Classificações de tratamentos

No tratamento secundário de efluentes podemos caracterizá-los de duas formas.  Primeiramente, podemos ter os processos em função da aeração, por exemplo, aeróbios e anaeróbios.

Nos processos aeróbios, a reação ocorre com a presença de oxigênio. Como produto, temos a formação de CO2, lodo e efluente.

Em contrapartida, nos processos anaeróbios, não contamos com a presença de oxigênio. É de se esperar que também tenhamos como produto lodo e efluente. Mas e o CO2?

Neste caso, ao invés de produzirmos CO2, temos a produção de biogás. Por outro lado, podemos classificar, também, os processos da forma como ocorre o crescimento microbiano, isso quer dizer que, o crescimento pode ocorrer disperso no líquido ou aderido em um suporte.

Vamos destrinchar um pouco mais esses processos!?

Processos Aeróbicos no tratamento de efluentes

Como vimos anteriormente, os processos além de poderem ser aeróbios, também podem ser com crescimento disperso ou aderido. Com o crescimento disperso, estes processos ocorrem em lagoas de estabilização.

Em lagoas de aeração facultativa temos a ocorrência tanto do processo aeróbio, quanto do anaeróbio. Como assim?

Neste tipo de lagoa, a aeração, quando de forma natural, o oxigênio é fornecido por difusão atmosférica e ou fotossíntese. De forma artificial, temos o emprego de turbinas para facilitar a entrada de oxigênio, o que gera turbilhonamento na água. Além disso, ocorre apenas na superfície.

Já no fundo, temos a ocorrência do processo anaeróbio.  Em consequência, as zonas intermediárias podem realizar o processo de ambas as formas, sendo assim, dizemos que a aeração é facultativa.

Sobretudo, temos que ter a ocorrência de reações, não? E neste caso, ocorre mais de uma.  O material carbonáceo presente na superfície dos efluentes sofre oxidação enquanto o de fundo sofre fermentação anaeróbica.

Já o material nitrogenado sofre nitrificação.

Por fim, se tratando de lagoas aeradas, temos a mistura completa. Seu mecanismo de funcionamento visa manter sólidos e biomassa suspensos e dispersos no líquido, além de fornecer oxigênio. 

Comparando com os exemplos anteriores, temos um menor espaço de instalação e tempo de permanência. Todavia, os gastos com energia são maiores.

Em conclusão, o último processo aerado ocorre com o emprego de biodisco. Neste caso, o biofilme se adere nos discos e a medida que ocorre a rotação, a matéria orgânica e o ar entram em contato com a biomassa.

Processos anaeróbios no tratamento de efluentes

Os processos anaeróbios ocorrem por fases. 

Primeiramente, temos a ocorrência da hidrólise de moléculas grandes pela ação das enzimas que são liberadas pelas bactérias.

Na segunda fase, as bactérias produzem álcoois, ácidos, amônia e CO2 através da transformação dos macronutrientes presentes na matéria orgânica. Designamos essa fase como fase ácida.

Por fim, a fase metanogênica é onde ocorre realmente a formação do biogás , composto majoritariamente por metano, pela reação do dióxido de carbono com o hidrogênio. No decorrer da reação, verifica-se uma queda na velocidade de reação por conta do “isolamento” bacteriano pela formação de bolhas.

Esses equipamentos, conhecidos como biodigestores, podem funcionar tanto em bateladas como em operação contínua. Em suma, qual processo utilizar?

Essa resposta dependerá da sua matriz efluente, bem como teríamos que avaliar o processo com melhor custo benefício.

Acompanhem o blog da engenharia para ficarem por dentro dos próximos tópicos.

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Inicialmente, vamos relembrar algumas questões de artigos anteriores. Será que em um processo químico conseguimos converter todo reagente em produto? 

Se a sua resposta foi não, você acertou. Contudo, os efluentes industriais não são oriundos apenas de processos químicos, ou seja, toda e qualquer indústria gera efluentes.

Semelhantemente, possuímos efluentes domésticos, água, onde podem ser empregados os mesmos princípios.

O que é feito?

Alguns efluentes são reutilizados e outros são despejados na natureza. Mas, os efluentes gerados, antes de serem reutilizados e ou descartados, precisam ser tratado, de forma a agregar valor comercial ou minimizar/eliminar os impactos ambientais e danos à saúde humana.

Tudo isso, é claro, normalizado pelas legislações vigentes para tal. Por exemplo, a Resolução 357 do CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente).

Tratamento de efluentes

Antes de mais nada, o processo de tratamento de efluentes é uma série de operações que visam reduzir e/ou eliminar contaminantes.

Isso posto, essas operações podem ser de caráter físico, químico, e ou biológico a depender da matriz contaminante. O tratamento físico abrange toda a parte de separação física.

Em contrapartida, o tratamento químico emprega substâncias químicas em seu processo. Essa substância, por sua vez, reage com os compostos presentes no efluente a ser tratado. O tratamento biológico utiliza microrganismos que são capazes de causar degradação na matéria orgânica presente no efluente.

Ainda, pode ser que haja necessidade de empregar as três técnicas devido a complexidade e grau de contaminação do efluente. Vamos compreender as etapas do tratamento de um efluente industrial bem como nos aprofundarmos nessas técnicas?

Etapas no tratamento de efluentes

Nesta fase do processo, o efluente segue uma sequência, que, pode ou não ser executada em sua maioria. Essas etapas são a que segue: pré-tratamento ou tratamento preliminar, tratamento primário, tratamento secundário e, por fim, terciário.

Sendo assim, como a intenção é abordar de forma mais aprofundada, criaremos uma minissérie, e em cada episódio trataremos de cada etapa do tratamento de efluentes

Pré-tratamento 

Nessa etapa ocorre a separação de material grosseiro, flutuante e ou passível de sedimentação. Nesse ínterim, podem ser utilizados grades, desarenadores, filtros, etc.

A técnica de gradeamento visa separar por exclusão materiais presentes nos efluentes industriais que possam vir a causar danos em equipamentos industriais e corpos receptores, e entupimento de tubulações . Nada mais é que barras de metal.

Já a desarenação remove a areia devido a diferença de massa específica da areia e da solução. Isso quer dizer, a areia por ser mais densa, decanta.

Analogamente, as caixas separadoras de água e óleo possuem o mesmo mecanismo de funcionamento, sendo assim, ocorrendo por diferença de densidade. Todavia, a camada de óleo vai para a superfície.

Por vezes, modificamos os equipamentos, ou melhor, promovemos melhorias para que possamos obter uma maior eficiência no tratamento de efluentes industriais. Dessa forma, a utilização de chicanas faz com que partículas menores colidam com a mesma e decantem.

Em contrapartida, quando contamos com partículas com diâmetro maiores que 1mm podemos lançar mão de peneiras. Normalmente, os espaçamentos do material giram em torno de 0.5 a 2,0 mm.

Por fim, e não menos importante, temos os filtros de areia. Esses equipamentos, em grande maioria, contém em sua composição carvão ativado que, devido a interações de van der Waals, adsorvem em sua superfície pequenas partículas orgânicas presentes na matriz dos efluentes contaminantes.

Em conclusão, nessa primeira parte abordamos os equipamentos e metodologias mais utilizadas nessa etapa preliminar de tratamento de efluentes.

No próximo bloco, falaremos da etapa primária de tratamento de efluentes. Sendo assim, continuem acompanhando o Blog para não perderem nenhum artigo dessa série.

E claro, não deixe de compartilhar e interagir, Até logo !

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Contudo, essa problemática da água não é uma peculiaridade apenas do Rio, e também tivemos problemas anteriores com essa temática.Com o passar dos anos, a taxa de crescimento populacional tende a aumentar.

Como resultado, temos um maior consumo de água e uma maior produção de esgotos, tanto residuais quanto industriais.

Poderíamos deixar os esgotos de lado e utilizarmos água “limpa”?

Sim! Porém, garanto que não é a melhor solução.

Pois, apesar da superfície do nosso planeta ser 70 % água, cerca de 95% é água salgada, não sendo disponível para uso, o que torna esse recurso escasso.

 Já existem países que sofrem com a falta de água.

Sendo assim, faz-se necessário o investimento em estações de tratamento e em novas técnicas para reutilização das águas.

Esse recurso para ser utilizado, tanto nas indústrias quanto para uso pessoal, passa por diversas etapas de tratamento e técnicas variadas.

Vamos conhecer todo o processo?

Principais poluentes

As águas oriundas de efluentes industriais como em residências possuem poluentes característicos a saber.

Nas indústrias, os principais contaminantes são DBO, DQO, alcalinidade, pH, compostos nitrogenados, compostos fosforados, metais pesados, cor, suspensões e óleos.

Por outro lado, nos efluentes residuais também contamos com a presença de fármacos e resíduos orgânicos, pesticidas, dentre outros.

O que encontra-se, em maior quantidade neste meio, são os esteróides.

Para ilustrar, olhem a tabela abaixo.

Todavia, pode-se pensar que a presença desses últimos poluentes na água pode ser advinda principalmente do descarte incorreto tanto da população quanto das indústrias.

Porém, temos que levar em conta que os medicamentos que consumimos não são completamente metabolizados, sendo excretados através da urina e das fezes, que por sua vez, constituem o esgoto.

Métodos de tratamento da água nas industrias

O tratamento de água proveniente da indústria passa, geralmente, por três etapas:

• A primeira etapa constitui tratamentos físicos na qual utiliza-se, por exemplo, a filtração e a sedimentação.
• Segundo, utiliza-se métodos biológicos para redução das concentrações de DBO e DQO presente na água.
• E por fim, técnicas tais como a adsorção, troca iônica, membranas cristalização e evaporação.

Dentro dessas macrodivisões, podem ser empregadas técnicas mais específicas a depender do investimento e do grau de pureza que deseja-se ter. Essas metodologias seguem metodologias de operação diferentes.

Outros processos como osmose reversa e eletrodiálise já foram empregados com o intuito de promover a reutilização da água pela indústria.

Etapas de tratamento da água residual

Analogamente ao tratamento de água industrial, a água residual também passa por diversas etapas de tratamento, divididas em físicos, químicos e biológicos, até serem disponibilizadas para uso.

As estações de tratamento de efluentes seguem, por convenção, etapas padrão de tratamento da água, por exemplo: cloração, ajuste e correção do pH, coagulação, floculação, decantação, filtração, fluoretação.

Contudo, a metodologia tradicional não garante sustentabilidade ao processo devido a limitações técnicas e econômicas. Em outras palavras, tais metodologias tendem apenas a concentrar o resíduo, podendo a vir a causar problemas ambientais com a eliminação dos rejeitos do tratamento.

Diante disso, novas técnicas vêm sendo estudadas para solução desta problemática.

Técnicas avançadas no tratamento de água 

Dentre as novas metodologias para o tratamento da água, a que mais tem se destacado é através dos processos oxidativos.

Nesse estudo utiliza-se espécies transitórias (radicais) como precursor na reação de oxidação, por exemplo, radicais hidroxila (OH-) que possuem alto poder oxidante e pouca seletividade.

Essas espécies são formadas através de processos fotoquímicos ou empregam alta energia, e, cada processo, possui um mecanismo de iniciação diferente.

Vamos conhecer de forma superficial essa nova abordagem!?

Primeiramente, vamos falar da fotólise. Neste processo, temos a utilização da radiação UV para promoção da formação de espécies oxidativas dentro do próprio meio como NO3– e Fe3+.

Uma variação da utilização dos raios ultravioleta são a peroxidação foto-assistida onde tem-se a introdução no meio de peróxido de hidrogênio (H2O2), a famosa água oxigenada.

Outrossim, no processo foto-fenton, tem-se a “transformação” de Fe3+ em Fe2+ que promove a formação da hidroxila, através da clivagem do peróxido.

E, por último, a utilização de dióxido de titânio como fotocatalisador.

Outras metodologias no tratamento da água.

Outras técnicas podem ser utilizadas, por exemplo: sonoquímica, com o emprego do ultrassom que geram a implosão de bolhas formadas dentro do líquido liberando grande quantidade de energia. Nesse processo, a temperatura pode chegar a 5000 ºC e 1000 atm de pressão.

A ozonólise, com o emprego de ozônio.

Por fim, pode-se gerar a cavitação do líquido e posterior colapso das cavidades geradas devido a expansão do líquido. Para isso, deve-se forçar a passagem do líquido através de orifícios, tubos venturi, turbinas onde obteremos um aumento da energia cinética e uma queda brusca de pressão.

Eficiência do tratamento de efluentes

Em suma, a técnica utilizada, como dito anteriormente, vai depender da disponibilidade econômica e de qual o objetivo do tratamento, ou seja, qual contaminante deseja-se remover.

Analogamente, ou se falar de eficiência no tratamento, deve-se levar em conta  o poluente que deseja-se remover, e se, no final do tratamento, a presença de contaminantes está dentro da faixa desejável e permitida para reuso.

Logo, é necessário fazer um estudo da matriz de contaminantes da água a ser tratada. E, no caso do Rio de Janeiro e afins, colocar em prática em caráter de urgência.

Para saber mais dos acontecimentos no Rio de Janeiro, leiam o artigo no link.

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