introdução ao tratamento de esgoto prof. dra gersina nobre da r.c.junior

Introdução ao Tratamento de Esgoto

Prof. Dra Gersina Nobre da R.C.Junior

pH

Matéria Orgânica(MO)

Nitrogênio Total

Fóforo Total

PARÂMETROS QUÍMICOS DO ESGOTO

Sólidos


Os processos de oxidação biológica normalmente tendem a

reduzir o pH.

Potencial hidrogeniônico. Representa a concentração de íons hidrogênio H+ dando uma indicação sobre a condição de acidezacidez, neutralidadeneutralidade ou alcalinidadealcalinidade do esgoto.

pH

Em termos de tratamento de esgoto:


O pH do esgoto varia tipicamente entre 6,5 e 7,5;

Esgotos velhos ou sépticos têm o pH inferior a 6,0

Medição:

Papel pH (forma mais simples); e

pHmêtro (forma mais precisa)

MATÉRIA ORGÂNICA(MO)

Os principais componentes orgânicos são os compostos de proteínas (carboidratos, gorduras e os óleos, além de uréia, surfactantes, fenóis, pesticidas e outros em menor quantidade.)


Carboidratos

Carbono, hidrogênio e oxigênio

ContêmContêm

São as primeiras substâncias a serem destruídas pelas bactérias, com produção de ácidos orgânicos (por esta razão os esgotos velhos apresentam maior acidez)

ExemplosExemplos de carboidratos pode-se citar os açúcares, o amido, a celulose e a fibra da madeira.


Gordura

Se refere a matéria graxa, aos óleos e substâncias semelhantes encontradas no esgoto

A gordura está sempre presente no esgoto doméstico, manteiga, carne, óleos vegetais, etc.

Não são desejáveis nas unidades de transporte e tratamento de esgoto.


Gordura

Não são desejáveis nas unidades de transporte e tratamento de esgoto:

Aderem às paredes produzindo entupimento;

Provocam odores desagradáveis;

Formam “escuma” uma camada de matéria flutuante nos decantadores, podem vir a entupir os filtros;

Interferem e inibem a vida biológica;

Trazem problemas de manutenção.


Surfactantes

São constituídos por moléculas orgânicas com propriedade de formar espuma no corpo receptor ou na estação de tratamento em que o esgoto é lançado.

Tendem a se agregar na superfície ar-água e nas unidades de aeração se aderem à superfície das bolhas, formando uma espuma muito estável e difícil de se quebrar.


Surfactantes

Tipo mais comum é o chamado ABC (alquil – benzeno -sulfonado), típico dos detergentes sintéticos - apresenta resistência a ação biológica.

Vem sendo substituído pelos do tipo “LAS” (alquil-sulfonado - linear) – que são biodegradáveis.


Fenóis

São compostos orgânicos originados em despejos industriais, principalmente, e têm a propriedade de causar, ainda que em baixa concentração, gosto(amargo e adstringente) e odor característico à água (em especial à água clorada).

Classificação quanto à forma:

• em suspensão (particulada)

• dissolvida (solúvel)

Classificação quanto à biodegradabilidade:

• inerte

• biodegradável


Podem-se adotar métodos diretos ou indiretos para a determinação da matéria orgânica.

Métodos indiretos: medição do consumo de oxigênio:

-Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)

-Demanda Ultima de Oxigênio (DBOu)

-Demanda Química de Oxigênio (DQO)

Métodos diretos: medição do carbono orgânico:

-Carbono Orgânico Total (COT)


Demanda Bioquímica de Oxigênio(DBO5)

Mede a quantidade de oxigênio necessária para estabilizar biológicamente a matéria orgânica presente na amostra, após certo tempo (tomado para efeito de comparação em e 5 dias) a uma temperatura padrão 20°C (para efeito de comparação).


Demanda Ultima de Oxigênio(DBOU) ou (DBO20)

Representa o consumo total de oxigênio, ao final de vários dias (cerca de 20 dias ou mais para o esgoto doméstico) requerido pelos microrganismos na estabilização bioquímica da matéria orgânica.


Vantagens do teste da DBO

Indicação aproximada da fração biodegradável do despejo;

Indicação da taxa de degradação do despejo;

Indicação do consumo de oxigênio em função do tempo;

A determinação aproximada da quantidade de oxigênio requerido para estabilização biológica da matéria orgânica presente.



Limitações do teste da DBO

pode-se encontrar baixos valores de DBO caso os microorganismos responsáveis pela decomposição não estejam adaptados aos despejos;

Os metais pesados e outras substâncias tóxicas podem matar ou inibir os microorganismos;

Há a necessidade de inibição dos organismos responsáveis pela oxidação da amônia.

Conversão da DBO5 para DBOu

DBO20 = 1,46 x DBO5

1,46 5

20 DBO

DBO

A relação DBO20/DBO5 varia em função do despejo e

A relação DBO20 /DBO5 varia, para um mesmo despejo, ao longo da linha de tratamento da ETE.


Origem DBO20 /DBO5

Esgoto concentrado 1,1 - 1,5

Esgoto de baixa concentração 1,2 - 1,6

Efluente primário 1,2 - 1,6

Efluente secundário 1,5 - 3,0

Faixas típicas da relação DBO20 /DBO5

Fonte: Von Sperling, 1996.


MATÉRIA ORGÂNICA(MO)MATÉRIA ORGÂNICA(MO)

Demanda Química de Oxigênio(DQO)Representa a demanda de oxigênio requerida para estabilizar quimicamente a matéria orgânica carbonácea. Utiliza fortes agentes oxidantes em condições ácidas.

Carbono Orgânico Total(COT)É uma medida direta da matéria orgânica carbonácea. É determinado através da conversão do carbono orgânico a gás carbônico.


Vantagens do teste de DQO

Teste gasta apenas de 2 a 3 horas para ser realizado;

O resultado do teste dá uma indicação do oxigênio requerido para a estabilização da MO;

O teste não é afetado pela nitrificação.

Limitações do teste da DQO

São oxidadas, tanto a fração biodegradável, quanto a inerte do despejo;

Não fornece a taxa de consumo do oxigênio ao longo do tempo.


RELAÇÃO ENTRE OS PARÂMETROS DE CONSUMO DE OXIGÊNIO

100

200

150

DBO5DBOU DQO

Relação aproximada entre os parâmetros de consumo de oxigênio em esgotos domésticos

Relação DQO/ DBO5 Relação DQO/ DBO5

Esgotos domésticos brutos

varia em torno de 1,7 a 2,4.

Relação DQO/ DBO5 baixa:

•fração biodegradável é elevada

•provável indicação para tratamento biológico

Relação DQO/ DBO5 Relação DQO/ DBO5

Relação DQO/ DBO5 elevada:•a fração inerte (não biodegradável é elevada);

•se a fração não biodegradável não for importante em termos de poluição do corpo receptor: possível indicação para tratamento biológico;

•se a fração não biodegradável for importante em termos de poluição do corpo receptor: possível indicação para tratamento físico-químico.

Relação DQO/ DBO5 elevada:•a fração inerte (não biodegradável é elevada);

•se a fração não biodegradável não for importante em termos de poluição do corpo receptor: possível indicação para tratamento biológico;

•se a fração não biodegradável for importante em termos de poluição do corpo receptor: possível indicação para tratamento físico-químico.

O nitrogênio total inclui o nitrogênio orgânico,

amônia, nitrito e nitrato. É um nutriente indispensável

para o desenvolvimento dos microrganismos no

tratamento biológico. O nitrogênio orgânico e a amônia

compreendem o denominado Nitrogênio Total Kjeldahl

(NTK).

Nitrogênio Total

Nitrogênio na forma de proteínas, aminoácidos e uréia

Nitrogênio orgânico

Produzida como primeiro estágio na decomposição do nitrogênio orgânico

Amônia

Estágio intermediário da oxidação da amônia. Praticamente ausente no esgoto bruto

Nitrito

Produto final da oxidação da amônia. Praticamente ausente no esgoto bruto

Nitrato

Nitrificação

Desnitrificação

Nitrogênio Total

A forma predominante do nitrogênio em um curso d’água, pode fornecer indicações sobre o estágio da poluição eventualmente ocasionada por algum lançamento de esgoto a montante.

Nitrogênio Total

Poluição recente

O nitrogênio estará basicamente na forma de nitrogênio orgânico e amônia.

Poluição antiga

O nitrogênio estará basicamente na forma de nitrato (as concentrações de nitritos são normalmente mais reduzidas).

O fósforo total existe na forma orgânica e inorgânica. É um nutriente indispensável no tratamento biológico

Fósforo Total

Usualmente os esgotos domésticos possuem um teor suficiente de fósforo, mas este pode estar deficiente em certos despejos industriais.

o fósforo é um nutriente essencial para o crescimento de algas, podendo por isso em certas condições, conduzir o fenômeno de eutrofização de lagos e represas.

Característica Forte Médio FracoDBO5,20 (mg/L) 400 220 110

DQO (mg/L) 1.000 500 250

Carbono Org. Total (mg/L) 290 160 80

Nitrogênio total – NTK (mg/L) 85 40 20

Nitrogênio Orgânico (mg/L) 35 15 08

Nitrogênio Amoniacal (mg/L) 50 25 12

Fósforo Total (mg/L) 15 08 04

Fósforo Orgânico (mg/L) 05 03 01

Fósforo Inorgânico (mg/L) 10 05 03

Cloreto (mg/L) 100 50 30

Sulfato (mg/L) 50 30 20

Óleos e Graxas (mg/L) 150 100 50

Características físico-químicas dos esgotos. Metcalf & Eddy (1991)

PARÂMETROS BIOLÓGICOS DO ESGOTO

Os principais organismos encontrados nos esgotos Os principais organismos encontrados nos esgotos são:são:

bactérias, fungos, vírus, protozoários, helmintos as algas e os grupos de plantas e de animais.


Determinação da potencialidade de uma água transmitir doença é feita de forma indireta.

Há vários organismos cuja a presença num corpo dágua indica uma forma qualquer de poluição.

Organismos indicadores de Contaminação Fecal

Bactérias de origem fecal


Bactérias de origem fecal

Típicas do intestino do homem e de outros animais de sangue quente (mamíferos em geral).

Sempre presente no excremento do homem em grande quantidade (100 bilhões de coliformes totais/hab.dia, exemplo)


Determinação de todas as análises para determinar a presença e identificar os diversos organismos patogênicos presente no esgoto.

Investiga a presença de organismos indicadores específicos:

Coliformes totais (CT);

Coliformes fecais (CF);

Escherichia coli (EC);

Estreptococos fecais (EsF);

Enterococos fecais (EnF)

Coliformes totais (CT);

O esgoto bruto contém cerca de 106 a 109 NMP/100 ml de colis total, ou cerca de 109 a 1012 org/hab.dia.


Nº Mais Provável de Coliformes

Coliformes fecais (CF);O esgoto bruto contém cerca de 105 a 108 NMP/100 ml de colis fecal, ou cerca de 108 a 1011 org/hab.dia.

O esgoto bruto contém cerca de 109 EC/g.fezes

Escherichia coli (EC);


Enterococos fecais (EnF);

Não há valores de referência para número de EnF em esgoto.

Estreptococos fecais (EsF);

Não há valores de referência para número de EnF em esgoto.

Principais Microrganismos Presentes nos Esgotos DomésticosMicrorganismo Descrição

Bactérias -Organismos protistas e unicelulares-Apresentam em várias formas e tamanhos-São os principais responsáveis pela estabilização da matéria orgânica-Algumas bactérias são patogênicas, causando principalmente doenças

intestinais.

Fungos -Organismos aeróbios, multicelulares, não fotossintéticos, heterotróficos.-Também de grande importância na decomposição da matéria orgânica.-Podem crescem em condições de baixo pH.

Protozoários -Organismos unicelulares sem parede celular-A maioria é aeróbia e facultativa-Alimentam-se de bactérias, algas e outros microrganismos.-São essenciais no tratamento biológico para a manutenção de um equilíbrio

entre os diversos grupos.-Alguns são patogênicos

Vírus -Organismos parasitas, formados pela associação de material genético (DNA ou RNA) e uma carapaça protéica.

-Causam doenças e podem ser de difícil remoção no tratamento da água ou do esgoto.

Helmintos -Animais superiores-Ovos de helmintos presentes nos esgotos podem causar doenças.

Quantificação das Cargas Poluidoras

Para avaliação do impacto da poluição e da eficácia das medidas de controle.

Quantificação das cargas poluidoras afluentes ao corpo d’água.

A quantificação dos poluentes deve ser apresentada em forma de “carga”

A carga per capita

Unidade: g/hab.d. ou kg/hab.d

representa a contribuição de cada indivíduo por unidade de tempo.

A carga per capita

54g DBO/hab.d. ou 0,054kg DBO/hab.d



Carga = População x carga per capita

1000(g/kg)

ab.d)capita(g/hper carga x hab)população( )carga(kg/d

Carga = concentração x vazão


)/(1000

)/()/()/(arg

33

kgg

dmVazãomgãoConcentraçdiakgaC

vazão

carga ãoConcentraç

capitaperquotaãoConcentraç

capitaper carga

Consumo médio diário de água

)./(

)/( 1000)./( aarg)/(

3

3

dhablcapitaperquota

mldhabgcapitaperCmgãoConcentraç

Obs: g/m3 = mg/l


Exemplo 1

Os habitantes de uma comunidade geram uma contribuição per capita de DBO de 54g/hab.d, e uma contribuição per capita de esgotos de 180l/hab.d

Calcular a contribuição de DBO nos esgotos

capitaper vazão

capitaper carga ãoconcentraç

Exemplo 2

a)Calcular a carga de nitrogênio total afluente a uma ETE, sendo dados:

concentração = 45mgN/l

vazão = 50l/s

b)Nesta mesma estação, calcular a concentração de fósforo total afluente, sabendo-se que a carga afluente é de 60kgP/d.

Expressar o resultado em KgN/d

Características dos Despejos Características dos Despejos IndustriaisIndustriais


Apresentam ampla variabilidade das suas características qualitativas

Dificulta uma generalização dos valores mais comuns.

As características dos efluentes industriais são inerentes a composição das matérias primas, das águas de abastecimento e do processo industrial.

A concentração dos poluentes nos efluentes é função das perdas no processo ou pelo consumo de água.


Para a avaliação da carga poluidora dos efluentes industriais e esgotos sanitários são necessárias as medições de vazão in loco

Coleta de amostras para análise de diversos parâmetros sanitários que representam a carga orgânica e a carga tóxica dos efluentes.


“Em cada caso estudar a natureza dos efluentes industriais”

Que sejam nocivos à saúde;

Que interfiram em qualquer sistema de tratamento;

Que obstruam tubulações e equipamentos;

Que ataquem a tubulações, afetando a resistência ou durabilidade de suas estruturas;

Com temperaturas elevadas, acima de 45°C.

Não se deve permitir o lançamento in natura no coletor público, de despejos industriais:


Equivalente Populacional

Um importante parâmetro caracterizador dos despejos industriais é o equivalente populacional.

DBO de capitaper ãoContribuiç

kg/dia) ( indústria da DBO de Carga al)populacion alenteE.P.(equiv

Quando se fala que uma indústria tem um equivalente populacional de 10 habitantes, equivale a dizer que a carga de DBO do efluente industrial corresponde à uma carga gerada por uma população com 10 habitantes.


ab.d)0,054(Kg/h

kg/dia) ( indústria da DBO de Carga al)populacion alenteE.P.(equiv

A contribuição per capita de DBO valor usualmente utilizado é o de 54g DBO/hab.dia aconselhado pela NB-570 da ABNT.

Adotando o valor frequentemente utilizado de 54g DBO/hab.dia, tem-se:


Exemplo 3

Calcular o equivalente populacional(EP) de uma industria que possui os seguintes dados:

Vazão = 120m3/d

Concentração de DBO5= 2000mg/l.


A poluição térmica também é importante fonte de poluição dos corpos hídricos.

devido às perdas de energia calorífica nos processos de resfriamento ou devido às reações exotérmicas no processo industrial.

Neste caso o parâmetro de controle é a temperatura do efluente.


As características sensoriais dos efluentes notadamente o odor e a cor aparente são muito importantes, pois despertam as atenções inclusive dos leigos podendo ser objeto de atenção das autoridades.


O odor nos efluentes industriais pode ser devido à exalação de substâncias orgânicas ou inorgânicas devidas a:

reações de fermentação decorrentes da mistura com o esgoto (ácidos voláteis e gás sulfídrico);

aromas (indústrias farmacêuticas, essências e fragrâncias);

solventes (indústrias de tintas, refinarias de petróleo e pólos petroquímicos);

amônia do chorume.


A cor O lançamento de efluentes coloridos atrai a atenção de quem estiver observando um corpo hídrico. A cor no ambiente é a cor aparente, composta de substâncias dissolvidas (corantes naturais ou artificiais) e coloidais (turbidez).


As características físico-químicascaracterísticas físico-químicas são definidas por parâmetros que quantificam os sólidos, a matéria orgânica e alguns de seus componentes orgânicos ou inorgânicos.


A legislaçãoA legislação

é a primeira condicionante para um projeto de uma estação de tratamento de efluentes industriais

sendo importante ressaltar que as diferenças das legislações muitas vezes inviabilizam a cópia de uma estação de tratamento que apresente sucesso em um Estado para outro.

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