Saneamento Ambiental I. Aula 25 Tratamento de Esgotos parte II

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1 Universidade Federal do Paraná Engenharia Ambiental Saneamento Ambiental I Aula 25 Tratamento de Esgotos parte II Profª Heloise G. Knapik 1

2 TRATAMENTO PRELIMINAR 2

3 Tipos de Tratamento Tratamento preliminar Remoção inicial de sólidos grosseiros, gorduras e areias; Preparação dos efluentes para a sequência de tratamento. Estruturas/ etapas: Gradeamento Desarenadores Flotadores Tanque de equalização

4 Tratamento preliminar Tratamento preliminar - Gradeamento Ocorre a remoção de sólidos grosseiros, onde o material de dimensões maiores do que o espaçamento entre as barras é retido. Grades grosseiras (espaços de 5,0 a 10,0 cm), grades médias (espaços entre 2,0 a 4,0 cm) e grades finas (1,0 a 2,0 cm).

5 Tratamento preliminar Tratamento preliminar - Gradeamento As principais finalidades da remoção dos sólidos grosseiros são: Proteção dos dispositivos de transporte dos esgotos (bombas e tubulações); Proteção das unidades de tratamento subsequentes; Proteção dos corpos receptores.

6 Tratamento preliminar Tratamento preliminar - Desarenação As finalidades básicas da remoção de areia são: Evitar abrasão nos equipamentos e tubulações; Eliminar ou reduzir a possibilidade de obstrução em tubulações, tanques, orifícios, sifões etc; Facilitar o transporte líquido, principalmente a transferência de lodo, em suas diversas fases.

7 Tratamento preliminar Tratamento preliminar - Flotadores Oposto da sedimentação (injeção de ar dissolvido e remoção dos flocos pela superfície) Depende da característica inicial do afluente e das etapas seguintes de tratamento

8 Tratamento preliminar Tratamento preliminar - Equalização Tanques destinados à amortecer os carregamentos hidráulico e orgânicos.

9 TRATAMENTO PRIMÁRIO 9

10 Tratamento Prímário TRATAMENTO PRIMÁRIO Remoção de sólidos em suspensão sedimentáveis e parte da matéria orgânica Processos físicos de remoção/tratamento Estruturas: Tanque de decantação (primários) Peneira rotativa

11 Tratamento Prímário TRATAMENTO PRIMÁRIO Tratamento primário avançado: adição de coagulantes (sulfato de alumínio, cloreto férrico). Pode promover a precipitação de fósforo. Uso de coagulantes: melhora a eficiência e promove uma maior geração de lodo Lodo primário: pode ser digerido em digestores convencionais, estabilizados com cal (digestão alcalina)

12 Tratamento Prímário Tanques de decantação - Forma circular ou retangular - Os esgotos 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.

13 Tratamento Prímário Tanques de decantação - O lodo primário bruto pode ser adensado no poço de lodo do decantador e ser enviado diretamente para a digestão ou ser enviado para os adensadores. - Uma parte significativa destes sólidos em suspensão é compreendida pela matéria orgânica em suspensão. Estão sendo substituídos por reatores anaeróbios (UASB) maior eficiência (70%), redução do volume das unidades de tratamento a jusante e economia de energia

14 Tratamento Primário Peneiras rotativas Dependendo da natureza e da granulometria do sólido, as peneiras podem substituir o sistema de gradeamento ou serem colocadas em substituição aos decantadores primários. A finalidade é separar sólidos com granulometria superior à dimensão dos furos da tela.

15 Tratamento Primário Peneiras rotativas O fluxo atravessa o cilindro de gradeamento em movimento, de dentro para fora. Os sólidos são retidos pela resultante de perda de carga na tela, são removidos continuamente e recolhidos em caçambas.

16 Tratamento Primário Eficiência do tratamento primário Em alguns casos, ainda é insuficiente para permitir o lançamento do efluente em um determinado corpo d água Tratamento secundário para remoção dos sólidos dissolvidos e finamente particulados ainda não removidos

17 TRATAMENTO SECUNDÁRIO 17

18 TRATAMENTO SECUNDÁRIO Remoção de carga orgânica e eventualmente nutrientes Remoção de sólidos dissolvidos e finamente particulados Processos biológicos de tratamento Estruturas/etapas: Lagoas de estabilização e variantes Processos de disposição sobre o solo Reatores anaeróbios Lodos ativados e variantes Reatores aeróbios com biofilmes

19 TRATAMENTO SECUNDÁRIO Processos biológicos requerem controle/acompanhamento da temperatura, ph, tempo de contato, e, em condições aeróbias, do nível de oxigênio dissolvido. Incluem o tratamento preliminar, mas podem não incluir o tratamento primário

20 LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO Unidades especialmente projetadas, construídas e operadas com a finalidade de tratar os esgotos Construção simples: corte, aterro e preparação dos taludes Indicadas para países de clima quente e em desenvolvimento em função de: Suficiente disponibilidade de área Clima favorável (temperatura e insolação elevadas) Operação simples Necessidade de pouco ou nenhum equipamento

21 LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO Podem ser Lagoas facultativas Sistemas de lagoas anaeróbias lagoas facultativas Lagoas aeradas facultativas Sistemas de lagoas aeradas de mistura completa lagoa de sedimentação Lagoas de alta taxa Lagoas de maturação Lagoas de polimento

22 LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO Construídas com material para impermeabilizar o fundo Parâmetros como profundidade, tempo de detenção, manutenção ou não de oxigênio na coluna d água irão determinar o mecanismo predominante de decomposição.

23 Lagoas facultativas Tempo de permanência de vários dias DBO solúvel e finamente particulada são decompostas na coluna d água de forma aeróbia DBO suspensa tende a sedimentar, sendo decomposta de forma anaeróbia

24 Lagoas facultativas O oxigênio requerido pelas bactérias na coluna d água é fornecido pelas algas, através da fotossíntese Profundidade típica de 1,5 a 2 m Tempo de detenção > a 20 dias Requer grandes áreas

25 Lagoas facultativas

26 Lagoas facultativas

27 Sistemas de lagoas anaeróbias lagoas facultativas Remoção de 50 a 65% da DBO na lagoa anaeróbia (mais profunda e com menor volume) DBO remanescente é removida na lagoa facultativa Sistema ocupa uma área inferior ao de uma lagoa facultativa única

28 Sistemas de lagoas anaeróbias lagoas facultativas Lagoa anaeróbia mais profunda (4 a 5 m) e menores dimensões (praticamente não ocorre fotossíntese), tempo de detenção de 2 a 5 dias Economia total de área em torno de 1/3 da área necessária para uma lagoa facultativa única

29 Sistemas de lagoas anaeróbias lagoas facultativas

30 Lagoas aeradas facultativas Mecanismos de remoção de DBO similares ao de uma lagoa facultativa Oxigênio fornecido por aeradores (ao invés do processo de fotossíntese) Grande parte dos sólidos do esgoto e da biomassa sedimenta, sendo decomposta anaerobicamente no fundo da lagoa.

31 Lagoas aeradas facultativas Tempo de detenção na ordem de 5 a 10 dias Requer menor área do que lagoas anaeróbias

32 Lagoas aeradas facultativas

33 Sistemas de lagoas aeradas de mistura completa lagoas de sedimentação Aeração forçada faz com que os sólidos permaneçam dispersos no meio líquido (em mistura) Há um aumento da eficiência de remoção de DBO no meio líquido Volume inferior ao de uma lagoa aerada facultativa Tempo de detenção na lagoa aerada 2 a 4 dias

34 Sistemas de lagoas aeradas de mistura completa lagoas de sedimentação Efluente contem elevados teores de sólidos (+bactérias) que necessitam ser removidos antes do lançamento final A lagoa de decantação a jusante proporciona condições para essa remoção O lodo da lagoa de decantação deve ser removido em período de poucos anos Tempo de detenção da lagoa de sedimentação 2 dias

35 Tipos de Tratamento Sistemas de lagoas aeradas de mistura completa lagoas de sedimentação

36 Lagoas de alta taxa Concebidas para maximizar a produção de algas ambiente totalmente aeróbio Reduzidas profundidades (zona fótica) 0,80 m Elevada concentração de OD e ph Remoção de amônia e de fósforo Aumento da taxa de mortandade de microrganismos patogênicos e para a remoção de nutrientes Recebem elevada carga orgânica por unidade de área superficial Agitação na lagoa (mecanizada)

37 Lagoas de alta taxa

38 Lagoas de maturação Remoção de organismos patogênicos Predomínio de condições adversas aos microrganismos: radiação UV, elevado ph, elevado OD, temperatura mais baixa do que o trato intestinal humano, falta de nutrientes e predação por outros organismos. Pós-tratamento de processos que removeram a DBO, usualmente projetadas como uma série de lagoas ou lagoas com divisões de chincanas. Elevada eficiência de remoção de coliformes

39 Lagoas de maturação

40 Lagoas de maturação

41 Lagoas de polimento Similares às lagoas de maturação Polimento de efluentes oriundos de reatores anaeróbios (tipo UASB) esses reatores não atingem elevadas eficiências de remoção de DBO. Alta eficiência de remoção de organismos patogênicos Remoção de matéria orgânica

42 Lagoas de polimento

43 LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

44 LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

45 LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

46 LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

47 LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

48 PROCESSOS DE DISPOSIÇÃO NO SOLO Disposição final, tratamento (primário, secundário ou terciário) ou ambas as finalidades. Conduzem à recarga do lençol subterrâneo e/ou à evapotranspiração Possíveis destinos: retenção na matriz do solo, retenção pelas plantas, aparecimento na água subterrânea, coleta por drenos superficiais. Mecanismos físicos, químicos e biológicos de degradação

49 PROCESSOS DE DISPOSIÇÃO NO SOLO Exemplo de aplicação para sistemas com base no solo: Irrigação (infiltração lenta ou fertirrigação) Infiltração rápida (alta taxa ou infiltração) Escoamento superficial. Exemplo de aplicação para sistemas com base na água: Terras úmidas construídas (banhados artificiais)

50 PROCESSOS DE DISPOSIÇÃO NO SOLO

51 PROCESSOS DE DISPOSIÇÃO NO SOLO

52 REATORES ANAERÓBIOS Vantagens: Baixa produção de sólidos, baixo consumo de energia, baixos custos de implantação e operação, tolerância a elevadas cargas orgânicas, aplicabilidade em pequena e grande escala. Desvantagens: Remoção insatisfatória de nutrientes (N e P) e patógenos, residual elevado de DQO, possibilidade de geração de maus odores.

53 REATORES ANAERÓBIOS DQO afluente (100%) Gás carbônico (40 a 50%) DQO afluente (100%) Gás metano (50 a 70%) Reator Aeróbio Efluente (5 a 15%) Reator Anaeróbio Efluente (10 a 30%) Lodo (30 a 40%) Lodo (5 a 15%)

54 REATORES ANAERÓBIOS Dois tipos mais utilizados: Filtro anaeróbio (frequentemente tratamento efluentes de fossas sépticas) Reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo)

55 REATORES ANAERÓBIOS Sistema de filtro anaeróbio Sistema fossa filtro: utilizado em comunidades de pequeno porte e ambiente rural Câmara única ou sobrepostas Crescimento de biofilme no material de preenchimento (usualmente pedras) Fluxo ascendente e regime afogado Unidade fechada e geração de maus odores Eficiência menor que sistemas aeróbios, baixa produção de lodo Necessita decantação primária (fossa)

56 REATORES ANAERÓBIOS Sistema de filtro anaeróbio

57 REATORES ANAERÓBIOS Reator UASB Reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo - RAFA) Tendência no tratamento de esgoto no Brasil como unidades únicas, seguida de um pós-tratamento Não necessita decantação primária (simplifica o fluxograma da estação)

58 REATORES ANAERÓBIOS Reator UASB Tempo de detenção de 6 a 10 horas Alta concentração de biomassa no reator Biomassa cresce dispersa no meio (e não aderida a um meio, como no filtro anaeróbio)

59 REATORES ANAERÓBIOS Reator UASB Exige remoção periódica do lodo para manter o sistema em equilíbrio Produção baixa de lodo, com ótima desidratabilidade Remoção de 70% da DBO necessita de um sistema de pós-tratamento Economiza a área necessária para o sistema de póstratamento

60 REATORES ANAERÓBIOS Reator UASB

61 REATORES ANAERÓBIOS Reator UASB

62 REATORES ANAERÓBIOS Reator UASB

63 REATORES ANAERÓBIOS Reator UASB Dimensões: Tanque cilíndrico 2,5 m de diâmetro 5 m de altura

64 REATORES AERÓBIOS COM BIOFILMES Reatores nos quais a biomassa cresce aderida a um meio suporte (diferentemente do reator UASB, por exemplo) Podem ser: Filtros biológicos percolados de baixa carga Filtros biológicos percolados de alta carga Biofiltros aerados submersos Biodiscos e variantes Usados como pós-tratamento do efluente de reatores anaeróbios

65 FILTRO BIOLÓGICO PERCOLADOS (BAIXA ou ALTA CARGA) Biomassa cresce aderida a um meio suporte (diferentemente do que acontece em lagoas) Leito de material grosseiro (pedras, ripas ou material plástico) Esgoto é despejado em jatos. A percolação permite o crescimento de biofilme. São processos aeróbios ocorre circulação de ar

66 FILTRO BIOLÓGICO PERCOLADOS (BAIXA ou ALTA CARGA) Baixa carga: menor concentração de DBO é lançada para tratamento menos alimento disponível, resulta em uma estabilização parcial do lodo. Exige maiores áreas. São eficientes para remoção de amônia via nitrificação. Alta carga: recebem uma maior carga de DBO por unidade de volume do leito, exige menor área, há uma ligeira redução na eficiência de remoção de matéria orgânica e o lodo não é digerido no filtro.

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69 FILTRO BIOLÓGICO PERCOLADOS DE BAIXA CARGA

70 FILTRO BIOLÓGICO DE BAIXA CARGA...

71 BIOFILTROS AERADOS SUBMERSOS Tanque preenchido com material poroso (ar e esgoto fluem permanentemente) Fases sólida (meio suporte), líquida (efluente escoando) e gasosa (aeração)

72 BIODISCOS Biomassa cresce aderida ao biodisco (suporte) Os discos giram vagarosamente, sendo metade da área superficial imersa no esgoto e o restante exposto ao ar Usualmente menores do que 3,6 m de diâmetro Construídos de plástico Promove a aeração do sistema Para sistemas pequenos e/ou isolados Podem ser precedidos de decantadores primários ou reatores anaeróbios

73 BIODISCOS Tratamento Secundário

74 Tipos de Tratamento

75 Tipos de Tratamento