Química das Águas - parte 3

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1 QUÍMICA AMBIENTAL Química das Águas - parte 3 Aula S05 - Purificação de águas poluídas (Tratamento de esgoto) Prof. Rafael Sousa Departamento de Química UFJF 1º período de 2014

2 Recapitulando... Águas naturais podem estar POLUÍDAS Tratamentos químicos são necessários para assegurar a saúde dos consumidores - Desinfecção microbiológica (águas com parâmetros de potabilidade adequados) - Tratamento em estação de tratamento de água (descontaminação física, química e, também microbiológica) Águas residuais também precisam de tratamento - Convencionais : Tratamento de esgoto - Específicos (Processos Oxidativos Avançados POAs): Efluentes químicos 2

3 Recapitulando... O teor de oxigênio dissolvido (OD) é um dos parâmetros mais afetados em águas POLUÍDAS Apesar da T afetar a solubilidade dos gases, a distribuição do O 2 em água é inversamente proporcional à profundidade - Pressão atmosférica é importante para solubilizar o O 2 atmosférico na água (águas superficiais são mais aeradas) - O 2 liberado pela fotossíntese de vegetais aquáticos ocorre nas camadas menos profundas por causa da maior luminosidade (águas superficiais são mais aeradas) Para saber mais: 3

4 TRATAMENTO DE EFLUENTES DOMÉSTICOS (Tratamento de esgoto) A necessidade (ou importância) do tratamento O esgoto, sem tratamento, provoca dois efeitos negativos na água em que é lançado : 1) Diminuição do O 2 dissolvido 2) Aumento na emissão de CO 2 {CH 2 O} + O 2 (aq) CO 2 (g) + H 2 O Possibilidades para tratamento decomposição da matéria orgânica antes do seu lançamento em corpos de água 1) Tratamentos aeróbios 2) Tratamentos anaeróbios 3) Tratamentos misto (processo aeróbio combinado a um anaeróbio) 4

5 TRATAMENTO DE EFLUENTES DOMÉSTICOS O esgoto doméstico não tem apenas matéria orgânica Contém 99,9% de água e 0,1% de sólidos: sólidos suspensos e/ou sólidos dissolvidos na forma de: - matéria orgânica - nutrientes minerais - N e P (principalmente) - organismos patogênicos - vírus, bactérias, protozoários e helmintos O esgoto deve ser tratado em local apropriado (Estações de Tratamento de Efluentes ETEs) A água resultante pode ser: - reutilizada (processos industriais) - lançada nos rios 5

6 TRATAMENTO DE EFLUENTES DOMÉSTICOS O tratamento convencional envolve 3 etapas principais Tratamento preliminar - Remoção de sólidos grosseiros e areia Utilização de grades e caixas de sedimentação (Caixa de areia) Tratamento primário - Remoção de sólidos sedimentáveis, substâncias flutuantes e parte da matéria orgânica EM SUSPENSÃO Utilização de decantadores (tanques) no qual o sólido sedimentado é chamado de LODO PRIMÁRIO BRUTO Tratamento secundário - Remoção da MATÉRIA ORGÂNICA dissolvida e daquela ainda em suspensão Utilização de processos que empregam microorganismos 6

7 TRATAMENTO DE EFLUENTES DOMÉSTICOS Descrição do tratamento convencional Tratamento preliminar primário - secundário Tratamento do lodo ESGOTO TRATAMENTO PRIMÁRIO Latas Papelão Tecidos... Sedimentação da areia 7

8 TRATAMENTO DE EFLUENTES DOMÉSTICOS Descrição do tratamento convencional Tratamento preliminar primário secundário - Tratamento do lodo TRATAMENTO PRELIMINAR TRATAMENTO SECUNDÁRIO Decantador Sólidos sedimentáveis Matéria orgânica (suspensão) 8

9 TRATAMENTO DE EFLUENTES DOMÉSTICOS Descrição do tratamento convencional Tratamento preliminar primário secundário - Tratamento do lodo TRATAMENTO PRIMÁRIO Degradação biológica LANÇAMENTO EM RIOS Remoção : - da matéria orgânica dissolvida - matéria orgânica ainda em suspensão Diferentes processos: - sistemas aeróbios e/ou anaeróbios - configuração (da estação) - volume e custo 9

10 TRATAMENTO DE EFLUENTES DOMÉSTICOS Descrição do tratamento convencional Tratamento preliminar primário secundário - Tratamento do lodo Sistemas aeróbios usados para o Tratamento secundário Lagoas de estabilização exemplos: - Lagoas facultativas: decomposição natural, em contato com o ar e a luminosidade ambientes - mais simples - pequenas comunidades - Lagoas anaeróbias lagoas facultativas - sistema de duas lagoas (eficiência superior) 10

11 TRATAMENTO DE EFLUENTES DOMÉSTICOS Descrição do tratamento convencional Tratamento preliminar primário secundário - Tratamento do lodo Ilustração de uma lagoa de estabilização chamada de Lagoa aerada facultativa ESGOTO

12 Descrição do tratamento convencional Tratamento preliminar primário secundário - Tratamento do lodo Sistemas aeróbios usados para o Tratamento secundário Lagoas de estabilização exemplos: ENTÃO, A lagoa aeradada facultativa: processo aeróbio, catalisado por aeração artificial. Características: Bastante eficiente, MAS com custos consideráveis - Lagoa aerada de mistura completa lagoa de decantação: sistema que envolve processos de aeração e agitação. Características: Eficiente, rápido MAS que exige uma lagoa de decantação 12

13 TRATAMENTO DE EFLUENTES DOMÉSTICOS Descrição do tratamento convencional Tratamento preliminar primário secundário - Tratamento do lodo Sistemas aeróbios usados para o Tratamento secundário Sistemas de Lodo ativado - Composição básica: 1) Reator (tanque de aeração) Processo de degradação (aeróbio) 2) Decantador Lodo residual (composição básica: microorganismos) 3) Sistema de recirculação de lodo Parte do lodo residual alimenta o reator ou tanque para aumentar a concentração de microorganismos 13

14 Descrição do tratamento convencional Tratamento preliminar primário secundário - Tratamento do lodo Sistemas aeróbios usados para o Tratamento secundário Ilustração de um sistema convencional de Lodo ativado ESGOTO GRADE DESARENADOR DECANTADOR PRIMÁRIO REATOR DECANTADOR SECUNDÁRIO FASE SÓLIDA FASE SÓLIDA FASE SÓLIDA RECIRCULAÇÃO DE LODO FASE SÓLIDA 14

15 Tratamento preliminar primário secundário - Tratamento do lodo Sistemas aeróbios usados para o Tratamento secundário Sistemas de Lodo ativado Variações : Outros sistemas possíveis Lodos ativados de aeração prolongada - Não possuem o decantador primário mas levam mais tempo para degradarem todo o material orgânico Lodos ativados com fluxo intermitente - Não possuem o decantador primário e nem o secundário: todo o processo ocorre no mesmo tanque, sequencialmente - (Simplicidade) Leva-se mais tempo para tratar o efluente 15

16 Tratamento preliminar primário secundário - Tratamento do lodo Sistemas anaeróbios usados para o Tratamento secundário Geralmente geram menos lodo (crescimento dos microorganismos) mas têm uma eficiência menor que a dos processos aeróbios 1) Digestores de lodo 2) Tanques sépticos Fossa séptica-filtro anaeróbio (um dos sistemas de alta carga ) 3) Lagoas anaeróbias FOSSA - Remove a maior parte dos sólidos: sedimentam, e já se decompõem - O filtro (fechado) remove a MO residual MO = Matéroa orgânica 16

17 Considerações finais 1) A ÁGUA PARA O ABASTECIMENTO DEVE SER TRATADA Demanda de água tratada é um desafio atual e futuro. O crescimento populacional, aliado ao desenvolvimento industrial e a necessidade por alimentos está aumentando a demanda por água tratada (de qualidade boa e que deve ser constantemente atestada). 2) O TRATAMENTO DE EFLUENTES É IMPORTANTE PARA PRESERVAR AS CARACTERÍSTICAS NATURAIS DOS CORPOS D ÁGUA ONDE SÃO LANÇADOS As diferentes opções de sistemas de tratamento têm o mesmo objetivo: simular os fenômenos naturais em condições controladas e otimizadas, resultando em um aumento da velocidade e da eficiência de estabilização da matéria orgânica, bem como outras substâncias presentes no meio. 17

18 Considerações finais 1) A ÁGUA PARA O ABASTECIMENTO DEVE SER TRATADA 2) O TRATAMENTO DE EFLUENTES É IMPORTANTE PARA PRESERVAR AS CARACTERÍSTICAS NATURAIS DOS CORPOS D ÁGUA ONDE SÃO LANÇADOS O lançamento de efluentes deve obedecer as legislações vigentes: CONAMA 357 e CONAMA 430 Art. 8o É vedado, nos efluentes, o lançamento dos Poluentes Orgânicos Persistentes- POPs, observada a legislação em vigor. Art. 9o No controle das condições de lançamento, é vedada, para fins de diluição antes do seu lançamento, a mistura de efluentes com águas de melhor qualidade, tais como as águas de abastecimento, do mar e de sistemas abertos de refrigeração sem recirculação. 18

19 Considerações finais 2) O TRATAMENTO DE EFLUENTES É IMPORTANTE PARA PRESERVAR AS CARACTERÍSTICAS NATURAIS DOS CORPOS D ÁGUA ONDE SÃO LANÇADOS O lançamento de efluentes deve obedecer as legislações vigentes: CONAMA 357 e CONAMA 430 Art. 11. Nas águas de classe especial é vedado o lançamento de efluentes ou disposição de resíduos domésticos, agropecuários, de aquicultura, industriais e de quaisquer outras fontes poluentes, mesmo que tratados. (Além disso) - As características do efluente devem atender a limites específicos para os diferentes parâmetros (físicos, químicos e ecotoxicológicos) - Quando houver, atender também as especificações dos órgãos ambientais competentes 19

20 Referências Bibliográficas 1 BAIRD, C.,Química Ambiental, Bookman, Pita, F. A. G. Armazenamento e tratamento de resíduos. Vol. II Tratamento de Águas Residuais Domésticas, Universidade de Coimbra, acessado Nascentes, C. C.; Costa, L. M. Química Ambiental. UFMG, acessado acessado