Aula 3 tratamentos e tratamento preliminar

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-;


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


esgotos

No Brasil

istoe.com.br


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.

ww

w2

.cors

an.

com

.br

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

om

.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.


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.


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.


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


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.


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


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

Qq

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.

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