Característico físico químicas dos efluentes
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Transcript Característico físico químicas dos efluentes
UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO
FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURA
CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
Curso sobre tratamento de efluentes
industriais
Características físico-quimicas
Prof. Marcelo Hemkemeier
Prof. Paulo Roberto Koetz
Prof. Vandré Barbosa Brião
1
Resíduos
Resíduos Sólidos
Líquidos
Sólidos
Miscíveis
Imiscíveis
Emulsionados
Solúveis
Particulados
Gases
2
Resíduos
Resíduos Líquidos
Líquidos
Sólidos
Gases
•Miscíveis
•Imiscíveis
•Emulsionados
•Solúveis
•Particulados
•Dissolvidos
•Dispersos
3
Efluentes da Indústria. 1
Principais componentes
Água
Vapor
Carboidratos
Matéria Prima
Orgânica
Proteínas
Lipídios
Sais - Ácidos
Insumos
Sais
Ácidos
4
Efluentes da Indústria. 2
Principais componentes
Água
Vapor
Metais
Matéria Prima
Inorgânica
Não metais
Sais – Ácidos
Recalcitrantes
Sais
Insumos
Ácidos
5
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
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Parâmetros físicos
•Odor
•Cor
•Temperatura
•Viscosidade
•Espumas
7
Parâmetros físico-quimicos
pH
Sólidos totais fixos e voláteis
Sólidos suspensos fixos e
voláteis
Sólidos dissolvidos fixos e
voláteis
Sólidos decantáveis
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Parâmetros químicos orgânicos
•DBO
•DQO
•COT
•Óleos e gorduras
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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
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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
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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.
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Dúvida
• Espuma
– Emulsão de ar em água.
– Escuma
• A gordura e as proteínas que flotam.
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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
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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
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Determinação. Parâmetros físicos. 5
Sólidos sedimentáveis
Volume de sólidos que
sedimentam após uma hora.
Teste simples, que pode ser feito
junto à planta
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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
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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.
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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
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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
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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
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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 ser 10:1.
•Se Cl-1 > 2 000 mg.L-1 use a técnica específica do
SMWW.
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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
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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.
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Determinação. Parâmetros químicos. Nitrogênio
Nitrogênio total kjeldahl
Fepam
Nitrogênio amoniacal total
Conama
Amônia
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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.
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Determinação do NTK
Norg + N-NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4
(NH4)2SO4 + 2 NaOH 2 NH4OH + Na2SO4
2 NH4OH + H2SO4 (NH4)2SO4 + 2 H2O
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Determinação do N-NH3
N-NH3 + H2O NH4OH
NH4OH + H2SO4 (NH4)2SO4 + 2 H2O
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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
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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.
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Determinação de nitratos e nitritos
Nitratos e nitritos
•Nitritos
•Análises colorimétrica
•Nitratos
•Redução de nitratos com Cádmio
metálico e análise colorimétrica de
nitritos.
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Determinação de Óleos e Graxas
•Análise gravimétrica.
•Complexidade das
moléculas envolvidas
•Amostragem
•Tomada de alíquotas.
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Óleos e gorduras
Óleos e graxas
Óleos
Óleos e graxas
Gorduras
Óleos
Livre (insolúvel)
Gorduras
Ceras
Livre (insolúvel)
Emulsionado
Ceras
Ácidos graxos
livres
Emulsionado
Dissolvido
+2
Sabões
de
Ca
Ácidos
graxos e
+2
Mg
livres
Dissolvido
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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.
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Determinação.Parâmetros
Parâmetrosquímicos
químicos
Determinação.
•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.
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Determinação. Parâmetros químicos
Surfactantes
Substancias tenso ativas dos sabões e detergentes
sintéticos
Provocam espuma nos corpos receptores, criando
problemas estéticos
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Determinação. Parâmetros químicos
Compostos tóxicos
Importância limitada como parâmetros de poluição na
indústria de alimentos
Importância relativa para outras indústrias
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Características físico-químicas dos efluentes
Matéria-prima
Aspargo
Ervilha
Milho
Pepino
Morango
Pêssego
Pêssego
Pelagem
Abacaxi
Consumo de
água/MP
DBO
S.S
L.kg-1
mg.L-1
mg.L-1
5,5
7,1
11,5
10,4
3,4
8,7
530
452
540
375
1.046
4.000
279
101
112
501
263
232
4,6
4,3
3,5
5,8
4,2
10,8
1,49
8.467
5840
11,2
1,7
2.313
451
4,4
pH
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Características físico-químicas dos efluentes
•A referência padrão para as análises físicoquímicas de efluentes
•“Standard Methods for the Examination of
Water and Wastewater¨
•APHA.
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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