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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
ESCOLA DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITRIA E AMBIENTAL
CONTROLE AMBIENTAL
Aula 8: Tratamento de efluentes
Profa.: Mriam Cristina Santos Amaral
Abril/2015
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Introduo
Tratamento de efluentes
Legislao cada vez mais restritiva;
Diversidade de efluentes; Aumento do custo da gua.
Problemtica
Reduo do consumo de gua; Reso de gua; Tratamento mais eficiente; Tratamento segregado.
Tendncia
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Introduo
Legislao
Legislao Nacional
Legislao Estadual
Resoluo CONAMA n 430, de 13
de maio de 2011.
Deliberao Normativa COPAM n 1,
de 5 de maio de 2008.
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Sistemas de tratamento de efluentes
Conjunto de operaes arranjadas para alcanar o grau de
tratamento desejado;
Maior eficincia
Menor custo.
A seleo das operaes baseada:
Caractersticas do efluente;
Qualidade final do efluente desejado;
Proximidades de reas de estocagem;
Topografia e condies do local, espao disponvel,
requerimentos hidrulicos.
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Sistemas de tratamento de efluentes
Tratamento de efluentes
Peneiramento, Mistura, Floculao, Sedimentao, Flotao, Filtrao e Transferncia gasosa
Fsicos
Lagoas, Lodos ativados, Reatores anaerbios, Filtros biolgicos, Biorreatores a membrana
Qumicos
Precipitao, Oxidao, Adsoro.
Biolgicos
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Sistemas de tratamento de efluentes
Poluentes x tipo de tratamento
Slidos
suspensos
Peneiramento, triturao, filtro de areia,
filtrao, flotao, coagulao/floculao,
decantao
Orgnicos
Processos biolgicos (reatores aerbios,
anaerbios, bioreator a membrana), qumicos
(oxidao) e fsicos (absoro e adsoro)
Inorgnicos
Biolgicos (remoo de nitrognio e fsforo),
precipitao, coagulao/ floculao,
adsoro, troca inica, osmose inversa.
Patognicos Clorao, cloreto de Bromo, Ozonizao
Radiao UV
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Gradeamento
O gradeamento objetiva a remoo de slidos grosseiros e
so constitudos de barras de ferro ou ao paralelas,
posicionadas transversalmente no canal de chegada dos
efluentes na estao de tratamento, perpendiculares ou
inclinadas, dependendo do dispositivo de remoo do material
retido. As grades devem permitir o escoamento dos efluentes
sem produzir grandes perdas de carga.
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Gradeamento
Caractersticas
Tipo Espaamento (cm)
Grade grosseira 4 - 10
Grade mdia 2 - 4
Grade fina 1 - 2
Largura:
4 mm a 10 mm
Comprimento:
25 mm a 75 mm
Dimenso das
barras Limpeza manual:
45 ou 60
Limpeza mecanizada:
70 a 90
Inclinao das
barras
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Decantao
Objetivo:
Remoo de slidos em suspenso por deposio
Tipos:
Discreta: no h interao entre as partculas, que conservam as suas propriedades durante todo o processo.
Floculante: h aglomerao das partculas, por isso as suas propriedades mudam (caso dos decantadores primrios).
Zonal: as partculas formam um manto, com uma interface distinta com a fase lquida (caso dos decantadores secundrios - lodos ativadas ou da coagulao com alumina - lodos qumicos).
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Decantao
Exemplos:
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Caixa de areia
Objetivo:
Remoo de areia atravs de sedimentao, sem que haja
remoo conjunta de slidos orgnicos
Caractersticas das partculas a serem removidas (Areia)
Dimetro efetivo: 0,2 mm a 0,4 mm
Massa Especfica: 2.650 kg/m3
Velocidade de sedimentao: 2,0 cm/s
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Coagulao/Floculao
Coagulao
Processos de desestabilizao
onde se neutralizam as foras
eltricas superficiais e se
anulam as foras repulsivas.
Floculao
Processo de aglomerao dos
colides descarregados at a formao de flocos que
sedimentam a uma velocidade
adequada.
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Coagulao/Floculao
Insumos necessrios
Coagulantes (sulfato de alumnio,
sulfato frrico, cloreto
frrico)
Compostos capazes de
produzir hidrxidos gelatinosos
insolveis e englobar as impurezas.
Alcalinizantes (hidrxido de clcio,
xido de clcio hidrxido
de sdio)
Capazes de conferir a alcalinidade
necessria coagulao
Coadjuvantes (slica ativa,
polieletrlitos)
Capazes de formar partculas ou
flocos mais densos.
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Coagulao/Floculao
Processo
Adio de produtos
qumicos
Coagulao agitao vigorosa
Floculao agitao lenta
Decantao
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Flotao
Remoo de slidos no sedimentveis. Efluente lquido a
ser tratado passa por cmara pressurizada onde h
injeo de gs (normalmente ar) que dissolvido na
cmara de despressurizao (tanque aberto). O gs
liberado, formando bolhas que arrastam as partculas no
sedimentveis.
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Filtrao
Definio: Processo de separao slido-lquido utilizado para
promover a remoo de material particulado presente na fase
lquida.
Tipos de filtrao:
Filtrao em membranas
Filtrao em meio granular
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Filtrao
Filtrao em meio granular
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Filtrao
Filtrao em meio granular
Meio Filtrante d10 (mm) C.U. Altura (m)
CAMADA NICA
Areia 0,45-0,55
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Filtrao
Filtrao em membranas
Microfiltrao
Ultrafiltrao
Nanofiltrao
Osmose inversa
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Tratamento biolgico
Reproduo dos processos naturais que ocorrem nos
corpos dgua.
Diferencial: insero de tecnologias para otimizar o
processo e promover condies controladas.
Ocorrem num volume limitado: Reator.
Influenciados pelo transporte hidrulico dos materiais e
pelas reaes no reator.
Remoo de matria orgnica, nitrognio e fsforo
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Tratamento biolgico
Mecanismo aerbio
Mecanismo anaerbio
Matria Orgnica + Bactrias +
O2 Bactrias + H2O + CO2
Bactrias + CO2 + CH4 Matria Orgnica + Bactrias
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Tratamento biolgico
Parmetros de processos
Concentrao de oxignio;
Concentrao de biomassa;
Nutrientes;
Tempo de deteno hidrulica;
pH;
Biodegradabilidade do substrato.
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Lagoas facultativas
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Lagoas facultativas
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Lagoas facultativas
Lagoa anaerbia: decomposio parcial da MO (50 a 60%)
alivia a carga da lagoa facultativa
Economia de rea: 2/3 da rea requerida para a lagoa
facultativa
Lagoa anaerbia possibilidade de maus odores
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Lagoas aeradas facultativas
Insero mecnica de Oxignio;
Degradao mais rpida da matria orgnica;
Menor tempo de deteno hidrulica (TDH) na unidade;
Menor volume.
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Lagoas aeradas de mistura completa
Maior contato biomassa matria orgnica
maior eficincia de degradao: menor volume da lagoa
Maior produo de lodo
Necessidade de remoo contnua ou peridica do lodo
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Lagoas anaerbia, facultativa e de maturao
Elevada eficincia na remoo de patgenos;
Razovel eficincia na remoo de nutrientes;
Elevados requisitos de reas
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Lodos ativados
Lodos ativados convencional
tanque de
aerao decantador
secundrio
lodo secundrio
linha de recirculao
tanque de
aerao
lodo secundrio
linha de recirculao
decantador
primrio
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Lodos ativados
Lodos ativados aerao prolongada
tanque de
aerao
lodo secundrio
linha de recirculao
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Lagoas anaerbia, facultativa e de maturao
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Filtro biolgico percolador
Filtro biolgico percolador de baixa carga
MO estabilizada por bactrias que crescem aderidas a um
meio suporte
Esgoto aplicado na superfcie do filtro
Aerao natural
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Filtro biolgico percolador de alta carga
Melhor resistncia a variaes de carga que filtros de baixa
carga.
Filtro biolgico percolador
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Filtro biolgico percolador
Meio Suporte
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Os biodiscos rodam a baixa velocidade, sendo 40% da sua
rea submersa no efluente.
MO estabilizada por bactrias que crescem aderidas a no
disco.
Biodisco
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Biodisco
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UASB
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UASB
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Biorreator com membranas
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Biorreator com membranas
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Biorreator com membranas
Planas Tubulares Fibra oca
Membranas e mdulos
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Adsoro
Mecanismo de adsoro
A + B A.B
Em que:
A = adsorvato,
B = adsorvente ,
A.B = composto adsorvido
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Adsoro
Tipos de adsoro:
Adsoro fsica ou fisiosoro;
Adsoro qumica ou quimiosoro.
Foras qumicas envolvidas:
Ligaes de Hidrognio;
Interaes Dipolo-Dipolo;
Foras de London ou Van der Waals.
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Adsoro
Carvo ativado:
Elevada rea superficial;
Elevada capacidade na remoo de ons metlicos e matria
orgnica (corantes orgnicos, agrotxicos, cobre, cromo,
cdmio, chumbo...)
Ocorrncia significativa de grupos funcionais superficiais.
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Adsoro
Carvo ativado:
Elevada rea superficial;
Elevada capacidade na remoo
de ons metlicos e matria
orgnica (corantes orgnicos,
agrotxicos, cobre, cromo,
cdmio, chumbo...)
Ocorrncia significativa de
grupos funcionais superficiais.
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Processos Oxidativos
Altamente reativos;
Tm a capacidade de destruio total de muitos poluentes
orgnicos;
No depende da biodegradabilidade do efluente.
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Processos Oxidativos
Os processos oxidativos avanados (POA) so processos que
envolvem a gerao de radicais hidroxila (.OH);
O perxido de hidrognio um oxidante eficiente, seguro e de
custo acessvel;
Adio de ativadores:
sais de ferro;
oznio ;
luz ultravioleta;
dixido de titnio (TiO2);
xido de zinco (ZnO).
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Precipitao
Remoo principalmente de inorgnicos. Ex.: metais pesados,
fsforo, nitrognio dentre outros poluentes.
Reao Separao
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Precipitao
Remoo de fsforo
Reao com FeCl3: Fe3+ + PO43- FePO4
Reao com Ca(OH)2: 3Ca2+ + 2PO43- Ca3(PO4)2
Reao com Al2SO4: Al3+ + PO43- AlPO4
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Remoo de nitrognio
Processos fsicos Processos qumicos
Stripping Precipitao qumica
Processos biolgicos
Nitrificao/
Desnitrifio