O documento descreve diferentes operações físicas unitárias usadas no tratamento de águas residuais, incluindo gradagem, tamisagem e desarenação. A gradagem é a primeira operação e envolve a remoção de sólidos maiores através de grades. A tamisagem usa malhas mais finas para reter partículas menores. A desarenação remove areia não retida pelas grades.

1. ERNA | 4º ano @2012
4. Operações físicas unitárias

2. 2
4. Operações Físicas Unitárias
Operações fisicas, são operações usadas no tratamento de águas residuais, nas
quais, a alteração é feita atraves de forças fisicas. São os primeiros métodos de
tratamento a serem usados, e constituem a maior parte dos tratamentos.

3. 4. Operações Físicas Unitárias
 Gradagem
 È a 1ª operação encontrada em ETAR’s
 Um sistema de grades ou grelhas, instalado num
ou mais canais por onde circula a água residual,
que retém os sólidos poluentes de maiores
dimensões (ex. latas, papéis, paus, folhas, etc.).
 Estes sólidos grosseiros são temporariamente
armazenados em contentores e posteriormente
encaminhados a destino final adequado.
 Protecção dos equipamentos a jusante
 Aberturas podem ser de qualquer forma, mas são
geralmente circular ou rectangular
 As grades são limpas manual ou automaticamente
 Os sólidos retidos chamam-se sólidos ou
materiais gradados.
 Material separado – depositado em aterros ou
incinerada. 3Grade mecânica
Operações e processos físicos
Gradagem
Tamisação
Desarenação
Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular

4. 4. Operações Físicas Unitárias
 Gradagem
 As grades de curso e grades finas são usadas no pré
tratamento. As grades de curso têm aberturas que
variam entre os 6 aos 150 mm, as finas tem
aberturas < 6mm. As microgrades, tem aberturas
<menores que 50 micrometros e são usadas
principalmente na remoção de sólidos finos de
efluentes tratados.
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Operações e processos físicos
Gradagem
Tamisação
Desarenação
Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular
Vários tipos de gradagem
usados no tratamento
aguas residuais

5. Sistemas de
tratamento de águas
residuais
Operações e processos
Gradagem
 …
5

6. 6

7. 4. Operações Físicas Unitárias
 Gradagem
 As grades de retenção mecânica (Figura 1),
são sistemas simples de gradagem, podem
ser inseridos em canal já existente e são
constituídos por barras com espaçamentos
que podem estar compreendidos entre 15 e
40 mm. O material sólido presente na água
residual é retido pelas grades. O processo de
limpeza ocorre através de uma escova
rotativa, no qual remove o material retido
por arraste e o deposita no respectivo
contentor. Poder-se-á aplicar para
tratamento de águas residuais domésticas ou
industriais, seja no sector animal, ou
alimentar.
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Operações e processos físicos
Gradagem
Tamisação
Desarenação
Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular

8. 4. Operações Físicas Unitárias
 Gradagem
 As grelhas de corrente (Figura 2), recolhem o
material em suspensão através de uma corrente
com espaçamento entre barras de 3 a 10 mm ou
de 15 a 40 mm dependendo da aplicação. A
grelha ascende e transportam o material retido
verticalmente para o topo, onde é armazenado
num recipiente. Este tipo de equipamento pode
ser aplicado directamente em canal aberto.
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Operações e processos físicos
Gradagem
Tamisação
Desarenação
Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular

9. 4. Operações Físicas Unitárias
 Gradagem
 A Grelha estática (Figura 3) é um sistema que
efectua a filtragem fina do efluente por
gravidade. O filtrado é recolhido para o interior,
enquanto os sólidos permanecem no exterior. A
água a tratar é descarregada para um tanque de
recepção, seguidamente é sujeita a um elemento
filtrante que dependendo do modelo pode ter
espaçamentos de 0,5 a 3 mm. O ângulo do
elemento filtrante pode ser ajustado consoante o
tipo de material a filtrar.
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Operações e processos físicos
Gradagem
Tamisação
Desarenação
Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular

10. 4. Operações Físicas Unitárias
 Gradagem
 A Grelha rotativa (Figura 4) consiste num
tambor giratório pelo qual o efluente é filtrado.
O efluente é distribuído num recipiente com a
mesma largura do tambor rotativo. Através do
movimento de rotação os sólidos são removidos
do efluente enquanto este trespassa o tambor,
ou seja, os sólidos permanecem no exterior do
tambor. O processo de limpeza consiste num
sistema de jactos de água no interior do tambor
capazes de remover restos agregados ao tambor
filtrante. Este sistema de filtragem pode ser
aplicado em descargas de efluente doméstico ou
industrial.
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Operações e processos físicos
Gradagem
Tamisação
Desarenação
Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular

11.  Grades verticais ou inclinadas, de aço, o distribuídas
igualmente através de um canal através do qual passam as
águas residuais.
 Usados antes dos equipamentos mecânicos, incluindo
bombas de esgoto bruto, desarenadores, e decantadores
primários.
 racks trash - construídas de barras paralelas de aço
retangulares ou redondas, com aberturas claro.
 geralmente seguidos por telas ou trituradores.
 Os critérios utilizados na elaboração de telas grosseiras
incluem, espaçamento e ângulo da largura do canal
vertical, bem como a velocidade da água e dos resíduos
abordagem.
 telas finas composto de vários tipos de tela, incluindo
fenda placas perfuradas, telas, tecido e fio de arame em
forma de cunha. Devido às suas pequenas aberturas, as
telas finas devem ser limpos continuamente por meio
de escovas, raspadores, ou jatos de água, vapor ou ar
forçado através do verso das aberturas. A eficiência de
uma tela fina depende da finura das aberturas, bem
como a velocidade de escoamento de esgoto através
dessas aberturas. 11
4. Operações Físicas Unitárias
Operações e processos físicos
Gradagem
Tamisação
Desarenação
Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular

12.  Tamisação
 Tem o mesmo efeito que o
sistema anterior mas apresenta
uma maior eficiência de
remoção pois possui uma malha
mais fina, que retém os sólidos
de menores dimensões, pelo que
deve ser utilizado de forma
complementar à gradagem.
 Esta operação é realizada por
equipamentos electromecânicos
que podem apresentar vários
tipos de configurações de acordo
com o fabricante. 12
4. Operações Físicas Unitárias
Operações e processos físicos
Gradagem
Tamisação
Desarenação
Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular

13.  Tamisação
 As Unidades de tamisação (Figura 5), são
capazes de remover por gradagem
(espaçamento 6 – 10 mm) os sólidos
grosseiros, fazer o transporte destes,
desidratar as lamas resultantes e realizar a
própria armazenagem. Usualmente são
instalados directamente em canal. O
constituinte de gradagem é fabricado em
chapa perfurada de modo a reter os sólidos
presentes no efluente. Os sólidos retidos
são transportados através de um parafuso
sem-fim até uma câmara de compactação
localizada antes do ponto de descarga.
Tamisador
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4. Operações Físicas Unitárias
Operações e processos físicos
Gradagem
Tamisação
Desarenação
Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular

14. Operações e processos físicos
Gradagem
Tamisação
Desarenação
Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular
 Desarenação
 O objectivo desta operação é retirar as
areias do efluente não retiradas nas
grades.
 Pode consistir, por exemplo, num
tanque onde o efluente passa com
uma velocidade reduzida, permitindo
que as areias assentem por gravidade,
sendo removidas e encaminhadas para
um classificador de areias.
 As operações de desarenação e
remoção de óleos e gorduras podem
ser realizadas no mesmo órgão de
tratamento
(desarenadores/desengorduradores)
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4. Operações Físicas Unitárias
Desarenador/ Desengordurador

15. Operações e processos físicos
Gradagem
Tamisação
Desarenação
Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular
 Desengorduração
 A sua finalidade é remover os óleos e
gorduras ou outras substâncias menos
densas que a água, pois estas afectam
o funcionamento da ETAR e podem
sair na água final depurada
 A separação dos óleos e gorduras é
fácil, podendo utilizar-se um tanque
de flutuação, onde se poderá insuflar
ar comprimido pelo fundo de modo a
acelerar a ascensão das gorduras que
se ligam às bolhas de ar
 A gordura será recolhida à superfície
do tanque por transbordo , podendo
utilizar-se também um “raspador”
para auxiliar a sua remoção
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4. Operações Físicas Unitárias
Desarenador/ Desengordurador

16.  Fragmentação
 Pulverizar material flutuante na água residual.
Redução das dimensões dos sólidos em suspensão.
 Operação realizada nos trituradores, os quais são
instalados a jusante das grades ou em alternativa a
elas
 diferença entre eles no facto de as grades separarem
da água residual os sólidos em suspensão de maiores
dimensões, e os trituradores apenas reduzirem-lhes
as suas dimensões
 São instalados quando a gestão de grades seria pouco
prática. O seu uso reduz odores, moscas e melhora a
aparência. Podem ser usados laminas rotativas ou
oscilantes.
 são máquinas que exigem mais assistência do que
qualquer outro equipamento de uma obra-de-
entrada, o seu preço é habitualmente bastante
elevado e a sua manutenção muito cara.
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4. Operações Físicas Unitárias
Operações e processos físicos
Gradagem
Tamisação
Desarenação
Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular

17.  Equalização de fluxos
 Usada para melhorar a efectividade dos
processos de tratamento secundários e
avançados, nivelando os parâmetros de
operação como os fluxos, níveis de
poluição e temperatura num
determinado fluxo de tempo
 Obtenção de um fluxo quase
constante, minimizando os efeitos
negativos da oscilação dos parâmetros.
 A equalização do fluxo pode ser
aplicada num número de localizações,
mesmo no fim do tratamento, antes da
descarga num corpo de água e antes de
tratamentos avançados de operação.
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Operações e processos físicos
Gradagem
Tamisação
Desarenação
Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular
4. Operações Físicas Unitárias
Permite:
• controlar os caudais no sistema
• evitar variações na carga orgânica
• controlar o pH do efluente
• evitar elevadas concentrações de
tóxicos
• ter capacidade de armazenamento

18. Operações e processos
Gradagem
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Processos Descrição
Fluxo
alternativo
Dois recipientes, alternando entre
preenchimento e descarga em períodos
sucessivos
Fluxo
intermitente
Recipiente de equalização, para o qual
um aumento do fluxo é conduzido. O
fluxo conduzido é alimentado ao sistema
a uma taxa controlada.
Mistura
completa,
fluxo
combinado
Recipiente que mistura completamente
os múltiplos fixos antes do processo de
tratamento
Mistura
completa,
fluxo misto
Grande, totalmente misturado recipiente,
que nivela os parâmetros e fornece uma
taxa contante de descarga.
4. Operações Físicas Unitárias

19.  Sedimentação
 Sedimentação gravitacional de partículas
suspensas numa mistura.
 Produção de um efluente clarificado e de
uma lama concentrada
 Uso para a remoção da matéria
particulada, flocos biológicos e químicos
quando é usado processos de coagulação
química.
 Tipos de sedimentação: discreta,
floculenta, dificultada e compressão
 O tanque de sedimentação ou clarificador
tem três principais designs: Fluxo
horizontal; Contactos sólidos; Superfícies
inclinadas
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Operações e processos físicos
Gradagem
Tamisação
Desarenação
Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular
4. Operações Físicas Unitárias

20.  Sedimentação
► Sedimentação discreta (Tipo 1):
As partículas permanecem com dimensão
e velocidades constantes ao longo do
processo de sedimentação.
► Sedimentação floculenta (Tipo 2):
As partículas se aglomeram e aumenta
sua dimensão e velocidade ao longo do
processo de sedimentação.
► Sedimentação em zona (Tipo 3):
As partículas sedimentam em massa (i.e.,
adição de cal). As partículas ficam
próximas e interagem.
► Sedimentação por compressão (Tipo 4):
As partículas se compactam como lodo
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Operações e processos físicos
Gradagem
Tamisação
Desarenação
Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular
4. Operações Físicas Unitárias

21.  Sedimentação
• (i) Fluxo horizontal – rectangulares, quadrados ou circulares
Objectivo – manter a velocidade e distribuição do fluxo o mais
uniforme possível de forma a prevenir correntes e formação de
espumas, que seriam contrárias à deposiçãos do material de
suspensão
A superfície na base dos equipamentos é inclinada de forma a
facilitar a remoção de lamas
 (ii) Clarificadores de contacto sólido
Contacto com uma camada suspensa de lama, que funciona como
um cobertor
Os sólidos que entram aglomeram e ficam presos no cobertor, e os
liquidos sobem, sendo removidos pela parte superior do
equipamento
 (iii) Superfícies inclinadas ( Alta Taxa)
Usam-se superfícies inclinadas (travessas) para dividir a
profundidade em secções mais pequenas, reduzindo os tempos de
sedimentação das partículas
Fornecem também uma maior área de superfície, pelo que
aumentam a eficiência podendo usar-se um clarificador mais
pequeno.
Pode ser uma forma de upgrade dos clarificadores tradicionais. 21
Operações e processos físicos
Gradagem
Tamisação
Desarenação
Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular
4. Operações Físicas Unitárias

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4. Operações Físicas Unitárias

23.  Flotação
 Remover partículas da fase líquida pela
introdução de um gás fino, usualmente bolhas
de ar. As bolhas de ar aderem ao liquido ou são
prezas à estrutura de partículas dos sólidos
suspensos, aumentando a força de impulsão
do conjunto “partícula-gas”
 As partículas que têm uma densidade superior
ao líquido podem, em conjunto com o gás,
sobrenadar, e concentrar lamas biológicas
 Permite a remoção de partículas muito finas
 Forma-se espuma, podendo esta ser removida
(skimmed out).
 Ar como agente de flotação
 Pode acrescentar-se vários aditivos químicos
para melhorar o processo de remoção 23
Operações e processos físicos
Gradagem
Tamisação
Desarenação
Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular
4. Operações Físicas Unitárias

24. Operações e processos físicos
Gradagem
Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular
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Método de
flotação
Descrição
Flotação por ar
dissolvido
A injecção de ar enquanto que a água residual está sobre a pressão de
várias atmosferas. Após um curto tempo de espera, a pressão é
restabelecida até ao nível atmosférico, permitindo que o ar seja
libertado como bolhas
Flotação com ar A introdução de gás na fase líquida directamente por um agitador ou
através de difusores, à pressão atmosférica
Flotação com
vácuo
A saturação das águas residuais através de um tanque de arejamento
ou permitindo a entrada do ar no lado de sucção de uma bomba de
águas residuais. Um vácum parcial é aplicado, causado ao ar
dissolvido para sair da solução como bolhas, que sobem com os
solidos adsorvidos até à superfície, no qual forma um cobertor de
espuma, que é removida por um mecanismo superficial.
Aditivos
químicos
Adição de químicos ao processo de flotação, que criam uma superfície
que pode adsorver facilmente ou prender as bolhas de ar. Os químicos
inorgânicos (sais de ferro e de alumínio, e silica activada) e vários
polímeros orgânicos podem ser usados para este objectivo.
4. Operações Físicas Unitárias

25. Operações e processos físicos
Gradagem
Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular
 Flotação
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4. Operações Físicas Unitárias

26.  Filtração com meio granular
 A filtração inclui a limpeza do meio de
filtragem
 Camara de filtração composto por material
granular (areia, antracite, gravilha), com ou
sem químicos adicionados.
 Os sólidos são removidos por intercepção,
impacto, sedimentação, floculação, adsorção.
 O tipo de limpeza difere, dependendo se a
operação de filtragem é contínua ou semi-
contínua
 Na filtração semi-contínua, as operações de
filtragem e limpeza ocorrem em sequência
enquanto que na filtração contínua a
filtragem e limpeza ocorrem em simultâneo
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Operações e processos físicos
Gradagem
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Filtração com meio granular
4. Operações Físicas Unitárias

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4. Operações Físicas Unitárias

32.  Decantador – Digestor: Tanque Imhoff
 Unidade de tratamento de águas residuais onde
se realizam, simultaneamente, a operação de
decantação primária e o processo de digestão
anaeróbia das lamas frescas
 É constituído por duas câmaras: a superior é o
decantador primário, e a inferior é o digestor
anaérobio.
 O decantador destina-se a fazer sedimentar as
substâncias em suspensão (lamas).
 O digestor destina-se a fazer fermentar essas
lamas, por acção das bactérias anaeróbias,
tornando-as estáveis (mineralizadas e sem
cheiro pútrido).
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Operações e processos físicos
Gradagem
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Fragmentação
Equalização dos fluxos
Sedimentação
Flotação
Filtração com meio granular
4. Operações Físicas Unitárias