8 Tratamento de efluentes líquidos 8.1-Introdução Ex.: Efluente doméstico Esgoto Bruto Efluente Seguro MO N P Patogênicos MO N P Patogênicos O quê remover? COMO REMOVER? Quanto remover?
ETE Custo de implantação Custo de operação Eficiência desejada 1. Grade 2. Caixa de areia 3. Decantador 4. Tanque de aeracao 5. Decantador 6. Saída do efluente final 7. Reatores anaeróbios
5.3.1 Processos de tratamento Processos Físicos Processos Químicos Processos Biológicos
a) Processos físicos Envolvem processos físicos (interceptação e sedimentação) na remoção do poluente Utilizados para: Remoção de sólidos grosseiros Remoção de sólidos sedimentáveis Remoção de sólidos flutuantes Remoção da umidade do lodo Homogeneização e equalização de efluentes Diluição de águas residuária Unidades de tratamento: 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 dissolvidos Leitos de secagem de lodo Filtros prensa e a vácuo Centrífugas Filtros de areia Adsorção em carvão ativada
b) Processos químicos Utilizam produtos químicos para: Aumentar eficiência de remoção de um elemento ou substância Modificar seu estado ou estrutura ou Alterar suas características químicas Unidades de tratamento: Coagulação-floculação Precipitação química Oxidação Cloração Neutralização ou correção do ph
c) Processos biológicos Dependem da ação de microrganismos aeróbios ou anaeróbios na remoção/transformação do poluente Unidades de tratamento: Lodos ativados e suas variações Filtros biológicos anaeróbios ou aeróbios Lagoas aeradas Lagoas de estabilização facultativas e anaeróbias Digestores anaeróbios de fluxo ascendente
c.1 Microrganismos Matéria e organismo Classificação e Estrutura Celular Monera/protista diferenciação celular inexiste Vegetal/animal diferenciação celular elevada, contendo células, tecidos, órgãos e aparelhos Matéria e energia Fontes: Luminosa e química CO 2 e MO N, P, etc ENERGIA CARBONO NUTRIENTES Necessidades:
c.2 - Classificação dos microrganismos quanto a respiração Classificação dos microrganismos quanto a respiração Aeróbios estritos: utilizam oxigênio Facultativos: utilizam oxigênio e depois o nitrato Anaeróbios: utilizam o sulfato e o dióxido de carbono As formas preferenciais são: 1. Aeróbia / O 2 C 6 H 12 O 6 + 6O 2 > 6C0 2 + 6H 2 O PRODUÇÃO DE LODO MAIOR 2. Anóxica / NO 3 - (denitrificação) 3. Anaeróbia / SO 4 2- (dessulfatação) 2NO 3 - -N + 2H + > N 2 + 2,5O 2 + H 2 0 CH 3 COOH + SO 4 2- + 2H + > H 2 S + 2H 2 O +2CO 2 4. Anaeróbia / CO 2 (metanogênese) Hidrogenotrófica Acetotrófica 4H 2 + CO 2 > CH 4 + 2H 2 O CH 3 C00H > CH 4 + CO 2
c.3 - Crescimento dos microrganismos Disperso formação de flocos que ficam suspensos na água Floco: composto aglutinado numa estrutura. Composição: MO, material inerte e microrganismos, havendo gradiente de OD no interior do floco. Este formado, a MO suspensa é removida via sedimentação Ex.: Lagoas de Estabilização e os Lodos Ativados Aderido fixação sobre um meio suporte, formando biofilme fixação de microrganismos em suporte sólido ou suspenso o biofilme viabiliza retenção de elevada concentração de biomassa por considerável período de tempo Ex.: Filtro Biológico, Biodisco, Biofiltro Aerado, Filtro Anaeróbio Tdh > Tgc Tdh < Tgc Tdh, tempo de detenção hidráulica, e o Tgc, tempo de geração celular
8.3 - Classificação dos sistemas de tratamento Englobam um ou mais processos descritos Classificados em função do tipo de material removido e da eficiência de remoção Tratamento preliminar Tratamento primário Tratamento secundário Tratamento terciário Tratamento de lodos Tratamento físico-químico
Tratamento Finalidade Unidades de tratamento Preliminar Remoção de sólidos grosseiros Grades, peneiras, caixas de areia, caixas de retenção de óleos e graxas Primário Secundário Terciário Lodos Físicoquímicos Remoção de resíduos finos em suspensão nos efluentes Reduzir teor de matéria orgânica Remoção de substâncias não eliminadas nos tratamentos anteriores, como nutrientes, microrganismos patogênicos, cor, etc Desidratação ou adequação para disposição final Remoção de sólidos de todos os tipos e alteração das características físico-químicas Tanques de flotação, decantadores, fossas sépticas Lodos ativados, filtros biológicos, lagoas aeradas, lagoas de estabilização, digestor anaeróbio de fluxo ascendente e sistemas de disposição no solo, etc Lagoas de maturação, ozonização, radiações ultravioletas, filtros de carvão ativo e precipitação química em alguns casos Leitos de secagem, centrífugas, filtros prensa, filtros a vácuo, prensas desaguadoras, digestão anaeróbica ou aeróbica, incineração, disposição no solo Coagulação,/floculação, precipitação química, oxidação e neutralização
Fonte: apud Von Sperling, 1996 a) Exemplos
Fonte: apud Von Sperling, 1996
Fonte: apud Von Sperling, 1996
http://www.elke-hartleib.de/abwasserreinigung.htm
1. Rechen 2. Sandfang 3. Vorklärbecken 4. Belebungsbecken 5. Nachklärbecken 6. Ablauf der Kläranlage 7. Faulturm
b) Comparação da eficiência entre os sistemas (esgoto doméstico) Sistemas de tratamento Eficiência na remoção (%) DBO N P Coliformes Tratamento preliminar 0-5 ~0 ~0 ~0 Tratamento primário 35-40 10-25 10-20 30-40 Lagoa facultativa 70-85 30-50 20-60 60-99 Lagoa anaeróbia lagoa facultativa 70-90 30-50 20-60 60-99,9 Lagoa aerada facultativa 70-90 30-50 20-60 60-96 Lagoa era. Mist. Completa lagoa decant. 70-90 30-50 20-60 60-99 Lodos ativados convencional 85-93 30-40* 30-45* 60-90 Lodos ativados (aeração prolongada) 93-98 15-30* 10-20* 65-90 Lodos ativados (fluxo intermitente) 85-95 30-40* 30-45* 60-90 Filtro biológico (baixa carga) 85-93 30-40* 30-45* 60-90 Filtro biológico (alta carga) 80-90 30-40* 30-45* 60-90 Biodiscos 85-93 30-40* 30-45* 60-90 Reator anaeróbio de manta de lodo 60-80 10-25 10-20 60-90 Fossa séptica filtro anaeróbio 70-90 10-25 10-20 60-90 Infiltração lenta 94-99 65-95 75-99 >99 Infiltração rápida 86-98 10-80 30-99 >99 Fonte: apud Von Sperling, 1996
Redução Sistemas de tratamento DBO Sólidos em suspensão Bactérias Crivos finos 5-10 5-20 10-20 Cloração de esgoto bruto ou decantado 15-30 - 90-95 Decantadores 25-40 40-70 25-75 Floculadores 40-50 50-70 - Tanques de precipitação química 50-85 70-90 40-80 Filtros biológicos de alta capacidade 65-90 65-92 70-90 Filtros biológicos de baixa capacidade 80-95 70-92 90-95 Lodos ativados de alta capacidade 50-75 80 70-90 Lodos ativados convencionais 85-95 85-95 90-98 Filtros intermitentes de areia 90-95 85-95 95-98 Cloração de efluentes depurados biologicamente - - 98-99
c) Comparação de custos entre sistemas (esgoto doméstico) Sistemas de tratamento Requisitos Custos de implant. (US$/hab) Área (m 2 /hab) Potência (W/hab) Tempo de detenção hidráulica (d) Lodo a ser tratado (m 3 /hab.an o) Tratamento preliminar <0,001 ~0 2-8 - - Tratamento primário 0,03-0,05 ~0 20-30 0,1-0,5 0,6-13 Lagoa facultativa 2-5 ~0 10-30 15-30 - Lagoa anaeróbia lagoa facultativa 1,5-3,5 ~0 10-25 12-24 - Lagoa aerada facultativa 0,25-0,5 1,0-1,7 10-25 5-10 - Lagoa era. Mist. Completa lagoa decant. 0,2-0,5 1,0-1,7 10-25 4-7 - Lodos ativados convencional 0,2-0,3 1,5-2,8 60-120 0,4-0,6 1,1-1,5 Lodos ativados (aeração prolongada) 0,25-0,35 2,5-4,0 40-80 0,8-1,2 0,7-1,2 Lodos ativados (fluxo intermitente) 0,2-0,3 1,5-4,0 50-80 0,4-1,2 0,7-1,5 Filtro biológico (baixa carga) 0,5-0,7 0,2-0,6 50-90 NA 0,4-0,6 Filtro biológico (alta carga) 0,3-0,45 0,5-1,0 40-70 NA 1,1-1,5 Biodiscos 0,15-0,25 0,7-1,6 70-120 0,2-0,3 0,7-1,0 Reator anaeróbio de manta de lodo 0,05-0,10 ~0 20-40 0,3-0,5 0,07-0,1 Fossa séptica filtro anaeróbio 0,2-0,4 ~0 30-80 1,0-2,0 0,07-0,1 Infiltração lenta 10-50 ~0 10-20 NA - Infiltração rápida 1-6 ~0 5-15 NA - Fonte: apud Von Sperling, 1996
d) Aspectos importantes na seleção de sistema de tratamento de esgotos Eficiência (desejada ou exigida por legislação) Confiabilidade Disposição do lodo Requisitos de área Impactos ambientais Custos de operação Custos de implantação Sustentabilidade Simplicidade
e) Principais ETEs em Curitiba
Referências Von Sperling, M. 1996. Introducão à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental UFMG. Philippi Jr., A. et al. 2004. Curso de Gestão Ambiental. Barueri-SP: Manole. (Coleção Ambiental; 1) Imhoff, K. & Imhoff, K. 1986. Manual de tratamento de águas residuárias. São Paulo: Ed Edgard Blücher Ltda. Santos, Daniel. 2009. Caderno de Saneamento Ambiental. Cap.4 Sistemas de Esgotamento Sanitário Tsutiya & Sobrinho. 1999. Coleta e transporte de esgoto. NBR9648 - Estudo de concepção de sistemas de esgoto sanitário NBR9649 Projeto de redes coletoras de esgoto sanitário EPUSP: http://200.144.189.97/phd/default.aspx?id=28&link_uc=disciplina