Tratamento de gua e Efluentes 2. Sem./2010 Eng.Ambiental 2 Programa 3 II UNIDADE Caracterizao e tratamento dos efluentes industriais: galvanoplastia, ind. papel e celulose, txtil, laticnios, abatedouros e frigorficos, curtumes, ind. qumica e petroqumica, farmacutica, ind. alimentcia e bebidas. Controle de Processo e Anlise de Custo Visita Tcnica: CETREL (Polo Camaari) Data a definir UNI DADES QUE COMPEM O SI STEMA DE SANEAMENTO ETA ETE DI STRI BUI O CONSUMI DOR BARRAGEM DI SI NFECO RIO 5 Fonte geradoras Tratamento visando atendimento aos padres Pr tratamento Rede pblica ETE Tratamento completo Corpo receptor Tratamento visando reuso Atendimento aos padres de reuso Processo produtivo ou utilidades Tratamento de Efluente Efluente Industrial Mtodos de Tratamento Introduo Decantador primrio Reator biolgico Entrada ETE Esquema Convencional Flotador Caixa de areia Decantador secundrio grades Espessador de lodo Bomba de lodo Digestor de lodo Condicionamento e secagem de lodos Remoo especial Recirculao de lodo Destino final do lodo desidratado (aterro sanitrio) Retorno sobrenadante Legenda: Fase liquida sendo clarificada Sobrenadante retorno a ETE Lodo (slido) remoo e tratamento Destino final do efluente tratado (lago, rio, corpo dgua) 8 Tratamento de Efluente Fases do Tratamento Pr Tratamento Processos Fsicos Tratamento primrio Processos Fsicos Tratamento secundrio Processo Biolgico Tratamento tercirio Remoo de nutrientes Desinfeco 9 Tratamento de Efluente Fases do Tratamento Tratamento Preliminar Tratamento primrio Tratamento secundrio Tratamento tercirio Objetivo: remoo fsica de slidos grosseiros e areia Unidades:caixas de areia, grades, peneiras,... Objetivo: remoo fsica e bioqumica dos slidos facilmente sedimentveis Unidades: fossas spticas, reatores anaerbios, decantadores primrios,... Objetivo: remoo bioqumica da matria orgnica dos esgotos Unidades: lodos ativados, biofiltros, reatores anaerbios, lagoas de estabilizao,.... Objetivo: remoo de microrganismos patognicos, remoo de nutrientes e processos especficos Unidades: reatores com UV, oznio, precipitao dos fosfatos, stripping de amnia, etc. efluente afluente 10 Tratamento de Efluente Fases do Tratamento Pr Tratamento (Tratamento Preliminar) 11 Tratamento de Efluente Fases do Tratamento Pr Tratamento o esgoto sujeito aos processos de separao dos slidos mais grosseiros atravs do gradeamento que pode ser composto por grades grosseiras, finas e/ou peneiras rotativas, em seguida a areia removida atravs das caixas de areia e a remoo de leos e graxas atravs das caixas de gordura ou em separadores gua/leo 12 Tratamento de Efluente Fases do Tratamento Pr Tratamento Nesta fase, o esgoto , desta forma, preparado para as fases de tratamento subsequentes, podendo ser sujeito a uma pr-areao e a uma equalizao tanto de vazo como de cargas poluentes. 13 Tratamento de Efluente Fases do Tratamento Tratamento Primrio 14 Tratamento de Efluente Fases do Tratamento Tratamento Primrio A primeira fase de tratamento designada por tratamento primrio, onde a matria poluente separada da gua por sedimentao nos sedimentadores primrios. 15 Tratamento de Efluente Fases do Tratamento Tratamento Primrio Este processo exclusivamente de ao fsica pode, em alguns casos, ser ajudado pela adio de agentes qumicos que atravs de uma coagulao/ floculao possibilitam a obteno de flocos de matria poluente de maiores dimenses e assim mais facilmente decantveis. 16 Tratamento de Efluente Fases do Tratamento Tratamento Secundrio 17 Tratamento de Efluente Fases do Tratamento Tratamento Secundrio Objetivo: remoo de matria orgnica dissolvida e da matria orgnica em suspenso no removida no tratamento primrio Consistindo num processo biolgico, do tipo lodo ativado ou do tipo filtro biolgico, onde a matria orgnica (poluente) coloidal consumida por microrganismos nos chamados reatores biolgicos. 18 Tratamento de Efluente Fases do Tratamento Tratamento Secundrio (filtro biolgico) 19 Tratamento de Efluente Tratamento Secundrio Participao de microrganismos contato entre os microrganismos e o material orgnico contido no esgoto Matria orgnica + bactrias + O2 CO2 + H2O + biomassa Reator biolgico 20 Tratamento de Efluente Fases do Tratamento Tratamento Secundrio (aerao) 21 Tratamento de Efluente Fases do Tratamento Tratamento Secundrio O efluente sado do reator biolgico contm uma grande quantidade de microrganismos, sendo muito reduzida a matria orgnica remanescente. Os microrganismos sofrem posteriormente um processo de sedimentao nos sedimentadores (decantadores) secundrios. 22 Tratamento de Efluente Fases do Tratamento Tratamento Secundrio Sistemas Aerbios Sistema so adequados a quase todos os tipos de efluentes, e dentre os tipos de sistemas aerbios podemos citar: Lodos ativados Lagoas aeradas Vasos de oxidao 23 Tratamento de Efluente Fases do Tratamento Tratamento Secundrio A eficincia de um tratamento secundrio pode chegar a 95%. Findo o tratamento secundrio, as guas residuais tratadas apresentam um reduzido nvel de poluio por matria orgnica, podendo na maioria dos casos, serem admitidas no meio ambiente receptor. 24 Tratamento de Efluente Fases do Tratamento Tratamento Tercirio Normalmente, antes do lanamento final no corpo receptor, necessrio proceder desinfeco das guas residuais tratadas para a remoo dos organismos patognicos em casos especiais, remoo de determinados nutrientes, como o nitrognio e o fsforo, que podem potencializar, isoladamente ou em conjunto, a eutrofizao das guas receptoras. 25 Tratamento de Efluente Fases do Tratamento Remoo de Nutrientes As guas residuais podem conter altos nveis de nutrientes como nitrognio e fsforo. A emisso em excesso destes pode levar acumulao de nutrientes, fenmeno chamado de eutrofizao, que encoraja o crescimento excessivo de algas e cianobactrias. 26 Tratamento de Efluente Fases do Tratamento Remoo de Nutrientes A maior parte destas algas acaba morrendo, porm a decomposio das mesmas por bactrias remove oxignio da gua e a maioria dos peixes morrem. Alm disso, algumas espcies de algas produzem toxinas que contaminam as fontes de gua potvel. 27 Tratamento de Efluente Fases do Tratamento Desinfeco A desinfeco das guas residuais tratadas tem como objetivo a remoo dos organismos patognicos.28 Como tratar um efluente industrial ? A remoo dos contaminantes presentes em efluentes industriais se d atravs de mtodos fsicos, qumicos e biolgicos envolvendo processos e operaes unitrias de natureza fsica, qumica e biolgica utilizadas isoladamente ou em uma multiplicidade de combinaes. (Cavalcanti, Manual de Tratamento de Efluentes Industriais)Tratamento de Efluente Mtodos 29 Tratamento de Efluente Mtodos Operaes unitrias Foras fsicas Processos unitrios Reao qumica ou biolgicas 30 Tratamento de Efluente Mtodos Tratamentos Fsicos gradeamento Peneiramento Sedimentao Separao gravidade diferencial Flotao Filtrao Aerao Stripping Adsoro Tratamento qumicos Acerto de pH Preciptao qumica Oxi-reduo Troca-inica Tratamento biolgicos Processo aerbicos Lodos ativados Lagoas aeradas Lagoas de estabilizao Filtros biolgicos Contactores biologicos rotativos Processos anaerbicos Reatores fluxo ascendente 31 Tratamento de Efluente Principais Processos leos e Graxas Separador por gravidade diferencial Flotao Filtrao por membrana Slidos em suspenso Peneiramento Remoo de areia Sedimentao Filtrao Flotao Coagulao / sedimentao 32 Tratamento de Efluente Principais Processos Orgnicos biodegradveis Lodos ativados e suas modalidades Filtros biolgicos Reatores biolgicos rotativos Lagoas aeradas e de estabilizao Sistemas anaerbicos Orgnicos volteis Stripping a Ar dissolvido (dessoro) Adsoro em carvo ativado Orgnicos Refratrios Adsoro com carvo ativado Precipitao Qumica Tratamentos oxidativos avanados Incinerao 33 Tratamento de Efluente Principais Processos Nitrognio Tratamentos biolgicos stripping de amnia Troca inica Clorao ao break point Fosforo Coagulao Tratamento biolgico Slidos dissolvidos Troca inica Osmose reversa Eletrodilise reversa Eletrodeionizao 34 Tratamento de Efluente Principais Processos Metais Pesados Troca inica Precipitao qumica Patgenos Clorao Permanganato potssio Ozonizao UV Dixido de cloro Perxido de hidrognio 35 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos No que consiste os tratamentos fsicos? So operaes unitrias em que atuam foras fsicas promovendo a separao de fases de modo a que cada uma dessas fases segregadas sofra tratamentos especficos ou complementares. 36 (*) Aps o tratamento, o efluente final das ETEs ainda contm certa % de slidos, e a maior ou menor quantidade de slidos no efluente depender da eficincia da ETE. Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Composio simplificada Esgoto Sanitrio x Tratamento 99,9% gua gua de abastecimento utilizada na remoo do esgoto dos comrcios e residncias 0,1% slidos (*) Slidos grosseiros Grades Areia Caixas de areia Slidos sedimentveis Decantao Slidos dissolvidos Processos biolgicos e/ou especiais Tratamentos Fsicos Tratamento de Efluente Os tratamentos fsicos so caracterizados pelos seguintes processos: Separao de fases Sedimentao Decantao Flotao centrifugao Transio de fases Destilao Evaporao Cristalizao Transferncia de fases Adsoro stripping extrao Separao molecular Microfiltrao Ultrafiltrao Nanofiltrao Osmose reversa eletrodilise 38 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos O tratamento fsico pode ser considerado propriamente uma depurao ? No. S uma transferncia de fases, onde uma delas concentrada de poluentes ou contaminantes. Qual a importncia dos tratamentos fsicos ? Viabilizao para as fases subsequentes do tratamento, visto que permite a retirada de determinados poluentes refratrios do fluxo principal de despejo. 39 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Principais tratamentos fsico de ETE Gradeamento / Peneiramento Sedimentao Separao por gravidade diferencial Flotao Filtrao Aerao Stripping Adsoro Eletrodilise 40 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Gradeamento / Peneiramento utilizado na separao de slidos grosseiros impedindo obstruo e danos s unidades e equipamentos de jusante. Diferentes tipos de grades e peneiras: Grades: grossas ou finas (limpeza manual ou mecanizada) Peneiras: tipo inclinada ou tambor rotativo 41 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Grades Normalmente instaladas na seo transversal de canais ou canaletas, em posio inclinada (30 a 60) ou vertical Classificadas em grosseiras, mdias e finas Tipos grades Grosseiras 4 a 10 cm espaamento Mdias 2 a 4 cm espaamento Finas 1 a 2 cm espaamento 42 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Gradeamento / Peneiramento retm os slidos grosseiros (estopas, plsticos, papis) que so removidos manualmente Grade Grossa remove mecanicamenteos slidos de dimenses menores que passaram pela grade grossa. Grade fina mecanizada 43 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Peneiras So tambm indicadas para remoo de slidos Dada sua capacidade de remoo de slidos finos e mesmo de slidos suspensos residuais de tratamento biolgico, tm sido utilizadas como tratamento primrio, substituindo decantadores primrios Tipos: hidrosttica e de tambor rotativo 44 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Peneira Hidrosttica So dispositivos dotados de telas em inox, dispostas inclinadas por onde passa a suspeno de slidos grosseiros Os slidos escorrem por gravidade ao longo da tela, enquanto o filtrado escorre por entre as ranhuras da tela 45 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Peneiras Tambor Rotativo Peneira Mecnica remove mecanicamente o material slido de dimetro acima de 6 mm evitando que os mesmos se dirijam para os reatores anaerbios. 46 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Peneiras O que voc precisa saber para dimensionar uma ! Identificao do material a ser filtrado (tipos de slidos, peso, dimenses mdias e mximas, Vazo mnima e mxima, Presena de leo, gordura ou material aderente, Porcentagem de slidos, Abertura da tela, Material da tela, Forma como o material adentra a peneira (bombeando ou por gravidade) Posio do tubo de sada. 47 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Separador gua - leo A exemplo dos slidos grosseiros, constitui tambm uma das primeiras providncias a serem encetadas na preparao dos despejos Vrios dispositivos baseados na gravidade diferencial e no principio da coalescncia com ou sem adio de produtos qumicos., Separador API (American Petroleum Institute) Separador PPI (Parallel Plate Interceptor) Separador CPI (Corrugated Plate Interceptor) Separador CFI (Cross Flow Interceptor) 48 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Separador API (gua leo) So constitudos por um tanque ou uma srie de tanques, que tem uma performance varivel, dependendo de diversos fatores, tais como: tempo de reteno, natureza das paredes internas, propriedades do leo, condies fsicas e caractersticas hidrulicas do fluxo de entrada Trata-se de um equipamento simples sem partes mveis e ajustveis. Tem como desvantagem ser ineficiente para gotculas de leo menores de 150 micras, apresenta turbulncia, esta sujeito a curto-circuito, exala odores, o leo separado contm gua podendo exigir separao adicional49 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Separador API (gua leo)http://www.snatural.com.br/Separadores-Agua-oleo.html Tratamento de Efluente Separador gua/leo 51 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Separador API O que voc precisa saber para dimensionar um ! Temperatura da gua, Peso especifico da gua residurias, Peso especifico do leo, Viscosidade da gua residurias, Presena ou ausncia de emulso, Concentrao de slidos em suspenso, 52 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Separador API O que voc precisa saber para dimensionar um ! A velocidade de ascenso regulada pela lei de Stokes aplicada a glbulos maiores que 0,015 cm, segundo um no. Reynolds menor que 0,5 = 218 Onde, Va = velocidade de ascenso (m/s) g acelerao da gravidade (m/s2) Pw peso especfico da gua (g/cm3) Po - peso especfico do leo (g/cm3) d dimetro dos glbulos (cm) - viscosidade da gua (g/cm.s) 53 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Separador API O que voc precisa saber para dimensionar um ! Quando um corpo se move no seio de um fludo viscoso a resistncia que apresenta o meio depende da velocidade relativa e da forma do corpo 54 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Separador API O que voc precisa saber para dimensionar um ! A velocidade horizontal mxima permitida Vh = 15 Va, mas no pode ultrapassar a 0,914 m/min (3 ft/min). Sendo assim, a seo transversal mnima (A), a seguinte: =

Onde, A seo transversal(m2) Q vazo (m3/min) De acordo com as recomendaes da API as dimenses limites so: H profundidade (m): 0,91 a 2,44 L largura (m): 1,83 a 6,1 55 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Separador API O que voc precisa saber para dimensionar um ! O comprimento do separador calculado pela seguinte frmula: = 1+2.

. Onde, L comprimento do separador(m) F1 fator de turbulncia F2 fator de curto-circuito (=1,2) Obs.: O fator F1 funo da velocidade do fluxo horiz. e da veloc. ascensional das partculas de leo56 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Separador API O que voc precisa saber para dimensionar um ! A tabela a seguir apresenta os valores de F1 em funo de Vh e Va:Vh / VaF1 15,1 a 201,45 10,1 a 151,37 6,1 a 101,27 3,1 a 6,01,14 Menor 3,01,07 Fonte: Cavalcanti, Jos Eduardo Manual de Tratamento de Efluentes Industriais pg. 208 (com adaptao) 57 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Separador API Exemplo Calcular um separador API para uma vazo de 2 m3/min: Dados: T temperatura da gua = 35 C Pw peso especfico da gua = 0,995 g/cm3 Po - peso especfico do leo = 0,890 g/cm3 - viscosidade da gua = 0,007 g/cm.s d dimetro dos glbulos = 0,015 cm g acelerao da gravidade = 9,8 m/s2 F2 fator de curto-circuito = 1,2 58 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Separador API Exemplo Clculo da velocidade de ascenso Va: = 218 =9,8 0,9950,890 (0,015)218(0,007) = 1,84 10 3 / 59 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Separador API Exemplo Clculo da relao Vh / Va: Considerando Vh mxima permitida, 0,914 m/min (3 ft/min)

=0,9140,11= 8,31 Clculo da seo transversal mnima considerando Vh = 0,914 m/min: =

=20,914= 2,19 2

60 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Separador API Exemplo Sendo a rea da seo transversal de 2,19 m2 a profundidade de gua de 0,91 m e largura de 2,4 m satisfazem a relao: No exemplo, para Vh/Va = 8,31, tem-se F1 = 1,27 Finalmente o clculo do comprimento do separador: = 1,27 +1,2 . 8,31. 0,91 = 18,7 61 Tratamento de Efluente Separador gua/leo http://www.capeonline.com.br/com_sep.htm 62 Tratamento de Efluente Tratamentos Fsicos Sedimentao a decantao, por gravidade, de parte dos slidos em suspenso contidos nos despejos. Tanques retangulares ou circulares; Arraste do lodo de fundo (manual ou mecanizado) Retirada lodo de fundo (gravidade ou recalque) Escuma na superfcie remoo (manual ou mecanizada) 63 Tratamento de Efluente Stripping de Amnia O que Stripping de amnia ? um processo de dessoro simples usado para reduzir o teor de amnia de uma corrente de guas residuais. Alguns efluentes contm grandes quantidades de amnia e/ou nitrognio contendo compostos que podem facilmente formar amnia. Muitas vezes, mais fcil e menos dispendioso remover o nitrognio de guas residuais na forma de amnia que a convertem em nitratos e nitrognio, antes de remov-lo (Culp et al., 1978). 64 Tratamento de Efluente Stripping de Amnia Onde aplicado o Stripping de amnia ? O processo de stripping de amnia funciona bem com gua residuria de teores de amnia entre 10 e 100mg / l. Para teores maiores de amnia (mais de 100mg / l), pode ser mais econmico usar tcnicas de remoo de amnia alternativo, tais como mtodos de vapor ou biolgicas. Air Stripping tambm pode ser usado para remover muitas molculas orgnicas hidrofbicas (Nutrient Control, 1983) 65 Tratamento de Efluente Stripping de Amnia 66 Tratamento de Efluente Stripping de Amnia soda custica adicionada ao efluente at pH 10,8-11,5Tratamento de Efluente Poluentes Aquticos Poluentes Orgnicos Biodegradveis Poluentes Orgnicos Recalcitrantes/Refratrios Metais Nutrientes Slidos em Suspenso Calor Microrganismos Patognicos Tratamento de Efluente Poluentes Aquticos Lanamento de matria orgnica (esgoto domstico) e decomposio: a) Por organismos aerbios na presena de oxignio, podendo levar morte organismos que dependem do oxignio para respirar (peixes); b) Por organismos anaerbios, na ausncia de oxignio, formando gases como metano e sulfdrico O impacto causado pelo lanamento de esgotos se d pela queda no teor de O2 dissolvido na gua e no pela presena de substncias txicas nesses despejos. Poluentes Orgnicos Biodegradveis Tratamento de Efluente Poluentes Aquticos Compostos no biodegradveis ou de degradao lenta, na maioria criados por processos tecnolgicos recentes, sem organismos naturais capazes de digeri-los. O impacto est associado sua toxicidade: a) Defensivos agrcolas: txico ao homem, largamente disseminado; b) Detergentes sintticos: txico para os peixes e microrganismos decompositores, dificulta trocas gasosas ar-gua, ocasiona formao de espuma que dispersa poluentes; c) Petrleo: vrias taxas de biodegradabilidade com formao de pelcula que dificulta trocas gasosas ar-gua, veda estmatos e rgos respiratrios, impermeabiliza razes de plantas e penas ou pelos de aves e mamferos, alm de conter substncias txicas. Poluentes Orgnicos Recalcitrantes/Refratrios Tratamento de Efluente Poluentes Aquticos Todos os metais podem ser solubilizados pela gua e gerar danos sade em funo: da quantidade ingerida, da toxicidade e do potencial carcinognico, mutagnico ou teratognico Organismos podem ser ou no sensveis ao metal, mas o bio acumula. Metais txicos: arsnico, brio, cdmio, cromo, chumbo e mercrio. Metais menos txicos: clcio, magnsio, sdio, ferro, mangans, alumnio, cobre e zinco (que podem produzir inconvenientes para o consumo humano, como alterao de cor, sabor e odor da gua). Fontes: atividades industriais, agrcolas e de minerao. Metais Tratamento de Efluente Poluentes Aquticos Excesso de nutrientes pode levar proliferao de algas, acarretando prejuzo para certos usos da gua, como mananciais de gua potvel. Fontes: eroso dos solos, fertilizao dos campos agrcolas e a prpria decomposio de matria orgnica. Nutrientes Tratamento de Efluente Poluentes Aquticos Aumentam a turbidez, que reduz a fotossntese ealtera a cadeia alimentar. Sedimentos podem ser txicos e se depositar ao fundo. Slidos em Suspenso Calor Afeta as caractersticas fsicas, qumicas e biolgicas da gua. Fonte: efluentes aquecidos de termoeltricas, independentemente do combustvel utilizado fssil ou nuclear. Tratamento de Efluente Poluentes Aquticos A gua (e o esgoto) pode transmitir um grande nmero de doenas. As principais classes de organismos patognicos e suas doenas so: bactrias: clera, febre tifide, febre paratifide, disenteria, salmoneloses leptospirose; vrus: hepatite infecciosa, poliomielite, febre amarela, dengue, sarampo, rubola, gripe; protozorios: amebase, malria (Plasmodium), giardase; helmintos: esquistossomose e ascaridase. Microrganismos Patognicos Onde Estudar a Aula de Hoje Nos Livros Cavalcanti, Jos Eduardo W. de A. Manual de Tratamento de Efluentes Industriais ABES Associao Brasileira de Engenharia Sanitria e Ambiental ( Cap. 9) Contato 75