zonas de decantaÇÃo. processo fÍsico quÍmico (densadeg)

ZONAS DE DECANTAÇÃO

PROCESSO FÍSICO QUÍMICO (DENSADEG)

FLOTADOR A AR DISSOLVIDO(DAF)

TIPOS DE COAGULANTES

• Sais inorgânicos (dosados em quantidades tais que excedem os limites de solubilidade dos respectivos hidróxidos).

• Polimeros inorgânicos, tais como silicatos ou sintéticos de caráter não iônico ou caráter iônico definido: amônico ou catiônico (polieletrólitos).

POLIELETRÓLITOS

• Dividem-se em coagulantes e floculantes• Podem ser naturais ou sintéticos• Quanto ao caráter iônico: catiônico,

aniônico e não iônico• Quanto ao peso molecular: baixo, médio e

alto• Quanto à forma de comercialização:

granulado, emulsão e liquido• Concentração da aplicação: 0,05 a 0,3%

CARÁTER IÔNICO

- Catiônico

- Aniônicos

- Não Iônicos

PESO MOLECULAR

- Baixo

- Médio

- Alto

FORMA DE COMERCIALIZAÇÃO

- Granulados

- Emulsão

- Líquidos

POLIELETRÓLITOS

ESTUDO DE CASO

GALVANOPLASTIASORIGEM

• Banhos concentrados exauridos (exauridos, desengraxantes, decapantes, fosfatizantes, passivadores,cromatizantes, eletrodeposição)

• Banhos menos concentrados, lavagens e manuseio de reativos.

ESTUDO DE CASOGALVANOPLASTIASCARACTERÍSTICAS

• GalvanizaçãoCromo tri e hexavalente, cianeto, ferro, zinco, cobre, níquel e estanho.

• FosfatizaçãoFosfato, ferro, zinco, cianeto, e cromo trivalente

• AnodizaçãoAlumínio, estanho, níquel e fluoreto

• Outros parâmetrosDQO, DBO, pH e óleos e graxos

ESTUDO DE CASO

GALVANOPLASTIASTIPOS DE EFLUENTES

• CrômicosBanho de cromo em geral, abrilhantadores e passivadores• CianídricosBanho de cobre, zinco,cadmio, prata, ouro, desengraxantes• Ácidos geraisSoluções decapantes e oxidantes• Alcalinos geraisDesengraxantes químicos e eletrolíticos• Quelatizados

ESTUDO DE CASO

GALVANOPLASTIASPRECIPTAÇÃO COM HIDRÓXIDOS

• As solubilidades mínimas ocorrem com diferentes pHs• Para mistura de íons o pH ideal pode não ser o de menor

solubilidade para alguns íons.• Cromo e zinco possuem comportamento anfótero em

decorrência da solubilização do precipitado• Complexantes, certos ânions e amônia podem dificultar

a função de hidróxidos metálicos• Reagentes usuais : Cal e Soda

FAIXAS DE pH DE PRECIPITAÇÃO DE METAIS

INSOLUBILIZAÇÃO E RESSOLUBILIZAÇÃO DO ZINCO

ESTUDO DE CASO

GALVANOPLASTIASPRECIPTAÇÃO COM SULFETOS (Na2S)

• Não muito utilizado em galvanoplastia• Bom para a precipitação de mercúrio• Necessidade de se controlar a dosagem de

Na2S para evitar o H2S• Forma precipitados muito finos

ESTUDO DE CASO GALVANOPLASTIA

CIANETOS

• Não metal inorgânico.• Hidrolisam como HCN• Associam-se a metais pesados• Entre pH superior a 6 não tem efeito

danoso• É oxidado a cianeto menos tóxico• É biodegradável

ESTUDO DE CASOGALVANOPLASTIAS

OXIDAÇÃO DO CIANETO

• Utiliza-se cloro livre ou hipoclorito de sódio ou de cálcio

• pH>10,5 para evitar o desprendimento de cloreto de cianogênio

• Cianeto é transformado em cianato e em CO2 e N2 por efeito de microorganismos

• Tempo de obtenção: 1hora (níquel exige mais)

ESTUDO DE CASO

GALVANOPLASTIASREDUÇÃO DE CROMO HEXAVALENTE

• Utiliza-se dióxido de enxofre, metabissulfito de sódio ou sulfato ferroso

• A reação se processa em pH <3

• “Set point” está entre 250-350 mV

ESTUDO DE CASO

GALVANOPLASTIASBASES PARA PROJETO

VAZÕES

• Descartes periódicos

• Descartes contínuos

ESTUDO DE CASO

GALVANOPLASTIASTIPOS DE TRATAMENTO

• Contínuo

• “Batch”

• Misto

TRATAMENTO FÍSICO QUÍMICO

TRATAMENTO BIOLÓGICO

CONCEITO DE SER VIVO

• Organismos autótrofos

Exigem para sua nutrição substâncias de estrutura muito simples, tais como CO2, água e sais minerais.

• Organismos heterótrofos

Exigem para sua nutrição, além destas, substâncias orgânicas até mesmo proteínas. São também capazes de transformar estes compostos.

“SEQUESTRO DE CARBONO”

OXIDAÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA

• FotossínteseCO2 + 6 H2O CH2O + O2 + 475 Kj/mol

A luz absorvida pela clorofila é convertida em energia química (fotossíntese).

• OxidaçãoCH2O+O2 CO2+H2O - 475 Kj/mol

LUZ

RESPIRAÇÃO CELULAR

RESPIRAÇÃO AERÓBIA

Os elétrons removidos da glicose se encaminham ao receptor final que é o oxigênio que depois de se combinar com os elétrons e o hidrogênio forma a água.

RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA

O receptor dos elétrons não é o oxigênio e sim compostos nitrogenados (nitratos e nitritos), compostos de enxofre (sulfatos, sulfitos, dióxido de enxofre e enxofre elementar), dióxido de carbono, compostos de ferro, manganês, cobalto e até urânio.

RESPIRAÇÃO CELULAR• É o processo de conversão das ligações

químicas de moléculas ricas em energia que possam ser utilizados em processos vitais.

• 1ª fase: glicóliseC6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + energia

• 2ª fase: Oxidação piruvato (C3H4O3) através de dois processos:

a)Respiração aeróbiab)Respiração anaeróbia

NITROGÊNIO

Nitrogênio total

• Amoniacal + albuminóide + orgânico + nitrito + nitrato

Nitrogênio kjeldahl

• Orgânico + amoniacal

FÓSFORO

• Ortofosfatos:

(disponíveis para metabolização da MO)

( PO4 HPO4 H3PO4 H3PO4)

• Polifosfatos:

(só após a hidrólise)

[Na2(PO3)6]

3-3- -

TRATAMENTO BIOLÓGICO

Exemplo:

Calcular a carga orgânica, em termos de DQO e DBO, bem como a população equivalente de um despejo de um laticínio com vazão de 800m³/dia, DQO=4500mg/L e DBO = 2000mg/L.

a) Carga orgânicaDQO: CO=800m³/dia x 4500mg/L x 10 ³ = 360KgDQO/dia

DBO : CO=800m³/dia x 2000mg/L x 10 ³ = 160KgDBO/dia

-

-

TRATAMENTO BIOLÓGICO

b) População equivalente

160Kg DBO/dia

PE=> = 2963 hab. eq.

0,054Kg DBO/hab.dia

Private & Confidential 32Roberto dos Santos

POTENCIAL REDOXPOTENCIAL REDOX

Controle no Bioreator

- 400 mV + 300mV

Aeróbico

Anóxico

Anaeróbico

1. Formação de Metano2. Formação de H2S3. Formação de ácidos Orgânicos4. Hidrolise de poli-fosfatos5. Denitrificação6. Nitrificação7. Oxidação Aeróbica

12

3

4

5

6

7

Processo

Condição

TRATAMENTO BIOLÓGICOBASES PARA PROJETO

LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

• AeróbiasTaxa de aplicação superficial (KgDBO/ha.dia)

• AnaeróbiasTaxa de aplicação superficial (KgDBO/ha.dia)Taxa volumétrica(KgDBO/m³)Tempos de detenção(dias)

TRATAMENTO BIOLÓGICOBASES PARA PROJETO

LODOS ATIVADOS

• Tempos de detenção

• Relação alimento/microorganismo (SSV)

• Quantidade de biomassa (SSV)

• Concentração de SSV

• Quantidade de oxigênio

• Parâmetros obtidos dos ensaios de tratabilidade

• Necessidade de nutrientes

FLOCOS BIOLÓGICOS

FLOCOS BIOLÓGICOS

FLOCOS BIOLÓGICOS

FLOCOS BIOLÓGICOSPROTOZOÁRIOS

PROCESSO DE LODOS ATIVADOS

LODOS ATIVADOS MISTURA COMPLETA

DEEP SHAFT

VALO DE OXIDAÇÃO

REATOR SEQUENCIAL EM BATELADA

DECANTADOR SECUNDÁRIO

TIPO DE SISTEMA DE NITRIFICAÇÃO/DESNITRIFICAÇÃO

REATOR ANAERÓBIO DE FLUXO ASCENDENTE

TRATAMENTOS BIOLÓGICOSDIGESTÃO ANAERÓBICAMECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA

• Hidrólise

• Acidogênese

• Acetogênese

• Metanogênese

• Sulfetogênese

TRATAMENTOS BIOLÓGICOSDIGESTÃO ANAERÓBICAMECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA

Hidrólise

Enzimas excretados por bactérias fermentativas transformam materiais particulados complexos (Polímeros) em matérias dissolvidas mais simples (moléculas menores).

TRATAMENTOS BIOLÓGICOSDIGESTÃO ANAERÓBICAMECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA

Acidogênese

Os produtos solubilizados na fase anterior são metabolizados no interior das células de bactérias fermentativas e excretados em seguida. Incluem: ácidos graxos voláteis, álcoois, ácido lático, gás carbônico, hidrogênio, amônia, sulfeto de hidrogênio, além de novas células.

TRATAMENTOS BIOLÓGICOSDIGESTÃO ANAERÓBICAMECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA

Acetogênese

As bactérias acetogênicas são responsáveis pela oxidação dos produtos gerados na fase acidogênica produzindo substrato para as bactérias metanogênicas, os produtos gerados são: Hidrogênio, CO2 e o Acetato.

TRATAMENTOS BIOLÓGICOSDIGESTÃO ANAERÓBICAMECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA

Metanogênese

As bactérias metanogênicas são responsáveis pela etapa final do processo de degradação anaeróbica produzindo metano e CO2, utilizam para tanto de ácido acético, hidrogênio/CO2, ácido fórmico, metanol, metilaminas e monóxido de carbono.

TRATAMENTOS BIOLÓGICOSDIGESTÃO ANAERÓBICAMECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA

Sulfetogênese

Sulfato, sulfito e outros compostos sulfurados são reduzidos a sulfeto através de sulfobactérias (bactérias redutoras de sulfato), utilizam uma ampla base de substratos.

TRATAMENTO BIOLÓGICOBASES PARA PROJETO

TRATAMENTOS ANAERÓBICOS

• Concentração de biomassa (SSV)

• Taxa de carregamento ( KgDBO/m³ dia)

• Velocidade ascensional (m/h)

• Tempo de detenção da zona de decantação (h)

• Alcalinidade (NaOH/dia)

• Necessidade de nutrientes

TRATAMENTO BIOLÓGICO E PRÉ E/OU PÓS TRATAMENTOS

COMPLEMENTARES

BIODEGRADAÇÃO DE RECALCITANTES

Adsorção

Processo utilizado desde tempos remotos: Uso de um sólido para reter substâncias contidas dentre de líquidos ou gases.

Adsorção:

Acumulação ou aumento da concentração desta substância sobre uma superfície de um outro composto. Pode ocorrer separação preferencial de uma substancia contida numa fase líquida ou gasosa – Ex. Cu em cachaça.

O material concentrado é o adsorbato A fase que adsorve é o adsorvente

Absorção Adsorção:

Absorção -> o material transferido de uma fase para a outra (exemplo um líquido) interpenetra a segunda fase para formar uma “solução”.

O que é Adsorção?O que é Adsorção?

Roberto dos Santos

Adsorbato

Adsorção Dessorção

O que é Adsorção?O que é Adsorção?

Principalmente causada por

forças de van der Waals e forças eletrostáticas

as moléculas do adsorbato

átomos que compõem a superfície do adsorvente

Características de tais adsorventes:

Tamanho dos poros, Área superficial e polaridade

Adsorção FísicaAdsorção Física

Sólidos não porosos, baixa área superfícial Sólidos porosos

Superficie alta de contato

Catalisadores

Sitios ativos em suuportes porosos

Presença dos PorosPresença dos Poros

Sólido não poroso Baixa área superficial Baxio volume específico de poros

Sólido poroso Alta área superficial Alto volume específico de poros

Poros em materiaisPoros em materiais

F. Rouquerol, J. Rouquerol, K. S. W. Sing, Adsorption by Powders and Porous Solids, Academic Press, 1-25, 1999

Dead end (open)

ClosedInter-connected (open)

Passing (open)

Open pores are accessible whereas closed pores are inaccessible pores. Open pores can be inter-connected, passing or dead end.

Poros abertos x Poros fechadosPoros abertos x Poros fechados

F. Rouquerol, J. Rouquerol, K. S. W. Sing, Adsorption by Powders and Porous Solids, Academic Press, 1-25, 1999

Roberto dos Santos

Área SuperficialÁrea Superficial

Baseado na determinação da quantidade de um gás inerte, requerido para formar uma camada mono molecular sobre a superfície do catalisador a uma temperatura constante.

Área superficial do catalisador

Área a ser ocupada por cada molécula de gás em condições determinadas. =

Método de adsorção gasosa:

Propriedades Texturais

Roberto dos Santos

CARVÃO ATIVADOCARVÃO ATIVADO

• Carvão ativado normalmente é 100 vezes mais poroso que o carvão normal.

Limpeza na ativação

Roberto dos Santos

Usos do CarvãoUsos do Carvão Os usos mais comuns para o carvão ativado:

◦ a adsorção de gases (na forma de filtros) e no tratamento de águas, onde o carvão se destaca por adsorver, em seus poros, impurezas de diferentes origens;

◦ diversos ramos da indústria química, alimentícia e farmacêutica;◦ no tratamento de medicamentos, açucares, e águas potáveis;◦ no tratamento de efluentes e gases resultantes de processos

industriais.◦ Considerado um dos mais eficientes tratamentos em caso de

intoxicações.◦ O carvão ativo atua adsorvendo a substância tóxica, assim diminuindo

a quantidade disponível para absorção pelo sistema digestivo.◦ Efeitos colaterais mínimos.

ZEÓLITOS

• Minerais de estrutura porosa capaz de reter seletivamente moléculas por um processo de exclusão baseado no tamanho destas.

• São naturais ou artificiais. São alumínios silicatos hidratados que possuem uma estrutura aberta capaz de acomodar uma grande variedade de cátions como o cálcio, sódio, potássio e magnésio fracamente ligados à estrutura molecular.

MEMBRANAS

MEMBRANASTIPOS

• Microfiltração 0,1 – 3 micra

• Ultrafiltração 0,025 – 0,1 micra

• Nanofiltração 0,01 micra

• Osmose reversa 0,001 micra

MEMBRANASVELOCIDADE DE PERMEAÇÃO

• DEFINIDO COMO O VOLUME DA SOLUÇÃO POR UNIDADE DE ÁREA POR UNIDADE DE TEMPO

MEMBRANASSELETIVIDADE

R= COEFICIENTE DE RETENÇÃO

Cp

R = 1-

Cf

Cf= concentração do soluto na alimentação

Cp= concentração do soluto no permeado

MEMBRANASTIPOS E DENSIDADE DE

EMPACOTAMENTO

• Planar (100-400m²/m³)

• Tubular (<300 m²/m³)

• Fibras ocas ( 30000 m²/m³)

• Espiral (300 – 1000 m²/m³)

REATORES DE MEMBRANAS

Private & Confidential 73Roberto dos Santos

Pressão Transmembrana - TMPTamanho dos Poros

Processo de separaçãopor membrana

Osmose Reversa

Ultrafiltração

Microfiltração

Taranto típico

Sais Carbon Bk. Pigmentos Tintas Cabelo humano

Pirogenicos areia

IonsMetal.

Vitamina B12

DNA, Virus Bacteria

Fumaça de cigarro Carvão em pó

Polén cel.sanguepoeiraColóidesAçucar

FarinhaAtomos

Tipo de Partícula Ions Macro Moleculas

Micro particulas

μm(Log Scale) 0.001 0.01 0.1 1.0 10 100 1000

Nanofiltração

Moléculas Macro Particulas

FILTRAÇÃO POR MEMBRANASFILTRAÇÃO POR MEMBRANAS

Energia de Bombeamento

X

Névoa

Private & Confidential 74Roberto dos Santos

MBR é um sistema que considera: Separação fina de sólidos + Lodo ativado + Filtração por membranas = um único conjunto

Remoção de Areia Primário

Adensamento

Tanque de Aeração

DesinfecçãoSecundário Polimento

Desague Tratamento

BIOREATORES - MBRBIOREATORES - MBR

O QUE É REATOR BIOLÓGICO DE MEMBRANAS MBR?