Processo Quimico e Tratamento de Efluentes Industriais - Introducao e Analise

Introdução à disciplina Processo químico pode ser definido como o conjunto de operações unitárias e conversões químicas realizadas em equi p amentos específicos transformando a matéria prima em produtos desejados e indesejados de interesse para outras indústrias e para a sociedade interferindo no meio ambiente A mitigação consiste numa série de procedimentos envolvendo engenharia biologia ecologia e auditoria ambiental no sentido de minimizar agressões ambientais utilizando mecanismos para minimizar o uso de matériasprimas maximizando o rendimento dos processos industriais diminuindo a geração de resíduos e aumentando a segurança operacional Monitorar a operação material e tempo de vida útil dos equipamentos bombas trocadores de calor colunas de distilação reatores etc onde se realiza o processo químico Assim eliminamse vazamentos que podem contaminar o meio ambiente Os efluentes podem ser sólidos líquidos e gasosos e apresentam certos i ndicadores globais como quantidade de matéria orgânica óleos e graxas toxicidade e devem ser caracterizados métodos normatizados Alguns dos mais conhecidos para identificar a matéria orgânica presente no efluente são DQO Demanda Química de Oxigênio e DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio Quanto aos sólidos temse a análise de Sólidos Sedimentáveis em Cone de Imhoff e de Sólidos Totais obtendo através deste os sólidos em suspensão e dissolvidos fixos e voláteis Essas análises são requeridas na maioria dos casos Já os indicadores específicos são aqueles que identificam poluentes que possam ter efeitos danosos ao meio ambiente como os metais pesados dentre eles o Pb chumbo o Cr cromo Mn manganês podendo apresentar também N nitrogênio P fósforo detergente sulfato e cloreto Após a obtenção das análises quantitativas é possível descrever as etapas do processo de tratamento do efluente Com esses dados t ambém se torna viável o dimensionamento de equipamentos necessários ao projeto da e s tação de tratamento S eqüência de remoção dos resíduos O enfoque central quando se deseja realizar o tratamento de efluentes é definir o que deve ou não ser removido Existe certa ordem indicada para obter uma maior eficiência na remoção de cada processo evitando a utilização errônea de equipamentos e em momentos indevidos Recomendase a seqüência Remoção d os sólidos grosseiros em suspensão seguido de sólidos em suspensão sedimentáveis ou não óleos e graxas metais pesados matéria orgânica solúvel biodegradável DBO nitrogênio amoniacal DBO nitrogenada nitrato e nitrito fósforo matéria orgânica não biodegradável DQO residual e por último toxicidade As etapas do tratamento de efluentes De acordo com a seqüência apresentada divide m se as técnicas de tratamento de efluentes industriais em 4 etapas Cada uma delas serve como uma preparação ou condicionamento para a etapa posterior Tratamento Preliminar Evita obstruções e danos nos equipamentos da planta ao reduzir os sólidos grosseiros em suspensão com o uso de grades peneiras ou caixas de retenção de areia Também é nesta etapa que o efluente é neutralizado através do ajuste do pH e equalizado caso ele apresente características físicoquímicas e vazões muito variáveis Tratamento Primário Aqui de 40 a 70 dos sólidos suspensos e o material flotante são removidos através de técnicas como sedimentação coagulaçãofloculação flotação e precipitação química Tratamento Secundário São os processos biológicos tanto anaeróbios quanto aeróbios que utilizam a matéria orgânica como substrato para microrganismos obtendo gases como o biogás sólidos inorgânicos e material biológico sedimentável Também são removidos os poluentes biodegradáveis aqui Destacamse as técnicas de lodo ativado lagoa aerada lagoa de estabilização filtros biológicos e digestores anaeróbios A partir dessa etapa é possível o descarte do efluente visto que ele já vai possuir os padrões mínimos requeridos pela legislação bem como a utilização do efluente tratado na agricultura desde que não seja destinado ao consumo humano Tratamento Terciário de efluentes industriais É o tratamento avançado requerido para se obter a chamada água de reúso que pode ser utiliz ada na irrigação na indústria na alimentação de caldeiras refrigeração e água de processo e para fins urbanos potáveis ou não dependendo das técnicas utilizadas Para tornar a água praticamente potável novamente técnicas bastante onerosas são necessárias como o uso de membranas em processos de ultra ou nanofiltração e osmose reversa O maior empreendimento para a produção de água de reuso industrial na América do Sul e o quinto maior do planeta o Aquapolo é resultado de parceria entre a GS Inima Industrial e a SABESP Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo O Aquapolo fornece por contrato 650 litrossegundo de água de reuso para o Polo Petroquímico da Região do ABC Paulista Isso equivale ao abastecimento de uma cidade de 500 mil habitantes Há ainda as técnicas de adsorção com carvão ativado para tratar os micropoluentes orgânicos lagoa de maturação para microrganismos patogênicos troca iônica para metais pesados e oxidação química para a DQO residual Ao escolher quais equipamentos de cada etapa do tratamento utilizar e o dimensionamento dos mesmos leva m se em conta as características do efluente descritas acima alguns fatores econômicos o espaço para tratamento a vazão do efluente entre outros Google disponível em Quais os tipos de efluentes industriais Acesso em 28092020 Uma ferr amenta importante na mistura de correntes de processo é o uso do conceito de pH que será revisto pelo exemplo 1 Exemplo 1 introduzir o conceito de pH Uma unidade de processo químico tem um efluente composto por duas corrente s uma com pH ácido e outra com pH alcalino Visando homogeneizar a alimentação da ETE Estação de Tratamento de Efluente essas correntes passarão por um misturad or on line Quais os parâmetros da corrente resultante Revisão de logaritmos pH e Princípio da Conservação da Massa PCM H concentração hidrogeniônica em molL pH log H log H pH H 10 pH molL Aplicação Q Ls x H molL Q x H mols equivale à vazão mássica Qs Qe dV dt 0 Regime Permanente dV dt 0 Qs Qe Adotando para o Exemplo 1 regime permanente Q 1 5 Ls e pH 1 5 Q 2 7 Ls e pH 2 8 podese calcular Q 3 e pH 3 Fig 1 Q 1 5 Ls e pH 1 5 Q 3 e pH 3 Q 2 7 Ls e pH 2 8 Figura 1 Mistura das correntes ácida e alcalina Aplicando o PCM e considerando as densidades iguais temse Q 1 Q 2 Q 3 Q 3 12 Ls Q 1 x H 1 Q 2 x H 2 Q 3 x H 3 10 pH 3 5 x 10 pH 1 7 x 10 pH 2 12 10 pH 3 42 x 10 6 log 10 pH 3 log 42 x 10 6 pH 3 x log 10 log 42 x 10 6 pH 3 54 pH 3 54 A corrente de mistura terá vazão de 12 Ls e pH 54 Exemplo 2 Uma unidade de processo químico tem um efluente composto por duas correntes uma com pH 6 com vazão de 8 Ls e outra com pH 9 e vazão 8 Ls Visando homogeneizar a alimentação da ETE Estação de Tratamento de Efluente essas correntes passarão por um misturador on line Quais os parâmetros da corrente resultante Uma corrente tamb ém pode ser neutralizada pelo cálculo estequiométrico da reação química que caracteriza o processo de mitigação da carga poluidora de uma planta petroquímica conforme o exemplo 3 Exemplo 3 Na operação de se cagem d e certo resíduo contendo carbonato de sódio Na 2 CO 3 gerase uma corrente de particulados tornando o ambiente insalubre A solução encontrada foi conectar a sucção de um ejetor na câmara do secador para absorver o pó A descarga do ejetor produziu uma solução aquosa com vazão de 10 Ls e concentração de 5 g de carbonato de sódioL Transferiuse assim a poluição gasosa para hídrica A solução final foi neutralizar o efluente com uma corrente de ácido clorídrico HCl a 30 gL A equação 1 quantifica a reação entre o carbonato de sódio e o ácido clorídrico Na 2 CO 3 2 HCl 2NaCl CO 2 H 2 O 1 Calcular os parâmetros do sistema Vazão mássica de carbonato na corrente 10 Ls x 5 gL 50 gs Na 2 CO 3 2 HCl 2NaCl CO 2 H 2 O 1060 gs 73 g s 117 0 gs 44 gs 18 gs Vazão de ácido 1060 gs 73 gs 50 gs X 344 gs Vazão da corrente de ácido 30 g 1 L 344 gs Y 1 1 Ls Fazer análise crítica da operação Exemplo 4 Uma unidade de tratamento cáustico de gasolina gera 20 Ls de um efluente líquido contendo 10 g de NaOH L o qual deve ser neutralizado por uma corrente ácida composta por 48 g de H 2 SO 4 L Calcular os parâmetros do processo Fazer análise crítica da operação 2 NaOH H 2 SO 4 Na 2 SO 4 2H 2 O V 51 Ls Exemplo de caso real de biorremediação Em 1989 o navio Exxon Valdez se acidentou e acabou ocorrendo o vazamento de 42 mil toneladas de petróleo na costa do Alasca A petrolífera utilizou biorremediação 48 toneladas de fertilizantes para aumentar a população natural de bactérias capazes de degradar o petróleo Bactérias dos gêneros Bacillus Pseudomonas Rhodobacter e Achromobacter são exemplos de microrganismos capazes de degradar petróleo e seus derivados por um processo conhecido como biorremediação Após três anos a área contaminada representava apenas 1 Além das bactérias fungos e plantas também são utilizados para remover ou degradar contaminantes ambientais 6