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ASSESSORIA, CONSULTORIA EPROJETOS AMBIENTAIS S/C LTDA.ASSESSORIA, CONSULTORIA EPROJETOS AMBIENTAIS S/C LTDA.

TRATAMENTO BIOLÓGICO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Partida, Operação, Controle de Processo e Análise de Problemas Operacionais

APRESENTADOR: 1. Eng. Luiz Fernando Matusaki

ASSESSORIA, CONSULTORIA EPROJETOS AMBIENTAIS S/C LTDA.

Processo Biológico • Objetivos:

– oxidar a matéria orgânica através da atividade dos microorganismos

• Condições ótimas: – pH (6,5 a 8,5) – Temperatura (< 40 oC) – Ausência de metais pesados e substâncias tóxicas – Vazão contínua – Nutrientes


Processos Anaeróbicos • Efluentes com DQO elevadas (> 10.000

mg/L) • Eficiências de 40 a 85 % de remoção de

DQO • Reações mais lentas • Processo mais sensíveis à variações de

carga e vazões • Menor geração de lodo


Processos Anaeróbicos • Lagoas anaeróbias


Processos Anaeróbicos

• reatores de fluxo ascendente (UASB)

Efluente Bruto

Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB)

Efluente Tratado

Saída de Gás


Processos Aeróbicos

• Maiores eficiências de remoção de DBO/DQO ( > 90 %)

• Maior geração de lodo em relação ao anaeróbico

• Processo mais estável • Utilizados principalmente em casos

em que se requer reuso



• Lagoas Aeradas • Lodos Ativados por Batelada (LAB) • Lodos Ativados convencional (aeração

+ decantador) • Lodos Ltivados com flotação (aeração +

flotador) • Lodos ativados com membranas (MBR)



• Lagoa Aerada



• Lodos Ativados por Batelada (LAB)



• Lodo Ativado convencional (aeração + decantador)



• Lodo Ativado com flotação (aeração + flotador)



• Lodos ativados com membranas (MBR)


Definição do Projeto • Caracterização quantitativa e qualitativa

– Importância de se definir a correta vazão dos efluentes – Tipo de Amostragem

• Simples • Composta • Proporcional

– Preservação das amostras – Eleição do laboratório – Confiabilidade dos resultados

• Eleição da Concepção


Implantação do Projeto • Aquisição dos equipamentos • Obras civis • Montagem • Comissionamento

– ETE concluída – Equipe de operação já contratada – Presença de técnicos da montadora/construtora – Testes em vazio x carga – Testes com Efluente


Partida (Start-up) • Requisitos

– Efetuado comissionamento – Encher aeração com água industrial – Produtos químicos comprados – Laboratório de monitoramento interno montado

• Avaliar necessidade de aclimatação dos microorganismos

• Programação do início do descarte de lodo


Operação – Lodos Ativados • Monitoramentos gerais recomendados

– Vazão de alimentação (mais contínua possível) – Verificar eficiência dos tratamentos primários

• Remoção de óleos e graxas • Remoção de metais pesados • Remoção de inibidores • Correção do pH


Operação – Lodos Ativados • Balanceamento de Nutrientes

– Relação DBO:N:P de 100:5:1 – Dosagem de uréia e ácido fosfórico – Monitorar residual (nitrogênio NTK de 2 a 5 mg/L e

fósforo de 0,1 a 0,3 mg/L)

Tanque de Preparação e Bombas Dosadoras


Operação – Lodos Ativados • Aeração

– pH no tanque de aeração (ideal de 7,00 a 8,00) – Grau de mistura (evitar a decantação de sólidos) – Oxigênio dissolvido (mínimo de 2,00 mg/L) – Microbiologia

• Tipos de microorganismos – bactérias – protozoários – pedunculados – rotíferos – nematóides

• Microscópio – aumento de 300 vezes, no mínimo


Microorganismos


Controle de Processo – Lodos Ativados • Parâmetros de Controle

– Fator F/M

)3()/()/()/3(

mVtaeLmgSSVTALmgDBOdmQ

MF

⋅⋅

= [d-1]



– Índice Volumétrico de Lodo (IVL)

100030⋅=

SSTTARSIVL [mL/g]



– Idade do Lodo (vida útil dos microorganismos) esquema 1

SSVrecVDDSSVtaeVtaeIL

**

= [dias], sistemas com decantador ou flotador

VDLVtaeIL = [dias], sistemas MBR esquema 2

• Objetivo do descarte de lodo: renovação da população de microorganismos


Atendimento Legislação

• DBO/DQO de Entrada e Saída • Oxigênio Dissolvido • Resíduo Sedimentável 60 minutos (RS60 < 1 mL/L) • Sólidos Suspensos Totais no Efluente Tratado (SST) • pH (5,00 a 9,00) • Temperatura (< 40 oC) • Nitrogênio amoniacal e Fósforo • Demais itens da legislação ambiental estadual e

federal


Principais Problemas Operacionais • Problemas Mecânicos

– Equipamentos principais em stand-by – Gerador para quedas de energia – Manutenções preventivas – Peças de responsabilidade em estoque


Principais Problemas Operacionais • Problemas na Aeração

– deficiência de oxigênio (odor e queda de eficiência) – mistura inadequada (decantação de sólidos) – turbulência elevada (quebra de flocos) – ondas – espuma

• identificar tipo de espuma • tomar medidas corretivas


Principais Problemas Operacionais

• Problemas no Decantador – Ideal é um efluente final claro e límpido – Perda de Sólidos – Bulking


Perda de Sólidos (cont.) Causas Medidas Corretivas

Problemas nos equipamentos (removedor de lodo, bombas de descarte/reciclo)

•verificar se o removedor de lodo está funcionado adequadamente •verificar se as borrachas raspadoras de fundo estão intactas •observar o nivelamento dos vertedores série-periférico

Sobrecarga hidráulica • verificar o valor da velocidade de escoamento superficial. Se for superior a 24 m3/m2/d, poderá haver arraste de lodo. A solução não é tão fácil, pois aumento de área indica a necessidade de construção de novo decantador


Perda de Sólidos Sobrecarga de sólidos - verificar a carga de sólidos da unidade. O

valor recomendado é de no máximo 146 kg/m2/d

- reduzir o SST na aeração, aumentando o descarte de lodo

- reduzir a recirculação de lodo e avaliar comportamento do sistema

- utilizar auxiliares de decantação (FeCl3, polímeros, PAC ou Al2(SO4)3). Trata-se de medida paliativa e emergencial

- se não houver outra alternativa, aumentar a área de decantação, com a construção de nova unidade


Principais Problemas Operacionais • Bulking filamentoso

- Presença de microorganismos filamentosos: • Baixo OD na aeração • Nutrientes em dosagem insuficiente • pH fora de faixa • Variação de carga orgânica • Elevado teor de sulfetos • F/M < 0,05 d-1

- Seletores anaeróbicos - Auxiliares de decantação - Choque anaeróbico


Principais Problemas Operacionais

• Bulking disperso – ausência de microorganismos filamentosos:

• Carga orgânica elevada • Aeração excessiva • Presença de substâncias tóxicas


Exemplos de problemas


Exemplo de Tratamento Físico-Químico Gradeamento + Parshall + Elevatória


Exemplo de Tratamento Físico-Químico Equalização


Exemplo de Tratamento Físico-Químico Correção do pH + Coagulação


Exemplo de Tratamento Físico-Químico Flotador


Exemplo de Tratamento Físico-Químico Flotador – Concha Raspadora


Exemplo de Tratamento Biológico Aeração – Ar Difuso


Exemplo de Tratamento Biológico Flotador


Exemplo de Tratamento Biológico Desaguamento de Lodo


Exemplo de Tratamento Biológico Efluente Tratado


Efl. Bruto, Após Primário, Após Biológico


Casos de Reuso

• Quando a estação for bem operada e as eficiências atingidas forem elevadas, dependendo do caso e do tipo de indústria, o reuso poderá ser possível

• Exemplos – Shopping CenterVale – São José dos Campos – SP – Petrom – Petroquímica de Mogi das Cruzes – SP – Saint- Gobain Abrasivos – Igarassu - PE


CenterVale Shopping • Inauguração: 28 de Maio de 1987 • Área Construída: 102.852,50 m2

• Área Bruta Locável: 46,7 mil m2 • Área do Terreno: 90.559,49 • Número de Lojas: 230 • Fluxo de Pessoas: 1.200.000/ mês • Empreendedores: Ancar Ivanhoe Shopping Center, Real Engenharia e Incorporações e Real

Engenharia Investimentos • Faturamento Anual: R$ 300.000.000,00


CenterVale Shopping • Trata-se de um shopping-center localizado em São José dos

Campos – SP. Possuía uma estação de tratamento de efluentes líquidos com concepção de lodos ativados.

• O projeto de adequação englobou as seguintes alterações: – Instalação de peneira estática – Sistema de correção do pH – Substituição do sistema de oxigênio puro por ar difuso – Substituição do decantador secundário por flotador por ar dissolvido – Instalação de tanque de condicionamento de lodo e filtro-prensa – Instalação de filtro de areia/carvão após a ozonização


CenterVale Shopping • Foram mantidas as seguintes unidades

– Tanques de equalização – Sistema de ozonização

• O efluente tratado é reutilizado em: – vasos sanitários – irrigação das áreas verdes

• A capacidade do sistema de tratamento é de 15 m3/h • Investimento: R$ 200.000,00


CenterVale Shopping

Peneira Estática Equalização e Aeração


CenterVale Shopping

Flotador Filtro-Prensa


CenterVale Shopping

Torta Filtro-Prensa


COMPARATIVO ENTRADA E SAÍDA DA ETE

Entrada: Esgoto Bruto Água Tratada


CenterVale - Tratamento e reuso da água

• DBO bruta 700 mg/L / DBO tratada < 5 mg/L • Retorno do investimento pela economia de

água e esgoto: 10 meses


PONTOS DE REUSO DA ÁGUA

IRRIGAÇÃO DE JARDIM


Reciclagem do óleo comestível • Todo o óleo utilizado nos restaurantes do CenterVale Shopping

é coletado e reciclado, reduzindo entupimentos na rede de esgoto e proliferação de insetos, evitando a poluição de rios e córregos


Petrom - Tratamento e reuso da água

• Tratamento – Primário (flotação para remoção de óleos e graxas) – Primeiro estágio biológico (aeração + flotador) – Segundo estágio biológico (MBR) – Centrífuga

• Investimento: R$ 5.200.000,00 (2007) • DBObruta 1.200 mg/L / DBOtratada < 10 mg/L


• ÁREA TOTAL 400.000 m²

• ÁREA CONSTRUÍDA 25.000 m²

• FUNCIONÁRIOSE COLABORADORES

Aprox. 200


Produtos e Capacidade Produtiva

• ANIDRIDO FTÁLICO 82.000 TON/ANO Estabilizantes de PVC, Fenolftaleína, Secantes p/ tinta, Aromatizantes e Corantes

• PLASTIFICANTES 108.000 TON/ANO

Mangueiras, Calçados, Brinquedos, Fios e cabos

• ÁCIDO FUMÁRICO: - TÉCNICO 4.000 TON/ANO - FEED GRADE Resinas , Adesivos, Inseticidas, Fungicidas

http://www.cognis.com/framescout.html?/company/Performance/Performance.htm


Estação de Tratamento de Efluentes

• Inicialmente haviam duas estações de tratamento, sendo uma para o efluente industrial e outra para o efluente sanitário, ambas com a concepção do sistema de valo de oxidação.

• Havia um projeto de adequação que encontrava-se paralisado visando tratar os dois efluentes em conjunto.

• O projeto de adequação aproveitou as unidades existentes e foi direcionado para o atendimento legal do limite de 10 mg/L de DBO para o efluente tratado, exigido pela Cetesb.

• A concepção do novo sistema possui: Tratamento físico-químico (remoção de plastificante) Tratamento biológico (lodo ativado com flotação) Polimento por membranas (MBR)




• As unidades do tratamento são: – Peneira estática (esgoto sanitário) – Tanque de equalização do efluente industrial – Tanques de neutralização e coagulação – Flotador primário – Tanque de equalização do efluente industrial após físico-químico – Tanque de aeração – Flotador biológico – Tanque de membranas (MBR) – Tanque de Lodo – Centrífuga

• Investimento: R$ 5.200.000,00 (2007) • Vazão: 10 m3/h



- Área Ocupada: 1.150 m2

- Capacidade Total do Sistema: 240 m3/dia - Vazão de Tratamento Atual: 120 m3/dia ( 100 m3/dia efluente industrial e 20 m3/dia de esgoto sanitário)




O tratamento físico-químico é iniciado quando o efluente industrial é transferido da Unidade de Produção de Plastificantes para o tanque de equalização. Sua homogeneização e mistura é efetuada através de um sistema de recirculação através de bombas.

Tanques de Equalização



Tanques de Neutralização e de Adição de Polieletrólito

O efluente equalizado é transferido para o tanque de neutralização onde é dosada Soda Cáustica a fim de se promover a correção do pH dos efluentes na faixa de 4 a 6. Em seguida, é adicionado polímero que promove a coagulação dos efluentes.

Tanques de Neutralização e Coagulação



Esta unidade foi projetada para promover a remoção das partículas oleosas e sólidos suspensos. No flotador o ar comprimido é dissolvido juntamente com o efluente proveniente do Tanque de Coagulação. No interior do flotador ocorre o surgimento de microbolhas de ar que arrastam as partículas oleosas e os sólidos em suspensão para a superfície do equipamento. Através de um removedor de superfície, o produto suspenso é coletado e enviado, por gravidade, para o tanque intermediário e reutilizado na Unidade de Plastificantes e o efluente clarificado é enviado, por gravidade, para o tanque de equalização para alimentação do tratamento biológico.

Flotador Primário



O pH de saída do tratamento físico-químico varia de 4 a 6. Assim, é necessária a correção até a faixa de 7 a 8,5 ideal para o tratamento biológico. A correção é automática, com a dosagem em linha de Soda Cáustica.

Na aeração são reunidos os efluentes industriais pré-tratados com o pH corrigido e os esgotos sanitários. Esse tanque é dividido em três células de mesmo volume, cada uma com capacidade de 500 m3 , totalizando 1.500 m3. A profundidade útil do tanque é de 6,00 metros.

A aeração é realizada será através de difusores de ar comprimido do tipo membrana de bolhas finas. O Oxigênio é gerado por três sopradores instalados e sua vazão controlada por medidores de Oxigênio Dissolvido no interior de cada célula. Para um melhor controle do processo e economia de energia todos os motores elétricos possuem inversores de frequência.

Tratamento Biológico



Esta unidade tem a função de clarificar o efluente proveniente dos tanques de aeração assim como promover o adensamento do lodo biológico, sendo necessária dosagem de polímero.

O lodo biológico adensado é encaminhado a um tanque de acúmulo para posterior reciclo à aeração e recalque ao tanque de descarte de lodo para desaguamento em centrífuga.

O efluente clarificado do flotador é encaminhado, por gravidade, para o tanque de tratamento por membranas para polimento final do efluente.

Flotador Secundário



Tanque de Acúmulo de Lodo



O objetivo deste segundo estágio de aeração é efetuar o polimento final do efluente de modo a enquadrá-lo aos padrões de qualidade do corpo receptor. A clarificação do efluente é dada pela membranas de ultrafiltração o que garante uma qualidade excelente ao efluente final.

A remoção de bactérias e vírus através da filtração produz um efluente final

desinfectado, sendo possível a sua utilização em muitas aplicações industriais . A utilização de um processo de Ultrafiltração serve como uma barreira física que

não permite a passagem e escape de sólidos para o efluente final. Assim o processo é mais estável e seguro do que os sistemas de lodos ativados convencionais.

O efluente final será encaminhado diretamente para utilização como água de

reposição em torres de resfriamento.

Tanque de Tratamento por Membranas



Tanque de Tratamento por Membranas



Água Tratada



Nesta unidade são desaguados os lodos biológico dos dois estágios de aeração (tratamento biológico e tanque de membranas) que são reunidos no tanque de descarte de lodo. O condicionamento do lodo será feito através da adição de polímero na linha de alimentação da centrífuga.

O lodo desaguado é armazenado em caçamba metálica até sua destinação final que será para co-processamento.

O clarificado é enviado, por gravidade, para o tanque de equalização do processo físico-químico para posterior recalque ao tanque de aeração.

Desaguamento do Lodo



Automação



Objetivo: • Reuso: Make up das Torres de Resfriamento • Vazão de Make-Up: 550 m3/dia • Vazão da água tratada: 144 m3/dia

Justificativa: • Efluente zero: não haverá lançamento de efluente no corpo receptor • Não há necessidade de tratamento complementar • Baixa carga orgânica • A água encontra-se desinfectada • Turbidez reduzida • pH neutro

Reuso de Água Tratada



Local DQO DBO SST SSV OG Fenol

Efluente Bruto 3.740 64 2,7

Efluente Equalizado 3.370 39

Efluente Doméstico 272 58

Flotador 74

Membranas (água tratada) 19 9 3 0,003

Reator 1 2.684 2.090

Reator 2 2.625 2.245

Reator 3

Membrana (efluente) 9.634 6.937

Retorno Lodo 17.020

Monitoramento

Unidades: mg/l



Saint-Gobain Abrasivos • Unidade de Igarassu - PE • O projeto de adequação englobou as seguintes alterações:

– Tratamento primário (2004) – Segundo estágio de aeração com:

• Tanque de Anoxia • Tanque de Aeração com Membranas (MBR)

– Objetivos: • Redução de nitrogênio amoniacal para valores < 20 mg/L • Redução da DQO residual

• Investimento no MBR: R$ 800.000,00 (2011) • Vazão: 2,00 m3/h


Saint-Gobain Abrasivos • Atualmente o efluente vem sendo reutilizado para fabricação

de colas e limpeza de equipamentos • Partida: dezembro/2011


Saint-Gobain Abrasivos • Resultados:

– N-amoniacal < 5 mg/L – DQO < 300 mg/L (DQO bruto 30.000 mg/L) – DBO < 10 mg/L


FIM


Controle de Processo

Esgotos

Descarte/ Reuso

Lodo Ativado

1,8 a 6,0 m TR = 3 a 14 d

Aerador

Aterro/

Compostagem

Decantador ou Flotador

Descarte Reciclo

SST 3.000 a 5.000 mg/L


Esgotos

Descarte Reuso

Lodos Ativados por Membranas MBR

4,00 a 7,0 m TR = 1 a 3 d

Aerador

Aterro

Compostagem

Descarte

SST 10.000 a 20.000 mg/L

Controle de Processo

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