Universidade Federal de Minas GeraisProcesso Químico e Petroquímico

Estação de Tratamento das Águas Fluviais dos Córregos Ressaca e Sarandi

ETAF-Pampulha - Copasa

Alunos: Geraldo Henrique Fonseca Késsia de Araújo Drumond Leandro Santos de Lima

Michel Lima

1. IntroduçãoA estação de tratamento de efluentes, ETAF, tem como principal função

melhorar a qualidade das águas dos córregos Sarandi e Ressaca, ao desaguarem na lagoa da Pampulha. A ETAF foi implantada pela companhia de Saneamento de Minas Gerais (COPASA) e teve seu início de operação em 2003, através de uma medida implementada pelo PROPAM-Programa de Recuperação e Desenvolvimento Ambiental da Bacia da Pampulha, este programa consiste em um conjunto de ações, que visa despoluir a bacia hidrográfica e promover o desenvolvimento ambiental e socioeconômico da região. Foi projetada com uma vazão máxima de 750 L/s, para atender as descargas líquidas medias de tempo seco desses dois córregos possuindo a capacidade de tratar 100% da vazão nesse período.

Essa estação utiliza do seguinte processo de tratamento de esgoto; preliminarmente o efluente passa, por um sistema de grade que retém todo o material grosseiro. Depois, a areia e outros sólidos sedimentam-se e são retirados nos desarenadores, em seguida o esgoto passa pela unidade de flotação a ar dissolvido, através da tecnologia patenteada com o nome de FLOTFLUX®,

desenvolvida para o tratamento direto e em fluxo de cursos d’água poluídos, este processo é responsável pela separação dos sólidos do líquido pela coagulação/flotação induzida pela injeção de microbolhas de ar dissolvido, ou seja, um processo estritamente físico-químico. Na próxima etapa o lodo é retirado e o efluente tratado segue para desaguar na lagoa da Pampulha.

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fFigura 1.0 – Vista Geral da ETAF-Pampulha (Foto: Sudecap)

2. Objetivos:O objetivo principal desse trabalho é a aplicação dos conceitos adquiridos na

disciplina de “Processo Químico e Petroquímico” na descrição do processo de tratamento da água de efluentes da estação ETAF-Pampulha. Incluindo a descrição da planta contendo o fluxograma do processo e o diagrama de blocos.

3. Desenvolvimento:A estação é composta pelas seguintes unidades e sistemas:

a) Unidade de Tratamento Preliminar, contendo sistemas de gradeamentos e desarenação.

b) Unidade de Flotação a Ar Dissolvido, composta pelos seguintes sistemas:- Sistema de medição de vazão e mistura rápida, com medidor Parshall;- Sistema de coagulação/floculação, com aplicação de floculantes;- Sistema de flotação, com injeção de ar/água pressurizada;- Sistema de controle e automação, que realiza a dosagem de produtos químicos e de injeção de ar;

3.1 Unidade de Tratamento Preliminar

Ao entrar na estação às águas do Sarandi e Ressaca passam pela unidade de tratamento preliminar composta pelo sistema de gradeamento e desarenação. O sistema de gradeamento é composto por uma grade grosseira, de limpeza manual e duas grades finas, de limpeza mecanizada. A grade grossa remove os sólidos grosseiros, maior granulometria, enquanto a grade fina mecanizada remove os sólidos de dimensões bem menores que não ficam retidos na grade grossa. Os detritos provenientes da limpeza da grade grossa são armazenados em uma caçamba juntamente com os da grade fina, mas estes são despejados na caçamba através deum transportador de correia. A caçamba contendo os detritos é adicionada cal a fim de minimizar os odores provenientes dos mesmos, esta ao encher é encaminhada a um aterro sanitário. Durante o período da noite a grade fina que é mecanizada passa a operar em ciclos de cinco minutos, devido a menor carga de sólido à noite.

O sistema de desarenação é composto de duas caixas de areia em forma de cone, a limpeza é realizada manualmente e o lodo formado tirado por sucção, o material sólido retirado nessa etapa é colocado em caçamba e encaminhado para aterro sanitário.

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Posteriormente a caixa de areia possui o canal de adução por onde o efluente por diferença de gravidade é encaminhado para a unidade de flotação a ar dissolvido, a limpeza do canal é anual e realiza por retroescavadeira.

Figura 3.1 – Grade grossa

Figura 3.1 – Grade Grossa de limpeza manual Figura 3.2 – Grade Fina de limpeza mecanizada

Figura 3.3 – Transportador de correia

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Figura 3.4 – Caixa de areia Figura 3.5 – Canal de adução

3.2 Unidade de Flotação a Ar Dissolvido3.2.1 Sistema de medição e mistura rápida

No início existe uma grade responsável pela quebra de resíduos que flotaram no canal de adução, assim garante uma eficiência maior na floculação. A medida da vazão e mistura rápida do coagulante no afluente a ser tratado na estação conta com uma calha Parshall com garganta (W) igual a 60 polegadas, que possibilita um gradiente de mistura (G) de 669 s -1. O

coagulante utilizado é o cloreto férrico em uma concentração que varia 50 g/L a 60 g/L. Após a adição do coagulante no efluente, este é direcionado por pás para o sistema de aplicação de ar, realizado por tubulações dotadas de difusores para bolha grossa, onde a injeção de ar e o turbilhamento da coluna d’água provoca a agitação complementar do líquido garantindo a mistura rápida.

Figura 3.6 – Grade Figura 3.7 – Adição do coagulante

Figura 3.8 – Calha Parshall Figura 3.9 – Sistema de pás

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Figura 4.0 – Mistura rápida

3.2.2 Sistema de coagulação/floculaçãoApós a adição do coagulante e a homogeneização da

mistura coagulante/efluente, através da mistura rápida, o efluente recebe a adição de um polímero polieletrólito, este auxilia o coagulante na formação dos flocos. A formação dos flocos ocorre no tanque de floculação, onde as partículas coloidais desestabilizam-se e formam flocos, o efluente é mantido em agitação durante certo tempo, de forma que as partículas desestabilizadas choquem entre si, a intensidade da agitação é reduzida à medida que os flocos aumentam de tamanhos. O período de retenção no tanque de floculação e os gradientes de velocidade bem como a concentração do coagulante e do polieletrólito são determinados experimentalmente através do “Jar-test”. Para o efluente objeto desse estudo o tempo de floculação ideal obtido com aplicação de coagulante seguido de polieletrólito foi de 15 minutos, o polieletrólito é adicionado após 5 minutos da dição do coagulante. Assim para atender a demanda as dimensões do tanque de floculação são: largura 10,0 m; profundidade 1,50 m; comprimento: 45,0 m.

Para a injeção de ar difuso a fim de promover a mistura lenta são utilizados difusores de ar de bolha grossa ao longo de todo o tanque, assim a homogeneização da mistura não permite que os flocos sedimentem e nem flutuem prematuramente. Os equipamentos utilizados nesse sistema são:a) Soprador de ar tipo Roots dotado com filtros.b) Difusores de ar de membrana para bolha grossa.

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Os difusores de membrana de bolha grossa permitem a passagem de ar e a formação de uma corrente circular entre o fundo do canal e a superfície da lâmina d’água, e quando o ar é interrompido, a membrana se retrai, fechando os orifícios e dificultando o entupimento dos mesmos. Os difusores de bolha grossa trabalham na ETAF com a vazão máxima de 0,055 m³/min por difusor e mínima de 0,022 m³/min, com uma densidade de 1,16 difusores por m². O

tanque de floculação tem uma área de 450 m², onde se encontra instalado 590 difusores a vazão de ar necessária para esse sistema é de 1947 m³/h.

Os equipamentos de dosagem de coagulantes e de polímeros, bem como os tanques de armazenamento dos reagentes, encontram-se instalados na área de apoio operacional. O sistema de dosagem de coagulante, cloreto férrico a 50%, é composto por duas bombas dosadoras dotadas com variador de frequência, com capacidade de até 700 L/h, esta possui acionamento eletromagnético e regulagem manual e automática. O sistema de dosagem de polímero é composto por duas bombas dosadoras do tipo diafragma, com capacidade de dosagem de até 5400 L/h de solução, o controle de regulagem pode ser automático e manual de vazão.

Figura 4.1 – Adição do Eletrólito Figura 4.2 – Tanque de Coagulação/Floculação

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Figura 4.3 – Tanque de Floculação

3.2.3 Sistema de flotação, com injeção de ar/água pressurizada.A flotação é induzida pela injeção de microbolhas de ar

no fundo do tanque, as microbolhas de ar são ar dissolvido na água, obtida através da técnica de pressurização da mistura ar/água em câmara hiperbárica, a água utilizada para a pressurização é a proveniente do próprio efluente tratado e o ar de um sistema de compressores. No processo de flotação a ar dissolvido, a flotação é induzida pela injeção de microbolhas de ar no fundo do tanque, as microbolhas ao subirem aderem às partículas sólidas, de forma que o sistema “partícula-sólido” possui a densidade menor que o líquido, possibilitando-se a flutuação dos flocos. Essa tecnologia possui a denominação de FLOTFLUX®.

Figura 4.4 – Sistema de injeção de ar dissolvido Figura 4.5 – Tanque de Flotação

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A remoção do lodo flotado é realizado por um sistema de calhas com rodas de dragagem giratórias instaladas nas extremidades do tanque de flotação. Das calhas o lodo é lançado em um poço de sucção, de onde é bombeado para o interceptor de esgotos, para em seguida ser transportado até a estação de tratamento de esgotos do ribeirão do Onça, onde é tratado por um sistema de reatores biológicos.

Figura 4.6 - Tanque de Flotação com a calha coletora de lodoFigura 4.7 – Efluente tratado

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O processo de tratamento de efluentes da ETAF-Pampulha possui o seguinte diagrama de blocos:

Córregos Ressaca e Sarandi

Resíduo sólido Resíduo sólido Areia e lodo

Coagulante Polieletrólito Ar

Resíduo sólido Ar/água pressurizada

Efluente tratado

O Fluxograma simplificado encontra-se abaixo:

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GRADEAMENTO GROSSOGR - 01

GRADEAMENTO FINOGR - 02

DESARENADORDS - 01

GRADEAMENTO MÉDIOGR - 03

CALHA PARSHALLCP - 01

TANQUE DE COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃO

TCF - 01CP - 01

TANQUE DE FLOTAÇÃOTFT -01

INTERCEPTOR DE ESGOTO

4. Conclusão:A estação de tratamento de efluentes dos córregos do Sarandi e Ressaca, ETAF-

Pampulha, possui uma excelente estação de operação que permite ao operador monitorar o status de sensores e atuadores de campo, bem como acompanhar a tendência de variáveis de processo, exemplo: turbidez da água, pH de entrada na estação e o de floculação, vazão de entrada, frequência/vazão da bomba dosadora de coagulante e polímero em operação.

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Dosagem do cloreto férrico 60 mg/L

Tempo de detenção hidráulica no flotador 18 minutos.

Dosagem do polímero 2,0 mg/L

Vazão de recirculação 20 % da vazão a ser

tratada

Vazão máxima 750 L/s

Observamos, porém algumas falhas pertinentes a processos manuais e falha na gestão de pessoal da estação. Como a estação de tratamento chegou ao seu clímax, ela é parcialmente autossuficiente, porem com uma demanda menor de funcionários do que exigido pela planta. O desenvolvimento da tecnologia nos processos de tratamento de efluentes torna muitas vezes a mão de obra humana desnecessária para atividades que antes demandavam ações manuais. Percebemos muitos funcionários ou em funções ociosas ou em desvio de função, por exemplo, haviam técnicos de manutenção encarregados de limpeza ou cuidados com o jardim e gramado da estação. Tais medidas, de acordo com o supervisor local foram adotadas para que funcionários da empresa não ficassem sem função.

Os sistemas de automação da planta nos surpreenderam. O sistema de controle e supervisão é totalmente automatizado com um sistema gráfico muito bem feito e totalmente funcional. Cada sensor emitia sinais e medidas pertinentes com a sua utilização, o sistema permitia a abertura de válvulas de controle que alteravam variáveis diversas da planta. A vazão de ar dos aeradores, a quantidade de ar na agua previamente aerada, a quantidade de coagulantes e a pressão com que eram adicionados ao efluente, à mistura de coagulantes, e outros fatores que não obtivemos maiores detalhes foram mostrados na interface homem maquina do software de controle e automação da estação. O software continha diferentes paginas, onde cada pagina era responsável por uma etapa do processo.

Os painéis de controle programáveis ficavam juntos com painéis elétricos em uma sala onde o acesso era restrito, foi nos dado uma breve introdução sobre esses painéis, e aos nossos olhos (estudantes de controle e automação) pareciam extremamente tecnológicos e a organização era muito boa.

Do ponto de vista físico-quimico, eram feitos testes com amostras de agua tratadas em diferentes etapas. O laboratório dispunha de destiladores, centrífugas, medidores de PH, agitadores, decantadores, ar comprimido e outros instrumentos para testes variados com as amostras, ou seja, o laboratório era local e as amostras não necessitavam seguir para um laboratório terceiro para testes e controle de qualidade.

Uma ultima observação do grupo, é que vários procedimentos da planta eram realizados de forma empírica, muitas vezes realizada somente pela experiência de antigos funcionários da planta que detinham o conhecimento de variáveis de tratamento da estação. Uma vez que esse funcionário saísse da empresa, por exemplo, o conhecimento iria com ele e novos testes empíricos seriam necessários. Concordamos que isso é uma falha grave, porem no momento era o que se encaixava para o bom funcionamento da estação.

5. Referencias Bibliográficas:

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Coutinho, Weber. Emprego da Flotação a Ar Dissolvido no Tratamento de Cursos D’Água: avaliação de desempenho da estação de tratamento dos córregos Ressaca e Sarandi afluentes à Represa da Pampulha. Belo Horizonte, 2007. 118f. Dissertação ( Mestre em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos na área de Saneamento – Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais.

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