aula14 tratamentosbiolgicos 27-10-120814184109 phpapp02

Tratamento de

gua e Efluentes

2. Sem./2010

Eng.Ambiental

Mtodos de

Tratamento

Biolgicos

Decantador

primrio

Reator

biolgico

Entrada

ETE

Sistema Convencional

Flotador

Caixa de

areia

Decantador

secundrio

grades

Espessador

de lodo

Bomba

de lodo

Digestor de lodo Condicionamento e

secagem de lodos

Remoo

especial

Recirculao de lodo

Destino final do

lodo desidratado

(aterro sanitrio)

Reto

rno

so

bre

nad

an

te

Legenda:

Fase liquida sendo clarificada Sobrenadante retorno a ETE Lodo (slido) remoo e tratamento

Destino final do

efluente tratado (lago,

rio, corpo dgua)

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Tratamento de Efluente

Tratamentos Biolgicos

6



Processos Biolgicos

Biomassa suspensa

Biomassa aderida

7



Qual a finalidade dos Tratamentos Biolgicos?

Remoo da MO biodegradvel contida nos slidos dissolvidos, ou finamente particulados

e, eventualmente ...

... de nutrientes (nitrognio e fsforo), atravs de processos biolgicos aerbios (oxidao) ou

anaerbios seguidos de sedimentao final

(secundria).

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Qual a eficincia dos Tratamentos Biolgicos?

DBO

60 a 99%

Coliformes

60 a 99%

Nutrientes

10 a 50%

Eficincia de Remoo

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Como feita a remoo ?

Atravs de reaes bioqumicas, realizadas por microrganismos aerbios (tanque de aerao),

ou por microrganismos anaerbios

... nas condies operacionais desejveis (regra dos 3 Ts), pH de 6 a 8, DBO:N:P = 100:5:1 (processos aerbios);

... Processos anaerbios: DQO:N:P = 350:7:1

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Reaes bioqumicas (aerbio):

MO + Microrganismos + O2 CO2 + H2O + LODO

Material celular

Bactrias

Fungos

Protozorios

Substrato

Produo slidos descarte slidos

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Para que servem os decantadores secundrios ?

So responsveis pela separao dos slidos em suspenso presentes no tanque de

aerao, permitindo a sada de um efluente

clarificado e ...

... um aumento do teor de slidos em suspenso no fundo do decantador.

gerado o lodo ativado (parte recirculado e outra descartado)

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Mtodos

Processos Aerbios

Lodos ativados

Lagoas de estabilizao

Filtros biolgicos

Contactores biolgicos rotativos (biodiscos)

Processos Anaerbios

RAFA

FAFA (domstico)

Fossas spticas (domstico)

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Como escolher o mtodo mais adequado ?

Vai depender dos objetivos ou a qualidade pretendida do efluente, ...

Deve-se considerar:

A vazo e a carga orgnica do efluente;

A qualidade final a ser alcanada;

A rea disponvel para implantao do projeto;

Disponibilidade econmica (viabilidade tcnica econmica).

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Vazo x Carga orgnica

Efluente DBO5,20 (mg/L)

Esgoto sanitrio 200 a 600

Alimentos enlatados 500 a 2.000

Alimentos leo comestvel 15.000 a 20.000

Destilaria lcool (vinhaa) 15.000 a 20.000

Aterro sanitrio (chorume) 15.000 a 20.000

Laticnio 30.000

Matadouro 30.000

Carga Orgnica = DBO x Vazo do Efluentes

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Vazo x Carga orgnica - Exemplo

Um efluente de uma Refinaria de acar chega a ter uma DBO (demanda bioqumica de

oxignio) de 6.000 mg/L, o que significa que a

cada litro despejado num rio, far com que

6.000 mg, ou seja, 6 g do OD (oxignio

dissolvido) na gua do rio seja consumido ou

desapaream.

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Vazo x Carga orgnica - Exemplo

Exemplo:

DBO5,20 = 6.000 mg/L

Vazo efluente = 5.000 L/s

Carga Orgnica = 6.000 mg/L x 5.000 L/s

Carga Orgnica = 30.000.000 mg/s = 2.592.000

Kg/dia ou 2.592 ton/dia

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Limites legais para o OD nos corpos dgua

Parmetros Padro de qualidade dos corpos dgua conforme suas classes (Conama 357/2005)

Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4

OD (mg/L) 6 5 4 2

Para guas de classe especial no permitido lanamento de efluentes mesmo tratado

Nas guas naturais de superfcie o ndice OD varia de 0 a 19 mg/L, mas um teor de 5 a 6 mg/L j o suficiente para

suportar uma populao variada de peixes

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Conhecendo um pouco mais sobre os

microrganismos (vdeo CETESB 7 min)

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Processos Aerbicos

Quando so adequados ?

a quase todos os tipos de efluentes, e dentre os tipos de sistemas aerbios podemos citar:

Lodos ativados

Filtros Biolgicos

Lagoa de estabilizao

Biodiscos

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Lodos Ativados

O que ?

o mtodo mais utilizado mundialmente para remoo de carga orgnica dos efluentes.

Foi desenvolvido na Inglaterra por Arden e Lockett em 1914 sendo composto basicamente

por duas unidades: tanque de aerao e

decantador.

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Lodos Ativados

22


Lodos Ativados

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Lodos Ativados

Quais os tipos de tratamento ?

Lodo ativado convencional Aerao prolongada

Quanto a idade do lodo

Fluxo contnuo Fluxo intermitente

Quanto ao fluxo

Efluente bruto Efluente de decantador primrio Efluente de reator anaerbico

Quanto ao afluente

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Lodos Ativados

Classificao dos sistemas em

funo da idade do lodo:

Aerao modificada: inferior a 3 dias

Convencional: 4 a 10 dias

Intermediria: 11 a 17 dias

Aerao prolongada: 18 a 30 dias

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Lodos Ativados

Sistema Convencional - O que ?

Possuem decantador primrio para que a MO sedimentvel seja retirada antes do tanque de

aerao (economia de energia)

Tempo de deteno hidrulico baixo (6 a 8 horas)

Idade do lodo em torno de 4 a 10 dias

Remoo contnua do lodo biolgico excedente

Lodo no estabilizado no processo

Fornecimento de O2 (aeradores mecnicos ou ar difuso)

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Lodos Ativados

Sistema Convencional - O que ?

Decantador primrio: remove os SS sedimentveis e MO suspensa

Decantador secundrio: sedimenta a biomassa e o efluente sai clarificado

Lodo secundrio (parte) retorna para o tanque de aerao aumento de eficincia do processo

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Lodos Ativados

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Decantadores Primrios

Circulares Retangulares


Lodos Ativados

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Lodos Ativados

Aerao Prolongada - O que ?

A diferena para o sistema convencional que a biomassa permanece mais tempo no reator (18 a 30

dias idade do lodo)

Bactrias consumem toda MO, gerando lodo estabilizado no necessita do digestor de lodo e

decantador primrio)

Maior consumo de energia, porm maior eficincia de remoo de DBO

Mais eficiente na remoo de MO (muito utilizado em tratamento de despejos industriais)

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Lodos Ativados

tanque de

aerao decantador

secundrio

adaptado de VON SPERLING, 1996

lodo secundrio linha de recirculao

Aerao Prolongada

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Lodos Ativados

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Lodos Ativados

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Lodos Ativados

Reator Aerbico

Aerao Mecnica Ar Difuso

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Lodos Ativados

Decantador Secundrio

Retangular (manual) Circular (mecanizado)

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Lodos Ativados

Fluxo intermitente - O que ?

Todas as etapas do tratamento ocorrem dentro do reator

Ciclos definidos: enchimento com ou sem aerao, aerao, sedimentao, drenagem do lodo tratado e

repouso;

A biomassa permanece no reator no havendo necessidade do sistema de recirculao de lodo;

Exige a construo de mais de uma unidade do reator principal (uso intercalado / manuteno)

considerado um sistema de aerao prolongada (lodo j sai estabilizado)

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tanque de

aerao

decantador

secundrio


Lodos Ativados

Fluxo intermitente - O que ?

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Lodos Ativados

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Filtros Biolgicos

O que ?

Trata-se de um leito de percolao onde a biomassa permanece aderida no material de enchimento

Eficincia em torno de 75 a 90% de remoo de DBO;

So tanques circulares de dimetros compatveis com a vazo a ser tratada;

Meio filtrante: pedra de brita ou material plstico;

No meio filtrante forma-se uma pelcula de biomassa aderida, de forma que ao passar o efluente pelo leito em

direo ao dreno de fundo, essa biomassa adsorve a MO e

as bactrias promovem sua digesto

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Filtros Biolgicos

Ilustrao


40


Lagoa Estabilizao

O que ?

So reservatrios escavados diretamente no solo, com a proteo de taludes e do fundo variando de

acordo com o tipo de terreno

recomendado para tratar esgoto de pequenas comunidades ou efluentes de pequena vazes

considerado um sistema de tratamento biolgico muito eficiente;

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Lagoa Estabilizao

zona anaerbia

zona facultativa (fotossntese)

zona aerbia

algas bactrias

CO2

O2

Reao anaerbica,

quase ausncia:

O2 e produz:

Pouco lodo + energia

Reao aerbica,

presena:

O2 + MO Lodo + CO2

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Lagoa Estabilizao

Tipos de lagoas

Geralmente o sistema compostos de vrios tipos de lagoas: lagoas facultativas, sistema de lagoas

anaerbias seguidas de lagoas facultativas, lagoas

aeradas facultativas, sistema de lagoas aeradas de

mistura completa seguida por lagoas de

sedimentao; e lagoas de maturao

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Lagoa Estabilizao

Lagoas Facultativas

DBO particulada se sedimenta lodo de fundo (decomposto anaerobiamente)

DBO solvel permanece dispersa na massa lquida (decomposio se d por bactrias facultativas)

TDH > 20 dias

Fotossntese O2 para as bactrias requer elevada rea de exposio

Retirada do lodo de fundo > 20 anos

Simplicidade operacional

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Lagoa Estabilizao

Lagoas Aeradas

Funcionamento lagoa facultativa

Fornecimento de O2 artificial (aeradores mecnicos)

TDH entre 5 e 10 dias

Menor requisito de rea

Requerimento de energia eltrica

Retirada do lodo de fundo < 5 anos

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Lagoa Estabilizao

Lagoas Aeradas de mistura completa

seguidas por lagoas de sedimentao

Elevado nvel de aerao biomassa em suspenso na massa lquida

Maior eficincia do sistema

TDH 2 a 4 dias

Biomassa sai com o efluente lquido necessidade de uma lagoa de decantao (sedimentao dos slidos TDH de 2 dias)

Requer menor rea entre as lagoas de estabilizao

Retirada do lodo 2 a 5 anos

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Lagoa com macrfitas -

Wetlands


Lagoa Estabilizao

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Lagoa Estabilizao

Principais Vantagens

Baixo custo de implantao, operao e manuteno; Baixo gasto energtico; Eficientes na remoo de matria orgnica (70% -

90%);

Melhor adequao ao meio natural; Maior diversidade biolgica -melhor ciclagem; Excelente remoo de patgenos; Produo de biomassa algal, a qual pode ser utilizada

para a produo de protena para consumo humano -

reso na psicultura

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Lagoa Estabilizao

Principais Desvantagens

Elevados requisitos de rea;

Performance varivel com as condies climticas;

Efluentes com elevadas concentraes de nutrientes e slidos em suspenso (algas);

Possibilidade de gerao de maus odores e proliferao de insetos;

Possibilidade de produo de toxinas (algas)

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Biodiscos

O que ?

Neste sistema um conjunto de discos (plstico) gira em torno de eixo horizontal, metade do disco

imerso no efluente a ser tratado e a outra fica

exposta ao ar;

Similar ao filtro biolgico (biomassa cresce aderida ao meio suporte)

Bactrias formam uma pelcula aderida a disco que, quando exposta ao ar, oxigenada e depois

quando novamente entra em contato com o

efluente contribui para a oxigenao deste

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Biodiscos

Ilustrao

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Processos Anaerbicos

Quando so adequados ?

Nas industrias que geram efluentes sem grandes variaes em suas caractersticas, ex:

Cervejeiras

Molho de Tomate

Refrigerantes

Em geral, no que diz respeito a remoo de carga orgnica, tem eficincia mdia e devem ser

complementados.

Tem custos de implantao e operao inferiores aos sistemas aerbios

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A digesto anaerbia um processo bioqumico complexo composto por vrias reaes sequenciais, cada uma com sua

populao bacteriana especfica;

Os microrganismos, que atuam na ausncia de oxignio molecular, promovem a transformao de compostos orgnicos

complexos (carboidratos, protenas e lipdios) em produtos mais

simples como o metano e gs carbnico;

Grande parte dos produtos da digesto anaerbia constituda por gases, que se desprendem da gua residuria, formando

uma fase gasosa = o Biogs.

Fases: Hidrlise; Acidognese; Acetognese e Metanognese

Como a bioqumica do processo?

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Quais os tipos?

Efluentes Industriais

RAFA (Reator Anaerbio de Fluxo Ascendente)

Efluentes Domsticos

FAFA (Filtros Anaerbios de Fluxo Ascendente)

Fossa sptica

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RAFA / UASB

O que ?

RAFA (Reator Anaerbio de Fluxo Ascendente) ou UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

Tambm chamado de reator anaerbio de manta de lodo (conc. de bactrias elevadas)

No reator a biomassa cresce dispersa no meio, formando pequenos grnulos

O efluente entra por baixo em fluxo ascendente

No topo h uma estrutura cnica que possibilita a separao dos gases (CO2 e metano) da biomassa

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RAFA / UASB

Consideraes

rea requerida para instalao reduzida : 0,05 a 0,10 m2/hab

Baixa produo de lodo e j sai estabilizado;

Maior controle sobre os maus odores

Custos de implantao: 30,00 a 40,00 R$/hab.

Custos operacionais: 1,50 a 2,00 R$/hab x ano

Apesar das grandes vantagens, encontram dificuldades em produzir efluentes que se enquadrem

aos padres ambientais (ps-tratamento)

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RAFA / UASB

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RAFA e Biogs

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Sistemas Anaerbios

H necessidade de Ps-Tratamento ?

Esgoto Tratado

(Efluente)

Eficincias Tpicas p/

Remoo de Poluentes

Matria Orgnica

350 mg DBO/L

Esgoto Bruto

(Afluente)

Nutrientes

30 mg NH3/L

Microrganismos

105 ~ 108

CF /100mL

Legislao Ambiental (Padro de Lanamento)

Matria Orgnica

40~160 mg DBO/L 40 a 85%

Nutrientes

30 mg NH3/L Baixa ou Nula

60 mg DBO/L ou

Eficincia > 60%

5 mg NH3/L

Baixa ( 1 log) Microrganismos

104 ~ 107

CF /100mL

No existe

Tratamentos Anaerbio

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Anaerbio + Aerbio

Aerbios:

Oxignio o aceptor final dos eltrons;

Gera CO2, gua e biomassa,

Anaerbios:

Compostos qumicos atuam como aceptor final dos eltrons

Gera CH4, lcool, cidos orgnicos e biomassa

Obs: Em decorrncia da alta quantidade de energia dos produtos finais dos processos anaerbios,

geralmente necessrio um posterior tratamento

aerbio

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Anaerbio + Aerbio

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Anaerbio + Aerbio

Reator RAFA + lodos ativados

Vantagens:

Substancial reduo da produo de lodo

Substancial reduo no consumo de energia

Pequena reduo no volume total das unidades

Reduo no consumo de produtos qumicos para desidratao

Menor nmero de unidades diferentes a serem implementadas

Menor necessidade de equipamentos

Maior simplicidade operacional

Desvantagem:

Menor capacitao para remoo biolgica de nutrientes (N e P)

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Comparao

Item Parmetros /

Unidades

Convencional Aerao

prolongada

RAFA +

lodo

Idade do lodo Dias 4 a 10 18 a 30 6 a 10

Eficincia de

remoo

DBO

DQO

SS(%)

Amnia(%)

N (%)

P (%)

Coliformes (%)

85 95 85 90 85 95 85 95 25 30 25 30 60 90

93 98 90 95 85 95 90 95 15 25 10 20 70 95

85 95 83 90 85 95 75 90 15 25 10 20 70 95

rea requerida rea (m2/hab) 0,2 0,3 0,25 0,35 0,2 0,3

Massa do lodo (g ST/hab.dia) - antes

(g ST/hab.dia) - depois

60 80 30 45

40 45 40 45

20 30 20 30

Custo Implantao (R$/hab)

Operao (R$/hab.ano)

80 150 10 18

70 120 10 18

60 100 7 12

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Anaerbio + Aerbio

Sistemas combinados: Reator RAFA + lagoas

de Polimento

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Anaerbio + Aerbio

Sistemas combinados: Reator RAFA +

aplicao no solo

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Cavalcanti, Jos Eduardo W. de A. Manual de Tratamento de Efluentes Industriais ABES Associao Brasileira de Engenharia Sanitria e

Ambiental ( Cap. 12 Tratamento Biolgicos)

Telles, Dirceu DAlkmin & Costa, Regina Hellena Pacca Guimares Reso da gua Conceitos, Teorias e Prticas Cap 6 (Tratamento de Efluentes)

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