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6 1. INTRODUÇÃO. Qualquer atividade humana, independente da sua natureza, tem como resultado, a geração de resíduos sólidos. A quantidade de resíduos gerada relaciona-se diretamente ao crescimento populacional ao grau de desenvolvimento da sociedade e de industrialização. Parte destes resíduos, hoje em dia, pode ser reaproveitada em diversos ramos industriais e aqueles que não têm uma finalidade útil, são encaminhados para uma destinação final adequada, onde uma das técnicas mais utilizadas para a disposição dos resíduos sólidos é o aterro sanitário (Souza, 2005). Os resíduos industriais, muitas vezes podem ser comparados com os Resíduos Sólidos Urbanos (RSU), por apresentar uma composição bastante variável e possuírem substâncias a base de metais pesados como pilhas, baterias, enlatados, tintas, eletroeletrônicos, entre outros, os quais são tóxicos e apresentam riscos à saúde e ao meio ambiente, quando dispostos de forma incorreta. No entanto, além dos metais pesados, os subprodutos gerados pela própria decomposição dos resíduos sólidos também podem causar toxicidade ao meio, a exemplo da amônia que em função dos elevados teores e das características do ambiente em que esta inserida pode torna-se tóxica (Silva, et. al, 2015). Os efluentes líquidos de algumas indústrias apresentam traços de metais nocivos que possuem propriedade de acumular em altas concentrações, nos corpos receptores, o que contribui para o aumento de sua toxicidade. Tendo em vista o crescimento industrial, e o consequente aumento de emissões de contaminantes em efluentes líquidos, a variação dessa concentração está entre as operações aplicadas para diminuir as concentrações dos metais a fim de atender a regulamentação ambiental vigente (Ferreira, et.al, 2015). O chorume é bem mais agressivo que esgoto e precisa de um tratamento adequado. Sendo esse tratamento uma medida de proteção ambiental, de manutenção da estabilidade do aterro e uma forma de garantir uma melhor qualidade de vida para a população local (Serafim, 2003). Um dos maiores desafios do século é o desenvolvimento de tecnologias que possibilite o uso ou reuso de efluentes, para fins, onde se consome grandes quantidades de água e que o mesmo não exija requisitos tão rígidos quanto sua portabilidade. A destilação solar tem se mostrado uma alternativa de tecnologia limpa para dessalinização de águas salinas e salobras. Devido ao fato de causar o mínimo de prejuízo possível ao meio ambiente, aproveita a energia solar como fonte energética, além de ser gratuita (Bezerra, 2004). Este é o objetivo principal do presente trabalho, realizar um tratamento de efluente industrial de Classe I a partir da destilação solar e verificar sua eficiência como técnica de tratamento de efluente. 7 2. JUSTIFICATIVA. Tendo em vista o crescimento industrial, e o consequente aumento de emissões de contaminantes de alta toxicidade como metais em efluentes líquidos, a retirada destes componentes requer demandas operacionais sofisticadas, a fim de atender a regulamentação ambiental vigente. A proposta é de estudar a combinação de um processo de tratamento, utilizando como efluente o chorume industrial de classe I, então, após uma sequência de tratamento composta por tratamento primário (processo físico-químico) seguido pela destilação, um método ou processo físico de separação de uma mistura de líquidos ou de sólidos dissolvidos em seus componentes, comparando-se a redução de custo e a eficiência e levando em conta que o uso da energia solar é apresentada como uma alternativa significativa, já que se utiliza de uma fonte de energia gratuita e inesgotável, não produz poluente e é eficiente no tratamento de água. Considerando que o Brasil possui um grande potencial desta fonte energia com grandes índices anuais de radiação solar. 3. OBJETIVO GERAL. 8 Realizar tratamento de efluente industrial de Classe I a partir da destilação solar e verificar a eficiência do processo. 3.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS. ● Construir um destilador solar; ● Analisar DBO, DQO e Oxigênio Dissolvido e especificações físico-químicas no efluente pré e pós-processo de destilação solar; ● Analisar o lodo após a destilação solar do efluente; ● Comparar os resultados com outros processos de tratamentos de efluentes; ● Propor forma de tratar e reutilizar os compostos resultantes. 4. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA. 9 4.1 RESÍDUOS SÓLIDOS. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), através da Norma Brasileira, define resíduos sólidos e semissólidos os que resultam de atividades da comunidade de origem: industrial, doméstica, hospitalar, comercial, agrícola, de serviços de variação. Ficam incluídos nesta definição os lodos provenientes de sistema de tratamento de água, aqueles gerados em equipamentos e instalações de controle de poluição, bem como determinados líquidos cujas particularidades tornem inviável seu lançamento na rede pública de esgotos ou em corpos d’água. E ainda classifica a norma da seguinte forma: RESÍDUOS PERIGOSOS. (CLASSE I) - São aqueles que por suas características podem apresentar riscos para a sociedade ou para o meio ambiente. São considerados perigosos também os que apresentem uma das seguintes características: inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade e/ou patogenicidade. Os resíduos que recebem esta classificação requerem cuidados especiais de destinação. RESÍDUOS NÃO PERIGOSOS (CLASSE II): Não apresentam nenhuma das características acima, podem ainda ser classificados em dois subtipos: CLASSE II A – NÃO INERTES- São aqueles que não se enquadram no item anterior, Classe I, nem no próximo item, Classe II B. Geralmente apresenta alguma dessas características: biodegradabilidade, combustibilidade e solubilidade em água. CLASSE II B – INERTES - Quando submetidos ao contato com água destilada ou deionizada, à temperatura ambiente, não tiverem nenhum de seus constituintes solubilizados a concentrações superiores aos padrões de portabilidade da água, com exceção da cor, turbidez, dureza e sabor (NBR 10004, 2004). Resíduo sólido industrial é todo o resíduo que resulte de atividades industriais e que se encontre nos estados sólido, semissólido, gasoso e líquido, cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgoto ou em corpos d`água, ou exijam para isso soluções técnica ou economicamente inviável em face da melhor tecnologia disponível. Ficam incluídos nesta definição os lodos provenientes de sistemas de tratamento de água e aqueles gerados em equipamentos e instalações de controle de poluição (CONAMA, 2002). Para Nascimento (2017), alguns resíduos industriais podem ser caracterizados como recicláveis ou não recicláveis, ou seja, os recicláveis são considerados aqueles que podem passar por processo, portratamentos, gerando um novo produto ou uma menor quantidade do mesmo, já os não recicláveis são direcionados a uma disposição final, os chamados aterros industriais. O gerenciamento adequado dos resíduos sólidos industriais no Brasil é desafiado com grandes problemas para a destinação de tais materiais. A disposição dos resíduos é a efetivamente praticada pelas indústrias de grande porte, devido às grandes quantidades de materiais gerados nos processos (Pereira, et. al 2008). 10 Nascimento et. al (2006), os aterros industriais e sanitários, têm sido os destinos preferenciais de resíduos, procurando captá-los em menor área e reduzi-los ao menor volume possível. Um aspecto fundamental para a implantação de um aterro é o cuidado em relação ao uso e ocupação do solo e seus arredores, uma vez que os poluentes como metais pesados ou contaminantes podem ser transportados, propagando-se por diferentes vias, através de águas superficiais e subterrâneas. No Brasil, encontra-se um grande desafio, pois poucos são os casos de destinação final correta dos resíduos sólidos industriais. Apesar de haver legislações e regulamentações propostas para o gerenciamento de resíduos com uma definição geral de resíduos sólidos ou resíduos perigosos onde se usa critérios como a origem e a presença de substâncias ou compostos tóxicos e suas propriedades (Lima, 2007). Segundo Kraemer (2005), as indústrias são tradicionalmente as maiores responsáveis pela produção de resíduos perigosos são as metalúrgicas que descarta refugos, as indústrias de equipamentos eletroeletrônicos, as fundições, a indústria química além de sobras de carvão mineral e gás e fumaça lançados pelas chaminés das fábricas. O resíduo industrial é um dos maiores responsáveis pelas agressões fatais ao ambiente. Nele estão incluídos produtos químicos, metais pesados e solventes químicos que ameaçam os ciclos naturais onde são despejados. 4.2 LIXIVIADO DE RESÍDUOS CLASSE I. Ferreira & Coraiola, (2008), dizem que, a destinação final dos esgotos e suas consequências no meio ambiente, na qualidade das águas e aos seus usos e benefícios, são uma das maiores preocupações da atualidade. Ter em conta esses aspectos, estudos, critérios, projetos relativos ao tratamento e disposição final dos resíduos, assim como a manutenção e melhoria de uso e qualidade dos corpos receptores. As águas residuárias com características não domésticas transportam poluentes que provocam interferências físicas e operacionais no sistema de esgotamento sanitário, tais como rompimento de coletores, devido à corrosão, e diminuição da seção, por causa do assoreamento e incrustação. Esses problemas estão associados ao lançamento de efluentes ácidos ou alcalinos, contendo sulfetos e sulfatos, óleos e graxas e também por excesso de sólidos sedimentáveis (Junior & Morita, 2007). Silva et. al, (2006), resume em geral, que as preocupações ambientais em relação aos metais pesados estão associadas à absorção e acúmulo desses elementos pelas plantas, no processo de perdas desses elementos por lixiviação e à possibilidade de liberação, ao longo do tempo, de metais pesados retidos nos constituintes orgânicos e minerais do solo, o que poderia comprometer a saúde humana e animal. Ano após ano os avanços tecnológicos permitem que as áreas de pesquisa e da indústria compreendam melhor os fenômenos físicos químicos. Esse conhecimento pode ser utilizado para melhorar as técnicas, equipamentos e processos, que por si cria inevitáveis danos ao meio ambiente ou os intensificam principalmente nos efluentes 11 líquidos com elevado teor de metais pesados ou tóxicos. Portanto, nos anos atuais há uma extrema importância, de pesquisa de métodos para diminuir a poluição e contaminações ocasionadas pela presença de metais pesados e radionuclíudeos em efluentes líquidos, adequando-se assim a legislação ambiental vigente (Calfa & Torem, 2007). Desse modo, a crescente preocupação com as questões ambientais, faz-se inevitável, que, tecnologias ecologicamente corretas sejam criadas e viabilizadas para recuperação de resíduos industriais. É evidente o interesse das ciências exatas e engenharia para os variados métodos de recuperação de águas residuais, focando-se especificadamente na efetividade de remoção e degradação dos compostos prejudiciais, cumprindo assim as legalidades estabelecidas e a diminuição nos custos de instalação e operação, tornando-se um atrativo para os setores industriais (Araújo et. al, 2016). Considerando que a produção de lodos de esgoto é um processo normal no sistema de tratamento de esgotos e correspondem a um grande fator de risco à saúde pública e ao ambiente, pois favorece a proliferação de vetores de moléstias e organismos nocivos, além, de poder conter metais pesados. O uso agrícola do lodo de esgoto, nos princípios de reutilização de forma adequada desses resíduos é uma alternativa que apresenta vantagens ambientais quando comparado a outras práticas de destinação final (CONAMA, 2006). Entretanto, vários projetos de tratamento de esgotos não contemplam o destino final do lodo produzido e com isso anulam-se parcialmente os benefícios da coleta e do tratamento dos efluentes. Assim, torna-se necessário o desenvolvimento de alternativas seguras e mais fáceis para que esse resíduo não se transforme em novo problema ambiental. Entre as diversas alternativas existentes para a disposição final do lodo de esgoto, aquela para fins agrícola e florestal apresenta-se como uma das mais convenientes, pois, como o lodo é rico em matéria orgânica e em macro e micronutriente para as plantas é recomendada a sua aplicação como condicionador de solo e ou fertilizante. Porém, o lodo de esgoto apresenta em sua composição, diversos poluentes como: metais pesados, compostos orgânicos persistentes e organismos patogênicos ao homem, atributos que devem ser ministrados com muito cuidado (Bettiol & Camargo, 2006). 4.3 CARACTERÍSTICAS FISÍCO-QUÍMICAS DE UM LIXIVIADO DE CLASSE I. O resíduo líquido gerado pela decomposição de uma matéria apodrecida é denominado chorume, também conhecido como lixiviado ou perclorado. Para alguns autores, todas as denominações para o resíduo proveniente da decomposição são semelhantes. Porém muitos defendem que chorume é o líquido vindo apenas da decomposição da matéria orgânica presente no lixo, e, os lixiviados e perclorados são a solução do chorume e as águas de origem superficial como da chuva ou escoamento e águas subterrâneas, no caso de infiltração no solo, carregando consigo materiais 12 dissolvidos ou suspensos, que flui pela massa do lixo após atingir sua capacidade de campo ou de retenção (Rocha, 2005). A poluição provinda da deposição de resíduos sólidos urbanos é crescente e um dos maiores contribuintes são os líquidos percolados. Fazendo assim com que o tratamento deste percolado seja de suma importância ambiental. Recentes pesquisas apontam vários meios de tratamento paraeste percolado de aterros. Ter em mente que para ter um tratamento adequado, é fundamental terem conhecimento qualitativo e quantitativo das características deste líquido que apresenta uma rica variedade de componente e grande demanda de oxigênio (DQO) assim como compostos orgânicos e substâncias tóxicas (Silva & Segato, 2002). Sá. et. al, (2012), defende que o impacto gerado por um lixiviado no meio ambiente é relativamente relacionado com a sua fase de decomposição. Em um aterro novo, o lixiviado recebe boa quantidade de água pluvial e apresenta pH ácido, altas concentrações de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5) e de Demanda Química de Oxigênio (DQO) e outros diversos compostos com alto potencial tóxico, além de microrganismos patogênicos. Com o passar dos anos há uma redução significativa da biodegradabilidade devido à conversão em gás metano e CO2 de parte dos componentes biodegradáveis. Segundo Medeiros, existe uma grande dificuldade na determinação laboratorial dos diversos componentes da matéria orgânica nas águas residuárias, devido à multiplicidade de formas e compostos em que a mesma pode se apresentar. Ferreira & Coraiola, (2008), define a metodologia de análise de DBO5 e DQO, como: DBO5 é um parâmetro mais usual para definir a carga orgânica biodegradável poluidora de um esgoto doméstico ou industrial. Por definição significa a quantidade de oxigênio utilizada por uma população de vários microrganismos aeróbios, na oxidação dessa carga orgânica biodegradável na temperatura de 20 °C ± 1°C. O teste consiste em diluir uma quantidade conhecida de efluente com água preparada com solução tampão de fosfatos, sulfatos de magnésio, cloreto de cálcio e cloreto férrico, sendo ela saturada de oxigênio dissolvido, e, em seguida, colocá-la em um frasco de 300 ml. O efluente é a fonte de carbono para os microrganismos e a água de diluição tem a função de fornecer nutrientes através das soluções acrescentadas e oxigênio necessário. A primeira reação é a metabolização do substrato orgânico o que causa um consumo de oxigênio pelas bactérias, liberando gás carbônico (CO2) e aumentando a população das bactérias. A segunda reação é o resultado da utilização do oxigênio pelos protozoários que se alimentam das bactérias. A redução de oxigênio dos frascos de incubação é diretamente relacionada com a quantidade de substratos orgânicos biodegradável presente na amostra. Para realizar o teste de DQO, adiciona-se uma quantidade conhecida de solução padrão de dicromato de potássio (K 2Cr2O7) em excesso e ácido sulfúrico (H2SO4), contendo o sulfato de prata como catalisador (HgSO 4) e uma quantidade conhecida de amostra em um frasco. Essa mistura é aquecida durante 2 horas, sendo que a maior parte do material orgânico biodegradável e não biodegradável serão destruídos no aquecimento dessa mistura. Após a mistura esfriar, o íon cromo (Cr2O7 2-) remanescente 13 é titulado com uma solução padrão de sulfato ferroso amoniacal ((NH 4)2Fe(SO 4)2 · 6 H2O), usando o ferro dessa solução como indicador. O íon ferroso ou íon de ferro II (Fe 2+) reage com o íon dicromato (Cr2O7 2-), mudando da cor azul esverdeado para vermelho tijolo, indicando o final da titulação. Esse teste de DQO apresenta interferências como o íon cloreto (Cl-), para evitar esta interferência se utiliza o nitrato de prata (AgNO3), pois o íon de prata (Ag +) precipita as concentrações de íons cloreto (Cl-), o que, provocam interferências positivas nos resultados, proporcionalmente à concentração de cloretos na amostra, reduz os erros causados por este interferente. Aquino, et. al, (2006), define outro método indireto da determinação da matéria orgânica, como a DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO (DQO). O teste de Demanda Química de Oxigênio baseia-se no fato de que todos os compostos orgânicos, com poucas exceções, podem ser oxidados pela ação de um agente oxidante forte em meio ácido. Uma das limitações, entretanto é o fato de que o teste não diferencia matéria orgânica biodegradável e matéria orgânica não biodegradável, a primeira determinada pelo teste de DBO. A vantagem é o tempo de teste, realizado em poucas horas, enquanto o teste de DBO requer no mínimo 5 dias (período de incubação). A DQO de amostras de águas residuárias pode ser determinada pelos métodos titulométrico e colorimétrico. A principal vantagem do método titulométrico é a possibilidade de sua utilização em amostras de elevada turbidez e cor residuais após a digestão com dicromato. A DQO mede, indiretamente, os equivalentes redutores (elementos com baixo número de oxidação, ou seja, reduzidos) presentes na amostra em questão. Dessa forma, causará DQO à amostra que contiver substâncias orgânicas e ou inorgânicas passíveis de oxidação pelo dicromato de potássio (K 2Cr2O 7) em meio ácido. Em se tratando de esgotos tipicamente domésticos, a fração orgânica, em geral, supera a fração inorgânica reduzida, e a DQO pode ser utilizada, sem maiores problemas, para quantificar diretamente a matéria orgânica oxidável presente. Entretanto, alguns efluentes industriais podem conter significativas concentrações de substâncias inorgânicas reduzidas, que podem ser oxidadas pelo dicromato e causar DQO. Giordano (2004) define dois respectivos conceitos das características físico-químico que pode apresentar em efluentes: MATÉRIA INORGÂNICA. A matéria inorgânica é toda àquela composta por átomos que não sejam de carbono (exceto no caso do ácido carbônico e seus sais). Os poluentes Inorgânicos são os sais, óxidos, hidróxidos e os ácidos. A presença excessiva de sais, mesmo sais inertes tais como o cloreto de sódio pode retardar ou inviabilizar os processos biológicos. Em casos extremos podem inviabilizar o uso das águas por salinização. Os sais não inertes são também analisados separadamente, sendo os principais: os sulfatos que podem ser reduzidos aos sulfetos; os nitratos e nitritos que podem ser desnitrificados; sais de amônia que podem ser nitrificados. METAIS PESADOS. São analisados de forma elementar. Metais pesados são elementos químicos que apresentam número atômico superior a 22. Também podem ser definidos por sua singular propriedade de serem precipitados por sulfetos. Entretanto, a definição mais difundida é aquela relacionada com a saúde pública: metais pesados são 14 aqueles que apresentam efeitos adversos à saúde humana. Os que apresentam toxicidade são os seguintes: alumínio, cobre, cromo, chumbo, estanho, níquel, mercúrio, vanádio, zinco. A toxicidade dos metais é função também de seus números de oxidação (cromo trivalente e hexavalente). Outros metais tais como o sódio, cálcio, magnésio, e potássio são analisados principalmente em casos de reuso de águas ou em casos nos quais a salinidade do efluente influencie significativamente em processos de corrosão, incrustação e osmose. O pH (potencial hidrogeniônico) é uma grandeza físico-químicaque indica a acidez, neutralidade ou alcalinidade de um meio qualquer. Sua escala varia entre 0 e 14, sendo que o pH 7 a 25°C indica um pH neutro, abaixo desse valor refere-se a um meio ácido e acima de 7 indica um meio alcalino/básico (Pilch & Schmidt). A condutividade é uma medida da concentração total de sais dissolvidos na água, seu valor é dado em Siemens de acordo com o Sistema Internacional (SI), embora não expresse a quantidade exata de determinado íon presente, ela fornece a salinidade total da amostra. Embora não exista um parâmetro estabelecido do valor que se deve encontrar a condutividade da água da chuva, considera-se totalmente poluídos locais que apresentam condutividade igual a 100 μS/cm. A determinação da condutividade elétrica é realizada pelo método condutivimétrico, que se baseia na medição da resistência da amostra e dado em condutância específica. Este equipamento mede em tempo real a resistência elétrica de um volume constante de líquido formado entre a área de dois eletrodos de platina condutivímetro e é expressa em μS cm-1 ou mS cm-1 (Pereira & Martins). Macêdo,(2005), Sólidos Sedimentáveis é a porção de sólidos em suspensão que se sedimenta sob a ação da gravidade durante um período de uma hora, a partir de 1 Litro de amostra mantida em repouso em um Cone Inhoff, já Sólidos Suspensos é a porção dos sólidos totais que fica retida em um filtro que proporciona a retenção de partículas de diâmetro maior ou igual a 1,2 μm. 4.4 DESTILAÇÃO POR EVAPORAÇÃO SOLAR. Os processos de tratamento dos esgotos são formados por uma série de operações unitárias empregadas para a remoção de substâncias indesejáveis, ou para transformação destas substâncias em outras de forma aceitável. Remover os poluentes no tratamento é uma forma de adequar o efluente para um lançamento, que tenha uma qualidade desejada ou ao padrão de qualidade estabelecido pela legislação vigente, está associada aos conceitos de nível e eficiência de tratamento. O tratamento dos esgotos é usualmente classificado através dos seguintes níveis: preliminar, primário, secundário e terciário. O tratamento preliminar objetiva principalmente a remoção de sólidos grosseiros e de areia, por meio de mecanismos básicos de ordem física. O tratamento primário destina-se, por meio de mecanismos básicos de ordem física, à remoção de sólidos flutuantes (graxas e óleos) e à remoção de sólidos em suspensão, sedimentáveis e, em decorrência, parte da matéria orgânica. No tratamento secundário, predominam os mecanismos biológicos, onde o objetivo é principalmente a remoção de matéria 15 orgânica e, eventualmente, nutriente (nitrogênio e fósforo). O tratamento terciário objetiva a remoção de poluentes específicos, ou ainda remoção complementar de poluentes não suficientemente removidos no tratamento secundário. A remoção de nutrientes e de organismos patogênicos pode ser considerada como integrante do tratamento secundário ou do tratamento terciário, dependendo do processo adotado (COPASA, 2007). Contudo, existe também a classificação dos processos de tratamento em físicos, químicos e biológicos. Onde processos que envolve a predominância de atividades de decantação, gradeamento, filtração, incineração, diluição ou homogeneização podem ser classificados em processos físicos de tratamento. A adição de produtos químicos caracteriza uma etapa de tratamento químico. Quando há necessidade da ação de microrganismos para que o processo possa ocorrer, temos um processo biológico (Vale, 2007). Fonseca, (2005), mostra a eficiência de remoção em % , para os processos de tratamento: No Tratamento Preliminar - Na remoção de DBO = Eficiência de 5- 10%. Na remoção de Sólidos Suspensos = Eficiência de 5-20%. Na remoção de Nutrientes = Não é suficiente. Na Remoção de Bactérias = 10- 20%. No Tratamento Primário - Na remoção de DBO = Eficiência de 25- 30%. Na remoção de Sólidos Suspensos = Eficiência de 40-50%. Na remoção de Nutrientes = Não é suficiente. Na Remoção de Bactérias = 25- 75%. No Tratamento Secundário - Na remoção de DBO = Eficiência de 80- 95% . Na remoção de Sólidos Suspensos = Eficiência de 80-95%. Na remoção de Nutrientes = Não é suficiente. Na Remoção de Bactérias = 70- 90%. No Tratamento Terciário - Na remoção de DBO = Eficiência de 95- 99% . Na remoção de Sólidos Suspensos = Eficiência de 95-99%. Na remoção de Nutrientes = até 99%. Na Remoção de Bactérias = até 99,999%. A escolha de técnica para tratar um lixiviado baseia-se em avaliação criteriosa de aspectos técnicos e econômicos, uma vez que o resíduo possui alto teor de poluentes. 70% do volume do lixiviado pode ser reduzido através da evaporação, podendo ser realizado em um equipamento denominado evaporador, tendo como fonte de energia calorífica os gases formados nos aterros. Contudo este processo gera dois tipos de resíduos (pastoso e gasoso) o que gera estudos mais cautelosos (Bahe et. al.). O uso da energia solar é apresentado como uma alternativa significativa, levando em conta que se utiliza de uma fonte de energia gratuita e inesgotável, não produz poluente e é eficiente no tratamento de água. Considerando que o Brasil possui um grande potencial desta fonte energia com grandes índices anuais de radiação solar, principalmente no nordeste do país. Existem inúmeras formas de se usar a energia solar para este fim, se beneficiando principalmente da radiação solar em destiladores solares como fonte térmica, para a evaporação e condensação da água poluída, apresentando água destilada no final do processo. O intuito desta operação é imitar em menor escala o ciclo natural da água, mas existem limitações, apesar de sua grande eficácia, como a baixa produtividade e eficiência energética, resultando em uma necessidade de ocupar grandes áreas externas para uma maior produtividade de água destilada (Ramos, 2009). O funcionamento principal de um destilador solar não envolve aspectos complexo, o que deve ser discutidos são os parâmetros no qual será construído, com um 16 funcionamento baseado em destilação, consistindo na evaporação da água poluída em um recipiente lacrado seguindo de sua condensação purificada, onde será recolhida (Vargas et. al, 2012). Sá. et. al, (2012), conceitua o processo de destilação solar como um sistema simples, onde utiliza a radiação solar para promover o aquecimento e mudança de fase do líquido, permitindo assim a remoção de contaminantes. O processo natural de purificação do líquido, por meio de evaporação, condensação e precipitação, é reproduzido em pequena escala. Esse equipamento, chamado de destilador solar, consiste basicamente em um tanque raso com um tampo de vidro transparente, formando um sistema estanque. O processo se realiza da seguinte forma: a radiação solar atravessa o vidro e aquece o líquido, promovendo a sua evaporação. O vapor sobe e condensa ao entrar em contato com o vidro mais frio. Olíquido condensado escorre pela superfície interna do vidro até ser coletado nas caneletas, deixando para trás os sais, outros minerais e a maioria das impurezas, incluindo microrganismos nocivos à saúde. 17 5. MATERIAIS E MÉTODOS. 5.1 AMOSTRAGEM. O efluente utilizado para a realização dos experimentos proveio do Aterro (xxxxxx),o qual recebe diariamente em média, (xxxxxx) t/dia de resíduos. Ele ocupa uma área de (xxxx) hectares e localiza-se (xxxxxxxxxx) a uma distância de (xxx) Km da capital Belo Horizonte/MG. O lixo que chega ao aterro é composto por (XXX) % de matéria orgânica, % de metais e % de outros. O lixiviado foi coletado e armazenado em um recipiente de 5 litros devidamente limpo e não reutilizado, para que no processo de avaliação da eficiência do sistema não seja alterado a qualidade do efluente tratado, por possíveis contaminações do recipiente. 5.2 PROCESSO DE DESTILAÇÃO. O destilador solar que servirá como ponto de apoio do processo,foi construído com as seguintes características: o tanque raso que é a base do destilador foi confeccionado com uma cuba de plástico,que funcionará como tanque, onde possui uma cobertura de vidro, que é inclinada do centro até as bordas para que o líquido se condense na superfície interior e escoe por gravidade até a calha. Para vedação entre os cantos do vidro e o tanque, foi utilizado silicone. As dimensões da unidade piloto são as seguintes: caixa de base: (xxx) m de largura x (xx) m de comprimento x (xxx) m de altura; altura da base para o solo: (xxxx) m; calhas (xxx) m de largura x (xxx) m de comprimento; vidro: (xxx) m de largura x (xxx) m de comprimento; inclinação da placa de vidro: 45º. O destilador solar, foi instalado para teste na área de pátio da Escola Técnica Municipal de Sete Lagoas com uma das faces voltadas ao nascente e a outra ao poente, de modo que aproveitou melhor a incidência dos raios solares. Além disso, a facilidade de acesso ao experimento, uma vez que o mesmo, sendo realizado dentro da área do prédio da Escola, viabilizou a coleta de uma maior variedade de dados e um monitoramento mais intenso do experimento. Foi depositado na cuba (xx) litros do efluente, durante um período de (xx) dias, sob monitoramento diário, após esse período foram coletadas amostras do efluente tratado da calha, que recebe o líquido evaporado que foi condensada na cobertura de vidro. 18 5.3 PRINCIPAIS ANÁLISES. Castilhos et al, (2003) afirmam que as principais análises realizadas no monitoramento de águas subterrâneas e superficiais, com o objetivo de detectar possíveis contaminações por líquidos percolados são a DBO, DQO, sólidos, OD, pH, metais, fósforo e nitrogênio total e amoniacal. Adotaremos para prática das principais análises no presente projeto, a metodologia de Macêdo, 2005, seguindo o Procedimento Operacional Padrão-POP, do Laboratório de Análise Ambiental da Escola Técnica Municipal de Sete Lagoas- ETMSL. Com base neste, realizaremos análises de pH, CONDUTIVIDADE ELÉTRICA, DQO, DBO, SÓLIDOS SEDIMENTÁVEIS E SÓLIDOS SUSPENSOS. 5.4 POTENCIAL HIDROGENIÔNICO- pH. MATERIAIS: ● 1 Béquer de 250 ml; ● pH-metro ou potenciômetro. REAGENTES: ● Água deionizada. PROCEDIMENTO: Todas as leituras de pH, deste projeto serão realizadas através de potenciômetro analógico ou digital (pH-metro) que, onde o eletrodo, devidamente limpo com água deionizada, será mergulhado na solução da amostra, depositada no béquer, onde o pH-metro mostra diretamente os respectivos valores. 5.5 CONDUTIVIDADE ELÉTRICA. MATERIAIS: ● 1 Béquer de 250 ml; ● Condutivímetro. 19 PROCEDIMENTO: Mergulhar o sensor do eletrodo do condutivímetro, na amostra do efluente, depositado no béquer e fazer a leitura, dada pelo condutivímetro. 5.6 DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO- DQO. MATERIAIS: ● 2 Erlenmeyers 250 ml; ● 2 Tubos de Ensaio; ● 2 Buretas 250 ml. REAGENTES: ● Amostra do Efluente; ● H2O Deionizada; ● H2SO4 (ácido sulfúrico) 1:3; ● KMnO4 (permanganato de potássio) 0,0125 N; ● Na2C 2O4 (oxalato de sódio) 0,8375 g/L. PROCEDIMENTO: Tubo para o Branco. ● Em um Erlenmeyer de 250 ml adicionar 300ml de H 2O Deionizada; ● Em seguida 10 ml de KMnO4 (0,0125 N); ● Por último 10 ml de H2SO4 (1:3); Tubo para a amostra. ● Em um Erlenmeyer de 250 ml adicionar 10ml da Amostra; ● 40 ml de H2O Deionizada; ● Em seguida 10 ml de KMnO4 (0,0125 N); ● Por último 10 ml de H2SO4 (1:3); ● Deixar os Tubos de Ensaio, com as soluções, em banho-maria por 1 hora, (obs.: colocar o tubo de ensaio com a água deionizada, preso com um prendedor, caso haja descoloração, adicionar 10 ml de KMnO4 (0,0125 N)). 20 ● Depois de 1 hora em banho-maria, acrescentar 300 ml de Na2C2O 4 (0,8375 g/L) no Erlenmeyer. ● Titular, ainda quente com KMnO4 (0,0125 N) até coloração rósea permanente. CÁLCULOS: DQO (mg O2/L) = [Fc KMnO 4 . (Vg + 10) - 30] . 10 + 100 n Onde: Fc KMnO4 = Fator de Correção do Permanganato de Potássio; Fc KMnO4 = 30 Vb + 10 Vb = Volume gasto de Permanganato de Potássio na titulação do branco; Vg = Volume gasto de Permanganato de Potássio em cm3 na titulação da amostra; N = Nº de adição de Permanganato de Potássio; DQO (mg O2/L) = Demanda Química de Oxigênio dada em mg de Oxigênio necessário para oxidar em Litro de amostra. 5.7 DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO-DBO. MATERIAIS: ● Garrafa BOD; ● 2 Erlenmeyers; ● Béquer; ● Proveta; ● Bureta; ● Pera; ● Pipeta; ● Incubadora. REAGENTES: ● Amostra do Efluente; ● H2O Deionizada; ● H2SO4 (ácido sulfúrico) 1:3; ● KMnO4 (permanganato de potássio) 0,0125 N; ● Na2C 2O4 (oxalato de sódio) 0,8375 g/L. 21 PROCEDIMENTO: Incubação: ● Colocar a Amostra na Garrafa BOD, deixando-a transbordar; ● Tampar a Garrafa limpando o excedente; ● Incubar por 5 dias a temperatura de 20 ºC. Tubo para o Branco. ● Em um Erlenmeyer de 250 ml adicionar 50 ml de H2O Deionizada; ● Em seguida 10 ml de KMnO4 (0,0125 N); ● Por último 10 ml de H2SO4 (1:3); Tubo para a amostra. ● Em um Erlenmeyer de 250 ml adicionar 10 ml da Amostra; ● 40 ml de H2O Deionizada; ● Em seguida 10 ml de KMnO4 (0,0125 N); ● Por último 10 ml de H2SO4 (1:3); ● Deixar os Tubos de Ensaio, com as soluções, em banho-maria por 1 hora, (obs.: colocar o tubo de ensaio com a água deionizada, preso com um prendedor, caso haja descoloração, adicionar 10 ml de KMnO4 (0,0125 N)). ● Depois de 1 hora em banho-maria, acrescentar 300 ml de Na2C2O 4 (0,8375 g/L) no Erlenmeyer . ● Titular, ainda quente com KMnO4 (0,0125 N) até coloração rósea permanente. CÁLCULOS: DBO (mg O2/L) = DQO inicial – DQO final 5.8 SÓLIDOS SEDIMENTÁVEIS. MATERIAIS: ● Cone Inhoff. REAGENTES: 22 ● Amostra do Efluente.PROCEDIMENTO: ● Transferir 1000 ml (1L) da Amostra para o Cone Inhoff; ● Deixar em repouso por 60 minutos (1 h); ● Depois de 1 hora de repouso anotar o volume dos sólidos sedimentado no fundo do Cone Inhoff. 5.9 SÓLIDOS SUSPENSOS. MATERIAIS: ● Cone Inhoff; ● Membrana Lisa; ● Swinnex; ● Seringa; ● Dessecador. REAGENTES: ● Amostra do Efluente sedimentado na prática anterior. PROCEDIMENTO: ● Após anotar o volume dos Sólidos Sedimentáveis; ● Pesar a membrana e anotar o valor da massa; ● Recolher 60 ml da amostra contida no Cone Inhoff com uma seringa, e acoplando o swinnex à seringa, passe a amostra pela membrana que está no suporte de filtração; ● Coloque a membrana com a amostra em um papel alumínio identificada com o nome da amostra no Dessecador por 24 hrs. ● Depois de secar por 24 hrs, pese a membrana novamente e anote a massa final. CÁLCULOS: [ Peso final – Peso inicial . 1000] / 60 . 1000 6. ORÇAMENTO DETALHADO. 23 ANÁLISE VALOR DA ANÁLISE (R$) DUPLICATA DE ANÁLISE VALOR TOTAL (R$) ● Montagem do Destilador Solar. Placa de vidro = Cuba de suporte para o efluente = ● Análise de Ph (POTENCIAL HIDROGENIÔNICO). 15,00 15,00 30,00 ● Análise de Condutividade Elétrica. 15,00 15,00 30,00 ● Análise de Sólidos Sedimentáveis. 15,00 15,00 30,00 ● Análise de Sólidos Suspensos. 15,00 15,00 30,00 ● Análise de DBO (DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO). 15,00 15,00 30,00 ● Análise de DQO (DEMANDA QUIÍMICA DE OXIGÊNIO). 15,00 15,00 30,00 ● Análise o lodo após o processo de Destilação Solar, através método de RX. 25,00 VALOR FINAL (R$) 205,00 24 7. CRONOGRAMA. JULHO/2018 4/5ª semana: ● Montagem do Destilador Solar; AGOSTO/2018 1ª semana: ● Coleta do Efluente de Classe I. 2ª semana: ● Análise de pH do Efluente; ● Análise de Condutividade Elétrica do Efluente; ● Análise de Sólidos Sedimentáveis do Efluente; ● Análise de Sólidos Suspensos do Efluente. 3ª semana: ● Análise de DBO do Efluente; ● Análise de DQO do Efluente; ● Colocar o Efluente para destilar, através da Destilação Solar. SETEMBRO/2018 ● Acompanhar e verificar eficiência do Destilador Solar. 25 OUTUBRO/2018 1ª semana: ● Análise de pH do Efluente pós-processo de Destilação Solar; ● Análise de Condutividade Elétrica do Efluente pós-processo de Destilação Solar; ● Análise de Sólidos Sedimentáveis do Efluente pós- processo de Destilação Solar; ● Análise de Sólidos Suspensos do Efluente pós- processo de Destilação Solar. 3ª semana: ● Análise de DBO do Efluente pós- processo de Destilação Solar; ● Análise de DQO do Efluente pós- processo de Destilação Solar. 4ª semana: ● Analisar o lodo após o processo de Destilação Solar, através método de RX. NOVEMBRO/2018 1ª semana: ● Comparar os resultados das análises do processo de Destilação Solar com outros processos de tratamentos existentes. 2ª a 4ª semana: ● Propor forma de tratamento e reutilização dos compostos pós Destilação Solar. DEZEMBRO/2018 2ª a 3ª semana: ● Entrega dos resultados. 26 8. DISPONIBILIDADE DE INFRAESTRUTURA E APOIO TÉCNICO. A Escola Técnica Municipal de Sete Lagoas, pela dispõe de materiais, de um laboratório Análise Química e outro de Análise Ambiental que será o suporte da análise, o mesmo está adaptado com equipamentos, reagentes e materiais, suficientes para a demanda. Contando, com apoio técnicos de professores, orientadores e responsáveis pelos laboratórios da ETMSL, além de estagiários do curso técnico em Química e Meio Ambiente que poderão nos auxiliar. Quanto à análise de raio RX, contaremos com o apoio da Fábrica de Fertilizantes, Multitécnica, que disponibilizará seu equipamento para um membro do grupo que estagia na mesma para que realize o procedimento. 27 9. REFERÊNCIAS. AQUINO, S. F; SILVA, S. Q; CHERNICHRO, C, A, L. Considerações Práticas Sobre o Teste de Demanda Química de Oxigênio (DQO) Aplicado a Análise de Efluentes Anaeróbios. Eng. sanit. ambient. Vol.11- Nº 4, p. 296, 295-304 - jul 2006. ARAUJO, K. S; ANTONELI, R; GAYDECZKA, B; GRANATO, A, C; MALPASS, G.R.P. Processos Oxidativos Avançados: Uma Revisão de Fundamentos e Aplicações no Tratamento de Águas Residuais Urbanas e Efluentes Industriais. Ambiente & Água. Vol. 11, n° 2. Taubaté, p. 388. 387-401, jun.2016. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT/NBR 10.004/04. Resíduos sólidos – Classificação. 2ª ed. Rio de Janeiro - 2004. BAHÉ, J. M. C. F; VERÓL, A, P; ALVES, L, V; CANTANHEDE, A; FIGUEIREDO, I, C. Estudo Do Desempenho De Evaporador Unitário Como Opção De Tratamento De 28 Lixiviados Produzidos Em Aterros Sanitários Do Rio De Janeiro. ABES – Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental (24º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental). p. 1. 1-6. BETTIOL, W. & CAMARGO, O.A.A. Disposição de lodo de esgoto em solo agrícola. Lodo de Esgoto: Impactos Ambientais na Agricultura. Embrapa Meio Ambiente. 1ª ed. cap. 2, p.25. 25-35. Jaguariúna, 2006. BEZERRA, Magna Angélica dos Santos. Desenvolvimento de um Destilador Solar para Tratamento de Águas de Produção de Petróleo com Vistas a Sua Utilização na Agricultura e Geração de Vapor. Set. 2004. Natal/RN: Dissertação de Mestrado- Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. p. 3, 1-90. CALFA, B. A; TOREM, M. L. Metais Pesados Contidos em Efluentes Líquidos por Biossorção/Bioflotação. 538 REM: R. Esc. Minas (Metalurgia & Materiais). Ouro Preto, p.538. 537-542, jul. set. 2007. CASTILHOS Jr., A. B., LANGE, L. C., GOMES, L. P., PESSIN, N . Resíduos sólidos urbanos: aterro sustentável para municípios de pequeno porte / Armando Borges de Castilhos Junior (coordenador). Programa de pesquisa em Saneamento Básico 3. Projeto PROSAB ABES – Rio de Janeiro, 2003. Cap 4, p.117. CONAMA. Resolução CONAMA nº 313- p.654, de 29 de outubro de 2002. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Disponível em: <http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=335>. Acesso em: 09 mar.2018. CONAMA. Resolução CONAMA nº 375, de 29 de agosto de 2006. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Disponível em: <http://www.mma.gov.br/port/conama/res/res06/res37506.pdf >. Acesso em: 16 mar.2018. COPASA. COMPANHIA DE SANEAMENTO DE MINAS GERAIS. Esgoto Sanitário, processos de tratamento. Disponível em: <http://www.copasa.com.br/wps/portal/internet/esgotamento-sanitario/processos-de-tratamento >. Acesso em: 30 jun.2018. FERREIRA, F. D; CORAIOLA, M. Eficiência do Lodo Ativado em Fluxo Contínuo para Tratamento de Esgoto. Rev. Acad. Ciênc. Agrár. Ambient. Curitiba v(6), n° 2 p. 260, 262 e 263. 259-279, abr./jun.2008. FERREIRA, P. P. L. Braga, R. M. Teodoro, N. M. A. Melo, V. R. M. Melo, D. M. A. Melo, M. A. F. Adsorção de Cu2+ e Cr3+ em Efluentes Líquidos Utilizando a Cinza do Bagaço da Cana-de-açúcar. Rev. Cerâmica. Rio Grande do Norte. v(61) p.435, 435-441, 2015. 29 FONSECA, P. W. Avaliação do Desempenho e Caracterização de Parâmetros em Lagoas Facultativas e de Maturação. Ago, 2005. Dissertação/ Mestrado (Programa de Pós- Graduação em Engenharia Civil).Universidade Federal do Rio de Janeiro. RJ, 2205. GIORDANO, Gandhi. Tratamento e Controle de Efluentes Industriais. Rev. ABES. Universidade Federal do Mato Grosso, Cuiabá, 2004, p. 10. 11, 1-81. JUNIO, I. D; MORITA, D. M. Avaliação Da Eficácia Dos Critérios De Recebimento. De Efluentes Não Domésticos Em Sistemas De Coleta E Transporte De Esgotos Sanitários Em São Paulo. Eng. sanit. ambient. Vol.12- Nº 1, p. 63, 62-70 - jan/mar 2007. KRAEMER, Maria Elisabeth Pereira. 29 de Outubro a 01 de Novembro de 2005 A Questão Ambiental e os Resíduos Industriais. XXV ENEGEP Porto Alegre, RS, Brasil, p.4. 1-8. LIMA, Rafael Guimarães Corrêa. Resíduos Industriais – Métodos de Tratamento e a Análise de Custos. Goiás: PUC- GOIÂNIA , Programa de Graduação em Engenharia Ambiental, dez. 2007. p. 2.1-18. MACÊDO, Jorge Antônio Barros de. Águas & águas. 2.ed. Belo Horizonte: CRQ-MG, 2004. 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Alternativas de Utilização de Resíduos Sólidos Alcalinos Na Disposição de Resíduos Contaminados: Estudo de Caso no Estado do Rio de Janeiro, Brasil. Eng. Sanit. Ambient. . v(13), n°2- abr-jun2008 p. 164. 163-170. PILCH, M. R. SCHMIDT, P. Metodologias de Avaliação do pH de Silagens. UFPR. Juvevê- Curitiba/PR. RAMOS, R, E, M. Desenvolvimento De Um Sistema Híbrido De Destilação Solar Para Tratamento De Água Produzida. agost.2009. Dissertação/Mamografia- Deq/Prh 14- ANP/UFRN. Natal/RN. V(14). 30 ROCHA, E. M. R. Desempenho de Um Sistema de Lagoas de Estabilização na Redução da Carga Orgânica do Gercolado gerado no Aterro da Muribeca – PE. 2005. 151f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2005. SÁ, L. F; JUCÁ, J. F. T; MOTTA SOBRINHO, M. A. Tratamento do lixiviado de aterro sanitário usando destilador solar. Ambi-Agua, Taubaté, v. 7, n. 1, ps. 204 e 205. 204-217, 2012. SERAFIM, A. C. GUSSAKOV, K. C. SILVA, F. CONEGLIAN, C. M. R. BRITO, N. 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