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Aula 8 - Processos químicos de tratamento de efluentes

Meta da aula Discutir os diferentes métodos de tratamento químico de efluentes, analisando seus aspectos técnicos.

Objetivos Ÿ

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Identificar os diferentes tipos de tratamento químico de efluentes; Descrever as vantagens e desvantagens de cada um dos tipos de tratamento químico de efluentes.; Relacionar as etapas envolvidas em cada um dos tipos de tratamento químico de efluentes.

8.1. Processos químicos Todas as etapas do processo de tratamento de efluente que usa produtos químicos estão englobados no chamado tratamento químico . São exemplos: coagulação/floculação, neutralização de pH, reações de oxi-redução e desinfecção. Algumas operações que empregam produtos químicos já acontecem na etapa de pré-tratamento e de tratamento primário. Na etapa de coagulação/floculação, temos o emprego de agente floculante. Isto se faz necessário para promover a decantação posterior dos flocos. Como já tratamos do tema acima, não voltaremos a ele. Era a chamada etapa de clarificação. No efluente, especialmente o esgoto doméstico, contem microrganismos que devem ser eliminados. Para tanto, é necessária a adição de substâncias químicas ao esmo que atuarão como agentes de desinfecção. O mais comum é o cloro ou hipoclorito de sódio. Sua adição envolve então uma etapa de tratamento químico chamada de cloração. Nesta etapa de desinfecção, pode-se usar em substitui-

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ção ao cloro (ou hipoclorito de sódio) o ozônio. Este é mais interessante por não haver risco de gerar resíduos indesejáveis, porém é bem mais caro. Se o efluente contiver íons cianetos, sua eliminação também deve acontecer por meio de um tratamento químico específico, tendo em vista a grande toxicidade deste ânion. Metais tóxicos podem ser eliminados por reação química de precipitação. O tratamento químico dos efluentes pode acontecer nas seguintes modalidades: Ÿ

Precipitação de fosfatos e outros sais (remoção de nutrientes), pela adição de coagulantes químicos compostos de ferro e ou alumínio;

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Cloração para desinfecção;

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Oxidação por ozônio, para a desinfecção;

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Redução do cromo hexavalente;

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Oxidação de cianetos;

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Precipitação de metais tóxicos;

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Troca iônica.

Vamos a partir deste momento detalhar alguns dos tratamentos químicos.

8.1.1. Precipitação química Nesta reação, os íons dos hidróxidos metálicos.

metais são precipitados pela formação de

Para que a precipitação ocorra, devemos consultar a curva de solubilidade dos metais em função do pH, para que ajustemos este parâmetro de modo a promover a precipitação. Como nos efluentes na maioria das vezes há mais de um íon metálico dissolvido, a maior dificuldade acaba sendo a precipitação concomitante dos diversos metais. Uma preocupação deve fazer parte desta etapa. É garantir que a concentração do íon metálico no efluente, após a precipitação, não seja superior àquela exigida para o descarte do efluente nos cursos d'água.

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8.1.2. Oxidação de cianetos O íon cianeto (CN-1) é extremamente tóxico. Quando presente em um efluente, sua eliminação acontece por oxidação química. Desta forma acontece o rompimento da ligação entre o cianeto e os metais a ele combinados. No caso dos metais estarem complexados pelos âmios cianetos, a precipitação daqueles não acontece. Os metais mais comumente encontrados combinados ao cianeto são o zinco, o cobre, o níquel, a prata e o cádmio. A oxidação dos cianetos acontece pela reação do íon hipoclorito em meio alcalino. Como produtos desta reação são formados gás carbônico e nitrogênio. Os metais após a oxidação dos cianetos tornam-se insolúveis na forma de hidróxidos. Relata Ghandi que o tempo da reação é de aproximadamente uma hora, somadas as duas etapas. As reações químicas descritas acima são representadas pelas equações abaixo:

NaCN + NaOCl

NaOCN + NaCl (primeira etapa)

Ainda descrito por Ghandi, a reação representada acima ocorre em duas etapas de reações parciais:

NaCN + NaOCl + H2O ClCN + 2 NaOH

ClCN + 2 NaOH NaCl + NaOCN + H2O

2 NaOCN + 3 NaOCl + H2O

3 NaCl + 2 NaHCO3 + N 2 (Segunda etapa)

Há necessidade que o pH esteja acima de 11,5. isto para que se evite a liberação de cloreto de cianogênio (ClCN), gás extremamente t óxico. Relata Ghandi as seguintes desvantagens na reação de oxidação de cianetos : Ÿ

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Controle de produtos químicos; aumento da salinidade residual; ajuste de pH a valores superiores a 11,5. Baixa velocidade da reação e o inconveniente que o excesso de cloro pode causar.


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O excesso de cloro na etapa de neutralização pode oxidar o Cromo +3, levando à formação de Cr+6 (bem mais tóxico).

Já as vantagens são: atendimento à exigência legal, pela eficiência do tratamento e baixo custo.

8.1.3. Redução do Cromo hexavalente Como quase um técnico de Segurança do Trabalho que você já é, saiba que exposições ocupacionais ao cromo são frequentes em trabalhadores das seguintes atividades: manuseio de pigmentos secos contendo cromo; uso de tintas contendo pigmentos com cromato; banhos de cromagem; trabalhos de usinagem de peças de metais cromados. Você sabe o que é uma FISPQ? É a chamada Ficha de Informações de Segurança de Produtos Químicos. Fabricantes e distribuidores de produtos químicos devem fornecer esta ficha a seus clientes, para que estes saibam dos cuidados que os produtos químicos requerem. Você, futuro técnico de Segurança do Trabalho, deve exigir dos fornecedores de sua empresa, a FISPQ de seus produtos. Há critérios estabelecidos pela ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), na NBR 14725, para que a FISPQ seja bem elaborada pelas empresas. Vamos aproveitar a oportunidade para apresentar aqui uma FISPQ do ácido crômico, para que você veja, dentre outras informações, os riscos associados a um composto que contem cromo em sua formulação. Consulte o link http://www.higieneocupacional.com.br/download/cromicoiqbc.pdf. Após a leitura da FISPQ do ácido crômico, podemos constatar que o cromo é bastante tóxico, levando, inclusive ao desenvolvimento de câncer no caso de exposição. A presença deste cátion num efluente é comum em indústrias de galvanoplastia e cortumes O cromo ainda é utilizado como componente de tintas anticorrosivas. A remoção do cromo em um efluente para acontecer, deve ser feita com este metal na forma do cátion Cr +3. Isto porque o cromo hexavalente (Cr +6) é solúvel em água, esteja ela ácida, ou alcalina. Desta forma, o Cr +6 deve ser reduzido a Cr+3. Assim, sua remoção pode acontecer pela precipitação em meio ácido. O agente redutor para fazer a redução do Cr+6 a Cr+3 é o do dióxido de enxofre

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ou compostos derivados (bissulfitos). Relata Ghandi que a redução ocorre em pH ácido, inferior a 2,5. O mesmo autor aponta que a velocidade da reação diminui rapidamente se o pH for superior a 3,5. A redução do Cr+6 a Cr+3 com o emprego do dióxido de enxofre acontece pela equações abaixo:

2 H2CrO4 + 3 SO2

Cr2 (SO4)3 + 2 H 2O

Já, se o agente redutor for o bissulfito de sódio, a reação pode ser representada por :

H2Cr2O7 + 3 NaHSO3 + 3 H2SO4

Cr2(SO4) 3 + 3 NaHSO 4 + 4 H 2O

Relata Ghandi que o processo de remoção do como hexavalente apresenta vantagens e desvantagens. Entretanto, as vantagens superam as desvantagens. São as seguintes as desvantagens: aumento da salinidade residual do efluente; necessidade de ajuste de pH a valores inferiores a 2,5; necessidade de ventilação dos produtos estocados e dos reatores, devido a exalação de vapores tóxicos de SO2. As vantagens, porém, são: grande eficácia; atendimento à legislação; o excesso de bissulfito no efluente tratado interfere positivamente na DQO; baixo custo do tratamento; e reação muito rápida.

8.1.4. Precipitação do fósforo O fósforo, juntamente com o nitrogênio são considerados nutrientes presentes nos efluentes. Efluentes contendo elevada concentração de ambos, se lançados “ in natura” num curso d'água leva, inevitavelmente, ao indesejável fenômeno de eutrofização (que já estudamos anteriormente neste Curso). O fósforo é eliminado por etapas de coagulação química seguida pela precipitação do fósforo. É o método mais eficiente para remoção deste nutriente, tanto em esgotos sanitários como industriais, segundo relata Ghandi.


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Outro processo eficaz é a eletrocoagulação. Nos dois métodos a reação entre o íon férrico (ou alumínio). Esta reação promove a precipitação do fosfato férrico (ou de alumínio) formado. As equações que descrevem as reações mencionadas acima são as seguintes:

Fe+3 + [PO4 ]-3

FePO4 (insolúvel)

Al+3 + [PO4 ]-3

AlPO4 (insolúvel).

Importante observação é feita por Ghandi. O renomado autor alerta para o fato de que no caso dos efluentes industriais, se houver etapa de clarificação dos efluentes anterior à etapas biológicas de tratamento, já ocorre a remoção do fósforo. Isto pode fazer com que este nutriente não esteja disponível em concentração necessária para a etapa biológica do processo. Isto fará com que seja necessária a sua adição conforme a proporção com a carga orgânica (relação DBO: N: P). O fósforo pode ainda ser removido por precipitação química com cálcio e o magnésio presentes nos efluentes (cátions que conferem a chamada “dureza da água”).

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Atividades Propostas Vamos conferir nossa aprendizagem?

1. No tratamento químico para remoção de cianetos, quais são as reações

envolvidas? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________

2. Sobre FISPQ, responda: a. O que significa a sigla?

_____________________________________________________________ _____________________________________________________________

b. Quais são os itens relacionados a Segurança do Trabalho que deevm

conter uma FISPQ? _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________

c. Você aprendeu ao longo deste Curso, que cianetos são íons

extremamente tóxicos que podem estar presentes em alguns efluentes industriais. Aponte alguns danos que este íon pode causar ao tr abalhador exposto a ele. (Sugestão: Consulte na internet a FISPQ de algum cianeto, como cianeto de potássio, por exemplo). _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________


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Referências Bibliográficas NUNES, José Alves. Tratamento físico-químico de águas residuárias industriais. 3. ed. Aracaju: Triunfo, 2001. LORA, E. E. S. Prevenção e controle da poluição nos setores energético, industrial e de transporte. Brasília: ANEEL, 2000. ISBN: 85-87491-04-0. ECKENFELDER, Wesley. Industrial Water Pollution Control. 2000. USA. Mc Graw Hill. RAMALHO, R.SIntroduction to wastewater treatment processes. 2.ed. Academic Press, 1983.483 p. GIORDANO, G. Avaliação ambiental de um balneário e estudo de alter nativa para controle da poluição utilizando o processo eletrolítico para o tratamento de esgotos. Niterói – RJ, 1999. Dissertação de Mestrado (Ciência Ambiental) Universidade Federal Fluminense, 1999.

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