Tratamento de efluentes líquidos

1. SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA
PROF. DR. DENILSON LUZ DA SILVA
GPA-FEQ-ITEC-UFPA
1
TRATAMENTO DE
EFLUENTES LÍQUIDOS

2. 2
1. INTRODUÇÃO
A utilização de água pela indústria pode ocorrer de
diversas formas, tais como: incorporação ao produto;
lavagens de máquinas, tubulações e pisos; águas de
sistemas de resfriamento e geradores de vapor; águas
utilizadas diretamente nas etapas do processo industrial
ou incorporadas aos produtos; esgotos sanitários dos
funcionários.
As águas residuárias industriais contêm uma série de
poluentes, em concentrações variadas, os quais precisam
ser removidos para que os corpos de águas receptoras
não sofram prejuízo e sua qualidade se mantenha dentro
dos padrões fixados na legislação. A remoção de
poluentes constitui o objetivo do tratamento das águas
residuárias.

3. 3
A poluição hídrica pode ser definida como qualquer
alteração física, química ou biológica da qualidade de um
corpo hídrico, capaz de ultrapassar os padrões
estabelecidos para a classe, conforme o seu uso
preponderante. Considera-se a ação dos agentes: físicos
materiais (sólidos em suspensão) ou formas de energia
(calorífica e radiações); químicos (substâncias dissolvidas
ou com potencial solubilização); biológicos
(microrganismos).

4. 4
A poluição pelos efluentes líquidos industriais deve ser
controlada inicialmente pela redução de perdas nos
processos, incluindo a utilização de processos mais
modernos, arranjo geral otimizado, redução do consumo
de água incluindo as lavagens de equipamentos e pisos
industriais, redução de perdas de produtos ou
descarregamentos desses ou de matérias primas na rede
coletora.
Após a otimização do processo industrial, as perdas
causadoras da poluição hídrica devem ser controladas
utilizando-se sistemas de tratamento de efluentes
líquidos.

5. 5
Toda água residuária é representada pela sua vazão Q e as
respectivas concentrações de poluentes: SS
(sedimentáveis ou coloidais), sólidos dissolvidos, DQO,
DBO, N, P, metais pesados, coliformes, acidez, alcalinidade
e assim por diante. O produto da vazão pela concentração
de cada poluente fornece a carga poluidora
correspondente, isto é, a sua força poluidora.
Assim, cada fonte potencialmente poluidora, que
produza uma carga WO de determinado poluente, precisa
reduzi-la de maneira que a carga residual ou
remanescente seja assimilável pelo corpo receptor. Essa
redução é conseguida mediante um sistema de
tratamento que tenha uma eficiência E%, de forma a
produzir um efluente com carga remanescente WR
adequada, ou seja:

6. 6
0
100
1 W
E
WR 







Os tratamentos podem ser classificados por suas
características física, química ou biológica, e suas
combinações; ou como tratamento primário, secundário
e terciário ou avançado. O Quadro 1.1 indica, para cada
tipo de poluente, os processos de tratamento utilizáveis,
cujas conceituações são apresentadas a seguir.

7. 7
Poluente a ser removido Processos
Sólidos sedimentáveis Decantação, flotação, peneiramento
Sólidos coloidais Floculação + decantação ou flotação
Matéria orgânica biodegradável Processos biológicos aeróbios (lodos ativados, valos de
oxidação, filtros biológicos, lagoas aeradas, filtros, reatores de
fluxo ascendente)
Microrganismos patogênicos Processos biológicos, desinfecção
Matéria orgânica estável Adsorção em carvão ativado, oxidação química
Nitrogênio Lagoa de maturação, nitrificação + desnitrificação, troca iônica
Fósforo Precipitação química, troca iônica
Metais pesados Precipitação química, troca iônica
Sólidos dissolvidos inorgânicos Troca iônica, osmose reversa, eletrodiálise
Óleos e graxas Separador de óleo, flotação
Quadro 1.1: Processos para tratamento de águas
residuárias.

8. 8
2. IMPACTOS AMBIENTAIS
2.1 Definição
São todas alterações no meio ambiente provocadas
exclusivamente pela conduta ou atividade humana,
atingindo direta ou indiretamente a saúde, a segurança e
o bem estar da população, atividades socioeconômicas, a
biota, as condições estéticas e sanitárias do meio
ambiente ou a qualidade dos recursos ambientais.

9. 9
2.2 Principais Parâmetros que Impactam nas Águas:
Carga Orgânica:
• Consumo excessivo do oxigênio dissolvido, com
conseqüente diminuição e morte de microorganismos
e peixes;
• Aumento da turbidez da água;
• Maus Odores (causado pela decomposição bacteriana
anaeróbia);
• Exige maior dificuldade ao tratamento de Estações de
Tratamento de Água.

10. 10
Materiais Tóxicos e Metais Pesados:
• Toxidez;
• Transferência na cadeia alimentar;
• Morte de peixes;
• Dificuldade às ETA’s.
Vírus e Bactérias Patogênicas
• Causam doenças nos homens e animais;
Materiais em Suspensão
• Assoreamento no corpo receptor;
• Torna imprópria a utilização do meio para o lazer.

11. 11
Óleos e Graxas
• Formação de espumas;
• Interferência na decomposição biológica;
• Dificuldade às ETE’s;
• Prejudicam áreas de lazer.
Nutrientes: Nitrogênio e Fósforo
• Eutrofização de lagoas e pântanos;
• Dificulta a operação das ETE´s
pH
• Efeitos sobre a flora e a fauna;
• Restrições da utilização na agricultura;
• Aumento da toxidez de certos compostos (metais
pesados, amônia, gás sulfídrico).

12. 12
Temperatura
• Aumento das reações químicas e biológicas;
• Redução do teor de oxigênio dissolvido;
• Diminuição da viscosidade da água;
• Aumento da ação tóxica de alguns compostos.
3. CARACTERÍSTICAS DOS EFLUENTES.
3.1 Constituintes dos Efluentes
A escolha da tecnologia mais adequada para o
tratamento de um efluente depende da análise
detalhada dos tipos e características dos contaminantes
que deverão ser eliminados ou minimizados, já que a
maioria dos processos e operações unitárias de
tratamento, com pequenas exceções, são aplicáveis para
classes muito específicas de contaminantes.

13. 13
De um modo geral, todos os contaminantes existentes
dividem-se seis classes, conforme mostra o Quadro 3.1.
Para cada uma dessas classes há técnicas de tratamento
próprias. Contudo, na maior parte dos casos, apenas a
combinação de duas ou mais técnicas de tratamento é
eficiente.
CLASSE CONTAMINANTES EXEMPLOS
1 Sais inorgânicos
dissolvidos
Íons metálicos e não metálicos ( 
Cl , 
F , 
2
4
SO , 
3
NO ,

2
Ca , 
6
Cr , 
K , 
2
Mg , 
CN , 
3
HCO , 
4
NH , etc.)
2 Gases dissolvidos 3
NH , S
H2
3 Compostos orgânicos
dissolvidos
Solventes, pesticidas, herbicidas, tensoativos e
açúcares, entre outros
4 Partículas em
suspensão
Areia, sílica coloidal, sais insolúveis, sólidos
suspensos diversos
5 Microorganismos Bactérias, vírus, protozoários, fungos, leveduras
6 Óleos e graxas

14. 14
Muitas indústrias despejam, em corpos receptores, águas
residuárias provenientes de diversas etapas do
processamento de suas matérias-primas, contendo
compostos químicos não existentes em águas naturais,
ou mesmo inexistentes na natureza. Dentre esses
poluentes citam-se: íons metálicos tóxicos, compostos
orgânicos, inorgânicos e sintéticos, e muitos materiais
refratários a qualquer espécie de degradação natural.
Além disso, águas residuárias industriais frequentemente
são portadoras de cargas térmicas, turbidez, cor e acidez
ou alcalinidade.
O Quadro 3.2 ilustra alguns tipos de resíduos industriais e
as principais indústrias que os produzem.

15. 15
Tipo de resíduo Atividade
Industrial contribuinte
Hidrocarbonetos Poços de petróleo
Refinação de petróleo
Fabricação de estireno
Fabricação de butadieno
Processamento de borracha natural
Postos de gasolina etc.
Resíduos fenólicos Produção de gás e coque
Destilação de alcatrão
Indústrias químicas em geral
Fabricação de resinas sintéticas
Destilação de madeira
Fabricação de tintas
Resíduos de natureza
bioquímica
Curtumes
Indústria farmacêutica
Indústria de álcool
Indústrias têxteis
Indústrias de celulose
Indústrias alimentícias
(enlatados, laticínios, açúcar, pescado, desidratação de alimentos)
Resíduos de natureza
predominantemente
mineral
Indústrias de mineração (processos de lavagem)
drenagem de minas
eletrodeposição de metais
abrandamento de água
água de resfriamento
purga de caldeiras
fabricação de baterias
lavagem de carvão
fabricação de produtos fotográficos
outras

16. 16

17. 17
Os diversos componentes presentes na água, e que
alteram o seu grau de pureza, podem ser retratados, de
uma maneira ampla e simplificada, em termos das suas
características físicas, químicas e biológicas. Estas
características podem ser traduzidas na forma de
parâmetros de qualidade da água. As principais
características da água podem ser expressas como:
• Características físicas. As impurezas enfocadas do
ponto de vista físico estão associadas, em sua maior
parte, aos sólidos presentes na água. Estes sólidos
podem ser em suspensão, coloidais ou dissolvidos,
dependendo do seu tamanho;

18. 18
 Características químicas. As características químicas
de uma água podem ser interpretadas através de uma
das duas classificações: matéria orgânica ou
inorgânica;
 Características biológicas. Os seres presentes na água
podem ser vivos ou mortos. Dentre os seres vivos,
têm-se os pertencentes aos reinos animal e vegetal,
além dos protistas.

19. 19
V
Características dos Efluentes Líquidos
Características
Físicas
Características
Químicas
Características
Biológicas
Sólidos Gases Inorgânico Orgânicos
Suspensos
Coloidais
Dissolvidos
Ser Vivo
Animais
Vegetais
Protistas
Matéria em
decomposição

20. 20
3.2 Características Físicas
As principais características físicas das águas residuárias são: seu
conteúdo de sólidos totais, os quais são compostos de material
flutuante, material sedimentável, material coloidal e material em
solução. Outras importantes características físicas incluem
temperatura, cor, odor, turbidez, condutividade e densidade.
Sólidos Totais
Todos os contaminantes da água, com exceção dos gases
dissolvidos, contribuem para a carga de sólidos. Por esta razão, os
sólidos são analisados separadamente, antes de se apresentar os
diversos parâmetros de qualidade da água. Simplificadamente, os
sólidos podem ser classificados de acordo com (i) as suas
características físicas (tamanho e estado) ou (ii) as suas
características químicas.

21. 21
Classificação pelas características físicas:
• Sólidos em suspensão;
• Sólidos coloidais;
• Sólidos dissolvidos.
Classificação pelas características químicas:
• Sólidos orgânicos;
• Sólidos inorgânicos.
Os sólidos totais também designados por resíduos
totais, presentes nas águas, são definidos como toda
matéria que permanece como resíduo depois da
evaporação, à temperatura de 103 a 105 C. A matéria
perdida durante essa evaporação não é considerada
como sólido.

22. 22
Sólidos
totais
Sólidos suspensos
ou não filtráveis
>1µ
Sólidos filtráveis <1 
Sólidos
sedimentáveis >1µ
> 10 
Sólidos não sedim.
> 1  e <10 
Sólidos coloidais
<1µ e >1mµ
Sólidos dissolvidos
<1mµ
orgânicos
minerais
orgânicos
minerais
orgânicos
minerais
orgânicos
(30 %)
(70%)
minerais

23. 23
A distinção entre matéria orgânica e inorgânica leva ao
conceito de sólidos fixos e sólidos voláteis, que são
determinados por combustão controlada a 600 C. Os
sólidos voláteis que correspondem à perda em peso
durante a combustão, são interpretados como matéria
orgânica transformada em CO2 e água.
Cada variável tem seu significado sanitário, desde a
indicação dos poluentes orgânicos (sólidos voláteis) ou
poluentes minerais (sólidos fixos), até os problemas de
assoreamento ou remoção de lodo (sólidos
sedimentáveis).

24. 24
Temperatura
A temperatura das águas residuárias é um parâmetro de
grande importância devido a seu efeito na vida
aquática. A elevação de temperatura por lançamento de
despejos industriais aquecidos, por exemplo, pode
causar danos à espécies de peixes existentes no curso de
água. Além disso, o oxigênio é menos solúvel em água
quente do que em água fria (a água a 0C contém uma
concentração de 14 mg/L de oxigênio; a 20C contêm 9
mg/L; a 35C menos de 7 mg/L).

25. 25
A elevação da temperatura também produz estimulação
das atividades biológicas, resultando em consumo de
oxigênio, juntamente na ocasião em que a água passa a
conter menos esse elemento. Por isso, as condições
sanitárias dos cursos de água tendem a se agravar
durante o verão.
Um aumento súbito na temperatura de cursos de água,
por outro lado, poderá resultar em alta taxa de
mortalidade na vida aquática. Além disso, temperaturas
anormalmente elevadas podem causar o florescimento de
fungos e plantas aquáticas indesejáveis.

26. 26
Cor
Historicamente, o termo “condição” foi usado juntamente
com composição e concentração para descrever uma água
residuária. Condição refere-se à idade da água residuária, a
qual é determinada qualitativamente pela sua cor e odor.
Águas residuárias recentes apresenta, usualmente,
coloração castanho-cinza. Entretanto, como o tempo de
detenção nos sistema coletores aumenta, juntamente com
o desenvolvimento acentuado de condições anaeróbicas, a
cor das águas residuárias muda sequencialmente de cinza
para cinza escuro, e em última instância a negro.

27. 27
Quando a cor da água residuária é negra, essa água
residuária é frequentemente descrita com séptica. Na
maioria dos casos, o cinza escuro e a cor negra das
águas residuárias é devido a formação de sulfetos
metálicos, na qual os sulfetos produzidos sob condições
anaeróbicas reagem com os metais presentes nas águas
residuárias.

28. 28
Odor
Os odores são provocados por gases produzidos pela
decomposição da matéria orgânica. São produzidos,
também, por contaminantes como o fenol, mercaptana,
substâncias tanantes, etc.

29. 29
Turbidez
A turbidez representa o grau de interferência com a passagem da
luz através da água, com relação a material coloidal e sólidos em
suspensão, conferindo uma aparência turva à mesma. O princípio
do método consiste em fazer incidir um feixe luminoso sobre a
amostra. As partículas suspensas refletirão a luz. Parte dessa luz
refletida, mais precisamente, no ângulo de 90o em relação ao feixe
luminoso, irá impressionar uma célula fotoelétrica que transformará
em energia elétrica a quantidade de luz incidente de forma
proporcional. A energia gerada será indicada em um galvanômetro
com escala para leitura direta do valor de turbidez. O aparelho será
calibrado com soluções de turbidez conhecida (padrões) e expressa
o resultado em UFT (Unidade Formazina de Turbidez) ou UNT
(Unidade Nefelométrica de Turbidez).

30. 30
Condutividade
A condutividade elétrica da água (K) é a medida da
habilidade de uma solução em conduzir corrente
elétrica. Por causa da corrente ser transportada por íons
em solução, a condutividade aumenta com o aumento
da concentração de íons. A medida do valor da
condutividade é usada como medida substituta da
concentração de sólidos totais dissolvidos.
A condutividade elétrica em unidades SI é expressa
como milisiemens por metro (mS/m).

31. 31
Constituintes Não-Metálicos Inorgânicos
Os constituintes químicos de uma água residuária são
tipicamente classificados como inorgânicos e orgânicos.
Constituintes químicos inorgânicos incluem nutrientes,
constituintes não-metálicos, metais e gases. Os
constituintes orgânicos de interesse em águas residuárias
são classificados como agregados e individuais.
As fontes de constituintes não-metálicos e metálicos
inorgânicos em águas residuárias derivam da localização
do lençol no abastecimento de água, da contribuição do
uso doméstico, do uso de poços privados (água
subterrânea) e do uso industrial.

32. 32
pH
A concentração hidrogeniônica é um parâmetro
importante de qualidade para ambas as águas naturais e
residuárias. O meio usual de expressar a concentração
hidrogeniônica é como pH, o qual é de definido como o
logaritmo negativo da concentração hidrogeniônica.

33. 33
A faixa de concentração satisfatória para a existência da
maioria da vida biológica é bastante estreita e crítica
(tipicamente 6 a 9). Águas residuárias com concentrações
extremas de íon hidrogênio é de difícil tratamento por
processo biológico, e se a concentração não se altera
antes do descarte, o efluente pode alterar a concentração
nas águas naturais. Para efluentes tratados descartados no
ambiente a faixa de pH usualmente permitida varia de
6,5 a 8,5.
O pH de sistemas aquosos é medido normalmente por um
pH-metro. Vários papeis de pH e soluções indicadoras que
trocam de cor a determinados valores de pH são ainda
utilizados, por comparação de cor com determinados
padrões .

34. 34
Cloretos
Cloreto é um constituinte preocupante em águas
residuárias pois pode causar impacto para aplicações de
reuso de efluentes tratados. Os cloretos presentes em
águas naturais resultam da lixiviação de rochas e solos
nos quais a água entra em contato e em áreas costeiras a
partir da intrusão de água salgada. Além disso, descargas
de água residuárias a partir das atividades agrícola,
industrial e doméstica nas águas superficiais são uma
potencial fonte de cloretos.

35. 35
Alcalinidade
A alcalinidade nas águas residuárias resulta da presença
dos íons hidróxido, carbonatos e bicarbonatos de
elementos como cálcio, magnésio, sódio, potássio e
amônia. Destes, bicarbonatos de cálcio e magnésio são os
mais comuns. Boratos, silicatos, fosfatos e compostos
similares podem ainda contribuir para a alcalinidade.
A alcalinidade em águas residuárias ajuda a resistir
mudanças no pH causado pela adição de ácidos. Águas
residuárias são normalmente alcalinas, recebendo sua
alcalinidade a partir do suprimento de água superficial, de
água subterrânea e de materiais adicionados durante o
uso.

36. 36
Nitrogênio
Os elementos nitrogênio e fósforo, essenciais para o
desenvolvimento de microrganismos, plantas e animais,
são conhecidos como nutrientes ou bioestimulantes. Por
causa do nitrogênio ser um elemento construtor essencial
na síntese da proteína, dados de nitrogênio serão
necessários para avaliar o tratamento de águas residuárias
pelos processos biológicos. Insuficiência de nitrogênio
necessitará de adição desse elemento para o tratamento
do efluente. Onde o controle do crescimento de algas nas
águas receptoras é necessário, a remoção ou redução de
nitrogênio na água residuária antes do descarte poderá
também ser necessário.

37. 37
O nitrogênio total incluí o nitrogênio orgânico, amônia,
nitrito e nitrato. A fração orgânica consiste de misturas
complexas de compostos incluindo aminoácidos,
açúcares e proteínas (polímeros de aminoácidos). Os
compostos que contêm a fração orgânica podem ser
solúveis ou particulados. O nitrogênio nesses compostos
são facilmente convertidos em amônio através da ação
de microrganismos no ambiente aquático ou no solo.

38. 38
Pode-se avaliar o grau e a distância da poluição pela
forma dos derivados de N: se estes são
predominantemente amônia (N-NH3), significa que a
poluição é recente; se a predominância é de nitratos (N-
NO3
-), significa poluição antiga. Os nitratos quando
presentes em ambientes redutores podem causar uma
doença do sangue chamada metahemoglobinemia
(cianose, doença azul), especialmente em crianças.

39. 39
Fósforo
Fósforo é também essencial ao crescimento de algas e
outro organismos biológicos. Devido ao crescimento
excessivo de algas em águas superficiais, há um interesse
enorme no controle da quantidade de compostos de
fósforo que chegam às águas superficiais através das
descargas de efluentes domésticos, industriais e de águas
de escoamento superficial.

40. 40
As formas usuais do fósforo que são encontradas em
soluções aquosas incluem os ortofosfatos, os polifosfatos
e o fosfato orgânico. Os ortofosfatos são disponíveis para
o metabolismo biológico sem prévio decaimento da
estrutura. Os polifosfatos incluem essas moléculas com
dois ou mais átomos de fósforo, átomos de oxigênio e, em
alguns casos, átomos de hidrogênio combinados com uma
molécula complexa. Os polifosfatos sofrem hidrólises em
solução aquosa e revertem a forma de ortofosfatos.
Entretanto, essa hidrólise é normalmente bastante lenta.