Indicadores Ambientais e o Controle da Poluição das Águas

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1 Indicadores Ambientais e o Controle da Poluição das Águas Simone Vendramel

2 Fontes de Contaminação Indústrias Agricultura Uso doméstico da água Lixiviado (Chorume) proveniente da disposição de resíduos sólidos urbanos CAUSADORES DE IMPACTO ADVERSO NA QUALIDADE DAS ÁGUAS

3 Formas Atuais de Destinação dos Efluentes e Águas Contaminadas Indústrias Sistemas públicos de coleta Diretamente nos cursos d água Sistemas próprios de coleta/tratamento Reuso industrial Agricultura Diretamente no solo Uso doméstico Estações de Tratamento de Esgoto Chorume Diretamente nos cursos d água Sistemas próprios de coleta/tratamento

4 Tratamento de Efluentes O ue remover? Sólidos grosseiros em suspensão; Sólidos em suspensão sedimentáveis e não sedimentáveis; Óleos e graxas; Metais pesados; Matéria orgânica biodegradável (DBO carbonácea); Nutrientes: Nitrogênio amoniacal (DBO nitrogenada); Nitrito e nitrato; Fósforo. Matéria orgânica não biodegradável (DQO residual); Toxicidade; Micropoluentes ou poluentes emergentes. DBO Demanda Biouímica de Oxigênio DQO Demanda Química de Oxigênio

5 IndicadoresAmbientais Parâmetros COR TEMPERATURA TURBIDEZ ODOR Descrição oriunda da decomposição da matéria orgânica e outros materiais dissolvidos na água; efluentes industriais -depende do processo de origem; influencia na atividade microbiana, na solubilidade dos gases, na velocidade das reações uímicas e na viscosidade do líuido; varia conforme as estações do ano mas depende principalmente dos processos de origem; causada por uma variedade de sólidos em suspensão; efluentes mais concentrados geralmente acarretam maior turbidez; resultante da decomposição anaeróbia odor fétido desagradável devido ao gás sulfídrico e outros produtos de decomposição; efluentes industriais odores característicos;

6 IndicadoresAmbientais Parâmetros Descrição SÓLIDOS TOTAIS Suspensos: Dissolvidos: Fixos Voláteis Fixos Voláteis Sedimentáveis: orgânicos e inorgânicos; suspensos e dissolvidos; sedimentáveis; fração dos sólidos orgânicos e inorgânicos ue são retidos em filtros de papel com aberturas padronizadas; os fixos são considerados componentes minerais dos sólidos em suspensão; os voláteis são considerados componentes orgânicos dos sólidos em suspensão; fração dos sólidos orgânicos e inorgânicos ue não são retidos nos filtros de papel, incluem os sólidos coloidais; os fixos são considerados componentes minerais dos sólidos dissolvidos; os voláteis são considerados componentes orgânicos dos sólidos dissolvidos; fração dos sólidos orgânicos e inorgânicos ue sedimenta em uma hora no cone Imhoff, representação aproximada da sedimentação em um tanue de decantação;

7 IndicadoresAmbientais Parâmetros MATÉRIA ORGÂNICA Determinação indireta: DBO 5 DQO Determinação direta: DBO última COT Descrição mistura heterogênea de diversos compostos orgânicos; a Demanda Biouímica de Oxigênio (DBO), medida em 5 dias a 20ºC, está associada a fração biodegradável dos componentes orgânicos oxidados por microrganismos; a Demanda Química de Oxigênio (DQO) representa a uantidade de oxigênio reuerida para oxidar uimicamente a matéria orgânica; a Demanda Última de Oxigênio representa o consumo total de oxigênio, ao final de vários dias, reuerido pelos microrganismos para a oxidação biouímica da matéria orgânica biodegradável; o Carbono Orgânico Total (COT) é uma medida direta da matéria orgânica. É determinado pela conversão do carbono orgânico a gás carbônico;

8 IndicadoresAmbientais Parâmetros NITROGÊNIO TOTAL FÓSFORO Nitrogênio orgânico Amônia Nitrito Nitrato Fósforo orgânico Fósforo inorgânico Descrição o nitrogênio orgânico e a amônia compreendem o denominado Nitrogênio Total Kjeldahl (NTK); o nitrogênio orgânico é representativo principalmente das proteínas, aminoácidos e uréia, além de outros compostos orgânicos nitrogenados; a amônia é produzida como primeiro estágio de decomposição do nitrogênio orgânico; nitrito é um produto intermediário da oxidação de amônia, a ual corresponde a nitrificação; nitrato é o produto final da nitrificação; o fósforo orgânico está combinado à matéria orgânica; o fósforo inorgânico está representado por ortofosfatos e polifosfatos;

9 ParâmetrosAmbientais Parâmetros Descrição ph ALCALINIDADE CLORETOS indicador das características ácidas e básicas dos efluentes, intrinsíco a cada processo industrial; os processos de oxidação biológica tendem a reduzir o ph; indicador da capacidade tampão do meio (resistência as variações do ph); se deve à presença de bicarbonato, carbonato e íons hidroxila; característicos de vários efluentes de processos industriais, além de águas de abastecimento; ÓLEOS & GRAXAS fração da matéria orgânica solúvel em hexanos; são característicos em inúmeros efluentes de processos industriais.

10 ÍNDICE DE QUALIDADE DAS ÁGUAS (IQA) O IQA -Índice de Qualidade das Águas foi adaptado do índice desenvolvido pela National Sanitation Foundation em 1970 nos Estados Unidos. Este índice incorpora 9 parâmetros, ue foram escolhidos pelos diferentes especialistas ue o desenvolveram, como sendo os mais relevantes para serem incluídos na avaliação das águas destinadas ao abastecimento público. Logo, o IQA éuma média harmônica ponderada de um conjunto de indicadores específicos. O IQA é calculado da seguinte maneira: N IQA = Π wi i i=1 Onde N é o número de parâmetros utilizados no cálculo do índice; é o valor do parâmetro i em uma escala de e wi é o peso atribuído ao parâmetro i.

11 MONITORAMENTO DA QUALIDADE DAS ÁGUAS Os nove parâmetros ue compõem o Índice da ualidade das águas (IQA) são: Oxigênio dissolvido (OD) Demanda biouímica de oxigênio (DBO) Coliformes fecais Temperatura da água ph da água Nitrogênio total Fósforo total Sólidos totais Turbidez

12 MONITORAMENTO DA QUALIDADE DAS ÁGUAS A partir do cálculo efetuado, pode-se determinar a ualidade das águas brutas, ue éindicada pelo IQA, variando numa escala de 0 a 100, conforme tabela a seguir: Ótima 79 < IQA < 100 Boa 51 < IQA < 79 Regular 36 < IQA < 51 Ruim 19 < IQA < 36 Péssima IQA<19

13 MONITORAMENTO DA QUALIDADE DAS ÁGUAS Na sua interpretação devem ser levados em consideração fatores importantes: A ualidade das águas muda ao longo do ano; em função de fatores meteorológicos e da eventual sazonalidade de lançamentos poluidores e das vazões. A medida ue o rio avança, a ualidade melhora por duas causas: a capacidade de autodepuração dos próprios rios e a diluição dos contaminantes pelo recebimento de melhor ualidade de seus afluentes. Esta recuperação, entretanto, atinge apenas os níveis de ualidade aceitável ou boa. Émuito difícil a recuperação ser total.

14 Parâmetros ue caracterizam as Classes de Água doce de acordo com a Resolução 357 do CONAMA PARÂMETROS (LIMITES) CLASSE Coliforme Termotolerante (ou E.coli) (NMP/100ml) Óleos e Graxas (mg/l) DBO (mg/l) 3,0 5,0 10,0 - OD (mg/l) 6,0 5,0 4,0 2,0 Turbidez (UNT) PH 6,0 a 9,0 6,0 a 9,0 6,0 a 9,0 6,0 a 9,0 Nitrito (mg/l) 1,0 1,0 1,0 - Nitrato (mg/l) 10,0 10,0 10,0 - residuos sólidos corantes Materiais flutuantes Odor ou sabor Sólidos dissolvidos totais (mg/l) Cor (mg Pt/L)

15 Parâmetro Contribuição per capita (g/hab dia) Concentração (mg/l) Características típicas de esgoto Sanitário Sólidos Totais Em suspensão -Fixos -Voláteis Dissolvidos -Fixos -Voláteis Sedimentáveis Matéria orgânica Determinação indireta -DBO5 -DQO -DBOúltima Determinação direta -COT Nitrogênio total (N) Nitrogênio orgânico (N) Amônia (N-NH 4+ ) Nitrito (N-NO 2- ) Nitrato (N-NO 3- ) Fósforo (P) Fósforo orgânico (P) Fósforo inorgânico (P) ph Alcalinidade (CaCO3) Faixa Típico ,0-112,0 8,0 2,5-5,0 3,5 3,5-7,0 4,5 ~0 ~0 0,0-0,5 ~0 1,0-4,5 2,5 0,3-1,5 0,8 0,7-3,0 1, Faixa Típico ~0 ~0 0,2 ~ , Cloretos Óleos e graxas

16 Características típicas de alguns efluentes Industriais Gênero Alimentícia Bebidas Têxtil Couros e Curtumes Polpa e Papel Indústria Química Indústria Não-metálica -Sabão -PVC Tipo -Conservas -Doces -Açúcar de cana -Laticínio s/ueijaria -Laticínio c/ueijaria -Margarina -Matadouros -Cervejaria -Refrigerantes -Vinho -Algodão -Lã -Rayon -Naylon -Polyester -Lavanderia de lã -Tinturaria -Curtumes -Sapatos -Polpa sulfatada -Papel -Polpa e Papel -Vidros e subprod, -Cimento Unid. de produção 1 ton 1 ton 1 ton açúcar 1000 L de leite 1000 L de leite 1 ton 1boi/2,5porcos 1 m³ 1 m³ 1 m³ 1 ton 1 ton 1 ton 1 ton 1 ton 1 ton 1 ton 1 ton de pele 1000 pares 1 ton 1 ton 1 ton 1 ton 1 ton 1 ton 1 ton Cons.esp.de Água (m³/unid) ,5-10, ,3-0, , Carga de DBO (Kg/unid) , Conc. de DBO (mg/l) Siderúrgica -Fundição -Laminação 1 ton gusa 1 ton ,6-1,6 0,4-2,

17 Efeitos dos Principais Poluentes uando descartados no Meio Ambiente Parâmetros Sólidos Suspensos Sólidos Inorgânicos Dissolvidos Substâncias Biodegradáveis Descrição leva ao desenvolvimento de depósitos de lodos e desenvolvimento de condições anaeróbias uando o efluente é lançado sem tratamento no meio ambiente; Quando descartados efluentes com elevada concentração salina em corpos receptores de água doce, ocasiona deseuilíbrios biouímicos no ambiente natural; Íons como cálcio e sulfato são mais considerados no caso de reuso dos efluentes; O descarte de efluentes com elevada DBO e DQO (acima de 200mg/L de DQO) leva à depleção do oxigênio no meio devido sua estabilização biológica; resulta na deterioração da fauna e flora presentes, devido às condições sépticas do meio;

18 Efeitos dos Principais Poluentes uando descartados no Meio Ambiente Matéria Orgânica Refratária Nutrientes Parâmetros Metais Pesados Descrição pode-se citar alguns exemplos como surfactantes, fenóis e pesticidas agrícolas. uando presentes no meio ambiente são extremamente prejudiciais e muitas vezes apresentam características tóxicas; normalmente resistem aos métodos tradicionais de tratamento de efluentes; nitrogênio e fósforo, juntamente com carbono, são nutrientes essenciais ao crescimento. Quando atingem o meio auático em grandes concentrações causam o crescimento exagerado de algas (eutrofização); toxicidade aos seres humanos e a outras formas de vida animal e vegetal; Inibição dos microrganismos responsáveis pela depuração natural dos corpos receptores.

19 Parâmetros para Descarte de Efluentes Legislação Ambiental Federal Resolução CONAMA nº 357 de Legislação Estadual - FEEMA DZ-101 Corpos d'água Usos Benéficos; DZ-205 Diretriz de Controle de Carga Orgânica em Efluentes Líuidos de Origem Industrial; DZ-209.R-2 - Diretriz de Controle de Efluentes Líuidos Industriais; DZ-215.R-4 Diretriz de Controle de Carga Orgânica Biodegradável em Efluentes Líuidos de Origem Sanitária; NT-202 Critérios e Padrões para Lançamento de Efluentes Líuidos;

20 Controle da Poluição das Águas Técnicas de Tratamento de Efluentes

21 Principais Etapas Pertinentes a uma Estação de Tratamento de Efluentes Preliminar Primário Nível Secundário Terciário (remoção de poluentes específicos) Remoção remoção de sólidos grosseiros (flutuantes, grandes dimensões, areia); remoção de sólidos em suspensão sedimentáveis, DBO em suspensão (matéria orgânica dos sólidos sedimentáveis); remoção de DBO em suspensão (matéria em suspensão fina) remanescente; remoção de DBO solúvel (matéria orgânica na forma de sólidos dissolvidos); Remoção de nutrientes, nitrogênio e fósforo; Patogênicos; Compostos orgânicos não biodegradáveis; Metais pesados; Sólidos inorgânicos dissolvidos; Micropoluentes ou poluentes emergentes.

22 Tecnologias Disponíveis para cada etapa de uma Estação de Tratamento de Efluentes Efluente tratado Tratamento Primário Coagulação/Floculação Decantação/ Sedimentação Flotação Filtração Tratamento Secundário (processos biológicos) Processo de Lodos Ativados Filtração Biológica Lagoas de Estabilização Biodiscos Tratamento Anaeróbios Tratamento Terciário Remoção de nutrientes Ozonização Processos Oxidativos Avançdos (POA) Adsorção em carvão ativado Processos de separação com membranas Tratamento Preliminar Gradeamento Eualização Peneiramento Tratamento dos Lodos Espessamento Flotação Secagem Centrifugação Tratamento dos Lodos Digestão anaeróbia Efluente Disposição Final dos Lodos Disposição no solo Lagoas incineração

23 Sistemas de Tratamento de Efluente Industriais Efluente Remoção de Sólidos Grosseiros Remoção de Óleos Eualização Decantador Primário Processo Biológico Decantador Secundário Efluente Tratado Espessamento de Lodo

24 Tratamento Preliminar Operação Gradeamento Peneiramento Desarenação (Caixa de Areia) Eualização Descrição e aplicação remoção de material sólido grosseiro, evitando o desgaste e destruição dos euipamentos à jusante; remoção de sólidos grosseiros suspensos com granulometria superior a 0,25 mm. (0,25 a 2 mm); retenção de substancias inertes, como areias e sólidos minerais sedimentáveis, para proteger bombas, válvulas de retenção, registros canalizações, evitando entupimento e abrasão; minimização ou controle das variações nas características do efluente (fluxo e concentração), visando criar condições ótimas para os processos de tratamento seguintes;

25 Gradeamento A abertura das malhas da grade varia de acordo os sólidos a serem removidos; As grades podem ser simples (têm a limpeza manual) ou mecanizadas (tem dispositivos automáticos de limpeza). Na maioria das vezes as grades são de seção retangular São classificadas ainda em Grosseira, Média e Fina

26 Peneiramento Peneiras estáticas : O efluente flui de cima para baixo através da peneira e cai pelas malhas filtrantes para a parte interna e os sólidos deslizam para a parte externa. Peneiras rotativas: O efluente passa por um defletor, alcança a peneira pela parte superior, atravessa as fendas, sendo recolhido na caixa inferior. Os sólidos são removidos por uma lâmina raspadora, caindo num vaso coletor.

27 Caixa de Areia Podem ser simples ou mecanizadas. As mais comuns são as de câmara dupla. Têm a vantagem de poderse fazer a limpeza de uma câmara enuanto o efluente flui pela outra. Normalmente esta operação é feita durante um período de baixa vazão.

28 Eualização Evitar uma carga excessiva dos sistemas de tratamento biológico, garantindo-se, além disso, a alimentação contínua dos mesmos e evitando altas concentrações de produtos tóxicos Minimizar as oscilações da vazão durante os tratamentos físicos e uímicos, com o ue se garante a dosagem adeuada de produtos uímicos

29 Tratamento Primário Operação Coagulação/Floculação Decantação/Sedimentação Flotação Filtração Descrição é um processo ue visa remover material coloidal e partículas muito finas ue sedimentam muito lentamente; este processo é um dos mais antigos e permite remover o material particulado sedimentável ue se encontra no efluente pela ação da gravidade; visa remoção de partículas em suspensão e/ou flutuantes de um meio líuido para o caso em ue a densidade da fase dispersa é menor ue a da fase contínua; é muito utilizada na remoção de óleos & graxas; sua utilização como técnica de pré-tratamento para remoção de sólidos em suspensão é mais limitada; é um processo tradicional, no entanto é mais utilizado para o polimento de um efluente tratado; sua utilização como técnica de pré-tratamento não é usual; uando aplicado utiliza-se filtros de alta capacidade, como os filtros de areia e os filtros rotativos;

30 Tratamento Físico-Químico Processo de Coagulação/Floculação coagulação: é usualmente obtida pela adição de agentes uímicos, os coagulantes, os uais, através de mecanismo de ligação e adsorção na superfície de partículas coloidais, anulam as forças de repulsão entre as partículas coloidais floculação: a floculação das partículas já coaguladas pela ação do eletrólito, resulta das várias forças de atração ue atuam entre as partículas neutralizadas ue se agregam umas as outras formando os flocos. O processo pode ser conduzido em um ou mais tanues, sendo constituído de uma etapa de agitação rápida para a coagulação e de outra de agitação lenta para a floculação. Sistema de correção de ph, Coagulação e Floculação Melhores condições de coagulação-floculação são determinados na ensaio de Jar Test

31 Tratamento Físico-Químico Processo de Coagulação/Floculação Processo de Coagulação/Floculação Ajuste de ph Adição de Coagulantes Efluente Tanue de sedimentação Efluente Tratado Misturador Rápido Misturador Lento Lodo primário Jar Test

32 Decantação - Tipos de Decantadores Os tanues de decantação podem ser circulares ou retangulares.

33 Flotação O processo de flotação vem sendo extensivamente utilizado para remoção de óleos emulsificados nas diversas áreas, através principalmente da flotação por ar dissolvido (FAD) e da flotação por ar induzido (FAI). O processo de flotação convencional consiste das seguintes etapas: geração das bolhas de gás (normalmente ar) no interior do efluente; colisão entre as bolhas de gás e as gotas de óleo suspensas na água; adesão das bolhas de gás nas gotas de óleo; e ascensão dos agregados gota de óleo/bolhas até a superfície, onde o óleo é removido. A. adesão das bolhas de gás nas partículas sólidas ou líuidas em suspensão. Unidade típica de flotação

34 Tratamento Secundário - Processos Biológicos A remoção e degradação de poluentes orgânicos presentes em um efluente pode ser realizada empregando-se uma microflora altamente heterogênea (biomassa); O processo biológico procura reproduzir, em uma unidade previamente projetada, os fenômenos biológicos observados nos corpos receptores; Por operarem com elevadas concentrações microbianas e com aportes adeuados de energia e nutrientes, intensificam o processo de biodegradação e podem ser conduzidos em tempos relativamente curtos e em larga extensão. Objetivos -Remoção de: DBO em suspensão matéria orgânica em suspensão fina, não removida no tratamento primário; DBO solúvel matéria orgânica na forma de sólidos dissolvidos. Redução do material orgânico DBO carbonácea e DBO nitrogenada Dependendo do efluente, o tratamento biológico pode remover compostos orgânicos e inorgânicos, nutrientes como nitrogênio e fósforo e reduzir concentrações de compostos tóxicos.

35 Tratamento Biológico Esta biodegradação pode ser realizada por processos aeróbios ou anaeróbios Processo aeróbio: uma comunidade microbiana heterogênea, com capacidade de adesão e floculação, promove a degradação de poluentes orgânicos, gerando CO 2, produtos de metabolismo e novas células microbianas. Nesses processos, a produção de novas células é intensa, gerando um lodo biológico (bio-sólidos), e o excesso de lodo junto com os sólidos sedimentados devem ser adeuadamente dispostos. Processo anaeróbio: um consórcio microbiano transforma os poluentes orgânicos através de vias hidrolítica e fermentativa, em compostos de um a dois átomos de carbono (CO 2, metano, acetato, formiato), além de hidrogênio. Esse processo gera um gás, ue no caso de efluente de alta DBO, contém alto teor de metano e CO 2. Neste processo, a produção de novas células é muito menor do ue no processo aeróbio.

36 Processos Biológicos Aeróbios Os processos biológicos aeróbios têm sido amplamente utilizados como métodos efetivos de remoção de matéria orgânica e demais nutrientes, nos tratamentos de efluentes industriais e domésticos. A degradação biológica de efluentes líuidos ainda é o método mais econômico para eliminação de poluentes orgânicos. Esses processos apresentam diversas configurações. É comum dividir os tratamentos biológicos aeróbios basicamente em dois grupos, de acordo com o tipo de crescimento da comunidade microbiana: Biomassa em suspensão, na forma de flocos microbianos ou Biomassa em meio fixo, na forma de biofilme ou biomassa aderida

37 Tipos de Biorreatores Empregados no Tratamento Aeróbio de Efluentes BioFilme Processos Aeróbios de Tratamento de Efluentes Floco microbiano Biomassa Fixa Biomassa em Suspensão Suporte Móvel Suporte Fixo Lodos Ativados Lagoas de Estabilização Leito Submerso Filtro Biológico MABR Biodisco Air Lift Leito Fluidizado

38 Aglomerados Microbianos Morfologia da Biomassa Biomassa em Suspensão são processos de tratamento biológico nos uais os microrganismos responsáveis pela degradação da DBO são mantidos em suspensão no líuido na forma de flocos. Biomassa Fixa -são processos de tratamento biológico nos uais os microrganismos responsáveis pela degradação da DBO estão fixos em um suporte inerte, tais como, rochas, materiais plásticos ou cerâmicos, na forma de biofilmes. Evidentemente a segregação suspensa-fixa não é absoluta, pois sempre há flocos em suspensão nos reatores com biomassa fixa e sempre há biofilmes (na parede) nos reatores com biomassa em suspensão.

39 Formas do Aglomerados Microbianos e Suportes Biofilme Floco microbiano O 2 CO 2 O 2 CO 2 DBO Nutrientes Produto final Suporte Biofilme Efluente Ar Representação esuemática da estabilização biológica do efluente na camada de biofilme Biofilme Suporte (ex. pedras) Suporte Fixo Suporte Móvel Efluente percolando

40 A B D Fotos de Lodo e Microrganismos Legenda: C A e B Rotíferos C Tecameba D e H Ciliados Sésseis E F G E Flagelado F Larva de Nematódio H I J G Ciliado rastejante J Ciliado natante I Micrografia do floco de lodo

41 Processos Biológicos Aeróbios Biomassa em Suspensão Processos Lodos Ativados Convencional Lagoas de Estabilização Lagoas Aeradas Descrição Compreende duas unidades: o reator biológico (tanue de aeração) e o decantador secundário; A concentração de biomassa é bastante elevada, devido a recirculação do lodo sedimentado no decantador; O fornecimento de oxigênio é feito por aeradores mecânicos ou por ar difuso; Na sua forma mais simples, são grandes bacias térreas ue operam com biomassa em suspensão. Há decomposição da matéria orgânica pela ação de bactérias aeróbias ou anaeróbias e/ou fotossíntese das algas. As lagoas podem ser de vários tipos: facultativa, estritamente aeróbias, de maturação, de polimento e com macrófitas; Lagoas aeradas são bacias de grande volume onde o suprimento de O 2 é realizado artificialmente por meio de unidades mecânicas de aeração (aeradores de superfície), porém, não há reciclo de lodo biológico. Biorreator a Membrana (MBR) Neste reator há a combinação da biodegradação dos poluentes do efluente com a separação do lodo biológico pela filtração em membranas de micro e ultrafiltração, gerando um efluente tratado com baixas concentrações de sólidos; A biomassa é retida pelas membranas e pode ser drenada do meio reacional uando necessária.

42 Processo Biológicos Aeróbios Afluente Tanue de aeração Efluente + Lodo Tanue de sedimentação I II Efluente Tratado Recirculação do lodo Processo de Lodo Ativado Descarte do excesso de lodo CO 2 bactérias O 2 algas zona aeróbia Matéria Orgânica OD Excesso de algas Lagoa Facultativa zona facultativa zona anaeróbia Excesso de bactérias Oxidação por bactérias CO 2 + H 2 O NH 4 Fotossíntese pelas algas Energia Solar Fenômenos das Lagoas Facultativas

43 Processo Biológicos Aeróbios Lagoa Aerada Biorreator a membrana (MBR) Fluxo da biomassa e do efluente tratado através da membrana

44 Processos Biológicos Aeróbios Biomassa Fixa Suporte Fixo Processos Filtro Biológico Leito Submerso Membrane Aerated Bioreactor (MABR) Descrição O reator possui um leito interno (pedras ou material plástico) para crescimento da biomassa na forma de biofilme; O efluente percola pelo tanue e a matéria orgânica fica retida no biofilme para ser biodegradada; Os espaços livres permitem a circulação de ar; É constituído por um tanue preenchido com material poroso e submerso para crescimento de biomassa aderida; o ar e o efluente fluem continuamente em contracorrente pelo meio poroso; No MABR, o biofilme cresce em uma membrana permeável a gás submersa no efluente. É introduzido oxigênio no interior das membrana e difunde pelos poros da membrana para a base do biofilme.

45 Processos biológicos Aeróbios Meio filtrante Distribuidor rotativo Fundo Drenos do filtro Parede de efluente Coluna de Afluente alimentação Efluente tratado Profundidade efetiva da película Efluente Filtro Biológico DBO Meio Filtrante H 2 S Ácidos orgânicos O 2 e nutrientes CO 2 Mecanismos de degradação no biofilme Camada anaeróbia Camada aeróbia Ar

46 Processos biológicos Aeróbios Afluente Água suja lodo em excesso Meio filtrante Ar Efluente tratado Água de lavagem Leito Submerso Membrane Aerated Bioreactor - MABR

47 Processos Biológicos Aeróbios Biomassa Fixa Suporte Móvel Processos Reatores Biológicos de Contacto (RBC) ou Biodisco Air-lift Leito fluidizado A biomassa cresce aderida a um meio suporte, o ual é constituído por discos; Os discos parcialmente imersos no líuido, giram, ora expondo a superfície ao líuido, ora ao ar; consistem de uma coluna líuida com duas seções distintas, das uais somente uma é adicionada de gás. As diferentes retenções de gás nas seções aerada e não aerada resultam em diferentes densidades nestas áreas, ocasionando a circulação do fluido no reator. É caracterizado por trabalhar com três fases móveis no reator: o suporte para crescimento da biomassa, o líuido e o ar; Uma grande uantidade de material suporte é mantida em suspensão, por ação do ar ou de agitação mecânica, num tanue de geometria retangular ou cilíndrica. Como se tem uma significativa área para adesão microbiana (suportes), permite-se aumentar a concentração de biomassa no reator. moving bed Descrição

48 Processo Biológico Aeróbio Afluente Efluente Disco com biofilme Suporte móvel Esuema funcional do biodisco Biodisco Leito Fluidizado Moving Bed Reatores do tipo AirLift

49 Processos Biológicos Anaeróbios Os processos biológicos anaeróbios têm sua principal atuação na digestão de certos despejos industriais de elevada carga orgânica (em geral < mg/l de DBO) e lodos concentrados de estações de tratamento de esgoto. Os microrganismos atuantes são facultativos (etapa de hidrolização e fermentação) e anaeróbios (conversão dos ácidos orgânicos). Têm sido instalados em indústrias de cerveja e refrigerantes, indústria de processamento de alimentos, plantas de celulose e papel, destilarias e outras. Substâncias presentes em efluentes industriais, tais como fenóis, compostos de enxofre, taninos, etc., podem inibir o metabolismo das bactérias metanogênicas; Assim como os reatores aeróbios, podem ser divididos em duas categorias, com biomassa fixa ou em suspensão, conforme suas estratégias operacionais.

50 Tipos de Biorreatores Empregados no Tratamento Anaeróbio de Efluentes BioFilme Processos Anaeróbios de Tratamento de Efluentes Floco ou grânulos Biomassa Fixa Biomassa em Suspensão Suporte Suporte Móvel Fixo EGSB UASB Filtro anaeróbio de fluxo ascendente Filtro anaeróbio de fluxo descendente Leito Fluidizado Leito Expandido

51 Processos Biológicos Anaeróbios Tipos de Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) Descrição Seu princípio está baseado no crescimento da biomassa dispersa no meio formando grânulos com 0,5 a 2,0 mm de diâmetro; A concentração de biomassa no reator é bastante elevada, justificando a denominação manta de lodo ; A biomassa é impedida de sair do sistema por uma estrutura no topo do reator ue possibilita as funções de separação e acúmulo de gás e de separação e retorno da biomassa; É aplicado para efluentes com altíssimas concentrações de matéria orgânica; este reator é uma variação do conceito UASB, eles se diferenciam pela aplicação de uma taxa de vazão de efluente mais alta; Este aumento de fluxo permite uma expansão parcial do leito de lodo, melhorando o contato lodo-efluente; Esta variação de fluxo leva a utilização de reatores mais altos e/ou a realização de reciclo do efluente; É apropriado para efluentes ue possuam entre 1 e 2 g/l como DQO;

52 Reator UASB Upflow Anaerobic SludgeBlanket EFLUENTE Bolhas de gás Lodo Granular AFLUENTE Manta de lodo

53 Reator UASB Upflow Anaerobic SludgeBlanket

54 Reator EGSB Expanded GranularSludge Bed LODO ANAERÓBIO GRANULAR

55 Processos Biológicos Anaeróbios Tipos de Reatores REATOR ANAERÓBIO DE CONTATO FILTRO DE FLUXO ASCENDENTE ou DESCENDENTE Descrição Tem seu conceito adaptado do processo aeróbio de lodos ativados; Objetiva tornar independente o tempo de retenção hidráulico do tempo de retenção dos sólidos; O processo consiste de 2 tanues, um reator agitado mecanicamente onde ocorre a formação do lodo e a produção do metano e outro para a separação dos sólidos em suspensão; É um processo de alta carga e o primeiro a ser concebido para aplicação de resíduos líuidos com baixas concentrações de sólidos; Seu princípio está baseado no crescimento dos microrganismos sobre um suporte fixo; O efluente passa pelo suporte em fluxo ascendente ou descendente, neste caso o leito pode ser afogado ou não; A recomendação da ABNT é a utilização de pedra britada como suporte porém a utilização de outros materiais tem tornado os filtros biológicos mais eficientes e estáveis;

56 Reatores Anaeróbios Filtro de Fluxo Ascendente Reator Anaeróbio de Contato

57 Filtros Anaeróbios Espuma de poliuretano sem biomassa e com biomassa

58 Processos Biológicos Anaeróbios Tipos de Reatores LEITO FLUIDIZADO ou FLUIDIFICADO e EXPANDIDO Descrição Seu princípio está baseado no crescimento dos microrganismos sobre um suporte móvel; Seu desempenho está relacionado com a melhoria das velocidades de transferência de massa e o melhor controle da espessura do biofilme devido às maiores tensões de cisalhamento; Devido estes fatores as velocidades globais de reação são aumentadas e tempos de retenção hidráulica menores podem ser aplicados; Assim como nos reatores de leito fixo, vários tipos de material suporte podem ser utilizados porém, neste caso deve-se ter especial atenção com a densidade do material; Possuem elevada relação entre o comprimento e o diâmetro do reator, resultando em unidades altas; A maioria destes reatores necessita de recirculação da fase líuida para garantir expansão ou fluidização do leito.

59 Reator Anaeróbio de Leito Fluidizado e Expandido Saída do gás Saída do gás Efluente Efluente Afluente Afluente Leito Fluidizado ou Fluidificado Leito Expandido

60 Unidade de Tratamento de Efluentes Industrial Processo Anaeróbio seguido por Aeróbio

61 Etapas da Digestão Anaeróbia HIDRÓLISE: a primeira fase no processo de degradação anaeróbia consiste na hidrólise de substâncias orgânicos complexas em materiais dissolvidos mais simples (moléculas menores) os uais podem atravessar as paredes celulares das bactérias fermentativas. Esta conversão éconseguida através da ação de exoenzimas excretadas pelas bactérias fermentativas hidrolíticas. ACIDOGÊNESE: os produtos solúveis oriundos da fase de hidrólise são metabolizados no interior das células das bactérias fermentativas em diversos compostos mais simples, os uais são então excretados pelas células. Os compostos produzidos incluem ácidos graxos voláteis, álcoois, ácido lático, gás carbônico, hidrogênio, amônia e sulfeto de hidrogênio, além de novas células bacterianas. Como os ácidos graxos voláteis são o principal produto dos organismos fermentativos, estes são usualmente designados de bactérias fermentativas acidogênicas.

62 Etapas da Digestão Anaeróbia ACETOGÊNESE: As bactérias acetogênicas são responsáveis pela oxidação dos produtos gerados na fase acidogênica em substrato apropriado para as bactérias metanogênicas. Dessa forma, as bactérias acetogênicas fazem parte de um grupo metabólico intermediário ue produz substrato para as metanogênicas. Os produtos gerados pelas bactérias acetogênicas são o hidrogênio, o dióxido de carbono e o acetato. De todos os produtos metabolizados pelas bactérias acidogênicas, apenas o hidrogênio e o acetato podem ser utilizados diretamente pelas metanogênicas. Porém, pelo menos 50% da DQO biodegradável é convertida em propianato e butirato, os uais são posteriormente decompostos em acetato e hidrogênio pela ação das bactérias acetogênicas. METANOGÊNESE: A etapa final no processo global de degradação anaeróbia de compostos orgânicos em metano e dióxido de carbono é efetuada pelas bactérias metanogênicas. As metanogênicas utilizam somente um limitado número de substratos, compreendendo ácido acético, hidrogênio, dióxido de carbono, ácido fórmico, metanol, metilaminas e monóxido de carbono.

63 Esuema simplificado do Processo de Digestão Anaeróbia Orgânicos Complexos ( carboidratos, proteínas, lipídios) HIDRÓLISE Carboidratos monoméricos, aminoácidos, ácidos graxos ACIDOGÊNESE Formiato, acetato, etanol, butirato, valerato, propionato, H 2 + CO 2 ACETOGÊNESE METANOGÊNESE Formiato, acetato, H 2 + CO 2 CH 4, CO 2, H 2 O

64 Reatores Anaeróbios em Geral Principais vantagens: razoável eficiência na remoção de DBO; Baixos reuisitos de área; Baixos custos de implantação e operação; Tolerância a afluentes bem concentrados em matéria orgânica; Reduzido consumo de energia; Possibilidade do uso energético do biogás; Baixíssima produção de lodo; Estabilização do lodo no próprio reator; Rápido início após períodos de paralização. Desvantagens dificuldade em satisfazer padrões de lançamento restritivos; baixa eficiência na remoção de coliformes; remoção de N e P praticamente nula; possibilidade de geração de efluente com aspecto desagradável; possibilidade de geração de maus odores; a partida do processo égeralmente lenta; relativamente sensível a variações de carga e compostos tóxicos; usualmente necessita póstratamento.

65 Tratamento Terciário Tecnologias Atuais: Para alguns poluentes, as técnicas existentes (tratamento primário e secundário) são eficientes para a minimização do problema. No entanto, uando o efluente apresenta compostos de difícil degradação, tóxicos ou recalcitrantes, em baixas ou altas concentrações, muitos problemas ainda não estão solucionados.

66 Principais Tecnologias Utilizadas Processos Remoção de Nutrientes: fósforo (P) nitrogênio (N) Ozonização POAs Adsorção em Carvão Ativado Processos de Separação por Membrana Descrição estes nutrientes podem ser removidos por meios físico-uímicos ou biológicos; para o N se utiliza, com maior freüência, o stripping de amônia e a nitrificação/desnitrificação; para o P se utiliza técnicas de precipitação e assimilação pela biomassa; o ozônio é poderoso oxidante e também gera radicais hidroxila ( OH), melhorando ainda mais seu desempenho na degradação de poluentes; os POAs se baseiam na destruição de poluentes via radical hidroxila ( OH); o radical OH é uma espécie altamente reativa e pouco seletiva; vários orgânicos refratários podem ser destruídos rapidamente por esses processos; remoção de um componente presente no efluente por adsorção em um sólido; sua tecnologia é caracterizada pelo uso de membranas específicas desenvolvidas de acordo com o grau de depuração desejado.

67 Remoção de Nutrientes Processos Físico-Químicos Processos Nitrogênio Amoniacal Fósforo Descrição o stripping de amônia possui operação simples e de alta eficiência, ocorre por meio da volatilização da amônia livre (NH 3 )em meio básico (ph > 11); sua principal vantagem em relação aos processos biológicos é ue substâncias tóxicas possivelmente presentes não afetam seu desempenho; porém, é um processo ue propicia apenas uma mudança de fase do poluente e não sua degradação. pode ser removido por filtração ou flotação do efluente uando estiver presente nos sólidos em suspensão; uando se apresenta na forma solúvel, provoca-se uma precipitação do fósforo pela adição de agentes coagulantes (íons metálicos) ou alcalinizantes; são processos ue levam o fósforo somente a uma mudança de fase, e não sua eliminação.

68 Remoção de Nutrientes Processos Biológicos Processos Descrição a remoção biológica de N ocorre pelos processos de nitrificação e desnitrificação; são processos complexos porém, se realizados nas suas condições ideais se tornam muito eficientes; Nitrogênio Nitrificação: 2NH O 2 fi 2 NO 2 + 4H + + 2H 2 O 2 NO 2 + O 2 fi 2 NO 3 Bactérias nitrificantes Fósforo Desnitrificação: NO 3 + Fonte de fi N 2 carbono Condições anóxicas + CO 2 + H 2 O + OH - + células Bactérias aeróbias facultativas a remoção biológica de P é conhecida como desfosfatação; para ser alcançada é indispensável a existência de zonas aeróbias e anaeróbias em ualuer ue seja a tecnologia empregada para o tratamento; a zona anaeróbia proporciona uma vantagem em termos de competição para os organismos acumuladores de fósforo; elimina-se o fósforo do sistema pela remoção da biomassa excedente, rica neste elemento.

69 Oxidação Química - Reações A oxidação uímica tem como objetivo a mineralização dos poluentes para CO 2, água e inorgânicos ou, se não for possível, sua transformação em produtos menos complexos. MO Agente oxidante Sub-produtos oxidados CO 2 + H 2 O Vantagens: é a ausência de sub-produtos sólidos (lodos) e a produção de CO 2 e H 2 O como produto. Destruição do poluente Porém, pode ser formado compostos mais tóxicos do ue o poluente original.

70 Aplicações dos Processos por Oxidação Química Desinfecção Remoção de Matéria orgânica Remoção de poluentes Cor e odor Oxidação dos íons metálicos Oxidação de cianetos Degradação de compostos recalcitrantes Remoção de micropoluentes

71 Ozonização O ozônio é capaz de reagir com uma numerosa classe de compostos orgânicos devido ao seu elevado poder de oxidação (E o = 2,08V); A interação do ozônio com uma molécula orgânica pode ocorrer por reação direta e/ou indireta; Na reação direta a molécula de ozônio reage com as ligações duplas dos compostos orgânicos devido a sua estrutura dipolar, levando à uebra da ligação. Esta éuma reação bastante seletiva e apresenta baixas constantes de reação; Na reação indireta, o ozônio é decomposto formando os radicais hidroxila, ue possuem um E = 2,8 V, possibilitando uma oxidação mais enérgica dos compostos orgânicos. As reações envolvendo radicais não são seletivas e possuem constantes de reação muito mais elevadas; Normalmente, sob condições ácidas (ph 4,0) as reações diretas são predominantes no sistema, acima de ph = 10 a preferência é das reações indiretas. Em águas com ph próximo de 7,0 ambas reações ocorrem com significativa importância.

72 Ozonização - Reações Radicais na presença de compostos orgânicos, podem desencadear uma série de reações O 3 + M Oxidação direta do O 3 (alta seletividade) M oxid + OH ou + R Decomposição do O 3 OH + Baixa seletividade + M O 2 HO 2 O 3 O 2 + O 3 M oxid R ou M oxid + O 2 ROO

73 Ozonização do chorume proveniente do aterro de Gramacho/RJ. a Bruto 0,5g/L de O 3 1,5g/L de O 3 3,0g/L de O 3 5,0g/L de O 3 7,0g/L de O 3 9,0g/L de O 3 b Depois do TP 0,5g/L de O 3 1,5g/L de O 3 3,0g/L de O 3 5,0g/L de O 3 Caso (a) ozonização do chorume bruto com diferentes concentrações de ozônio, de 0 a 9,0 g/l. Caso (b) ozonização do chorume após coagulaçõa/floculação com diferentes concentrações de ozônio, de 0 a 5,0 g/l.

74 Ozonização Principais vantagens: Alto potencial de oxidação; Baixas concentrações são suficientes; Adiciona O 2 na água; Leva a baixos valores de DBO e DQO; Sua eficiência épouco alterada com mudanças de temperatura; Desvantagens Alto custo; O 3 deve ser gerado in situ ; Alta reatividade porém, baixa seletividade; Não se pode ter O 3 residual na água por um longo período de tempo; Pode não oxidar certos compostos orgânicos a CO 2 e H 2 O, podendo gerar subprodutosmais poluentes.

75 Processos ue geram radicais. OH O 3 O 3 /UV TiO 2 /hν/o 2 O 3 /H 2 O 2. OH UV/H 2 O 2 O 3 /H 2 O 2 /UV Fe 2+ /H 2 O 2 Fe 2+ ( Fe 3+) /H 2 O 2 /UV

76 Processos Oxidativos Avançados -POAs São alternativas tecnológicas altamente eficientes para a destruição de substâncias orgânicas de difícil degradação mesmo ue em baixas concentrações; Estão se tornando cada vez mais conhecidos e aplicados no mundo todo; Não transferem de fase os poluentes (como por exemplo na adsorção em carvão ativado); Processos homogêneos e heterogêneos; Estas técnicas além de apresentarem grande potencial para oxidação de poluentes, podem ser exploradas na integração com os tratamentos biológicos, auxiliando na degradação de substâncias tóxicas ou refratárias.

77 Principais Técnicas utilizadas como POA Técnicas O 3 /H 2 O 2 O 3 /UV O 3 /H 2 O 2 /UV Descrição o radical hidroxila égerado através de um mecanismo de cadeia radicalar devido a interação entre ozônio e o peróxido de hidrogênio: H 2 O O 3 2 OH + 3 O 2 o radical hidroxila égerado a partir da irradiação UV sobre o ozônio, na presença de água. Outras espécies oxidantes também são geradas, as uais podem conduzir àoxidação de substratos orgânicos via ataue indireto: 2 O 3 + H 2 O + hv H 2 O O 2 H 2 O 2 + hv 2 OH este método leva àcompleta mineralização de poluentes em tempo relativamente curto. Éconsiderado o método mais efetivo para tratamento de efluentes altamente poluídos: O 3 + H 2 O + hv H 2 O 2 + O 2 H 2 O O 3 + hv 2 OH + 3 O 2 H 2 O 2 + hv 2 OH O 3 + OH - O HO 2 O 3 + HO 2 2 O 2 + OH

78 Principais Técnicas utilizadas como POA Técnicas Fenton Foto-Fenton Fotocatálise com TiO 2 Descrição oreativo de Fenton éum processo físico-uímico ue consiste na combinação de um sal de ferro com peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ) em meio ácido. A reação promove a geração de radicais hidroxila: Fe(II) + H 2 O 2 Fe(III) + OH + OH - ocontrole das variáveis envolvidas no processo (ph, dosagens de ferro e peróxido) é muito importante para o aumento da eficiência de remoção dos poluentes; o processo de Fenton pode ser catalisado a partir da combinação com radiação de luz com comprimento de onda de 180 a 400 nm, ou seja, ultravioleta e alguma luz visível. Este processo é então chamado de Foto-Fenton: Fe(III) + H 2 O + hv Fe(II) + H + + OH o processo foto-fenton favorece um ciclo entre os estados de oxidação de ferro III e ferro II; emprega uma material semicondutor (geralmente TiO 2 ), o ual, após etapa de ativação com radiação UV, gera espécies oxidantes ue irão atuar sobre a molécula poluente; o catalisador pode estar fixo ou em suspensão; envolve reações redox induzidas pela radiação na superfície dos semicondutores minerais (catalisadores).

79 Adsorção em Carvão Ativado É utilizado principalmente para a remoção de compostos orgânicos solúveis; A remoção dos contaminantes é produto da adsorção física sobre a superfície do carvão; É um fenômeno de superfície e está relacionado com a área disponível do adsorvente, ph, temperatura, força iônica e natureza uímica do adsorvente e do adsorvido; Processo: Filtração por carvão ativado com uma alta área superficial para adsorção; Quanto maior a superfície mais adsorve; Transferência de fase do poluente (gera outro resíduo); Adsorventes: Carvão Ativado, Alumina Ativada, outros

80 Aplicações dos processos de adsorção Reuso de água Remoção de metais Elimina odores e sabores Remoção de compostos orgânicos Remoção de micro-poluentes: pesticidas, fenóis e toxinas de algas, cloro, organoclorados, etc. Principais vantagens: Remoção de poluentes dissolvidos; Relativamente seguro; Fácil operação; Baixos custos. Desvantagens Suscetíveis a obstruções, odores e crescimento microbiano; Elevada manutenção; Necessidade de regeneração ou disposição final.

81 Processos de Separação por Membranas (PSM) A operação de sistemas de tratamento ue usam tecnologia das membranas produz duas correntes distintas, ou seja, auela ue passou através da membrana, da ual foram removidos os contaminantes, ue é chamada de permeado e a corrente ue contém a maior parte dos contaminantes inicialmente presentes no efluente, ue é chamado de concentrado. Membrana um filme fino sólido ue separa duas soluções e ue atua como barreira seletiva para Módulo o transporte de componentes destas Alimentação Concentrado soluções PSM uando aplicada alguma força externa (pressão, sucção (pressão negativa) ou potencial elétrico). Permeado

82 Processos de Separação por Membranas os processos de separação por membranas são uma variação dos processos convencionais de filtração clássica aonde os meios filtrantes (membranas) apresentam poros muito menores em comparação aos processos convencionais; os processos mais conhecidos ue utilizam membranas são: microfiltração; ultrafiltração; nanofiltração; osmose reversa; a diferença de cada uma destas categorias éo diâmetro dos poros das membranas e o tipo e intensidade da força motriz utilizada para ue seja promovida a separação da espécie de interesse.

83 Processos de Separação por Membranas Membrana densa: o transporte das moléculas envolve uma etapa de dissolução (sorção dos componentes na superfície da membrana), difusão através do material ue constitui a membrana com posterior dessorção do componente. Membranas porosas: o transporte é fundamentalmente convectivo, ocorrendo através de seus poros. Seção transversal de uma membrana assimétrica Seção transversal superfície Membrana de fibra oca para microfiltração

84 Módulos de Membranas As membranas podem ser produzidas na geometria plana ou cilíndrica; Membranas de geometria cilíndrica: tubulares (diâmetro maior ue 3,0 mm) ou do tipo fibra oca (com diâmetro menor ue 3,0 mm); Membranas de fibra oca Membranas tubulares Para serem utilizadas industrialmente, as membranas são acomodadas em módulos. Os módulos são estruturas com membranas capazes de suportar a pressão aplicada sobre o sistema. Estas estruturas devem apresentar canais para alimentação do módulo e para a remoção do concentrado e do permeado.

85 Módulos de Membranas Módulo espiral utilizando membranas planas Módulo tipo placa e uadro Módulo com membranas fibras ocas Módulos com membranas tubulares

86 MBRs módulo submerso e módulo externo

87 Processos de Separação por Membranas Vantagens Economia de energia Seletividade Separação de Compostos Termolábeis Simplicidade de Operação e Escalonamento Desvantagens Queda no fluxo permeado com o tempo, em particular nos casos para UF e MF, devido ao Fouling e ao Biofouling ; Decréscimo na rejeição do soluto; Baixo tempo de meia-vida da membrana

88 Utilização dos PSM O PSM tem sido utilizado para os mais diversos fins, dentre os eles: Redução do volume de lodos; Recuperação e purificação de águas residuárias; Concentração e/ou recuperação de um contaminante Dessalinização de águas Tratamento de esgotos municipais Desmineralização de águas para caldeiras Indústria alimentícia Reuso

89 Características dos PSM Dimensões das Partículas e Moléculas (m) Micro- Organismos 1 mm Microfiltração Água Sais Técnica de Separação Moléculas de médio PM Macromoléculas Células / Colóides Materiais em Suspensão Membrana P Macromoléculas e Vírus Moléculas de médio PM Ultrafiltração Água Sais Nanofiltração Moléculas de médio PM Moléculas de médio PM Macromoléculas Membrana P P Moléculas de baixo PM e Íons 1 A o Átomos Água Sais Osmose Inversa Água Sais Membrana Membrana P

90 Diferentes categorias de filtração por membranas conforme seus diâmetros de poro e pressão aplicada Microfiltração > 0,6 mm > Da Ultrafiltração 0,1 0,01 mm Da Nanofiltração 0,01 0, Da Osmose Reversa < 0,001 mm < 100 Da proteínas partículas suspensas vírus bactérias proteínas e células emulsões oleosas vírus macromoléculas bactérias, células macromoléculas em ulsões oleosas macromoléculas macromoléculas m acrom oléculas colóides baixo peso m olecular Fonte: íons

91 Técnicas de PSM Técnicas Diâmetro de Poro DP Poluentes Removidos Microfiltração 0,09 a 10,0 µm 0,5 a 2,0 bar colóides, partículas suspensas tais como bactérias, algas, etc. Ultrafiltração 0,004 a 0,1 µm 1,0 a 7,0 bar colóides e compostos orgânicos com alto peso molecular, além de serem utilizadas para remover a maioria dos vírus Nanofiltração 0,001 a 0,005 µm 5 a 25 bar compostos orgânicos com massa molecular de 250 a 1000 g/mol e alguns sais, geralmente bivalentes além de nitratos

92 UNIDADE DE MICROFILTRAÇÃO DA PAM

93 SISTEMA DE NANOFILTRAÇÃO ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE CHORUME

94 Pigmento inorgânico em suspensão em água Permeado (microfiltrado): NTU < 1 Efluente a ser Tratado: NTU > 800

95 Microfiltração, Ultrafiltração e Nanofiltração Principais vantagens: Pode ser utilizado para remoção seletiva de metais; Muito útil na separação de materiais termolábeis; Facilmente integrado a outro processo de tratamento; Custo de investimento relativamente baixo. Desvantagens Os efluentes devem apresentar baixa carga de sólidos; Muitas membranas estão sujeitas ao ataue uímico; A corrente de concentrado pode apresentar problemas para disposição final; Substâncias iônicas e gases dissolvidos não são afetados. Queda no fluxo permeado com o tempo, em particular nos casos para UF e MF, devido ao Fouling e ao Biofouling ;

96 Osmose Inversa Originalmente a osmose inversa era somente aplicada para dessalinização da água do mar e água salobra, hoje também éaplicada nas indústrias com o objetivo de reduzir o consumo de água e energia, controle da poluição e recuperação de materiais úteis; É aplicada para o tratamento de efluentes com uma concentração de sais dissolvidos variando de 5,0 até mg/l, podendo-se obter uma recuperação de água superior a 90%, em relação ao volume de efluente alimentado ao sistema.

97 SISTEMA DE OSMOSE INVERSA

98 Osmose Inversa Não necessita de uantidades elevadas de energia, uma vez ue não há mudança de fase da solução processada; Baixo custo de investimento e operação; Principais vantagens: Não necessita de operadores altamente ualificados; Éadeuado para o tratamento de efluentes ue apresentam íons dissolvidos como principais contaminantes. Desvantagens Não éadeuado para o tratamento de efluentes com material em suspensão; A membrana pode sofrer ataue uímico por alguns materiais presentes na solução a ser tratada; Substâncias com baixa solubilidade podem precipitar na superfície das membranas; Alguns compostos orgânicos, principalmente os de baixo peso molecular e gases dissolvidos não são removidos; O concentrado gerado pode acarretar problemas com relação à sua disposição final.