Sistemas de tratamento de efluentes e resíduos

ERNA | 4º ano 2012
Sistemas de Tratamento de Efluentes e
Resíduos

ERNA | 4º ano 2012
1. Conceitos Introdutórios

1. Conceitos
Introdutórios
1. Conceitos introdutórios
2. Objectivos do
tratamento, métodos e
consideração de implementação
3. Operações físicas
4. Operações químicas
5. Operações biológicas
6. Sistemas de tratamento natural
7. ETARs de pequenas dimensões
 1.1. Definição de água residual
 1.2. Características da água
residual
 1.3. Composição água residual
 1.4. Caracterização física
 1.5. Caracterização química e
bioquímica
3

1.1. Definição de
água residual
1.1. Definição de água residual
1.2. Características da água residual
1.3. Composição água residual
1.4. Caracterização física
1.5. Caracterização química e bioquímica
 Água residual
 definição: água usada em
actividades humanas
(domésticas, agrícolas, indust
riais, etc.), que contém
resíduos resultantes dessas
actividades
4

1.1. Definição de
água residual
 Água residual
 Qualquer água cuja qualidade
tenha sido afectada por acção
do homem
5
Consumo de água
Incorporação nos produtos
Refrigeração
Transporte
Água incorporada
nos produtos
Água residual

1.1. Definição de
água residual  Água residual - Origens
6
Águas Residuais Urbanas
(Domesticas + Industriais + Pluviais)
Águas Residuais Domésticas
(Act. Habitacional) (Fecais , Negras, Saponaceas)
Águas Residuais Industriais
(Características em função do tipo e processo de
produção)

1.1. Definição de
água residual  Água residual - Colectores
7
Sistemas públicos de drenagem de águas
residuais, é o conjunto de obras, instalações e
equipamentos inter-relacionados capazes de
proporcionar a recolha e a evacuação das águas residuais
domésticas, industriais e pluviais, em condições que
permitam, conservar, proteger ou restabelecer a
qualidade do meio receptor e do ambiente em geral.
1.5. Caracterização química e biouímica

1.1. Definição de
água residual
 Água residual
 Qualquer água cuja qualidade tenha
sido afectada por acção do homem
 Origem:
 Águas domésticas
 Comércio
 Industria
 Agricultura
 Turismo
 Águas da chuva
 Infiltrações
 Hospitalar
 Podem ser colectadas no sistema de
recolha de efluentes domésticos/
industriais
8

1.1. Definição de
água residual
 Contem materia (organica e inorganica)
dissolvida e suspensa:
 provenientes de água superficial ou
subterrânea (agua bruta para consumo)
 adicionadas e produzidas em reacções
químicas e bioquímicas (agua potavel)
 adicionadas no decurso da utilização da
água de abastecimento público
 carregadas pelas águas pluviais
 introduzidas com a água de infiltração nos
colectores
 produzidas por reacções químicas e
bioquímicas durante o transporte
 adicionadas durante o transporte no sistema
de drenagem
9

 Quando as Aguas Residuais não são
tratadas, decomposição da materia
orgânica:
 Cheiros desagradáveis
 Micro-organismos patogénicos
 Muitos nutrientes para o MA
 Tratamento para:
 Remoção, reutilização, e devolução ao
ambiente
 Conhecer:
 Constituintes
 Impactos quando despejados no MA
 Transformação e destino destes
constituintes
 Métodos de tratamento para remoção
ou alteração dos constituintes
 Métodos para beneficiar os RS gerados
10
1.1. Definição de
água residual
Objetivo do
tratamento

1.2. Características
da água residual
 Caracteristicas Organolépticas
 Cor
 Odor
 Sabor
 Caracteristicas Fisico-Quimicas (Principais)
 Temperatura (Fisica)
 Turvação (Fisica)
 Sólidos Totais (Fisica)
 pH
 Acidez e Alcalinidade
 Dureza
 Óxigenio dissolvido
 Carência de Oxigénio
 Azoto
 Cloretos
 Nitratos
 Caracteristicas biológicas
 Animais, plantas, bactérias, vírus
11

da água residual
 Caracteristicas Organolépticas
 Cor
 Origem natural inorgânica
(compostos metálicos presentes)
 Origem orgânica (animal ou
vegetal)
 Origem Industrial (descarga de
efluentes industriais)
 Cor Aparente (como se apresenta)
 Cor Verdadeira (após remoção de
matérias em suspensão)
 Odor
 Sabor
12
Indicadores de poluição -
existência de impurezas
orgânicas
Caracteristicas
Subjectivas!!
Dificeis de medir!!

da água residual
 Características Físico-químicas
 Temperatura
Influencia na velocidade das reacções
químicas, crescimento dos
microorganismos, velocidade de
sedimentação, entre outros…
 Turvação
Constata a presença de partículas
coloidais não sedimentáveis e de
sólidos suspensos
 Sólidos Totais
É o critério mais simples de medição
da carga poluente duma água
residual. Este inclui os sólidos
dissolvidos e os sólidos suspensos
13

da água residual
 Sólidos Totais
14

da água residual
 Características Físico-químicas
 pH
O pH duma água residual permite
verificar qual o seu carácter
(ácido, neutro ou alcalino)
pH = - log 10 [H+] (0 ≤ pH ≤14)
águas ácidas, pH< 7;
águas neutras, pH= 7;
águas alcalinas, pH> 7.
 Acidez e Alcalinidade
Determina o número de equivalentes
de ácido forte para neutralizar a amostra
até ao ponto de equivalência.
- alcalinidade de uma água como a
capacidade de neutralizar ácidos
15

da água residual
 Características Físico-Químicas
 Dureza
A dureza de uma água reflecte a
natureza das formações geológicas com
as quais ela esteve em contacto. É
devida à presença de catiões metálicos
bivalentes (Ca 2+) (Mg 2+).
 Oxigénio dissolvido
Permite a determinação da quantidade
de carga de poluentes orgânicos
existentes na amostra. A solubilidade
do oxigénio depende de diversos
factores: a pressão atmosférica, a
temperatura e a salinidade. À medida
que a temperatura e a salinidade
aumentam a solubilidade do oxigénio
diminui. 16

da água residual
 Características Físico-Químicas
 Carência de Oxigénio
 Carência bioquímica de oxigénio (CBO);
 Carência química de oxigénio (CQO);
 Valor ao permanganato ou oxidabilidade (VP);
 Carbono orgânico total (COT).
 CBO representa a quantidade de oxigénio
consumido na oxidação, por via biológica, das
matérias orgânicas biodegradáveis presentes na
água durante cinco dias.
 CQO mede a quantidade de oxigénio necessária
para oxidar quimicamente, em determinadas
condições, a matéria orgânica
 VP tem objectivos semelhantes ao da CQO, mas o
agente oxidante químico utilizado (K2MnO4)
 COT consiste na sua combustão rápida em
aparelho especial e a altas temperaturas
 Azoto
 Cloretos 17

da água residual
 Características biológicas
 Animais, plantas, bactérias, vírus
O conhecimento destes organismos é util
para:
-Avaliação das condições de massa de água
-Determinação da toxicidade dos efluentes de
aguas residuais rejeitadas no meio ambiente
-Observação da eficácia da vida biológica nas
ETARs
-Considera-se a contagem de bactérias
coliformes como indicador da presença de
microorganismos patogénicos e de aguas
residuais de origem fecal
18

1.3. Poluentes
presentes na água
residual
 Água Residual – mistura complexa
de matéria mineral e orgânica sob
varias formas:
 Particulas flutuantes e/ou suspensão
 Particulas coloidais
 Produtos em solução e em emulsão
 Microorganismos:
 Bactérias, protozoários, virus e ovos de
Platelmintas
20
 Constituintes químicos
 Orgânicos
 Carbohidratos, gorduras e
óleos, pesticida, fenóis, proteínas, surfactantes, compostos
orgânicos voláteis
 Inorgânicos
 Alcalinos, cloretos, metais pesados, azoto, pH, fósforo, compostos
de enxofre
 Gases
 Sulfureto de hidrogénio, metano, oxigénio

1.3. Poluentes
presentes na água
residual
 As águas residuais domésticas são
constituídas por mais de 99% de água.
 As substâncias ocorrem em:
 Suspensão (fibras de papel, dejectos e
matérias minerais):
 Hidratos de carbono
 Lenhinas
 Gorduras (carbono, hidrogénio e oxigénio)
 Proteinas
 Detergentes sintéticos e produtos da decomposição
(enxofre, azoto e fósforo)
 Solução
 Matéria Orgânica
 Nutrientes Inorganicos (azoto e fósforo)
 Sais Dissolvidos
 Substancias Tóxicas (orgânicos ou
Inorgânicos)
 Microorganismos Patogénicos
 Outros Poluentes
21

1.3. Poluentes
presentes na água
residual
 Sólidos suspensos
 Provocam: Depósitos de lama e situações
anaeróbicas
 Compostos orgânicos biodegradáveis
 Hidratos de carbono, gorduras, etc
 Medidos em CQO – Carência química de oxigénio e
CBO – Carência bioquímica de oxigénio
 Podem levar ao consumo do oxigénio dissolvido na
água, provocando a redução da vida existente nos
corpos de água
 Organismos patogénicos
 Responsáveis pela transmissão de doenças
(bactérias, virus)
 Nutrientes
 Crescimento de vida aquática não
desejada, contaminação dos lençóis freáticos
 Poluentes prioritários (carcinogénicos, etc)
 Antibióticos e hormonas
 Orgânicos refractários (resistentes aos métodos
tradicionais de tratamento)
 Metais pesados
 Inorgânicos dissolvidos
22
QUAIS OS
SEUS
EFEITOS???

1.3. Poluentes presentes na água residual
23
Constituintes Razão de Importância
Sólidos Suspensos Sólidos Suspensos podem levar à formação de depósitos de lamas e a condições anaeróbicas
quando as águas residuais não tratadas são depositadas no meio ambiente aquático
Orgânicos
Biodegradáveis
São compostos principalmente por proteínas, hidratos de carbono e gorduras e são medidos
principalmente em termos de CBO e CQO. Se não forem tratados e deitados no meio ambiente, a
sua estabilização biológica pode levar à depleção dos recursos naturais de oxigénio e ao
desenvolvimento de condições sépticas.
Patogénicos Doenças que podem ser transmitidas por organismos patogénicos e que podem estar presentes
nas águas residuais.
Nutrientes Tanto o azoto como o fosforo, juntamente com o carbono, são nutrientes essenciais ao
crescimento. Quando descarregados no meio aquático, estes nutrientes podem levar ao
crescimento de vida aquática indesejada. Quando descarregadas grandes quantidades em terras,
também pode levar à poluição doe agua subterrânea.
Poluentes
prioritários
Determinados compostos organicos e inorgânicos de acordo com as suas propriedades
carcinogénicas, mutagenicas, teratogénicas, ou alta toxicidade. Muitos deste compostos podem
ser encontrados em aguas residuais.
Orgânicos
refractarios
Estes orgânicos tendem a resistir aos tratamentos convencionais. Exemplos: surfactantes, fenóis, e
pesticidas.
Metais pesados São normalmente adicionados as aguas residuais através de actividades comerciais e industriais e
terão de ser removidos em caso de agua ser reutilizada.
Inorgânicos
Dissolvidos
Tais como o Cálcio, sódio, e sulfatos são adicionados as aguas originais para uso domestico e
poderão ter de ser removidos as aguas residuais para serem reutilizadas.

1.4. Caracterização
física
24
Base Aplicação Unidade
Densidade Massa de solução/unidade
de volume
kg/m3
Percentagem por
volume
(Volume de soluto x 100)/
(Volume total de solução)
%
(volume)
Percentagem por
massa
(Massa de soluto x 100)/
(massa soluto + solvente)
% (massa)
Rácio volumétrico Milimetros/Litros mL/L
Massa por unidade
de volume
Microgramas / Litro de
solução
g/L
Miligramas /litro de solução Mg/L
Gramas/metro cubico de
solução
g/m3
Racio massico Miligramas/10^6
miligramas
ppm

química e bioquímica
1.5. Caracterização química e
bioquímica
25
Base Aplicação Unidade
Molalidade Moles de soluto / 1000
gramas de solvente
mol/kg
Molaridade Moles de soluto /Litro de
solução
mol/L
Fracção molar Moles de soluto/moles de
solução
Normal Equivalentes de soluto/litro
de solução
equiv/L
Miliequivalentes de
soluto/Litro de solução
meq/L

bioquímica
 CBO – Carência bioquímica de oxigénio
 CBO5 dias – esta medida envolve a avaliação
do oxigénio dissolvido usado pelos micro-
organismos na oxidação bioquímica da
matéria orgânica
 É usado para:
 Determinar a quantidade aproximada de
oxigénio que vai ser necessária para
estabilizar a matéria orgânica presente
 Para determinar o tamanho das ETARs
 Para determinar a eficiência de alguns
processo de tratamento
 Para determinar o cumprimento com as
licenças de emissão de efluentes
 CQO – Carência química de oxigénio
 Matéria orgânica oxigenada através de um
agente oxidante muito forte num meio ácido
(exemplo Cr2O7-2)
26

27
bioquímica

28
bioquímica
Teste efectuado em caso de
aguas com pouca carga de
microorganismos

bioquímica
 Parâmetros a analisar:
Sólidos totais
Sólidos depositáveis
Carência bioquímica de oxigénio
Carbono Orgânico Total
Azoto
Fósforo
Cloretos
Sulfatos
Alcalinidade
Gorduras
Coliformes totais
Compostos orgânicos totais
29

Água residual municipal
 …
30

Objectivos do tratamento - Pos-tratamento
 Deposição das lamas - métodos
 Aplicação nos solos
 Queima em aterro
 Incineração
 Distribuição e marketing
 Descarga nos oceanos
 Outros
 Reutilização de águas
 Aplicação nos solos; Irrigação de campos
golf; Água de arrefecimento industrial;
Recarga de lençóis de água; Usos não
potáveis
 Deposição de efluentes
 Capacidade de assimilação dos meios
 Modelação matemática do que acontece
 Transformações que podem ocorrer:
oxidação, conversão
bacteorológica, decaimento
natural, fotossíntese e respiração
31
bioquímica

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