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![Série NBR 10.004, 10.006, 10.007
IMPACTO AMBIENTAL E ASPECTOS LEGAIS
•A NBR-10.004/2004, dispõe sobre a definição e
classificação de resíduos sólidos
Classificados em: Classe I - perigosos, Classe II - não
perigosos (Classe II A – não inertes; Classe II B –
inertes)
• Resíduos de decantadores [resíduos sólidos]:
concentração de sólidos entre 30000 a 6000 mg/L
• Águas de lavagem de filtros [resíduo líquido]:
concentração de sólidos entre 50 a 300 mg/L.
• NBR-10.006 (Solubilização de Resíduos) – Ensaio de
solubilização para definição de material inerte.](https://image.slidesharecdn.com/caracterizacaodaagua-230214020223-15b93c7a/85/caracterizacao-da-agua-ppt-47-320.jpg)
![Reologia
“... estuda o escoamento e deformação da matéria, ou seja, descreve a deformação de um
corpo sob a influencia de tensões e remonta de postulações de Isaac Newton.“
fluidos newtonianos: tensão cisalhante tem relação direta e linear com o
gradiente de velocidade ou taxa de cisalhamento, descrita pela Lei de Newton
(Dentel, 1997).
τ= - μ.(dv/dy)
.
fluidos não-newtoniano: não obedecem a proporcionalidade direta entre a tensão
cisalhante e a taxa de cisalhamento ou deformação dv/dy, (Miki, 1998). coeficiente
de viscosidade é variável com a “taxa” de cisalhamento, o coeficiente de
viscosidade é definido como viscosidade aparente.
natureza tixotrópica da maioria dos lodos, ou seja, as características reológicas
são variáveis com o tempo, devido à tendência floculante dessas suspensões e
possíveis reações químicas diversas
• Equação de Einstein
η = ηo [1+ ø/2/(1- ø)2 ] = ηo (1+ 2,5 ø)
Em que: η, ηo = viscosidade da suspensão e solvente; Ø = fração
volumétrica ocupada por partículas.](https://image.slidesharecdn.com/caracterizacaodaagua-230214020223-15b93c7a/85/caracterizacao-da-agua-ppt-60-320.jpg)
![Coletas
Vazão
(L/s)
(I)
Água bruta
[SSxQab]
{kg/dia)
(II)
MPQ
[coef.x adição]
(kg/dia)
(III)
Água tratada
[SSxQat]
(kg/dia)
(IV) =
(I)+(II)-(III)
Produção total
de sólidos
(kg/dia)
Massa
grama de
sólidos/m3
água tratada
3 540 728 351 105 974 21
4 520 569 547 79 1038 23
5 500 1655 704 135 2224 51
6 530 490 240 46 684 15
7 520 571 269 0 840 19
8 550 360 240 0 599 13
9 480 236 181 0 417 10
Média 520 658 362 52 968 22
Produção global de sólidos
Carga de sólidos produzida diariamente na ETA 968 kg ou 0,96 toneladas
Contribuição proveniente da adição de produtos químicos 362 kg (37 % )](https://image.slidesharecdn.com/caracterizacaodaagua-230214020223-15b93c7a/85/caracterizacao-da-agua-ppt-66-320.jpg)
![Testes de correlação SS = b.T
CORNWELL (1987): b entre 0,7 e 2,2
RESULTADOS: SS = 0,671.T (r2=0,796)
Análise de regressão múltipla Produção diária de sólidos
CORNWELL (1987): PL = Q(4,89.DAl + SS + A).10-3 (kg/dia)
DAl = Al em mg/L
RESULTADOS: Psól. = 44.SS + 0,26.DSA + 63,765 (kg/dia)
DSA = [Al2SO4.14H2O] em kg/dia](https://image.slidesharecdn.com/caracterizacaodaagua-230214020223-15b93c7a/85/caracterizacao-da-agua-ppt-67-320.jpg)
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caracterizacao da agua.ppt
O documento discute a caracterização da água, abordando os principais constituintes da água como sólidos dissolvidos, gases dissolvidos e compostos orgânicos. Detalha os parâmetros físicos, químicos e biológicos usados para caracterizar a qualidade da água, incluindo sólidos em suspensão, turbidez, cor, alcalinidade, nitrogênio, fósforo e micropoluentes orgânicos. Explica como esses componentes afetam a saúde e o meio ambiente
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caracterizacao da agua.ppt
- 1. Instituto Federal deMato Grosso Campus Fronteira Oeste Pontes e Lacerda Profº: Adnaldo Brilhante. Ms em Química. Disciplina: Águas e Efluente CARATERIZAÇÃO DA ÁGUA
- 2. CONSTITUINTES DA ÁGUA •SÓLIDOS DISSOLVIDOS IONIZADOS • GASES DISSOLVIDOS • COMPOSTOS ORGÂNICOS DISSOLVIDOS • MATÉRIA EM SUSPENSÃO: SÓLIDOS, MICROORGANISMOS E COLÓIDES QUANTIDADE E NATUREZA DOS CONSTITUINTES • TIPO DE SOLO • CONDIÇÕES CLIMÁTICAS • GRAU DE POLUIÇÃO Variação sazonal 2
- 3. Caracterização da água Característicasfísicas, químicas e organolépticas • Sólidos em suspensão • Turbidez (capacidade de desviar a luz) • Cor aparente e cor verdadeira (substâncias húmicas) • Odor e sabor • Componentes inorgânicos que afetam a saúde (ex. Cloretos, Ferro e Manganês) • Componentes orgânicos que afetam a saúde (ex. Matéria húmica) • pH (6,0 a 9,5) em sistemas de distribuição • Cloro residual livre • Alcalinidade (capacidade da água reagir com ácidos) • Oxigênio Dissolvido (OD), Demanda Biológica de Oxigênio (DBO) • Condutividade elétrica 3
- 4. Características bacteriológicas • Contagemde coliformes (totais e fecais) • Teste de presença / ausência (P/A) • Contagem de colônias heterotróficas Características radioativas • Radioatividade Alfa e Beta • Radionuclídeos específicos Outros parâmetros • Hidrobiológicos (algas): cianotoxinas • Temperatura Poluentes Potenciais • Sólidos em suspensão • Matéria orgânica (DBO) • Fósforo • Nitrogênio • Micropoluentes orgânicos e inorgânicos • Indicadores de contaminação fecal • Algas (Cianobactérias) Caracterização da água 4
- 5. Sólidos em Suspensão Classificaçãoda partícula sólida • Dimensão • Sedimentabilidade • Características Químicas Origem Antropogênica • Impactos Morfológicos • Processos Erosivos + Transporte de Sedimentos • Lançamento de Águas Residuárias Origem Natural • Drenagem Superficial Fonte: SIPAM (2007). Relatório Rio Boa Vista – Ouro Preto do Oeste/RO 5
- 6. Sólidos em Suspensão OrigemAntropogênica • Poluição por ETAs Efeitos • Assoreamento • Turbidez, cor, transparência • Função da composição química 6
- 7. Dimensões das PartículasPresentes nas Águas Naturais 1.E-04 1.E-03 1.E-02 1.E-01 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 Diâmetros (micrômetros) Moléculas Colóides Partículas suspensas/Flocos Bactérias Algas Protozoários Vírus Interstícios de leitos de areia Poros de papel de filtro Poros de membrana Poros de carbono ativado Areia Agrotóxicos Sólidos em Suspensão - Dimensão 7
- 8. Sólidos em Suspensão •Sólidos Coloidais e Dissolvidos (< 0,001 mm) Determinação das Dimensões dos Sólidos 1. Filtração em membrana 2. Secagem à 105C • Sólidos Suspensos Particulados (> 0,001 mm) 8
- 9. Sólidos em Suspensão- Sedimentabilidade Classificação em Função da Sedimentabilidade 1. Sedimentação durante 1h em Cone Imhoff 2. Leitura (Sólidos Sedimentáveis) 9
- 10. Sólidos em Suspensão: Sedimentabilidade Tamanhoda partícula (µm) Tipo Velocidade de sedimentação (mm/s) 100 Areia fina 7,9x100 10 Silte 1,5x10-1 1 Bactéria 1,5x10-3 0,1 Colóide 1,5x10-5 0,01 Colóide 1,5x10-6 10
- 11. Sólidos em Suspensão Classificaçãoem Função das Características Químicas 1. Calcinação a 600C 2. Sólidos orgânicos (voláteis) ou inorgânicos (fixos) 11
- 12. Cor – SólidosDissolvidos • Origem Natural • Decomposição da matéria orgânica • Ácidos húmicos e fúlvicos • Fe e Mn • Efeitos • Coloração da água • Não apresenta risco sanitário • Confiabilidade questionável • Origem Antropogênica • Efluentes de tinturaria, tecelagem, Papel • Outras águas residuárias isenta de sólidos suspensos (centrifugação) interferência sólidos suspensos, coloides Cor Aparente Cor Verdadeira 12
- 13. Turbidez – Sólidosem suspensão e coloides • Origem Natural • Dissolução de partículas de rochas, argila, silte, etc. • Algas e microrganismos • Drenagem Superficial • Efeitos • Aparência nebulosa • Confiabilidade questionável • Adsorção de patogênicos • Origem Antropogênica • Águas residuárias • Impactos morfológicos • Processos erosivos Turbidez Unidades Jackson de Turbidez (25 a 1000 UJT) 13
- 14. Distribuição de tamanhode partículas “Contaminantes encontrados em água e esgoto são partículas ou serão transformados em partículas antes de sua remoção final.” “As operações e processos unitários usados no saneamento são influenciados pela distribuição de tamanho das partículas, de modo que, seja em operações ou processos de separação sólido-líquido, seja na degradação biológica de matéria orgânica, o conhecimento da distribuição de tamanho de partículas pode contribuir para a escolha e o aperfeiçoamento das tecnologias de tratamento e para a adoção de procedimentos operacionais apropriados”. Santos et al. (2004) 14
- 15. Tratamento de água:Coagulação e Floculação Distribuição de tamanho de partículas Freqüência relativa Água bruta Água coagulada Água floculada Diâmetro crítico dp > dc Partículas sedimentáveis 15
- 16. Dureza • Origem Natural •Dissolução de rochas calcáreas • Origem Antropogênica • Águas residuárias • Supersaturação de cátions divalentes Mais comuns: Ca2+, Mg2+ Outros: Sr2+, Fe2+, Mn2+ • Efeitos • Doenças cardiovasculares • Aumento do teor de colesterol • Precipitação de sabões • Evita formação de espuma 60-150 mg/L CaCO3 (dureza moderada) 16
- 17. Alcalinidade • Origem Natural •Ação do CO2 dissolvido sobre rochas calcáreas • Absorção de CO2 da atmosfera • Decomposição da matéria orgânica • Origem Antropogênica • Efluentes industriais • Capacidade da água neutralizar ácidos (H+) • Função do pH • 4,4 < pH < 8,3: bicarbonatos (HCO3 -) • 8,3 < pH < 9,4: carbonatos (CO3 -2) e bicarbonatos • pH > 9,4: hidróxidos (OH-) e carbonatos • Efeitos • Não apresenta risco sanitário • Sabor e odor desagradável • Incrustação em tubulações Expresso em CaCO3 17
- 18. Acidez • Origem Natural •Absorção de CO2 da atmosfera • Decomposição da matéria orgânica • Origem Antropogênica • Efluentes industriais orgânicos • Efluentes industriais ácidos • Atividades de mineração • Capacidade da água neutralizar bases (OH) • Presença de CO2 livre • pH > 8,2: CO2 livre ausente • 8,2 < pH < 4,5: acidez carbônica • pH < 4,5: ácidos minerais fortes • Efeitos • Não apresenta risco sanitário • Sabor e odor desagradável • Corrosão de tubulações e dispositivos 18
- 19. Ferro e Manganês •Origem Natural • Dissolução de compostos do solo e subsolo • Origem Antropogênica • Águas residuárias • Solo: Fe3+ e Mn4+ particulado • Água Subterrânea (ausência de O2): Fe2+ e Mn2+ solúvel • Exposição ao ar: Fe3+ e Mn4+ particulado • Efeitos • Não apresenta risco sanitário • Coloração e turbidez “amarelo escuro – marrom” • Sabor e odor desagradável 19
- 20. Organismos Patogênicos • OrganismosInfecciosos • Agentes Etiológicos: Bactérias, vírus, protozoários • Veiculação hídrica Shigella dysenteriae (disinteria bacilar) Salmonella (febre tifóide) • Difícil detecção • Baixas concentrações no curso d’água • Pequena quantidade nas fezes • Decaimento bacteriano • Grandes riscos de contaminação 20
- 21. Indicadores de ContaminaçãoFecal • Uso de organismos indicadores de contaminação fecal: ex. • Escherichia coli (abundante em fezes humanas e de animais) • Estreptococos fecais (fezes humanas, tolerante a adversidades) • Resistência similar aos patogênicos (termotolerante) • Presença de patogênicos: potencialidade de transmissão de doenças 21
- 22. Matéria Orgânica • SólidosOrgânicos = Sólidos Voláteis • Particulado (filtrado) • Dissolvido Proteínas Animal e vegetal C, H, N, O, S, Fe Carboidratos Açucar, amido… C, H, O Lipídeos Graxas, óleos… complexo Uréia, Surfactantes, Compostos Aromáticos, Pesticidas, etc… • Origem Natural • Animal e Vegetal • Origem Antropogênica • Águas residuárias 22
- 23. Matéria Orgânica • Efeitos •Aumenta demanda de O2 (crescimento de microrganismos) • Coeficiente de decomposição da M.O. • Coeficiente de “Reoxigenação (K2)” distância OD Matéria orgânica ? 23
- 24. Demanda Bioquímica deOxigênio • Difícil determinação laboratorial (natureza complexa • Métodos indicadores do potencial consumo de O2 • Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) • Demanda Última de Oxigênio (DBOU) • Demanda Química de Oxigênio (DQO) DBO5,20 • Ensaio à 20 durante 5 dias • Considerado fração biodegradável • Taxa de Desoxigenação (K1) 24
- 25. Demanda Química deOxigênio • Quantificação indireta da matéria orgânica • Quantidade de oxigênio requerida para a oxidação química da matéria orgânica carbonácea • Oxidação das frações biodegradável e inerte DQO • Dicromato de Potássio • 2 a 3 horas de duração • Baixa DQO/DBO5: fração biológica alta • Alta DQO/DBO5: fração inerte alta 25
- 26. Oxigênio Dissolvido • OrigemNatural • Dissolução do oxigênio atmosférico • Função da Altitude e Temperatura • Nível do mar, 20°C: 9,2 mg/L • Coeficiente de Reoxigenação (K2) • Difusão molecular • Difusão turbulenta 26
- 27. Oxigênio Dissolvido Produção por organismos fotossintéticos Inserçãode OD por aeração artifical 27
- 28. Oxigênio Dissolvido • Efeitos •4,0 < O2 < 5,0 mg/L: morte peixes + exigentes • O2 2,0 mg/L: morte de todos os peixes • O2 = 0 mg/L: anaerobiose (cheiro de “ovo podre”) distância OD Matéria orgânica ? 28
- 29. Nitrogênio • Origem Natural •Decomposição da matéria orgânica animal e vegetal • Excretas de animais • Origem Antropogênica • Águas residuárias • Fertilizantes • Nitrogênio Amoniacal • Decomposição do nitrogênio orgânico Amônia ionizada (NH4 +): pH < 7 Amônia livre (NH3): pH > 7 TÓXICO • Nitrogênio Orgânico • Sólidos dissolvidos e particulados • Proteína animal e vegetal • Aminoácidos e uréia 29
- 30. Fósforo • Origem Natural •Decomposição de matéria orgânica animal e vegetal • Excretas de animais • Origem Antropogênica • Águas residuárias • Fertilizantes • Indústria de limpeza e de detergentes • Efeitos • Nutriente limitante • 1 g alga (C106H180O45N15P): 0,013g P • 1 g P: 77 g alga • EUTROFIZAÇÃO 30
- 31.
- 32. Micropoluentes Orgânicos • Compostosorgânicos sintéticos: persistentes a biodegradação bioquímica • Detergentes • Sulfonatos de Alquilabenzeno (recalcitrantes) • Formação de espuma • Agrotóxicos (praguicidas, inseticidas, herbicidas) • Organoclorados • Organofosforados • Fenóis • Metais pesados • Efluentes industriais, mineração, garimpo, agricultura, etc… 32
- 33. Produto Rejeitos Água Bruta PQ +Energia Lodo + ALAF Água Tratada Matéria-prima Insumos INDÚSTRIA ETA SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUA
- 34. Mistura Rápida Mistura Lenta Filtros Decantador Lodo dos Decantadores Água deLavagem dos Filtros resíduos água Auxiliar Al2(SO4)3 Cal Cloro produtos químicos ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA CONVENCIONAL DE CICLO COMPLETO (Floculadores)
- 35. Lodo dos Decantadores Água deLavagem dos Filtros ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA CONVENCIONAL DE CICLO COMPLETO
- 36. APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA ETA– Estação de Tratamento de Água
- 37. Resíduos de ETAs– Lodo de decantador APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA
- 38. Lavagem de decantador APRESENTAÇÃODO PROBLEMA
- 39. APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA Descargade resíduos de ETA nos rios brasileiros
- 40. • ETA -tipo convencional • A captação da água bruta - Rio Corumbataí • Coagulante – Cloreto Férrico ETA - RIO CLARO (Q = 520 L/S) • Filtros são limpos em média quatro vezes ao dia • Decantadores a cada dois ou três meses ACÚMULO DE LODO
- 41. ETA - RIOCLARO (Q = 520 L/s) LIMPEZA DOS DECANTADORES
- 42. Resíduos Gerados emETAs – Cenário Brasileiro Brasil: População de 169,8 milhões, com 75% atendidos com rede geral de abastecimento de água (IBGE, 2005). Produção de água tratada: 41.106 m3/dia (PNSB, 2000). 30,5.106 m3 /dia ou 93 % por ETAs Convencionais. Mini fábricas de resíduos 1 a 4 % do volume total de água tratada 613.037 m3/dia de resíduos de ETAs
- 43. IMPACTO AMBIENTAL EASPECTOS LEGAIS Potencialmente tóxicos e deletérios a constituintes significativos das comunidades bentônicas e planctônicas, importantes na alimentação de peixes (CORNWELL et al., 1987). Riscos à saúde humana devido à presença de agentes patogênicos e metais pesados (ASCE & AWWA, 1996). No Brasil Alterações nas características físicas e químicas no Córrego Monjolinho, CORDEIRO (1993). Prejuízo à biota aquática e compromete a qualidade da água e do sedimento dos corpos d’águas receptores, BARBOSA (2000). Lançamento de resíduos de ETAs com concentrações de metais pesados acima do permitido pela legislação brasileira, BARROSO (2002) A Constituição Federal de 1988 especifica em seu art. 225 que “Todos têm direito ao meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia qualidade de vida, impondo-se ao Poder Público e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo para as presentes e futuras gerações”. Impacto Ambiental
- 44. Rede de Interaçãodos Impactos Ambientais gerados pelo lançamento in natura do lodo proveniente de ETAs ETA Poluição dos corpos d’água Lodo Aumento da Turbidez Matéria Orgânica Metais Pesados (Al e Fe) Degradação da qualidade ambiental IMPACTO AMBIENTAL E ASPECTOS LEGAIS ACHON et al. (2005)
- 45. Rede de Interação- cont. Aumento da Turbidez Matéria Orgânica Metais Pesados (Al e Fe) Degradação da qualidade ambiental Redução da camada eutrófica Diminuição do O2 dissolvido Alteração na Biota aquática Condições estéticas são afetadas Aumento no custo de recuperação e potabillizacao Diminuição da potencialidade de uso a jusante Desemprego Aumento da tarifa de água Soterramento dos bentos Alterações físicas químicas e biológicas Toxicidade Variação nas comunidades (estrutura, distribuição, abundância e diversidade) Destruição da camada bentônica Deficiências renais Doenças cardiovasculares IMPACTO AMBIENTAL E ASPECTOS LEGAIS
- 46. Decreto no 24.643,de 10/7/34 - instituiu o Código de Águas. IMPACTO AMBIENTAL E ASPECTOS LEGAIS Aspectos Legais Lei nº 6938, de 31/08/81 - “Dispõe Sobre a Política Nacional de Meio Ambiente”. Resolução no 20 do Conselho Nacional de Meio Ambiente – CONAMA, revogada pela Resolução nº 357 de março de 2005 que “Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências“. Lei 9433/97 instituiu a Política Nacional de Recursos Hídricos – “... outorga pelo poder público do direito de uso dos recursos hídricos, para fins de consumo final, insumo de processo produtivo ou lançamento de resíduos, entre outros usos”. Lei n.º 9.605/98 (Lei dos Crimes Ambientais) Punição civil, administrativa e criminal. NBR-10.004: Dispõe sobre a definição e classificação de resíduos sólidos “...ficam incluídos nesta definição os lodos provenientes de sistemas de tratamento de água .. ”
- 47. Série NBR 10.004,10.006, 10.007 IMPACTO AMBIENTAL E ASPECTOS LEGAIS •A NBR-10.004/2004, dispõe sobre a definição e classificação de resíduos sólidos Classificados em: Classe I - perigosos, Classe II - não perigosos (Classe II A – não inertes; Classe II B – inertes) • Resíduos de decantadores [resíduos sólidos]: concentração de sólidos entre 30000 a 6000 mg/L • Águas de lavagem de filtros [resíduo líquido]: concentração de sólidos entre 50 a 300 mg/L. • NBR-10.006 (Solubilização de Resíduos) – Ensaio de solubilização para definição de material inerte.
- 48. IMPACTO AMBIENTAL EASPECTOS LEGAIS Parâmetros Unid. Padrões de lançamento no Brasil Di Bernardo et al. (1999) DATa Barroso (2002) DCb CONAMA 357/2005 SP MG PB RS SC pH - 5-9 5-9 6-9 5-9 6-8.5 6-9 7.9 6.8 DQO mg/L - - 90 - var - 640 1780 sólidos sedimentáveis ml/L 1 - 1 - - - - 990 sólidos suspensos mg/L - - 100 - var - 22005 - Alumínio mg/L - - - - 10 - - 553 Arsênio mg/L 0.5 0.2 0.2 0.1 0.1 0.1 - - Cádmio mg/L 0.2 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.05 ND Chumbo mg/L 0.5 0.5 0.1 0.1 0.5 0.5 0.88 10 Cobalto mg/L - - - - 0.5 - - - Cobre dissolvido mg/L 1 1 0.5 0.5 0.5 0.5 1.05 32 Cromo VI mg/L 0,5* 0.1 0.5 0.5 0.1 0.1 0.42* 19* Cromo III mg/L - 1 1 - - Ferro dissolvido mg/L 15 15 10 15 10 15 940 69999 Mercúrio total mg/L 0.01 0.0 0.0 1 0.01 0.01 0.005 - - Molibdênio mg/L - - - - 0.5 - - - Níquel total mg/L 2 2 1 2 1 1 1.06 15 Zinco total mg/L 5 5 5 1 1 1 1.7 49
- 49. Geração de Resíduosde ETAs Função da tecnologia de tratamento empregada, tipo de coagulante, condições operacionais da ETA, condições do manancial e etc. Filtração Lenta Filtração Direta Ascendente Dupla Filtração Floto-filtração Filtração em multíplas etapas ETA convencional de ciclo completo Tecnologias de tratamento de água
- 50. Geração de Resíduosde ETAs ETA convencional de Ciclo Completo Água bruta Coagulação Floculação Sedimentação Filtração Água Tratada Lodo ALAF Mistura rápida 1% a 5% do volume de água tratada (Souza Filho e Di Bernardo, 1999) Lodo gerado no decantador - 0,25% a 0,6% do volume de água tratada, (Grandin et al. 1993)
- 51. Remoção de água viabilizar gerenciamento Quantidades relativas desempenho dos sistemas de remoção de água (REALI, 1999) Água livre – água não associada aos sólidos: facilmente separada por sedimentação gravitacional simples; Água intersticial ou capilar – água presente no interior ou intimamente ligada aos flocos: liberada na quebra do floco, mediante força mecânica Água vicinal – associada às partículas sólidas/estrutura molecular da água/ pontes de hidrogênio: Não removida por meios mecânicos Água de hidratação – água quimicamente ligada às partículas sólidas: liberada por destruição termoquímica das partículas. Frações de água dos Resíduos de ETAs
- 52. Tamanho de partículas– 10 a 20 µm Frações de água no lodo Água livre Água intersticial Água vicinal Água de hidratação ligada à superfície das partículas Características dos Resíduos de ETAs
- 53. Frações de águados Resíduos de ETAs Energia necessária E4 >>>> E1 Figura 5.1: Ilustração esquemática de energia requerida Ei para remoção dos diferentes volumes de frações de água constituintes de lodo de ETAs. * Vol. = volume; ** Ei = Energia requerida. Figura 4.2 – Esquema ilustrativo das frações de água constituintes dos lodos de ETAs. Fonte: adaptado Smollen e Kafaar (1994). Vol. água livre E1 Vol. água intersticial E2 Vol. água vicinal E3 Vol. água de hidratação E4
- 56. Plâncton, saisdiversos, microrganismos, substâncias orgânicas e inorgânicas. Hidróxido de alumínio, hidróxido de ferro Metais: alumínio, chumbo, ferro, níquel, cobre, cromo, zinco, etc. Colóides, areia, argila, sólidos sedimentáveis. Características dos Resíduos de ETAs Composição
- 57. Características dos resíduosgerados em ETAs Micropropriedades: definem as condições intrínsecas do lodo (características de suspensão) Macropropriedades: características dos resíduos dependentes das micropropriedades(tratabilidade dos resíduos) Micropropriedades Macropropriedades Distribuição e tamanho dos flocos Velocidade de sedimentação Estrutura/forma dos flocos Flotabilidade Força de cisalhamento do floco Centrifugabilidade Densidade Velocidade de drenagem em lagoas Concentração de sólidos Resistência específica Viscosidade e temperatura Tempo de filtração Tensão superficial Velocidade de drenagem no solo “Frações” de água Tempo de sucção por capilaridade Composição química Compressibilidade Concentração de matéria orgânica Lixiviação pH e alcalinidade Força cisalhante Carga das partículas Fonte:DHARMAPPA et al. (1997) Caracterização dos Resíduos de ETAs
- 58. Caracterização dos resíduosgerados em ETAs Micropropriedades Macropropriedades Distribuição e tamanho dos flocos Velocidade de sedimentação Estrutura/forma dos flocos Flotabilidade Força de cisalhamento do floco Centrifugabilidade Densidade Velocidade de drenagem em lagoas Concentração de sólidos Resistência específica Viscosidade e temperatura Tempo de filtração Tensão superficial Velocidade de drenagem no solo “Frações” de água Tempo de sucção por capilaridade Composição química Compressibilidade Concentração de matéria orgânica Lixiviação pH e alcalinidade Força cisalhante Carga das partículas Fonte:DHARMAPPA et al. (1997) Caráter predominantemente empírico; Caracterizações e ensaios: em escala de laboratório com objetivo de “prever” o comportamento lodo e desempenho das tecnologias adotadas; Reologia.
- 59. Propriedades dos Resíduosde ETAs “As propriedades importantes para estudos de remoção de água por sistemas naturais podem diferir, enormemente, dos estudos por sistemas mecânicos de remoção” Tamanho e distribuição de partículas processos e equipamentos para o desaguamento tamanho médio dos flocos 20 . influencia a resistência específica à filtração e a taxa de desaguamento Densidade peso amostra/peso de igual volume de água: varia com o tamanho do floco 1.03 e 1.19 (g/cm3) determinantes à concentração de sólidos, obtido após desaguamento Estruturas cristalinas disponibilidade e mobilidade dos metais presentes metais pesados: complexados Resistência Específica resistência oferecida por um peso unitário de lodo à passagem de água define taxa de desaguamento e dosagem de condicionantes químicos p/ sistemas mecânicos pressão aplicada filtração Viscosidade fluido não-Newtoniano “viscosidade aparente” varia com a concentração de sólidos avaliação de perdas de cargas em tubulações Compressibilidade altamente compressíveis decréscimo da taxa de desaguamento com o aumento de pressão aplicado
- 60. Reologia “... estuda oescoamento e deformação da matéria, ou seja, descreve a deformação de um corpo sob a influencia de tensões e remonta de postulações de Isaac Newton.“ fluidos newtonianos: tensão cisalhante tem relação direta e linear com o gradiente de velocidade ou taxa de cisalhamento, descrita pela Lei de Newton (Dentel, 1997). τ= - μ.(dv/dy) . fluidos não-newtoniano: não obedecem a proporcionalidade direta entre a tensão cisalhante e a taxa de cisalhamento ou deformação dv/dy, (Miki, 1998). coeficiente de viscosidade é variável com a “taxa” de cisalhamento, o coeficiente de viscosidade é definido como viscosidade aparente. natureza tixotrópica da maioria dos lodos, ou seja, as características reológicas são variáveis com o tempo, devido à tendência floculante dessas suspensões e possíveis reações químicas diversas • Equação de Einstein η = ηo [1+ ø/2/(1- ø)2 ] = ηo (1+ 2,5 ø) Em que: η, ηo = viscosidade da suspensão e solvente; Ø = fração volumétrica ocupada por partículas.
- 61. Exemplo Prático M1 =M2 C1.V1 = C2.V2 ALAF (0,04%), Vol. (1000m3) 0,04.1000 = 0,5.V2 V2 = X m3 LodoDAT (0,5%), Vol. (1000m3) 0,5.1000 = 3.V2 V2 = Y m3 ETA Ciclo Completo ST = 30 % (Disposição aterro sanitário).
- 62. Quantificação dos Resíduosde ETAs A caracterização e quantificação de resíduos gerados em ETAs são fatores preponderantes à definição de métodos de minimização, tratamento e disposição final. Cada linha geradora de resíduos apresenta características distintas em termos de vazão e concentração de sólidos. Pode-se quantificar a produção dos resíduos, e em particular de sólidos, através de três métodos: Formulações empíricas. Análise de balanço de massa Determinação em campo.
- 63. Quantificação dos Resíduosde ETAs Formulações empíricas Formulação da produção de sólidos Variáveis (kg de matéria seca / m3 de água bruta tratada) (kg de matéria seca/dia) P = (SS + 0,07xC + H + A) x 10–3 W = 86400 x P x Q P – produção de sólidos (kg de matéria seca/m3 de água bruta tratada) SS – sólidos em suspensão na água bruta (mg/L) C – cor na água bruta (ºH) H – hidróxido coagulante (mg/L) A – outros aditivos, tal como o polímero (mg/L) W – quantidade de sólidos secos (kg/dia) Q – vazão de água bruta tratada (m3/s) Water Researc h Center - WCR (1979) P=(1,2xT+0,07xC+0,17xD+A)x10-3 W = 86400 x P x Q P – produção de sólidos (kg de matéria seca/m3 de água bruta tratada) T – turbidez da água bruta (uT) C – cor aparente da água bruta (uC) D – dosagem de sulfato de alumínio (mg/L) A – outros aditivos, tal como o polímero (mg/L) Association Francai se– AFEE (1982) P =(0,23xAS + 1,5xT) x 10-3 W = 86400 x P x Q P – produção de sólidos (kg de matéria seca / m 3 de água bruta tratada) AS – dosagem de sulfato de alumínio (mg/L) T – turbidez da água bruta W – quantidade de sólidos secos (kg/dia) Q – vazão de água bruta tratada (m 3 / s) CETESB P = (0,44 x AS + 1,5 x T + A)x10-3 W = 86400 x P x Q P – produção de sólidos (kg de matéria seca/m3 de água bruta tratada) AS – dosagem de sulfato de alumínio (mg/L) T – turbidez da água bruta A – outros aditivos, tal como o polímero (mg/L) W – quantidade de sólidos secos (kg/dia) Q – vazão de água bruta tratada (m3/s) CORNWELL P = (DxFc1) + (TxFc2) - P – produção de sólidos (g de matéria seca/m3 de água bruta tratada) D – dosagem de sulfato de alumínio (mg/L) Fc1 – fator que depende do número de moléculas de água associadas a cada molécula de sulfato de alumínio. Fc2 – razão entre a concentração de sólidos suspensos totais presentes na água bruta e turbidez da mesma. KAWAMURA (1991) Fonte
- 64. Quantificação dos Resíduosde ETAs Balanço de massa Água Bruta Cal Decantador Filtros Mistura rápida Q Dc QC C1 QS DS Coagulante DP QP Polímero QR ,CR Resíduo QD , CD QF , CF QAT , CAT Água de lavagem Fluxograma de ETA convencional de ciclo completo – Balanço de massa
- 65. Considerações Adição de produtosquímicos 1 g de sólidos suspensos produz 1 g de sólidos, 1 g de sulfato de alumínio produz 0,26 g de sólidos e 1 g de cal produz 0,1 g de sólidos, (REALI, 1999). Desenvolvimento de balanço de massa Global W (kg/dia) = (SSABx QAB) + (0,26xDSA + 0,1xDSC) – (SSATx QAT) Decantadores W (kg/dia) = (SSABx QAB) + (0,26xDSA + 0,1xDSC) -(SSADxQAD) Filtros W (kg/dia) = (SSADx QAD) – (SSAFx QAF)
- 66. Coletas Vazão (L/s) (I) Água bruta [SSxQab] {kg/dia) (II) MPQ [coef.x adição] (kg/dia) (III) Águatratada [SSxQat] (kg/dia) (IV) = (I)+(II)-(III) Produção total de sólidos (kg/dia) Massa grama de sólidos/m3 água tratada 3 540 728 351 105 974 21 4 520 569 547 79 1038 23 5 500 1655 704 135 2224 51 6 530 490 240 46 684 15 7 520 571 269 0 840 19 8 550 360 240 0 599 13 9 480 236 181 0 417 10 Média 520 658 362 52 968 22 Produção global de sólidos Carga de sólidos produzida diariamente na ETA 968 kg ou 0,96 toneladas Contribuição proveniente da adição de produtos químicos 362 kg (37 % )
- 67. Testes de correlação SS = b.T CORNWELL (1987): b entre 0,7 e 2,2 RESULTADOS: SS = 0,671.T (r2=0,796) Análise de regressão múltipla Produção diária de sólidos CORNWELL (1987): PL = Q(4,89.DAl + SS + A).10-3 (kg/dia) DAl = Al em mg/L RESULTADOS: Psól. = 44.SS + 0,26.DSA + 63,765 (kg/dia) DSA = [Al2SO4.14H2O] em kg/dia
- 68. Produção de sólidos 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 34 5 6 7 8 9 Coletas (kg/dia) CORNWELL (1987) ETA-SÃO CARLOS (2001) Produção de sólidos na ETA-São Carlos: equação proposta por CORNWELL (1987) e expressão resultante do balanço de massa da ETA-São Carlos. Psól. = 44.SS + 0,26.DSA + 63,765
- 69. Considerações – Balançode Massa •Liberação de material dissolvido, ao longo das unidades de tratamento da ETA; •Parcela dos sólidos dissolvidos liberados, estão sob a forma de metais dissolvidos ressolubilizados e/ou não removidos; •Adição de produtos químicos contribui ara a produção de sólidos, sendo em média responsável por 37 % dos sólidos gerados; •Produção diária de 968 kg/dia de sólidos na ETA • 765 kg/dia nos decantadores • 211 kg/dia nos filtros.
- 70. Quantificação dos Resíduosde ETAs Determinação em campo 25 cm Disco de madeira ou metálico branco Tubo ou haste graduada Tampão Tubo 1 ½” 25 cm Disco de alumínio 3,5 a 5,0 m Cabo plástico (marcação com nós) Fonte: Valencia (1992), Fontana (2004) Divisão de decantadores em seções longitudinais
- 71. https://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&cad=rja&uact =8&ved=0ahUKEwiM2s7StbTVAhUFF5AKHW8UCUkQFggyMAI&url=http%3A%2F% 2Festacio.webaula.com.br%2Fcursos%2Fgon657%2Fconteudo_aula_teletransmitida %2F_ppt%2Farq%2FAula_02.ppt&usg=AFQjCNErIDDJQ6yX09Fs5HBKHYZQUr8n YQ 71 Bibliografia Básica Von Sperling,Marcos. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento esgotos. Belo Horizonte: DESA-UFMG, 1996. Richter, Carlos A. Água - métodos e tecnologia de tratamento. São Paulo: Blucher, 2009. Sant'Anna Jr., Geraldo Lippel. Tratamento biológico de efluentes: fundamentos e aplicações. Rio de Janeiro: Interciência, 2010. 1. PAWLOVKY. Tratamento de Efluentes Industriais. Porto Alegre: ABEQ, 1981. 2. IMHOFF, Karl R. & IMHOFF, Klaus R. Manual de tratamento de águas residuais. Tradução: Max Lothan Hess. Edgar Blücher. São Paulo. SP: 1996. 3. NUNES, José Alves. Tratamento físico-químico de águas residuais industriais. 2 ed. Gráfica J. Andrade. São Paulo. SP: 1996.
- 72.