tratamento de efluentes
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAN
SETOR DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUMICA
TRATAMENTO DE EFLUENTES LQUIDOS DE GALVANOPLASTIA
DISCIPLINA : ELETROQUMICA APLICADA E CORROSO - TQ - 417
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAN
SETOR DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUMICA
TRATAMENTO DE EFLUENTES LQUIDOS DE GALVANOPLASTIA
Prof. Dr. HAROLDO DE ARAJO PONTE
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NDICE
1. IMPACTO AMBIENTAL DA GALVANOPLASTIA ............................... 5
1.1. FONTES DE POLUENTES................................................................. 5
1.2. EFLUENTES LQUIDOS .................................................................... 5
1.2.1. CARACTERIZAO DOS EFLUENTES LQUIDOS........................ 6
1.2.2. SEGREGAO DOS EFLUENTES LQUIDOS................................ 7
1.2.3. CLASSIFICAO BSICA DE EFLUENTES LQUIDOS .............. 10
1.3. EMISSES GASOSAS .................................................................... 11
1.4. RESDUOS SLIDOS ...................................................................... 12
1.4.1. CARACTERIZAO DOS RESDUOS SLIDOS ......................... 13
1.4.2. CLASSIFICAO BSICA DE RESDUOS SLIDOS.................. 13
1.4.3. DISPOSIO DO LODO................................................................. 14
2. MINIMIZAO DE PERDAS NAS GALVANOPLASTIA ................... 19
2.1. MINIMIZAO NO CONSUMO DE GUA ...................................... 19
2.1.1. GUAS DE LAVAGEM ................................................................... 19
2.1.2. REDUO NO CONSUMO DE GUA DE LAVAGEM .................. 20
2.1.3. CRITRIO DE LAVAGEM ............................................................... 21
2.1.4. TCNICAS DE LAVAGEM.............................................................. 23
2.1.5. EQUIPAMENTOS............................................................................ 36
2.2. MINIMIZAO DE PERDAS DE REATIVOS................................... 38
2.2.1. ARRASTE........................................................................................ 39
2.2.2. CLCULO DO ARRASTE............................................................... 42
2.2.3. RAMPA DE RESPINGOS................................................................ 44
2.2.4. BLOW-OFF...................................................................................... 45
2.2.5. SPRAYS....................................................................................... 46
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2.2.6. FORMATO DAS PEAS ................................................................. 46
2.2.7. O TANQUE DRAG-OUT .............................................................. 46
3. TRATAMENTO DE EFLUENTES DE GALVANOPLASTIA............... 48
3.1. INTRODUO.................................................................................. 48
3.2. ETAPAS DE PROJETO ................................................................... 48
3.2.1. COLETAS DE DADOS .................................................................... 49
3.2.2. FILOSOFIA DE TRATAMENTO...................................................... 51
3.2.3. SEGREGAO DOS DESPEJOS .................................................. 55
3.2.4. VOLUMES DE EQUALIZAO ...................................................... 60
3.2.5. PROJETO HIDRULICO DAS REDES DE COLETA..................... 61
3.2.6. REDUO DE CROMO HEXAVALENTE ...................................... 62
3.2.7. PR-TRATAMENTO- OXIDAO DE CIANETO........................... 64
3.2.8. PRECIPITAO DE METAIS ......................................................... 67
3.2.9. COAGULAO E FLOCULAO ................................................. 71
3.2.10. DECANTAO, ADENSAMENTO E DESAGUAMENTO ............ 73
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1. IMPACTO AMBIENTAL DA GALVANOPLASTIA
Metais e reativos qumicos so a base dos processos de tratamento de superfcie.
A utilizao destes componentes produz resduos qumicos e efluentes que iro afetar de
forma drstica o meio ambiente bem como causas srios problemas de sade na
populao. Alguns efeitos podem ser observados rapidamente, outros levam alguns anos
at se manifestarem em sua forma mais agressiva.
importante se insistir que, independentemente de sua concentrao ou nvel de
toxicidade, todo efluente deve ser tratado adequadamente.
1.1. FONTES DE POLUENTES
De uma forma em geral, os efluentes gerados em operaes de galvanoplastia
consistem nos descartes peridicos dos diversos banhos concentrados exauridos
(desengraxantes, decapantes, fosfatizantes, cromatizantes, banhos de eletrodeposio,etc.,)
e nas guas menos contaminadas, provenientes das etapas de lavagem posterior s
operaes nos banhos concentrados. Estes efluentes so compostos por gua e reativos.
Aps o tratamento destes efluentes tem-se, como resultado, a gerao de resduos com
altos teores de metais e outros componentes txicos. Uma forma de se reduzir o volume
destes resduos atravs de reduo das perdas de reativos qumicos.
Outras fontes geradoras de perdas de reativos para o meio ambiente so:
Estocagem de reativos, transferncia e manuseio de reativos, tratamento de efluentes,
descarte de processos de laboratrio, disposio de resduos e reutilizao ou disposio de
recipientes de reativos qumicos.
Tratar os poluentes gerados nos diversos tipos de empresas da rea de tratamento
de superfcie , portanto, extremamente necessrio e indispensvel, independente do
volume de descartes.
A Tabela 1 apresenta alguns poluentes gerados por diversos tipos de
galvanoplastia.
1.2. EFLUENTES LQUIDOS
Efluentes lquidos provenientes do descarte de:
banhos qumicos;
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guas de lavagem;
produtos auxiliares (desengraxantes, decapantes, passivadores, etc);
leos solveis ou no, para corte ou revestimento das peas.
Os efluentes lquidos geralmente so coloridos, alguns com temperatura superior
ambiente e emitem vapores, seus pHs geralmente atingem os extremos cido ou alcalino.
No caso dos leos, geralmente verificam-se manchas no solo, principalmente nos
locais de acmulo de sucatas.
1.2.1. CARACTERIZAO DOS EFLUENTES LQUIDOS
Devido a dificuldade de se obter informaes reais, sobre todos os processos
existentes dentro de empresas que trabalham com tratamento de superfcie, o primeiro
passo para se definir qualquer tipo de processo de controle ambiental a caracterizao
dos resduos, bem como sua composio qumica e estado fsico.
A caracterizao dos efluentes lquidos, nos d um bom perfil do potencial poluente
da empresa, identificando assim a presena dos elementos mais provveis desta tipologia.
Em galvanizao: Cr6+, Cr3+, CN-, Fe, Zn, Cu, Ni, Sn;
Em fosfatizao: fosfatos, Fe, Zn, CN; Cr3+
Em anodizao: Al, Sn, Ni, F;
Incluir na anlise: DBO5, DQO, OD, pH, cor, turbidez, slidos sedimentveis, leos
e graxas.
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TABELA 1 PRINCIPAIS TIPOS DE POLUENTES ENCONTRADOS EM DIVERSOS TIPOS DE ATIVIDADES
DE GALVANOPLASTIA
Crmicos
Cromo decorativo
Cromo duro
Passivadores
cromatizantes
Ciandricos
Cobre e zinco alcalinos
Prata
Ouro
Desengraxante c/cianeto
Quelatizados Cobre e nquel qumicos
Passivadores para Fe e Al
leo solvel e no
solvel
Usinagem de metais
Retfica de metais
Inorgnicos
Provenientes de
processos galvnicos
Usinagem de metais
Tratamento trmico,
siderrgicas e
metalrgicas primrias em
geral Gerais inorgnicos
Cobre e zinco cidos
Zinco alcalino s/cianeto
Nquel eletroltico
Anodizao
Decapantes cidos
Desengraxantes s/cianeto
Solues cidos ou alcalinas
Estanho
Chumbo
1.2.2. SEGREGAO DOS EFLUENTES LQUIDOS
Os resduos lquidos provenientes dos processos de tratamento de superfcie de
metais, podem ser agrupados basicamente em dois grupos principais: os concentrados e os
diludos. Os concentrados so descartados periodicamente e os diludos so descartados,
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geralmente de forma contnua, pois provm das guas de lavagem das peas, guas de
lavagem de equipamentos e do piso e de purgas de equipamentos, como por exemplo dos
lavadores de gases.
Os resduos lquidos provenientes dos processos industriais devero ser
segregados de acordo com sua classificao ou caractersticas qumicas, separadamente
dos coletores pluviais, atravs de canaletas e/ou tubulaes para os tanques de acmulo (concentrao).
Convm que os tanques de acmulo (concentrao) sejam dimensionados com um
volume que atenda a vazo diria de descarte de cada efluente, para garantir a execuo de
manuteno de equipamentos ou outra eventualidade na operao da Unidade de
Tratamento de Efluente (ETE).
Os pisos dos locais onde so gerados os resduos lquidos devero (Ver Figura 1):
ser impermeveis, para que no ocorram infiltraes no solo, conter bacias de conteno, para que no haja misturas de efluentes com classes
diferentes e com cadas para as canaletas de captao.
quando no houver inclinao suficiente, para a captao do efluente por gravidade, construir caixas de transferncias e usar bombas qumicas de recalque para cada
efluente de classes diferentes.
FIGURA 1 - LINHA DE DEPOSIO COM TAMBORES ROTATIVOS. DERRAMAMENTO DE SOLUO NO
PISO E ESCOAMENTO PARA CANALETAS
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Na elaborao de um projeto para segregar os efluentes, importante o
levantamento de todas as informaes sobre a seqncia ou processo de tratamento
superficial envolvido. Deve-se elaborar tabelas e fluxogramas da seqncia, com dados
sobre os volumes dos tanques, regime de vazo, freqncia de descarga dos concentrados
e informaes qualitativas sobre a formulao bsica do banho.
Alm das possveis segregaes, deve ser levada em considerao a possibilidade
de reduo das vazes dos despejos mediante aplicao de tcnicas de minimizao de
guas de lavagem.
Os resduos segregados necessitam, muitas vezes, de um sistema de equalizao antes de serem submetidos ao tratamento. Este procedimento proporciona um ganho de
consistncia ou parcial estabilidade em suas caractersticas fsico qumicas principais,
facilitando desta forma os resultados do tratamento. Grandes variaes dificultam a
operao da instalao de tratamento, pois as oscilaes bruscas das caractersticas fsico
qumica dos resduos lquidos causam o desbalanceamento dos sistemas de dosagem de
reagentes ocasionado dificuldades na operao da unidade e padronizao dos resultados
finais.
Dependendo do porte e do volume de efluentes gerados por uma galvnica, pode-
se optar pela instalao de estaes de tratamento de efluentes compactas ou
multifuncional, automticas ou semi-automticas.
Exemplo de unidade compacta e semi-automtica est apresentado na Figura 2. J
para uma empresa de maior porte, pode haver a opo por uma estao totalmente
automtica e de grande porte, que possibilite o tratamento seletivo de diversos tipos de
efluentes, como apresentado na Figura 3.
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FIGURA 2 - ESTAO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES COMPACTA E AUTOMTICA
FIGURA 3 - ESTAO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES MULTIFUNCIONAL E AUTOMTICA
1.2.3. CLASSIFICAO BSICA DE EFLUENTES LQUIDOS
De acordo com a Tabela 1, podemos segregar os efluentes da tipologia galvnica
nas seguintes classes:
EFLUENTES CRMICOS banhos de cromo em geral, abrilhantadores e
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passivadores e suas guas de lavagem
EFLUENTES CIANDRICOS banhos de cobre, zinco, cdmio, prata, ouro, certas
solues desengraxantes e suas guas de lavagem
EFLUENTES GERAIS CIDOS solues decapantes, solues desoxidantes e
suas guas de lavagem
EFLUENTES GERAIS ALCALINOS desengraxantes qumicos por imerso e
eletrolticos e suas guas de lavagem
Quanto aos EFLUENTES QUELATIZADOS e aos LEOS, devero ser avaliadas
as suas quantidades de descartes para definir se h necessidade de separ-los dos
efluentes gerais. Em geral as quantidades destes tipos de efluentes so pequenas e seus
descartes podero ser programados e controlados sem maiores problemas.
1.3. EMISSES GASOSAS
As emisses gasosas so provenientes de:
reaes eletrolticas;
reao de decapagem;
reao de desengraxe;
reao de corroso.
As emisses gasosas podem ser coloridas ou incolores, e so geralmente irritantes
para as mucosas.
Para as emisses gasosas, o limite de tolerncia para produtos sob a forma de
gases dever atender a NR 15, da Portaria 3214 do Ministrio do Trabalho.
As emisses gasosas devem estar de acordo com as regulamentaes do
ministrio do trabalho. As quais recomendam as concentraes mximas dos diversos tipos
de poluentes no ar. De uma forma geral estas emisses so controladas atravs da
utilizao de exaustores e lavadores de gases. Exemplos destes equipamentos esto
apresentados a seguir nas Figura 5 e Figura 4.
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1.4. RESDUOS SLIDOS
Os resduos slidos so provenientes de:
sucata de metais ferrosos e no-ferrosos, cavacos, etc;
precipitao de banhos;
lodo do processo de tratamento de efluentes lquidos;
resduos de pr-tratamentos mecnicos;
embalagens de produtos qumicos;
Filtros de banhos e sacos de nodos, etc.
FIGURA 4 - EXAUSTOR SOBRE BANHO
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FIGURA 5 - LAVADOR DE GASES
1.4.1. CARACTERIZAO DOS RESDUOS SLIDOS
Os lodos slidos geralmente so coloridos (azul, verde, laranja tijolo, branco leitoso,
marrom acinzentado). Seu pH atinge valores extremos quando no tratado.
Ps finos dos pr-tratamentos mecnicos, contaminados com metais (xido de
alumnio, cermicas e microesferas de vidro)
Embalagens plsticas: normalmente retornveis ao fornecedor do produto.
1.4.2. CLASSIFICAO BSICA DE RESDUOS SLIDOS
Os resduos slidos so classificados quanto ao risco potencial ao meio ambiente e
sade pblica em funo das suas caractersticas. As normas que regem a correta
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disposio dos resduos slidos so: NBR 10.004, NBR 10.005, NBR 10.006 e NBR 10.007 .
TABELA 2 NORMA NBR 10004
Ensaio Anlise Limite max. Lixiviao
NBR 10.004
Metais Cdmio
Chumbo
Cromo total
Prata
Selnio
Mercrio
0,5 ppm
5 ppm
5 ppm
5 ppm
1 ppm
0,1 ppm
1.4.3. Disposio do lodo
O lodo de uma estao de tratamento de efluentes deve ser disposto em lugar
apropriado, um aterro industrial ou aterro sanitrio, dependendo da classificao do resduo,
incinerao, co- processamento, etc.
Antes da disposio existe a necessidade de condicionar o lodo para o transporte e
disposio, principalmente com relao ao teor de umidade. Para isso so geralmente
utilizados filtros prensa (Ver Figura 6), adensadores de lodo (Ver Figura 7), entre outros equipamentos, geralmente dependentes do tamanho da empresa e quantidade de efluentes
a ser tratado. A reduo da umidade tem um impacto direto no custo de disposio do
resduo, pois geralmente paga-se por quilo de lodo a ser depositado nos aterros. Este lodo
dever ser acondicionado em saco plstico e lacrado em tambor de ao.
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FIGURA 6 - FILTRO PRENSA PARA ADENSAMENTO DE LODO
FIGURA 7 - LEITO DE SECAGEM PARA ADENSAMENTO DE LODO
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Na ausncia de espao fsico na empresa, para a instalao de tanques para
adensamento de lodo, h a necessidade de utilizao de filtros prensa e unidades mais
compactas.
Para poder dar a devida destinao final a qualquer resduo industrial, aconselha-se
seguir a seguinte seqncia:
1) Caracterizao e identificao do resduo
Consiste na visualizao fsica do resduo, conhecimento aprofundado do processo
gerador e a subseqente classificao do resduo conforme a NBR 10.004.
2) Avaliao do resduo em funo de sua viabilidade financeira e disponibilidade
tecnolgica
Avaliar se o resduo reciclvel ou no. Deve-se verificar se o resduo ainda possui
componentes de valor financeiro e, em caso afirmativo, se existe uma tecnologia capaz de
recuperar este componente.
3) Procurar uma destinao final adequada ao resduo
Para os resduos classificados como reciclveis, identificar a empresa e os
procedimentos por ela adotados que gerem o menor volume de resduos produzidos na
recuperao de seu resduo industrial. Ter sempre em mente que se deve evitar uma
potencializao do seu resduo.
Para os no reciclveis existem trs destinaes oficiais. So elas:
- Incinerao convencional
- Aterro qumico
- Incinerao
4) Administrao interna do resduo. Definir objetivos
Tornar os resduos cada vez mais reciclveis e, procurar despotencializ-los.
5) Obter documentaes
Solicitar para a empresa que administrar seus resduos que elaborem um Projeto
de Destinao Final para cada resduo. Solicitar junto ao rgo de Fiscalizao, aprovao
do projeto de destinao e manter em dia o licenciamento ambiental da destinao de seu
resduo.
6) Administrao da destinao final
Para manter os conceitos da destinao conforme documentos, efetuar auditorias
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ambientais peridicas para constatar os procedimentos que so adotados. Manter
atualizados os licenciamentos ambientais.
Conceitualmente, alguns resduos industriais no podem ser destinados por
determinados procedimentos em virtude de suas caractersticas, as quais so abaixo
relacionadas:
- Aterro qumico: o resduo no pode conter matria orgnica. A matria orgnica poder
em funo do tempo se decompor e gerar gases dentro do aterro podendo comprometer
a estrutura fsica do aterro. O resduo tem que ser slido ou de estrutura consistente.
No pode ser lquido ou plasmtico. Caso o seja, ao amontoar no aterro, este material
no ir sustentar outro que o sobrepuser.
- Incinerao em fornos de cimento: o resduo dever possuir poder calorfico adequado
(superior a 2000 kcal/kg). O resduo no deve possuir cloro em sua composio, pois,
nestes casos, pode durante a incinerao provocar a formao de dioxinas e furanos,
compostos altamente txicos para a sade do homem e dos animais.
- Landfarming: um processo de degradao do material por microorganismos em um
terreno por escarificao contnua do resduo com a terra. como se a terra fosse arada
continuamente e misturada com o resduo. Este resduo dever estar isento de metais
ou materiais orgnicos txicos.
Abaixo apresentamos uma sugesto para destinao final de determinados
resduos industriais, em funo de sua composio ou caractersticas tpicas:
- Incinerao em fornos de cimento: restos de tintas, leos usados, resduos de varrio
de fbrica, etc.
- Aterro qumico: resduos slidos contendo metais.
- Landfarming: resduos com baixo poder calorfico e composto essencialmente de matria
orgnica (emulso de leos minerais, ou outro material orgnico emulsionado com gua,
etc.).
Um entendimento da NBR 10.004
Resduos slidos - so resduos slidos ou semi-slidos resultantes de atividade
industrial, domstica, hospitalar, comercial, agrcola, de servios e de varrio em geral.
Classe I - perigosos
Classe II - no inertes
Classe III - inertes
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Classe I - classificado por possuir:
- Inflamabilidade: lquidos com ponto de fulgor menor que 60 C. no-lquidos que 25 C e 1 atm queimem vigorosamente e persistentemente quando inflamados.
- Oxidantes: resduos que liberam oxignio, estimulando incndios.
- Corrosividade: materiais aquosos com pH < 2 ou pH >12,5 ou materiais que corroem o
ao (SAE 1020) mais do que 6,35 mm ao ano 55 C. - Reatividade: reagir violentamente com gua. Ser instvel e reagir violentamente de
forma espontnea. Possuir cianetos ou sulfetos.
- Toxicidade: possuir D50 oral < 50 mg/kg ou DL50 dermal < 200 mg/kg. Lixiviado possuir
concentrao de substncia superior ao especificado no Anexo G da NBR 10.004.
Possuir substncia especfica da listagem 4 (Pb, Cr3+, Cr6+, Be, Cd, Cn-, Ar, Se). Ser
restos de embalagens de substncia especificadas na listagem 5 .
- Patogenicidade: possuir microorganismos patognicos ou suas toxinas.
- So resduos perigosos - os constantes das listagens 1 e 2. Os que tiverem seus
constituintes em massa bruta em concentrao superior ao especificado na listagem 9
(Be, Cr6+, Hg, Pb, Cd, Cn-, Ar, Se).
- Excluem-se desta classificao - resduos domiciliares e os provenientes de estaes de
tratamento de esgotos sanitrios.
Classe II - so os que no se classificam nem como Classe I nem como Classe III.
Classe III - so os que no teste de Solubilizao no possuam contaminantes em
concentrao ao especificado na listagem 8.
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2. MINIMIZAO DE PERDAS NAS GALVANOPLASTIA
2.1. MINIMIZAO NO CONSUMO DE GUA
2.1.1. guas de lavagem
Analisando um esquema tpico de processo, Figura 8, de galvanoplastia, o
substrato entra sucessivamente em banhos: primeiro no banho de processo em si
desengraxe, decapagem, deposio, etc...- ou banho forte e, depois, num segundo ou mais
banhos, lavado.
Usaremos a concentrao de um dos componentes do banho forte, CM1,
concentrao do metal (g/l), como parmetro para acompanhar a perda de soluo
concentrada para os banhos subseqentes devido ao arraste (drag-out). A soluo perdida
para o segundo banho pode ser quantificada e denominamos a perda QDO, como a vazo de
perda por arraste (l/h). Da, o produto de CM1 e QDO fornece o fluxo de massa do componente
M perdido na passagem do banho forte para o primeiro banho de lavagem, FMDO1.
Desta forma, ao longo do turno de trabalho, o volume do banho forte e massa do
componente M so reduzidos tornando necessria a reposio com gua e o componente
M, representados aqui como QR e FMR, respectivamente.
Os fatores controladores do consumo de gua de lavagem so ento:
a qualidade do substrato aps a ltima lavagem, o que redunda em uma concentrao mxima do componente M na gua do ltimo banho;
o grau de arraste, ou seja, QDO,o que, por sua vez, depende do formato em que o substrato se apresenta (peas pequenas a granel em tambores, fitas planas ou peas de
geometria mais completa suspensa em gancheiras), da viscosidade do banho de origem e
da adoo ou no de medidas redutoras de arraste (drenagem parada, spraysou blow-
off).
O manuseio da gua em si ou tipo de lavagem. O esquema de lavagem mostrado na Figura 8 ainda bastante utilizado.
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FIGURA 8 LAVAGEM DE PEAS BALANO DE MASSA. BANHO CONCENTRADO SEGUIDO POR
DUAS LAVAGENS COM GUA CORRENTE
O investimento necessrio para tratamento e/ou recuperao de recursos das
guas de lavagem determinado, ento, por dois parmetros:
a vazo a ser tratada que influi no tamanho fsico dos tanques/equipamentos, etc.., nos quais sero efetuadas as operaes
unitrias implcitas no processamento posterior das guas de lavagem;
o fluxo de massa de contaminantes por influir na capacidade de estocagem e dosagem dos produtos qumicos utilizados no processamento posterior
das guas de lavagem contnuas.
2.1.2. REDUO NO CONSUMO DE GUA DE LAVAGEM
A lavagem no processo de eletrodeposio a certeza de qualidade. Ela atua na
diluio ou diminuio da quantidade de sais arrastados pelas peas de um banho a outro,
os quais influenciam negativamente na eletrodeposio. A concentrao aceitvel de
eletrlito arrastado para a etapa seguinte do processo fica entre 1mg/l e 100 mg/l,
dependendo do tipo e da composio deste banho.
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A lavagem final, isto , a ltima etapa de lavagem do processo, responsvel pela
remoo de eletrlitos que, caso contrrio, podem influir na qualidade do recobrimento
superficial, alterando suas caractersticas mecnicas ou corrosivas.
errado pensar que uma boa lavagem s pode ser realizada com o emprego de
uma grande consumo de gua, possvel uma boa lavagem com uma pequena quantidade
de gua. Como isto possvel ser esclarecido adiante. Como o emprego de tcnicas
combinadas de lavagem (estanque e cascata, por exemplo) ocorre uma reduo drstica no
consumo de gua e, conseqentemente, uma concentrao dos efluentes. A concentrao
do efluente permite empresa trabalhar com sistemas de tratamento em batelada, com
sistemas de troca inica ou mesmo com um sistema central de tratamento de efluentes, uma
vez que neste caso o custo de transporte um fator decisivo.
2.1.3. CRITRIO DE LAVAGEM
Devido ao arraste ocorre um aumento da concentrao de sais de eletrlitos na
gua de lavagem.
Um critrio de lavagem simples, que pode ser adotado para verificar o grau de
lavagem, a relao entre a concentrao do banho do processo e a do banho de lavagem
seguinte. Este critrio representa a diluio da concentrao entre os dois banhos.
Critrio de lavagem simples: i
oi CC=CL [1]
Quando o processo de lavagem consiste em apenas um banho, o critrio de
lavagem simples tambm chamado de critrio de lavagem global.
Este critrio de lavagem global representa a diluio total do processo, isto , entre
o banho eletroltico e a ltima etapa da lavagem. Assim, o critrio de lavagem global o
produto dos critrios simples.
Critrio de lavagem global: n
oglobal C
C=CL [2]
Critrio de lavagem global: CLglobal = CL1 x CL2 x CL3 x ...x CLn [3]
Exemplo:
Para um processo de nquel, espera-se um critrio de lavagem que alcance 4000.
Um processo normal de niquelao de Watt tem uma concentrao de nquel de at 80 g/l
(co). Calculando-se, nesta condio, a concentrao de nquel na ltima etapa da lavagem
(cn), tem-se:
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n
oglobal C
CCL = lmglgCC on /204000/80
4000===
O critrio de lavagem global tambm uma garantia de que a concentrao limite
do ltimo banho de lavagem no ser alcanada.
Como a maioria dos processos de lavagem so combinao de vrios banhos de
lavagem (Figura 9) e, como somente a concentrao da ltima etapa responsvel pela
qualidade das peas, utiliza-se normalmente o critrio de lavagem global.
Por isso, de agora em diante, quando se fala em critrio de lavagem refere-se
sempre ao critrio de lavagem global.
Para processos galvnicos distintos existem diferentes critrios de lavagem. A
tabela seguinte apresenta critrios tpicos para processos caractersticos.
Figura 9. Combinao de lavagem em cascata e estanque
Tabela 1. Critrios de lavagem tpicos
Tipo dos Processos: Critrio de lavagem
CLglo
Desengraxe galvnico 50 - 100
Desengraxe qumico 100 - 200
Decapagem qumica 200 - 500
Galvanizao Zn, Cu , Sn 1.000 - 3.000
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Galvanizao Ni 3.000 - 5.000
Cromatizao, Fosfatizao 2.000 - 5.000
Cromagem 10.000 - 50.000
Naturalmente, os valores da tabela no so fixos. O critrio de cada processo de
lavagem individual no depende apenas do grau de diluio, mas tambm da viscosidade
da soluo, do tempo de lavagem e do processo de difuso. O processo de difuso, por
exemplo, alterado no caso de agitao da soluo ou das peas.
A seqncia dos banhos do processo tambm importante. Por exemplo, no caso
de uma processo com uma decapagem cida seguida de uma deposio alcalina. Neste
processo o critrio de lavagem para decapagem tem que ser muito maior que o tabelado (na
faixa de 1000, por exemplo). Assim, o critrio de lavagem deve ser avaliado especificamente
para cada processo visando otimizar a qualidade da deposio.
Vantagens da aplicao do critrio de lavagem:
Maior qualidade da deposio alcanada com uma boa lavagem, o que garantido pelo critrio de lavagem;
O tempo de vida do banho do processo aumentado porque a contaminao diminui com uma lavagem efetiva;
A utilizao do critrio de lavagem esta em acordo com a ISO 9000 e 14000, porque serve para documentao e como padro de qualidade do produto.
A seguir ser explicado quais os critrios de lavagem que so possveis para cada
tcnica de lavagem.
2.1.4. TCNICAS DE LAVAGEM
Aqui sero abordas as tcnicas de lavagem que permitem alcanar bons critrios
de lavagem, os quais indicam um processo eficiente e de qualidade.
Geralmente, o banho de lavagem deve ser o menor possvel e que garanta uma
lavagem efetiva e econmica.
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2.1.4.1. LAVAGEM ESTANQUE
A lavagem estanque tem um volume constante, sem entrada ou sada de gua
(Figura 10). Por isso, a concentrao aumenta continuamente com o arraste.
Figura 10. Lavagem estanque.
Depois de um tempo especfico o banho estanque alcana uma concentrao limite
de mesmo valor que a do banho do processo.
O tempo que necessrio para alcanar esta concentrao limite depende do
volume do tanque estanque.
A qualidade da lavagem depende da concentrao da gua no banho estanque.
Por isso, importante o conhecimento desta concentrao, sendo seu clculo possibilitado
pela frmula abaixo:
+=t
SP
SPol AV
VCC 1 [4]
onde:
t : Tempo para alcanar a concentrao c1 em horas; VSP: Volume do banho estanque em L; A: Volume do arraste em L/h; co: Concentrao do banho da etapa anterior do processo; c1: Concentrao do banho estanque aps certo tempo t.
-
25
No banho estanque a concentrao da soluo aumenta rapidamente, devido a
inexistncia de gua corrente. Por isso, para empregar um banho estanque e trabalhar com
um critrio de lavagem como os tabelados, deve-se observar os seguintes pontos.
O volume do tanque de lavagem, para obter-se um determinado critrio de lavagem, depende do arraste, isto , do aumento da concentrao da soluo, e da freqncia com
que a gua de lavagem ser trocada.
Para o caso em que, aps um processo de galvanizao, se deseja um critrio de lavagem maior que 1000, isto , uma concentrao de metal menor que 20 mg/l, no se
pode mais utilizar simplesmente um banho estanque.
Quando se atinge a concentrao limite necessrio a troca do banho de lavagem. Aps a troca da gua, se trabalha com um critrio de lavagem maior que o estipulado. Isto
porque, de incio, a concentrao de eletrlito menor e, conseqentemente, o critrio
maior, acarretando assim em um maior consumo de gua para o banho estanque.
A lavagem estanque no to efetiva quanto a lavagem corrente, porque o fluxo de gua influencia positivamente os processos difusivos. Portanto, necessrio, para aumentar a
eficincia do banho estanque, que as peas sejam agitadas para facilitar o processo
difusivo.
Por essas razes um processo de lavagem estanque sem combinao com
tanques de lavagem corrente, s alcana critrios de lavagem muito baixos, em torno de 50
por exemplo.
O emprego de um banho estanque em combinao com uma lavagem em cascata
uma boa soluo para melhorar o processo. Neste caso, o banho estanque no precisa
alcanar o critrio de lavagem, ele tem apenas a funo de diminuir a concentrao do
arraste das peas para a lavagem em cascata. Com isso, faz-se com que os banhos
correntes utilizem menor quantidade de gua.
Na combinao destas tcnicas de lavagem importante ainda observar que:
Para garantir a reduo no consumo de gua dos banhos correntes, importante que o banho estanque trabalhe com uma concentrao de 10 a 30% da concentrao do banho
de processo.
A soluo concentrada a 30% pode ser processada para a recuperao de produtos qumicos. Esses concentrados podem ser recuperados numa planta central, por exemplo.
Mesmo quando a recuperao dos sais no economicamente interessante, essa concentrao do estanque vantajosa no tratamento de efluente.
-
26
Com o emprego do banho estanque antes da lavagem corrente ou em cascata pode-se, para um mesmo critrio de lavagem, diminuir o consumo de gua em at 90%. Com isso,
possvel trabalhar com uma estao de troca inica 90% menor para o tratamento da
gua efluente, por exemplo.
Quando o banho eletroltico do processo trabalha a temperaturas elevadas (Cobre ou Nquel, por exemplo) e, portanto, com uma maior taxa de evaporao, a soluo do
banho estanque pode ser utilizada para a reposio do volume. Com isso parte dos
produtos qumicos perdidos com o arraste podem ser recuperados. importante porm
observar que as impurezas tambm so concentradas por esse processo de reposio.
Por isso, o emprego um processo contnuo de filtrao, que elimine os contaminantes,
importante para aumentar o tempo de vida do banho de processo.
2.1.4.2. LAVAGEM - ECONMICA
A Lavagem econmica uma medida simples e efetiva para diminuir o arraste e
com isso o consumo de gua de lavagem. Esse processo especialmente indicado para o
caso de banhos de revestimentos metlicos, como sais de zinco por exemplo.
No processo de Lavagem - ECO as peas passam por um banho de lavagem
estanque antes do banho de eletrodeposio (Figura 11).
Com o tempo, o banho de lavagem estanque alcana 50% da concentrao do
banho de eletrodeposio, sendo esta a sua concentrao limite. Essa soluo a 50% pode
ser utilizada para a reposio do volume do banho de eletrlito, principalmente quanto este
a quente e sujeito a evaporao (como no caso do Nquel e Cobre). Com o emprego
desse banho estanque a concentrao da soluo de arraste para os banhos de lavagem
posteriores reduz-se em 50%. Isso corresponde a uma economia de produtos qumicos e o
consumo de gua de lavagem cai pela metade.
-
27
Figura 11. Seqncia do processo com Lavagem ECO
2.1.4.3. LAVAGEM CORRENTE
Para lavagem corrente, isto , com entrada e sada contnua de gua, importante
o caminho percorrido pelo fluxo de gua dentro do tanque. Para ter-se uma lavagem efetiva,
deve ocorrer uma mistura da gua corrente com a gua do tanque, portanto os pontos de
entrada e sada devem ser localizados em lados opostos, sendo a entrada na parte inferior e
a sada na superior.
Depois de um tempo, o tanque de lavagem corrente alcana uma concentrao
limite que pode ser calculada com a frmula a seguir:
AQAc =lim
[5]
Para alcanar o critrio de lavagem e com isso no ultrapassar a concentrao
limite necessrio um determinado fluxo de gua (Figura 8). Com a frmula a seguir
possvel, a partir do arraste, calcular este fluxo:
ACCQl
oA =
l
o
CCCL = [6]
co: Concentrao do banho do processo; c1: Concentrao da lavagem corrente; A: Volume do arraste em l/h; QAE: Fluxo de entrada de gua corrente em l/h; QAS: Fluxo de sada de gua corrente em l/h;.
Exemplo:
Em um processo galvnico com um arraste conhecido de 1l/h, deseja-se um critrio
de lavagem de 3000. Pela frmula, obtm-se a corrente de gua necessria para lavagem.
ACLQA .= =3000.1 l/h Esse valor no , no entanto, aceitvel. Ento para se trabalhar com altos critrio
de lavagem so necessrios dois banhos corrente em srie (1) ou uma combinao entre
banhos estanque e corrente (2).
(1) Considera-se, por exemplo, que o primeiro banho corrente trabalha com
30l/h e o segundo com 100 l/h. Como explicado em 2.1.3, o critrio global o produto
-
28
dos critrios simples. Tem-se assim que, para os dois banhos, 130 l/h de gua so
suficientes para alcanar um critrio de 3000.
(2) Um clculo exato da gua necessria para a combinao entre um
banho estanque e um corrente no possvel. Isto porque o banho estanque tem um
critrio simples varivel, que depende de muitos fatores. Considerando-se, ento,
que 90% do arraste retido no banho estanque tem-se ainda necessidade, para um
critrio de 3000, uma lavagem corrente com fluxo de 300 l/h.
2.1.4.4. LAVAGEM EM CASCATA
A lavagem em cascata uma lavagem corrente especial, nela a mesma gua
utilizada em vrios banhos, enquanto que na lavagem corrente tem-se s um banho. Depois
de um tempo se ajusta um balano entre a concentrao do arraste de entrada, de sada e
da gua corrente que sai dos banhos em cascata. O grau de diluio, representado pela
razo entre o arraste e o fluxo de gua limpa, determina o critrio de lavagem que deve ser
mantido no ltimo banho da cascata.
As peas so transportadas contra o fluxo de gua. Primeiro no banho mais sujo,
com maior concentrao de eletrlitos e, por ltimo no mais limpo (Figura 12)
Figura 12. Lavagem em cascata
-
29
Mas tambm importante para um boa lavagem que o fluxo de gua seja
turbulento.
Porm, para uma lavagem cascata de grande porte, pode -se utilizar uma tubulao
para promover o fluxo entre os banhos.
Como mostra a Figura 13, a gua limpa entra na parte inferior do terceiro tanque,
transborda e alimentada pela tubulao na parte inferior do segundo.
(A) representao esquemtica
(B) Unidade de grande porte
Figura 13. Construo de cascata para banhos de grande porte
A efetividade da lavagem ainda melhorada quando a gua agitada por injeo
de ar na parte inferior do banho provocando uma maior turbulncia.
-
30
Como na lavagem em cascata a mesma gua lava mais vezes, o consumo de gua
menor (por estgio a reduo de potncia de 10 ), e ocorre uma concentrao de
eletrlitos na gua de lavagem entre os estgios. A reduo dos custos , ento, devida a
dois fatores:
1. A menor quantidade de gua necessria para alcanar altos critrios de lavagem.
2. O menor tamanho da estao de tratamento de efluentes, devido menor quantidade de
gua e ao menor tempo necessrio para as reaes, graas maior concentrao.
A Eq (7), apresentada a seguir, correlaciona o critrio de lavagem, o arraste e o
consumo de gua. Esta frmula, embora simplificada, atende aos propsito.
( ) nAAAQCL
+= [7]
A: Volume de arraste em l/h; QA: Fluxo de gua limpa em l/h; CL: Critrio de lavagem; n: nmero de estgios na lavagem em cascata.
A Eq (7) pode ser utilizada para o clculo do fluxo necessrio de gua limpa, para
um determinado critrio de lavagem.
( )1. = nA CLAQ [8] Quando a lavagem em cascata tem um fluxo de gua muito pequeno (Fluxo de
gua/arraste menor que 6, por exemplo) deve-se tomar cuidado para que, com a introduo
das peas no primeiro tanque, no se crie uma contrapresso que inverta o fluxo de gua da
cascata. Essa contrapresso aumentaria a concentrao no segundo tanque da cascata e
inviabilizaria que o critrio de lavagem fosse alcanado. Esse efeito indesejado ocorre
especialmente quando se trabalha com peas de grandes dimenses ou cestos. Uma
vlvula de reteno pode evitar o retorno do fluxo.
A tabela a seguir mostra o fluxo de gua necessrio para um critrio de lavagem
fixo. Os parmetros so o arraste, considerado 1l/h, e o nmero de banhos em cascata (n).
Para o clculo dos fluxos empregado a frmula [6]. Pode-se, observando os valores
tabelados, perceber a diferena no consumo de gua entre uma lavagem corrente (com um
banho) e cascata.
-
31
Tabela 2: Fluxo de gua necessrio para lavagem considerando o arraste de 1
l/.h e variando-se o critrio de lavagem e o nmero de banhos.
Critrio de
Lavagem
Fluxo de gua necessrio [l/h] para lavagem em
n banhos.
CL n = 1 n = 2 n = 3
100 99,0 9,0 3,6
200 199,0 13,1 4,8
500 499,0 21,4 6,9
1.000 999,0 30,6 9,0
2.000 1.999,0 43,7 11,6
3.000 2.999,0 53,8 13,4
4.000 3.999,0 62,2 14,9
5.000 4.999,0 69,7 16,1
10.000 9.999,0 99,0 20,5
20.000 19.999,0 140,4 26,1
50.000 49.999,0 222,6 35,8
Tabela 3: Fluxo de gua necessrio para lavagem considerando o arraste de 0,5
l/.h e variando-se o critrio de lavagem e o nmero de banhos.
Critrio de
Lavagem
Fluxo de gua necessrio [l/h] para lavagem em
n banhos.
CL n = 1 n = 2 n = 3
100 49,5 4,5 1,8
200 99,5 6,6 2,4
500 249,5 10,7 3,5
1.000 499,5 15,3 4,5
2.000 999,5 21,9 5,8
-
32
3.000 1.499,5 26,9 6,7
4.000 1.999,5 31,1 7,5
5.000 2.499,5 34,9 8,1
10.000 4.999,5 49,5 10,3
20.000 9.999,5 70,2 13,1
50.000 24.999,5 111,3 17,9
Tabela 4: Fluxo de gua necessrio para lavagem considerando o arraste de 1,5
l/.h e variando-se o critrio de lavagem e o nmero de banhos.
Critrio de
Lavagem
Fluxo de gua necessrio [l/h] para lavagem em
n banhos.
CL n = 1 n = 2 n = 3
100 148,5 13,5 5,4
200 298,5 19,7 7,2
500 748,5 32,1 10,4
1.000 1498,5 45,9 13,5
2.000 2.998,5 65,55 17,4
3.000 4498,5 80,7 20,1
4.000 5.998,5 93,3 22,4
5.000 7.498,5 104,6 24,2
10.000 14.998,5 148,5 30,8
20.000 29.998,5 210,6 39,2
50.000 74.998,5 333,9 53,7
Um exemplo de dimensionamento de uma cascata, utilizando conceitos de balano
de massa, dado a seguir. Antes, porem, ser feito um dimensionamento para um processo
de lavagem com gua corrente.
Considerando o processo de lavagem com gua corrente apresentado na Fig. 8,
-
33
colocaremos alguns nmeros tpicos de um processo qualquer para sentir melhor a
magnitude dos diversos parmetros:
CM1 = 60 g/l
QDO = 65 l/h
FMDO1 = (65)(60) = 3900 g/h
CM2 = 2000 mg/l
QAL1 = 2
1
M
MDO
CF
= 1950 l/h
FMDO2 = (65)(2) = 130 g/l
CM3 = 100 mg/l
QAL2 = 3
2
M
MDO
CF
= 1300 l/h
FMDO3 = (65) (0,1) = 6,5 g/l
QEF = QAL1 + QAL2 = 3250 l/h FMEF = FMDO1 FMDO3 = 3893,5 g/l
CMEF = 1198 mg/l
QDO - o arraste - considerado igual aqui entre as diversas etapas, o que no
absolutamente a verdade. Geralmente, o volume de lquido retido pelo substrato na sada do
banho forte maior do que na sada do banho de lavagem devido viscosidade mais
elevada da soluo do banho forte.
Na Fig. 14 modificamos o conceito de lavagem de nosso processo tpico fazendo o
efluente da lavagem em gua corrente ll transbordar para o tanque de lavagem em gua
corrente l.
Pelo clculo feito para o esquema da Fig.8, a concentrao de M na gua efluente
da lavagem gua corrente ll vinte vezes menor que CM2. Logo serviria para substituir a
alimentao de gua fresca QAL1 da lavagem gua corrente l. A vazo necessria para QAL.
determinada como segue:
QAL = N
MN
MIDO C
C1
.
Q [7]
-
34
Figura 14. Banho concentrado seguido por duas lavagens em cascata.
Onde N o nmero de etapas de lavagem ou, no nosso caso:
QAL = 21
1,060.
DOQ = 1592 l/h
e
CMEF = AL
MDOMDO
QFF 131 = 2446 mg/l
Se colocarmos mais uma etapa de lavagem:
QAL = 31
1,060.
DOQ = 548 l/h
Podemos colocar quantas etapas quisermos e com um nmero infinito de etapas,
QAL aproximar-se-ia a QDO. Entretanto, j com trs ou quatro etapas em cascata, a linha de
galvanoplastia j fica mais comprida, e com o aumento progressivo do nmero de etapas, a
implacvel lei dos retornos decrescentes impera e a relao custo/benefcio torna-se
desinteressante.
-
35
2.1.4.5. COMPARAO ENTRE OS VRIOS SISTEMAS DE LAVAGEM
difcil dizer qual sistema de lavagem o melhor para cada processo,
especialmente, quando o nmero e o tamanho das peas a serem galvanizadas pela
empresa muito variado. Tem-se, ento, que estudar cada caso em particular e procurar
para cada empresa o sistema de lavagem mais adequado.
Ocorre, no entanto, que cada sistema de lavagem se adequou ou no a um
determinado critrio de lavagem. Sendo ento este, geralmente, um indicativo do sistema
adequado a ser empregado.
As ilustraes na prxima pgina mostram, para as diversas combinaes de
sistema de lavagem, o consumo de gua segundo os critrios de lavagem preestabelecidos.
Para os clculos empregou-se sempre os mesmos valores de arraste e tempo. A
concentrao do banho estanque obtida pela Eq (4) e as Eq (6) e (8) so usadas para o
clculo da quantidade de gua consumida na lavagem corrente e na cascata,
respectivamente.
Pelos valores expostos, considerando-se as condies de arraste e tempo
empregadas, pode-se concluir que:
No possvel alcanar critrios de lavagem maiores que 50 s com banhos de lavagem estanque;
Com critrios de lavagem maiores que 1000 deve-se empregar sempre o sistema em cascata, sendo melhor o de trs banhos em srie;
O consumo de gua no emprego da lavagem corrente comum, com apenas um banho, muito maior que a lavagem em cascata;
Para critrios de lavagem menores que 200 no razovel o emprego da combinao de banhos estanques com lavagem em cascata, porque o fluxo to pequeno que no
possvel fazer uma boa lavagem.
Deve-se, no entanto, destacar que para os casos de arrastes maiores que 1l/h
essas consideraes sobre a viabilidade de sistemas de lavagem devem ser revistas.
Consumo de gua para diferentes sistemas de lavagem segundo os determinados
critrios de lavagem:
Arraste: 1 l / hora Tempo: 1 semana (40 horas)
-
36
2.1.5. EQUIPAMENTOS
At agora, nossas consideraes foram feitas sobre um processo hipottico usando
valores horrios mdios para uma operao rigorosamente contnua.
Entretanto, com a exceo de linhas de galvanoplastia para fitas de ao, nas quais
uma bobina de fita desenrolada e alimentada ao processo e rebobinada no final da linha, a
vasta maioria de operaes de galvanoplastia encaixa-se no regime batelada-contnuo.
O substrato vem na forma de peas (parafusos, chapinhas, manivelas, caixinhas
etc.) e so colocadas em tambores rotativos ou penduradas em gancheiras para permitir seu
manuseio ao longo da linha.
Desta forma, a utilizao dos banhos de lavagem no ininterrupta porm, na
maioria dos casos a gua de alimentao dos tanques de lavagem jorra continuamente.
Em linhas automticas, fotoclulas e limit switchespodem ser utilizadas para
-
37
iniciar e terminar a alimentao de gua de acordo com a presena ou no da gancheira ou
tambor no suporte acima do banho.
Em linhas manuais, a colocao de tais dispositivos mais difcil seno impossvel.
Entretanto, uma srie de medidas podem ser implantadas de maneira a garantir que a gua
de alimentao seja utilizada da forma mais racional possvel.
Ao mesmo tempo, uma vez aberta a vlvula, na maioria das instalaes existe uma
dependncia excessiva no faro do operador acerca da vazo correta.
Alguns equipamentos que podem ser utilizados so:
2.1.5.1. Condutivmetro
A atrao fundamental deste mtodo que acompanha o ritmo do processo: na
hora do almoo, o condutivmetro no abre a vlvula solenide de alimentao porque
contaminantes param de chegar no banho de lavagem fazendo com que a condutividade
permanea constante.
A ligao entre o instrumento e a vlvula eltrica, livrando este sistema de boa
parte dos problemas de manuteno encontradas com sensores e chaves mecnicas no
ambiente extremamente agressivo ao redor dos banhos.
Finalmente, dentre os parmetros de processo comumente analisados na indstria
hoje, a condutividade um dos menos temperamentais, o sensor robusto e, praticamente,
sem manuteno.
2.1.5.2. Dispositivos de restrio de fluxo
Na sua forma mais elegante (e cara!), a restrio obtida atravs de uma vlvula
de ajuste e outra de bloqueio, esta ltima ou totalmente aberta ou totalmente fechada. A
vlvula de ajuste regulada para obter a vazo desejada e o volante removido e guardado.
Entretanto, na maioria das instalaes visitadas, a bitola da linha de gua de
alimentao do banho de 1 ou menos, permitindo instalar um trecho em mangueira
flexvel que pode ser restringido por meio de um grampo tipo Morse.
Tambm, onde existe conexo flangeada ou unio de linha, pode ser instalada um
orifcio de restrio.
-
38
2.1.5.3. Vlvula temporizadas
Muitas vezes, as gancheiras ou tambores so lavadas no final da linha com gua
proveniente de uma mangueira. Muitas vezes tambm, a mangueira jogada no piso, com
gua ainda correndo, enquanto o operador ajeita o tambor, etc. Esta perda desnecessria
de gua pode ser evitada instalando-se torneiras economizadoras de gua do tipo
encontrado em pias em banheiros pblicos (postos de gasolina,etc).
2.1.5.4. Algumas observaes sobre lavagem
Quando uma gancheira ou tambor colocado num banho parado a agitao devida
rotao do tambor ou ao vaivm (se tiver) da gancheira, facilita a disperso da camada
superficial com a gua do banho. Entretanto, por falta de gradientes de velocidades maiores
e devido ao efeito localizado destes mecanismos de agitao, embora a concentrao
mdia dos contaminantes na gua do banho seja aceitvel, podem existir regies em
contato com as peas onde a qualidade da gua inaceitvel.
Por este motivo, essencial que alguma forma de agitao do contedo do banho
seja proporcionada concomitantemente adoo de medidas de racionalizao (economia
com condutvimetro, lavagem em cascata etc). Devido disposio fsica dos banhos de
galvanoplastia, a fixao de dispositivos mecnicos de agitao difcil ou mesmo
impossvel.A agitao necessria pode, ento, ser obtida reciclando o contedo do banho
com uma bomba ou insuflando ar ao fundo do banho. A ltima alternativa mais econmico
visto que, um soprador radial de baixo custo pode ser utilizado para agitar diversos banhos,
enquanto que a recirculao por bomba requer uma bomba para cada banho, o que s
vivel em instalaes grandes.
2.2. MINIMIZAO DE PERDAS DE REATIVOS
Por enquanto, nossos esforos no sentido de economizar gua, embora
importantes (contabilizamos gua tratada pela SANEPAR a algo em torno de R$ 3,00/m3
no afetaram em nada o fluxo mssico de contaminantes enviado para tratamento.
Voltando Fig.8 e Fig. 14, percebemos que mesmo com uma infinidade de
etapas de lavagem (onde QAL, aproxima-se de QDO), o fluxo mssico componente M na
corrente de efluentes, FMEF, continua sendo FMDO1 - FMDO3 ou 3893,5 g/h.
Por outro lado, sem investimento em dispositivos de recuperao dentro do
processo, podemos identificar alguns pontos passveis de melhorias visando diminuir a
-
39
perda de matria prima representada por FMDO1.
2.2.1. ARRASTE
Com as tcnicas para reduzir o arraste de qumicos do banho eletroltico para os
processos de lavagem consegue-se uma economia de custos, com o menor consumo de
produtos qumicos e de gua.
A implementao destas tcnicas, esta dentro do novo conceito de tratamento de
efluentes que consiste em trabalhar principalmente na minimizao da gerao dos
efluentes e, no somente, no seu tratamento final. As medidas de reduo de arraste tm
custo muito baixo e apresentam melhorias considerveis, por isso so ideais para a
realidade das empresas brasileiras micro, pequenas e mdias.
O mais importante parmetro que influencia na lavagem o arraste. O arraste
corresponde ao volume de soluo que aderido superfcie das peas e transportado por
estas aos banhos subseqentes, contaminando-os. A quantidade de soluo arrastada
depende de muitos fatores como por exemplo: a forma geomtrica do suporte e das peas
que sero galvanizadas e a viscosidade da soluo eletroltica do processo.
O volume de arraste s conhecido pela prtica, sendo normalmente entre 0,2 e
0,05 l/m2.de superfcie da pea. No caso do emprego de cestos para o transporte das peas
o arraste maior, ficando entre 1 e 3 l/cesto.
Como comentado, o arraste de soluo de um banho de galvanoplastia causa custo
tanto pela perda econmica dos reativos quanto pela necessidade de se utilizar maiores
quantidades de reativos para tratar os efluentes gerados.
Este arraste tem uma outra conseqncia, alem das perda de reativos, que a
contaminao do solo e dos banhos seguintes que pode criar a necessidade de descarte do
banho concentrado contaminado causando grande impacto na unidade de tratamento de
efluentes.
TABELA 3 ARRASTE MDIO PARA ALGUNS BANHOS TPICOS ENCONTRADOS EM EMPRESAS
GALVNICAS
Forma de Peas Arraste (ml/m2)
Desengraxe e decapagem
Banhos alcalino ciandricos
Banhos cidos
Plana 20 - 40 20 - 50 20 - 40
Mdia planicidade 30 - 60 30 - 70 30 - 60
-
40
Baixa planicidade 50 - 100 40 - 100 50 - 120
Muito irregular 80 - 160 80 - 220 80 - 180
Uma parte da soluo do processo, assim como os produtos qumicos, perdida
devido ao arraste, da a importncia de sua reduo. Pela reduo consegue-se economizar
os produtos qumicos, diminuir o consumo de gua necessrio para uma lavagem de
qualidade e evitar a contaminao dos banhos subseqentes. As condies para a reduo
sero explicadas a seguir.
2.2.1.1. AUMENTO DO TEMPO DE GOTEJAMENTO
Uma medida efetiva, simples e de baixo custo para reduzir o arraste promovido
plos suportes, peas e cestos aumentar o tempo de gotejamento sobre o banho.
Atravs da elevao do tempo de gotejamento para 15 ou 20 segundos o arraste
pode ser reduzido em 20%. Para efetuar esse aumento deve-se observar, no entanto, que:
quando se trabalha com um processo a quente necessrio tomar cuidado para no deixar que a superfcie das peas sequem completamente;
com eletrlitos agressivos (como sais de Cromo) um tempo muito longo pode promover reaes na superfcie das peas.
Para o caso de operaes manuais indicado a construo de um suporte sobre o
banho para pendurar a gancheira durante o tempo de gotejamento, como indicado na Figura
15.
Figura 15. Posicionamento de peas utilizando suporte para favorecer gotejamento.
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41
2.2.1.2. OTIMIZAO DO PROCESSO DE GOTEJAMENTO
Para diminuir o arraste pode-se tambm otimizar o gotejamento pela promoo de
um choque mecnico nos suportes antes de seu transporte. Com isso o lquido das bordas
se desprendem rapidamente e no so arrastados.
Na maioria das linhas automticas, ao retirar a gancheira ou tambor, este
permanece algum tempo parado acima do banho. Desta maneira, o lquido concentrado
continua a escoar das peas de volta para o banho.
Com o planejamento da forma de pendurar as peas pode-se conseguir a
diminuio do arraste pelo favorecimento do gotejamento.
Quando as peas a serem galvanizadas so penduradas umas sobre as outras no suporte deve-se cuidar para que uma no pingue sobre a outra. Como exemplificado pela
Fig. 16.
As peas podem ser penduradas inclinadas o que facilita o escorrimento da soluo e diminui o arraste.
Figura 16. Otimizao da forma de pendurar as peas.
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42
2.2.1.3. MEDIDAS APLICADAS AS SOLUES DO PROCESSO
possvel em muitos processos diminuir a concentrao do produto qumico no banho eletroltico (como por exemplo, a concentrao de NiSO4, no processo de niquelao de
Watt) sem que a qualidade da eletrodeposio seja prejudicada. Isso reduz a viscosidade
reduzindo o arraste bem como a concentrao dos produtos qumicos deste.
Outra possibilidade manter a concentrao dentro de uma faixa de tolerncia aceitvel. Para isso pode-se repor os sais ao banho mais freqentemente e em menor
quantidade, ao invs de faz-lo de uma s vez, quando a concentrao atinge o limite
inferior aceitvel.
A reposio freqente no implica em maior trabalho ou gasto, pois no
necessrio aumentar a freqncia das anlises ou a quantidade de qumicos. Quando, por
exemplo, se conhece a quantidade de reposio semanal, pode-se tomar um quinto desta
para efetuar uma reposio diria. O efeito disso pode ser observado na Fig.17.
Figura 17. Efeito da maior freqncia de reposio
1 : Aps dosagem em intervalos de tempo maiores, o que leva a
um arraste inicial com alta concentrao de eletrlito.
2 : Aps dosagem em pequenos intervalos de tempo.
Copt: Concentrao tima de eletrlito.
2.2.2. CLCULO DO ARRASTE
O problema que a maioria das empresas no conhecem o arraste (l/hora)
promovido por suas peas. Como o arraste o parmetro mais importante para uma boa
lavagem, este precisa ser estimado.
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43
O clculo para estimativa do arraste pode ser realizado com dados obtidos a partir
do aumento de concentrao numa lavagem estanque. Para tanto necessrio uma anlise
simples da concentrao do banho estanque e a aplicao da frmula a seguir:
t
t
o
lo
o
loSPSP
CCC
CCCVV
A
1
1
= [8]
onde:
co: Concentrao do banho da etapa anterior do processo; c1: Concentrao do banho estanque aps certo tempo t; A: Volume do arraste em L/h; VSP: Volume do banho estanque em L. t: Tempo para alcanar a concentrao c1 em h.
O valor do arraste no , no entanto, igual para todas as etapas do processo, ele
depende tambm do tipo de processo. Por isso, errado, por exemplo, calcular o arraste
com o aumento da concentrao do banho estanque localizado depois de um desengraxe e
utilizar este valor, para um processo de eletrodeposio.
Exemplo do clculo do arraste:
Um processo galvnico tpico para uma empresa de pequeno porte em Curitiba
de zincagem com posterior cromatizao. A empresa X, por exemplo, no tem as
informaes necessrias para calcular o volume do arraste.
No caso, sabe-se que o eletrlito ciandrico de zinco tem a seguinte composio:
10 g/l Zn2+ ;
30 g/l NaCN;
75 g/l NaOH;
Para o clculo do arraste as peas passaro por um banho de lavagem estanque
logo aps o banho de zinco. O volume do banho estanque tal que, ao final de um dia, a
concentrao atingida pela gua permita a realizao da anlise desta. Aps o banho
estanque, as peas podem seguir normalmente o processo usual. A concentrao de zinco
na gua de lavagem ser ao final do dia, determinada por titrimetria.
Como a taxa de produo na empresa no constante, deve-se efetuar a medida
mas de um dia e trabalhar-se, ento , com um valor mdio.
-
44
A empresa X realizou as medidas diariamente durante uma semana ( aps 8 horas
de trabalho) e as concentraes inicas de zinco encontradas na gua do banho estanque
de 100 litros foram:
1. Dia: 560 mg Zn2+ / L;
2. Dia: 510 mg Zn2+ / L;
3. Dia: 595 mg Zn2+ / L;
4. Dia: 610 mg Zn2+ / L;
5. Dia: 530 mg Zn2+ / L;
A concentrao mdia obtida com estes valores ,
( ) LmgZnLmgZn /.560
5/.530610595510560 22 ++ =++++
E substituindo os seguintes valores obtidos na frmula [1] tem-se:
co: 10 g/l
c1: 0.56 g/l
VSP: 100 l
t: 8 horas
hl
lglglg
lglglgll
A /.72,0
/10/56,0/10
/10/56,0/10100100
81
81
=
=
O banho de zinco da empresa X em questo tem, ento, um arraste de 0,7 l/hora.
2.2.3. RAMPA DE RESPINGOS
Durante o translado das peas de um banho para outro, ocorre o respingo de
soluo. Este respingo significa perda de reativos, que vo para o banho posterior,
causando contaminao, ou contaminao do solo. Uma forma simples de se evitar esta
perda, e conseqentes contaminaes, a utilizao de uma rampa de coleta destes
respingos ao longo do trajeto das peas. Esta rampa de respingos geralmente
confeccionada em material polimrico e pode ser visualizada na Fig.18.
-
45
Figura 18 Visualizao de um rampa de respingos
2.2.4. BLOW-OFF
Este processo consiste na injeo de ar comprimido sobre a superfcie de peas
para a remoo do excesso de soluo. Entretanto este processo indicado para linhas
automticas e peas com configurao simples.
Empregado principalmente em linhas automticas para fita de ao, o Blow-off
consiste de bicos de ar comprimido direcionados de maneira a soprar de volta para o banho
o excedente de lquido acumulado sobre a superfcie da fita.
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46
Figura 19. Blow off.
2.2.5. Sprays
Sprays so lavagens feitas por atomizadores que pulverizam uma pequena vazo
de gua a lata velocidade sobre a gancheira ou fita. Sua utilizao possvel em quase todo
tipo de processo porm no so eficazes com tambores. O pequeno volume de gua
contaminada resultante , normalmente, deixado escorrer para um tanque drag-out.
2.2.6. Formato das peas
Sobre o formato das peas em si, pouco podemos fazer. No entanto, sua posio e
disposio nas gancheiras influi tremendamente no grau de arraste e este e este aspecto
merece uma considerao especial, particularmente quando sero feitas muitas partidas da
mesma pea.
2.2.7. O tanque drag-out
A Fig.20 mostra um esquema onde um tanque de gua parada introduzida entre o
banho forte e a primeira lavagem com gua em cascata.
Figura 20. Esquema de lavagem com tanque drag out.
Este arranjo particularmente vantajoso quando o banho forte um banho
eletroltico pois a perda por evaporao (EL) destes banhos mais elevada devido
converso de parte da energia eltrica em calor. Desta maneira, parte da reposio de
lquido e sais pode ser feita aproveitando-se a soluo mais concentrada acumulada no
tanque drag-out.
-
47
A incluso do tanque drag-out no elimina a perda FMDO1. Entretanto, possvel
fazer toda a reposio de lquido (QR = EL + QDO) do banho forte a partir do lquido mais
concentrado acumulado no tanque.
Desta maneira,
11 . MRMDOMR CQFF = A concentrao CM1, no constante. Normalmente, o volume inicial suficiente
para encobrir as peas, ou tambor, e o nivel dentro do tanque vai aumentando ao longo do
turno de trabalho porque o arraste na sada do tanque tende a ser menor em funo da
reduo da viscosidade. Mesmo descontando QR, aquela parte que foi possvel reaproveitar,
sobra lquido cuja concentrao aumenta progressivamente at CM1. A partir deste
momento, para todos os fins podemos considerar FMDO1 como sendo igual a FMR.
Entretanto, se operamos o tanque drag-out de tal maneira que a concentrao
CM1, mdia seja 10 % de CM1, a concentrao CMEF cai de 2446 mg/l. Se introduzirmos mais
um tanque de drag-out, operando com o mesmo fator de diluio, ou seja, CM1 mdia igual
a 1 % de CM1, CMEF cair para 25 mg/l.
O importante que embora o valor mdio de FMEF contnua prximo ao valor do
exemplo anterior devido aos descartes dos drag-outs, poderia ser pensada uma maneira
de concentrar o lquido do primeiro drag-out para devolv-lo na sua totalidade ao banho
forte.
-
48
3. TRATAMENTO DE EFLUENTES DE GALVANOPLASTIA
3.1. INTRODUO
A seguir, pretendemos projetar um sistema de porte mdio-pequeno para uma linha
de galvanoplastia empregando as seguintes operaes:
desengraxe decapagem zincagem bicromatizao
Esta configurao de linha muito representativa daquilo que encontramos no
mercado hoje.
Antes de iniciar este trabalho, analisaremos todas as etapas do projeto de
tratamento com as consideraes tericas normalmente necessrias.
3.2. ETAPAS DE PROJETO
Em qualquer projeto de tratamento de efluentes lquidos as etapas a seguir so
indispensveis:
Coleta de dados Filosofia de tratamento- contnuo ou em batelada Segregao dos despejos Volumes de equalizao Projeto hidrulico das redes de coleta Pr-tratamento oxidao de cianeto Pr-tratamento-reduo de cromo hexavalente Precipitao de metais Coagulao e floculao Sedimentao, adensamento e desaguamento do lodo
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Coleta de Dados Dados de processo
3.2.1. Coletas de dados
3.2.1.1. Dados de processo
Nesta fase do projeto juntamos os dados de processo que iro permitir o projeto
conceitual e dimensionamento em termos de processo.
Os seguintes dados so necessrios:
a) Descartes peridicos
Quantidade, volume, composio e freqncia de descarte dos banhos fortes.
b) Efluentes contnuos
Quantidades de tanques de lavagem e as vazes das guas de lavagem.
Neste item, deveramos incluir, tambm, dados de drag-out e/ou concentraes
dos contaminantes nas guas de lavagem contnuas. Entretanto, a maioria dos clientes no
sabem informar o coeficiente de drag-out nas diversas operaes mas geralmente dispe
de dados que permitem ao projetista calcular, dentro de uma margem razovel de erro, o
grau de arraste. Ao mesmo tempo, causa perplexidade ao dono da galvanoplastia ou ao seu
gerente de produo o projetista que insiste em levantamentos analticos custosos que,
afinal, tero sua preciso limitada pela filosofia de coleta, as vezes aleatria, adotada e as
limitaes impostas pelas circunstncias do momento. Neste momento o cliente tem o
direito de esperar que o projetista assuma, de acordo com a sua experincia, os dados que
iro definir os limites de capacidade da unidade de tratamento.
Portanto, nestes primeiros contatos, o projetista experiente pode analisar o
processo do cliente e comparar com os dados de sistemas parecidos que tem funcionando.
Se existir algum processo ou operao na linha do qual no tem conhecimento especfico, o
projetista pode recorrer ao fornecedor dos produtos qumicos que compem o banho para
as informaes adicionais.
Finalmente, seguro dizer que as maiores fontes de atrito entre projetista e cliente
so:
Grau de arraste Vazes das guas de lavagem contnuas
Para evitar problemas de insuficincia do dimensionamento adotado em funo
deste dois parmetros os seguintes procedimentos podem ser adotados.
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1) Pode ser verificado com os operadores a quantidade de sal reposta em um ou
mais dos banhos fortes da linha. Um bom candidato para este banho de referncia o
desengraxe. Este valor pode ser comparado com o inventrio e dados de produo da
empresa.
2) importante lembrar que a base mais confivel o levantamento analtico,
porm, este tem que contemplar um nmero de amostra suficientemente grande para
conferir preciso estatstica e um procedimento de coleta tecnicamente bem planejado. Se o
parmetro de anlise for a concentrao de algum metal pesado, o levantamento ser caro.
Entretanto, lembrando que arraste funciona para todos os compostos presentes no banho, o
acompanhamento pode ser por acidez, alcalinidade ou condutividade, parmetros estes ao
alcance dos laboratrios de controle de qualidade existente em galvanoplastias.
3) Dados de consumo de gua quer fornecidos quer medidos, devem ser
comparados com a conta de gua da galvanoplastia. Hidrmetros do tipo domstico so
baratos e devem ser instalados na tubulao de alimentao de gua fresca de cada linha
para facilitar o levantamento de vazes.
4) Dados de consumo de soda custica e de cidos da galvanoplastia.
Estes dados so importantes para determinar o balano de cidos e alcalinos da
instalao para permitir o dimensionamento de preparo/estocagem de reagentes cidos e
alcalinos e seus respectivos equipamentos de dosagem. Quando o desengraxante um
produto proprietrio, a alcalinidade exata do produto pode ser calculada consultado o
procedimento de controle de qualidade que consta do boletim do fabricante.
3.2.1.2. Local de implantao, interligaes e utilidades
a) Local de implantao
O levantamento do local de implantao visa compatibilizar as caractersticas
fsicas deste ao projeto conceitual ou fluxograma.
A primeira preocupao e se existe espao fsico suficiente para a implantao da
unidade.
As vezes, interferncias subterrneas ou a grande distncia entre fontes e local de
implantao obrigam modificaes de conceito no projeto de coleta e transferncia dos
despejos brutos para a rea de tratamento.
Ademais, comum encontrar caractersticas de solo que dificultam a construo
de reservatrios total ou parcialmente enterrados e, portanto, a transferncia dos despejos
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51
brutos por gravidade. Nestes casos, podero ser preferidas estaes elevatrias com
capacidade de bombeamento compatvel com as vazes instantneas dos descartes. Esta
mesma soluo pode ser preferida, tambm, em industrias existentes para evitar um
remanejamento trabalhoso de mquinas e equipamentos simplesmente para permitir a
construo de canaletas.
b) Interligaes e utilidades
O levantamento estabelece, tambm, a localizao dos pontos de tomada de
energia eltrica, gua de servio e ar comprimido.
Adicionalmente, o acesso unidade para permitir a chegada de produtos qumicos
nas suas diversas formas de acondicionamento (sacos, tambores, lquidos e slidos a
granel, etc.) tem que ser pensado cuidadosamente, a mesma considerao valendo tambm
para a retirada da torta que eventualmente ser gerada.
As condies mnimas para o fornecimento de utilidades so tambm estabelecidas
nesta etapa:
Energia eltrica
carga total instalada; carga mxima em funcionamento normal; tenso de alimentao de motores; tenso dos circuitos de controle/comando.
Ar comprimido
vazo necessria; presso necessria;
gua de servio
vazo necessria; presso necessria.
3.2.2. Filosofia de tratamento
Na hora de elaborar o fluxograma preliminar necessrio estabelecer em que
regime ser feito o tratamento:
a) contnuo;
b) em batelada;
-
52
c) regime misto, por exemplo; pr-tratamento (s) (oxidao de cianetos e/ou
reduo de cromo hexavalente) em batelada seguido por neutralizao,
floculao e sedimentao em regime contnuo.
Tambm, nesta etapa considerado o padro de emisso da legislao especfica
aplicvel.
Todos os aspectos acima devero ser levados em conta ao elaborar o projeto
conceitual a comear pela segregao das correntes.
a) Tratamento contnuo
O regime contnuo de tratamento o mais comumente encontrado nas
galvanoplastias de So Paulo. Entretanto, considera-se um lapso que este regime seja
permitido pela legislao vigente para efluentes de galvanoplastia, visto que qualquer mal
funcionamento de instrumentos analticos poder resultar no lanamento de efluentes bem
fora dos padres legais. Por este motivo, o tratamento de efluentes de galvanoplastia na
Alemanha feita em regime de batelada por obrigao legal
s vantagens deste tipo de tratamento, em relao ao sistema em batelada, so:
investimento inicial; espao fsico ocupado; perfil hidrulico simplificado.
As desvantagens so:
Flexibilidade reduzida para lidar com efluentes brutos fora dos padres do projeto;
Dependncia excessiva de instrumentao analtica do processo com os riscos associados;
Consumo de produtos qumicos. O excesso de consumo de reagentes menos controlvel do que em sistemas de batelada;
A manuteno crtica. Teoricamente, a disponibilidade do sistema de tratamento determina se a galvanoplastia pode ou no funcionar.
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FIGURA 21 TRATAMENTO CONTNUO DE EFLUENTES COM CRIV E CN-
A Fig.21 mostra um fluxograma tpico para este regime de operao aplicada a
efluentes contendo cromo hexavalente e cianeto.
b) Tratamento em batelada
A grande vantagem do sistema de tratamento em regime de batelada sua
flexibilidade.
Adicionalmente, se bem projetado, praticamente impossvel lanar
inconscientemente efluentes fora do padro de emisso estabelecido.
Vantagens
Embora possam ser totalmente instrumentados e automatizados, tal qual o sistema contnuo, a eficincia de tratamento no depende tanto do bom
funcionamento dos mesmos, porque todos os parmetros principais (pH,
cianeto e cromo) podem ser verificados antes de proceder ao descarte do
efluente.
Flexibilidade para lidar com variaes nas composies das correntes. Mais tolerante em termos de manuteno. Menor consumo de produtos qumicos. No sistema de bateladas as reaes
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tem mais tempo para ir a concluso o que diminui o excesso de reagentes
como metabisulfito de sdio e hipoclorito de sdio. Adicionalmente, bem
projetado, aproveita-se melhor o balano de cidos e alcalinos da
galvanoplastia para auto-neutralizao.
A Fig.22 abaixo mostra um fluxograma tpico para este regime de operao
aplicado a efluentes contendo cromo hexavalente e cianeto.
FIGURA 22 TRATAMENTO EM BATELADA DE EFLUENTES COM CRIV E CN-
c) Regime misto
Um bom meio termo. Procedem-se as operaes de oxidao de cianeto e de
reduo de cromo hexavalente em batelada e, em seguida, as duas correntes pr-tratadas
so bombeadas ao longo de varias horas para uma etapa contnua composta de
neutralizao, floculao e decantao. Enquanto os pr-tratamentos esto em andamento,
o operador tem tempo para verificar o funcionamento/calibrao do controlador de pH e
preparar solues.
Terminados os pr-tratamentos, pode-se at verificar as condies de floculao,
dosagem de polieletrlito,etc. antes de iniciar a etapa contnua.
A Fig.23 mostra um fluxograma tpico para este regime de operao aplicado a
efluentes contendo cromo hexavalente e cianeto.
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FIGURA 23 TRATAMENTO EM BATELADA DE EFLUENTES COM CRIV E CN- COM NEUTRALIZAO
CONTNUA
3.2.3. Segregao dos despejos
A separao dos despejos em correntes reunindo efluentes de acordo com suas
caractersticas geralmente feita pelos motivos a seguir.
Segurana; separao por motivos de algum pr-tratamento especfico separao visando facilitar manuseio/disposio final dos resduos slidos
gerados;
separao para garantir diluio pr-tratamento. a) Segurana
O exemplo principal de separao por motivos de segurana a segregao dos
efluentes alcalinos que contm cianeto em uma corrente e efluentes cidos em outra para
evitar o desprendimento de HCN (gs ciandrico).
HCN em condies normais de temperatura e presso um gs e sendo um cido
fraco, sua dissociao reprimida em meio cido o que pode resultar no seu
desprendimento.
CN- + H+ HCN
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b) Separao por motivos de algum pr-tratamento especfico
Geralmente, a segregao dos efluentes em correntes de acordo com pr-
tratamentos especficos necessrios traz os seguintes benefcios:
b.1) Reduo no tamanho das unidades pr-tratamento (embora a segregao em
si possa obrigar a incluso de mais reservatrios de armazenagem e/ou equalizao para
cada corrente)
Um exemplo pr-tratamento que insere-se categoria a oxidao de ferro ll.
O ferro ll est sempre presente nos efluentes de galvanoplastia quando o substrato
ao.
Na reao se solubilizao (ataque por solues cidas), o on Fe2+ formado.
Embora, no possa ser precipitado nesta forma, acima de pH 4,5 comea a ser oxidado por
oxignio dissolvido a Fe3+ que precipita totalmente acima de pH7,0.
Portanto, quando os efluentes provm de fosfatizao ou eletrodeposio e existem
outras guas de lavagem alm daquelas da etapa de decapagem, a presena de Fe2+,
normalmente, no problemtica. Entretanto, linhas s de decapagem operam com teores
elevadssimos de ferro no cido decapante e proporcionam uma concentrao elevada de
Fe2+na gua de lavagem e esta precisa passar por uma etapa de oxidao antes de
neutralizao.
A oxidao pode ser feita insuflando ar comprimido no efluente. A pH 7,5, um
tempo de reteno de 1 hora suficiente e 0,65 kg de ar so consumidos por kg de ferro.
No entanto, devido baixa eficincia de transferncia de O2 em sistemas de insuflamento,
recomenda-se um volume mnimo de 40 m3 de ar por kg de ferro.
b.2) Permitir a diluio controlada da corrente.
Muitas vezes o componente principal do banho no requer nenhum pr-tratamento
especial bastando neutralizar e precipitar os metais na corrente geral de efluentes. No
entretanto, alguns banhos contm aditivos (abrilhantados, niveladores, seqestrantes ou
tamponizadores) alguns dos quais, obrigam a segregao para poder dosar
controladamente o despejo concentrado na corrente geral para aproveitar-se do efeito de
diluio.
Exemplos desta categoria so:
banhos de nquel com cido brico como tampo, quando o padro de emisso o Artigo 18 (B = 5 mg/l);
banhos que contm cidos fluordrico (F = 10 mg/l);
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banhos que contm fluoboratos (emisso regida pelos parmetros F e B); banhos de zinco, cobre, nquel e estanho cido que, geralmente, tem um
teor elevado de sulfatos (SO4 = 1000 mg/l).
Em todos estes casos, necessrio fazer um balano de massa do sistema de
tratamento pretendido para avaliar as concentraes provveis destes componentes no
efluente final aps mistura e neutralizao final das diversas correntes.
O componente especfico mais crtico dos listados acima boro no regime de
emisso Artigo 18. Boro no removido fcil ou economicamente dos efluentes lquidos.
Pior, quando a atividade principal da galvanoplastia a deposio de Sn/Pb para cabos
eltricos ou circuito eletrnicos, normalmente, no existem outros despejos em volume
suficiente para proporcionar o grau de diluio necessrio. O caso especfico de fluoboratos
ser estudado com maior profundidade a seguir.
Nos outros casos acima pode ser necessrio ainda pr-tratamento (remoo
parcial) para que a diluio final proporcione o resultado desejado.
Finalmente, a presena de seqestrantes tem que ser avaliada cuidadosamente
para determinar se no vai ser necessria alguma etapa de quebra de complexo ou, at,
destruio do quelante.
b.3) Economia produtos qumicos
O exemplo anterior da separao em corrente de alcalinos contendo cianetos e
corrente cida tambm valida aqui.
A oxidao de cianetos, para cianato seja por CO2 ou N2, ocorre em meio alcalino,
ou seja, justamente, na faixa em que as solues de cianetos so aplicadas em
galvanoplastia. No obstante, o problema de desprendimento de HCN, se reduzirmos o pH
da soluo pela mistura desnecessria com efluentes cidos ser necessrio dosar
produtos alcalinos para restabelecer o pH ideal para reao. De fato, com a segregao
adequada e separando os descartes concentrados das guas de lavagem contnuas para
dosagem controlada da corrente concentrada na corrente contnua mais diluda, normal
no ter que dosar soda custica adicional nesta etapa de tratamento.
Em funo do balano de cidos e alcalinos, pode ser conveniente separar um
cido ou alcalino no contaminado com cromo ou cianeto, respectivamente, para suprimir
parte das necessidades de reagentes na etapa de neutralizao. Cuidado deve ser tomado
com banhos de desengraxante na hora de escolher um como fonte de alcalinizante para a
neutralizao final para assegurar que no contenha cianeto (desengraxante eletroltico).
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O processo de reduo de CrVI um caso parecido. Os cromatos so aplicados no
processo de galvanoplastia em meio cido, o mesmo em que ocorre a reduo com a
maioria dos reagentes redutores utilizados. Novamente, a separao dos descartes
concentrados das guas de lavagem contnuas permite, normalmente, efetuar a reduo
sem dosar cidos adicional.
No caso de alguns nions o limite legal prximo ou inferior solubilidade
equivalente do sal resultante da precipitao normalmente utilizada para a remoo de
nion. Isto ocorre quando hidrxido de cal utilizado para precipitar fluoreto e/ou sulfato.
Sal Solubilidade (mg/l) Como nion (mg/l) Limite (mg/l)
CaF2 17 8,3 10
CaSO4 2500 1764 1000 (19A)
Entretanto, se aumentarmos a concentrao de clcio o sistema reagir reduzindo
a concentrao do nion numa tentativa de manter o produto de solubilidade constante. Por
este motivo, a segregao de tais despejos para tratamento de um volume menor com
concentrao inicial maior resultar em uma economia de produtos qumicos.
Ao mesmo tempo, depois da decantao do precipitado, mistura do sobrenadante
com os demais despejos reduzir ainda mais a concentrao de sulfato ou fluoreto pelo
efeito de diluio.
Fluoreto a partir de fluoborato um caso a parte, e mesmo com dosagens elevadas
de cal e pH em torno de 11,0 a concentrao mnima de fluoreto alcanada fica ao redor de
20 mg/l. Diluio posterior decantao uma necessidade.
No entanto, nota-se que no caso de sulfatos o grau de diluio necessrio para
enquadrar o parmetro pode ser grande, dependendo do teor de sdio da corrente, porm
dada a vida til normal dos banhos fortes com alto teor de sulfato (cobre, nquel, estanho e
zinco cidos), simples segregao para dosagem controlada na corrente de neutralizao
de gua de lavagem dever ser suficiente, na maioria dos casos, para manter a
concentrao de sulfato dentro do limite do Artigo 19.
Finalmente, embora para solues de concentrao inica baixa possamos nos
basear em valores publicados para o produto de solubilidade, na prtica as concentraes
inicas encontradas em banhos concentrados bem como a diversidade de ons presentes
tornam aconselhvel a realizao de testes em bancada e determinaes analticas. A
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presena de sdio no banho dificulta a reduo de sulfato porque sulfato de sdio
altamente solvel. Nestas circunstncias, a solubilidade do sulfato de clcio reduzida pelo
efeito do on comum porm a concentrao de sulfato em soluo permanece alta.
Esta considerao tange, tambm, a escolha de alcalinizante para a neutralizao.
Se uma das metas definidas reduzir a concentrao de sulfato, evidente que soda
custica e/ou carbono de sdio devem ser evitados.
Cuidado especial deve ser tomado na presena de complexantes, concentraes
altas de cloreto ou de fluoborato.
Uma observao sobre um componente presente nos efluentes de muitas
galvanoplastias: fosfato. A legislao brasileira no estabelece padro de emisso para
fosfato. No entanto, sua presena pode dificultar a floculao dos slidos precipitados aps
a neutralizao. Por isso, recomenda-se segregar os descartes concentrados de fosfato,
encaminhando-se para uma das correntes de cidos concentrados para dosagem
controlada na corrente geral para neutralizao.
d) Separao visando facilitar manuseio/disposio final dos resduos slidos
gerados.
Uma tendncia dos ltimos anos motivada principalmente pelo custo crescente de
disposio final de resduos, tem sido projetar o sistema de tratamento para dar preferncia
a gerao de tortas de hidrxido monometlicos. No mnimo, este conceito reduz a
quantidade de torta contaminada com cromo, contaminao esta que obriga seu
enquadramento como Classe 1 e, portanto, de dificlima disposio final.
A queima em fornos cimenteiros em quantidades controladas de maneira a
resultar numa porcentagem aceitvel de xidos metlicos como parte da carga inerte do
produto , hoje, uma forma de disposio final utilizada. Entretanto, no existe consenso
sobre a adequao deste mtodo e provvel que na Alemanha o governo venha a vetar
este mtodo para resduos que contm cromo e alguns outros metais.
Desta forma, projetar o sistema de tratamento de efluentes lquidos de maneira a
possibilitar a gerao de tortas monometlicas aumenta a possibilidade de
reaproveitamento dos metais. De certa forma, isto j o caso com hidrxido de cobre,
hidrxidos de nquel e hidrxidos de estanho/chumbo. Por outro lado, nos estados Unidos
correm uma srie de processos na justia contra empresas de reprocessamento de
resduos que usaram resduos slidos na produo de clinker para a construo de
estrada. Na maioria destes casos, a promotoria pblica, cita como co-responsveis a
industria que gerou o resduo em primeiro lugar.
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Assim sendo, o empresrio moderno deve ter receio de ser acionado, futuramente,
por problemas ambientais que venham a ser associadas disposio final inadequada dos
resduos e, com isto, o caminho de reprocessamento do lodo via recuperao oferece maior
tranqilidade, apesar de no ser to conveniente.
Finalmente, o termo monometlico requer um pouco de cuidado. Os banhos fortes
em galvanoplastia acabam contaminando-se com metais de outra etapa a montante na linha
de galvanoplastia, ou por arraste, ou por ataque ao substrato devido s condies de
operao do banho eletroltico. A meta seria, ento, gerar tortas majoritariamente compostas
de um hidrxido metlico e repensar o processo de galvanoplastia de modo a manter o grau
de contaminao por outros metais dentro de limites de maneira a maximizar as
possibilidades de reprocessar o resduo.
Tal reprocessamento no traz retorno econmico em si na maioria dos casos
porm, pode, futuramente, representar uma reduo razovel do custo de disposio final e
com menos potencial para complicaes perante a atual legislao ambiental.
3.2.4. Volumes de equalizao
No processo de equalizao, um pulmo de bombeamento dotado de volumes
suficiente para amortecer picos de concentrao e de vazo instantnea dos efluentes
brutos chegando ao mesmo.
As bombas de recalque podero, ento ser dimensionadas para a vazo mdia de
efluentes ao longo do perodo de funcionamento.
Quando o tanque de equalizao projetado para receber despejos de
concentrao varivel, calculado um volume mnimo compreendido entre o fundo do
tanque e a chave de nvel que desliga a bomba de transferncias que aspira do tanque, de
maneira que sempre existe um volume de efluentes suficiente para diluir picos de
concentrao.
Desta maneira, a concentrao de algum componente de referncia mostra uma
variao bem menor na sada do tanque do que na e