ÁGUAS RESIDUAIS URBANAS E INDUSTRIAIS COM CARACTERÍSTICAS EQUIVALENTES

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1 ÁGUAS RESIDUAIS URBANAS E INDUSTRIAIS COM CARACTERÍSTICAS EQUIVALENTES TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO 1. CARACTERÍSTICAS QUALITATIVAS Identificação Determinação Notas importantes no caso das águas residuais industriais (ARI) CARACTERÍSTICAS QUANTITATIVAS ETAPAS DE TRATAMENTO TIPOS DE TRATAMENTO Operações e Processos Unitários Definição do Esquema de Tratamento TRATAMENTO DE AFINAÇÃO (TERCIÁRIO) Remoção de SST Remoção de Microorganismos Remoção de Azoto Remoção do Fósforo...12 TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO i

2 1. CARACTERÍSTICAS QUALITATIVAS Identificação Óleos e gorduras Areia Matéria sólida grosseira (de grande dimensão) Sólidos suspensos totais (SST) Matéria orgânica dissolvida Iniciadores indirectos Oxidabilidade (mg O 2 /L) Carência química de oxigénio (CQO, mg O 2 /L) Carência bioquímica de oxigénio (CBO 5 20, mg O 2 /L) Indicador directo Carbono orgânico total (COT, mg C/L) Microorganismos Coliformes totais (nº CT/1000 ml) Coliformes fecais (nº CF/100 ml) Estreptococus fecais (nº EF/100 ml) e, ainda, no caso de águas residuais industriais e dependendo do sector industrial substâncias tóxicas incluindo, entre outras, ph, metais pesados, hidrocarbonetos e detergentes. TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO 1

3 1.2 - Determinação Através da caracterização analítica de amostras representativas de efluentes Através da capitação atribuída aos constituintes principais, isto é, com maior representatividade 60 g CBO 5 /hab.dia 90 g SST/hab.dia 10 g N/hab.dia 4 g P/hab.dia 2 x 10 9 nº CF/hab.dia 0,5 x 10 9 nº EF/hab.dia TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO 2

4 1.3 - Notas importantes no caso das águas residuais industriais (ARI) 1) O conceito de população equivalente: carga de poluição gerada na unidade industrial equivalente à gerada num aglomerado urbano com aquela população. 2) O conceito da compatibilidade de tratamento de ARI e ARU: capacidade de degradação conjunta da matéria orgânica por metabolismos biológicos medida através da relação CQO/CBO ( 2,5, quanto maior, menor a compatibilidade e indica presença de inibidores, por exemplo, substâncias tóxicas). TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO 3

5 2. CARACTERÍSTICAS QUANTITATIVAS Quantidade de águas residuais urbanas 80% consumo em água Quantidade de águas residuais industriais depende do processo de fabrico e, simultaneamente, do consumo de água por circuito (Variabilidade de volume de águas residuais ao longo do dia, conduz à necessidade de, no caso das unidades industriais, se proceder à EQUALIZAÇÃO de caudais com o objectivo de laminação) TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO 4

6 3. ETAPAS DE TRATAMENTO Sequencialmente 1. PRELIMINAR O & G Areia Matéria sólida grosseira 2. PRIMÁRIO SST 3. SECUNDÁRIO Matéria orgânica dissolvida 4. AFINAÇÃO (TERCIÁRIO) SST, N, P, microorganismos O nível de tratamento definido sempre em função do destino final do efluente tratado (descarga no meio receptor, reutilização ou valorização). TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO 5

7 4. TIPOS DE TRATAMENTO Operações e Processos Unitários Operações Físicas Predominam forças físicas Processos Químicos Pressupõem adição de reagentes e reacções químicas Processos Biológicos Predomina actividade biológica e têm aplicação especial na remoção de matéria orgânica biodegradável e nutrientes TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO 6

8 4.2 - Definição do Esquema de Tratamento O número de etapas de tratamento é definido em função do destino final do efluente e se este for descarga no meio receptor, depende do meio receptor (de acordo com a legislação nacional Decreto-Lei nº 236/98 (1) ) das características qualitativas de montante das utilizações e respectiva sustentabilidade das características dos efluentes a tratar (concentração de cada constituinte) e permite estabelecer a eficiência de redução por constituinte que no caso da matéria orgânica, pode obrigar a etapas em série A selecção dos O&PU a integrar em cada etapa é feita com base nas eficiências definidas. No caso da matéria orgânica, etapa secundária, aplicam-se: a) processos físicos-químicos b) processos biológicos (1) No caso de ARI ligadas a sistemas de redes urbanas, há que cumprir os regulamentos impostos pelas entidades gestoras destes. TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO 7

9 a) Processos físicos-químicos Atingem a remoção da matéria orgânica (também associada a SST) até 60% Inclui: adição de reagentes coagulantes em dosagens elevadas (100 a 500 mg/l) separação física dos precipitados da água residual São realizados em reactores para mistura do reagente coagulante com as águas residuais (com agitação mecânica), seguidos de órgãos para remoção de precipitados formados, por clarificação decantação decantação + filtração filtração conforme os objectivos finais (a filtração só é utilizada quando o esquema de tratamento apenas inclui processo físico-químico) TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO 8

10 Modo de realização DIAGRAMA LINEAR TIPO (FASE LÍQUIDA) ÁGUAS RESIDUAIS GRADAGEM REMOÇÃO DE AREIA/O&G SAIS DE ALUMÍNIO OU FERRO MISTURA RÁPIDA ÁGUA PARA LAVAGEM AR DE LAVAGEM DECANTAÇÃO FILTRAÇÃO EFLUENTE LAMAS ÁGUA DE LAVAGEM DIAGRAMA LINEAR TIPO (FASE SÓLIDA) ÁGUA DE LAVAGEM DECANTAÇÃO OU FLOTAÇÃO LAMAS DECANTAÇÃO ESPESSAMENTO DESIDRATAÇÃO LAMAS SECAS LÍQUIDO A RECUPERAR TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO 9

11 b) Processos unitários biológicos Remoção de Matéria orgânica dissolvida 95-99% SST 90-95% através de metabolismos biológicos com adição de oxigénio molecular (processos aeróbios) com utilização de oxigénio de compostos químicos (processos anaeróbios) Critérios de dimensionamento fundamentais Quantidade matéria orgânica (carga orgânica - kg CBO/dia) Concentração microorganismos (biomassa - g MLSS/m 3 ) Quantidade de oxigénio (kg O 2 /dia) Processos unitários biológicos aeróbios Reactores biomassa dispersa Lamas activadas Sistema de lagunagem Reactores biomassa fixa Leitos percoladores Discos biológicos TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO 10

12 Modo de realização DIAGRAMA LINEAR TIPO (FASE LÍQUIDA) ÁGUAS RESIDUAIS GRADAGEM SÓLIDOS GROSSEIROS REMOÇÃO DE AREIA/O&G DECANTAÇÃO PRIMÁRIA AREIA + O&G LAMAS PRIMÁRIAS REACTOR BIOLÓGICO RECIRCULAÇÃO LAMAS DECANTAÇÃO SECUNDÁRIA LAMAS EXCESSO EFLUENTE TRATADO DIAGRAMA LINEAR TIPO (FASE SÓLIDA) LAMAS PRIMÁRIAS LÍQUIDO A RECUPERAR DIGESTÃO ( * ) DESIDRATAÇÃO ( ** ) LAMAS SECAS LAMAS SECUNDÁRIAS ( * ) Digestão anaeróbia sem oxigenação mecânica menor consumo de energia com aproveitamento de gás metano aeróbia com oxigenação mecânica maior consumo de energia ( ** ) Desidratação mecânica centrífugas filtros prensa natural lagoa de lamas leitos de secagem TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO 11

13 5. TRATAMENTO DE AFINAÇÃO (TERCIÁRIO) Remoção de SST Filtração em areia Remoção de Microorganismos Filtração em areia Desinfecção com UV Desinfecção com ozono Tecnologias membranas (microfiltração) Remoção de Azoto Nitrificação / Desnitrificação biológica Remoção do Fósforo Precipitação química Processo biológico TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO 12

14 Constituent transformation and removal processes (i.e., fate processes) in the environment (Continued)

15 (Continued)

16 Important factors that must be considered when evaluating and selecting unit operations and proc (Continued)

17 (Continued)

18 Typical mixers used in wastewater treatment for rapid mixing: (a) in-line static mixer with internal vanes, (b) in-line static mixer with orifice for mixing dilute chemicals, (c) in-line mixer, (d) in-line mixer with internal mixer, (e) high-speed induction mixer, (f) pressurized water jet mixer with reactor tube.

19 Definition sketch for mixing: (a) horizontal flow through a mixing tank equipped with an axial-flow impeller mixer and (b) vertical flow through a mixing tank equipped with a radial-flow impeller mixer

20 High-rate clarification processes: (a) ballasted flocculation, (b) lamella plate clarification, and (c) dense-sludge

21 Definitions of common terminology used for biological wastewater treatment a

22 Major biological treatment processes used for wastewater treatment

23 Suspended growth biological treatment process (a-1) schematic and (a-2) view of plug-flow activated-sludge process and (b-1) schematic and (b-2) view of complete-mix activated-sludge process

24 Attached growth biological treatment process (a-1) schematic and (a-2) view of of tricking filter with packing and (b-1) schematic and (b-2) view of tower tricking filter with plastic packing. The tower filter is 10 m high and 50 m in diameter

25 Bath processes biomass growth phases with changes in substrate and biomass versus time