Banhados construídos como sistema terciário para reúso da água industrial em uma empresa metal-mecânica

Abstract

Com a poluição dos recursos hídricos e o substancial aumento do custo com água, o reúso da água tornou-se uma alternativa a ser considerada nas operações industriais. Essa iniciativa pode auxiliar na busca de uma solução para problemas de escassez de recursos hídricos e na diminuição de custos operacionais das empresas. O problema a ser abordado neste estudo está relacionado com as dificuldades técnicas do tratamento de efluentes para atingir a qualidade necessária ao reúso da água e a necessidade de atender os padrões de lançamento de efluentes estabelecidos pela legislação ambiental tendo em vista a impossibilidade de reúso total do efluente tratado. O principal objetivo deste trabalho foi estudar a remoção de poluentes gerados em uma indústria metal-mecânica por meio de plantas aquáticas em escala piloto e industrial e avaliar o potencial de reúso do efluente como água industrial em diferentes aplicações (descarga de vaso sanitário, irrigação paisagística, torre de resfriamento, lavagem de equipamentos, usinagem de peças e água de incêndio). Para este estudo foram projetadas e construídas uma planta piloto e outra planta em escala industrial em uma empresa situada na região metropolitana de Porto Alegre. O sistema foi constituído por um banhado construído como sistema terciário para simular as condições de tratamento do efluente industrial. As macrófitas foram acondicionadas em tanques de polietileno com capacidade total de 1 m3 considerando o tratamento de efluente de 2 m3/dia. O efluente circulou com um fluxo sub-superficial horizontal através da matriz porosa de areia grossa e brita, na quais estavam presentes as raízes das macrófitas das espécies Junco (Scirpus sp.) e Taboa (Typha sp.). A planta em escala industrial foi executada seguindo os mesmos padrões da planta piloto, porém, com algumas modificações. A planta industrial é constituída de 4 lagoas de fluxo sub-superficial horizontal com dimensões idênticas de 11,50 m de largura, 7,0 m de comprimento e 0,8 m de profundidade útil; camada suporte composta de brita zero; construção das lagoas com argila compactada; uso das espécies Junco (Scirpus sp.) e Taboa (Typha sp.) nas quatros lagoas de forma intercalada; estação de bombeamento e rede para o reúso do efluente tratado. O estudo de tratabilidade da planta em escala piloto e industrial foi realizado por monitoramento dos parâmetros físico-químicos e biológicos. Mesmo com algumas variações de carga e problemas operacionais, o sistema apresentou um comportamento adequado para a remoção de poluentes na planta piloto/ industrial, cujos resultados médios de eficiência de remoção foram de 73%/49%, 61%/42%, 56%/46%, 54%/49%, 57%/46% e 66%/69% de fósforo total, NTK, NH4-N, DQO, DBO, SS, respectivamente. As análises da camada suporte em conjunto com o sistema radicular e parte aérea apontam um possível potencial de emprego destes resíduos no solo como adubo devido a sua composição. O sistema de tratamento com banhado construído para reúso da água mostrou ser efetivo para redução de custos cujo período de payback médio é de 4,5 anos. Durante o experimento foi possível verificar que o reúso de água consiste em uma estratégia de sustentabilidade para redução do consumo de água potável (economia de 18 % em média e 44% máxima do consumo total).With the pollution of water resources and the substantial increase in the cost of water, water reuse has become an alternative to be considered in industrial operations. This initiative can support in finding a solution to problems of scarcity water resources and minimizing operating costs in the companies. The problem to be considering in this study is related to the technical difficulties of treating effluent to aiming the quality necessary for water reuse and the need to reach effluent discharge standards set by environmental legislation considering the impossibility of total effluent treated reuse. The objective of this work was to study the pollutants removal generated in a metalworking industry effluent by aquatic plants in pilot and industrial scales and evaluate the potential for effluent reuse as industrial water in different applications (flushing, landscape irrigation, cooling tower, vehicles washing, machining of parts and firefighting). A pilot plant was built in an industry consisting of a constructed wetland as a tertiary system to simulate the conditions of treatment of an industrial effluent. The macrophytes were conditioned in polyethylene tanks with a total capacity of 1 m3 foreseeing the treatment of 2 m3/day. The effluent circulated in a horizontal subsurface flow through a porous matrix of thick sand and gravel in which the roots of macrophytes of the species Reed (Scirpus sp.) and Cattail (Typha sp.) were developed. The industrial scale plant was executed following the same standards by the pilot plant with some modifications. The industrial plant was composed by four horizontal sub-surface flow lagoons with equal dimensions of 11m width, 7m length and 0.8m useful depth; a support layer composed by gravel; lagoons with compacted clay; Reed (Scirpus sp.) and Cattail (Typha sp.) aquatic plant were interchangeably introduced in the four lagoons; pump station and network of pipes for the reuse of the treated effluent. The study of the treatment was carried out by monitoring of the physical-chemical and biological parameters. Even though some operational load variations and operational problems, the system showed an adequate behavior for the removal of pollutants, in pilot and industrial scales whose the average removal efficiency results were 73%/49%, 61%/42%, 56%/46%, 54%/49%, 57%/46% e 66%/69%, respectively. The analyses of the support layer with the root system and aerial part of the plant pointed out a possible potential of use of these wastes in the ground as fertilizer due to its composition. The constructed wetland treatment system for reuse of water showed to be effective for reduction of costs and the payback is very attractive (4.5 years). During the experiment it was possible to verify that reuse of water is a useful sustainability strategy to reduction of utilization of drinking water in industrial operations (saving of 18 % in average and 44% maximum of total consumption)