fundamentos do controle de poluição das Águas...aula 05 e 06 tratamento efluentes 24.11.18 author...

Fundamentos do Controle de Poluição

das Águas

24/11/2018

Exercícios

3. Supondo que um efluente de indústriatêxtil, após equalização, acerto de pH eadição de nutrientes, seja submetido a umtratamento biológico através de um sistemade lodos ativados e encaminhado a um rioClasse 2, verifique o atendimento aosPadrões de Emissão (PE) e de Qualidade doCorpo Receptor (PQ) em relação a matériaorgânica.

Caso o Padrão de Qualidade não sejaatendido, qual será a eficiência mínima, emtermos de DBO, e a vazão de Q7,10 do corporeceptor para o atendimento?

• DBO efluente industrial bruto: 800,00 mg/L

• DBO efluente industrial tratado: 80,00 mg/L

• DBO do rio a montante do lançamento: 2,00mg/L

• Q7,10 do rio: 12.000 m3/d

• Vazão média do efluente bruto: 600 m3/d

• Padrão de Emissão: eficiência mínima deremoção de carga orgânica = 80%

• Padrão de Qualidade: DBO ≤ 5,00 mg/L O2

1. Atendimento a PE

COPOT = Q (m3/d) x DBOB (kg/m3)

COPOT = 600 x 0,80 = 480 kg DBO/d

COREM = Q (m3/d) x DBOT (kg/m3)

COREM = 600 x 0,08 = 48 kg DBO/d

E = COPOT - COREM x 100 = 480 – 48 x 100 = 90%COPOT 480

E = 90% > 80% Atende PE

2. Atendimento a PQ

DBOM= Q7,10 (m3/d) x DBORio (mg/L) + Q (m3/d) x DBOT (mg/L)

Q7,10 (m3/d) + Q (m3/d)

DBOM = 12.000 x 2,00 + 600 x 80 = 24.000 + 48.00012.000 + 600 12.600

DBOM = 5,70 mg/L > 5,00 mg/L

Não atende PQ

3A. Atendimento a PQ (DBO máx. de lançamento)


Q7,10 (m3/d) + Q (m3/d)

5,00 = 12.000 x 2,00 + 600 x DBOT (mg/L)12.000 + 600

5,00 x 12.600 = 24.000 + 600 DBOT

DBOT = 63.000 – 24.000 = 65,00 mg/L 600

E = DBOB – DBOT x 100 = 800 – 65 x 100DBOB 800

E = 91,875%

3B. Atendimento a PQ (Vazão Q7,10 corpo receptor)


Q7,10 (m3/d) + Q (m3/d)

5,00 = Q7,10 x 2,00 + 600 x 80 Q7,10 + 600

5,00 x (Q7,10 + 600) = Q7,10 x 2,00 + 48.000

5,00 x Q7,10 + 3.000 = 2 x Q7,10 + 48.000

3,00 x Q7,10 = 45.000

Q7,10 = 15.000 m3/d

Portanto, para atendimento ao PQ, necessário melhorar eficiência do sistema de tratamento (E ≥ 91,875%) ou lançar o efluente em ponto onde Q7,10 ≥ 15.000 m3/d

4. Verifique apresentando os devidos

cálculos se ocorre ou não o atendimento

aos padrões de emissão (PE) e aos

padrões de qualidade (PQ) em relação a

matéria orgânica, indicando a eficiência

mínima do sistema de tratamento, dados:

Indústria Alimentícia

PE – Remoção mínima de 80% CO

PQ – DBO < 5,00 mg/L

Vazão efluente bruto = 100 m3/d

DBOB = 1.000 mg/L

DBOT = 100 mg/L

Vazão Q7,10 corpo receptor = 10.000 m3/d

DBORio = 3,00 mg/L

1. Atendimento a PE

E = DBOB – DBOT x 100 = 1.000 – 100 x 100 = 90% DBOB 1.000

COPOT = Q (m3/d) x DBOB (kg/m3)

COPOT = 100 x 1,00 = 100 kg DBO/d

COREM = Q (m3/d) x DBOT (kg/m3)

COREM = 100 x 0,10 = 10 kg DBO/d

E = COPOT - COREM x 100 = 100 – 10 x 100 = 90%COPOT 100

E = 90% > 80% Atende PE

2. Atendimento a PQ


Q7,10 (m3/d) + Q (m3/d)

DBOM = 10.000 x 3,00 + 100 x 100 = 30.000 + 10.00010.000 + 100 10.100

DBOM = 3,96 mg/L < 5,00 mg/L

Atende PQ

3. Atendimento a PQ (DBO máxima de lançamento)


Q7,10 (m3/d) + Q (m3/d)

5,00 = 10.000 x 3,00 + 100 x DBOT (mg/L)10.000 + 100

5,00 x 10.100 = 30.000 + 100 DBOT

DBOT = 50.500 – 30.000 = 205,00 mg/L 100

E = DBOB – DBOT x 100 = 1.000 – 205 x 100 = 79,50% (*)DBOB 1.000

(*) Para atender PE sistema de tratamento deverá ter eficiência mínima de 80%.

Estação de Tratamento Convencional

Tratamento de Lodo

Tratamento Preliminar

Tratamento Primário

Tratamento Secundário

Disposição Lodo

EfluenteFinal

LodoEfluente Bruto

Lodo

Tratamento Terciário

Reuso

Tratamento Preliminar

Gradeamento(Remoção de Sólidos Grosseiros)

• Finalidade: proteção de tubulações,peças e equipamentos do sistemade tratamento de esgotos.

• Dispositivos: barras de ferro ou açoparalelas, verticais ou inclinadas,com espaçamento adequado pararetenção de material sem produzirgrandes perdas de carga.

• Classificação das Grades:

• Inclinação: Limpeza Manual: 45º a 60º.

Limpeza Mecânica: 70º a 90º.

Tipo de Grade Espaçamento (mm)

Seção Transversal Típica (pol.)

Grade Grosseira

40 a 100 3/8 x 23/8 x 2 ½1/2 x 1 ½1/2 x 2

Grade Média 20 a 40 5/26 x 23/8 x 1 ½3/8 x 2

Grade Fina 10 a 20 1/4 x 1 ½5/16 x 1 ½3/8 x 1 ½

Fonte: Jordão, E.P., Pêssoa, C.A. Tratamento de Esgotos Domésticos. 4ª Ed. 2005

Grade Manual

Grade Mecanizada

Grade Mecanizada – Esteira transportadora de resíduos

Grade Grossa Grade Média

Gradeamento(Remoção de Sólidos Grosseiros)

Peneiras(Remoção de Sólidos Finos ou Fibrosos)

• Peneiras Estáticas:

- Retenção de material através do efeito do fluxo líquido durante o peneiramento;

- Não requer energia e não possui peças móveis;

- Ocupam maiores áreas;

- Abertura da malha da peneira: de 0,25 a 2,5 mm.


Peneira Estática com parafuso transportador

Peneira Estática


• Peneiras Móveis:

- Principais tipos constituídos de cilindros giratórios formados por barras de aço inoxidável;

- Abertura da malha da peneira: 0,25 a 2,50 mm;

- Classificação: de fluxo tangencial, axial e frontal;

Peneira Móvel de Fluxo Axial.Fonte: Jordão, E.P., Pêssoa, C.A. Tratamento de Esgotos Domésticos. 4ª Ed. 2005

Peneira Móvel de Fluxo Tangencial.Fonte: Jordão, E.P., Pêssoa, C.A. Tratamento de Esgotos Domésticos. 4ª Ed. 2005

Peneiras Rotativas

• Finalidade: proteção das instalações ajusante e aos corpos receptores,principalmente devido ao assoreamento.

• Remoção de partículas de 0,20 a 0,40 mm

• Velocidade de escoamento de 0,30 m/s e de sedimentação de 0,02 m/s

Caixa de Areia(Remoção de Areia)

• Dispositivos: caixa para retençãoatravés de sedimentação, sem adeposição de matéria orgânica.

• O dispositivo de limpeza pode sermanual ou mecânico com bandejas deaço removidas por talha e carretilha,raspadores, sistemas “air lift”, etc.


• Classificação das caixas de areia:

- Tipo canal com velocidade constante controlada por Calha Parshall;

- Seção quadrada em planta, com remoção mecanizada;

- Caixa de areia aerada;

- Caixa de areia tipo “Vortex”.


Caixa de Areia com velocidade controlada por Calha Parshall.


Caixa de Areia Mecanizada – ETE Piçarrão

Calha Parshall


Q=K.hn

onde

Q - vazão em m3/s

K e n - coeficientes em função da largura de garganta

h - lâmina d'água

Expoente n e Coeficiente KGarganta "W" W (m) n K

3" 0,076 1,547 0,1766" 0,152 1,580 0,3819" 0,229 1,530 0,5351' 0,305 1,522 0,6902' 0,610 1,550 1,4263' 0,915 1,566 2,1824' 1,220 1,578 2,9356' 1,830 1,595 4,5158' 2,440 1,606 6,101


Calha Parshall

z – desnível entre o fundo da caixa de areia e o fundo da Calha Parshall (m)

z = Qmáx . hmín – Qmín . hmáx

Qmáx - Qmín

45° 45°

1,50m

11,50m

PLANTA

0,25m Z = 10cm

DEPÓSITO DE AREIA PARSHALL W = 9"

11,50m

CORTE LONGITUDINAL

PARSHALL W = 9"

YMAX. = 0,460M

• Finalidade:

- Evitar obstrução de tubulações;

- Evitar aderência e perturbações no funcionamento de equipamentos;

- Evitar a formação de odores e aspectos desagradáveis nas unidades posteriores.

Caixa de Gordura(Remoção de Gorduras e Sólidos Flutuáveis)

• Classificação:

- Caixa de Gordura Domiciliar;

- Caixa de Gordura Coletiva;

- Dispositivo de Remoção de Gorduras em Decantadores;

- Tanques Aerados por Ar Comprimido;

- Separadores de Óleo;

- Tanques de Flotação por Ar Dissolvido.

Caixa de Gordura(Remoção de Gorduras e Sólidos Flutuáveis)

• Finalidade: Tornar constante o fluxo (vazão) e a carga orgânica / inorgânica do efluente na entrada do tratamento.

• Vantagens:

- Minimizar cargas de choque no tratamento biológico;

- Manter carga de sólidos constante, aumentando a eficiência dos tratamentos primário e secundário;

- Maior controle na dosagem e adição de reagentes;

- Funcionar como pulmão dando maior flexibilidade operacional.

Tanque de Equalização

Processos de Separação de

Sólidos

• Finalidade: reter parte dos sólidossedimentáveis, bem como o material quetende a flotar. Reduz a carga orgânica,minimizando os custos de implantação eoperação no tratamento biológico.

• Classificação:

– Quanto a geometria;

– Dispositivo remoção de lodo;

– Fundo;

– Sentido do Fluxo.

Decantação (Remoção de Sólidos Sedimentáveis)

• Eficiência de Remoção:

DBO: 25 a 35% / SS: 40 a 60%


Decantador Circular.Fonte: Von Sperling, M. Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias. Volume 4 – Lodos Ativados. 2ªed. 2002

Decantador Retangular. Dispositivo de Remoção de Lodo Mecanizado.

Decantador Retangular.


Decantador Retangular. Vertedor Triangular.


Decantador Circular. Detalhe do coletor de escuma.

Decantador Circular. Detalhe do coletor de escuma.

Decantador Circular. Dispositivo de Remoção de Lodo Mecanizado.

Decantador Lamelar

Flotador• Finalidade: remoção de óleos e graxas e

sólidos em suspensão.

• Dispositivo: separação dos sólidos comaplicação de ar.

• Eficiência:

– DBO: 40 a 50%

– SS: 50 a 70%

Flotador

Flotador Circular

Filtração• Finalidade: remoção de sólidos em

suspensão, cor e até mesmo DBO.

• Dispositivo: passagem do efluente porcamada de meio filtrante, que pode sersimples ou dupla (gravidade).

Filtros de Areia – partículas > 20 µµµµm

Pressurizado com elemento filtrantepré-fabricado – partículas < 5 µµµµm

• Necessidade de retrolavagem

Filtro de Areia

Filtro Cartucho

Filtração com Membranas

• Finalidade: remoção de sólidos emsuspensão com tamanho superior a0,001 µm (bactérias, vírus, moléculasorgânicas e íons)

• Dispositivo: passagem do efluente pormembranas, resultando no permeado econcentrado.


a D: Dalton – medida de peso molecular, corresponde ao peso de um átomo de H; b µm = 10-6 m; c RO – Osmose Reversa; NF – Nanofiltração; UF – Ultrafiltração; MF - MicrofiltraçãoFonte: Schäfer, 1999 apud Schneider; Tsutiya, 2001.

Membrana Porosidade (µµµµm)

Pressão de operação

(kPa)

Taxa de fluxo

(L/m2.d)

Contaminantes removidos

Microfiltração (MF)

0,1 – 10 6,89 - 206,70 405 a 1600

Bactérias, vírus, sólidos suspensos, emulsões oleosas, cryptosporidium.

Ultrafiltração (UF)

0,01 – 0,1 20,67 –551,20

405 a 815 Proteínas, amidos, antibióticos, vírus, sílica coloidal, orgânicos, bactérias, óleo solúvel, biomassa de lodo ativado.

Fonte: Adaptado de WEF, 2006; Cavalcanti, 2009; Nuvolari; Costa, 2010.

Classificação das Membranas


Membrana Porosidade (µµµµm)

Pressão de operação

(kPa)

Taxa de fluxo

(L/m2.d)

Contaminantes removidos

Nanofiltração (NF)

0,001 –0,01

482,30 –1.515,80

200 a 815 Amidos, açúcares, pesticidas, herbicidas, pirógenos, íons divalentes, orgânicos, metais pesados, detergentes.

Osmose Reversa (OR)

< 0,001 5.512 – 8.268 320 a 490 Íons monovalentes, açúcares, sais aquosos, corantes sintéticos.

Fonte: Adaptado de WEF, 2006; Cavalcanti, 2009; Nuvolari; Costa, 2010.

Classificação das Membranas


Módulo de placas planas.Fonte: Catálogo Kubota, 2005

Módulo de membrana espiral.Fonte: Catálogo GE Power Water, 2011.

Módulos tubulares. Fonte: Boldman; Latz apud Schneider; Tsutiya, 2001

(a)

Módulo com fibrasocas.Fonte: (a) Catálogo Norit, 2008; (b)Catálogo GE Power Water, 2011.

(b)

(b)

(a) Módulo completo. (b) Detalhe de montagem do disco de membrana.Módulo com discos rotatórios. Fonte: Schneider; Tsutiya, 2001.

• Finalidade: Remoção de substânciasinorgânicas dissolvidas, em especialsais dissolvidos.

Osmose Reversa

(b)

Osmose

Água dessalinizada

Solução Salina

Membrana semi-permeável

∆∆∆∆p=pressão osmótica

Osmose Reversa

∆∆∆∆p(a) (c)

(a) duas soluções, uma salina e outra sem sal, separadas por uma membrana semipermeável; (b) equilíbrio hidrostático em um vaso comunicante com dois compartimentos separados por uma membrana semi-permeável, que retém íons e deixa a água passar; (c) reversão da pressão osmótica por aplicação de pressão.

Tratamento Físico-Químico

• Desestabilização das partículas coloidais em um sistema aquoso com adição de produtos químicos.

• Gradiente de velocidade: 700 a 1500 s-1

• Tempo de detenção: < 30 s

• Dosagem dos coagulantes: Calha Parshall, Tanques com misturadores, em linha com dosador estático

Coagulação

• Coagulantes:

– Sulfato de alumínio (sólido ou líquido)

– Cloreto férrico (líquido)

– Sulfato férrico (líquido)

– Cloreto de polialumínio (sólido ou líquido)

– Sulfato ferroso (sólido ou líquido)

– Coagulantes orgânicos catiônicos (sólido ou líquido).

Coagulação

• As partículas coloidais são colocadasem contato umas com as outras demodo a permitir o aumento do seutamanho físico, alterando, desta forma,a sua distribuição.

• Gradiente de velocidade: 20 a 1000 s-1

• Tempo de detenção: 10 a 30 min

• Dosagem dos coagulantes: Tanques com misturadores ou com chicanas

Floculação

• Floculantes:– Eletrólitos

– Coagulantes

– Agentes Tensoativos

– Polieletrólitos.

Floculação

Tanque de Mistura Rápida Tanque de Mistura Lenta

MisturadoresFlocos formados em Floculador

• Finalidade: É o processo de adição de reagentes no efluente visando, acelerar a sedimentação (coagulação e floculação) e a transformação de substâncias solúveis em compostos insolúveis de fácil decantação.

Precipitação Química

• Depende da concentração do metal e do pH da água.

• Cada metal possui faixa de pH ótimo para precipitação

– Ferro e Cobre: 7,00 < pH < 9,00

– Níquel e Cadmio: 10,00 < pH < 11,00

– Zinco: 9,00 < pH < 9,50

Precipitação Química

Adsorção

• Finalidade: Remoção de compostos orgânicos naturais ou sintéticos dissolvidos, incluindo COV’s, pesticidas, PCB’s e metais pesados.

• Dispositivo: Filtro de Carvão Ativado Granular ou Adição de Carvão Ativado em pó, onde os contaminantes são adsorvidos, isto é, o contaminante é transferido para micro-poros da superfície das partículas de carvão ativado.

Adsorção

• Outros materiais: Argila Organofílica Granular, Zeólitas Naturais e Sintéticas, Resinas de Troca Iônica

• Eficiência:

– DBO – entre 2 e 7 mg/L

– DQO – 10 e 20 mg/L

Carvão Granular e em Pó. Disponível em:<http://www.naturaltec.com.br/Filtro-Agua-Carvao-Ativado.html>

Troca Iônica

• Finalidade: Remoção de íons como fosfatos, nitratos, sais minerais dissolvidos (cloretos), cobre Cu2+, Zinco Zn2+. Utilizada para abrandamento de água industrial, desmineralização da água.

• Dispositivo: Passagem dos efluentes por resinas de troca iônica, que sequestram os sais dissolvidos, que ficam acumulados no seu interior

Troca Iônica

• Resina de troca iônica são pequenas esferas poliméricas carregadas com hidrogênio (H+) (catiônicas) ou hidroxilas (OH-)(aniônicas).

• Resina catiônica: trocam H+ por cátions como cálcio, magnésio, potássio, sódio.

• Resina aniônica: trocam OH- por ânions como fluoreto, cloreto, sulfato.

• Regeneração: ácido clorídrico ou sulfúrico (catiônica) e soda cáustica (aniônica)

Tratamento Biológico

Processo Aeróbio

• Remoção de matéria orgânica e eventualmente nutrientes (nitrogênio e fósforo).

• Reprodução do processo natural de autodepuração em condições controladas de pH, temperatura, tempo de detenção e oxigênio disponível.

Filtros Biológicos Aeróbios

• Dispositivo: reator de leito fixo (meio suporte) onde é formada película biológica ou biofilme que em contato com o efluente provocará oxidação da matéria orgânica.

• Devem ser precedidos de remoção de sólidos e de materiais sedimentáveis.

• Meio Suporte:

– Pedregulhos, Cascalhos, Pedras Britadas (com diâmetro de 5 a 10 cm);

– Escórias de fornos de fundição;

– Material Plástico (Bloco Colméia semi-corrugado ou corrugado de fluxo vertical, Bloco Colméia de fluxo cruzado, Tubo Colméia e Randômico)



• Filtros Biológicos Percoladores de Baixa Carga

– Aplicação do efluente pela parte superior em gotas ou jatos.

– O2 é fornecido pelo ar que circula entre os componentes do meio suporte.

– Profundidades até 3,00 m.


• Filtros Biológicos Percoladores de Baixa Carga

– Menores taxas de aplicação por área superficial → maior eficiência na remoção de DBO (85 a 93%) e de Nitrogênio (65 a 85%).

– Lodo estabilizado se precedido por Fossa Séptica.

GradeCaixa

de areia

Decantador Primário ou

Fossa Séptica

Filtro Biológico

Baixa Carga

Decantador Secundário

Adensamento

Secagem Lodo “Seco”

Rio



• Filtros Biológicos Percoladores de Alta Carga

– Aplicação do efluente pela parte superior em gotas ou jatos.

– O2 é fornecido pelo ar que circula entre os componentes do meio suporte.

– Profundidades de 0,90 a 2,00 m.


• Filtros Biológicos Percoladores de Alta Carga

– Maiores taxas de aplicação por área superficial → menor eficiência na remoção de DBO (80 a 90%).

– Recirculação do efluente.

– Lodo não estabilizado.


GradeCaixa

de areia


Fossa Séptica

Filtro Biológico

Alta Carga


Adensamento

Digestão


Rio

Meio Suporte de Filtro Biológico.

Detalhe de Meio Suporte modelo Randômico.



• Biofiltro Aerado Submerso

– Tanque preenchido com material poroso, normalmente totalmente imerso.

– Fluxo de ar ascendente (sopradores + bolha grossa).

– Enchimento granular (diâmetro de 2 a 6 mm) também remove sólidos em suspensão.



– Necessidade de contralavagem para remoção do excesso de lodo (não estabilizado).

– Enchimento também pode ser com elementos estruturais e nesse caso não há retenção de sólidos em suspensão sendo necessário unidade de decantação.



Eficiência:

– DBO 88 a 95%

– SS 87 a 93%

– Nitrogênio > 80%


• Biodisco ou Reatores Biológicos de Contato

– Série de discos espaçados em um eixo horizontal que giram lentamente, ficando metade imerso no efluente e metade exposta permitindo absorção de O2.


• Biodisco ou Reatores Biológicos de Contato

– Lodo estabilizado caso seja precedido por Fossa Séptica.

– Eficiência:

–DBO 88 a 95%

–SS 87 a 93%

–Nitrogênio 65 a 85%

GradeCaixa

de areia


Fossa Séptica

Biodisco Decantador Secundário

Adensamento


Rio



Disponível em: <http://tebrafilter.com/plantas-depuradoras/>

• Efluentes são misturados, agitados e aerados ao lodo ativado no tanque de aeração para depois serem separados por sedimentação no decantador.

• Lodo Ativado: floco produzido pelo crescimento de bactérias zoogléias ou outros organismos na presença de oxigênio dissolvido e acumulado em concentração suficiente devido ao retorno de outros flocos previamente formados (recirculação do decantador)

Lodos Ativados

• Necessidade de retirada do lodo biológico excedente devido ao crescimento da biomassa para não sobrecarregar o decantador.

• Maior eficiência e flexibilidade operacional.

• Possibilidade de remoção de N e P.

Lodos Ativados

• Menores áreas em relação aos Filtros Biológicos e Lagoas de Estabilização.

• Maior custo de implantação e operação mais delicada.

• Necessidade de aeração constante para manter os sólidos em suspensão e fornecer O2 para degradação da matéria orgânica e nitrogênio.

Lodos Ativados

• Sistemas de Aeração - Difusores

– O ar é fornecido por um compressor / soprador

– O ar é introduzido em microbolhas

Lodos Ativados

Difusores

• Sistemas de Aeração – Aeradores Superficiais

– O oxigênio é introduzido graças à exposição à atmosfera e o levantamento / agitação do líquido.

– Podem ser fixos ou montados sobre flutuadores

Lodos Ativados

Sistema Lodo Ativado Convencional

Grade Caixa de areiaDecantador

PrimárioTanque deAeração


Adensamento

Digestão


Rio

Lodos Ativados

• Vantagens e Desvantagens - Convencional

Lodos Ativados

Vantagens Desvantagens

• Eficiência na remoção de DBO 85 a 93%.

• Nitrificação usualmente obtida.

• Possibilidade de remoção biológica de N e P (remoção N > 80%).

• Baixos requisitos de área.• Processo confiável, desde

que supervisionado.• Reduzidas possibilidades de

maus odores, insetos e vermes.

• Flexibilidade operacional.

• Baixa eficiência na remoção de coliformes.

• Elevados custos de implantação e operação.

• Elevado consumo de energia.

• Necessidade de operação sofisticada.

• Elevado índice de mecanização.

• Relativamente sensível a descargas tóxicas.

• Possíveis problemas ambientais com ruídos e aerossóis.

Aeração Prolongada (Mistura Completa)

Grade Caixa de areia Tanque deAeração


Adensamento


Rio

Lodos Ativados

• Vantagens e Desvantagens – Aeração Prolongada

Lodos Ativados


• Idem Lodos Ativados Convencionais.

• Eficiência na remoção da DBO 90 a 97%.

• Nitrificação consistente (remoção N>80%).

• Operação mais simples.• Menor geração de lodo que

lodos ativados convencional.• Estabilização do lodo no

próprio reator.• Elevada resistência a

variações de carga e a carga tóxicas.

• Satisfatória independência das condições climáticas.



• Sistema com maior consumo de energia

• Elevado índice de mecanização.

Lodos Ativados por Batelada

Grade Caixa de areiaTanque de Aeração


Adensamento


Rio

Lodos Ativados

• Vantagens e Desvantagens – Batelada

Lodos Ativados


• Eficiência na remoção de DBO 90 a 97%.

• Satisfatória remoção de N e possivelmente P (remoção N>80%).

• Baixos requisitos de área.• Operação mais simples que

os demais sistemas de lodos ativados.

• Flexibilidade operacional.• Não há necessidade de

Decantador secundário e elevatória de recirculação.



• Maior potência instalada que os demais sistemas de lodos ativados.

• Mais competitivo economicamente para populações pequenas e médias.

Reator Batelada - Aeração

Lodos Ativados

Reator Batelada - Decantação

Pós-Tratamento de Reatores Anaeróbios

Grade Caixa de areia

Tanque deAeração


Lodo Aeróbio


RioReator Anaeróbio

Lodo de Retorno

Lodo

Bio

lógi

co (

já

esta

biliz

ado)

Lodos Ativados

• Vantagens – de Lodos Ativados como Pós tratamento UASB

– Menor produção de lodo.

– Menor consumo de energia.

– Menor consumo de produtos químicos na desidratação.

– Menor necessidade de equipamentos.

– Maior simplicidade.

Lodos Ativados

Decantadores Secundários

• Finalidade:

- Separação dos sólidos em suspensão, permitindo clarificação do efluente;

- Adensamento dos sólidos em suspensão no fundo do decantador, resultando em lodo recirculado com concentração mais elevada;

Decantador Secundário Circular.

Decantador Secundário Circular. Detalhe do Vertedor.

Decantadores Secundários

Lagoas de Estabilização

• Finalidade: Estabilização da matériaorgânica através da oxidaçãobacteriológica (oxidação aeróbia oufermentação anaeróbia) e/ou reduçãofotossintética das algas.

• Dispositivos: Lagoas naturais ouartificiais onde prevalecemcondições físicas, químicas ebiológicas que caracterizam aautodepuração.

• Vantagens

– Projeto simples

– Baixo custo de implantação

– Operação simples e terreno reaproveitável


• Desvantagens

– Necessidade de grandes áreas.

– Excesso de algas no efluente final.

– Emanação de odores em lagoas anaeróbias.


• Lagoas Facultativas

– Tempo de detenção elevado > 20 dias, podendo chegar a 45 dias

– Necessidade de grandes áreas

– O2 pela fotossíntese das algas

– Profundidade entre 1,50 e 2,00 m

– Eficiência: DBO 70 a 85% e SS 70 a 80%.


• Lagoas Anaeróbias

– Tempo de detenção de 2 a 5 dias

– Emanação de odores




• Lagoas Aeradas Facultativas


– Necessidade de menores áreas

– O2 por sistema de aeração




• Lagoas Aeradas de Mistura Completa


– Necessidade de menores áreas

– O2 por sistema de aeração

– Necessidade de Lagoa de Decantação com tempo de detenção de ~2 dias e profundidade entre 3,00 e 4,00 m



• Lagoas Maturação

– Remoção de organismos patógenos

– Tempo de detenção de 3 a 5 dias (lagoas em série) e 10 a 20 dias (lagoa com chicana)



• Lagoas Polimento

– Pós tratamento de efluentes de tratamento secundário, em especial reatores anaeróbios.

– Remoção de organismos patógenos e matéria orgânica.


Sistema australiano

Grade Caixa de

areia

Lagoa anaeróbia

Lagoa facultativa Rio

Lodo Lodo

Lagoa de maturação

Grade Caixa de

areia

Lagoa facultativa Rio

LodoLodo

Lagoa de maturação

Lagoa Facultativa Primária


Grade Caixa de AreiaLagoas Aeradas

Facultativas Rio

Sistema de Lagoas Aeradas

Grade Caixa de Areia Lagoas Aeradas de Mistura Completa

Lagoas dedecantação Rio

Lodo


Lagoas de Estabilização - ETE Lins.


ETE São João (São João da Boa Vista). Lagoa Aerada seguida de Lagoa de Decantação e Lagoa de Secagem.

Lagoa Aerada de Jarinu.


Lagoa Aerada para ampliação


ETE Camanducaia. Lagoa Aerada seguida de Decantador

Lagoa Anaeróbia com sistema de captação de gases


Processo Anaeróbio

• Remoção de matéria orgânica na ausência de O2.

• Conversão da matéria orgânica a metano, dióxido de carbono e água.

• Baixa produção de lodo

• Unidades com menores volumes

Processo Anaeróbio

• Menor custo de implantação e operação

• Maior tolerância a altas cargas orgânicas

• Eficiência DBO 45 a 75%.

Processo Anaeróbio• Geração de odor

• Baixa capacidade de absorver cargas tóxicas

• Necessidade de pós tratamento para atender PE e remoção de nutrientes e organismos patogênicos.

Processos Anaeróbios

• Fossa Séptica

– Primeiro sistema de tratamento utilizado pelo homem.

– Tempo de detenção de 12 a 24 horas.

– Sedimentação de 60 a 70% de sólidos que serão degradados por bactérias anaeróbias.

– Formação de escuma formada por óleos, graxas e gorduras e gases.


– Eficiência DBO < 30%

• NBR 7.229 - Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos, de Set/93.

Fonte: Chernicharo, C.A. de L. Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias. Volume 5 – Reatores Anaeróbios. 2ªed. 2007


• Filtro Anaeróbio

– Pós tratamento de Fossa Séptica, formando sistema “Fossa-Filtro”.

– Unidade preenchida com meio suporte por onde o efluente percola em fluxo ascendente e entra em contato com biofilme aderido ao meio suporte.

– Eficiência DBO 80 a 85%


• NBR 13.969 - Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação, Jan/97.

Fonte: Chernicharo, C.A. de L. Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias. Volume 5 – Reatores Anaeróbios. 2ªed. 2007


• Reator de Manta de Lodo (UASB –Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

– RAFA (Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente); DAFA (Digestor Anaeróbio de Fluxo Ascendente).

– Biomassa cresce dispersa no reator e concentração de sólidos é bastante elevada.



– Fluxo do efluente ascendente.

– Degradação de matéria orgânica no leito e manta de lodo.

– Formação de gases que são separados na estrutura “separador trifásico” na parte superior.



– Tempo de detenção de 6 a 10 horas.

– Eficiência DBO 60 a 75%

– Necessita tratamento complementar para atendimento de PE.


Representação esquemática de reator UASB circular


Sistema de distribuição efluentes

Processos Anaeróbios• Controle de Odores

– Oxidação Térmica

• Pós-Tratamento de Efluentes de UASB


Tecnologias Recentes

WETLANDS

• Wetlands Construídas, Terras Úmidas Construídas, Filtros Plantados com Macrófitas

• Tanques, lagoas ou canais rasos preenchidos por material poroso e inerte (areia, cascalho, pedra, etc.) cultivados com macrófitas aquáticas, possibilitando a formação de biofilme

WETLANDS

• Lagoas ou canais normalmente possuem camada impermeável de argila ou membrana sintética.

• Remoção de matéria orgânica e nutrientes por:

– Sedimentação

– Filtração no meio poroso

– Degradação biológica no biofilme

– Absorção pelas plantas

WETLANDS

WETLANDS

• Menores custos de implantação, operação e manutenção

• Tecnologia de tratamento natural, suscetível as condições ambientais

• Favorável em regiões com clima tropical e subtropical

• Pode ser utilizada para atendimento de comunidades isoladas ou polimento de efluentes de tanque séptico, lagoas de estabilização e sistemas convencionais

Fluxo sub-superficialFluxo superficial

Fluxo Horizontal5 a 10 m2/hab

Fluxo Vertical1 a 2 m2/hab

WETLANDS

• Sistema Híbrido (Fluxo Vertical e Horizontal) possibilita maior remoção de nutrientes, patógenos, matéria orgânica e redução da área superficial do leito filtrante

• Macrófitas: crescem em ambientes aquáticos, solos alagados ou saturados por água

– Emergentes ou enraizadas

– Flutuantes ou submersas

WETLANDS

• Eficiências de remoção verificadas em pesquisas:

– DBO > 70%

– Nitrogênio > 60%

– Fósforo > 40%

WETLANDS

• Elevados tempos de detenção

• Necessidade de disponibilidae de áreas

• Remoção periódica das macrófitas em excesso

• Possibilidade da ocorrência de obstruções

• Influência da temperatura

Macrófitas Utilizadas

Eichhornis spPistia stratiotes

Salvini molestia Spirodela sp

Gladiolus sp Iris sp

Hidrocotyle umbelatta

Collocasia eculenta

Hedychium coronarium

Heliconia sp

Typha sp

Typha sp . = popularmente conhecida como Taboa

• Remoção da matéria orgânica e nutrientes utilizando biofilme formado em elementos de suporte em suspensão no reator.

• Elementos de suporte: peças em polietileno com elevada área superficial específica (de 300 a 500 m2/m3)

Reator com Biofilme em Leito Móvel

(MBBR – Moving Bed Biofilm Reactor)

• Fornecimento de O2 com sistema de aeração por ar difuso

• Unidades com volume reduzido comparando com lodos ativados

• Maior estabilidade devido a grande variedade de microrganismos

• Excesso de biofilme com boa sedimentação



• Oxidação da amônia ocorre com baixas idades de lodo

• Pode ser utilizado para aumentar capacidade de sistemas de lodos ativados convencionais ou melhorar remoção de nutrientes



• Associação do sistema biológico convencional com tratamento físico com filtração por membranas

• Possibilita a retenção total da biomassa, aumentando a eficiência, especialmente para microrganismos patogênicos

• Idades de lodo elevadas, absorvendo melhor picos de carga orgânica devido a maior concentração de biomassa

MBR (Membrane Biological Reactor)

SISTEMA MBR

Grade Caixa de areia

Decantador Primário

(opcional)

Tanque deAeração

Reator com Membranas

Tratamento do lodo

Disposição Final

Efluente Final


SISTEMA MBR

Tipos de sistemas com membranas. (a) Membrana Externa. (b) Membrana Interna.Fonte: Schneider; Tsutiya, 2001.


SISTEMA MBR

Efluente doTratamentoSecundário Efluente

Tratado eDesinfectado

Ar

Descartede lodo

Entrada

Saída

A Crap Commitment

SISTEMA MBRMBR (Membrane Biological Reactor)

• Membranas submersas: módulos de fibras ocas e de placas pois operam com baixas pressões e assimilam melhor variedade de sólidos.

• Membranas externas: membranas cerâmicas, normalmente para efluentes industriais

• Eficiência: DBO, SS e vírus >99%; Coliformes 100% e P >98%


SISTEMA MBR

• Etapas de operação:

• Produção (aeração)

• Retrolavagem

• Relaxamento (apenas aeração)

• Limpeza

•Capacidade de tratamento limitada a capacidade dos módulos de membranas

•Alto custo de implantação e operação


SISTEMA MBR

Obrigada!

Sandra Ruri FugitaSetor de Avaliação de Efluentes – IPEE

Email: [email protected].: 11-3133-3128

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