TREATMENT OF INDUSTRIAL EFFLUENT THROUGH SLUDGE VOLUMETRIC INDEX ANALYSIS
REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/fa10202409211807
Geovanna Rafaela Pasuch Hauenstein
Daniel Colombari Filho
Julia Couri Trevizan
Ricardo Bortoletto Santos
Isadora Alves Lovo Ismail
RESUMO
A geração descontrolada de resíduos ligada aos elevados padrões de produção, comercialização e descarte de materiais ocasionou graves problemas ambientais, sociais e econômicos. O tratamento e a destinação correta de resíduos sólidos se tornaram tópicos de extrema importância. Devido aos elevados custos para destinação ambientalmente adequada, é necessário que haja uma diminuição prévia de seu volume, onde tecnologias como o adensamento por gravidade tornam economicamente mais viável o descarte do resíduo gerado. Estudos como o Índice Volumétrico de Lodo proporcionam a escolha do melhor coagulante e dosagem a ser utilizados dentro do tempo disponível para sedimentação.
Palavras-chave: Resíduos Sólidos. Tratamento. Adensamento por Gravidade. Sedimentação. Polímeros.
ABSTRACT
The uncontrolled generation of waste linked to high standards of production, commercialization and disposal of materials has caused serious environmental, social and economic problems. The treatment and correct disposal of solid waste have become extremely important topics. Due to the high costs for environmentally appropriate disposal, it is necessary to previously reduce its volume, where technologies such as gravity densification make it more economically viable to dispose of the waste generated. Studies such as the Sludge Volumetric Index provide the choice of the best coagulant and dosage to be used within the time available for sedimentation.
Keywords: Solid Waste. Treatment. Gravity Densification. Sedimentation. Polymers.
INTRODUÇÃO
Em consequência do desordenado crescimento populacional e acelerado processo de ocupação territorial, aliados aos elevados padrões de produção, consumo e descarte de bens materiais, a geração de desmesurados volumes de resíduos sólidos é um dos mais graves problemas ambientais, sociais e econômicos enfrentados pela sociedade moderna (Santos et al.,2014; Baptista et al.,2019).
Segundo a Norma ABNT NBR 10.004:2004, os resíduos sólidos são todos aqueles, no estado sólido ou semissólido, que se originam de atividades industriais, domésticas, agrícolas, comerciais, de serviços e de varrição, bem como os lodos gerados pelo processo de tratamento de água e líquidos que possuam características que tornem inviável o seu lançamento em corpos de água ou na rede pública de esgotos (Brasil, 2004).
Ainda conforme a ABNT NBR 10.004, esses resíduos são classificados de acordo com sua periculosidade (inflamáveis, explosivos ou reativos) e de características infectocontagiosas (toxicidade e patonegicidade):
- Resíduos Classe I: os resíduos pertencentes à Classe I são aqueles considerados perigosos devido suas características físico-químicas e biológicas, pois apresentam riscos ao meio ambiente e à saúde pública (Brasil, 2004).
- Resíduos Classe II A: os resíduos que fazem parte da Classe II A são considerados resíduos não perigosos e não inertes, pois apresentam propriedades como solubilidade em água, biodegradabilidade e combustibilidade (Brasil, 2004).
- Resíduos Classe II B: os resíduos que fazem parte da Classe II B são os resíduos considerados não perigosos e inertes, não apresentando riscos ao meio ambiente e à saúde pública quando em concentrações pré-definidas (Brasil, 2004).
Segundo dados obtidos pelo SINIR (2021), no Brasil foram geradas, no ano de 2019, 84.458.286,64 t de resíduos sólidos urbanos; 10.285.292,14 t de resíduos de serviços de saúde; 58.069.035,86 t de resíduos de construção civil e, em relação aos resíduos industriais, 28.587,01 t de resíduos perigosos e 2.166,3 t de resíduos não perigosos.
Para promover a diminuição dos impactos causados ao meio ambiente e à saúde humana devido ao gerenciamento e disposição incorretos de resíduos sólidos, novas tecnologias de tratamento foram implementadas. A escolha da melhor tecnologia de tratamento a ser aplicada envolve critérios econômicos, sociais, ambientais e técnicos, bem como a área de aplicação, e podem ser de caráter físico (triagem e reciclagem), físico-químico (incineração e combustíveis derivados de resíduos), biológico (compostagem e digestão anaeróbia) e físico-químicobiológico (aterros sanitários) (Baptista et al., 2019).
A problemática na gestão de resíduos traz à tona a preocupação do poder público quanto ao preparo da população e do setor privado para atuação dentro da nova realidade. A fim de estabelecer metas e práticas para o melhor gerenciamento de resíduos sólidos, a Política Nacional de Resíduos Sólidos foi instituída, através da Lei n° 12.305, em 02 de agosto de 2010, aprovada pelo Congresso Nacional e regulamentada pelo Decreto n° 7.404, em 23 de dezembro de 2010 (Santos et al., 2014; Oliveira et al., 2018; Baptista et al., 2019).
A PNRS prevê a prática do consumo sustentável através dos princípios, objetivos, diretrizes, ações e metas estabelecidos, determinando os instrumentos necessários para o gerenciamento ambientalmente correto e a gestão integrada de resíduos sólidos (IPEA, 2012). A Política Nacional de Resíduos Sólidos traz consigo 11 princípios e 15 objetivos, vinculados à 19 instrumentos. Em seus princípios, a PNRS conta com a prevenção e precaução, o desenvolvimento sustentável e a responsabilidade compartilhada, por meio de instrumentos como coleta seletiva, monitoramento e fiscalização ambiental, termos de compromisso e planos de resíduos sólidos, a fim de alcançar os objetivos como a proteção da saúde pública e da qualidade ambiental e estímulo à rotulagem ambiental e ao consumo sustentável (Brasil, 2010). Ainda que estando em vigência desde 2010, a Política Nacional de Resíduos Sólidos ainda é um desafio para os órgãos ambientais estaduais no que se refere ao cumprimento das diretrizes prenunciadas na Lei pelo setor produtivo, onde observa-se ainda disposições sem tratamento prévio (IPEA, 2012; Baptista et al., 2019).
Alinhado a isso, a Organização das Nações Unidas elaborou em 2015 os 17 Objetivos de Desenvolvimento Sustentável, que devem ser aplicados por todos os países do mundo até o ano de 2030. São 17 objetivos e 169 metas, divididas entre os três pilares do desenvolvimento sustentável: desenvolvimento social, desenvolvimento econômico e desenvolvimento ambiental (Nações Unidas Brasil, 2015; Scarin, 2017).
Na Figura 1, estão dispostos os 17 Objetivos de Desenvolvimento Sustentável:
Figura 1 – 17 Objetivos de Desenvolvimento Sustentável.
Fonte: ONU, 2015.
Conforme dados expostos pelas Nações Unidas Brasil (2024), no ano de 2024 foram disponíveis $188,3 milhões em recursos para a implementação dos ODS’s no Brasil, sendo o Objetivo de Desenvolvimento Sustentável 16 o que mais recebeu meios (18,90%).
A sociedade e os processos industriais geram cada vez mais resíduos, sejam eles sólidos, líquidos ou gasosos, muitas vezes descartados de maneira descontrolada, o que acarreta sérios danos ambientais de consequências substantivas. A urgência em utilizar-se dos recursos naturais de maneira sustentável traz a gestão de resíduos como uma atuação de extrema importância na atualidade a fim de se reduzir os impactos ambientais e à saúde humana (Santos et al., 2014). O objetivo deste trabalho foi realizar um estudo voltado à escolha do melhor condicionante químico a ser utilizado no tratamento e redução de resíduos de uma indústria química que atende o setor sucroalcooleiro, através da avaliação da concentração de sólidos suspensos por ensaios de índice volumétrico de lodo pelo método tradicional.
DESENVOLVIMENTO
Os resíduos sólidos industriais, de acordo com o SINIR (2024), “são aqueles gerados nos processos produtivos e instalações industriais”, considerados uma das principais fontes de degradação ambiental. O setor industrial gera diferentes tipos de resíduos, que por sua vez, possuem diversas características. Sendo originados de processos industriais como os ramos químicos, petroquímicos, alimentício, metalúrgico, de mineração, etc; os resíduos industriais podem ser divididos entre resíduos de processo, lodos, cinzas, óleos, plásticos, papel, borracha, madeira, resíduos ácidos ou alcalinos, entre outros, onde aproximadamente 40% deles são considerados resíduos perigosos (IPEA, 2012; Orth; Baldin; Zanotelli, 2014).
Progressivamente mais, o setor industrial está adotando medidas relacionadas ao seu melhor desempenho ambiental, resultando em significativas mudanças nos padrões de produção, comercialização e consumo, atrelados a um novo perfil consumidor e normas cada vez mais exigentes (Coelho et al., 2011).
Inicialmente, definiu-se o resíduo sólido que seria estudado no presente trabalho. Foi utilizado o resíduo sólido proveniente de uma indústria química que atende o setor sucroalcooleiro, localizada no município de Sertãozinho, estado de São Paulo. Na empresa, devido à alta cartela de produtos ofertados, o resíduo apresenta diferentes características, a variar-se de acordo com o momento da coleta da amostra.
A coleta da amostra foi realizada no dia 01 de abril de 2024, na entrada da Estação de Tratamento de Efluentes da empresa. Foram feitas análises físico-químicas para caracterização do resíduo (pH, turbidez, sólidos totais, sólidos suspensos totais e sólidos dissolvidos totais) e após, definidos os parâmetros e condições para os respectivos ensaios.
Foram escolhidos 4 tipos de coagulantes para o estudo do Índice Volumétrico de Lodo: polímero aniônico AN-945, polímero catiônico L-32, polímero catiônico Floc CM e polímero natural Quitosana.
No Quadro 1 estão descritos os polímeros utilizados nos ensaios de sedimentação:
As concentrações dos coagulantes também foram previamente definidas: 4 mg/L, 6 mg/L, 8 mg/L e 10 mg/L.
Os ensaios de adensamento por gravidade foram realizados em uma coluna de sedimentação (proveta) graduada, utilizando-se o volume de 250 mL de efluente em todas as amostras. As soluções de polímeros foram preparadas da seguinte maneira: 1 mL de polímero em 250 mL de efluente para a concentração de 4 mg/L; 1,5 mL de polímero em 250 mL de efluente para a concentração de 6 mg/L; 2 mL de polímero em 250 mL de efluente para a concentração de 8 mg/L; e 2,5 mL de polímero em 250 mL de efluente para a concentração de 10 mg/L, repetindo-se o procedimento para cada um dos 4 coagulantes estudados.
O resíduo foi acomodado na coluna de sedimentação, onde foi agitado de forma manual e posteriormente, deixado em repouso pelo tempo de 30 minutos. O processo foi realizado por 3 vezes para cada uma das concentrações e polímeros utilizados. Após o tempo pré-estabelecido, os dados obtidos foram inseridos em uma planilha Excel para a elaboração dos cálculos de Índice Volumétrico de Lodo.
O parâmetro avaliado para verificação da eficiência das diferentes dosagens de polímero foi o cálculo IVL, obtendo-se então a melhor dosagem para cada polímero.
- Determinação do volume do lodo:
- Decantação por 30 minutos em proveta graduada de 250 mL.
- Determinação do Índice Volumétrico de Lodo:
O Índice Volumétrico de Lodo se dá pelo volume em mL ocupado pelo lodo após o tempo de 30 minutos de sedimentação. Um resíduo sólido que apresenta boa eficiência em sedimentação possui um IVL em torno de 100 mg/L, e, acima de 200 mg/L, já manifesta dificuldade no processo de decantação, conhecido também como bulking (Pinto et al., 2024).
Na Equação 1 está demonstrado o cálculo utilizado para determinação do Índice Volumétrico de Lodo:
Onde:
IVL: Índice Volumétrico de Lodo (L/kg)
H30: Altura da interface após 30 minutos de sedimentação (cm)
H0: Altura da interface no instante inicial (cm)
SST: Concentração de sólidos em suspensão (kg/L)
A Tabela 1 classifica a sedimentabilidade do lodo de acordo com a interpretação do resultado do Índice Volumétrico de Lodo por Von Sperling (2002):
Tabela 1 – Classificação da sedimentabilidade do lodo de acordo com Von Sperling.
Na Figura 4 é apresentada a amostra de efluente. Como pode-se observar, o efluente estudado apresenta um aspecto turvo e coloração escura, com grande presença de sólidos suspensos.
Figura 4 – Amostra de efluente.
Fonte: Autor, 2024.
Na Tabela 2 são apresentados os resultados das análises de caracterização físico-química do resíduo sólido estudado. Todas as análises foram realizadas em triplicata.
Tabela 2 – Caracterização físico-química do resíduo estudado
Fonte: Autor, 2024.
Os ensaios de sedimentação do resíduo sólido foram realizados de acordo com o descrito acima e os resultados obtidos para todos os polímeros estão apresentados abaixo.
- Polímero AN-945:
Na Tabela 3 estão descritos os resultados observados para as diferentes dosagens aplicadas do polímero AN-945, seguida da Figura 5:
Tabela 3 – Resultados obtidos para Polímero AN-945.
Fonte: Autor, 2024.
Figura 5 – Ensaios sedimentação para cálculo do IVL (Polímero AN-945).
Fonte: Autor, 2024.
- Polímero L-32:
Na Tabela 4 estão descritos os resultados observados para as diferentes dosagens aplicadas do polímero, seguida da Figura 6:
Tabela 4 – Resultados obtidos para Polímero L-32.
Fonte: Autor, 2024.
Figura 6 – Ensaios sedimentação para cálculo do IVL (Polímero L-32).
Fonte: Autor, 2024.
- Polímero Floc CM:
Na Tabela 5 estão descritos os resultados observados para as diferentes dosagens aplicadas do polímero, seguida da Figura 7:
Tabela 5 – Resultados obtidos para Polímero Floc CM.
Fonte: Autor, 2024.
Figura 7 – Ensaios sedimentação para cálculo do IVL (Polímero Floc CM).
Fonte: Autor, 2024.
- Polímero Quitosana:
Na Tabela 6 estão descritos os resultados observados para as diferentes dosagens aplicadas do polímero, seguida da Figura 8:
Tabela 6 – Resultados obtidos para Polímero Quitosana
Fonte: Autor, 2024.
Figura 8 – Ensaios sedimentação para cálculo do IVL (Polímero Quitosana).
Fonte: Autor, 2024.
Abaixo, nas Tabelas 7 a 10, estão os resultados dos cálculos do Índice Volumétrico de Lodo para cada polímero e dosagem utilizados, a partir da média de H0 e H30 encontrados para cada amostra:
Tabela 7 – Índice Volumétrico de Lodo para Polímero AN-945.
Fonte: Autor, 2024.
Tabela 8 – Índice Volumétrico de Lodo para Polímero L-32.
Fonte: Autor, 2024.
Tabela 9 – Índice Volumétrico de Lodo para Polímero Floc CM.
Fonte: Autor, 2024.
Tabela 10 – Índice Volumétrico de Lodo para Polímero Quitosana.
Fonte: Autor, 2024.
Na Tabela 11, são demonstrados os resultados de como cada dosagem se comportou nos diferentes tipos de polímeros:
Tabela 11 – Relação de Índice Volumétrico de Lodo (L/kg) para todos os polímeros.
Fonte: Autor, 2024.
No Gráfico 1, apresentado abaixo, pode-se observar como as diferentes dosagens de coagulantes se comportaram nos ensaios de Índice Volumétrico de Lodo:
Gráfico 1 – Índice Volumétrico de Lodo em diferentes coagulantes.
Fonte: Autor, 2024.
CONCLUSÃO
Todos os coagulantes estudados apresentaram um Índice Volumétrico de Lodo abaixo de 50 L/kg, o que demonstra boa eficiência de sedimentabilidade do resíduo estudado, de acordo com Von Sperling (2002).
Diante dos resultados obtidos, pode-se concluir que, com exceção da Quitosana, os outros coagulantes apresentaram os melhores resultados de sedimentação quando utilizados em maiores dosagens. Os polímeros AN-945, L-32 e Floc CM tiveram melhores resultados quando utilizados na concentração de 10 mg/L, além disso, o polímero catiônico Floc CM se mostrou mais vantajoso em relação aos outros, pois, ainda que em uma concentração de 6 mg/L, apresentou melhores resultados quando comparado aos outros na concentração de 10 mg/L.
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