TRATAMENTO DE ÁGUAS
RESIDUÁRIAS
Aula 3 – Tratamentos
Desenvolvimento do tratamento de
esgotos
Na Europa
1920 – objetivo prevenir acumulo
de lodo nos rios / emprego de
decantadores / remoção de SS;
1950 – prevenir, reduzir a
proliferação (crescimento) das
bactérias nos rios e lagos /
emprego do tratamento
biológico (anaeróbio e aeróbio)
/ remoção de DBO;
1965 – prevenção da
eutrofização dos lagos /
emprego de processos de
precipitação / remoção de PO4-;
Desenvolvimento do tratamento de
esgotos
1975 – ocorrência de
mortandade de peixes por
excesso de NH4 / emprego
do processo de nitrificação
/ remoção da NH4;
1980 – presença de resíduos
tóxicos nos corpos d’água
/ emprego de processos
químicos / remoção de
metais pesados;
1990 – eutrofização do mar /
presença excessiva de NO3 /
promoção da desnitrificação;
A partir de 1990 – agregação de
valor aos subprodutos
Desenvolvimento do tratamento de
esgotos
No Brasil
istoe.com.br
Desenvolvimento do tratamento de
esgotos
- A primeira lagoa de estabilização foi construída
em São José dos Campos, SP, por volta de 1960;
- A partir do processo de crescimento das
grandes cidades brasileiras, mais especificamente
a partir do final de 1970, inicia-se a aplicação
de sistemas compactos – Lodos Ativados;
- A prática no Brasil é a aplicação de sistemas
localizados, tendo como unidade de tratamento o
Tanque Séptico seguido de infiltração no solo.
Requisitos de qualidade do efluente
Antes de se iniciar a concepção e o dimensionamento
do tratamento do esgoto é necessário e ter
caracterizados os seguintes aspectos:
• Objetivos do tratamento;
• Nível do tratamento;
• Estudos de impacto ambiental no corpo receptor.
Requisitos de qualidade do efluente
Para a escolha do tratamento e/ou o grau de eficiência de remoção de determinado poluente no tratamento ou em uma etapa pode ser dado pela formula:
E = __ Co – Ce_ x 100
Co
Onde:
E = eficiência de remoção (%)
Co = Concentração afluente do poluente (mg/l)
Ce = Concentração efluente do poluente (mg/l)
PROCESSOS DE TRATAMENTO
Para a definição do processo de tratamento dos
efluentes são testadas e utilizadas diversas
operações unitárias. Os processos podem ser
classificados em físicos, químicos e biológicos em
função da natureza dos poluentes a serem
removidos e ou das operações unitárias utilizadas
para o tratamento.
PROCESSOS DE TRATAMENTO
Tratamento de efluentes
Biológico
Aeróbio
Anaeróbio
Lodo ativado
Enzimático
físico
Decantação
Adsorção
Filtração
Osmose reversa
Químico
Eletroquímico
Cloração
Coagulação
PROCESSOS FÍSICOS
São os processos que basicamente removem os sólidos
em suspensão sedimentáveis e flutuantes através de
processos físicos, tais como:
Gradeamento;
Peneiramento;
Separação de óleos e gorduras;
Sedimentação;
Flotação;
Gradeamento
Com o objetivo da remoção de sólidos grosseiros capazes de causar entupimentos e aspecto desagradável nas unidades do sistema de tratamento são utilizadas grades mecânicas ou de limpeza manual. O espaçamento entre as barras varia normalmente entre 0,5 e 2 cm.
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Gradeamento em caixas de areia
(efluentes industriais e sanitários)
Peneiramento
Com o objetivo da remoção de sólidos normalmente
com diâmetros superiores a 1 mm, capazes de
causar entupimentos ou com considerável carga
orgânica são utilizadas peneiras.
As peneiras mais utilizadas
têm malhas com barras
triangulares com espaçamento
variando entre 0,5 a 2mm,
podendo a limpeza ser
mecanizada (jatos de água ou
escovas) ou ser estática.
Peneiramento - Este consiste de uma grade automática de 3mm
Separação água/óleo
O processo de separação é um
processo físico que ocorre por
diferença de densidade, sendo
normalmente as frações
oleosas mais leves recolhidas
na superfície. No caso de óleos
ou borras oleosas mais densas
que a água, esses são
sedimentados e removidos por
limpeza de fundo do tanque.
Os separadores de Água e Óleo são
equipamentos compactos destinados
a separação física (Água/Óleo)
Posto de serviço
Sedimentação
O processo de sedimentação é uma das etapas de clarificação, devendo ser aplicado conforme as características de cada efluente e do processo de tratamento. No caso dos processos que gerem lodos orgânicos deve-se evitar a permanência exagerada desses no fundo dos decantadores para reduzir a sua anaerobiose e a conseqüente formação de gases que causam a flutuação de aglomerados de lodos.
ena
sa.c
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.br
Os decantadores
apresentam diversas
formas construtivas e de
remoção de lodo, com ou
sem mecanização
Filtração
É o processo da passagem
de uma mistura sólido –
líquido através de um
meio poroso (filtro), que
retém os sólidos em
suspensão conforme a
capacidade do filtro e
permite a passagem da
fase líquida.
Principais processos de separação por
membranas: Microfiltração (MF), Ultrafiltração
(UF), Nanofiltração (NF) e Osmose Inversa (OI)
Flotação
A flotação é outro processo físico muito utilizado para a clarificação de efluentes e a conseqüente concentração de lodos, tendo como vantagem a necessidade reduzida de área, tendo como desvantagem um custo operacional mais elevado devido à mecanização.
A flotação no tratamento de efluentes e água
separa líquidos de sólidos com nuvens de
microbolhas de ar que arrastam as impurezas
em suspensão para a superfície.
PROCESSOS QUÍMICOS
São considerados como processos químicos esses que
utilizam produtos químicos, tais como: agentes de
coagulação, floculação, neutralização de pH,
oxidação, redução e desinfecção em diferentes
etapas dos sistemas de tratamento; através de
reações químicas promovem a remoção dos
poluentes ou condicionem a mistura de efluentes a
ser tratada aos processos subseqüentes.
A clarificação de efluentes
Os processos físico-químicos aplicados com o objetivo
de clarificar efluentes são baseados na
desestabilização dos colóides por coagulação
seguido da floculação e separação de fases por
sedimentação ou flotação.
Os colóides podem ser formados por
microorganismos, gorduras, proteínas, e argilas,
estando o diâmetro das partículas coloidais na
faixa de 0,1 de 0,01μm.
Eletrocoagulação
A Eletrocoagulação (EC) se obtém com a passagem de eletricidade pela água desestabilizando a solução e coagulando os contaminantes. É considerada uma tecnologia amigável, sem grande impacto ambiental.
Vista de calhas eletrolíticas
natu
raltec.
com
.br
Precipitação química
Tem a finalidade de alterar, através da adição de
reagentes, o estado físico de substâncias que
existem em solução (ou dispersas), facilitando a sua
remoção por sedimentação.
É usada para:
aumentar a eficiência da sedimentação primaria;
na remoção de metais pesados;
na remoção de fósforo.
PROCESSOS BIOLÓGICOS
Os processos biológicos de tratamento reproduzem
em escala de tempo e área os fenômenos de
autodepuração que ocorrem na natureza.
Os processos de tratamento biológicos têm como
princípio utilizar a matéria orgânica dissolvida ou
em suspensão como substrato para microorganismos
tais como bactérias, fungos e protozoários, que a
transformam em gases, água e novos
microorganismos.
Lagoas
Lodos ativados
Biofilmes
Reator
Disposição no solo
Níveis de Tratamento
Tratamento Preliminar;
Tratamento Primário;
Tratamento Secundário;
Tratamento Terciário ou Avançado.
Esgoto Bruto
TRATAMENTO
PRELIMINAR
TRATAMENTO
PRIMÁRIO
TRATAMENTO
SECUNDÁRIO
TRATAMENTO
TERCIÁRIO
Esgoto Tratado
Tratamento preliminar
O tratamento preliminar tem como objetivo principal a redução de sólidos grosseiros em suspensão. Não há praticamente a remoção de DBO5 (5-25%), pois consiste na preparação do efluente (condicionamento) para o tratamento posterior, evitando obstruções e danos em equipamentos eletromecânicos da planta de tratamento.
Esgoto Bruto
TRATAMENTO
PRELIMINAR
TRATAMENTO
PRIMÁRIO
TRATAMENTO
SECUNDÁRIO
TRATAMENTO
TERCIÁRIO
Esgoto Tratado
Tratamento preliminar
Remove apenas: Sólidos muito grosseiros; Material flutuante; Material sedimentável.
Principais processos: Grades; Desarenadores (caixa de areia); Caixas de retenção de óleos e
graxas (gorduras); Peneiras.
Esgoto Bruto
TRATAMENTO
PRELIMINAR
TRATAMENTO
PRIMÁRIO
TRATAMENTO
SECUNDÁRIO
TRATAMENTO
TERCIÁRIO
Esgoto Tratado
Tratamento primário
O tratamento primário é empregado para a remoção de sólidos suspensos e material flotante e também para o condicionamento do efluente para tratamento secundário ou para descarga. Pode remover de 40 a 70% dos sólidos em suspensão e cerca de 35% da DBO5 .
Esgoto Bruto
TRATAMENTO
PRELIMINAR
TRATAMENTO
PRIMÁRIO
TRATAMENTO
SECUNDÁRIO
TRATAMENTO
TERCIÁRIO
Esgoto Tratado
Tratamento Primário
Remove : Matéria orgânica em suspensão; Parcialmente a DBO
Principais processos: Decantação primária ou simples; Precipitação química com baixa
eficiência; Flotação; Filtração; Neutralização.
Esgoto Bruto
TRATAMENTO
PRELIMINAR
TRATAMENTO
PRIMÁRIO
TRATAMENTO
SECUNDÁRIO
TRATAMENTO
TERCIÁRIO
Esgoto Tratado
Tratamento secundário
O termo tratamento secundário engloba todos os processos biológicos de tratamento de efluentes, tanto os de natureza aeróbia quanto de natureza anaeróbia e visam essencialmente converter a matéria orgânica biodegradável dos efluentes em gases e sólidos inorgânicos (sulfatos, hidróxidos etc.) e material biológico sedimentável, que podem ser separados do efluente por sedimentação. Na maioria das vezes esses processos empregados em conjuntos com processos físicos e químicos utilizados no pré-tratamento e tratamento primário dos efluentes.
Esgoto Bruto
TRATAMENTO
PRELIMINAR
TRATAMENTO
PRIMÁRIO
TRATAMENTO
SECUNDÁRIO
TRATAMENTO
TERCIÁRIO
Esgoto Tratado
Tratamento Secundário
Remove : Matéria orgânica dissolvida
e em suspensão; DBO
Principais processos: Processos Biológicos (lodos
ativados, lagoas, etc;) Precipitação química com
alta eficiência; Etc.
Esgoto Bruto
TRATAMENTO
PRELIMINAR
TRATAMENTO
PRIMÁRIO
TRATAMENTO
SECUNDÁRIO
TRATAMENTO
TERCIÁRIO
Esgoto Tratado
Tratamento terciário
O tratamento terciário também conhecido como tratamento avançado, consiste em uma série de processos destinados a melhorar a qualidade de efluentes provenientes dos tratamentos primário e/ou secundário. Geralmente, o tratamento terciário pode ser empregado na redução de: sólidos suspensão, carga orgânica biodegradável e não biodegradável, micropoluentes, cor, sais minerais e nutrientes.
Esgoto Bruto
TRATAMENTO
PRELIMINAR
TRATAMENTO
PRIMÁRIO
TRATAMENTO
SECUNDÁRIO
TRATAMENTO
TERCIÁRIO
Esgoto Tratado
Tratamento Terciário
Remoção de compostos em alto grau
Efluente tratado com alta qualidade
Principais processos: Adsorção em carvão ativo; Osmose reversa; Eletrodiálise; Troca iônica; Filtros de areia; Remoção de nutrientes; Oxidação química; Remoção de organismos patogênicos.
Esgoto Bruto
TRATAMENTO
PRELIMINAR
TRATAMENTO
PRIMÁRIO
TRATAMENTO
SECUNDÁRIO
TRATAMENTO
TERCIÁRIO
Esgoto Tratado
TRATAMENTO PRELIMINAR DE
ESGOTOS
O tratamento preliminar de esgotos visa,
basicamente, a remoção de sólidos grosseiros. Não
há praticamente remoção de DBO, consiste em uma
preparação dos esgotos para o tratamento
posterior, evitando obstruções e danificações em
equipamentos eletro-mecânicos.
Gradeamento
Os dispositivos de remoção de sólidos grosseiros (grades) são constituídos de barras de ferro ou aço paralelas, posicionadas transversalmente no canal de chegada dos esgotos na estação de tratamento, perpendiculares ou inclinadas, dependendo do dispositivo de remoção do material retido. As grades devem permitir o escoamento dos esgotos sem produzir grandes perdas de carga.
tipo espaçamento
(cm)
grade grosseira 4 - 10
grade média 2 - 4
grade fina 1 - 2
Fonte: Jordão e Pessoa (1995)
Gradeamento
As grades com dispositivo de remoção mecanizada de material retido são implantadas com inclinações que variam de 70 a 90o, enquanto que as de remoção manual possuem inclinações variando geralmente na faixa de 45 a 60o (ângulo formado pela grade e o fundo do canal a jusante. A Norma Brasileira NB – 12.209/90 da ANBT impõe que para vazões de dimensionamento superiores a 250 L/s as grades deverão possuir dispositivo de remoção mecanizada do material retido.
Gradeamento
Gradeamento
A quantidade de material retido nas grades chega a atingir na prática cerca de 0,04 litros por m3 de esgoto.
Quantidade de material retido nas grades.
O material retido pode sofrer processo de lavagem, secagem e adição de substâncias químicas antes do envio a aterros sanitários ou incineradores.
Espaçamento (cm) 2,0 2,5 3,0 4,0
Quantidade (L/m3) 0,038 0,023 0,012 0,009
Jordão e Pessoa (1995)
Gradeamento
Ancinhos
(Rastelo)
Mecânicos
Manuais
Condicionamento
do material retido
Lavagem
Secagem
Adição de
substâncias
químicas
Dispositivos de remoção e quantidade de material
retido
Dimensionamento das Grades
As grades são projetadas para que ocorra uma
velocidade de passagem entre 0,6 e 1,0 m/s,
tomando-se por referência a velocidade máxima
horária de esgotos sanitários. A obstrução máxima
admitida é de 50% da área da grade, devendo-se
adotar como perdas de cargas mínimas os valores
de 0,15 m para grades de limpeza manual e 0,10
m para grades de limpeza mecanizada.
Dimensionamento das Grades
Para o cálculo da perda de carga nas grades,
pode-se utilizar a fórmula de Metcalf & Eddy:
H = 1,43 . (v2 - vo2) /2g
v é a velocidade de passagem pela grade;
vo é a velocidade de aproximação.
Dimensionamento das Grades
A relação entre a área da secção transversal do canal e a área útil da grade é dada por:
S = Au . (a + t) /a , onde:
S = área da secção transversal do canal, até o nível de água.
Au = área útil da grade.
a = espaçamento entre as barras.
t = espessura das barras. A relação a / (a + t) é chamada de eficiência (E) da grade e
representa a fração de espaços vazios em relação à área total.
Dimensionamento das Grades
Fixando-se a velocidade de passagem, pode-se
determinar a área útil da grade através da
equação da continuidade
Au = Qmáx / v
Obtendo-se a área útil, pode-se calcular a área da
secção transversal do canal (S). Escolhendo-se a
espessura e o espaçamento entre barras
determina-se a eficiência
E e S = Au/E
Dimensionamento das Grades
Outros dispositivos de remoção de sólidos grosseiros
Grades de barras curvas
Peneiras estáticas
Peneiras de tambor rotativo
Peneira de
tambor rotativo
Desarenação (caixas de retenção de
areia)
A "areia" que infiltra no sistema de esgotos sanitários
e que danifica equipamentos eletromecânicos é
constituída de partículas com diâmetro de 0,2 a 0,4
mm e massa específica = 2,54 ton/m3. Estas
partículas sedimentam-se individualmente nas
caixas com velocidade média de 2 cm/s.
Desarenação (caixas de retenção de
areia)
Dispositivos de remoção
Manuais ou mecânicos (Bandeja de aço removidas por
talha e carretilha ou bombeamento)
Quantidade e destino do material retido
Quantidade: 30 a 40 L/1.000 m3 de esgoto
Destino do material retido (“Areia”)
Aterro Sanitário. A areia poderá ser também lavada
em caixas mecanizadas
Desarenação (caixas de retenção de
areia)
Dimensionamento
O comprimento (L) da caixa de areia é determinado
considerando-se a velocidade dos esgotos de 0,30
m/s e a velocidade de sedimentação da areia de 2
cm/s.
Prática de Projeto
HaHL .0,25.5,22
Dimensionamento
Largura da caixa de areia
Taxa de escoamento superficial
q=600 a 1.300 m3/m2/dia
HBVQh
..
hVH
QB
.
LB
Q
A
s.
Controle da velocidade por calha
Parshall
Para se manter a mesma velocidade na caixa de areia
tipo canal com velocidade constante controlada por
calha Parshall, para Qmín e Qmáx, tem-se:
Fórmula da calha Parshall:
Q = K.HN, em que:
Q = vazão (m3/s)
H = altura de água (m)
ZH
ZH
Q
Q
máx
mín
máx
mín
.
.'
.
Controle da velocidade por calha
Parshall
Valores de K e N - Fórmula da Calha Parshall:
Q = K.HN (Q em m3/s e H em m)
Largura
Nominal
N K Capacidade (L/s)
Mín. Máx..
3" 1,547 0,176 0,85 53,8
6" 1,580 0,381 1,52 110,4
9" 1,530 0,535 2,55 251,9
1' 1,522 0,690 3,11 455,6
1 1/2' 1,538 1,054 4,25 696,2
2' 1,550 1,426 11,89 936,7
Vídeos
Peneiramento
http://www.youtube.com/watch?v=S1DpTBH13Yw
Separação água/ óleo
http://www.youtube.com/watch?v=ElunO3UmXF4&feature=fvsr
Flotadores
http://www.youtube.com/watch?v=wXK_XJK3lfw&feature=fvwp&NR=1
http://www.youtube.com/watch?v=K1GiLJnS0FE&feature=related
Material Consultado
Tratamento de efluentes Industriais e Qualidade do corpo receptor Capacitação em gestão estratégica de Recursos hídricos voltada aos usuários Industriais Módulo iv. CIESP
Braile,Pedro Marcio. Manual de Tratamento de Águas Residuárias Industriais. São Paulo. CETESB,1993
Giordano,Gandhi.TRATAMENTO E CONTROLE DE EFLUENTES INDUSTRIAIS. Universidade Estadual do Rio de Janeiro
TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS Técnicas de Tratamento de Efluentes Industriais Prof. Me. Higino Gomes Júnior Faculdade de Tecnologia de São Paulo – FATEC
Tratamento de efluentes industriais e domésticos Karla Gomes de Alencar Pinto. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro Minicursos CRQ-IV - 2009
Material Consultado
Tratamento preliminar de esgotos gradeamento e caixa
de areia – USP – Faculdade de Engenharia Ambiental –
Anotações de Aulas
Tratamento De Esgoto Sanitário Roque Passos Piveli,
São Paulo, 2007 – USP
Projeto de estações de tratamento de esgoto sanitário
- NBR 12209
IFPA Curso: Técnico em Saneamento - TRATAMENTO DE
ESGOTO - Belém - Setembro/2008Professores:Profª.
M.Sc. Jaqueline Maria Soares.