Curso sobre tratamento de efluentes industriais Características físico-quimicas

1. UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDOFACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURACURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOSCURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL Curso sobre tratamento de efluentes industriaisCaracterísticas físico-quimicas Prof. Marcelo Hemkemeier Prof. Paulo Roberto Koetz Prof. Vandré Barbosa Brião

2. Resíduos

3. Resíduos

4. Efluentes da Indústria. 1

5. Efluentes da Indústria. 2

6. Parâmetros dos Efluentes • A matéria prima da agroindústria é de origem agrícola e pecuária. • Proteínas, carboidratos e lipídios. • A agroindústria não transforma quimicamente • Indústria de fermentações. • Hidrólise por aquecimento e acidez. • Degradação da matéria prima. • Nos efluentes estas substâncias estão em pequenas concentrações e em início de degradação

7. Parâmetros físicos • Odor • Cor • Temperatura • Viscosidade • Espumas

8. Parâmetros físico-quimicos • pH • Sólidos totais fixos e voláteis • Sólidos suspensos fixos e voláteis • Sólidos dissolvidos fixos e voláteis • Sólidos decantáveis

9. Parâmetros químicos orgânicos • DBO • DQO • COT • Óleos e gorduras

10. Parâmetros químicos inorgânicos • Alcalinidade • Nitrogênio amoniacal • Nitratos (NO3 )+ Nitritos (NO2) (NOx) • Fósforo • Sulfetos • Sulfatos • Metais: Fe, Al, Sn, Co, Li • Metais pesados: Cd, Mo, Pb, Hg

11. Determinação. Parâmetros físicos. 1 • Temperatura • Medida com termômetros químicos ou eletrônicos. • Cor • Não é determinada quantitativamente no Brasil. • O efluente não deve ter uma coloração que altere o aspecto visual do corpo receptor. • Odor • Não é determinado quantitativamente como odor

12. Determinação. Parâmetros físicos. 2 • Espuma • Visual. • Espumas pemanentes • detergentes não biodegradáveis • Espumas desfeitas • Presença de proteína solúvel. • Turbidez • Matéria em suspensão, terra, matéria orgânica finamente dividida e microorganismos • Turbidímetro.

13. Dúvida • Espuma • Emulsão de ar em água. • Escuma • A gordura e as proteínas que flotam.

14. Determinação. Parâmetros físicos. 3 • Sólidos totais (ST) • Uma alíquota da amostra é secada a uma temperatura de 103-105ºC, até peso constante • A matéria orgânica ou mineral pode se volatilizar, o que é causa de erros. • Sólidos suspensos totais (SST) • Uma alíquota da amostra é filtrada em lã de vidro ou em membrana de fibra de vidro, de 4,7 mm de diâmetro e 0,4 m de porosidade (Millipore AP 40) • O material é secado à 103-105º C. • Sólidos dissolvidos totais (SDT) • SDT = ST - SST

15. Determinação. Parâmetros físicos. 4 • Sólidos fixos totais (SFT) • Calcinação à 550ºC • Resíduo pesado até peso constante • Pode haver perda de peso por volatilização parcial ou aumento de peso por formação de óxidos. • Sólidos voláteis totais (SVT) • Cálculo direto • O teste dá uma boa indicação da quantidade de matéria orgânica constituinte de uma água residuária • SVT = ST - SFT

16. Determinação. Parâmetros físicos. 5 • Sólidos sedimentáveis • Volume de sólidos que sedimentam após uma hora. • Teste simples, que pode ser feito junto à planta

17. Determinação. Parâmetros químicos. DBO • O mais antigo dos testes de caracterização das cargas poluidoras orgânicas ainda em uso • Quantidade de oxigênio consumida por uma alíquota de amostra de efluente, diluída com água saturada de oxigênio dissolvido (O.D), nutrientes e tampões • Inoculada de microorganismos, sob condições especiais • O teste padrão do “Standard Methods” determina uma incubação a 20 ºC por 5 d

18. Determinação. Parâmetros químicos. DBO • Vantagens • A melhor aproximação com o fenômeno que ocorre na natureza • Décadas de emprego deste parâmetro, servem como valores comparativos e orientativos • Desvantagens • Ele não determina a totalidade da matéria oxidável. • Possibilidade da presença de inibidores. • Presença de redutores (sulfetos e íons ferrosos). • Erros de diluição ou de escolha do inoculo. • Testes na 2ª feira ou 3ª feira terminam no sábado ou domingo. • Frascos de incubação e capacidade de estufa a 20ºC.

19. Determinação. Parâmetros químicos. DBO • Quantidade de matéria orgânica numa água residuária que é oxidada pelo dicromato de potássio (K2Cr2O7) em meio ácido sob refluxo. O teste é de fácil execução, mas deve ser realizado com cuidado. Cr2O7-2 Cr+3 Dicromato Cromico

20. Determinação. Parâmetros químicos. DBO • Compostos orgânicos se oxidam em mais de 95% a 100% • Os orgânicos volatéis reagem de acordo com o seu contato com o oxidante • Compostos alifáticos de cadeia reta são oxidados mais efetivamente em presença de sulfato de prata

21. Determinação. Parâmetros químicos. DBO • Os cloretos são os principais interferentes. • Precipitam a prata e inativam o íon prata. • Também formam íon crômico reagindo com o dicromato

22. Determinação. Parâmetros químicos. DBO • Redução da interferência dos cloretos • Complexação dos cloretos com HgSO4. • 1 g de HgSO4 para 50 mL da amostra se Cl < 2.000 mg.L-1 • A relação HgSO4/Cl-1 deve ser10:1. • Se Cl-1 > 2 000 mg.L-1 use a técnica específica do SMWW.

23. Determinação. Parâmetros químicos. DBO • Interferências • Ferro ferroso, sulfetos, manganoso, são oxidados quantitativamente • Nitritos consomem 1,1 m/m O2/N-NO2 • A amônia e seus derivados não dão DQO • Os haletos interferem, mas são raros em efluentes

24. Carbono orgânico total (COT) • Quantidade de CO2 produzida pela oxidação catalítica a 900ºC da matéria orgânica • O teste não determina substâncias não orgânicas (sulfitos ou compostos nitrogenados) que dão “demanda de oxigênio” • Vantagens • O método é fácil e reprodutível • . Ideal quando a água residuária contém matéria orgânica como componente principal • Desvantagens • O aparelho é caro e exige manutenção especializada.

25. Determinação. Parâmetros químicos. Nitrogênio • Nitrogênio total kjeldahl • Fepam • Nitrogênio amoniacal total • Conama • Amônia

26. Determinação do NTK • Digestão ácida da amostra • Ácido sulfúrico (H2SO4) • O nitrogênio orgânico em inorgânico. • A amostra digerida é destilada por arraste de vapor, sob a forma de nitrogênio amoniacal, obtida por deslocamento com hidróxido de sódio. • A amônia recolhida em solução fraca de ácido bórico, é titulada com solução de ácido sulfúrico, o que determina a quantidade de nitrogênio total da amostra.

27. Determinação do NTK Norg + N-NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4 (NH4)2SO4 + 2 NaOH  2 NH4OH + Na2SO4 2 NH4OH + H2SO4  (NH4)2SO4 + 2 H2O

28. Determinação do N-NH3 N-NH3 + H2O  NH4OH NH4OH + H2SO4  (NH4)2SO4 + 2 H2O

29. Determinação. Parâmetros químicos. P • Fósforo • Fosfatos, ortofosfatos, polifosfatos orgânicos ou minerais. • Proliferação de algas • que prejudicam e encarecem os tratamentos de água potável. • Determinação • Colorimetria. • Método do metavanadato • Método do ácido ascórbico • Método do ácido fenoldissulfônico

30. Determinação de sulfatos e sulfetos • Sulfatos • Turbidimetria. Todos os íons sulfato reagem com BaCl2. • Eles se reduzem a sulfetos.. • Sulfetos • Iodometria. Os sulfetos são responsáveis pelo mau cheiro em processos anaeróbios.

31. Determinação de nitratos e nitritos • Nitratos e nitritos • Nitritos • Análises colorimétrica • Nitratos • Redução de nitratos com Cádmio metálico e análise colorimétrica de nitritos.

32. Determinação de Óleos e Graxas • Análise gravimétrica. • Complexidade das moléculas envolvidas • Amostragem • Tomada de alíquotas.

33. Óleos e gorduras

34. Determinação. Parâmetros químicos • Substâncias minerais • A presença de substâncias minerais é importante desde que a água que receba os efluentes seja usada para o abastecimento doméstico • Na agroindústria, o principal componente mineral é o sódio das salmouras, das salgas e de detergentes.

35. Determinação. Parâmetros químicos Determinação. Parâmetros químicos • Acidez e alcalinidade • A acidez e a alcalinidade são devidos à presença de ácidos orgânicos e minerais, sais de ácidos ou bases fracas e substâncias alcalinas.

36. Determinação. Parâmetros químicos • Surfactantes • Substancias tenso ativas dos sabões e detergentes sintéticos • Provocam espuma nos corpos receptores, criando problemas estéticos

37. Determinação. Parâmetros químicos • Compostos tóxicos • Importância limitada como parâmetros de poluição na indústria de alimentos • Importância relativa para outras indústrias

38. Características físico-químicas dos efluentes

39. Características físico-químicas dos efluentes • A referência padrão para as análises físico-químicas de efluentes • “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater¨ • APHA.

40. Características físico-químicas dos efluentes • SIGNIFICADO SANITÁRIO DE ALGUNS PARÂMETROS • Alcalinidade • Efeito tampão e sabor • Alumínio • Não tóxico. Sedimentação nas tubulações. • Antimônio • Perigoso se >0,01 mg.L-1. Só é menos tóxico que o arsênio

41. SIGNIFICADO SANITÁRIO DE ALGUNS PARÂMETROS • Arsênio • Presente normalmente no corpo humano • Sistêmico • Cumulativo nos peixes - náuseas, vômito, diarréia, dores abdominais, coma, morte. • Bário • Estimulante muscular (coração). 1 mg.L-1. • Dose fatal 550 mg.L-1 a 600 mg.L-1. • Berilio • 11,0 mg.L-1 em águas não duras.

42. SIGNIFICADO SANITÁRIO DE ALGUNS PARÂMETROS • BCP • Bifenil policlorados • Bi • Prejudica os dentes. Sem limites. • Boro • Borismo - Em grande quantidade afeta o sistema nervoso central. Não tem limites.

43. SIGNIFICADO SANITÁRIO DE ALGUNS PARÂMETROS • Cádmio • Altamente tóxico - Causa mortes em seres humanos - 0,010 mg.L-1. • Provoca mudanças histológicas em várias partes do corpo. • Calcio • Só provoca dureza na água. • Chumbo Pb • 0,1 mg.L-1. Cumulativo. Neurológicos mentais. SNC, anemia.

44. SIGNIFICADO SANITÁRIO DE ALGUNS PARÂMETROS • Cianeto - 0,2 mg.L-1. • Selênio - Discutível. Essencial ao metabolismo dos recém nascidos. Citado como carcinogênico. • CN-1 - Pode ocorrer até 0,2 mg.L-1 em águas naturais. Age direto na hemoglobina do sangue.

45. SIGNIFICADO SANITÁRIO DE ALGUNS PARÂMETROS • Cianeto • 0,2 mg.L-1. • Selênio • Discutível. Essencial ao metabolismo dos recém nascidos. Citado como carcinogênico. • CN-1 • Pode ocorrer até 0,2 mg.L-1 em águas naturais. Age direto na hemoglobina do sangue.