NATURAIS Partículas orgânicas e inorgânicas do solo, resíduos de animais silvestres e vegetação, metais do tipo de solo.

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1 NATURAIS Partículas orgânicas e inorgânicas do solo, resíduos de animais silvestres e vegetação, metais do tipo de solo. ESGOTOS DOMÉSTICOS Matéria orgânica, microrganismos patogênicos, fósforo e nitrogênio. EFLUENTES INDUSTRIAIS Depende da natureza da indústria: matéria orgânica, sólidos em suspensão, metais pesados, compostos tóxicos, microrganismos patogênicos, substâncias teratogênicas, mutagênicas e cancerígenas. Fontes de despejos Vazão específica Equiv. Pop de C.O. Esgoto doméstico 120 a 160 L/hab/dia Abatedouro bovino 1500 a 2000 L/boi 55 hab/boi Fabricação de papel 50 a 100 L/Kg 0,46 hab/kg

2 Características típicas de DBO 5,20 de efluentes industriais Concentração DBO 5,20 (mg/l) Contribuição Unitária de DBO 5,20 (kg/dia) Tipo de Efluente Concentrações e contribuições unitárias típicas de DBO5,20 de efluentes industriais Faixa Valor Típico Faixa Valor Típico Esgoto sanitário g/hab.dia Celulose branqueada (processo Kraft) ,2 a 42,7 kg/t - Têxtil Laticínio ,5-1,8 kg/m 3 leite - Abatedouro bovino ,3 kg/t Peso vivo Curtume (ao cromo) kg/t pele salgada Cervejaria ,4 kg/m 3 cerveja Refrigerante ,8 kg/m 3 refrigerante Suco cítrico concentrado 2,0 kg/t laranja Petroquímica Açúcar e álcool Fontes: Braile e Cavalcanti e CETESB

3 Considerações gerais As tecnologias de tratamento de efluentes são um aperfeiçoamento do processo de depuração da natureza, e buscam: Menor tempo de duração; Maior capacidade de tratamento, com o mínimo m de recursos em instalações e operação, e melhor qualidade do efluente lançado. ado. Classificação do sistema basicamente, em 2 grupos: tecnologias de sistemas simplificados e sistemas mecanizados

4 Sistemas locais e simplificados sistemas individuais de tratamento e disposição de excretas e esgotos: fossa seca nas suas diversas modalidades; tanque séptico + infiltração no solo; tanque séptico + filtro anaeróbio bio. sistemas coletivos de tratamento de esgotos: lagoa de estabilização ão; aplicação no solo; tanque séptico + filtro biológico anaeróbio bio; reator anaeróbio de fluxo ascendente

5 Sistemas locais e simplificados - exemplos Fossa séptica Vala de infiltração Vala de filtração FAFA

6 Devem satisfazer os pré-requisistos requisistos Baixo custo de implantação ão; Elevada sustentabilidade do sistema. Pouca dependência de fornecimento de energia, peças e equipamentos de reposição ão; Simplicidade operacional,, de manutenção e de controle (operadores e engenheiros altamente especializados); Baixos custos operacionais; Adequada eficiência na remoção das diversas categorias de poluentes (Matéria orgânica biodegradável vel, sólidos suspensos, nutrientes e patogênicos) ) ; Pouco ou nenhum problema com a disposição do lodo gerado na estação ão; Baixos requisitos de área; Existência de flexibilidade em relação ão, às expansões futuras e ao aumento de eficiência; Possibilidade de aplicação em pequena escala (sistemas descentralizados) com pouca dependência da existência de grandes interceptores; Fluxograma simplificado de tratamento (poucas unidades integrando a estação ão) Elevada vida útil; Ausência de problemas que causem transtorno à população vizinha; Possibilidade de recuperação de subprodutos úteis, visando sua aplicação na irrigação e na fertilização de culturas agrícolas colas; Existência de experiência prática tica.

7 Tipos de tratamentos O tratamento de efluentes compreendem as seguintes etapas de remoção: Preliminar: remove sólidos s grosseiros e areia; Primário: rio: remove sólidos s em suspensão sedimentáveis, materiais flutuantes (óleos( e graxas) e parte da matéria orgânica em suspensão; Secundário: remove matéria orgânica dissolvida (DBO solúvel) e matéria orgânica em suspensão (DBO) não removida no tratamento primário; rio; Terciário: rio: remove poluentes específicos e/ou poluentes não suficientemente removidos no tratamento secundário. Ex: nutrientes, organismos patogênicos, metais pesados, sais inorgânicos, compostos recalcitrantes.

8 Parâmetros a serem observados ASPECTOS SOCIO-ECONÔMICOS: renda, educação ão, crescimento populacional, hábitos, consumo de água, industrialização ão,, etc. ASPECTOS FÍSICOS F DO LOCAL: topografia, tipo de solo, lençol freático tico, clima, área disponível para a ETE, energia, insumos,, etc. ASPECTOS AMBIENTAIS: exigências do corpo receptor (padrões de lançamento amento), vazão e variações ões, proximidade entre a ETE e a população ão, locais p/ disposição do lodo ou sistemas de reaproveitamento, impactos ambientais nas etapas de construção e operação ão. ASPECTOS LEGAIS: legislação aplicável vel. Federal: CONAMA 357/05 Estadual: Artigos 18, 19-A A e 21 (Decretos( 8468/76 e 15425/80), Resolução SMA-3, Portaria MS 518/04. Municipal

9 PROCESSOS FÍSICOS: são destinados à remoção de sólidos grosseiros, sedimentáveis, flutuantes e umidade de lodo; homogeneização e equalização de efluentes; diluição. Grades de limpeza manual ou mecanizada Peneiras estáticas, vibratórias ou rotativas Caixas de areia simples ou aeradas Tanques de retenção de materiais flutuantes Decantadores Flotadores a ar dissolvido Leitos de secagem de lodo Filtros prensa e a vácuo Centrifugas Filtros de areia Adsorção em carvão ativado

10 PROCESSOS QUÍMICOS: utilizam produtos químicos para aumentar a eficiência de remoção de substâncias, modificar sua estrutura ou característica químicas. Coagulação-floculação Precipitação química Oxidação Cloração Neutralização ou correção de ph PROCESSOS BIOLÓGICOS: dependem da ação de microrganismos aeróbios ou anaeróbios. Procuram reproduzir os fenômenos biológicos observados na natureza. Lodos ativados e suas variações Filtros biológicos aeróbios ou anaeróbios Lagoas aeradas Lagoas de estabilização facultativas e anaeróbias Digestores anaeróbios

11 PRÉ TRATAMENTOS E TRATAMENTOS BIOLÓGICOS PRIMÁRIOS Equalização, aeração, gradeamento, peneiramento, ajuste de ph, flotação, remoção de metais (precipitação) TRATAMENTOS: 1 - Processos biológicos/físicos/químicos Lagoa de estabilização: não reduz nitrito, nitrato e amônia Lodo ativado: usa microrganismos aeróbios para degradar contaminantes orgânicos. Utilizado para remoção de amônia, DBO, DQO (processo aeróbio) Filtro anaeróbio: remoção de amônia (processo anaeróbio) Contatores giratórios biológ., biodiscos, filtros biológicos: remoção de amônia, DBO, DQO (processo facultativo) Adsorção em carvão ativado: remoc de orgs de baixa massa molar. Adsorção direta não é viável. Filtração: MBR (ultra), osmose reversa (nano) Cloração, oxidação e redução química, filtração mecânica

12 Coagulação, floculação/sedimentação: remoção de orgs de alto peso molecular Tratamento nas ETE s (decantadores, flotadores, etc.) Troca iônica 2 - Processos de oxidação avançada Fotocatalíticos homogêneos: UV/O 3, UV/H 2 O 2,UV/O 3 /H 2 O 2, Fenton Fotocatalíticos heterogêneos: UV/TiO 2, UV/TiO 2 /O 2, UV/TiO 2 /H 2 O 2, foto-fenton Bombardeio com feixe de elétrons Eletroquímicos PÓS TRATAMENTOS Evaporação, secagem, coagulação, incineração, adsorção em carvão ativado, precipitação química (Mg(OH 2 ) + H 3 PO 4 MgNH 4 PO 4.6H 2 O), borbulhamento ar/amonia

13 Vantagens e desvantagens do processo biológico Limitações grandes flutuações de carga orgânica, ph, temperatura não remove cor geram lodo presença de compostos refratários, persistentes e/ou substâncias tóxicas e inibidoras do processo de biodecomposição, soluções salinas (plasmólise) pequena área disponível alto custo de implantação longos tempos de retenção do efluente Pontos favoráveis baixo custo de operação pouca manutenção

14 NÍVEIS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS NÍVEL PRELIMINAR PRIMÁRIO RIO SECUNDÁRIO TERCIÁRIO RIO REMOÇÃO Sólidos em suspensão grosseiros (flutuantes, grandes dimensões, areia) Sólidos em suspensão sedimentáveis DBO em suspensão (matéria orgânica dos sólidos s sedimentáveis) DBO em suspensão (matéria em suspensão fina) DBO solúvel ( matéria orgânica na forma de sólidos s dissolvidos) Nutrientes Patogênicos Compostos não biodegradáveis Metais Pesados Sólidos inorgânicos não dissolvidos Sólidos em suspensão remanescentes

15 PROCESSOS PARA A REMOÇÃO DE PATOGÊNICOS NO TRATAMENTO DE ESGOTOS TIPO PROCESSO CARACTERÍS TICAS REQUISITOS Natural Lagoa de Maturação Disposição no Solo Baixa profund raios UV Grandes áreas Cuidados c/ contaminação Grandes áreas Cloração Grandes dosagens Cuidados c/ subp. Prejudicial à fauna aquática Artificial Ozonização Alto custo Tecnologia Radiação UV Uso de lâmpadas especiais Tecnologia

16 NÍVEIS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS ITEM Poluentes envolvidos Eficiências de remoção Mecanismo de trat. predominante Cumpre padrão de lançamento amento? Aplicação PRELIMINAR Sólidos Grosseiros Físico Não Montante de elevatória Etapa inical de tratamento NÍVEL DE TRATAMENTO PRIMÁRIO RIO Sólidos sedimentáveis DBO em suspensão SS: % DBO: % Coliformes: % Físicosico Não Tratamento parcial Etapa intermediária ria de tratamento mais completo SECUNDÁRIO Sólidos não sedim. DBO em susp. fina DBO solúvel DBO: % Coliformes: Biológico Usualmente sim Tratamento mais completo (matéria orgânica)

17 PRINCIPAIS MECANISMOS DE REMOÇÃO DE POLUENTES NO TRATAMENTO DOS ESGOTOS POLUENTE SÓLIDOS PRINCIPAIS MECANISMOS DE REMOÇÃO GRADEAMENTO SEDIMENTAÇÃO ADSORÇÃO Retenção de sólidos s com dimensões superiores ao espaçamento amento das barras Separação de partículas com densidade superior à dos esgotos Retenção na superfície de aglomerados de bactérias ou biomassa

18 PRINCIPAIS MECANISMOS DE REMOÇÃO DE POLUENTES NO TRATAMENTO DOS ESGOTOS POLUENTE PRINCIPAIS MECANISMOS DE REMOÇÃO MATÉRIA ORGÂNICA (DBO em suspensão) SEDIMENTAÇÃO ADSORÇÃO HIDRÓLISE ESTABILIZAÇÃO Separação de partículas com densidade superior à dos esgotos Retenção na superfície de aglomerados de bactérias ou biomassa Conversão da DBO suspensa em DBO solúvel, por meio de enzimas, possibilitando a sua estabilização Utilização pelas bactérias como alimento, com conversão a gases, água e outros materiais inertes.

19 PRINCIPAIS MECANISMOS DE REMOÇÃO DE POLUENTES NO TRATAMENTO DOS ESGOTOS POLUENTE PRINCIPAIS MECANISMOS DE REMOÇÃO RADIAÇÃO ULTRA-VIOLETA Radiação solar ou artificial PATOGÊNI- COS CONDIÇÕES AMBIENTAIS ADVERSAS Temperatura, ph, Falta de alimento, competição com outras espécies DESINFECÇÃO Adição de desinfetante (Ex. Cloro)

20 Estimativa da eficiência esperada nos diversos níveis de tratamento incorporados numa ETE Tipo de tratamento Mat. orgânica (% remoção DBO) Sólidos em suspensão (% remoção ) Nutrientes (% remoção) Bactérias (% remoção) Preliminar Não remove Primário Não remove Secundário Pode remover Terciário Até 99 Até 99,999

21 Parâmetros, formas de avaliação e suas unidades utilizados para ETEs PARÂMETRO FORMA DE AVALIAÇÃO UNIDADE Área ocupada pela ETE Custo de implantação Potência instalada Consumo de energia Produção de lodo Remoção de Nutrientes Eficiência e confiabilidade do sistema Simplicidade Operacional Vida útil área ocupada pela ETE x nº de habitantes atendidos Custo x nº de hab atendidos Potência instalada x nº de hab atendidos Energia elétrica consumida / ano x nº de hab atendidos Lodo produzido por dia x nº de hab atendidos Nitrogênio e Fósforo nº de amostras fora do padrão x 1000 nº total de amostras nº de funcionários x 1000 x nº de hab atendidos Tempo em que a ETE cumpre a vazão nominal m 2 /hab R$/hab e/ou US$/hab Kw/hab Kwh/hab.ano g SST/hab.dia alta (> 80%) média (50 a 80%) baixa (< 50%) adimensional adimensional Anos

22 Gradeamento Desarenador

23 Decantador primário

24 Decantador secundário

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27 Tratamento de esgotos

28 Planta de tratamento

29 ETE de Franca, SP Planta de tratamento

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31 PRINCIPAIS OXIDANTES E SISTEMAS Cloro (Cl 2 ) Dióxido de cloro (ClO 2 ) Ozônio (O 3 ) Permanganato de potássio (KMnO 4 ) Peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ) SO 2 /ar Ferrato (FeO -2 4 ) Oxidação em ar úmico Oxidação supercrítica com água

32 PRINCIPAIS REDUTORES Dióxido sulfúrico (SO 2 ) Peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ) Ferro na forma ferrosa (Fe +2 ) Sulfito (Na 2 SO 3 ), bissulfito (NaHSO 3 ), metabissulfito (Na 2 S 2 O 5 ) e hidrosulfeto de sódio (NaHS) Sulfeto de hidrogênio (H 2 SO 3 ) Sulfato ferroso (Fe 2 SO 4 ) Hidrazina (N 2 H 2 )

33 GRADEAMENTO Objetivo: reter o material sólido grosseiro em suspensão no efluente de modo a proteger dispositivos de transporte dos efluentes (bombas e tubulações), as unidades de tratamento subseqüentes e os corpos receptores. Os farrapos representam 60-70% do material retido em grades com aberturas de 25 a 100 mm. O material grosseiro gradeado contém 80-90% dos sólidos voláteis e de sólidos secos com densidade de 640 a 960 kg/m 3. O canal onde se instalará a grade deve ser dimensionado de forma a evitar acúmulo de areia e a inclinação do fundo deve evitar arraste de material gradeado. A grade deverá ser dimensionada com base na vazão máxima e possível sedimentação no canal.

34 CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS DE GRADEAMENTO Tipo Espaçamento (cm) Espaçamento usual (cm) Denominação Grade grosseira ,5 Trash racks Grade média 2-4 2,5 Grade fina 1-2 1,4 ou 1,9 Coarse screens Dimensão das barras: Espessura: 4 mm a 10 mm (mais comuns 3/8 p/ grades médias e finas) Comprimento: 25 mm a 75 mm Grades verticais: grad. grosseiro ou fino e mecanizado em canais profundos Grades inclinadas 45 ou 60 : sists de pequena capacidade, limpeza manual Grades inclinadas 75 a 90 : limpeza mecanizada

35 GRADEAMENTO

36 GRADEAMENTO Limpeza manual Ancinho, Q < 50 L/h, h < 3,0 m

37 GRADEAMENTO Grades mecanizadas Cabos ou correntes (Acionamento molhado)

38 GRADEAMENTO Grades mecanizadas Cremalheira (Acionamento seco)

39 GRADEAMENTO Grades mecanizadas Grade curva

40 DIMENSIONAMENTO DOS SISTEMAS DE GRADEAMENTO NBR 12208: Projetos de Estações Elevatórias de Esgoto Sanitário: V max 1,2 m/s (veloc. passagem) V min > 0,4 m/s * ETEs de pequeno porte com h > 4,0 e grande porte com V af final 250 L/s grade grosseira limpeza manual seguida de grade fina ou média mecanizada Nuvolari et al (2003) estabelece um cálculo alternativo: V min = 0,7528. Q 0,0855 Para canais com 0,05 < Y/Bc < 1,00, n = 0,014 e σ = 1,5 Pa

41 DIMENSIONAMENTO SISTEMAS DE GRADEAMENTO Velocidade de passagem 0,6 m/s a 1,2 m/s (Limpeza mecanizada) 0,6 m/s a 0,9 m/s (Limpeza manual) Perda de carga (ΔH ) Obstrução máxima permitida (50%) ΔH = 0,15 m (Limpeza manual) ΔH = 0,10 m (Limpeza mecanizada) ΔH = 1 0,7 V. g V 2. g ΔH: perda de carga na grade (m) V g: veloc. através da grade (m/s) V O : veloc. no canal de acesso (montante) g: aceleração da gravidade Detalhes Construtivos: PNB-569 e PNB-570 Vol. material retido em grades médias: 0,04 L/m 3 esgoto

42 DIMENSIONAMENTO SISTEMAS DE GRADEAMENTO a + t S = A. u a S: área da secção transversal do canal até o nível d água A u : área útil da secção transversal a: espaçamento entre as barras t: espessura das barras A u = Q f max V g a E = a + t E: eficiência da grade

43 Eficiência e escolha do tipo de tratamento (efluentes industriais) Processos físico-químicos: remoção de poluentes inorgânicos, metais pesados, óleos e graxas, cor, SS, SD e compostos orgânicos recalcitrantes Processos biológicos: remoção de SV (dissolvidos e suspensos), compostos biodegradáveis Processos avançados: remoção de SFD DQO < 2.DBO possível m.o. biodegradável: proc. biológicos DQO >> 2.DBO possível m.o. não-biodegradável: proc. físico-químicos, considerando-se a toxicidade.

44 Eficiência e escolha do tipo de tratamento (efluentes industriais) Monitoramento de: vazão, ph, temperatura, DBO, DQO, ST, SS, metais, poluentes específicos, etc. Para novas instalações: caracterização de efluentes de indústrias similares; consulta a banco de dados; simulação do processo industrial em nível de bancada; estudos específicos (distritos industrias).

45 Maiores informações sobre legislação podem ser encontradas em e