Aula -Resíduos Líquidos- Thales.pdf

Professor: Thales Rossi Spartalis
Título da aula:
Gerenciamento de Resíduos
Resíduos Líquidos - Efluentes

Classificação dos Tipos de Tratamento
De modo geral os tipos de tratamentos de um efluente podem ser classificados em
quatro categorias.
(1) Tratamento Preliminar
(2) Tratamento Primário
(3) Tratamento Secundário
(4) - Tratamento Terciário

(1) Tratamento Preliminar
Fase de preparação para o tratamento secundário. O tratamento preliminar é
constituído unicamente por processos físico-químicos e visa a remoção de areia, gorduras
e sólidos grosseiros.
• Gradeamento, peneiramento (remoção de sólidos grosseiros).
• Caixa de gordura
• Caixas de areia (remoção de areia).

(2) Tratamento Primário
O tratamento primário é também constituído unicamente por processos físico-químicos
e visa a remoção de sólidos em suspensão e ou flutuantes. Os processos mais empregados
nesta etapa são:
• Sedimentação
• Equalização
• Neutralização
• Flotação
• Coagulação / Floculação

Estação de Tratamento
Convencional
Tratamento de
Lodo
Tratamento
Preliminar
Tratamento
Primário
Tratamento
Secundário
Disposição
Lodo
Efluente
Final
Lodo
Efluente
Bruto
Lodo
Tratamento
Terciário
Reuso

• Gradeamento;
• Peneiramento;
• Caixa de areia;
• Tanque de equalização;
• Decantação;
• Flotação;
• Filtração;
• Osmose Reversa;
• Coagulação;
• Floculação;
• Precipitação química;
• Adsorção;
• Troca iônica.

Gradeamento
(Remoção de Sólidos Grosseiros)
• Finalidade: proteção de tubulações, peças e
equipamentos do sistema de tratamento de
esgotos.
• Dispositivos: barras de ferro ou aço paralelas,
verticais ou inclinadas, com espaçamento
adequado para retenção de material sem produzir
grandes perdas de carga.

• Classificação das Grades:
Tipo de Grade Espaçamento
(mm)
Seção Transversal Típica
(pol.)
Grade
Grosseira
40 a 100 3/8 x 2
3/8 x 2 ½
1/2 x 1 ½
1/2 x 2
Grade Média 20 a 40 5/26 x 2
3/8 x 1 ½
3/8 x 2
Grade Fina 10 a 20 1/4 x 1 ½
5/16 x 1 ½
3/8 x 1 ½
Fonte: Jordão, E.P., Pêssoa, C.A. Tratamento de Esgotos Domésticos. 4ª Ed. 2005

Grade Mecanizada – Esteira
transportadora de resíduos

Grade Grossa Grade Média
Gradeamento
(Remoção de Sólidos Grosseiros)

Peneiras
(Remoção de Sólidos Finos ou Fibrosos)
• Peneiras Estáticas:
- Retenção de material através do efeito do fluxo líquido durante o
peneiramento;
- Não requer energia e não possui peças móveis;
- Ocupam maiores áreas;
- Abertura da malha da peneira: de 0,25 a 2,5 mm.

Peneiras
Peneira Estática com
parafuso transportador
Peneira Estática

Peneiras
• Peneiras Móveis:
- Principais tipos constituídos de cilindros giratórios formados
por barras de aço inoxidável;
- Abertura da malha da peneira: 0,25 a 2,50 mm;
- Classificação: de fluxo tangencial, axial e frontal;

Peneira Móvel de Fluxo Axial.
Peneira Móvel de Fluxo Tangencial.

Caixa de Areia
(Remoção de Areia)
• Finalidade: proteção das instalações a jusante e aos corpos
receptores, principalmente devido ao assoreamento.
• Remoção de partículas de 0,20 a 0,40 mm
• Velocidade de escoamento de 0,30 m/s e de sedimentação
de 0,02 m/s

• Dispositivos: caixa para retenção através de
sedimentação, sem a deposição de matéria orgânica.
• O dispositivo de limpeza pode ser manual ou mecânico com
bandejas de aço removidas por talha e carretilha, raspadores,
sistemas “air lift”, etc.
Caixa de Areia

Caixa de Areia
• Classificação das caixas de areia:
-Tipo canal com velocidade constante controlada por Calha
Parshall;
-Seção quadrada em planta, com remoção mecanizada;
- Caixa de areia aerada;
- Caixa de areia tipo “Vortex”.

Caixa de Areia com
velocidade
controlada por Calha
Parshall.
Caixa de Areia
Caixa de Areia Mecanizada – ETE
Piçarrão

Calha Parshall
Q=K.hn
onde
Q - vazão em m3/s
K e n - coeficientes em função
da largura de garganta
h - lâmina d'água

Garganta "W" W (m) n K
3" 0,076 1,547 0,176
6" 0,152 1,580 0,381
9" 0,229 1,530 0,535
1' 0,305 1,522 0,690
2' 0,610 1,550 1,426
3' 0,915 1,566 2,182
4' 1,220 1,578 2,935
6' 1,830 1,595 4,515
8' 2,440 1,606 6,101
Expoente n e Coeficiente K
Calha Parshall

z – desnível entre o fundo da caixa de areia e o fundo da
Calha Parshall (m)
z = Qmáx . hmín – Qmín . hmáx
Qmáx - Qmín
4 5 ° 4 5 °
1 ,5 0 m
1 1 ,5 0 m
P L A N T A
0 , 2 5 m
Z = 1 0 c m
D E P Ó S I T O D E A R E I A P A R S H A L L
W = 9 "
1 1 , 5 0 m
C O R T E L O N G I T U D I N A L
P A R S H A L L W = 9 "
Y M A X . = 0 , 4 6 0 M

• Finalidade:
- Evitar obstrução de tubulações;
-Evitar aderência e perturbações no
funcionamento de equipamentos;
-Evitar a formação de odores e aspectos
desagradáveis nas unidades posteriores.
Caixa de Gordura
(Remoção de Gorduras e Sólidos Flutuáveis)

Caixa de Gordura
(Remoção de Gorduras e Sólidos Flutuáveis)
• Classificação:
- Caixa de Gordura Domiciliar;
- Caixa de Gordura Coletiva;
- Dispositivo de Remoção de Gorduras em Decantadores;
- Tanques Aerados por Ar Comprimido;
- Separadores de Óleo;
- Tanques de Flotação por Ar Dissolvido.

• Finalidade: Tornar constante o fluxo (vazão) e a carga orgânica /
inorgânica do efluente na entrada do tratamento.
• Vantagens:
- Minimizar cargas de choque no tratamento biológico;
- Manter carga de sólidos constante, aumentando a eficiência dos
tratamentos primário e secundário;
- Maior controle na dosagem e adição de reagentes;
- Funcionar como pulmão dando maior flexibilidade operacional.
Tanque de Equalização

Processos de
Separação de Sólidos

Decantação
(Remoção de Sólidos Sedimentáveis)
• Finalidade: reter parte dos sólidos sedimentáveis, bem como o
material que tende a flotar. Reduz a carga orgânica, minimizando
os custos de implantação e operação no tratamento biológico.
• Classificação:
– Quanto a geometria;
– Dispositivo remoção de lodo;
– Fundo;
– Sentido do Fluxo.

Decantador Circular.
Fonte: Von Sperling, M. Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias. Volume 4 – Lodos Ativados. 2ªed. 2002
• Eficiência de Remoção: DBO: 25 a 35% /
SS: 40 a 60%
Decantação

Decantador Retangular.
Dispositivo de Remoção de
Lodo Mecanizado.
Decantação

Vertedor Triangular.
Decantação

Decantador Circular. Detalhe
do coletor de escuma.
Decantador Circular.
Dispositivo de Remoção de
Lodo Mecanizado.

Flotador
• Finalidade: remoção de óleos e graxas e sólidos em
suspensão.
• Dispositivo: separação dos sólidos com aplicação de ar.
• Eficiência:
– DBO: 40 a 50%
– SS: 50 a 70%

Filtração
• Finalidade: remoção de sólidos em suspensão, cor e até
mesmo DBO.
• Dispositivo: passagem do efluente por camada de meio
filtrante, que pode ser simples ou dupla (gravidade).
Filtros de Areia – partículas > 20 m
filtrante
Pressurizado com elemento pré-fabricado –
partículas < 5 m
• Necessidade de retrolavagem

Filtro de Areia
Filtro Cartucho

Filtração com Membranas
• Finalidade: remoção de sólidos em suspensão com
tamanho superior a 0,001 m (bactérias, vírus, moléculas
orgânicas e íons)
• Dispositivo: passagem do efluente por membranas,
resultando no permeado e concentrado.

Membrana Porosidade
(m)
Pressão de
operação
(kPa)
Taxa de
fluxo
(L/m2.d)
Contaminantes
removidos
Microfiltração
(MF)
0,1 – 10 6,89 - 206,70 405 a
1600
Bactérias, vírus, sólidos
suspensos, emulsões
oleosas,
cryptosporidium.
Ultrafiltração
(UF)
0,01 – 0,1 20,67 –
551,20
405 a 815 Proteínas, amidos,
antibióticos, vírus, sílica
coloidal, orgânicos,
bactérias,óleo solúvel,
biomassa de lodo
ativado.
Classificação das Membranas

Membrana Porosidade
(m)
Pressão de
operação
(kPa)
Taxa de
fluxo
(L/m2.d)
Contaminantes
removidos
Nanofiltração (NF) 0,001 –
0,01
482,30 –
1.515,80
200 a 815 Amidos, açúcares, pesticidas,
herbicidas, pirógenos, íons
divalentes, orgânicos, metais
pesados, detergentes.
Osmose Reversa
(OR)
< 0,001 5.512 – 8.268 320 a 490 Íons monovalentes,
açúcares,sais aquosos,
corantes sintéticos.
Classificação das Membranas

Módulo de placas planas.
Fonte: Catálogo Kubota, 2005
Módulo de membrana espiral.
Fonte: Catálogo GE Power Water, 2011.

Módulos tubulares.
Fonte: Boldman; Latz apud Schneider; Tsutiya, 2001
(a)
Módulo com fibras
ocas.
Fonte: (a) Catálogo Norit, 2008; (b)
Catálogo GE Power Water, 2011.
(b)

(a) Módulo completo. (b) Detalhe de montagem do disco de membrana. Módulo com discos rotatórios.
Fonte: Schneider; Tsutiya, 2001.

• Finalidade: Remoção de substâncias inorgânicas
dissolvidas, em especial sais dissolvidos
Osmose Reversa
(b)
(a)
Osmose
Água
dessalinizada
Solução
Salina
Membrana semi-permeável
(a) duas soluções, uma salina e outra sem sal, separadas por uma membrana semipermeável; (b) equilíbrio hidrostático em
um vaso comunicante com dois compartimentos separados por uma membrana semi-permeável, que retém íons e deixa a
água passar; (c) reversão da pressão osmótica por aplicação de pressão.
p=pressão
osmótica
Osmose
Reversa
p
(c)

• Desestabilização das partículas coloidais em um sistema aquoso
com adição de produtos químicos.
• Gradiente de velocidade: 700 a 1500 s-1
• Tempo de detenção: < 30 s
• Dosagem dos coagulantes: Calha Parshall, Tanques com
misturadores, em linha com dosador estático
Coagulação

• Coagulantes:
– Sulfato de alumínio (sólido ou líquido)
– Cloreto férrico (líquido)
– Sulfato férrico (líquido)
– Cloreto de polialumínio (sólido ou líquido)
– Sulfato ferroso (sólido ou líquido)
– Coagulantes orgânicos catiônicos (sólido ou líquido).
Coagulação

• As partículas coloidais são colocadas em contato umas com
as outras de modo a permitir o aumento do seu tamanho
físico, alterando, desta forma, a sua distribuição.
• Gradiente de velocidade: 20 a 1000 s-1
• Tempo de detenção: 10 a 30 min
• Dosagem dos coagulantes: Tanques com misturadores ou com
chicanas
Floculação

• Floculantes:
– Eletrólitos
– Coagulantes
– Agentes Tensoativos
– Polieletrólitos.
• Eficiência:
– DBO: 50 a 70%
– SS > 90%
Floculação

Tanque de Mistura Rápida Tanque de Mistura Lenta

Misturadores
Flocos formados em Floculador

• Finalidade: É o processo de adição de reagentes no efluente
visando, acelerar a sedimentação (coagulação e floculação) e a
transformação de substâncias solúveis em compostos insolúveis
de fácil decantação.
• Eficiência de Remoção: DBO: 50 a 85%
SS: 70 a 90%
Precipitação Química

• Depende da concentração do metal e do pH da água.
• Cada metal possui faixa de pH ótimo para precipitação
– Ferro e Cobre: 7,00 < pH < 9,00
– Níquel e Cadmio: 10,00 < pH < 11,00
– Zinco: 9,00 < pH < 9,50
Precipitação Química

Adsorção
• Finalidade: Remoção de compostos orgânicos naturais ou
sintéticos dissolvidos, incluindo COV’s, pesticidas, PCB’s e
metais pesados.
• Dispositivo: Filtro de Carvão Ativado Granular ou Adição de
Carvão Ativado em pó, onde os contaminantes são
adsorvidos, isto é, o contaminante é transferido para micro-
poros da superfície das partículas de carvão ativado.

Adsorção
• Outros materiais: Argila Organofílica Granular, Zeólitas Naturais
e Sintéticas, Resinas de Troca Iônica
• Eficiência:
– DBO – entre 2 e 7 mg/L
– DQO – 10 e 20 mg/L
Carvão Granular e em Pó.
Disponível
em:<http://www.naturaltec.com.br/Filtro- Agua-
Carvao-Ativado.html>

Troca Iônica
• Finalidade: Remoção de íons como fosfatos, nitratos, sais
minerais dissolvidos (cloretos), cobre Cu2+, Zinco Zn2+.
Utilizada para abrandamento de água industrial,
desmineralização da água.
• Dispositivo: Passagem dos efluentes por resinas de troca
iônica, que sequestram os sais dissolvidos, que ficam
acumulados no seu interior

Troca Iônica
• Resina de troca iônica são pequenas esferas poliméricas
carregadas com hidrogênio (H+) (catiônicas) ou hidroxilas (OH-
)(aniônicas).
• Resina catiônica: trocam H+ por cátions como cálcio, magnésio,
potássio, sódio.
• Resina aniônica: trocam OH- por ânions como fluoreto, cloreto,
sulfato.
• Regeneração: ácido clorídrico ou sulfúrico (catiônica) e soda
cáustica (aniônica)

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