair do tratamento biológico, o efluente ainda pode conter componentes em

concentrações indesejáveis ou acima daquela requerida em legislação. Nesses casos, o

tratamento biológico é complementado por uma etapa terciária de tratamento ou etapa de

polimento, afim de remover parâmetros específicos ou ainda produzir uma água com

qualidade passível de reuso.

Usualmente, no efluente da indústria engarrafadoras de refrigerantes são empregadas

etapas físico-químicas de remoção de fósforo (coagulação, ajuste de pH, floculação e

decantação), de oxidação para desinfecção, filtração convencional ou adsortiva (filtro de

areia, cartucho, de carvão ativado) e filtração por membranas (microfiltração, ultrafiltração,

nanofiltração e osmose reversa) pensando em reuso. Portanto, na sequência será apresentado

premissas conceituais desses processos de tratamento complementares utilizados nessa

indústria.

4.3.4.1 Processos de Desinfecção

O processo de desinfecção é uma etapa importante nas estações de tratamento, com

objetivo de eliminação de organismos patogênicos, através de indicadores como, por

exemplo, coliformes totais e fecais, os quais são controlados pela legislação federal, quando

da classificação do corpo receptor. Em linhas gerais, organismos patogênicos são aquelas

capazes de transmitir doenças de veiculação hídrica.

30

As reduções desses organismos em sistemas de tratamento biológicos são baixas. Em

um sistema de lodos ativados, por exemplo, mesmo reduzindo 90 a 99% dos coliformes, o

efluente ainda possui elevada densidade de organismos, visto que a redução é de apenas 1 ou

2 ordens logarítmicas, ou seja, uma contagem de 108 NMP/100 ml com uma redução de 99%

chega a um valor de 106 NMP/100 ml.

Portanto, para obtenção dentro dos requisitos legais, é necessária a implementação de

práticas de desinfecção. Dentre as mais utilizadas estão: cloração; Radiação Ultravioleta

(UV); ozônio e Peróxido de hidrogênio.

A cloração tem sido a prática mais utilizada para esta etapa do tratamento, porém

acarreta em diversas desvantagens, como formação de organoclorados e trihalometanos, com

evetuais consequências carcinogênicas. Adicionalmente, se utilizado em excesso, provoca

toxicidade no efluente. Por estes motivos, as empresas têm iniciado um trabalho de

implementação de outros processos de desinfecção. No entanto, nas ETE da unidade esse

ainda é o processo utilizado.

De forma geral, a cloração provoca a inativação dos organismos patogênicos. O cloro

penetra as células dos microrganismos, reagindo e destruindo suas enzimas. Como

consequência, os microrganismos perdem atividade do seu processo metabólico e morrem.

Para efluente provenientes de lodos ativados, as dosagens de cloro variam em média

de 2 a 8 mg/l.

Um dos principais fatores para a obtenção da eficiência requerida de desinfecção é o

tempo de contato entre o oxidante e o efluente. Quanto maior o tempo, maior a desinfecção.

Na unidade este processo acontece em tanque de chicana, que proporcionam boa

mistura, com tempo de contato mínimo de 40 minutos. A dosagem de cloro é na forma de

Hipoclorito, acontece na entrada do tanque. Na saída são realizadas contínuas análises de

cloro residual não reagido e, baseados nos resultados, a dosagem de cloro é regulada. Este

processo de regulagem manual de cloro é arriscado, visto que pode não garantir a total

eficiência de desinfecção, em caso de baixa dosagem, e pode provocar excesso de cloro

residual, acarretando em toxicidade do efluente tratado a ser descartado.

Na Industria há instalado instrumento analisador/controlador de cloro residual na

saída do tanque de contato, que comanda automaticamente as dosagens da bomba de cloro.

Dessa forma, somente a quantidade realmente necessária é adicionada e o processo funciona a

contento.

Outros sistemas de desinfecção por dosagem de peróxido de hidrogênio, o controle

automático pode ser realizado por instrumento analisador de Potencial redox. E em sistemas

31

de radiação UV, é importante prever uma pré-filtração do efluente, para garantir que não

haverá sólidos em suspensão, os quais poderiam provocar uma barreira de passagem da

radiação, fazendo com que o microrganismo não seja atingido.

Tabela 06: Capacidade de desinfecção dos diferentes agentes oxidantes

AGENTE DESINFETANTE

HIPOCLORITO / CLORO

DIÓXIDO DE CLORO

OZÔNIO UV

Inativação das Bactérias

++ ++ +++ ++

Inativação dos Vírus

+++ ++ +++ ++

Inativação dos cistos de

Protozoários 0 0 + +++

Efeito residual + + 0 0 0 sem efeito, - efeito negativo, +/- efeito variável, + baixo efeito positivo, ++ considerável

efeito positivo, +++ bom efeito positivo

4.4 CONTROLES OPERACIONAIS

O Sistema de Tratamento Anaeróbio da ETE dessa fábrica está operando em

condições de estabilidade, indicada pela baixa concentração de Ácidos Voláteis, boa produção

de biogás e alta eficiência de remoção da DQO.

Nos últimos anos houveram implementações no processo produtivo como a redução

da quantidade de produtos químicos através do retorno das soluções químicas à Central CIP

na Xaroparia Simples, Xaroparia Final e Linhas de Envase.

Foram implementados controles rigorosos dos descartes de soluções CIP nas linha

de Envase e Xaroparia, controle operacional dos descartes de grandes volumes de soda

residual provenientes da Lavadora junto a operação da ETE.

Produtos provenientes de recolhimento de mercado e/ou trocas realizadas (não

conforme para consumo humano), tem seu descarte controlado, alinhado entre ETE e Central

de Resíduos.

As análises Mensal do Ensaio de Atividade Metanogênica e Versatilidade do Lodo

Anaeróbio ocorrem com a frequência determinada, juntamente com o controle mensal da

Massa e Granulometria do Lodo Anaeróbio (UASB) – SST e SSV, Análise de Microscopia,

IVL e IL no sistema Aeróbio;

32

O controle da Geração Instantânea da Carga Orgânica, através da medição da Vazão

de Biogás – Vazão de Gás de Trabalho (80,0% da Vazão Crítica) também é um fator de

controle, bem como o controle da Acidez Volátil e Alcalinidade Total no UASB.

4.4.1 CONTROLE ALUMÍNIO

O controle do parâmetro alumínio no efluente apresenta-se em muitas ETE’s desse

sistema com a característica de altos níveis, pois há muito descarte de fundo de lodo

proveniente da ETA característico do processo desse segmento. Na unidade de Várzea Grande

– MT, o descarte desse processo não ocorre para ETE, evitando esse impacto.

Para evitar esse possível impacto na ETE, essa água proveniente da ETA é segregada

em tanques de decantação, ao qual a água descantada retorna para o processo de tratamento e

o sedimento gerado nos leitos de secagem são caracterizados e destinados posteriormente.

4.4.2 ANÁLISE INTERNAS

Para garantir a qualidade do efluente tratado é de extrema importância monitorar os

parâmetros durante todo o processo de tratamento. Somente dessa forma é possível encontrar

alguma anomalia durante esse processo, e tratá-la o mais rápido possível para não gerar um

efluente final fora das especificações. A unidade possui um laboratório interno que realiza as

análises conforme tabela xxyy abaixo, nas diferentes frequências conforme necessidade de

monitoramento, bem como realiza amostragem de efetividade e comparação com laboratórios

acreditados externamente.

Tabela 07: Análises Internas da unidade

Análises Especificação Frequência

Saí

da

Rea

tor

Alcalinidade - SR >800 mg/l de CaCO3 4 em 4 h

AGV < 150 mg/l de CH3COOH 4 em 4 h

DQO saida Cada 12 horas

DBO Saída Cada 12 horas

pH 6,5 - 7,5 4 em 4 h

Temperatura < 36º C 4 em 4 h

S. S. > 10 ml/l 4 em 4 h

33

Tan

qu

e d

e A

eraç

ão

pH TA'1 7,0 - 8,5 4 em 4 h

pH TA'2 7,0 - 8,5 4 em 4 h

Temperatura TA'1 < 38º C 4 em 4 h

Temperatura TA'2 < 38º C 4 em 4 h

Oxigênio - TA1 > 4 4 em 4 h

Oxigênio - TA2 > 4 4 em 4 h

S. S. TA1 300 - 500mg/l Diário

S. S. TA2 300 - 500mg/l Diário

S. S. Retorno Diário

Clarificador Amostrador linear Altura Diário

Saí

da

Rea

tor

Alcalinidade - SR >800 mg/l de CaCO3 4 em 4 h

AGV < 150 mg/l de CH3COOH 4 em 4 h

DQO saída Cada 12 horas

DBO saída Cada 12 horas

pH 6,5 - 7,5 4 em 4 h

Temperatura < 36º C 4 em 4 h

S. S. > 10 ml/l 4 em 4 h

Tan

qu

e d

e A

eraç

ão

pH TA'1 7,0 - 8,5 4 em 4 h

pH TA'2 7,0 - 8,5 4 em 4 h

Temperatura TA'1 < 38º C 4 em 4 h

Temperatura TA'2 < 38º C 4 em 4 h

Oxigênio - TA1 > 4 4 em 4 h

Oxigênio - TA2 > 4 4 em 4 h

S. S. TA1 300 - 500mg/l Diário

S. S. TA2 300 - 500mg/l Diário

S. S. Retorno Diário

Clarificador Amostrador linear Altura Diário

4.4.3 EQUIPE E TREINAMENTOS

Outro fator importante a se relatar, ao qual contribui para o aprimoramento dos

conhecimento e transmissão das informações é a estabilidade da equipe operacional dessa

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ETE. Os mesmos possuem em média de 04 anos de execução das atividades, passando por

treinamentos e capacitações que demonstram a efetiva eficiência no processo. Recentemente

os colaboradores que operam a ETE passaram por curso de formação ambiental

disponibilizado a nível nacional para os membros da franqueada.

4.4.4 RESULTADOS ATUAIS – INDICADORES

O Adequado gerenciamento dos efluentes é importante para minimizar os impactos

ambientais, o que exige uma adoção de procedimentos específicos. Os efluentes gerados pela

atividade dessa indústria são identificados com base na análise dos processos e operações que

utilizam a água, tanto como matéria-prima quanto como produto de auxílio.

Atualmente, o grau de tratamento necessário para o lançamento em um corpo

receptor de efluentes tratados, oriundos da atividade industrial, leva em conta os padrões

legais e emissões e qualidade. Os padrões de emissões são reportados às características do

efluente lançado, enquanto os padrões de qualidade dependem das características do corpo

receptor do efluente. Os padrões de emissões e qualidade são especificados na Resolução

CONAMA nº 357 de 17 de março de 2005, complementada e alterada pela Resolução

CONAMA nº 430 de 13 de maio de 2011.

Abaixo são apresentados os principais resultados obtidos nos últimos anos na

operação dessa ETE, comparados aos níveis de exigência das normas internas da unidade e

com as especificadas em legislação vigente:

Tabela 08: Resultados Externos da unidade

Parâmetros Unidades 1 2 2014 2015 2016 2017 2018* DBO mg/L <50 - 33,83 32,74 24,76 35,13 30,44 DQO mg/L - - 63,42 87,61 83,11 62,38 57,56 Fósforo mg/L <2 - 0,96 1,69 1,49 1,56 1,76 Nitrogênio mg/L <5 - 1,08 2,24 2,20 2,24 2,21 Óleos e graxas mg/L <10 <20 0,96 1,22 1,92 2,67 5,67 Oxigênio dissolvido

mg/L >4 - 5,96 5,99 5,25 6,16 6,02

pH - 6.5 a 8 5 a 9 7,44 7,70 7,55 7,55 7,71 Sólidos, totais dissolvidos

mg/L <2.000 - 761,75 112,61 523,37 954,89 914,14

Sólidos, totais suspensos

mg/L <50 - 27,00 10,46 18,66 28,67 26,11

Surfactantes mg/L <0,5 - 0,01 0,00 0,00 0,00 0,01 Temperatura °C ∆T<5ºC ∆T<3ºC 1,96 2,10 2,36 2,27 1,23 Alumínio mg/L <0.1 - 0,02 0,00 0,01 0,03 0,04 Amônia mg/L <2 - 0,64 1,12 1,10 1,17 1,21

35

Cádmio mg/L <0.02 <0.2 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Chumbo mg/L <0.1 <0.5 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 Cloro mg/L <0.1 - 0,01 0,02 0,03 0,07 0,07 Cor Verdadeira

Pt/Co <100 - 38,25 41,54 44,81 37,46 38,56

Cromo mg/L <0.1 <0.1 0,01 0,00 0,00 0,00 0,01 Ferro Total mg/L <0.1 - 0,03 0,00 0,02 0,06 0,08 Ferro dissolvido

mg/L - <15 0,00 0,00 0,01 0,06 0,05

Sulfatos mg/L <250 - 4,66 2,21 1,80 7,17 4,98 Coliformes fecais

NMP/100mL <2000 - 1166,83 1175,39 69,28 86,75 136,56

Materiais sedimentáveis

ml/l.1h - <1 0,34 0,10 0,19 0,21 0,14

Fenóis totais mg/L - <0.5 0,01 0,00 0,00 0,01 0,01 Eficiência na remoção de DQO (%)

% - -

97% 96% 94% 95% 97% Eficiência na remoção de DBO (%)

% - >60%

97% 96% 96% 95% 97% 1 - Padrões ETE’s dessa fábrica

2 - Padrões Legislação Federal- CONAMA 430/11- Artigo 16 * Média do ano até o mês de setembro

4.4.5 PERSPECTIVAS FUTURAS

O conceito, segundo Mancuso e Santos (2003) de água de reuso, passou a ser

utilizado com mais frequência na década de 1980, quando as águas de abastecimento forma se

tornando cada vez mais caras, onerando o produto final quando usadas no processo de

fabricação. Com o preço do produto, ao lado de sua qualidade, é fator determinante para a

manutenção da fábrica, a mesma vem procurado dentro de seus processos soluções para

diminuir o consumo de água nobre e reaproveitar na medida do possível seus efluentes.

Alternativas tem se estudado, visto a eficiência do tratamento realizado nessa ETE, como:

reaproveitamento desse efluente para a irrigação de áreas verdes (jardinagem e gramados) ao

qual se encontra em etapa de licenciamento ambiental, bem como, a utilização do efluente nas

torres de resfriamento de equipamentos no processo de utilidades na unidade, esse em fase de

parceria com fornecedores específicos. Implementados esses reaproveitamentos, a unidade

tem estimativa de redução de seu consumo, hoje em média de perda de 780 ml para cada litro

produzido, para perder abaixo de 500 ml de perda em seu processo produtivo.

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Considerações Finais

A água é um recurso natural findável e por isso, preservá-la representa a manutenção da vida,

em todas as suas apresentações no planeta. O tratamento de efluentes é uma determinação

ambiental, mas o seu cumprimento representa a sustentabilidade do negócio e o compromisso

da indústria com o meio ambiente. É importante estar atento à rotina operacional de

tratamento de efluentes, a fim de garantir o excelente funcionamento da operação e minimizar

riscos de impactos ambientais graves.

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