Aula 3 tratamentos e tratamento preliminar

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Aulas de Tratamento de Águas Residuárias e Tratamento de Efluentes. Aulas não revisadas. Vários autores.

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Aula 3 tratamentos e tratamento preliminar

  1. 1. TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS Aula 3 – Tratamentos
  2. 2. 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-;
  3. 3. 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 1990 – eutrofização do mar / metais pesados; presença excessiva de NO3 / promoção da desnitrificação; A partir de 1990 – agregação de valor aos subprodutos
  4. 4. Desenvolvimento do tratamento de esgotos  No Brasil istoe.com.br
  5. 5. 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.
  6. 6. 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.
  7. 7. 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)
  8. 8. 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.
  9. 9. PROCESSOS DE TRATAMENTO Tratamento de efluentes Biológico Aeróbio Anaeróbio Lodo ativado Enzimático físico Decantação Adsorção Filtração Osmose reversa Químico Eletroquímico Cloração Coagulação
  10. 10. 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;
  11. 11. 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. www2.corsan.com.br Gradeamento Gradeamento em caixas de areia (efluentes industriais e sanitários)
  12. 12. 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. Peneiramento - Este consiste de uma grade automática de 3mm 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.
  13. 13. 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
  14. 14. 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. enasa.com.br Sedimentação Os decantadores apresentam diversas formas construtivas e de remoção de lodo, com ou sem mecanização
  15. 15. 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)
  16. 16. 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.
  17. 17. 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.
  18. 18. 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.
  19. 19. Eletrocoagulação Vista de calhas eletrolíticas naturaltec.com.br 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.
  20. 20. 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.
  21. 21. 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.
  22. 22. Lagoas
  23. 23. Lodos ativados
  24. 24. Biofilmes
  25. 25. Reator
  26. 26. Disposição no solo
  27. 27. Níveis de Tratamento Esgoto Bruto  Tratamento Preliminar; TRATAMENTO PRELIMINAR  Tratamento Primário; TRATAMENTO  Tratamento Secundário;  Tratamento Terciário ou Avançado. PRIMÁRIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO TRATAMENTO TERCIÁRIO Esgoto Tratado
  28. 28. Tratamento preliminar Esgoto Bruto 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. TRATAMENTO PRELIMINAR TRATAMENTO PRIMÁRIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO TRATAMENTO TERCIÁRIO Esgoto Tratado
  29. 29. Tratamento preliminar Esgoto Bruto Remove apenas:  Sólidos muito grosseiros;  Material flutuante;  Material sedimentável.  TRATAMENTO PRELIMINAR TRATAMENTO Principais processos:  Grades;  Desarenadores (caixa de areia);  Caixas de retenção de óleos e graxas (gorduras);  Peneiras. PRIMÁRIO  TRATAMENTO SECUNDÁRIO TRATAMENTO TERCIÁRIO Esgoto Tratado
  30. 30. Tratamento primário Esgoto Bruto 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 . TRATAMENTO PRELIMINAR TRATAMENTO PRIMÁRIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO TRATAMENTO TERCIÁRIO Esgoto Tratado
  31. 31. Tratamento Primário Esgoto Bruto Remove :  Matéria orgânica em suspensão;  Parcialmente a DBO  Principais processos:  Decantação primária ou simples;  Precipitação química com baixa eficiência;  Flotação;  Filtração;  Neutralização.  TRATAMENTO PRELIMINAR TRATAMENTO PRIMÁRIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO TRATAMENTO TERCIÁRIO Esgoto Tratado
  32. 32. Tratamento secundário Esgoto Bruto 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. TRATAMENTO PRELIMINAR TRATAMENTO PRIMÁRIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO TRATAMENTO TERCIÁRIO Esgoto Tratado
  33. 33. Tratamento Secundário Esgoto Bruto  Remove :  Matéria orgânica dissolvida e em suspensão;  DBO  Principais processos:  Processos Biológicos (lodos ativados, lagoas, etc;)  Precipitação química com alta eficiência;  Etc. TRATAMENTO PRELIMINAR TRATAMENTO PRIMÁRIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO TRATAMENTO TERCIÁRIO Esgoto Tratado
  34. 34. Tratamento terciário Esgoto Bruto 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. TRATAMENTO PRELIMINAR TRATAMENTO PRIMÁRIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO TRATAMENTO TERCIÁRIO Esgoto Tratado
  35. 35. Tratamento Terciário Esgoto Bruto   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. TRATAMENTO PRELIMINAR  TRATAMENTO PRIMÁRIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO TRATAMENTO TERCIÁRIO Esgoto Tratado
  36. 36. 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.
  37. 37. 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)
  38. 38. 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.
  39. 39. Gradeamento
  40. 40. 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. 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) O material retido pode sofrer processo de lavagem, secagem e adição de substâncias químicas antes do envio a aterros sanitários ou incineradores.
  41. 41. Gradeamento Dispositivos de remoção e quantidade de material retido Lavagem Ancinhos (Rastelo) Mecânicos Manuais Condicionamento do material retido Secagem Adição de substâncias químicas
  42. 42. 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.
  43. 43. 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.
  44. 44. 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.
  45. 45. 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
  46. 46. Dimensionamento das Grades Outros dispositivos de remoção de sólidos grosseiros Grades de barras curvas Peneiras estáticas Peneiras de tambor rotativo Peneira de tambor rotativo
  47. 47. 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.
  48. 48. 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 
  49. 49. Desarenação (caixas de retenção de areia)
  50. 50. 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 L  22,5.H a 25,0.H
  51. 51. Dimensionamento  Largura da caixa de areia Q  Vh .B.H  Q B H .Vh Taxa de escoamento superficial Q Q q  As B.L q=600 a 1.300 m3/m2/dia
  52. 52. 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: Qmín H 'mín.  Z  Qmáx. H máx.  Z Fórmula da calha Parshall: Q = K.HN, em que: Q = vazão (m3/s) H = altura de água (m)
  53. 53. 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) 3" 1,547 0,176 Mín. 0,85 Máx.. 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
  54. 54. Vídeos Peneiramento http://www.youtube.com/watch?v=S1DpTBH13Yw  Separação água/ óleo http://www.youtube.com/watch?v=ElunO3UmXF4&featur e=fvsr  Flotadores http://www.youtube.com/watch?v=wXK_XJK3lfw&featur e=fvwp&NR=1 http://www.youtube.com/watch?v=K1GiLJnS0FE&feature =related 
  55. 55. 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
  56. 56. 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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