AULA 11: Tratamento de Efluentes

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1 Centro Universitário da Zona Oeste Curso: Tecnologia em Produção de Fármacos e Farmácia Período: 5 período Disciplina: Microbiologia Industrial Professora: Sabrina Dias AULA 11: Tratamento de efluentes antes do seu descarte em corpos receptores Objetivo: Conservação dos ecossistemas. Obrigação legal em todo o mundo a eventual atitude voluntária de empresas nunca seria suficiente para assegurar o objetivo. No Brasil e em vários países, a legislação ambiental regula o descarte de efluentes sobre corpos d água limitando a carga poluidora lançada de acordo com o tipo de uso estabelecido para a água do corpo receptor (classe da água). Além disso, órgãos internacionais de financiamento de empreendimentos como o Banco Mundial, adotam normas próprias de limitação de poluição causada por indústrias financiadas. A existência de oxigênio dissolvido nas águas (OD), é uma necessidade fundamental para a subsistência da vida aquática. A maioria das espécies de peixes necessita de pelo menos 3 mg O2 dissolvido por L de água para sobreviver. O aumento de temperatura causa diminuição na solubilidade de O2 na água, a qual chega a zero na temperatura de ebulição. O lançamento de esgotos e efluentes industriais contendo substâncias orgânicas sobre os corpos d agua leva ao consumo do pouco O2 disponível na água por conseqüência de reações do tipo: Mat. Org + O2 (aq) CO2 (aq) + H2O o que pode causar mortandade de peixes e outros organismos. Microrganismos presentes ühá vários organismos cuja a presença num corpo d água indica uma forma qualquer de poluição. Determinação da potencialidade de uma água transmitir doença é feita de forma indireta. Organismos indicadores de Contaminaç ão Fecal Bactérias de origem fecal Principais Microrganismos Presentes nos Esgotos Domésticos Microrganismo Bactérias Fungos Protozoários Vírus Helmintos Descrição -Organismos protistas e unicelulares -Apresentam em várias formas e tamanhos -São os principais responsáveis pela estabilização da matéria orgânica -Algumas bactérias são patogênicas, causando principalmente doenças intestinais. -Organismos aeróbios, multicelulares, não fotossintéticos, heterotróficos. -Também de grande importância na decomposição da matéria orgânica. -Podem crescem em condições de baixo ph. -Organismos unicelulares sem parede celular -A maioria é aeróbia e facultativa -Alimentam-se de bactérias, algas e outros microrganismos. -São essenciais no tratamento biológico para a manutenção de um equilíbrio entre os diversos grupos. -Alguns são patogênicos -Organismos parasitas, formados pela associação de material genético (DNA ou RNA) e uma carapaça protéica. -Causam doenças e podem ser de difícil remoção no tratamento da água ou do esgoto. -Animais superiores -Ovos de helmintos presentes nos esgotos podem causar doenças. 1

2 Constituído unicamente por processos físicos Finalidades da remoção de sólidos grosseiros proteger as unidades subsequentes; proteger as bombas e tubulações; proteger os corpos receptores. remoção dos materiais em suspensão, através da utilização de grelhas e de crivos grossos (gradeamento) separação da água residual das areias a partir da utilização de canais de areia (desarenação) Finalidades da remoção de areia evitar abrasão nas bombas e tubulações; evitar obstrução em tubulações; facilitar o transporte do líquido. 2

3 Tratamento Primário Constituído unicamente por processos físico-químicos Objetivo: remoção de sólidos em suspensão sedimentáveis, materiais flutuantes (óleos e graxas) e parte da matéria orgânica em suspensão lodo primário Etapas do Tratamento primário Ocorre a separação de partículas líquidas ou sólidas através de processos de floculação e sedimentação, utilizando floculadores e decantador (sedimentador) primário. Floculação O processo de coagulação, ou floculação, consiste na adição de produtos químicos que promovem a aglutinação e o agrupamento das partículas a serem removidas, tornando o peso especifico das mesmas maior que o da água, facilitando a decantação. Decantação Primária Esta etapa consiste na separação sólido (lodo) líquido (efluente bruto) por meio da sedimentação das partículas sólidas. Os efluentes fluem vagarosamente através dos decantadores, permitindo que os sólidos em suspensão, que apresentam densidade maior do que a do líquido circundante, sedimentem gradualmente no fundo. Etapas do Tratamento secundário Etapa na qual ocorre a remoção da matéria orgânica, por meio de reações bioquímicas. Os processos podem ser Aeróbicos ou Anaeróbicos. Os processos Aeróbios simulam o processo natural de decomposição, com eficiência no tratamento de partículas finas em suspensão. O oxigênio é obtido por aeração mecânica (agitação) ou por insuflação de ar. Os Anaeróbios consistem na estabilização de resíduos feita pela ação de microorganismos, na ausência de ar ou oxigênio elementar. O tratamento pode ser referido como fermentação mecânica. Tratamento Biológico O tratamento biológico consiste na decomposição da matéria orgânica do efluente, através da utilização de microorganismos. Este tipo de tratamento é dividido em tratamento aeróbio e anaeróbio. Tratamento Biológico Aeróbio No tratamento biológico aeróbio, os microorganismos, mediante processos oxidativos, degradam as substâncias orgânicas, que são assimiladas como "alimento" e fonte de energia. Dentre os processos aeróbios, o processo de lodo ativado é um dos mais aplicados e também, de maior eficiência. O termo lodo ativado designa a massa microbiana floculenta que se forma quando esgotos e outros efluentes biodegradáveis são submetidos à aeração. Etapas do Tratamento secundário Tanque de Aeração Tanque no qual a remoção da matéria orgânica é efetuada por reações bioquímicas, realizadas por microrganismos aeróbios (bactérias, protozoários, fungos etc). A base de todo o processo biológico é o contato efetivo entre esses organismos e o material orgânico contido nos efluentes, de tal forma que esse possa ser utilizado como alimento pelos microrganismos. Os microrganismos convertem a matéria orgânica em gás carbônico, água e material celular (crescimento e reprodução dos microrganismos). 3

4 Nutrientes (N,P) ph 6-8 O 2 1-4ppm Temp o C Ar comprimido; aeradores; Convecção natural No tanque de aeração, ocorrem as reações que conduzem a metabolização dos compostos biotransformáveis. É essencial que se tenha boa mistura e aeração. No decantador secundário, ocorre a separação do lodo, biomassa, proveniente do tanque de aeração. LODOS ATIVADOS Sistema no qual uma massa biológica cresce e flocula, sendo continuamente recirculada e colocada em contato com a matéria orgânica do despejo líquido na presença de oxigênio puro, ou através de aeradores mecânicos de superfície. FILTROS BIOLÓGICOS Sistema constituído de um leito de material ao qual os microrganismos aderem e através do qual o efluente é percolado, após ser distribuído sobre o topo do leito por um distribuidor rotativo geralmente acionado pela reação do jato do líquido. Microrganismos: predominância de bactérias, seguidas pelos protozoários, e fungos. FILTROS BIOLÓGICOS Considerações sobre os materiais de enchimento: elevada área superficial estruturalmente forte para suportar o próprio peso + peso limo ser leve para reduzir custos das obras civis e construções mais altas e que ocupem menor espaço biológica e quimicamente inerte baixo custo por unidade de BOD removida * Pedra britada, pedregulho, sabugo de milho, materiais sinté ticos (geralmente plá stico) 4

5 LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO Grandes tanques de pequena profundidade definidos por diques de terra. As águas são tratadas por processos inteiramente naturais, envolvendo principalmente bactérias e algas. As algas tem o papel de fornecedores de oxigênio para as bactérias para a degradação da matéria orgânica Classificação das lagoas de estabilização: Lagoas fotossintéticas Pouco profundas (0,3 a 0,5m) Projetadas para águas residuárias pré-decantadas Utiliza cargas de 7 a 14 DBO/m3 dia Lagoas facultativas Profundidade (0,1 a 2,0m) Condições aeróbias próximas á superfície Decomposição anaeróbia dos sólidos no fundo Utiliza cargas de 9 a 21 DBO/m3 dia Lagoas anaeróbias Pouco profundas (0,3 a 0,5m) Projetadas para cargas orgânicas relativamente elevadas Usadas no pré-tratamento de águas residuárias Geralmente seguidas de lagoas facultativas Utiliza cargas de 100 a 400 DBO/m3 dia LAGOAS AERADAS Seguidas de um sistema de separação de sólidos (decantação), fornecem uma eficiência de remoção de DBO bastante elevada, mesmo a baixas idades de lodo. Ocupa uma área da ordem de 1 a 10% da necessária para lagoas de estabilização fotossintética. Etapas do Tratamento secundário Decantação Secundária e Retorno do Lodo O efluente do tanque de aeração é submetido à decantação, onde o lodo ativado é separado, voltando para o tanque de aeração. O retorno do lodo é necessário para suprir o tanque de aeração com uma quantidade suficiente de microrganismos e manter uma relação alimento/ microrganismo capaz de decompor com maior eficiência o material orgânico. Tratamento do Lodo Adensamento do Lodo Etapa em que acontece a redução do volume do lodo. Como o lodo contém uma quantidade muito grande de água, deve-se realizar a redução do seu volume. Digestão Anaeróbia Etapa na qual ocorre a estabilização de substâncias instáveis e da matéria orgânica presente no lodo fresco. A digestão é realizada com as seguintes finalidades: destruir ou reduzir os microrganismos patogênicos; estabilizar total ou parcialmente as substâncias instáveis e matéria orgânica presentes no lodo fresco; reduzir o volume do lodo através dos fenômenos de liquefação, gaseificação e adensamento; dotar o lodo de características favoráveis à redução de umidade e permitir a sua utilização, quando estabilizado convenientemente, como fonte de húmus ou condicionador de solo para fins agrícolas. 5

6 Tratamento Biológico Anaeróbio: DIGESTÃO ANAERÓBIA (Tanques sépticos e Biodigestores) No tratamento biológico anaeróbio, são utilizadas bactérias anaeróbias para decomposição das substâncias orgânicas presentes no efluente. O esgoto ou lama é introduzido em um tanque fechado sob condições anaeróbias (reator anaeróbio) e às vezes aquecido, com o intuito de agilizar a digestão. O tempo de retenção no tanque varia entre alguns dias ou semanas. O tratamento anaeróbio é geralmente apropriado para tratamento de efluentes contendo altas concentrações de substâncias orgânicas. Fermentação bacteriana com conseqüente degradação da matéria orgânica complexa em metano e gás carbônico Metade séc XIX utilização para tratamento de esgoto doméstico Século XX digestores para produção de gás metano a partir de esterco / desenvolvimento de biodigestores e equipamentos auxiliares Tipos de biodigestores Características da digestão anaeróbia: Processo mais lento que o aeróbio, exigindo maiores tempos de retenção Fase limitante - formação de metano Condições para as bactérias metanogênicas: o C e o C Tratamento do Lodo Condicionamento Químico do Lodo Etapa na qual ocorre a estabilização do lodo pelo uso de produtos químicos tais como: cloreto férrico, cal, sulfato de alumínio e polímeros orgânicos. O condicionamento químico, usado antes dos sistemas de desidratação mecânica, tais como filtração, centrifugação, etc, resulta na coagulação de sólidos e liberação da água adsorvida. Desidratação do lodo. Etapa na qual é feita a remoção de umidade do lodo, com o uso de equipamentos tais como: centrífuga, filtro prensa ou belt press. 6

7 Tratamento terciário ou pós-tratamento Objetivo: remoção de poluentes específicos e/ou remoção complementar de poluentes não suficientemente removidos no tratamento secundário. Ex: nutrientes ou organismos patogênicos Em função das necessidades de cada indústria, os processos de tratamento terciário são muito diversificados; no entanto pode-se citar as seguintes etapas: filtração, cloração ou ozonização para a remoção de bactérias, absorção por carvão ativado, e outros processos de absorção química para a remoção de cor, redução de espuma e de sólidos inorgânicos tais como: eletrodiálise, osmose reversa e troca iônica. 7