ietec - tratamento de efluentes rev.10 (120912)
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Tratamento de EfluentesTRANSCRIPT
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TRATAMENTO DE ESGOTOS E TRATAMENTO DE ESGOTOS E EFLUENTES INDUSTRIAISEFLUENTES INDUSTRIAIS
Professor: Eng. Luiz Ignácio F. de Andrade, MSc. Professor: Eng. Luiz Ignácio F. de Andrade, MSc.
Rev.10 – 12/09/2012Rev.10 – 12/09/2012
ProgramaPrograma
MÓDULO 1 - Recursos Hídricos e Sustentabilidade
MÓDULO 2 – Características dos efluentes líquidos
MÓDULO 3 – Caracterização dos efluentes líquidos
MÓDULO 4 - Aspectos legais e gerenciais
MÓDULO 5 - Projeto dos Sistemas de tratamento de efluentes
MÓDULO 6 – Operações unitárias no tratamento de efluentes
MÓDULO 1MÓDULO 1
RECURSOS HÍDRICOS E RECURSOS HÍDRICOS E SUSTENTABILIDADESUSTENTABILIDADE
Recursos hídricos: disponibilidadeRecursos hídricos: disponibilidade
Água disponível no planeta: 1,36 x 1018 m3 = 1.360.000 bilhões de metros cúbicos
2/3 da superfície terrestre são cobertos de água
Recursos hídricos: disponibilidadeRecursos hídricos: disponibilidade
Fonte: Adaptado de Von Sperling (1996).
Recursos hídricos: disponibilidadeRecursos hídricos: disponibilidade
Fonte: www.cprm.gov.br.
Recursos hídricos: disponibilidadeRecursos hídricos: disponibilidade
Os recursos hídricos são distribuídos de forma não uniforme nas diversas localidades, variando também em função do tempo
Demandas crescentes de água para as crescentes necessidades humanas: agricultura, indústria, comércio, abastecimento, geração de energia elétrica, navegação
Regiões vivendo escassez e racionamento de água
Poluição e baixa qualidade dos mananciais contribuindo para a escassez de água no mundo
Previsão de várias regiões no mundo sofrendo algum tipo de limitação ligada à disponibilidade de recursos hídricos
Recursos hídricos: disponibilidadeRecursos hídricos: disponibilidade
Escassez de água em 2025, segundo o International Water Management Institute em: Metcalf & Eddy
(2007).
Recursos hídricos e sustentabilidadeRecursos hídricos e sustentabilidade
Recursos hídricos: renováveis, mas finitos
Desenvolvimento sustentável: medida do uso racional dos recursos hídricos
“Desenvolvimento sustentável é aquele que satisfaz as necessidades da geração presente sem comprometer a
possibilidade das gerações futuras de satisfazerem as suas próprias necessidades.”
Gestão sustentável dos recursos hídricos
Critérios para a gestão sustentável dos Critérios para a gestão sustentável dos recursos hídricos (Metcalf & Eddy, 2007)recursos hídricos (Metcalf & Eddy, 2007)
Atendimento às necessidades básicas de água da humanidade
Manutenção da renovabilidade a longo prazo
Preservação dos ecossistemas
Promoção da eficiência no uso dos recursos hídricos
Incentivo à conservação da água
Incentivo à reciclagem e o reuso da água
Ênfase na qualidade da água para os seus diversos usos
Exame das necessidades e disponibilidades de água para construção de
consenso (solução de conflitos)
Importância do Tratamento de efluentes Importância do Tratamento de efluentes líquidoslíquidos
DISPONIBILIDADE HÍDRICA =
QUANTIDADE + QUALIDADE
NO LOCAL E NA HORA ONDE SERÁ
USADA
Poluição das águasPoluição das águas
MÓDULO 2MÓDULO 2
CARACTERÍSTICAS DOS CARACTERÍSTICAS DOS EFLUENTES LÍQUIDOSEFLUENTES LÍQUIDOS
Características típicas dos efluentes Características típicas dos efluentes líquidoslíquidos
Fonte: NBR-7229 (1993).
Características típicas dos efluentes Características típicas dos efluentes líquidoslíquidos
Fonte: Adaptado de Von Sperling (1996).
Estabelecimento unidade Faixa de vazão (L/unid. x dia)
Aeroporto Passageiro 8 – 15
Alojamento Residente 80 – 150
Banheiro público Usuário 10 – 25
Cinema/teatro Assento 2 – 10
Escritório Empregado 30 – 70
Hotel Hóspede 100 – 200
Lanchonete Freguês 4 – 20
Loja Empregado 30 – 50
Restaurante Refeição 15 – 30
Shopping center m2 de área 4 – 10
CONSUMO DE ÁGUA EM ALGUNS ESTABELECIMENTOS COMERCIAIS
Características típicas dos efluentes Características típicas dos efluentes líquidoslíquidos
Cálculo da vazão diária de
contribuição
Q = Pop. x QPC x R
Onde:Pop. = Número de unidades atendidasQPC = Quota per capita de água (L/unid. X dia) – Vazão unitáriaR = Coef. de retorno (0,8)
Estabelecimento unidade Faixa de vazão (L/unid. x dia)
Clínica de repouso Residente 200 – 450
Escola (c/ lanch. e ginásio c/ chuv.)
Estudante 50 – 100
Hospital Leito 300 – 1000
Prisão Detento 200 – 500
CONSUMO DE ÁGUA EM ALGUNS ESTABELECIMENTOS INSTITUCIONAIS
Fonte: Adaptado de Von Sperling (1996).
Características típicas dos efluentes Características típicas dos efluentes líquidoslíquidos
Fonte: Von Sperling (1996).
Características típicas dos efluentes Características típicas dos efluentes líquidoslíquidos
Fonte: Von Sperling (1996).
Características qualitativas dos efluentes Características qualitativas dos efluentes líquidos: Parâmetros de avaliaçãolíquidos: Parâmetros de avaliação
Parâmetros / Indicadores Físicos Químicos Biológicos
Características qualitativas dos efluentes Características qualitativas dos efluentes líquidos: Parâmetros de avaliaçãolíquidos: Parâmetros de avaliação
Importância dos parâmetros / indicadores de qualidade das águas
Avaliar a qualidade do meio Avaliar cumprimento aos requisitos legais
- Resolução CONAMA No 357 e No 430
- Deliberação normativa COPAM-CERH No 01/2008 Verificar o comportamento dos sistemas de tratamento de
efluentes líquidos
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidos: líquidos: Parâmetros físicosParâmetros físicos
COR REAL
Unidade de medida: uH – Unidade de Hazen / padrão platina-cobalto Representa a presença de substâncias dissolvidas na água que não são
removidas por simples processos físicos de sedimentação ou filtração.
Pode ser originada de fontes naturais ou antrópicas
Impede ou restringe a fotossíntese, dificultando a aeração do corpo d’água
Grande impacto estético sobre os corpos d’água
TURBIDEZUnidade de medida: uT – Unidade de turbidez
Diferente da cor, representa a existência de materiais em suspensão na água que impedem a passagem da luz.
Também pode ser originada de fontes naturais ou antrópicas, mas está muito associada a processos de assoreamento onde há o carreamento de sólidos (erosão)
Impede ou restringe a fotossíntese, dificultando a aeração do corpo d’água
Parâmetro importante na operação de estações de tratamento de água
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidos: líquidos: Parâmetros físicosParâmetros físicos
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidos: líquidos: Parâmetros físicosParâmetros físicos
TEMPERATURAUnidade de medida: oC – grau Celsius
Forte influência da temperatura ambiente e dos mananciais que abastecem o fluxo de água
Grande importância na solubilidade dos gases
Elevadas temperaturas implicam a degradação de proteínas e a redução do oxigênio dissolvido nos líquidos
Pode contribuir com a emissão de odor
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidos: líquidos: Parâmetros físicosParâmetros físicos
SÓLIDOSUnidade de medida: mg/L ou mL/L
Contribuem com a cor, turbidez e outros parâmetros físicos, químicos e biológicos
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidos: líquidos: Parâmetros físicosParâmetros físicos
SÓLIDOS
Fonte: Adaptado de Metcalf & Eddy (1995).
ST: Sólidos totais SS: Sólidos suspensos SSV: Sólidos suspensos voláteis SSF: Sólidos suspensos fixos SD: Sólidos dissolvidos
Amostra
Cone Imhoff
Evaporação (105oC)
Filtração
Evaporação (105oC)
Evaporação (105oC)
SS
SD
Mufla (550oC)
Mufla (550oC)
SSV SSF
SDV SDFFiltrado
Retido
SDV: Sólidos dissolvidos voláteis SDF: Sólidos dissolvidos fixos SV: Sólidos voláteis SF: Sólidos fixos
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidos: líquidos: Parâmetros químicosParâmetros químicos
pH (Potencial hidrogeniônico)
Unidade de medida: adimensional pH = - Log[H+]
Região ácida Região alcalina
pH = 0 pH = 7 pH = 14
Padrão legal de descarte de efluentes: 6,0 a 9,0
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidos: líquidos: Parâmetros químicosParâmetros químicos
Matéria orgânica Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)
Quantidade de oxigênio consumida pelo efluente (amostra) para promover a degradação da matéria orgânica presente através de processos bioquímicos (naturais).
Normalmente o teste é realizado no período de 5 dias e executado em temperatura padrão de 20o C (DBO5,20
oC)
Unidade de medida: mg O2/L
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidos: líquidos: Parâmetros químicosParâmetros químicos
Matéria orgânica Demanda Química de Oxigênio (DQO)
Quantidade de oxigênio consumida pelo efluente (amostra) para promover a degradação da matéria orgânica presente através de oxidação química com dicromato de potássio.
Unidade de medida: mg O2/L
Teste mais rápido que a DBO, podendo gerar resultados em aproximadamente 2 horas.
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidos: líquidos: Parâmetros químicosParâmetros químicos
Matéria orgânica Relação entre a DQO e a DBO5
- DQO é sempre maior que a DBO
-DQO / DBO5 : Indicador de biodegradabilidadeDQO / DBO5 < 3,0: Alta biodegradabilidade
3,0 < DQO / DBO5 < 5,0: Média biodegradabilidade
DQO / DBO5 > 5,0: Baixa biodegradabilidade
DQOParcela bio e não
biodegradávelDBOParcela
biodegradável
DQO – DBOParcela não
biodegradável
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidos: líquidos: Parâmetros químicosParâmetros químicos
Matéria orgânica Surfactantes (detergentes)
ABS, MBAS, ATA- Substâncias tensoativas que reduzem a tensão superficial da água- Contribuem com a carga orgânica- Presença de espumas- Em geral são agentes biodegradáveis (LAS)
Unidade de medida: mg /L
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidos: líquidos: Parâmetros químicosParâmetros químicos
Matéria orgânica Óleos e graxas
- Podem ser de origem vegetal, animal ou mineral (fóssil)- Podem ser tóxicos (óleos minerais)- Problemas de entupimentos de tubulações- Entupimento (colmatação) de filtros biológicos- Reduzem a eficiência de transferência de O2 em sistemas aerados- Em presença de surfactantes encontram-se emulsionados
Unidade de medida: mg /L
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidos: líquidos: Parâmetros químicosParâmetros químicos
Matéria orgânica Fenóis
- Representam uma classe de compostos de baixa biodegradabilidade- Em geral associados a solventes e outros subprodutos de atividades industriais- Potencial toxicidade dos efluentes
Unidade de medida: mg C6H5OH /L
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidos: líquidos: Parâmetros químicosParâmetros químicos
Metais Possuem origens diversas Em geral indicam contaminação industrial Observação em relação aos “metais pesados” Metais de grande toxicidade: Hg, Cr6+, Pb, Cd, Be, As
Outros metais potencialmente tóxicos: Al, Cu, Mn, Fe, Ni, Se, Hg, Zn, etc... (ver: http://www.osha.gov/SLTC/metalsheavy/index.html)
Unidade de medida: mg /L
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidos: líquidos: Parâmetros químicosParâmetros químicos
Metais PRECIPITAÇÃO DE METAIS COMO HIDRÓXIDOS
Fonte : http://www.hoffland.net/index.php/hydroxide-precipitation.html
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidos: líquidos: Parâmetros químicosParâmetros químicos
Nutrientes Nitrogênio
- Orgânico (Nitritos e Nitratos)- Amônia (NH3): Composto tóxico
Fósforo- Necessários aos mecanismos biológicos- Relação C:N:P (100:5:1) - Sistemas aeróbios - Relação C:N:P (130 – 330:5:1) – Sistemas anaeróbios-Contribuição com a Eutrofização de Rios e Lagos
Unidade de medida: mg (N ou P)/L
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidos: líquidos: Parâmetros biológicosParâmetros biológicos
Coliformes Coliformes fecais ou termotolerantes (E. Coli)
- Indicador de contaminação das águas com fezes humanas podendo implicar em risco de contaminação por outros organismos patogênicos
Unidade de medida: NMP/100 mL
Características qualitativas dos efluentes Características qualitativas dos efluentes líquidos: Esgoto sanitáriolíquidos: Esgoto sanitário
Fonte: Adaptado de Von Sperling (1996).
Parâmetro Unidade Faixa TípicoSólidos em suspensão mg/L 200 – 450 400
Sólidos sedimentáveis mL/L 10 – 20 15
DBO5 mg/L 200 – 500 350
DQO mg/L 400 – 800 700
Nitrogênio total mg/L 35 – 70 50
Amônia mg/L 20 – 40 30
Fósforo total mg/L 5 – 25 14
pH - 6,7 – 7,5 7,0
Alcalinidade mg CaCO3/L 110 – 170 140
Cloretos mg/L 20 – 50 35
Óleos e graxas mg/L 55 – 170 110
MÓDULO 3MÓDULO 3
CARACTERIZAÇÃO DOS CARACTERIZAÇÃO DOS EFLUENTES LÍQUIDOSEFLUENTES LÍQUIDOS
Caracterização dos efluentes líquidosCaracterização dos efluentes líquidos
Esgotos sanitários possuem certa padronização
Necessidade da caracterização dos efluentes (especialmente industriais)
Aspectos quantitativos e qualitativos dos efluentes líquidos
Grande variação das características dos efluentes líquidos dependendo de
rotinas operacionais, insumos utilizados, características da água utilizada,
etc.
Caracterização dos efluentes líquidosCaracterização dos efluentes líquidos
Grande diversidade das características dos efluentes em um mesmo setor!
1 2 3 4 5 6 7DQO (mg/L) 1764 904 581 1635 1033 802 378
DBO5 (mg/L) 991 270 251 963 333 286 121
H2O (L/kg) 96 145 204 158 118 306 360
DQO / DBO5
Caracterização dos efluentes líquidosCaracterização dos efluentes líquidos
Caracterização quantitativa: vazão média, picos de vazão, hidrograma
Caracterização dos efluentes líquidosCaracterização dos efluentes líquidos
Caracterização quantitativa: vazão média, picos de vazão, hidrograma
Caracterização quantitativa dos efluentes Caracterização quantitativa dos efluentes líquidoslíquidos
Calha parshall
Aplicável a canais abertos
Pequenas vazões apresentam maiores
erros de medição
Possibilidade de automação da leitura
Certificados de calibração
Caracterização quantitativa dos efluentes Caracterização quantitativa dos efluentes líquidoslíquidos
Calha parshall
Q (m3/s) = x Hn
- Sendo H a lâmina d’água no ponto de medição de montante medida em metros e n variam em função das dimensões da calha (medidas exatas e instalação 100% nivelada)
Caracterização quantitativa dos efluentes Caracterização quantitativa dos efluentes líquidoslíquidos
Calha parshall
Caracterização quantitativa dos efluentes Caracterização quantitativa dos efluentes líquidoslíquidos
Vertedores triangulares
-Mais adequados para pequenas vazões
(20 a 30 L/s)
-Problema de acumularem sedimentos a
montante do vertedor
- Pré-tratamento prévio e limpeza constante
- Q (m3/s) = 1,4 x H(5/2), com H em metros
(Fórmula de Tompson - = 90o).
H
Caracterização quantitativa dos efluentes Caracterização quantitativa dos efluentes líquidoslíquidos
Dispositivos eletrônicos de medição de vazão
Medidor ultra-som em canais abertos
Medidor magnético em condutos forçados (tubulações sob pressão –
bombeamento)
FONTE: www.levelcontrol.com.br
FONTE: http://www.digitrol.com.br/saneamento.php
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidoslíquidos
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidoslíquidos
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidoslíquidos
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidoslíquidos
Referências para caracterização qualitativa dos efluentes líquidos NBR-9897 – Planejamento de amostragem de efluentes líquidos Fluxogramas do processo produtivo Regulamentação / legislação Bibliografia técnica nacional e internacional Fichas técnicas das matérias-primas e insumos utilizados no processo
produtivo Referências de outros empreendimentos similares
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidoslíquidos
Planejamento de amostragem dos efluentes Amostras simples e amostras compostas Período de composição Ensaios in situ
- pH- Temperatura- Oxigênio dissolvido
Critérios de preservação de amostras Seleção de laboratórios
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidoslíquidos
Teste interlaboratorial
PONTOS DE COLETA LAB 1 Erro % Ef (%) LAB 2 Erro % Ef (%) LAB 3 Erro % Ef (%) LAB 4 Erro % Ef (%) LAB 5 Erro
% Ef (%)
BRUTO 01 9.1293%
80%
15.01236%
94%
13.4787%
95%
11.847 -
91%
14.07314%
94%
BRUTO 02 8.899 9.614 12.500 12.158
TRAT. 01 2.699
66%
791
15%
730
12% 1.124 -
788
13%
TRAT. 02 929 673 643 683
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidoslíquidos
EFLUENTE BRUTO EFLUENTE TRATADOLABORATÓRIO DQO AVALIAÇÃO DQO AVALIAÇÃO
Laboratório 1 9.129 INADEQUADO 2.699 INADEQUADOLaboratório 1 8.899 INADEQUADO 929 INADEQUADOLaboratório 2 15.012 INADEQUADO 791 OKLaboratório 2 9.614 INADEQUADO 673 INADEQUADOLaboratório 3 13.478 OK 730 OKLaboratório 3 12.500 OK 643 INADEQUADOLaboratório 4 11.847 OK 1.124 INADEQUADOLaboratório 4 - - - -Laboratório 5 14.073 INADEQUADO 788 OKLaboratório 5 12.158 OK 683 OK
TRATAMENTO ESTATÍSTICOMÉDIA 11.857 795DESVIO PADRÃO 1.764 116DESVIO % 15% 15%MÁXIMO ACEITÁVEL 13.621 911MÍNIMO ACEITÁVEL 10.093 679
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidoslíquidos
EXERCÍCIO: Interpretar os
resultados da amostragem
realizada.
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidoslíquidos
Caracterização qualitativa dos efluentes Caracterização qualitativa dos efluentes líquidoslíquidos
Conclusões do exercício:
MÓDULO 4MÓDULO 4
ASPECTOS LEGAIS E ASPECTOS LEGAIS E GERENCIAISGERENCIAIS
Legislação federal e estadual
- Resolução CONAMA No 430
- Deliberação normativa COPAM – CERH No 01 / 2008 (ART.29).
- Observar diferentes legislações estaduais
- Obrigações: Manutenção das classes dos corpos d’água
- Obedecer aos padrões de lançamento de efluentes líquidos
- Diferenciação entre esgotos sanitários e efluentes industriais
- COPAM: Envio anual da declaração de carga poluidora (DN COPAM
– CERH No 01 / 2008).
Aspectos legais e gerenciaisAspectos legais e gerenciais
Aspectos legais e gerenciaisAspectos legais e gerenciais
Eficiência de tratamento:
E (%) = (Bruto – Tratado) / Bruto (x 100%)
DQO 1 2 3 4 5 6 7Bruto (mg/L) 1764 904 581 1635 1033 802 378
Tratado (mg/L) 128 955 60 240 333 190 170
E (%)
Aspectos legais e gerenciaisAspectos legais e gerenciais
Carga poluidora:
Carga (kg poluente / dia) = Poluente (mg/L) x Vazão (L / dia) / (106 mg / kg)
Unid. 1 2 3 4 5 6 7DQO (mg/L) 1764 904 581 1635 1033 802 378
DBO5 (mg/L) 991 270 251 963 333 286 121
Unid. 1 2 3 4 5 6 7Vazão (m3/h) 65 110 101 12 1,8 7,3 27
CargaDQO (kg/dia)
Aspectos legais e gerenciaisAspectos legais e gerenciais
Normatização técnica (principais):
ABNT NBR – 7229: Projeto, construção e operação de tanques sépticos
ABNT NBR – 9648: Estudos de concepção de sistemas de esgotamento sanitários
ABNT NBR – 9649: Projeto de redes coletoras de esgotos sanitários
ABNT NBR – 12208: Projetos de estações elevatórias de esgotos sanitários
ABNT NBR – 12209: Projetos de estações de tratamento de esgotos sanitários
ABNT NBR – 13969: Tanques sépticos: Unidade de tratamento complementar
Poluição e autodepuração de cursos d’águaPoluição e autodepuração de cursos d’água
Capacidade dos cursos d’água de se autoregenerarem após o recebimento
de uma carga de poluentes biodegradáveis
Mecanismos físicos de diluição e bioquímicos de degradação biológica
Normalmente utilizados para avaliar o decaimento de matéria orgânica e
o retorno dos níveis de OD
Decaimento de nutrientes e coliformes
Poluição e autodepuração de cursos d’águaPoluição e autodepuração de cursos d’água
Poluição e autodepuração de cursos d’águaPoluição e autodepuração de cursos d’água
Curva de OD
Fonte: Von Sperling (1996).
Modelo de Streeter-Phelps
Poluição e autodepuração de cursos d’águaPoluição e autodepuração de cursos d’água
tks
tktkst eCCee
kkLkCC 221
012
01
Sendo:
Co – Concentração inicial de OD logo após a mistura (mg/L)
Cs – Concentração de saturação do oxigênio (mg/L)
Lo – Demanda última de oxigênio após a mistura (mg/L)
K1 – Coeficiente de desoxigenação
K2 – Coeficiente de reaeração
k1: Coeficiente de desoxigenação
Poluição e autodepuração de cursos d’águaPoluição e autodepuração de cursos d’água
Fonte: Von Sperling (1996).
k2: Coeficiente de reaeração
Poluição e autodepuração de cursos d’águaPoluição e autodepuração de cursos d’água
Fonte: Von Sperling (1996).
Determinação de Lo (demanda última de oxigênio após a mistura)
Poluição e autodepuração de cursos d’águaPoluição e autodepuração de cursos d’água
TEr
EErrT K
QQDBOQDBOQKDBOL
00 5
151
1kT e
K
Aplicação
Poluição e autodepuração de cursos d’águaPoluição e autodepuração de cursos d’água
Fonte: Von Sperling (1996).
MÓDULO 5MÓDULO 5
PROJETO DOS SISTEMAS DE PROJETO DOS SISTEMAS DE TRATAMENTO DE EFLUENTESTRATAMENTO DE EFLUENTES
O projeto do sistema de tratamento de efluentes líquidos consiste na seleção
de operação físicas, químicas e biológicas que viabilizem a redução da carga
poluidora do líquido de forma a atender os objetivos de tratamento
(legislação, normas internas, metas de gestão ambiental, padrões de reuso)
dentro dos níveis de investimento previstos.
Concepção do sistema
Projeto básico e executivo das unidades
Instalação e operação
Monitoramento, manutenção e melhorias
Ampliação
Projeto do sistema de tratamento de Projeto do sistema de tratamento de efluentesefluentes
Etapas de um projeto de tratamento de efluentes
Entendimento das unidades geradoras de efluentes líquidos
Execução de uma campanha de amostragem (quali e quanti)
Definição do fluxograma de tratamento
Dimensionamento das unidades de tratamento (tanques,
equipamentos e tubulações)
Locação das unidades em planta (requisitos de área e solo)
Especificação das unidades e equipamentos necessárias
Definição de um plano de monitoramento do sistema
Projeto do sistema de tratamento de Projeto do sistema de tratamento de efluentesefluentes
Documentos esperados
Memorial descritivo contendo fluxograma do processo (Ver manual
no anexo 2)
Memoriais de cálculo
Especificação de equipamentos
Plantas de implantação com lay-out, cortes, e detalhes
Perfil hidráulico do sistema
Locação das unidades em planta (requisitos de área e solo)
Manuais de operação e manutenção dos equipamentos
Projeto do sistema de tratamento de Projeto do sistema de tratamento de efluentesefluentes
Projeto do sistema de tratamento de Projeto do sistema de tratamento de efluentesefluentes
Projeto do sistema de tratamento de Projeto do sistema de tratamento de efluentesefluentes
Fonte: Von Sperling (1996).
Projeto do sistema de tratamento de efluentesProjeto do sistema de tratamento de efluentes
FONTE: Adaptado de CETESB, 1991.
PROCESSO DE TRATAMENTO Remoção de DBO5 (%) Remoção de DQO (%) Tratamento Primário
Equalização 0-20 - Neutralização - -
Sedimentação primária 5-15 - Tratamento Secundário
Lodos ativados 70-95 50-70 Lagoa aerada 60-90 45-60 Lagoa aeróbia 50-80 35-60
Filtros biológicos 40-70 20-40 Tratamento Terciário
Coagulação química 40-70 40-70 Carvão ativado 25-40 25-60
Cloração 0-5 0-5 Ozonização - 30-40
Tratamentos Avançados Evaporação 98-99 95-98
Osmose reversa 95-99 90-95
Projeto do sistema de tratamento de Projeto do sistema de tratamento de efluentesefluentesContaminante a ser removido
Operação, processo ou sistema aplicável
Sólidos em suspensão Gradeamento, Sedimentação, filtração, flotação, coagulação, aplicação no solo
Orgânicos biodegradáveis
Lodos ativados, filtros biológicos, lagoas, Sistemas físico-químicos, Reatores anaeróbios, aplicação no solo
Orgânicos voláteis Stripping, Carvão ativado, tratamento do gás
Patogênicos Cloração, ozonização, radiaçãoUV, lagoas de maturação
Nitrogênio / Amônia Nitrificação e desnitrificação biológica, Stripping de amônia, Troca iônica, Cloração, lagoas
Fósforo Coagulação, remoção biológica, lagoas
Orgânicos refratários Adsorção em carvão ativado, ozonização, POA
Metais Precipitação química, troca iônica, adsorção
Sólidos orgânicos dissolvidos
Troca iônica, Osmose reversa, eletrodiálise
Fatores a serem considerados na definição do fluxograma de tratamento
Projeto do sistema de tratamento de Projeto do sistema de tratamento de efluentesefluentes
FATORES A SEREM CONSIDERADOS1. Aplicabilidade do processo 11. Requisitos de energia
2. Variações de vazão 12. Outros requisitos
3. Características do efluente 13. Requisitos de pessoal
4. Sustância inibidoras 14. Requisitos de operação e manutenção
5. Restrições ambientais 15. Processos auxiliares
6. Cinética de reação 16. Confiabilidade
7. Eficiência esperada 17. Complexidade
8. Resíduos do processo 18. Compatibilidade
9. Gerenciamento de lodo 19. Disponibilidade de área10. Insumos químicos
MÓDULO 6MÓDULO 6
OPERAÇÕES UNITÁRIAS NO OPERAÇÕES UNITÁRIAS NO TRATAMENTO DE EFLUENTESTRATAMENTO DE EFLUENTES
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
TRATAMENTO PRELIMINAR / PRIMÁRIO
Peneiras / Gradeamento
Desarenadores / decantadores primários
Remoção de gorduras e outros materiais flotantes
Equalização
Ajuste de pH
Complementação de nutrientes
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
PENEIRAS / GRADEAMENTO
Objetivo: Proteção dos equipamentos a jusante
Gradeamento: sólidos de maiores dimensões
Grosso: 35 a 50 mm
Médio: 25 a 30 mm
Fino: 10 a 20 mm
Peneiramento: Remoção de sólidos menores
(efluentes industriais)
Largura mínima = 30 cm (Limpeza manual)
NBR-11885, 13059, 13160.
http://www.youtube.com/watch?v=tATV7AG387E
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
PENEIRAS / GRADEAMENTO
Objetivo: Proteção dos equipamentos a jusante
Gradeamento: sólidos de maiores dimensões
Grosso: 35 a 50 mm
Médio: 25 a 30 mm
Fino: 10 a 20 mm
Peneiramento: Remoção de sólidos menores
(efluentes industriais)
Largura mínima = 30 cm (Limpeza manual)
NBR-11885, 13059, 13160.
http://www.youtube.com/watch?v=tATV7AG387E
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
DESARENADORES
Objetivo: Remover sólidos sedimentáveis
NBR-12.209
Dimensionamento baseado na taxa de
aplicação superficial:
600 – 1300 m3/m2 x dia
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
REMOÇÃO DE GORDURAS / MATERIAIS FLOTANTES
-Caixas de gorduras (TDH) = 20 – 30 minutos
http://www.copasa.com.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=657&sid=259
SEPARADORES DE ÁGUA E ÓLEO
-TDH = +/- 20 – 30 minutos
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
REMOÇÃO DE GORDURAS / MATERIAIS FLOTANTES
- Flotação com ar dissolvido
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
REMOÇÃO DE GORDURAS / MATERIAIS FLOTANTES
- Flotação com ar dissolvido
http://www.youtube.com/watch?v=K1GiLJnS0FE&feature=related
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
EQUALIZAÇÃO
- Homogeneizar vazão e
carga
- Dimensionamento pelo
TDH (variável)
TDH = 6 a 8 horas (usual)
- Agitação (10 W/m3)
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
SISTEMAS BIOLÓGICOS DE TRATAMENTO
- Sistemas anaeróbios
- Sistemas aeróbios
- Sistemas mistos
- Sistemas mecanizados
- Sistemas não mecanizados
- Sistemas naturais
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
SISTEMAS ANAERÓBIOS
- Tanques sépticos
- Filtros anaeróbios
- RAFAs
- Lagoas anaeróbias
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
SISTEMA FOSSA SÉPTICA SEGUIDA DE FILTRO ANAERÓBIO
-Sistema simplificado de tratamento de esgotos sanitários (pequenas
contribuições e reduzida necessidade de tratamento)
http://www.dko.com.br/arquivos_internos/?abrir=como_funciona
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
TANQUES SÉPTICOS
- Pequenas contribuições
- Baixa eficiência (DBO – 20 a 40%)
- V = 1000 + Nx(C x TDH + Lf x K)
N – número de habitantes
C – Contribuição per capita
Lf – Contribuição de lodo fresco
K – Taxa de acumulação de lodo (=65, para 10oC < Temp < 20oC
e limpeza anual)
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
TANQUES SÉPTICOS
Câmara única
Câmara dupla
Com revolvimento de lodo
Eficiência baixa
Eficiência elevada
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
FILTROS ANAERÓBIOS
- Pequenas contribuições
- Baixa eficiência
- V = 1,60 x N x C x TDH
N – número de habitantes
C – Contribuição per capita
TDH – Tempo de detenção
hidráulica = 8 – 16 h
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
DESINFECÇÃO
Fonte: Adaptado de Von Sperling (1996).
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
REATOR ANAERÓBICO DE
FLUXO ASCENDENTE
- Reator de alta taxa
- TDH – Tempo de detenção
hidráulica = 6 – 10 h
- Carga orgânica volumétrica
- Carga hidráulica
Fonte: Adaptado de Von Sperling (1996).
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
REATOR ANAERÓBICO DE FLUXO ASCENDENTE
Partida do sistema
Controle operacional
Controle de lodo
Ver manual de operação em ANEXO.
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
REATOR ANAERÓBICO DE FLUXO ASCENDENTE
Carga Orgânica Volumétrica:
- DQO (mg/L) é o valor de DQO obtido analiticamente através do teste em uma amostra composta do esgoto bruto;- Q (m3/dia) é o valor da vazão média obtido através da leitura da calha parshall ao longo de um dia de operação da ETE e multiplicado pelas 24 horas de operação da ETE;- V (m3) é o volume útil do RAFA.Sugere-se que a COV não ultrapasse 15 kg DQO/m3 x dia (de acordo com projeto).
)(1000)/()/(
3
3
mxVdiamxQLmgDQOCOV
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
REATOR ANAERÓBICO DE FLUXO ASCENDENTE
Carga Hidráulica Volumétrica:
- Q (m3/dia) é o valor da vazão média obtido através da leitura da calha parshall ao longo de um dia de operação da ETE e multiplicado pelas 24 horas de operação da ETE;- A (m2) é a área do RAFA, ou seja, m2.Sugere-se que a CHV não ultrapasse 4 m3/m2 x dia para a vazão média (de acordo com projeto)
)()/(
2
3
mAdiamQCHV
Unidades e Operações envolvidas no tratamento Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentesde efluentes
LAGOAS (Link)
Lagoas Facultativas
Lagoas anaeróbias
Lagoas aeradas facultativas
Lagoas aeradas
Lagoas de maturação
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
Fonte: Von Sperling (1996).
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
Fonte: Von Sperling (1996).
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
Fonte: Von Sperling (1996).
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
Fonte: Von Sperling (1996).
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
LODOS ATIVADOS: CONCEITO
TANQUE DE AERAÇÃO DECANTADOR
SECUNDÁRIO
Lodo Excedente (decarte)
Recirculação de
lodo
TRATADOBRUTO
Injeção de ar
Fonte: Adaptado de Von Sperling (1996).
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
LODOS ATIVADOS
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
LODOS ATIVADOS
Categoria Parâmetro Lodos ativados
convencional
Lodos ativados em aeração prolongada
Parâmetros a ser assumido
Idade do lodo (dias)Concentração de SSVTA (mg/L)SS efluente (mg/L)Razão de recirculação (Qr/Q)Concentração média de OD no reator (mg/L)
4 – 101500 – 3500
10 – 300,6 – 1,01,5 – 2,0
18 – 302500 – 4000
10 – 300,8 – 1,21,5 – 2,0
Dado resultante
Relação A/M (kg DBO / kg SSVTA)Tempo de detenção hidráulica (h)Concentração SSTA (mg/L)Eficiência da remoção de DBO (%)Produção de lodo secundario por DBO removida (kg SS / kg DBO)
0,3 – 0,86 – 8
2000 – 400085 – 930,7 – 1,0
0,08 – 0,1516 – 24
3500 – 500095 – 980,9 – 1,1
Fonte: Adaptado de Von Sperling (1996).
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
Fonte: Von Sperling (1996).
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
Fonte: Von Sperling (1996).
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
Fonte: Von Sperling (1996).
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
IDADE DE LODO:
- SSVTA (mg/L) é o valor dos sólidos suspensos voláteis no tanque de aeração obtido através do teste em uma amostra simples do esgoto presente no tanque de aeração em um momento onde há agitação no tanque;- V (m3) é o volume útil do reator, ou seja, X m3.- Qex (m3/dia) é o valor da vazão diária de recirculação para o tanque avaliado, obtido através de cálculo da vazão de bombeamento;- SSVrecirculado (mg/L) que é a concentração de sólidos suspensos voláteis no lodo recirculado para o tanque, obtido através de teste em uma amostra simples do lodo recirculado para o tanque de aeração.
)/()/()()/(
Re3
3
LmgxSSVdmQmxVLmgSSVTA
circuladoexc
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
FATOR A / M:
- Q (m3/dia) é o valor da vazão diária afluente à ETE medido através de leitura da calha parshall durante um dia de operação da ETE;- DBOafluente (mg/L) é a DBO5 afluente ao tanque de aeração, ou seja, aquela que sai do RAFA, medida através de análise em amostra simples coletada na saída do RAFA;- DBOefluente (mg/L) é a DBO5 efluente do sistema, ou seja, aquela que sai do decantador secundário, medida através de análise em amostra composta coletada na caixa de saída da ETE;- SSVTA (mg/L) é o valor dos sólidos suspensos voláteis no tanque de aeração obtido através do teste em uma amostra simples do esgoto presente no tanque de aeração em um momento onde há agitação no tanque;- V (m3) é o volume útil do reator, ou seja, X m3.
)/()()/)(()/(
/ 3
3
LmgxSSVTAmVLmgDBODBOxdmQ
MA efluenteafluente
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
INDICE VOLUMÉTRICO DE LODO (mL/g):
- H30 (cm) é a altura da interface sólido líquido na bureta graduada após 30 minutos de sedimentação;- H0 (cm) é a altura da lâmina d’água interface sólido líquido no instante zero;- SSrecirculado (mg/L) é o valor dos sólidos suspensos totais no lodo.
)/(10
0
630
LmgxSSHxH
IVLorecirculad
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
TAXA DE RECIRCULAÇÃO DE LODO:
- Qr – Vazão recirculada (m3/dia)- Q – Vazão afluente à ETE (m3/dia)
QQR r
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
Últimas tecnologias em tratamento biológicoÚltimas tecnologias em tratamento biológico
VARIANTES DO PROCESSO DE LODOS ATIVADOS
- MBBR (Moving Bed Biological Reactor)
-Utilização de meio suporte para aumentar a quantidade de sólidos
no tanque de aeração
-Configuração do sistema permanece a mesma
- MBR (Membrane Biological Reactor)
- Utilização de membranas para a separação do lodo
- Efluentes com características muito favoráveis para reuso
- Dispensa decantador secundário
Últimas tecnologias em tratamento biológicoÚltimas tecnologias em tratamento biológico
MBBR (Moving Bed Biological Reactor)
Últimas tecnologias em tratamento biológicoÚltimas tecnologias em tratamento biológico
MBR (Membrane Biological Reactor)
http://www.triqua.eu/Triqua/fs3_site.nsf/htmlViewDocuments/7B7C9442D9990AAFC12573D00043A4F2
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
PROCESSOS FÍSICO-QUÍMICOS DE TRATAMENTO DE
EFLUENTES
- Precipitação de metais
- Coagulação / Floculação / Decantação
- Oxidação química
- Eliminação de compostos tóxicos
- Oxidação de cromo hexavalente
- Redução de sulfetos
- Oxidação de cianetos
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
PROCESSOS FÍSICO-QUÍMICOS DE TRATAMENTO DE
EFLUENTES
- Teste de bancada
- Jarteste
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
CONFIGURAÇÃO BÁSICA DE UM SISTEMA FÍSICO QUÍMICO DE
TRATAMENTO DE EFLUENTES
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
PRECIPITAÇÃO DE METAIS COMO HIDRÓXIDOS
Fonte : http://www.hoffland.net/index.php/hydroxide-precipitation.html
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
PRECIPITAÇÃO DE METAIS COMO CARBONATOS
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
COAGULAÇÃO / FLOCULAÇÃO / DECANTAÇÃO
COAGULANTE FAIXA DE pHCompostos de Alumínio
Sulfato de Alumínio 5 – 8
Policloreto de Alumínio 6 – 7
Compostos de Ferro Sulfato ferroso 8,5 – 11
Sulfato férrico 5 – 11
Cloreto férrico 5 – 11
Cal – Carbonato de cálcio
Fonte: Adaptado de Cavalcanti (2012).
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
COAGULAÇÃO / FLOCULAÇÃO / DECANTAÇÃO
POLÍMEROSPolímeros Aniônicos
Galvanoplastia, Siderurgia, Metalurgia : Efluentes carregados positivamente
Polímeros CatiônicosÁgua bruta, emulsões oleosas, indústria têxtil, papel e celulose,
usinas de açúcar e álcool, cervejarias, efluentes contendo produtos químicos orgânicos.
Fonte: Adaptado de Cavalcanti (2012).
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
Unidades e Operações envolvidas no Unidades e Operações envolvidas no tratamento de efluentestratamento de efluentes
Vista geral da ETE Detalhe dos tanques de tratamento físico-químico
EXEMPLO