estações de tratamento de águas residuais urbanas...
TRANSCRIPT
Ana Sofia Ferreira up201705640@ fe.up.pt
Catarina Milhomens up201704270@ fe.up.pt
Cláudio Santos up201705678@ fe.up.pt
Helena Abelha up201704141@ fe.up.pt
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Estações de tratamento de águas residuais urbanas
- Remoção de matéria orgânica
Projeto FEUP 2017/2018 – Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente
Coordenadores gerais: Manuel Firmino Torres e Sara Ferreira Coordenador de curso: Margarida Bastos
Supervisor: Margarida Bastos
Data de entrega: 16 de outubro de 2017
Autores do grupo MIEA101_01
Inês Costa up201705707@ fe.up.pt
Maria Carolina Duarte [email protected]
Tomás Miranda up201704718@ fe.up.pt
Monitor: Catarina Castro; Catarina Santos; Filipe Moisés
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP
2 ETAR – Remoção de matéria orgânica
Resumo No presente trabalho foi estudado, de forma generalizada, o
funcionamento de uma ETAR, incidindo, particularmente na fase de remoção da
matéria orgânica, tendo como referência a ETAR de Parada.
Foi, também, realizada uma atividade laboratorial, na qual foram
analisadas três amostras de água residual de três diferentes etapas de
tratamento: (1) entrada na estação de tratamento; (2) tratamento biológico e (3)
saída da ETAR. Calculou-se, para cada uma das amostras, a concentração de
CQO (Carência Química de Oxigénio) utilizando uma curva de calibração, após
a determinação da quantidade de crómio (Cr3+, que é um dos produtos
resultantes da oxidação da matéria orgânica pelo Cr6+) através do processo de
espetrofotometria e avaliou-se a partir de que momento a concentração de CQO
das águas está em conformidade com os valores expressos na legislação para
que as águas possam ser descarregadas no meio ambiente.
O valor de CQO diminuiu 87% entre a entrada e a saída das águas
residuais na ETAR de Parada, pelo que se conclui que o processo tem uma
grande eficácia e que, apenas finalizados todos os tratamentos, o valor de CQO
presente na água (100,86 mg O2/L – valor obtido após a análise da amostra 3) se
encontra abaixo do valor máximo indicado na legislação (150 mg O2/L; Decreto-
Lei nº 236/98, anexo XVIII), sendo, então, permitida a descarga das águas
residuais.
Palavras-Chave Microrganismos aeróbios, microrganismos anaeróbicos, águas residuais,
espetrofotometria, Carência Química de Oxigénio, matéria orgânica.
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP
3 ETAR – Remoção de matéria orgânica
Índice geral
1.Introdução ................................................................................................................................. 6
2. Revisão Bibliográfica .............................................................................................................. 7
2.1 Contexto Teórico – Funcionamento da ETAR .............................................................. 7
2.1.1 Tratamento Preliminar .............................................................................................. 7
2.1.2 Tratamento Primário ................................................................................................. 7
2.1.3 Tratamento Secundário ........................................................................................... 8
2.1.4 Tratamento Terciário .............................................................................................. 10
2.1.5 Tratamento das Lamas ........................................................................................... 10
2.2 O tratamento da matéria orgânica na ETAR .............................................................. 11
2.2.1 Processos Aeróbios ................................................................................................ 12
2.2.1 Processos Anaeróbios............................................................................................ 12
3. Atividade laboratorial de estudo ..................................................................................... 13
4. Resultados e discussão ................................................................................................... 14
5. Conclusão .......................................................................................................................... 17
Anexos ........................................................................................................................................ 19
Anexo 1 – Cálculos da amostra 1, EXCEL ........................................................................ 19
Anexo 2 – Cálculos da amostra 2, EXCEL ........................................................................ 19
Anexo 3 – Cálculos da amostra 3, EXCEL ........................................................................ 19
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP
4 ETAR – Remoção de matéria orgânica
Índice de Figuras e Índice de Tabelas
Índice de Figuras Figura 1 - Vista superior da ETAR de Parada ......................................................................... 6
Figura 2 - Esquema síntese dos tratamentos da ETAR de Parada .................................... 11
Figura 3 - Esquema do processo Aeróbio ............................................................................ 12
Figura 4 - Esquema do processo Anaeróbio ........................................................................ 12
Figure 5 - Curva de calibração da carência química de oxigénio pelo método de fluxo 14
Índice de Tabelas Tabela 1 - Resultados experimentais da análise da amostra 1 .......................................... 15
Tabela 2 - Resultados experimentais da análise da amostra 2 .......................................... 15
Table 3 - Resultados experimentais da análise da amostra 3 ............................................ 15
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP
5 ETAR – Remoção de matéria orgânica
Glossário
ETAR – Estação de Tratamento de Águas Residuais
CQO – Carência Química de Oxigénio
CBO – Carência Bioquímica de Oxigénio
S – Desvio padrão
Calagem – operação de misturar terra com cal
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP
6 ETAR – Remoção de matéria orgânica
1.Introdução Como sabemos, a água é um bem essencial, portanto, existe um grande
interesse em diminuir as cargas poluentes das águas residuais de modo a
poderem ser devolvidas ao meio ambiente. Foi, então, explorado o
funcionamento de uma ETAR, em particular a remoção da matéria orgânica,
tendo como referência a ETAR de Parada (Figura 1).
A ETAR de Parada está localizada em Águas Santas, Maia e apoia cerca
de 75% do concelho da Maia e uma grande parte da freguesia de S. Mamede
Infesta, do concelho de Matosinhos, abrangendo aproximadamente 80000
habitantes.
De um modo geral, o tratamento das águas numa ETAR passa por três
etapas: um primeiro tratamento preliminar, onde se removem principalmente
areias (gradagem, desarenação e decantação); um tratamento secundário,
tratamento físico-químico (equalização de caudais, floculação, flotação, sistema
de lamas ativadas, adsorção, colunas de carvão ativado, desinfeção, permuta
iónica, etc.) e um último tratamento biológico(processos aeróbios, processos
anaeróbios, decantação, remoção de sólidos flutuantes). Mesmo depois de
realizados todos estes processos é ainda necessário que se verifique se todos os
componentes que se encontram na água cumpram os valores referidos na
legislação para que seja possível dar-se a descarga das águas tratadas.
O nosso estudo incide especificamente na remoção da matéria orgânica
que se insere no tratamento secundário.
Durante o nosso trabalho, realizámos, também, uma atividade laboratorial,
na qual utilizámos o método da espetrofometria, que consiste no estudo da
interação da luz com a matéria para medir a concentração de certas soluções.
Pode ser utilizada também para identificar e quantificar substâncias químicas a
partir da medição da absorção (absorvância) e transmissão (transmitância) de luz
que passa através da amostra.
Figura 1 - Vista superior da ETAR de Parada
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP
7 ETAR – Remoção de matéria orgânica
2. Revisão Bibliográfica
2.1 Contexto Teórico – Funcionamento da ETAR Uma ETAR (Estação de Tratamento de Águas Residuais) é uma unidade
de purificação e processamento de efluentes de origem doméstica, urbana ou
industrial. Tem como principal função receber e tratar as águas residuais (que
foram anteriormente utilizadas para atividades do quotidiano tais como: cozinhar,
tomar banho, ou seja, o esgoto), de tal maneira que possam ser devolvidas ao
meio ambiente, em condições seguras. Estas estações de tratamento englobam
quatro fases de tratamento (figura 2).
2.1.1 Tratamento Preliminar O pré-tratamento ou o tratamento preliminar, que é o anterior ao primário,
está dividido em três fases. Estas são gradagem, desarenação e
desengorduramento. Na primeira fase, os esgotos são sujeitos à separação dos
sólidos de maiores dimensões através do processo de gradagem que pode ser
elaborada através de grades finas e/ou peneiras rotativas ou mesmo através de
fossas sépticas. O efluente é posteriormente sujeito a uma desarenação (onde
são removidos sólidos tais como areias e outros detritos minerais inertes e
pesados, que tenham velocidade de sedimentação ou gravidades superiores às
dos sólidos orgânicos. Assim, estes vão para o fundo do tanque enquanto que a
matéria orgânica de sedimentação mais lenta, permanece em suspensão e passa
para as unidades seguintes. A remoção das areias e outros detritos efetua-se
para a proteção de bombas e outros equipamentos e desengorduramento, que é
um processo gravítico auxiliado por um pré-arejamento. As fases enunciadas
podem ocorrer de um modo isolado ou num sistema compacto, conjunto. [1] [2] [3]
2.1.2 Tratamento Primário O tratamento primário ou intitulado de físico-químico é mais usado na
indústria e caracteriza-se por ser uma mistura de processos físicos de
decantação, (que é um processo de separação que permite separar misturas
heterogéneas), e processos químicos como a alteração normal do pH e a adição
de um coagulação, onde as partículas coloidais são neutralizadas e aglutinadas
em partículas de maiores dimensões (maior volume e maior peso) através do uso
de coagulantes (reagentes químicos), que comprimem a camada mais externa
das partículas permitindo que o seu tamanho fique muito reduzido, diminuindo a
repulsão entre elas, sendo ainda promovida a agregação das partículas com
agitação. De forma a maximizar ainda mais a eficiência do processo de
coagulação, pode recorrer-se a um processo de floculação, que consiste na
agregação das partículas neutralizadas na fase de coagulação, formando-se
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP
8 ETAR – Remoção de matéria orgânica
flocos com a ajuda de um floculante (polímero) que se liga às mesmas através de
“pontes”. Os flocos vão aumentando a densidade e tamanho, permitindo a sua
sedimentação por ação da gravidade, de forma a mais tarde poderem ser
separados da água por processos como a decantação, filtração e flotação. A
separação da fase sólida, neste tratamento, é feita por flotação, em que se
introduz uma fase gasosa, elevando à superfície os sólidos com densidades
iguais ou superiores às do líquido em que são suspensos. Estas microbolhas de
ar formam uma cortina de ar ascendente, apanhando no seu caminho a matéria
a separar, flotação por ar dissolvido ou Dissolved Air Flotation (DAF). Os
aglomerados de partículas com bolhas de ar sobem para a superfície do flotador,
onde são removidos com utilização de um raspador. A alteração do pH irá ser
bastante crucial neste tratamento, visto que a grande parte dos tratamentos
seguintes ao efluente irão depender de um intervalo de pH ideal. Tal como dito
anteriormente, uma enorme parte da matéria proveniente da poluição irá ser
separada em fases de coagulação/floculação, visto que estes processos
trabalham de forma conjunta, ou seja, irá haver uma agregação da matéria em
flóculos de maior peso por intermédio de químicos coagulantes e floculantes. As
lamas resultantes irão ser encaminhadas para posterior processamento. Para
uma depuração mais elevada neste tratamento, existem processos industriais,
que recorrem a sistemas de osmose permitindo obter um efluente de elevada
qualidade, tanto maior quanto menor for a porosidade das membranas. [4] [5]
2.1.3 Tratamento Secundário Seguidamente, vem o tratamento secundário ou biológico, o principal
tratamento de um efluente urbano. Que consiste na utilização de um reator
biológico e posterior decantação. Assim sendo, a água irá para um tanque
designado por reator biológico, no qual a matéria orgânica é consumida por
microrganismos, ou seja, onde ocorrem reduções das cargas orgânicas de um
efluente através da sua digestão anaeróbia e/ou aeróbia por microrganismos que
necessitarão de oxigénio para eliminar/degradar a matéria orgânica funcionando
assim em aerobiose. Todavia, com a posterior utilização de um elevado número
de microrganismos, há a necessidade de as águas residuais passarem para um
segundo tanque, onde ocorre a decantação, de tal forma que é nesta fase que é
reduzida a maior parte dos sólidos suspensos totais (SST), da carência química
de oxigénio (CQO) e da carência bioquímica de oxigénio (CBO5), requerendo,
então, tal como foi dito, um decantador primário para a decantação das lamas
primárias, um tanque aeróbio onde se exalta a oxigenação do efluente necessária
ao metabolismo da matéria orgânica pelos microrganismos e um decantador
secundário que permite a decantação das lamas secundárias para voltarem a ser
submetidas ao processamento. Dos diferentes tipos de tratamento aeróbio é de
destacar o sistema de lamas ativadas, que consiste numa cultura microbiológica
de enriquecimento, constituída por uma associação de micro e macro-
organismos que metabolizam substâncias orgânicas e inorgânicas do afluente
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP
9 ETAR – Remoção de matéria orgânica
transformando-as em formas ambientalmente aceites. O sistema é composto, de
uma forma geral, por um reator biológico (tanque de arejamento) e um
decantador secundário. O sucesso deste processo assenta na rápida e completa
separação física (por gravidade) entre a fase líquida e a biomassa celular,
designada por lama e que aparece sob a forma de flocos no decantador
secundário;
- Leitos percoladores, indevidamente denominados filtros biológicos, que
consistem num leito de material altamente permeável, aos quais se aderem os
micro-organismos e através dos quais o líquido a ser tratado é percolado (fluxo
descendente). O material de enchimento é normalmente constituído por pedras,
com diâmetro variado entre 25 e 100 mm. São construídos com um dreno inferior
para coleta do líquido tratado e dos sólidos biológicos que se desprendem do
material do leito. Esse sistema de drenagem é importante, tanto para coletar os
líquidos já percolados, como para permitir a circulação do ar através do leito. Os
líquidos coletados são encaminhados a um decantador, onde os sólidos são
separados do efluente final. É comum, na prática, uma parte dos líquidos
coletados no sistema de drenagem, ou do efluente final, retornar ao filtro para
diluir o esgoto afluente ou ainda manter as taxas de aplicação superficial mínimas,
adequadas à boa operação do sistema. Sobre a superfície do enchimento
constituinte do meio filtrante forma-se uma película biológica, que serve de
suporte aos microrganismos que se encarregam de remover a matéria orgânica
dissolvida nas águas residuais. Esses microrganismos são predominantemente
bactérias aeróbias, pelo que é necessário promover adequada ventilação do
meio de enchimento. Este objetivo consegue-se facilmente através de aberturas
no fundo da parede exterior, desde que o leito percolador não esteja enterrado;
os biodiscos ou discos biológicos são a evolução natural dos leitos percoladores.
Este sistema, em semelhança aos leitos percoladores recorre, também, a
processos biológicos aeróbios de degradação da matéria orgânica, em filme fixo.
O filme fica preso ao disco e, como é necessário que exista uma grande área de
contacto, unem-se paralelamente vários discos rugosos e de pequena espessura,
com rugosidade, para permitir uma elevada aderência dos microrganismos. Os
discos, enquanto giram, são mergulhados, parcialmente, num canalete com água
residual garantindo que os microrganismos estão alternadamente em contacto
com o ar e com matéria orgânica. A lagunagem é processo mais próximo da
simulação das condições naturais. A água residual atravessa uma série de lagoas
onde são realizados processos semelhantes aos que sucedem no meio ambiente.
As lagoas podem ser anaeróbias, facultativas ou de maturação (onde se dá a
remoção de organismos patogénicos). Existe ainda uma técnica intermédia onde
são conjugadas características tanto do processo das lamas ativas como da
lagunagem. Devido a esta técnica depender bastante de fatores naturais e ao
facto de serem libertados odore desagradáveis esta técnica acaba por não ser
muito utilizada. No entanto, existem, também, vantagens, como a simplicidade e
economia da construção e manutenção da unidade. A eficiência deste tratamento
chega a alcançar os 95% o que se traduz numa grande diminuição ao nível da
poluição por matéria orgânica. [6] [7] [8]
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP
10 ETAR – Remoção de matéria orgânica
2.1.4 Tratamento Terciário É no tratamento terciário que irá ocorrer a desinfeção das águas residuais
tratadas, ou seja, é neste tratamento que os nutrientes, poluentes específicos e
bactérias existentes na água irão ser removidos. Esses nutrientes são
regularmente o azoto e o fósforo, e podem ser removidos de modo isolado ou
em conjunto. Este tratamento é executado numa lagoa de maturação onde se
adiciona cloro ou carvão para auxiliar a absorção das partículas existentes na
água, ou seja, é necessário um reservatório anóxico e anaeróbio, respetivamente,
para o seu processamento. Apesar de, na linha de tratamento, estes reservatórios
se situarem entre o decantador primário e o tanque aeróbio, a remoção de
nutrientes enquadra-se no tratamento terciário. Nesta fase do tratamento o
efluente possui uma carga poluente muito reduzida, logo, após uma filtração num
leito de areia calibrada e uma posterior desinfeção (por ultravioletas, visto que a
cloração em efluentes origina compostos organoclorados, que são nefastos para
os ecossistemas), já poderá ser lançado para o meio ambiente ou para
aproveitamento (rega, lavagens de pavimentos ou viaturas, combate a fogos e
processos industriais). [4][9][10]
2.1.5 Tratamento das Lamas Para concluir, o último é o Tratamento das Lamas. Na linha final do
tratamento iremos obter um efluente com um baixo nível de poluição que pode
ser lançado para o meio e três tipos de lamas: as lamas primárias (da 1ª fase do
tratamento); as lamas biológicas (dos processos de tratamento biológicos após a
decantação secundária); e as lamas químicas (de processos de tratamento em
que sejam utilizados reagentes químicos). Depois dos três tratamentos, as lamas
provenientes das águas são colocadas em reservatórios especiais sendo
posteriormente desidratadas. As características das lamas (físicas, químicas,
bacteriológicas) variam conforme a água residual tratada e com os processos de
tratamento. Sendo assim, podem possuir microrganismos patogénicos e um teor
de humidade elevado (cerca de 70%) e, naturalmente, precisam de ser
desidratadas e desinfetadas para as tornar inertes através de sistemas de
desidratação mecânica e/ou química e calagem das lamas. Assim, se as lamas e
os resíduos não afetarem negativamente o meio poderão ser aproveitados para
a atividade agrícola, a recuperação de solos, a selagem e o recobrimento de
aterros sanitários ou ainda serem utilizados na construção civil. Podem, também,
ser incinerados, visto que contêm valor calorífico (combustível) para as
incineradoras e podem ainda ser colocados em decompositores orgânicos para
posteriormente poderem ser utilizados como adubo fertilizante. [9] [10]
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP
11 ETAR – Remoção de matéria orgânica
2.2 O tratamento da matéria orgânica na ETAR
A CQO (carência química de oxigénio) é a quantidade de matéria orgânica
que se encontra na água residual e que está suscetível a ser oxidada dando
origem a dióxido de carbono, água ou matéria inorgânica. O CQO é uma medida
indireta pois esse valor é obtido pela medição da quantidade de oxigénio que foi
consumido durante os processos de oxidação da matéria orgânica.
A remoção de matéria orgânica (contendo azoto e fósforo) em águas
poluentes é encarado como um processo de extrema importância na medida em
que evita e minimiza a formação de produtos prejudiciais em estações de
tratamento de águas residuais (ETAR). Desta forma, é essencial e necessário
utilizar métodos que combatam e eliminem estes resíduos, ou seja a matéria
orgânica, e, por isso, as águas residuais são submetidas a uma série de
tratamentos, entre os quais o tratamento biológico, tratamento este dispendioso
e que ocupa uma grande área da estação de tratamento.
O tratamento biológico ocorre com a presença de bactérias específicas
que decompõe a matéria orgânica. Estes microrganismos utilizam a matéria
orgânica como fonte de energia para a sua síntese celular, o que faz com que a
concentração de CQO diminua de tal modo que se encontre dentro dos
parâmetros exigidos pela lei, podendo depois esta água residual ser
descarregada para os rios.
Essa decomposição pode ocorrer em condições aeróbias ou anaeróbias. [11] [16]
Figura 2 - Esquema síntese dos tratamentos da ETAR de Parada
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP
12 ETAR – Remoção de matéria orgânica
2.2.1 Processos Aeróbios Neste processo, o efluente necessita, primeiramente, de ser submetido a
temperaturas adequadas, pH controlado e oxigénio, de forma a garantir a
sobrevivência das bactérias aeróbias utilizadas.
Este processo, esquematizado na figura 3, tem um elevado rendimento,
dado que alcança maiores taxas de remoção da matéria orgânica, não existe
qualquer libertação de odores e possui maior competência em absorver
substâncias mais difíceis de serem degradadas. As suas desvantagens são o
facto de não só necessitar de uma grande área para a sua implantação, como
também o seu elevado gasto de energia, visto ser precisa uma grande quantidade
de oxigénio bem como bombas que façam o mesmo borbulhar. [12] [13] [14] [15] [16]
2.2.1 Processos Anaeróbios
Estre tratamento, esquematizado na figura 4, ao contrário do anterior não
precisa de oxigénio, dado que são utilizados microrganismos anaeróbios, os
quais transformam a matéria orgânica em dióxido de carbono, metano e
biomassa. Assim como nos processos anaeróbios existem certos parâmetros a
cumprir de temperatura, pH, alcalinidade entre outros fatores que condicionam a
reação.
Este processo, infelizmente, pode libertar odores, necessita de temperaturas
relativamente altas (30-35º) para uma boa operação e também tem uma lenta
taxa de crescimento das bactérias, que resulta em longos períodos de espera
para que se possa iniciar o procedimento. Pelo contrário, tem uma mecânica
reduzida e pouco consumo energético, trata de efluentes com alta concentração
de matéria orgânica e, em geral, necessita de uma menor área de
implementação. [12] [14] [15] [16]
Matéria orgânica
+ O2
Microorganismos
Aeróbios
Novas células (CO2
+ H2O) + Energia
Matéria orgânica
Novas células (CH4 +
CO2 [H2S, H2]
produtos
intermediários) +
energia
Figura 3 - Esquema do processo Aeróbio
Microorganismos
Anaeróbios
Figura 4 - Esquema do processo Anaeróbio
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP
13 ETAR – Remoção de matéria orgânica
3. Atividade laboratorial de estudo
A atividade laboratorial consistiu na análise de amostras de água residual em
três fases do processo do tratamento na ETAR de Parada, com o objetivo de se
estudar e observar a concentração na carência química de oxigénio (CQO)
nessas águas.
De forma a fazer uma análise rigorosa da remoção de CQO ao longo do
processo, foi necessário estudar três amostras de água residual, uma à entrada
da estação de tratamento de águas (1), uma outra à entrada do tratamento
biológico (2) e por fim à saída da ETAR (3).
A experiência estava dividida em 3 fases de análise que correspondia às três
amostras de água residual.
No início da atividade laboratorial tinham-se 4 tubos, um com a designação
de branco e os restantes com o nome da amostra (água residual), todos estes
tubos já continham 3,5ml de solução catalisadora, constituída por uma solução
de sulfato de prata em ácido sulfúrico concentrado (5,5 g de Ag2SO4) por 1 Kg
de H2SO4. Seguidamente, adicionaram-se 2,5 ml de água destilada ao tubo com
a designação de branco, utilizando uma pipeta graduada de 5 ml com uma
incerteza de ± 0,03 ml e nos outros tubos juntaram-se 2,5 ml de água residual de
uma determinada fase do tratamento com a utilização da mesma pipeta.
Por fim, adicionaram-se a todos os tubos 1,5 ml da solução de digestão,
utilizando uma pipeta graduada de 2 ml com uma incerteza de ±0,01 ml. A
solução de digestão era uma solução de dicromato de potássio (K2Cr2O7, 10,246
g), previamente seco, sulfato de mercúrio (HgSO4, 33,3 g), ácido sulfúrico
concentrado (H2SO4, 167ml) em 1000ml de água destilada. Posteriormente,
colocaram-se todos os tubos no bloco de aquecimento a uma temperatura de
150 °C. Passadas duas horas, retiraram-se os tubos do aquecimento deixando-
os arrefecer lentamente.
No final, utilizou-se um fotómetro no comprimento de onda 605 nm e mediu-
se a absorvância de todas as amostras. Ao valor obtido pelo fotómetro, subtraiu-
se o valor da absorvância do tubo com a designação branco. Tendo sido
facultado um gráfico com uma equação que representava a relação entre a
absorvância e a concentração de CQO na amostra [figura 5] e assim calculou-se
o valor de CQO para cada tubo.
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP
14 ETAR – Remoção de matéria orgânica
4. Resultados e discussão
Com a utilização da equação que estabelece a relação entre a absorvância e
a concentração (equação 1) conseguiu-se determinar a concentração de CQO
em cada amostra.
A partir da equação 1 foi possível obter a concentração em função da
absorvância (equação 2).
Os cálculos foram realizados da mesma forma para as três amostras (1), (2)
e (3).
Na tabela 1 estão os resultados obtidos a partir da analise da água residual
à entrada da ETAR. O CQO médio da amostra 1 é de 391,75 (mg O2/L) com
desvio-padrão de 6,240 (mg O2/L) (equação 3). Tanto a primeira como a segunda
amostra tiveram de ser previamente diluídas, de modo a poder ser utilizada a
curva de calibração acima (figura 5), segundo um fator de diluição de dois (2).
Logo a concentração da amostra 1 original é de 783,50 mg O2/L.
Figure 5 - Curva de calibração da carência química de oxigénio pelo método de fluxo
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP
15 ETAR – Remoção de matéria orgânica
Tabela 1 - Resultados experimentais da análise da amostra 1
𝑠 = √∑ (𝑥 − �̅�)2𝑛
1
𝑛 − 1 = 6.240 (𝑚𝑔 𝑂2 𝐿⁄ ) (𝑒𝑞𝑢𝑎ç𝑎𝑜 3)
Seguidamente, apresentam-se na tabela 2 os resultados da água à entrada
do tratamento biológico. O valor médio de CQO à entrada do sistema
biológico é de 348,50 (mg O2/L) tendo um desvio padrão de 8,27 (mg O2/L)
(equação 4). Tal como referido anteriormente, também esta amostra foi
diluída segundo um fator de diluição de dois (2), logo a concentração da
amostra 2 (concentrada) é de 697,00 (mg O2/L)
Tabela 2 - Resultados experimentais da análise da amostra 2
Amostras Absorvância Absorvância Corrigida CQO(mg/O2l)
B 0,003 0,000 4,95
A EB-1 0,145 0,162 339,86
A EB-2 0,149 0,146 349,29
A EB-3 0,152 0,149 356,37
𝑠 = 8.27 (𝑚𝑔 𝑂2 𝐿⁄ ) (𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 4)
Por fim, o CQO à saída da ETAR é de 100,86 (mg O2/L) com um desvio-
padrão de 5,45 (mg O2/L) (equação 5).
Tabela 3 - Resultados experimentais da análise da amostra 3
Amostras Absorvância Absorvância Corrigida
CQO (mg O2/L)
B 0,007 0,000 4,95
S1 0,049 0,042 104,01
S2 0,045 0,038 94,58
S3 0,049 0,042 104,01
Amostra Absorvância Absorvância
Corrigida
CQO
(mg O2/L)
B 0,007 0,000 4,95
AE-1 0,168 0,161 384,67
AE-2 0,172 0,165 394,10
AE-3 0,173 0,166 396,46
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP
16 ETAR – Remoção de matéria orgânica
𝑠 = 5.45 (𝑚𝑔 𝑂2 𝐿⁄ ) (𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 5)
Como seria de esperar, a concentração de CQO mais elevada foi a da
amostra 1, à entrada da estação de tratamento de águas e esta vai diminuindo,
consequentemente, à medida que nos aproximamos da saída da ETAR.
Ao analisar os valores retira-se que a concentração de CQO diminui
ligeiramente entre a amostra à entrada do tratamento biológico (2) e à entrada
da ETAR (1), cerca de 11%. Esta diminuição não é muito significativa, pois os
processos que foram efetuados não tinham como objetivo especifico reduzir a
concentração de CQO.
Comparando agora os valores de CQO à saída da ETAR (3) com os valores
à entrada do sistema biológico (2), observa-se um grande decréscimo de CQO,
cerca de 71%, isto ocorre, dado que a água residual sofreu um conjunto de
tratamentos aeróbios e anaeróbios, que tinham como objetivo diminuir a
concentração de CQO.
Estabelecendo, agora, uma relação entre a concentração de CQO à
entrada da estação de tratamento de água (1), com a saída da ETAR (2),
observamos que houve uma diminuição de cerca de 87%.
Analisando estes resultados, pode-se concluir que houve uma diminuição
significativa da concentração de CQO nas águas residuais após os tratamentos,
e que os valores de CQO se encontram abaixo de 150 mg O2/L, que é o valor
limite imposto pela legislação (Decreto-Lei nº 236/98, anexo XVIII).
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP
17 ETAR – Remoção de matéria orgânica
5. Conclusão
A água é um bem indispensável à vida, sendo por isso extremamente
importante preservá-la e torná-la o mais pura e saudável possível. Para que isto
aconteça, existem as ETAR’s que são responsáveis por receber e tratar as águas
residuais, de modo a que estas sejam devolvidas ao meio ambiente, em
condições adequadas.
Após a realização da análise das amostras de águas residuais, em especial as
amostras recolhidas à entrada (1) e à saída (2) da ETAR, é possível afirmar que
o tratamento do CQO na ETAR de Parada é, realmente, bastante eficaz, tendo
reduzido 87% de matéria orgânica do afluente. O valor da concentração de CQO
à saída da ETAR (100,86 mg O2/L) é inferior ao valor máximo indicado na
legislação (150,00 mg O2/L) sendo, então, permitida a descarga das águas para
o meio ambiente.
Em suma, com a realização deste trabalho, conseguimos verificar que a ETAR
de Parada cumpre os valores estabelecidos e os requisitos necessários pela
legislação relativos à descarga das águas residuais na natureza e por isso detém
um papel relevante para a melhoria das águas e preservação do meio.
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP
18 ETAR – Remoção de matéria orgânica
6. Referências Bibliográficas
[1] Soares, Ana et al. (2009). ETAR. Acedido a 9/10/2017 em
http://w3.ualg.pt/~hgalvao/MicroMarinha/Tutoriais2009/ETARs.pdf.
[2] Geonatura. (2017). Estações Elevatórias. Acedido a 9/10/2017 em
https://www.geonatura.pt/servicos/tratamento-de-aguas-
residuais/?gclid=EAIaIQobChMIzqa0mO7e1gIVhz4bCh2W8gEBEAAYASAAEgIdK_
D_BwE .
[3] Interagua. (2016). Unidade compacta de flotação. Acedido a 6/10/2017 em
https://www.interagua.pt/2016/03/15/unidade-compacta-de-flotacao/.
[4] ETAR & ETARI. Tratamento Preliminar. Acedido a 6/10/2017 em
http://csgquiagua.webnode.pt/etar/tratamentos-de-aguas-residuais/tratamento-
preliminar/.
[5] Luizi, Rui. (2012). Operação de Sistemas de Tratamento de Águas Residuais por
Lamas Activadas com Arejamento Prolongado. Acedido a 9/10/2017 em
https://fenix.tecnico.ulisboa.pt/downloadFile/395144087536/TesePO_ETAR_AP.pdf.
[6] Sommer, Henrique. (2012). Tratamentos de Águas Residuais. Acedido a 5/10/2017
em http://www.bio4life.pontogdegiro.com/index.php/preservacao-
ambiental/tratamento-de-aguas-residuais.
[7] Naturlink - Informação Ambiental, S.A.. (2009). Tecnologias de Tratamento de Águas
Residuais Urbanas. Acedido a 4/10/2017 em
http://naturlink.pt/article.aspx?menuid=6&cid=94055&bl=1&viewall=true.
[8] AqQualidade, Lda - Engenharia e tratamento de águas e esgotos.(2009). ETAR´s
lamas activadas. Acedido a 11/10/2017 em
http://www.aqqualidade.com/index.php?option=com_content&view=article&id=22&I
temid=29.
[9] Água Públicas do Alentejo – Grupo Águas de Portugal. Tratamento de Águas
Residuais. Acedido a 7/10/2017 em http://www.agda.pt/tratamento-de-aguas-
residuais.html.
[10] Oliveira, Ana. (2012). Avaliação do Estado de Funcionamento Geral da ETAR do
Febros (Vila Nova de Gaia). Acedido a 5/10/2017
https://www.google.pt/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=8&ved=0ahUKE
wiJ1uHL6-
HWAhVKXhoKHVLNDS0QFghDMAc&url=https%3A%2F%2Fsigarra.up.pt%2Fflup%
2Fpt%2Fpub_geral.show_file%3Fpi_gdoc_id%3D61600&usg=AOvVaw0hSN5boS-
DLtnkcSzaIl0i .
[11] Grundfos. CQO (Carência Química de Oxigénio). Acedido a 10/10/2017 em
http://pt.grundfos.com/servico/encyclopedia-search/cod-chemical-
oxygendemand.html .
[12] Morais, Francisca. Carência Química de Oxigénio. Acedido a 10/10/2017 em
https://sigarra.up.pt/feup/pt/pub_geral.show_file?pi_gdoc_id=360163 .
[13] Ecobacterias. Bioaumentação para a redução da CQO, controlo de odores,
tratamento de lamas residuais e choque tóxico. Acedido a 9/10/2017 em
http://www.ecobacterias.com/bioaumentacao-para-a-reducao-da-cqo-controlo-de-
odores-tratamento-de-lamas-residuais-e-choque-toxico/.
[14] Cavaleiro, Ana. Os microorganismos no tratamento biológico de águas residuais.
Acedido a 11/10/2017 em
http://www.esac.pt/Abelho/MicroAmbiental/palestra_MicroAmb09.pdf .
[15] Leal, Cristiano. (2012). Microbiologia ambiental. Acedido a 6/10/2017 em
http://www.esac.pt/Abelho/MicroAmbiental/aula%20Microbiologia%20ambiental_20
12.pdf.
[16] Soares, Sara. Carência Química de Oxigénio. Acedido a 10/10/2017 em
https://sigarra.up.pt/feup/pt/pub_geral.show_file?pi_gdoc_id=375538 . [17] Decreto-Lei nº 236/98, anexo XVIII. Acedido a 7/10/2017 a
https://dre.pt/application/dir/pdf1sdip/1998/08/176A00/36763722.pdf .
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP
19 ETAR – Remoção de matéria orgânica
Anexos
Anexo 1 – Cálculos da amostra 1, EXCEL
Anexo 2 – Cálculos da amostra 2, EXCEL
Anexo 3 – Cálculos da amostra 3, EXCEL