Aula de Tratamento de Efluentes

Tratamento de Efluentes Líquidos

Profa. Silvana Carvalho de Souza Calado –UFPE

e-mail: [email protected]@yahoo.com.br

Tratamento de Efluentes Líquidos

Profa. Silvana Carvalho de Souza Calado –UFPE

e-mail: [email protected]@yahoo.com.br

TRATAMENTO DE EFLUENTESTRATAMENTO DE EFLUENTES

IMPORTÂNCIA !

MO pode ocasionar no teor de OD

Morte da fauna aquática;Escurecimento da água e maus odores;

detergentes formam espumas;Nutrientes (NPK) levam a eutrofização.

-Proteção da saúde pública (microrg. patógenos);-Preservação do meio ambiente (substâncias exercem ação deletéria).


OBJETIVO remoção de material suspenso, coloidal e dissolvido, o tratamento de compostos orgânicos biodegradáveis, e a eliminação de organismos patogênicos.

Visa a remoção da poluição presente (inorgânica ou orgânica) pelo uso de operações unitárias e processos químicos, biológicos e físicos, para posterior lançamento nos corpos receptores.Poluição - alteração indesejável nas características físicas, químicas ou biológicas da atmosfera, litosfera ou hidrosfera que cause ou possa causar danos à saúde, a sobrevivência ou as atividades dos seres humanos e outras espécies ou ainda deteriorar materiais.

!Gera diminuição da qualidade de vida!


Poluição das Águas - alteração de suas características por ações ou interferências, sejam elas naturais ou provocadas pelo homem.

Causam impactos estéticos, fisiológicos ou ecológicos.

POLUIÇÃO HÍDRICA REUSO DA ÁGUA

DEFINIÇÃO DE TERMOS

ESGOTO – despejos dos diversos usos da água (doméstico, comercial, industrial, agrícola, entre outros).

ESGOTO SANITÁRIO – despejos constituídos de esgotos domésticos e industriais lançados na rede pública.

RESÍDUO LÍQUIDO INDUSTRIAL – resultante dos processos industriais, possui características próprias (inerente ao processo de fabricação).

ESGOTO DOMÉSTICO – parcela mais significativa dos esgotos sanitários.


PRINCIPAIS POLUENTES

Orgânicos biodegradáveis (gorduras, carboidratos e proteínas), Orgânicos refratários (agrotóxicos, detergentes sintéticos e petróleo e seus derivados), Metais, Nutrientes (sais de nitrogênio e fósforo), Organismos patogênicos (bactérias, fungos, vírus e helmintos), Sólidos em suspensão, Calor e Radioatividade.

PParâmetros de

qualidade dos

efluentes

características químicas

características físicas

PARÂMETROS

características biológicas

POLUIÇÃOPOLUIÇÃO

Exemplos : 1) Despejo tipo 1: esgotos sanitários, laticínios, fábricas de produtos alimentícios, matadouros, frigoríficos, etc.DQO < 2 => despejo biodegradávelDBO2) Despejo do tipo 2 : indústrias de café e alguns despejos têxteis => presença de celulose, substâncias orgânicas não-biodegradáveis e não tóxicas.DQO >>2 => existência de matéria orgânica não biodegradávelDBO

relação DQO/DBO baixa : - a fração biodegradável é elevada - provável indicação para tratamento biológico relação DQO/DBO alta : - a fração inerte é elevada - provável indicação para tratamento físico-químico

CALHA PARSHALL

ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS

TEMPO DE RETENÇÃO = VOLUME DO TANQUE / VAZÃO DE EFLUENTE

Composição dos ESGOTOS

TIPOS DE TRATAMENTOS

1. TRATAMENTO PRELIMINAR E PRIMÁRIO (processo mecânico ou físico) para retirar o material

particulado em suspensão,

2. TRATAMENTO SECUNDÁRIO (processo biológico) para remoção da carga orgânica solúvel

presente,

3. TRATAMENTO TERCIÁRIO (processo químico) para reduzir a DBO, os nutrientes, os patógenos e as

substâncias tóxicas.

TRATAMENTO PRELIMINAR - Precede qualquer processo

Objetivo: remoção de materiais flutuantesremoção de material grosso e pesadoacondicionamento

IMPORTÂNCIARedução da DBO e dos S.S.Aumenta a durabilidade dos equipamentos

GradeTrituradorCaixa de AreiaTanque equalizaçãoCaixa de Gordura

CLASSIFICAÇÃO

GRADE

Aspectos de Projeto:Espaçamento de barras

Inclinação da grade Condições hidráulicas

Remoção do material grosseiro emsuspensão;

Proteção das tubulações, dasbombas e rotores, etc.;

Aumenta eficiência naoperação e desinfecção;

Mecanismos de limpeza podeser manual ou automático;

TRITURADOR

Sistema para redução de tamanho dos sólidos (diâmetro de 6 mm);

Evitar obstruções de tubulações ou equipamentos;

-Desvantagens:

1. Aglomeração de material;2. Aumento de material flutuante;3. Aumento de sedimentos nas próximas etapas.

CAIXA DE AREIA

Areia e outras partículas densas decantam com a redução da velocidade.

Evita abrasão de bombas e obstrução de tubulações.

!Pode ocorrer depósito de material orgânico (indesejado)!Tipos usuais

1. Caixa de areia tipo canal: um ou mais canais longos e estreitos e comespaço no fundo para acúmulo de material. Possui coletores mecânicos.v = 0,3 m/s

2. Caixa com fundo troncopiramidal: mais usado em pequenas estações;os vertedouros de entrada e saída são situados em lados opostos , umraspador central empurra areia para tronco de pirâmide (fundo do tanque),de onde é removida por um transportador mecânico.Tempo de retenção = 15 a 20 min

TANQUE DE EQUALIZAÇÃO

Homogeneização da vazão e da concentração do efluente. Objetivos

Aspectos de projeto Promover mistura e aeração;

Evitar sedimentação e mau-cheiro.

Evitar choques hidráulicos e de concentração (carga orgânica constante); Neutralização do pH; Garantir alimentação contínua.

CAIXAS DE GORDURA

Remover óleos e gorduras (substâncias imiscíveis em água e comopossuem < peso específico flutuam)

Aspectos de projeto:Evitar acumulação de sólidos (tanque com fundo do tanque em declive).

Tempo de retenção: 3 – 5 min.

TRATAMENTO PRIMÁRIO

OBJETIVO: Remoção de sólidos em suspensão.

CLASSIFICAÇÃO

SEDIMENTAÇÃO PRIMÁRIA

FLUTUAÇÃO COM AR DISSOLVIDO

COAGULAÇÃO QUÍMICA

TANQUES IMHOFF

Aspecto de Projeto:Tempo de retenção hidráulico

EFICIÊNCIA DE REMOÇÃO 60 % de sólidos suspensos (S.S.)35 % de Demanda Bioquímica de

Oxigênio (DBO)

SEDIMENTAÇÃO PRIMÁRIA

SÓLIDOS Leves orgânicos

Profundidade: 3 – 4 metrosTempo de retenção: 2 – 3 horasMecanismo: para carreamento de lodo sedimentado e sólidosflutuantes.

DECANTADORES

FLUTUAÇÃO

OBJETIVO

TEMPO DE RETENÇÃO: 3 MINUTOS

CARACTERÍSTICAS DE PROJETO:

VAZÃO: 4,2 m3 ar / m3 afluenteENTRADA DE AR PELO FUNDOTANQUE DE FORMA ALONGADA

Remoção de óleos e gordurasMaterial fibroso

Sólidos de baixa densidade

COAGULAÇÃO

OBJETIVO

Ajudar a sedimentação primáriaAumentar a eficiência de remoção de S.S. e D.B.O

TANQUE DE IMHOFF

OOOBBBJJJEEETTTIIIVVVOOO::: SSSEEEDDDIIIMMMEEENNNTTTAAAÇÇÇÃÃÃOOO PPPRRRIIIMMMÁÁÁRRRIIIAAA DDDIIIGGGEEESSSTTTÃÃÃOOO DDDEEE LLLOOODDDOOOSSSCCCAAARRRGGGAAA MMMÁÁÁXXXIIIMMMAAA::: 555...000000000 HHHAAABBBIIITTTAAANNNTTTEEESSSRRREEECCCOOOMMMEEENNNDDDAAAÇÇÇÃÃÃOOO::: 111 tttaaannnqqquuueee /// 222555000000 hhhaaabbbiiitttaaannnttteeesss rrreeemmmoooçççãããooo pppeeerrriiióóódddiiicccaaa dddeee lllooodddooosss

FOSSA SÉPTICA

TRATAMENTO SECUNDÁRIO

CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS

AERÓBIOS: Processa-se em ambiente aerado (aeração forçada).Exemplo: Lodos Ativados

ANAERÓBIOS: Ocorre na total ausência de O2, os microrganismos degradam a matéria orgânica em ANAEROBIOSE.

Exemplo: Lagoas de Estabilização

FACULTATIVOS: Os dois processos ocorrem ao mesmo tempo.

Superfície aeróbio fundo anaeróbio

Exemplo: Lagoas Facultativas

Remover a matéria orgânica biodegradável solúvel e coloidal usando processo biológico.

Etapa mais importante do tratamento de efluentes.


MECANISMO BIOLÓGICO:

AERÓBIO(CH2)n + O2 CO2 + H2O + NH3 + Energia + Novas Células + Novos Produtos

ANAERÓBIO(CH2)n nCH3COOH CH4 + CO2

MICRORGANISMOS

AERÓBIOS – Bactérias, fungos, protozoários, rotíferos

ANAERÓBIOS – Praticamente apenas bactérias

bactérias

bactérias bactérias


Características

BACTÉRIAS

PROTOZOÁRIOS

Unicelulares;Formas e tamanhos variados;Principais responsáveis pela estabilização da MO;Algumas são patogênicas.

Unicelulares sem parede celular;Aeróbios ou facultativos;Alimentam-se de bactérias e algas;Essenciais para manutenção;Alguns são patogênicos.

TRATAMENTO SECUNDÁRIOCLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS BIOLÓGICOS

Lodo ativado;Lagoa de estabilização;Filtro biológico;Biodisco ou Disco biológico;Sistema fluidizado;Reator anaeróbio.

TIPOS DE CRESCIMENTO DA BIOMASSA

Disperso ou Livre – Crescimento da biomassa disperso no meio líquido, sem nenhuma estrutura de sustentação.Aderido ou Fixo – Biomassa cresce aderida ao meio suporte.

Meio imerso no líquido;Suporte recebe descargas contínuas ou não;Materiais usados: pedras, areia, solo, plástico.

TRATAMENTO SECUNDÁRIOLODOS ATIVADOS

Termo originado devido à suspensão bacteriana que retornaao tanque de aeração.

Autodepuração artificialmente acelerada.

Floco está em suspensão bacteriana contendo O2

total oxidação da DBO


CARACTERÍSTICAS DOS LODOS ATIVADOS

Alta eficiência de remoção de DBO ( 90%)Pequena área para construçãoAlto custo envolvendo construção,

operação, energia

MECANISMO DO PROCESSO

Bactérias se aglomeram formando flocos;Floco misturado ao esgoto pré-tratado junto com o ar injetado.


Valos de OxidaçãoCarga: 0.03 – 0.1 kg DBO / kg sólidos.diaTempo de retenção: cerca de 24 horasBaixa produção de lodo (estável)Eficiência de remoção: 95 %Pequenas Comunidades


LODOS ATIVADOS


LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

Usada em zonas ruraisNecessita de grandes áreas

Apresenta maior tempo de retenção

Classificação

Aeróbia;Anaeróbia;

Facultativa eMaturação

TRATAMENTO SECUNDÁRIOLagoa aeróbia Estabilização pela retenção e aeração superficial reduz SS, DBO, microrganismos fecais e NH3.

Produção de algasProfundidade: 0,5 a 1,0 m

Difusão de ar e penetração da luz solar

Lagoa anaeróbia Bactérias decompõem MO formando gases (CH4 e CO2).

VantagensPequena produção de lodo e economia de energia

Características do efluenteAlto teor orgânico (proteínas e gorduras);

Temperatura alta;Isento de substâncias tóxicas;

Nutrientes biológicos.Eficiência: 75 % de remoção Profundidade: 2 – 3m

TRATAMENTO SECUNDÁRIOLagoa Facultativa Redução de matéria orgânica (1 – 2m de profundidade)

Decomposição aeróbia e anaeróbia

Mecanismo Simbiótico1 – MO em suspensão é degradada pelas bactérias, liberando N e P;2 – Algas utilizam N e P (junto com luz solar) para seu crescimento O2 ;3 - OD é utilizado pelas bactérias.4 – Sólidos decantáveis degradados no fundo da lagoa compostos inorgânicos e gases causadores de odores; 5 – Tais compostos oxidam-se na superfície da lagoa (evitando maus

odores).

Profundidade: 0,6 a 1,5 m (< 1,5 m gera mau odor)

CaracterísticasMelhor adaptada ao efluente doméstico;Área disponível;Baixo custo inicial;Facilidade de operação;

DesvantagensBaixa capacidade em assimilar efluente industrial;Emissão de odores;Dificuldade em atender padrões qualidade mais severos.


LAGOAS

TRATAMENTO SECUNDÁRIOFILTROS BIOLÓGICOS

Termo correto Percolador Biológico

Mecanismo Filme bactérias, fungos, protozoários

Clima Quente Luz Solar Crescimento de Algas

Problema: Colmatagem da passagem (desenvolvimento biológico)

Alagamento do leito;Redução da eficiência; Odores desagradáveis

Aspersão de esgoto doméstico sobre meio fixo produz filme biológico que remove a MO.


FILTROS BIOLÓGICOSFuncionamento

Esgoto bombeado para tubo vertical central e segue para distribuidor rotativo (gira continuamente),

Braços rotativos distribuem esgoto por orifícios,Dreno de fundo recebe o esgoto tratado e permite passagem de ar.

Recirculação do lodo Alta Taxa

Retorno por gravidade do decantador secundário para poço de sucção (mais empregada)

Recirculação direta (saída do FB para montante do mesmo)

Meios de suporte – meios especiais (PVC)

Aumento da área superficial;Aumento do % de vazios (facilita passagem de ar);

Meio uniforme (melhor distribuição do líquido)Peso leve (facilidade de construção)

DesvantagensRemoção de 85 % da MOAlto custo inicial

Cargas orgânicas altas e variáveis


FILTROS BIOLÓGICOS


BIODISCOS

BIODISCOS / DISCOS BIOLÓGICOS

!Importante!Espaçamento entre os discos para que o esgoto possa penetrarentre placas corrugadas (submersas).

Série de placas circulares fixas num eixocomum, giram vagarosamente com umaparte submersa numa calha com esgoto

(formação de filme biológico).


BIODISCOSFuncionamento

Após decantação primária câmara dos discos, separada por chicanas.MO extraída pela biomassa, à medida que esgoto flui pelos espaços dos

discos.Biomassa em excesso se desprende e é carreada no efluente.

SS separados no dec. secundário e reciclados na entrada da estação.

Variáveis de ProjetoTempo de retenção hidráulico;Velocidade angular do eixo;Arranjo dos estágios nos discos.

VANTAGENSCargas variáveisTempo de retenção curtoEficiência alta

Baixo custo de energia


BIODISCOS

Leito Fluidizado

leito de sólidos finamente divididos através dos quais um passa-se um gás ou um líquido e este comporta-se num estado intermediário entre um leito estático e um em que os sólidos estejam suspensos num fluxo gasoso, assim como ocorre no transporte pneumático.

A formação do leito fluidizado se dá quando um fluxo adequado de gás inicia o percurso por entre um leito material acarretando a fluidização. Primeira bolhas deste gás passam por entre o leito de material criando uma condição de rápida mistura, ou turbulência.

Os leitos fluidizados possuem aparência similar a de um líquido em fervura vigorosa e, de fato, o leito de material adquire muitas das propriedades de um fluido. Passa a exercer uma pressão hidrostática e o material passa a fluir através de um orifício no recipiente que o contém ou acima e abaixo de uma saída dentro do leito.

=> O fenômeno similar a fervura num leito fluidizado coloca as partículas em contato mútuo, removendo partículas mais finas arrastando-as para fora no fluxo pelo jato de gás. A mesma ação similar a fervura assegura uma mistura significativamente completa, propiciando condições uniformes de variáveis como temperatura e concentrações e permite a ocorrência da secagem sem o superaquecimento do material, evitando sua decomposição térmica.

Leito Fluidizado


REATOR ANAERÓBIO

DIGESTÃO ANAERÓBIA

Microrganismo não sobrevive na presença de oxigênio.Processo mais lento

Menor produção de lodoMO convertida a CO2 e CH4

Ecossistema mais complexo


REATOR ANAERÓBIO

ETAPAS

1 – Hidrólise: enzimas transformam substâncias complexas em outras mais simples.2 – Acidogénese: Substâncias simples convertem-se em ácidos orgânicos.3 – Acetogénese: Ácidos orgânicos transformados em ácido acético.4 – Metanogênse: Ácido acético transformado em CH4.

Vantagens:=> Necessita de menos nutrientes;=> Biomassa preserva atividade;=> Tolera baixas temperaturas.


REATOR ANAERÓBIO

TRATAMENTO TERCIÁRIO

OBJETIVO:Converter o lodo, a partir de processo

economicamente viável, num produto ecologicamente aceitável para disposição.

SELEÇÃO DO PROCESSO

•TÉCNICAS PARA PROCESSAMENTO–Tipo, capacidade e localização da ETE;–Operações unitárias;–Método para disposição final dos sólidos.

MÉTODOS PARA TRATAMENTO DO LODO

•EspessamentoPor gravidadePor flotação (com ar dissolvido)

•Condicionamento (antes da desidratação)Tratamento químicoEstabilização por digestão anaeróbiaEstabilização por digestão aeróbia

• DesidrataçãoFiltro a vácuoCentrifugaçãoFiltros-prensaLeitos de secagem Lagoas

•Disposição dos sólidosAterro sanitárioIncineraçãoEspalhamento no soloCompostagem - Produção de fertilizantes


TRATAMENTO FÍSICO QUÍMICO DE ESGOTOS –

COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃO/DECANTAÇÃO/FLOTAÇÃO/FILTROS

Água: mais ação, menos discurso Saae, Afrânio de Paula Sobrinho. Opinião: Em

virtude da utilização da água de uso

doméstico em funções industriais, o

Sindicato já havia entrado em contato

com a Superintendência do

Saae propondo a utilização racional da água na cidade, entre

elas uma política de água reutilizada para

as indústrias, pauta desta reportagem.

A Phibro já tem uma estação de água de reuso em sua fábrica, na Avenida Tancredo Neves, 1.111, Macedo. “Nós temos capacidade para armazenar 8 milhões de litros d’água. Consumimos 50 mil litros por hora, e descartamos 30 mil após tratamento em nossa usina”, disse o diretor Roberto Cezar Fattori.

A Prefeitura pretende implantar projeto

semelhante na Cidade Industrial de Cumbica.

“O nosso projeto é para atender as

empresas daquela região, mas

precisamos conversar com os empresários para conhecermos suas prioridades”,

explicou o diretor de Planejamento do

Químicos conseguem reajuste de 100% do INPC

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

HAMMER, J.M. Sistemas de Abastecimento de Água e Esgotos. Livros Técnicos e Científicos Editora. 563p. 1979.

JORDÃO, E.P. & Pessôa, C.A Tratamento de Esgotos Domésticos. ABES, 3ª ed. 720 p. 1995.

PORTARIA 318/2004 DO MINISTÉRIO DA SAÚDE.RESOLUÇÃO DO CONAMA 357/2005.THEROUX, F.R., ELDRIDGE, E.F., MALLMANN, W.L.

Laboratory Manual for Chemical and Bacterial Analysis of Water and Sewage. McGraw Book Company, Third Edition, 273p. 1943.

VON SPERLING, M. Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias. v. 1.SEGRAC Editora. 240p. 1995.

Tratamento de Efluentes LíquidosProfa. Dra. SILVANA CARVALHO DE SOUZA

CALADO- UFPE/[email protected]@yahoo.com.br

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