Controle e tecnologia ambiental. Tecnologia de Tratamento de Água e Efluente. Parte 2

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Controle e tecnologia ambiental. Noções gerais sobre tratamento de efluentes. Inclui bibliografia básica.

Processos físicos, químicos, biológicos
Tratamento preliminar, primário
Tratamento secundário biológico – tópicos específicos
Tratamento terciário
Resumo
Circuitos típicos:
Tratamento de água
Tratamento de efluentes

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Controle e tecnologia ambiental. Tecnologia de Tratamento de Água e Efluente. Parte 2

  1. 1. robertoemery@gmail.com Tema: Tecnologia de Tratamento de Efluentes (Parte II) Prof. Roberto Emery robertoemery@gmail.com Controle e Tecnologia Ambiental
  2. 2. robertoemery@gmail.com SUMÁRIO Processos físicos, químicos, biológicos Tratamento preliminar, primário Tratamento secundário biológico – tópicos específicos Tratamento terciário Resumo Circuitos típicos: Tratamento de água Tratamento de efluentes II Parte – TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  3. 3. robertoemery@gmail.com TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratar é preciso! Poluição: degradação da qualidade ambiental resultante de atividades que direta ou indireta: a) prejudiquem a saúde, a segurança e o bem-estar da população; b) criem condições adversas às atividades sociais e econômicas; c) afetem desfavoravelmente a biota; d) afetem as condições estéticas ou sanitárias do meio ambiente; e) lancem matérias ou energia em desacordo com os padrões ambientais estabelecidos. Artigo 3˚ - III - Lei 6938/81
  4. 4. robertoemery@gmail.com Tratamento de efluentes - realizado com diferentes objetivos: Remover TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES • carga orgânica • sólidos em suspensão • metais • nutrientes, • organismos patogênicos, etc.
  5. 5. robertoemery@gmail.com • Princípio: remover essas impurezas antes de lançá-las nos corpos receptores. • Gestão moderna: modificação dos processos industriais para redução de efluentes e resíduos (Produção mais Limpa: P+L) TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES Produção mais Limpa: “Aplicação contínua de uma estratégia preventiva integrada em processos, produtos e serviços, incorporando o uso mais eficiente dos recursos naturais e, deste modo, minimizando resíduos e poluição.” www.mct.gov.br
  6. 6. robertoemery@gmail.com TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES “End of Pipe” – preocupa-se com o efluente apenas ao final da linha de produção e buscam-se técnicas de tratamento que permitam enquadrá-lo, ou seja, fazer com que atenda os padrões de descarte em vigor. Metodologia de Tratamento Enfoques para o tratamento
  7. 7. robertoemery@gmail.com “in-plan design” – considera-se que o efluente é resultado de uma série de procedimentos industriais. Antes de definir as técnicas de tratamento, estuda-se o processo industrial: fontes de poluentes, o consumo de água, a composição das correntes, etc. Isso resulta em: Metodologia de Tratamento TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  8. 8. robertoemery@gmail.com Economia de energia Redução de consumo de água Melhor aproveitamento das matérias-primas Metodologia de Tratamento TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  9. 9. robertoemery@gmail.com Metodologia de Tratamento TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES Estudo em laboratório Investigação dos contaminantes e determinação da meta para seleção do processo Viabilidade do processo Qualidade!do efluente após tratamento
  10. 10. robertoemery@gmail.com Metodologia de Tratamento Estudos em Escala Piloto Determinação de parâmetros principais de processo Avaliação de tecnologias disponíveis Levantamento de custos de investimento e operacional TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  11. 11. robertoemery@gmail.com O que é uma Estação de Tratamento de Efluentes (ETE) ? TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES Conjunto de unidades, responsáveis por uma etapa do tratamento do efluente. Inclui: ✓ processos físicos, ✓ químicos, ✓ térmicos, ✓ biológicos ✓ ou uma combinação destes.
  12. 12. robertoemery@gmail.com Tipicas tarefas da ETE: Pré-tratamento (ou tratamento preliminar) Físico e/ou químico Tratamento Primário Físico - Químico Tratamento Secundário Biológico - Químico Tratamento Avançado Físico e/ou químico e/ou biológico TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  13. 13. robertoemery@gmail.com Típicos tratamentos em uma ETE Pré-tratamento (ou preliminar): -sólidos em suspensão grosseiros e areia Tratamento Primário: - sólidos em suspensão sedimetnáveis - m.o.em suspensão (DBO em suspensão) - sólidos dissolvidos Tratamento Secundário: - DBO em suspensão não removida - DBO solúvel Tratamento Avançado (terciário):nutrientes, patogênicos, não biodegradáveis, inorgânicos dissolvidos, metais pesados, SS remanescentes TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  14. 14. robertoemery@gmail.com Tratamento de Efluentes Fluxograma completo típico TRATAMENTO PRELIMINAR TRATAMENTO PRIMÁRIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO TRATAMENTO TERCIÁRIO QUÍMICO FÍSICO ORGÂNICOS DISSOLVIDOS SÓLIDOS SUSPENSOS Peneiram ento Equali zação SAO Desaren ador Neutraliz ação Coagula ção Flotação Sediment ação Filtração Lodo Ativado Lagoa Aeróbia Biodisco Lagoa Anaeróbia Biofiltro Microfiltraçã o/ultrafiltraçã o Sedimentaçã o Coagulação/sedi mentação Osmose reversa Adsorção Troca iônica Eletrodiálise
  15. 15. robertoemery@gmail.com PROCESSOS QUÍMICOS • Métodos de tratamento nos quais a remoção ou conversão dos contaminantes ocorre pela adição de reagentes químicos e/ou por reações químicas. TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  16. 16. robertoemery@gmail.com PROCESSOS QUÍMICOS incluem: • Precipitação química • Oxidação e redução química • Formação de gás insolúvel seguido de extração (stripping) • Desinfecção. TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  17. 17. robertoemery@gmail.com PROCESSOS FÍSICOS • Aplicação de forças físicas predominam. • Muitos desses métodos evoluíram diretamente da observação da natureza - portanto os primeiros a serem usados para tratamento de água. TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  18. 18. robertoemery@gmail.com PROCESSOS FÍSICOS incluem: • Sedimentação • Filtração • Floculação • Flotação • Outros processos que removem substâncias dissolvidas ou não sem alterar a estrutura química delas TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  19. 19. robertoemery@gmail.com PROCESSOS BIOLÓGICOS ★ Remoção de contaminantes ocorre pela atividade biológica. ★ Utilizado principalmente para remover substâncias orgânicas biodegradáveis. TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  20. 20. robertoemery@gmail.com PROCESSOS BIOLÓGICOS • Envolvem organismos vivos e substâncias orgânicas ou inorgânicas como alimento. • Características físicas e químicas da substância orgânica e/ou inorgânica são alteradas • Em princípio o tratamento biológico é mais econômico do que qualquer outro tipo de tratamento. TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  21. 21. robertoemery@gmail.com PROCESSOS BIOLÓGICOS Basicamente essas substâncias são convertidas em: ü Gases - escapam para a atmosfera ü Tecidos celulares - removidos por sedimentação Também utilizado para remoção de nutrientes! TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  22. 22. robertoemery@gmail.com Aspectos a serem caracterizados e verificados pelo Perito Ambiental…: • Objetivo do tratamento (ex.: o que diz a legislação?) • Nível do tratamento (ex.: até onde precisa-se chegar?) • Estudos de impacto ambiental no corpo receptor foram considerados? TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  23. 23. robertoemery@gmail.com SELEÇÃO DO PROCESSO DE TRATAMENTO DO EFLUENTE • Característica do efluente: tipo de poluente (suspensão, coloidal, toxicidade, dissolvido, metais pesados, etc…) • Qualidade desejada: contexto legal; reúso • Custo e disponibilidade de espaço OBS: Metais pesados geralmente devem ser removidos em pré- tratamento ANTES de qualquer processo biológico (embora trat. biológico possa remover algum metal) TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES Aspectos relevantes para o Perito Ambiental!
  24. 24. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO PRELIMINAR (Físico e/ou químico) TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  25. 25. robertoemery@gmail.com Tratamento Preliminar - Processos Físicos Remoção de materiais ou substâncias que prejudicariam o tratamento ou os equipamentos nas unidades a seguir. Basicamente: areia, sólidos grosseiros, remoção de óleo, remoção de odor. Técnicas são basicamente de ordem física: • Peneiramento • Sedimentação TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  26. 26. robertoemery@gmail.com cominuidor grade de barras Remoção de sólidos grosseiros: cominuidor e grade de barras TRATAMENTO PRELIMINAR
  27. 27. robertoemery@gmail.com GRADEAMENTO • Barreiras para retenção de sólidos grosseiros ou corpos flutuantes contidos nos efluentes. • Evitam que passem para as unidades de tratamento seguintes causando danos mecânicos aos equipamentos. TRATAMENTO PRELIMINAR
  28. 28. robertoemery@gmail.com Remoção de sólidos grosseiros: tela vibratória Tela vibratória Filtro rotativo TRATAMENTO PRELIMINAR
  29. 29. robertoemery@gmail.com Remoção de sólidos grosseiros: filtro rotativo Filtro rotativo TRATAMENTO PRELIMINAR
  30. 30. robertoemery@gmail.com CAIXAS DE AREIA (Desarenador) Areia: partículas como pedriscos, silte, areia… e outros materiais cuja velocidade de sedimentação e peso específico são maiores do que os sólidos orgânicos em suspensão, presentes no efluente TRATAMENTO PRELIMINAR
  31. 31. robertoemery@gmail.com Fonte: Petrobras CAIXAS DE AREIA (Desarenador) TRATAMENTO PRELIMINAR
  32. 32. robertoemery@gmail.com Caixa de areia de fluxo horizontal Fonte: Ricardo Motta - U.Petrobras CAIXAS DE AREIA (Desarenador) TRATAMENTO PRELIMINAR Depósito de areia
  33. 33. robertoemery@gmail.com CAIXAS DE AREIA (Desarenador) Objetivos da remoção de areia dos efluentes: • evitar abrasão nos equipamentos e tubulações, • obstruções em tubulações e em unidades do sistema • impedir a sedimentação de areia nas unidades. TRATAMENTO PRELIMINAR
  34. 34. robertoemery@gmail.com Geralmente a velocidade fica em torno de 0,3 m/s. Principio: aproveitar velocidade de sedimentação da areia, em função do seu peso. Efluente deve ser mantido em condições hidráulicas tais que possibilitem a separação da areia do efluente TRATAMENTO PRELIMINAR
  35. 35. robertoemery@gmail.com Fluxograma típico de TRATAMENTO PRELIMINAR Adaptado de M.von Sperling, 1998 TRATAMENTO PRELIMINAR afluente grade filtro de areia (desarenador) medidor de vazão fase sólidafase sólida grosseira para TRATAMENTO PRIMÁRIO
  36. 36. robertoemery@gmail.com REMOÇÃO DE ÓLEO Separado nas ETEs por gravidade ou centrifugação. Por gravidade: Separadores de Água e Óleo (SAOs). SAOs: criam condições propícias para que a separação seja realizada por GRAVIDADE, em função das diferenças de densidades entre o óleo e o efluente. TRATAMENTO PRELIMINAR
  37. 37. robertoemery@gmail.com REMOÇÃO DE ÓLEO - Sistema API http://www.hmttank.com Petrobras TRATAMENTO PRELIMINAR
  38. 38. robertoemery@gmail.com Vários equipamentos e processos para remoção de óleo Verificar sempre: Ø objetivo do tratamento Ø volume a ser tratado Ø custo de instalação Ø custo operacional Ø custo de manutenção Ø facilidade de operação TRATAMENTO PRELIMINAR
  39. 39. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO QUÍMICO (visto adiante…) Também pode ser utilizado em etapa preliminar… TRATAMENTO PRELIMINAR
  40. 40. robertoemery@gmail.com T r a t a m e n t o preliminar químico típico de efluente industrial (adaptado de Kiely, 1997) TRATAMENTO PRELIMINAR Efluente de processo industrial Material orgâncio AmôniaMetais pesados Oxidação-redução Oxidação Air stripping Precipitação Adsorção Filtragem Tratamento Primário
  41. 41. robertoemery@gmail.com • Sólidos são removidos com GRADES e PENEIRAS MÓVEIS • Areia é decantada • Algum tratamento químico também pode existir (pH; Eh) • Óleos, graxas e sólidos em suspensão: removidos por flotação, sedimentação ou filtração (ex.: separador API) TRATAMENTO PRELIMINAR: RESUMO TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  42. 42. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO PRIMÁRIO TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  43. 43. robertoemery@gmail.com • Frequentemente chamado de clarificação, sedimentação ou decantação primária. • Destina-se principalmente a: • Redução de sólidos em suspensão (pode incluir óleo) • Redução da DBO • Remoção de material flutuante • Equalização parcial da vazão e da carga orgânica TRATAMENTO PRIMÁRIO
  44. 44. robertoemery@gmail.com DECANTAÇÃO PRIMÁRIA (Sedimentação Primária) TRATAMENTO PRIMÁRIO
  45. 45. robertoemery@gmail.com DECANTAÇÃO PRIMÁRIA • Remoção de sólidos sedimentáveis • Com coagulante ou sem (neste caso: decantação simples ou primária). • Função - aliviar unidades seguintes, sobretudo em termos de carga orgânica • Tempo de residência típico ~2 horas. TRATAMENTO PRIMÁRIO
  46. 46. robertoemery@gmail.com DECANTAÇÃO PRIMÁRIA Tratamento primário (decantação) remove, portanto, apenas os sólidos sedimentáveis (e outros já mencionados - “areias). Para a remoção dos outros sólidos: tratamento secundário que, normalmente, é feito biologicamente. R. Motta - Petrobras TRATAMENTO PRIMÁRIO
  47. 47. robertoemery@gmail.com DECANTAÇÃO PRIMÁRIA • FOSSAS SÉPTICAS: também uma forma de tratamento primário • Basicamente decantadores nos quais os sólidos sedimentáveis são removidos para o fundo • Podem permanecer longo tempo (meses/anos) para estabilização • Processo anaeróbio TRATAMENTO PRIMÁRIO
  48. 48. robertoemery@gmail.com DECANTAÇÃO PRIMÁRIA Esquema típico de fosse séptica de câmara única Adaptado de M.von Sperling, 1998 TRATAMENTO PRIMÁRIO
  49. 49. robertoemery@gmail.com EQUALIZAÇÃO (Lagoa de Equalização) TRATAMENTO PRIMÁRIO
  50. 50. robertoemery@gmail.com EQUALIZAÇÃO Objetivo: minimizar e/ou controlar flutuações nas características do efluente a fim de • evitar problemas operacionais e • maximizar a capacidade de tratamento da etapa seguinte TRATAMENTO PRIMÁRIO
  51. 51. robertoemery@gmail.com EQUALIZAÇÃO Nível máximo Nível mínimoVazão variável Vazão constante Equalização: homogeneizar o fluxo e a concentração do lodo da ETE; descargas uniformes na etapa seguinte. TRATAMENTO PRIMÁRIO
  52. 52. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO PRIMÁRIO Fatores que afetam a quantidade e a carga orgânica dos efluentes de uma indústria: ü Tipo de indústria e os produtos fabricados; ü Volume produzido; ü Tipo do processo produtivo utilizado; ü Horas de funcionamento da produção; ü Período de produção: contínua ou em batelada; ü Período e tipo de parada de manutenção utilizada; ü Tipo de sistema de pré-tratamento utilizado pela indústria, etc
  53. 53. robertoemery@gmail.com • Normalmente há agitação: garante a equalização e evita sedimentação de sólidos • Oxida compostos reduzidos • Reduz BOD por carreamento pelo ar • Método mais comum: misturadores submersos Equalização TRATAMENTO PRIMÁRIO
  54. 54. robertoemery@gmail.com Equalização TRATAMENTO PRIMÁRIO
  55. 55. robertoemery@gmail.com Bacia de aeração / equalização típica TRATAMENTO PRIMÁRIO
  56. 56. robertoemery@gmail.com EQUALIZAÇÃO Dois tipos: • EQUALIZAÇÃO DE FLUXO: manter o fluxo contínuo por um determinado período de tempo • EQUALIZAÇÃO DE CONTEÚDO: refere-se a um (ou mais) determinado poluente cuja concentração deve atingir um valor (alvo) pré-estabelecido (pode ser valor de pH; conc. de nutriente, etc…) TRATAMENTO PRIMÁRIO
  57. 57. robertoemery@gmail.com Equalização: em linha (on line) ou fora de linha (off line) b)Esquema de equalização fora de linha a)Esquema de equalização em linha TRATAMENTO PRIMÁRIO Vazão Tempo
  58. 58. robertoemery@gmail.com COAGULAÇÃO / FLOTAÇÃO / PRECIPITAÇÃO QUÍMICA TRATAMENTO PRIMÁRIO
  59. 59. robertoemery@gmail.com COAGULAÇÃO • Remove partículas coloidais que provocam turbidez na água e que podem ter íons metálicos adsorvidos. • Remoção pode ser obtida por sais de Fe ou de Al, com o objetivo de provocar aglomeração dessas partículas antes de serem filtradas. TRATAMENTO PRIMÁRIO
  60. 60. robertoemery@gmail.com COAGULAÇÃO • Aglomeração - ação físico-química de materiais que promovem a aglomeração das partículas, agindo como coagulantes. • Essa ação se dá pela neutralização da carga das partículas. TRATAMENTO PRIMÁRIO
  61. 61. robertoemery@gmail.com COAGULAÇÃO Coagulante mais popular: Al2(SO4)3.18H2O Obtido sólido ou líquido Fe2(SO4)3.18H2O também pode ser usado Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(OH)2 = 3CaSO4 + 2Al(OH)3 + 18 H2O O mecanismo físico-químico envolve neutralização de cargas na superfície do colóide TRATAMENTO PRIMÁRIO Adição de coagulante
  62. 62. robertoemery@gmail.com COAGULAÇÃO Mistura Rápida (turbina) Formação Floculação Crescimento Flotação Sulfato de alumínio Ácido Sulfúrico Polieletrólito Neutralização Floculação TRATAMENTO PRIMÁRIO Efluente a ser tratado
  63. 63. robertoemery@gmail.com FLOCULAÇÃO TRATAMENTO PRIMÁRIO
  64. 64. robertoemery@gmail.com FLOCULAÇÃO Floculação: • agitação lenta • partículas coaguladas se unem formando flocos grandes o suficiente para sedimentar rapidamente. TRATAMENTO PRIMÁRIO
  65. 65. robertoemery@gmail.com COAGULAÇÃO / FLOCULAÇÃO Aspectos de floculador para tratamento de efluente Fontes: www.hidrosul.com.br TRATAMENTO PRIMÁRIO Formação de flocos
  66. 66. robertoemery@gmail.com FLOTAÇÃO TRATAMENTO PRIMÁRIO
  67. 67. robertoemery@gmail.com FLOTAÇÃO • Remover sólidos em suspensão, graxa e óleo (gota < 150 µm) • Separação e concentração de resíduos • Adição de reagentes que provocam hidrofobicidade TRATAMENTO PRIMÁRIO
  68. 68. robertoemery@gmail.com FLOTAÇÃO Esquema de células de flotação http://www.cjtsurplus.com TRATAMENTO PRIMÁRIO infomet.com.br
  69. 69. robertoemery@gmail.com FLOTAÇÃO Tipos de flotador: • AR INDUZIDO: ar introduzido produz bolhas pequenas de cerca de 1 mm. Ex.: placas porosas ou bicos especiais. • AR DISSOLVIDO: ar dissolvido no líquido em compartimento maior que na câmara de flotação • AR VÁCUO: câmara de flotação a vácuo • SOB PRESSÃO: câmara de flotação a patm; vaso de saturação pressurizado. TRATAMENTO PRIMÁRIO
  70. 70. robertoemery@gmail.com FLOTAÇÃO AR INDUZIDO • Indução de ar na massa líquida com indutores • Pressão: atmosférica. • Sem reciclo • Taxa de aplicação hidráulica: 8-10 m3/m2/h • Tempo de retenção hidráulica: 3-5 min. TRATAMENTO PRIMÁRIO
  71. 71. robertoemery@gmail.com FLOTAÇÃO AR DISSOLVIDO Pressão: 3,5 kgf/cm2 Reciclo: 50% Taxa de aplicação hidráulica: 6 m3/m2/h Tempo de retenção hidráulica típico: 25 min. TRATAMENTO PRIMÁRIO
  72. 72. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO PRIMÁRIO Flotador industrial - refinaria Fonte: Petrobras
  73. 73. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO PRIMÁRIO OXIDAÇÃO/REDUÇÃO QUÍMICA que leva à precipitação…
  74. 74. robertoemery@gmail.com OXIDAÇÃO/REDUÇÃO QUÍMICA • Reações de oxi-redução - transferência de elétrons entre espécies químicas. • Reações de oxi-redução: tratamento e remoção de resíduos orgânicos e inorgânicos, transformando-os em compostos menos agressivos ou em compostos que precipitam do meio aquoso (insolúveis). TRATAMENTO PRIMÁRIO
  75. 75. robertoemery@gmail.com • Remover metais pesados de águas contaminadas - íons metálicos são precipitados no seu estado metálico ou em algum estado intermediário. • Recuperação dos metais precipitados de interesse econômico, como metais preciosos, Pb, Hg, Ni, Cd, Cr é possível. OXIDAÇÃO/REDUÇÃO QUÍMICA TRATAMENTO PRIMÁRIO
  76. 76. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO QUÍMICO • Equilíbrio químico pode ser expresso como: Deve obedecer à seguinte equação de equilíbrio: Onde K é constante! TRATAMENTO PRIMÁRIO
  77. 77. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO QUÍMICO • Objetivo - deslocar o equilíbrio • Se A é poluente e B reage com A para produzir um precipitado insolúvel (C ou D), B deve ser adicionado até A desaparecer totalmente (ou quase...) TRATAMENTO PRIMÁRIO
  78. 78. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO QUÍMICO • Passo a passo: TRATAMENTO PRIMÁRIO 1. Identificar um ou mais compostos insolúveis que contém o poluente em questão 2. Identificar um ou mais compostos solúveis, economicamente viáveis, capazes de formar o composto insolúvel desejado. 3. Desenvolver testes de laboratório para confirmar a viabilidade técnica e econômica do tratamento proposto.
  79. 79. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO QUÍMICO • Ex.: Pb é o poluente a ser removido 1. Consulta a livros de química revela a tabela abaixo: TRATAMENTO PRIMÁRIO
  80. 80. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO QUÍMICO 1. Uma fonte de íons carbonato é o Na2CO3; 2. Na2S é fonte de íons sulfeto – Na2CO3 é mais barato Portanto, uma possível forma de remover Pb de um efluente industrial seria adicionar carbonato de sódio para precipitar o Pb como um carbonato insolúvel!
  81. 81. robertoemery@gmail.com • Outra possibilidade - remover na forma de sais como carbonato, hidróxidos e sulfatos, variando o pH e/ou Eh. • Estes sais são geralmente insolúveis e precipitam sendo removidos por filtração. • Geralmente adiciona-se H2SO4 ou CaCO3 TRATAMENTO PRIMÁRIO TRATAMENTO QUÍMICO
  82. 82. robertoemery@gmail.com Controle do valor de pH - pode ser efetivo na remoção de metais Precipitação de alguns metais como hidróxidos Fonte: Methods for Treating Wastewater from Industry - Woodard and Curren Inc, 2004 TRATAMENTO PRIMÁRIO
  83. 83. robertoemery@gmail.com Fonte: Methods for Treating Wastewater from Industry - Woodard and Curren Inc, 2004 Solubilidade teórica de hidróxidos, sulfetos e carbonatos para alguns metais pesados TRATAMENTO PRIMÁRIO OXIDAÇÃO/REDUÇÃO QUÍMICA
  84. 84. robertoemery@gmail.com OXIDAÇÃO/REDUÇÃO QUÍMICA Em soluções aquosas, toda reação pode ser escrita como uma • Adição ou remoção de elétrons (mV) • Adição ou remoção de prótons (H+) (pH) • Combinação dessas duas Essas condições podem ser visualizadas em um diagrama Eh (mV) x pH TRATAMENTO PRIMÁRIO
  85. 85. robertoemery@gmail.com OXIDAÇÃO/REDUÇÃO QUÍMICA Alguns oxidantes comuns: • Peróxido de hidrogênio - (água oxigenada - H2O2) • Cloreto férrico (ou sulfato) - FeCl3 ou Fe2(SO4)3 • Ozônio - O3 • Oxigênio - O2 • Hipoclorito de sódio - NaClO TRATAMENTO PRIMÁRIO
  86. 86. robertoemery@gmail.com OXIDAÇÃO/REDUÇÃO QUÍMICA Redutores Sulfato ferroso - FeSO4 Dióxido de enxofre - SO2 Meta bissulfito de sódio - Na2S2O5 TRATAMENTO PRIMÁRIO
  87. 87. robertoemery@gmail.com Podem ser úteis: diagramas Eh x pH para visualização das áreas de predominância das várias possíveis espécies presentes em solução aquosa Diagramas de predominância: “mapas” de estabilidade termodinâmica de espécies - Iônicas e sólidas - que existem em sistemas aquosos. OXIDAÇÃO/REDUÇÃO QUÍMICA TRATAMENTO PRIMÁRIO
  88. 88. robertoemery@gmail.com Duas principais variáveis: • Atividade do íon H+ - medida pelo pH ( = -log [H+]) • Potencial de oxidação - medido pelo Eh (V ou mV) na escala padrão de hidrogênio Eh indica o estado redutor ou oxidante da solução Redução - indica adição de elétrons Oxidação - indica remoção de elétrons pH indica o caráter ácido, neutro ou básico da solução TRATAMENTO PRIMÁRIO
  89. 89. robertoemery@gmail.com Eh (v) pH 0 -1,0 +1,0 0 7 14 Região ácida oxidante Região ácida redutora Região básica oxidante Região básica redutora DIAGRAMA Eh X pH ESQUEMÁTICO TRATAMENTO PRIMÁRIO
  90. 90. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO PRIMÁRIO Equações básicas: As únicas necessárias para construção do diagrama são ΔG0 = - RTlnK = nFE0 (1) E a equação de Nernst (2)
  91. 91. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO PRIMÁRIO Transformando ln em log tem-se que (3) (4)
  92. 92. robertoemery@gmail.com Tipos de reação 1 - Envolvendo apenas elétrons (oxi-redução) A + ne- = B! ! ΔG0 = nFE0 que é uma linha horizontal no diagrama TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  93. 93. robertoemery@gmail.com 2 - Envolvendo apenas H+ (variação de valor de pH) A + hH+ = B! (+ H2O)! ΔG0 = - RTlnK ΔG0 = - (0,0082 x 298 x 2,303)log K ΔG0 = - 5,706 log K TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  94. 94. robertoemery@gmail.com Que é uma linha vertical no diagrama TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  95. 95. robertoemery@gmail.com 3 - Envolvendo eletrons e H+ A + hH+ + ne- = B!(+ H2O)! ΔG0 = - nFE0 Que é uma linha inclinada no diagrama TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  96. 96. robertoemery@gmail.com Diagrama Eh x pH do Fe - H2O a 25˚C TRATAMENTO PRIMÁRIO
  97. 97. robertoemery@gmail.com Diagrama Eh (V) - pH do sistema CN-H2O a 25oC. TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  98. 98. robertoemery@gmail.comDiagrama Eh (V) - pH do sistema Cd-H2O a 25oC. M.Pourbaix) TRATAMENTO PRIMÁRIO
  99. 99. robertoemery@gmail.com Diagrama Eh (V) - pH para o sistema Au-CN- H2O a 25oC A introdução de outras espécies, como agentes complexantes, pode modificar as áreas de equilíbrio termodinâmico Ex.: TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  100. 100. robertoemery@gmail.com RECAPITULANDO… • Clarificação, sedimentação ou decantação primária, coagulação, floculação, flotação, tratamento químico, oxidação/redução química, precipitação • Destina-se principalmente a: • Redução de sólidos em suspensão (pode incluir óleo) • Redução da DBO • Remoção de material flutuante • Equalização parcial da vazão e da carga orgânica • Redução / remoção de sólido dissolvido TRATAMENTO PRIMÁRIO
  101. 101. robertoemery@gmail.com Tratamento Secundário - Biológico TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  102. 102. robertoemery@gmail.com Tratamento Secundário: remoção dos Sólidos não removidos no Tratamento Primário + carga orgânica presente nos efluentes. Carga orgânica: parte orgânica (pesticidas, detergentes, etc.) + fração biodegradável presente sob a forma dos próprios Sólidos presentes nos efluentes. TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  103. 103. robertoemery@gmail.com TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento secundário Concebidos de forma a acelerar os mecanismos de degradação que ocorrem naturalmente nos corpos receptores. Grande variedade de microorganismos toma parte no processo: bactérias, fungos, protozoários, etc.
  104. 104. robertoemery@gmail.com Tratamento Secundário Para todos os poluentes que passam pelo Tratamento Primário: • Sólidos Coloidais • Sólidos Dissolvidos • Sólidos em Suspensão não Sedimentáveis • Sólidos em Suspensão Sedimentáveis ainda remanescentes. TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  105. 105. robertoemery@gmail.com CONCEITUAÇÃO DO TRATAMENTO SECUNDÁRIO • MATÉRIA ORGÂNICA - é poluição - antes do tratamento • Usada como alimento pelos microorganismos • Compõe-se de carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e vários outros elementos em menores quantidades. TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  106. 106. robertoemery@gmail.com CONCEITUAÇÃO DO TRATAMENTO SECUNDÁRIO • Microorganismos (principais: bactérias e fungos) - capazes de desagregar a matéria orgânica e sintetizar novo protoplasma (tecido celular) (ou seja, há transformação de uma forma de energia - matéria - em outra.... 1a. lei da termodinâmica...) TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  107. 107. robertoemery@gmail.com CONCEITUAÇÃO DO TRATAMENTO SECUNDÁRIO • Processo não é 100% eficiente (2a. lei da termodinâmica...). • Carbono e hidrogênio são liberados como CO2 e H2O • Outros elementos, caso em excesso, combinam com O2 e passam para solução como óxidos (Ex.: nitratos e sulfatos) TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  108. 108. robertoemery@gmail.com CONCEITUAÇÃO DO TRATAMENTO SECUNDÁRIO • MICROORGANISMOS incluem bactérias, fungos, protozoários, vermes, etc… • Aumento da população - resultado da reação com o poluente orgânico. • ÁGUA: “sub produto” (efluente) do processo • Água: gerada do mecanismo dos microorganismos liberarem o excesso de átomos de hidrogênio durante o processo e desagregação da matéria orgânica. TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  109. 109. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO SECUNDÁRIO CONCEITUAÇÃO DO TRATAMENTO SECUNDÁRIO • Microcosmo no qual diversas espécies nutrem-se, crescem, reproduzem e entredevoram-se. • O resultado é uma transformação progressiva da massa e a troca com o meio exterior dos produtos dessa atividade
  110. 110. robertoemery@gmail.com Matéria Orgânica (efluente / esgoto) + microorganismos + O2 + nutrientes Mais microorganismos +Gases (CO2) + Água ESQUEMA SIMPLIFICADO DO METABOLISMO BACTERIANO TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  111. 111. robertoemery@gmail.com Conversão da matéria orgânica resulta em um aumento da produção de tecido celular, ou seja, da quantidade de microorganismos e diminuição da quantidade de poluentes orgânicos. REMOÇÃO DOS MICRORGANISMOS: feita por sedimentação simples, em decantadores - densidade do tecido celular dos microorganismos é maior do que a da água. TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  112. 112. robertoemery@gmail.com • Princípio do TRATAMENTO SECUNDÁRIO: TRANSFORMAR um tipo de matéria orgânica, de difícil remoção por sedimentação, em outro de mais fácil remoção por sedimentação. • Isto é, matéria orgânica como sólidos orgânicos coloidais e dissolvidos é transformada em matéria orgânica sob a forma de tecido celular, e, sob esta forma, removida. TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  113. 113. robertoemery@gmail.com Tratamento secundário pode ser classificado De acordo com a forma de crescimento das bactérias: 1 - biomassa em suspensão 2 - biomassa fixa (ou aderida) TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  114. 114. robertoemery@gmail.com Tratamento secundário pode ser classificado 1 - BIOMASSA EM SUSPENSÃO: lagoas aeradas, lodos ativados, valos de oxidação, lagoas facultativas, lagoas anaeróbicas 2 - BIOMASSA FIXA (ou aderida): disco biológico, filtro biológico, reatores de leito fluidizado TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  115. 115. robertoemery@gmail.com Biomassa em suspensão: bactérias responsáveis pela decomposição da matéria orgânica contida nos efluentes, encontram-se em suspensão na massa líquida. Ex.: Lodos ativados e lagoas aeradas. TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  116. 116. robertoemery@gmail.com Exemplo de lagoa aerada TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  117. 117. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO SECUNDÁRIO Biomassa fixa: bactérias responsáveis pela decomposição da matéria orgânica contida nos efluentes, encontram-se fixadas a um meio inerte qualquer, que pode ser pedra, plástico, ou outros. Ex.: Filtros biológicos e os Discos Rotativos Biológicos.
  118. 118. robertoemery@gmail.com Outra forma de classificação do tratamento secundário • Conforme a utilização, por parte das bactérias, de oxigênio ou não no processo. • Neste caso o processo pode ser classificado em AERÓBIO ou ANAERÓBIO. TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  119. 119. robertoemery@gmail.com . Terceiro tipo de bactéria: • Pode viver em ambientes com oxigênio ou sem oxigênio. Este tipo é chamado de bactérias FACULTATIVAS. • Tratamento AERÓBIO: presença de oxigênio; realizado por bactérias aeróbias ou facultativas. • Tratamento ANAERÓBIO: ausência de oxigênio; realizado por bactérias anaeróbias ou facultativas. TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  120. 120. robertoemery@gmail.com Vale recordar que… Nutrientes inorgânicos - essenciais em um processo de tratamento secundário. Podem ser fator limitante a atividade das bactérias, impedindo seu desenvolvimento e remoção da DBO do efluente. Principais nutrientes: N e P. Outros também necessários: K, S, Mg, Ca, Fe, Cl, Zn, Mn, Cu, Ni. TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  121. 121. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO SECUNDÁRIO Arranjos tecnológicos para o Tratamento Biológico
  122. 122. robertoemery@gmail.com LAGOAS FACULTATIVAS TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  123. 123. robertoemery@gmail.com LAGOAS FACULTATIVAS •Dentre os sistemas de lagoas de estabilização é o mais simples •Água a ser tratada entra em uma extremidade e sai por outra. •DBO particulada (m.o. em suspensão) tende a sedimentar, formando lodo no fundo TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  124. 124. robertoemery@gmail.com LAGOAS FACULTATIVAS Fluxograma típico de sistema com lagoa facultativa para tratamento de efluentes (adaptado de M.von Sperling, 1998). TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  125. 125. robertoemery@gmail.com Lagoas facultativas • Energia fornecida: suficiente apenas para misturar a parte líquida introduzir na massa líquida o O2 necessário ao processo, porém NÃO O SUFICIENTE para impedir a sedimentação de parcela dos sólidos em suspensão. • Bactérias - respiração: consumo de oxigênio e produção de gás carbônico • Algas - fotossíntese: produção de oxigênio e consumo gás carbônico TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  126. 126. robertoemery@gmail.com Lagoas facultativas Corte transversal esquemático de uma lagoa facultativa (adaptado de M.von Sperling, 1998). TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  127. 127. robertoemery@gmail.com Lagoas facultativas • DBO solúvel (m.o. dissolvida) e DBO finamente particulada (m.o.de pequenas dimensões) não sedimenta. • A decomposição se dá predominantemente por bactérias facultativas: utilizam m.o. como fonte de energia • Processo é natural, não necessitando equipamento especial. • Daí, tempo de residência elevado (7-15 dias) TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  128. 128. robertoemery@gmail.com LAGOAS ANAERÓBIAS - LAGOAS FACULTATIVAS TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  129. 129. robertoemery@gmail.com LAGOAS ANAERÓBIAS - LAGOAS FACULTATIVAS • Área menor • Efluente entra em uma lagoa de menor dimensão, porém mais profunda. • Predominam, portanto, condições anaeróbias • Bactérias anaeróbias tem taxa metabólica e de reprodução mais lenta TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  130. 130. robertoemery@gmail.com LAGOAS ANAERÓBIAS - LAGOAS FACULTATIVAS Fluxograma típico de sistema de lagoa anaeróbia - facultativa para tratamento de efluentes TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  131. 131. robertoemery@gmail.com LAGOAS ANAERÓBIAS - LAGOAS FACULTATIVAS • Lagoa facultativa recebe carga de 40-50 % poluição do efluente original • Mais eficiente que a anterior; pode causar odores em razão da etapa anaeróbia TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  132. 132. robertoemery@gmail.com LAGOA AERADA FACULTATIVA TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  133. 133. robertoemery@gmail.com LAGOA AERADA FACULTATIVA Sistema aeróbio - dimensões ainda mais reduzidas Principal diferença com relação à lagoa facultativa: suprimento de oxigênio Lagoa facultativa: O2 vem da fotossíntese Lagoa aerada facultativa: usam-se aeradores TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  134. 134. robertoemery@gmail.com LAGOA AERADA FACULTATIVA Fluxograma típico de sistema de lagoa aerada facultativa para tratamento de efluentes TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  135. 135. robertoemery@gmail.com •Facultativa: oxigenação não mantém os SS na massa líquida - formam lodo no fundo, decompondo-se anaerobiamente •Apenas DBO solúvel e finamente particulada permanece na massa líquida, vindo a sofrer decomposição aeróbia. LAGOA AERADA FACULTATIVA TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  136. 136. robertoemery@gmail.com • Em razão da mecanização, lagoas aeradas são menos simples em temos de manutenção, comparada com lagoa facultativa convencional. • Porém: área necessária é menor, MAS • Há maior consumo de energia elétrica… LAGOA AERADA FACULTATIVA TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  137. 137. robertoemery@gmail.com Desenho esquemático de aerador mecânico R. Motta - Petrobras LAGOA AERADA FACULTATIVA TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  138. 138. robertoemery@gmail.com Aeradores em lagoa aerada para tratamento de efluente LAGOA AERADA FACULTATIVA TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  139. 139. robertoemery@gmail.com Lagoas de decantação de biomassa: • Lodo pode permanecer por 3 a 4 anos • Após esse período pode ser enviado para coprocessamento em cimenteira • Lodo pode conter metais úteis para cimenteira TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  140. 140. robertoemery@gmail.com LAGOA AERADA DE MISTURA COMPLETA - LAGOA DE DECANTAÇÃO TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  141. 141. robertoemery@gmail.com LAGOA AERADA DE MISTURA COMPLETA - LAGOA DE DECANTAÇÃO • Volume ainda menor. • Maior turbulência para garantir: oxigenação e todos os sólidos em suspensão • Mistura completa - alto grau de energia por unidade de volume, com conseqüente total mistura dos constituintes. • Em suspensão: m.o e bactérias (biomassa) • Tempo de residência típico: 2 a 4 dias TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  142. 142. robertoemery@gmail.com LAGOA AERADA DE MISTURA COMPLETA Fluxograma típico de sistema de lagoa aerada de mistura completa - lagoa de decantação para tratamento de efluentes TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  143. 143. robertoemery@gmail.com LAGOA AERADA DE MISTURA COMPLETA - LAGOA DE DECANTAÇÃO • Biomassa em suspensão - sai da lagoa junto com o efluente tratado! • Necessário lagoa de decantação - finalidade é permitir sedimentação e acúmulo dos sólidos • Sólidos permanecem por alguns anos no fundo da lagoa • Removidos periodicamente (caro!) TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  144. 144. robertoemery@gmail.com SISTEMA COM LODO ATIVADO (Activated sludge) TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  145. 145. robertoemery@gmail.com SISTEMA COM LODO ATIVADO (Activated sludge) • Princípio: aumentar concentração da biomassa em suspensão no meio líquido • No sistema anterior: há “reservatório”de bactérias ativas na unidade de decantação • Retornando essas bactérias a concentração das mesmas será grandemente aumentada TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  146. 146. robertoemery@gmail.com Desenho esquemático do processo de lodos ativados Ricardo Motta - Universidade Petrobras TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  147. 147. robertoemery@gmail.com Esquema genérico de tratamento de efluente com lodos ativados TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  148. 148. robertoemery@gmail.com • Sólidos: recirculados do fundo da unidade de decantação por meio de bombeamento, de volta à unidade de aeração. • Concentração dos sólidos: + de 10 x superior à de uma lagoa aerada de mistura completa • Para manter sistema em equilíbrio: necessário retirar aproximadamente a mesma quantidade de biomassa aumentada por reprodução - lodo biológico excedente SISTEMA COM LODO ATIVADO TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  149. 149. robertoemery@gmail.com FILTRO BIOLÓGICO TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  150. 150. robertoemery@gmail.com FILTRO BIOLÓGICO • Conceito diferente do anterior • Biomassa não cresce em tanque ou lagoa, mas ADERIDA a um meio de transporte • O filtro compreende: leito de material grosseiro (pedra, ripas, plástico) sobre o qual o efluente (esgoto) é aplicado sob a forma de gotas ou jatos. • Percolação permite crescimento bacteriano na superfície do substrato. TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  151. 151. robertoemery@gmail.com FILTRO BIOLÓGICO Seção transversal de filtro biológico Ricardo Motta - Universidade Petrobras TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  152. 152. robertoemery@gmail.com FILTRO BIOLÓGICO • Sistemas aeróbios - ar circula e fornece oxigênio para os microorganismos. • A despeito do nome, função primária do filtro não é filtrar, mas fornecer suporte para formação da película microbiana. • Controle da população microbiana se dá naturalmente. • Lodo desalojado é removido em decantadores! TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  153. 153. robertoemery@gmail.com FILTRO BIOLÓGICO Aspectos de um filtro biológico TRATAMENTO SECUNDÁRIO Methods for Treating Wastewaters from Industry, Woodard & Curran, Inc., 2006
  154. 154. robertoemery@gmail.com FILTRO BIOLÓGICO Aspectos de um filtro biológico TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  155. 155. robertoemery@gmail.com FILTRO BIOLÓGICO Circuito de filtro biológico com reciclagem. A reciclagem permite ao operador o controle da carga hidráulica e mantém constante o fluxo do afluente. Pode evitar odores. TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  156. 156. robertoemery@gmail.com FILTRO BIOLÓGICO • Ao longo do percurso: matéria orgânica nos efluentes, entra em contato com as bactérias que se desenvolvem aderidas às pedras, sendo, assim, decomposta. • Efluente tratado biologicamente: coletado por sistema de drenagem no fundo do tanque e conduzido para as unidades de decantação em seguida. TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  157. 157. robertoemery@gmail.com BIODISCOS TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  158. 158. robertoemery@gmail.com BIODISCOS • Conjunto de discos, geralmente de plástico de baixo peso, gira em torno de um eixo horizontal. • Metade do disco é imerso no efluente a ser tratado enquanto a outra metade fica exposta ao ar. • Bactérias formam película aderida ao disco; quando exposta ao ar é oxigenada. Película, quando novamente em contato com o efluente, contribui para a oxigenação deste. TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  159. 159. robertoemery@gmail.com BIODISCOS Para testes em laboratório TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  160. 160. robertoemery@gmail.com Discos: geralmente menos de 3 metros de diâmetro (plástico de baixo peso). Microorganismos aderem às superfícies rotativas, e ali crescem até que toda a superfície do disco esteja coberta por uma fina camada biológica, com poucos milímetros de espessura BIODISCOS http://www.naturlink.pt TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  161. 161. robertoemery@gmail.com BIODISCOS • Quando a película cresce demasiadamente, se destaca dos discos e permanece em suspensão no meio fluido, o que contribui para a eficiência do processo. • Sistema limitado para o tratamento de pequenas vazões. Diâmetro máximo dos discos é pequeno; necessário grande número de discos para vazões maiores TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  162. 162. robertoemery@gmail.com BIODISCOS • Velocidade de rotação: 1-2 rpm; residência: 6 horas • Mergulhados entre 40 e 60% no efluente a tratar. • Começaram a ser utilizados na década de 70 para emprego em estações de tratamento compactas. • Têm menos problemas operatórios que os tanques percoladores, porém são mais caros. TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  163. 163. robertoemery@gmail.com BIODISCOS www.biodiscos.net Quando a camada biológica atinge uma espessura crítica, ela se desgarra dos discos. Organismos desgarrados são mantidos em suspensão no meio líquido em razão do movimento dos discos, aumentando a eficiência do sistema. TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  164. 164. robertoemery@gmail.com Finalidade do disco: • Suporte para o crescimento da película microbiana • Promove contato da película com o esgoto • Mantém biomassa desgarrada dos discos em suspensão • Promove aeração do esgoto que se juntou ao disco em cada rotação e do esgoto situado na parte inferior, responsável pela imersão do disco. TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  165. 165. Biodiscos com ambiente favorável a bactérias nitirifcantes Lagoa aerada robertoemery@gmail.com BIODISCOS TRATAMENTO SECUNDÁRIO Esquema de tratamento de efluente com biodisco para eliminação de nitrgênio (por exemplo...)
  166. 166. robertoemery@gmail.com BIODISCOS Cerca de 90% submerso TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  167. 167. robertoemery@gmail.com BIODISCOS TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  168. 168. robertoemery@gmail.com • Crescimento da película biológica: similar, em conceito, ao filtro biológico. • Diferença: microorganismos passam através do esgoto, ao invés de o esgoto passar pelos microorganismos, como nos filtros. • Decantadores secundários - também necessários, visando a remoção dos organismos em suspensão BIODISCOS TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  169. 169. Microorganismo: fixam-se sobre o biodisco, formando o biofilme robertoemery@gmail.com TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  170. 170. robertoemery@gmail.com REMOÇÃO DE NUTRIENTES ETAPA FINAL DE TRATAMENTO TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  171. 171. robertoemery@gmail.com REMOÇÃO DE NUTRIENTES •Eliminação de compostos biodegradáveis (de carbono): fundamental no tratamento biológico de efluentes (como já visto…) •Outra forma de poluição que deve ser eliminada: causada por compostos contendo nitrogênio e fósforo! TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  172. 172. robertoemery@gmail.com REMOÇÃO DE NUTRIENTES Compostos nitrogenados e fosforados: •Aumentam a demanda de oxigênio •Provocam eutrofização nos corpos receptores (crescimento intenso de algas e vegetação) •Íon NH4 + é tóxico para vida aquática TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  173. 173. robertoemery@gmail.com • Formas de fosfatos na água: PO4 3-, HPO4 2-, H2PO4 -, H3PO4 • Depende do pH • HPO4 2- mais comum TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  174. 174. robertoemery@gmail.com REMOÇÃO DO FÓSFORO • Precipitação química - mais utilizado • Reagentes: •Sulfato de alumínio - Al2(SO4)3, •sulfato ou cloreto férrico - FeCl3 •Cal - CaO TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  175. 175. robertoemery@gmail.com REMOÇÃO DO FÓSFORO • Com cal o precipitado é a hidroxiapatita: Ca5OH(PO4)3 5Ca2+ + 4OH- + 3HPO4 2- = Ca5OH(PO4)3 + 3H2O TRATAMENTO SECUNDÁRIO • Com Al e Fe formam-se respectivamente os sais insolúveis AlPO4 FePO4
  176. 176. robertoemery@gmail.com REMOÇÃO DO FÓSFORO • Adição de sementes melhora a cinética da reação de precipitação (vantagem de reciclar sólidos) • Aplicação dos reagentes é feita no decantador primário ou no secundário, conforme o: • Projeto • Característica do efluente • Resultado final desejado TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  177. 177. robertoemery@gmail.com REMOÇÃO DO FÓSFORO • Processo biológico de remoção de P: via bactéria Acinetobacter sp, em ambiente anaeróbico. • Tratamento biológico converte a maior parte do P a ortho- fosfatos. • Essas formas podem ser removidas por precipitação (como visto) • Vários processos patenteados. TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  178. 178. robertoemery@gmail.com Nitrogênio pode apresentar-se no efluente como: • N orgânico • Amônia (NH3) residual ou orgânicos não transformados • Nitritos (NO2 -) não completamente oxidados • Nitratos (NO3 -) Concentração máxima típica aceitável em efluentes municipais: ~40 a ~10 mg/l TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  179. 179. robertoemery@gmail.com Forma do Nitrogênio Abreviação Definição Gás amônia NH3 NH3 Íon amônia NH4 + NH4 + Nitrogênio amoniacal total NAT NH3 + NH4 + Nitrito NO2 - NO2 - Nitrato NO3 - NO3 - Nitrogênio inorgânico total NIT NH3 + NH4 + + NO2 - + NO3 - Nitrogênio orgânico N org NT - (NH3 + NH4 +) Nitrogênio total NT Norgânico + NH3 + NH4 + + NO2 - + NO3 - Formas de Nitrogênio (recapitulando) TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  180. 180. robertoemery@gmail.com NITROGÊNIO • Origem natural: proteínas, clorofila, compostos biológicos • Origem antropogênica: despejos domésticos, industriais, excrementos de animais, fertilizantes. TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  181. 181. robertoemery@gmail.com Nitrogênio orgânico pode ser convertido biologicamente para amônia (NH3) ou amônio (NH4 +). Essas duas espécies são conhecidas como nitrogênio amônia. O equilíbrio é: NH4 + = NH3 + H+ E a oxidação NH4 + + 3/2 O2 = NO2 - + 2H+ + H2O NO2 - + 1/2 O = NO3 - REMOÇÃO DO NITROGÊNIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  182. 182. robertoemery@gmail.com REMOÇÃO DO NITROGÊNIO ★ Nitrogênio orgânico pode ser convertido biologicamente em amônia livre (NH3) ou no íon amônio (NH4 +) ★ Remoção biológica baseia-se em dois pontos principais: 1. Transformação (oxidação) da amônia em nitrito e nitrato - bactérias Nitrosomonas e Nitrobacter, meio aeróbio (NITRIFICAÇÃO). TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  183. 183. robertoemery@gmail.com 2. Transformação dos nitratos em nitrogênio molecular - bactérias Achromobacter, Aerobacter, Spirillium, entre outras. ✴ Reação denominada DESNITRIFICAÇÃO - na ausência de oxigênio, em condições anóxicas ✴ Anóxico - não é condição anaeróbia - ausência de oxigênio! REMOÇÃO DO NITROGÊNIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  184. 184. robertoemery@gmail.com • Princípio da desnitrificação: bactérias desnitrificantes utilizam oxigênio da conversão dos nitratos, para a sua respiração, deixando o nitrogênio livre - que é liberado para a atmosfera (gás) . • Necessário que a zona de desnitrificação do reator não contenha oxigênio dissolvido suficientemente disponível no efluente - as chamadas de zonas ANÓXICAS. REMOÇÃO DO NITROGÊNIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  185. 185. robertoemery@gmail.com ✴ Zonas ANÓXICAS - o oxigênio necessário à reação vem predominantemente do NO3 - REMOÇÃO DO NITROGÊNIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  186. 186. robertoemery@gmail.com 1o passo: NITRIFICAÇÃO (ou oxidação da amônia): Amônia (NH3) à Nitritos (NO2 -) à Nitratos (NO3 -) 2o passo: DESNITRIFICAÇÃO: (2NO3 -) à N2 + 3O2 REMOÇÃO DO NITROGÊNIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  187. 187. robertoemery@gmail.com Ou seja… • Nitrificação: nitrogênio reduzido na forma de amônia ou de íon amônio é oxidado quase completamente para nitrito (NO2 -) e nitrato (NO3 -) • Desnitrificação: nitrogênio completamente oxidado, na forma do íon nitrato, é reduzido principalmente para nitrogênio molecular, N2 REMOÇÃO DO NITROGÊNIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  188. 188. robertoemery@gmail.com • Bactérias desnitrificantes: utilizam o oxigênio dos nitratos para a respiração e matéria orgânica para formação do tecido celular. • Porém só tem início quando a DBO já é reduzida e portanto a matéria orgânica está pouco disponível. • O que fazer…? REMOÇÃO DO NITROGÊNIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  189. 189. robertoemery@gmail.com REMOÇÃO DO NITROGÊNIO • Para possibilitar a desnitrificação - adiciona-se novamente a matéria orgânica no efluente. • Lodo recirculado ou, em alguns casos, uma fonte de matéria orgânica qualquer - frequentemente é o metanol - CH3OH TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  190. 190. robertoemery@gmail.com • Desnitrificação pode ocorrer com bactérias em suspensão ou aderidas a um meio inerte, como uma pedra ou plástico. • No primeiro caso, bactérias desnitrificantes em suspensão, no efluente - lodos ativados. • No segundo, aderidas - biodiscos. REMOÇÃO DO NITROGÊNIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  191. 191. robertoemery@gmail.com • Há outros métodos para remoção de nitrogênio: •desorção gasosa (air stripping), •cloração •troca iônica • Desnitrificação biológica é um dos mais eficientes e mais comumente utilizados. REMOÇÃO DO NITROGÊNIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  192. 192. robertoemery@gmail.com • Desorção gasosa (air stripping): • Nitrito pode ser removido por cloração: 2NO2 - + Cl2 + 8H+ N2 + 4H2O + Cl- REMOÇÃO DO NITROGÊNIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  193. 193. robertoemery@gmail.com ✴ À medida que cloro é adicionado (gás, hipoclorito ou outro composto de cloro solúvel em água e que forneça Cl-), o íon nitrito é oxidado a gás nitrogênio e água. ✴ Gás nitrogênio: pouco solúvel em água, removido do sistema deslocando o equilíbrio para a direita até que todo o nitrito tenha sido removido REMOÇÃO DO NITROGÊNIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO
  194. 194. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO TERCIÁRIO TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  195. 195. robertoemery@gmail.com Tratamento Terciário última etapa do processo de tratamento. Remove compostos que não foram removidos nas etapas anteriores ou para prover um tratamento adicional de determinado composto. continua… TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  196. 196. robertoemery@gmail.com TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES TRATAMENTO TERCIÁRIO • Processo destinado à remoção de poluentes específicos (micronutrientes e patogênicos), além de outros poluentes não retidos nos tratamentos primário e secundário. • Geralmente utilizado quando se deseja obter efluente de qualidade superior • Conhecido também como “polimento” final
  197. 197. robertoemery@gmail.com Ø Micro peneiramento Ø Adsorção Ø Oxidação química (POA) Ø Troca Iônica Ø Osmose reversa (ou inversa) Ø Cloração Ø Ultrafiltração Ø Eletrodiálise Tratamento terciário: algumas tecnologias TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  198. 198. robertoemery@gmail.com • Processos  de  oxidação  química,  onde  há  formação  de   radical   livre   de   hidroxila   (OH.),   como   agente   oxidante. Processos Oxidativos Avançados (POA’s) • Radical   hidroxila   possui   elevado   potencial   de   oxiredução,  levando  à  formação  d e   c o m p o s t o s   intermediários  mais  biodegradáveis.
  199. 199. robertoemery@gmail.com Processos Oxidativos Avançados (POA’s) POTENCIAL DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO Agente Oxidante Potencial Redox F 3,10 eV OH. 2,80 eV O. 2,42 eV O3 2,07 eV H2O2 1,70 eV
  200. 200. robertoemery@gmail.com Processos Oxidativos Avançados (POA’s) TIPOS DE POA’S Fenton (Fe2+ + H2O2) Ultravioleta (UV) Ozonólise H2O2/UV O3/H2O2 O3/UV Fenton / UV Ozonólise TiO2/UV O3/UV/H2O2
  201. 201. robertoemery@gmail.com Processos Oxidativos Avançados (POA’s) Reação Fenton: Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH• + OH- Espectro ultra-violeta: • UV-A: 315 – 400 nm Comprimento de onda longo • UV-B: 280 – 315 nm • UV-C: 100 – 280 nm (Aplicações ambientais) Comprimento de onda curto
  202. 202. robertoemery@gmail.com Processos Oxidativos Avançados (POA’s) Ozonólise: Reação Indireta → Formação de radicais hidroxila, pela decomposição do ozônio O3 + OH- → O2 + HO2 • O3 + HO2 • → 2O2 + HO•
  203. 203. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO TERCIÁRIO ADSORÇÃO
  204. 204. robertoemery@gmail.com ADSORÇÃO • Transferência de uma substância de uma solução para uma fase sólida. • Feita sem mudança química da substância (sem reação) - fisisorção. • Também pode ser feita uma adsorção química onde o adsorbato reage com uma substância previamente impregnada no adsorvente, através do compartilhamento ou troca de elétrons (quimisorção) TRATAMENTO TERCIÁRIO
  205. 205. robertoemery@gmail.com ADSORÇÃO • Carvão ativado: adsorvente mais utilizado. • Tratamento completo de um efluente ou aplicado para pré-tratamento de correntes a serem tratadas por outros processos, como osmose reversa, para melhorar tal tratamento e evitar incrustações nas membranas. • Também em pós-tratamentos como após algum tratamento biológico ou de correção de pH. TRATAMENTO TERCIÁRIO
  206. 206. robertoemery@gmail.com ADSORÇÃO • Carvão ativado: preparado a partir de matérias primas carbonáceas: ossos, madeira, carvão mineral, coco, etc.. • Ativação térmica: desidratação, carbonização e aplicação de vapor (900˚C) TRATAMENTO TERCIÁRIO
  207. 207. robertoemery@gmail.com Carvão ativado granulado • Equação matemática que calcula a eficiência do processo denomina- se ISOTERMA TRATAMENTO TERCIÁRIO
  208. 208. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO TERCIÁRIO Troca Iônica
  209. 209. robertoemery@gmail.com Troca Iônica • Processo físico no qual os íons dissolvidos em um líquido ou gás interagem com íons sobre um meio sólido. • Íons do meio sólido estão associados a grupos funcionais • Meio sólido está imerso no líquido ou gás que se quer tratar. TRATAMENTO TERCIÁRIO
  210. 210. robertoemery@gmail.com Troca Iônica • Resinas: obtidas pela polimerização de vários compostos orgânicos • Resina catiônica - remove cátions: Zn2+, Ni2+, Mg2+, etc… • Resina aniônica - remove ânions: SO4 2-, CrO4 2-, etc… • Sentido das reações: depende da afinidade da resina pelos diversos ions em solução: seletividade da resina TRATAMENTO TERCIÁRIO
  211. 211. robertoemery@gmail.com Seletividade depende: • P e T • Natureza e valência do íon • Tipo de resina (gel ou macro) • Grau de saturação • Concentração Iônica da solução aquosa • Força iônica TRATAMENTO TERCIÁRIO
  212. 212. robertoemery@gmail.com Catiônicas: • Mais afinidade por cátions de maior valência • De mesma valência - cátions maiores Ex: Seletividade decrescente Ba2+ > Ca2+ > Zn2+ > K+ > Na+ > H+ TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  213. 213. robertoemery@gmail.com Aniônica: • Mais afinidade por ânions fortes (sulfato, cloreto, nitratos) sobre os fracos (carbonatos, bicarbonatos, silicatos) • Seletividade decrescente para ânions fortes sobre fracos • H2SO4, HCl - regeneram catiônicas • NaOH à quente - regeneram aniônicas • São caras! TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  214. 214. robertoemery@gmail.com www.stihl.com.br Colunas de troca Iônica para tratamento de água www.upe.com.br TRATAMENTO TERCIÁRIO
  215. 215. robertoemery@gmail.com Processos de separação com membranas: vem se tornando importantes como alternativas aos processos convencionais de separação nas indústrias químicas, farmacêuticas, biotecnologias, alimentos e de petróleo. Diversos fatores contribuíram para o avanço científico e tecnológico dos PSM, ocorridos nos últimos 30 anos. Dentre eles: menor consumo energético em comparação aos processos de separação convencionais e a melhor qualidade das membranas TRATAMENTO TERCIÁRIO Processos de Separação com Membranas (PSM)
  216. 216. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO TERCIÁRIO Processos de Separação com Membranas (PSM) ✓ Uma  fase  é  a  alimentação  enquanto  outra  é  o  permeado.   ✓ A  separação  ocorre  porque  a  membrana  tem  a  capacidade  de   transportar   um   componente,   a   partir   da   alimentação,   mais   eficientemente  que  qualquer   outro  componente  presente  na   alimentação.
  217. 217. robertoemery@gmail.com TRATAMENTO TERCIÁRIO Processos de Separação com Membranas (PSM) ' ./,$01%)#1# / 8%)+%#1/9 ! $%8#)#23/ /./))% 1%: #,# -%) # .#8#.01#1% 1% -)#,$8/)-#) 4+ ./+8/,%,-%5 # 8#) # 1% #*0+%,-#23/5 +#0$ "#.0*+%,-% 64% 64#*64%)# 1% #*0+%,-#23/5 +#0$ "#.0*+%,-% 64% 64#*64%) ,%,-% /4 ./+8/,%,-%$9 Representação esquemática de duas fases separadas por uma membrana
  218. 218. robertoemery@gmail.com Filtração com Membranas Inclui • Microfiltração • Ultrafiltração • Nanofiltração • Osmose Reversa • Eletrodiálise TRATAMENTO TERCIÁRIO
  219. 219. robertoemery@gmail.com Filtração com Membranas Equipamentos típicos de filtração com membranas www.apv.com www.pall.com www.alfalaval.com TRATAMENTO TERCIÁRIO
  220. 220. robertoemery@gmail.comFiltração com Membranas Fonte: Petrobras TRATAMENTO TERCIÁRIO
  221. 221. robertoemery@gmail.com Filtração com Membranas – Unidades Modulares Fonte: Petrobras TRATAMENTO TERCIÁRIO
  222. 222. robertoemery@gmail.com Caracterização da membrana TRATAMENTO TERCIÁRIO
  223. 223. robertoemery@gmail.com !"#$#%&'$()!&"*+,"+( !"#$% $&'(%)*%&'+,-&.%/ Bomba de Pressurização TRATAMENTO TERCIÁRIO Membranas
  224. 224. robertoemery@gmail.com Filtração com MembranasVantagens   ·         Alta eficiência; ·         Poucas partes móveis; ·         Compactas e adequadas para uso em atividades com pouco espaço disponível;   Desvantagens   ·         Baixo fluxo; ·         Manutenção; ·         Sensíveis a mudança na corrente de alimentação; ·         “Fouling”; ·       Necessitam de produtos químicos para limpeza que precisam ! ser descartados; ·         Alto investimento inicial (custo tem diminuído) TRATAMENTO TERCIÁRIO
  225. 225. robertoemery@gmail.com Filtração com membranas Glicose, minerais, surfactantes,pesticidas Sais minerais, complexos metálicos Microfiltração Ultrafiltração Nanofiltração Osmose reversa Sólidos suspensão Bactérias, vírus, coloides, cor Água TRATAMENTO TERCIÁRIO 0,1  a  10  μm 0,005  a  0,05  μm 0,0005  a  0,005  μm 0,0001  a  0,001  μm Observação: Gases dissolvidos (CO2, O2) não são removidos
  226. 226. robertoemery@gmail.com TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES Filtração Ultrafiltration CONVENTIONAL FILTRATION Sands Algae and protozoans Bacteria Colloids Humic acids Metal ions Pesticides Dissolved salts Sugars Molecular weight Viruses Angström MICRON IONS MOLECULES MACRO MOLECULES MICRO PARTICLES MACRO PARTICLES VISIBLE TO NAKED EYEOPTICAL MICROSCOPESCANNING ELECTRON MICROSCOPE Note : 1 Angström = 10-10 meter = 10-4 micron Reverse Osmosis Nanofiltration Microfiltration
  227. 227. robertoemery@gmail.com OSMOSE REVERSA (ou Inversa)
  228. 228. robertoemery@gmail.com OSMOSE REVERSA (ou Inversa) Osmose: fluxo natural de transporte de um solvente através de membrana semi-permeável de uma solução diluída para uma concentrada, em conseqüência da diferença dos potenciais químicos dos dois lados da membrana. Fluxo osmótico: até atingir um novo equilíbrio, quando há igualdade dos potenciais químicos das soluções de ambos os lados da membrana - alcançada em razão de diferença de pressão existente entre os dois lados da membrana. TRATAMENTO TERCIÁRIO
  229. 229. robertoemery@gmail.com OSMOSE REVERSA Osmose Reversa obtida pela aplicação mecânica de uma pressão superior à Pressão Osmótica do lado da solução mais concentrada. TRATAMENTO TERCIÁRIO
  230. 230. robertoemery@gmail.com OSMOSE REVERSA • Princípio: permite a passagem de moléculas de água através de uma membrana, a qual impede a passagem das moléculas ou dos íons considerados poluidores. • Usada basicamente para reduzir salinidade. • Reduz também sílica e material orgânico coloidal com alto peso molecular • Não é normalmente aplicada sem pré-tratamento já que as membranas estão sujeitas à incrustação e entupimento. TRATAMENTO TERCIÁRIO
  231. 231. robertoemery@gmail.com OSMOSE REVERSA Com solvente puro em ambos os lados da membrana semi- permeável (T,P): fluxo zero. Com pressão no lado da solução de sais, superior à pressão osmótica: inversão do fluxo no sentido da água pura. Osmose Reversa: quando o solvente é transferido por pressão externa de uma solução com alta concentração de soluto para uma solução com concentração baixa de soluto. TRATAMENTO TERCIÁRIO
  232. 232. robertoemery@gmail.com OSMOSE REVERSA • Utilizada na indústria para produção de água ultra-pura desde 1976. • Sistema modular pode atingir capacidade superior a 13 mil m3/ dia • É o nível final de processos de filtração disponíveis. • Barreira a todos os sais dissolvidos e moléculas inorgânicas bem como as orgânicas acima de PM 100. TRATAMENTO TERCIÁRIO
  233. 233. robertoemery@gmail.com Osmose reversa http://www.bigbrandwaterfilters.com Membrana típica para tratamento de água por osmose reversa TRATAMENTO TERCIÁRIO
  234. 234. robertoemery@gmail.com Osmose reversa TRATAMENTO TERCIÁRIO !"#$#%&'$()!&"*+,"+( !"#$% $&'(%)*%&'+,-&.%/ Bomba de Pressurização
  235. 235. robertoemery@gmail.com Osmose reversa TRATAMENTO TERCIÁRIO
  236. 236. robertoemery@gmail.com Osmose reversa TRATAMENTO TERCIÁRIO
  237. 237. robertoemery@gmail.com NanoFiltração TRATAMENTO TERCIÁRIO
  238. 238. robertoemery@gmail.com NanoFiltração Aplicações Principais Abrandamento (remoção da dureza) Remoção de orgânicos Aplicações Principais: Abrandamento !"#$#%&'$()!&"*+,"+( !"#$%&'()"*+$ Remoção de orgânicos
  239. 239. robertoemery@gmail.com Equipamentos de UF e MF Aplicações Principais Pré-tratamento Remoção de O&G Reúso de efluente !"#$#%&'$()!&"*+,"+( !"#$%&'()*+, -(./0.(.10 1('23&)& !,%$3&4 !"#$%&'()* +,$-%$"&$*. ! +,/01,&1&2)-13 4)56789:! +,/01,&1&2)-13 4)56789: ! 6)23';3 4)57<= ! 6)>*3 4)5)?#>)-1)
  240. 240. robertoemery@gmail.com Equipamentos de UF e MF Ultrafiltração #%&'$()!&"*+,"+( $%&'"#$%()* !"#$%&'& (")*+$%& ,-& !"##"$%&'()*%+#),)-./ &))0%12.)* &))0%12.)* &'#.*2.) !"#$#%&'$()!&"*+,"+( 3#.*24'#.*256" &'#.*2.) !"#$%&" '$ (")*+$,$ '"-./*+$ 01$
  241. 241. robertoemery@gmail.com Equipamentos de UF e MF Membranas !"#$"%&' !"#$%&'()*+",-./)0)1-./)#)1 !"#$#%&'$()!&"*+,"+( !"#$%&'&( !"#$%&'()*+,-% .%/% 0%12,"$"
  242. 242. robertoemery@gmail.com Equipamentos de UF e MF Cassete de Membranas!"##$%$ &$'($)*+","# !"#$#%&'$()!&"*+,"+( !"#$%&'&( !"##$%$ &$'($)*+","# !"#$#%&'$()!&"*+,"+( !"#$%&'&(
  243. 243. robertoemery@gmail.com Recapitulando… Tratamento preliminar: remoção de sólidos grosseiros Tratamento primário: sólidos sedimentáveis e parte de matéria orgânica; sólidos dissolvidos Tratamento secundário: mecanismos biológicos para remoção de m.o. e nutrientes (P e N) e sólidos não sedimentáveis e coloidais Tratamento terciário: nutrientes, patogênicos, metais pesados dissolvidos em baixa concentração TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  244. 244. robertoemery@gmail.com TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES OPERAÇÕES UNITÁRIAS E PROCESSOS PARA TRATAMENTO DE EFLUENTES E REMOÇÃO DE CONTAMINANTES VISÃO GERAL
  245. 245. robertoemery@gmail.com TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES Operações Unitárias e processos para tratamento de efluentes CONTAMINANTE OPERAÇÃO OU SISTEMA DE TRATAMENTO Sólidos suspensos Ø Gradeamento e cominuição Ø Caixa de areia Ø Sedimentação Ø Filtração Ø Flotação Ø Coagulação / sedimentação Orgânicos (biodegradáveis) ØLodo ativado ØFiltro biológico ØDisco biológico (Bio disco) ØVariações tecnológicas em lagoas ØTratamento físico-químico Orgânicos voláteis ØAdsorção Ø“Air stripping” ØCaptura e tratamento do gás
  246. 246. robertoemery@gmail.com TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES Operações Unitárias e processos para tratamento de efluentes CONTAMINANTE OPERAÇÃO OU SISTEMA DE TRATAMENTO Patogênicos Ø Tratamento com cloro, hipoclorito, bromo Ø Ozonização Ø Radiação UV Ø Peróxido de hidrogênio Nutrientes (N) ØVariações do processo de nitrificação e desnitrificação ØTroca Iônica Ø“Stripping”da amônia Nutrientes (P) ØAdição de sal metálico ØAdição de cal ØProcesso biológico
  247. 247. robertoemery@gmail.com TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES Operações Unitárias e processos para tratamento de efluentes CONTAMINANTE OPERAÇÃO OU SISTEMA DE TRATAMENTO Orgânicos refratários Ø Adsorção em carvão ativado Ø Ozonização terciária Ø Osmose reversa Ø Nanofiltração / Ultrafiltração Ø Sistemas naturais (áreas alagadas, p .ex.) Metais pesados Ø Precipitação química Ø Troca Iônica Ø Sistemas naturais (áreas alagadas, p .ex.) Ø Nanofiltração / Ultrafiltração Sólidos orgânicos dissolvidos Ø Osmose reversa Ø Troca iônica Ø Adsorção em carvão ativado Ø Eletrodiálise Ø Nanofiltração / Ultrafiltração (Adaptado de Tchobanoglous, 1991)
  248. 248. robertoemery@gmail.com ü Resumo das tecnologia de tratamento de efluentes ü Exemplo de circuito típicos de tratamentos de água e esgoto TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  249. 249. robertoemery@gmail.com Pré- Tratamento Tratamento primárioTratamento primário Tratamento secundárioTratamento secundário Tratamento terciárioTratamento terciárioTratamento terciário Químico Físico Biológico Físico Químico Biológico Fis- Químico •Gradea- mento •Caixa desarenadora •Equalização •Coagulação •Floculação •Neutralizaçã o •Precipitação •Decantação •Flotação •Filtração •Filtros biológico •Biodisco •Digestão aeróbia •Digestào anaeróbia •Nintrificação •Denitrificação •Remoção do Fósforo •Decantação •Esterliziação • Precipitação • Oxidação •Tratamentos passivos •Troca Iônica • Adsorção • Membranas • OR RESUMO DAS TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  250. 250. robertoemery@gmail.com RESUMO DAS TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES Seleção das tecnologias e do regime de mistura: •Resultado de um balanço AMBIENTAL e ECONÔMICO, nos quais entram em consideração Ø tecnologia disponível Ø consumo de energia, Ø disponibilidade de espaço e Ø custos associados (ex.: mais terreno para lagoas facultativas). TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  251. 251. robertoemery@gmail.com Caracterização do efluente Determinação do objetivo Seleção das possíveis tecnologias Testes em laboratório e/ou piloto Projeto de uma ou mais alternativas Seleção de material para equipamentos Viabilidade econômica do processo escolhido Seleção e instalação do processo Fluxograma genérico de seleção e desenvolvimento de um sistema de tratamento de efluente (adaptado de Industrial Waste Treatment Handbook, 2nd Ed.,Elsevier, Inc., 2006) TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
  252. 252. robertoemery@gmail.com TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES Circuito típico de geração e tratamento de efluentes industriais (adaptado de Industrial Waste Treatment Handbook, 2nd Ed.,Elsevier, Inc.) Matéria prima Poço Descarga Líquidos SólidosEmissões aéreas Resíduos Produtos Co-produtos Reciclagem água superficial Descarte Resíduos sólidos Processo Industrial Resíduos Emissões aéreas sólidos Líquidos Tratamento do efluente Saída de água de processo Resíduos Tratamento: espessamento deságue secagem Tratamento: adicional Emissões aéreas entrada de água Tratamento Descarte Tratamento da água
  253. 253. robertoemery@gmail.com Tratamento de Efluentes Circuito típico com lodo ativado ELEVATÓRIA DE LODO BRUTO DESAGUAMENTO DIGESTOR SECUNDÁRIO ADENSAMENTO ATERRO EFLUENTE TRATADO ESGOTO BRUTO DECANTADOR SECUNDÁRIO ELEVATÓRIA DE LODO ATIVADO TANQUE DE AERAÇÃO DIGESTOR PRIMÁRIO GRADEAMENTO CAIXA DE AREIA DECANTADOR PRIMÁRIO Fonte: F. Gonçalves - Petrobras
  254. 254. robertoemery@gmail.com Ø Wastewater Engineering: Treatment, Disposal and Reuse, George Tchobanoglous e Franklin L. Burton,, 4ª. Edição, McGraw-Hill, New York, 2002. Ø Gestão Ambiental, Josimar Ribeiro de Almeida, Claudia dos S. Mello, Yara Cavalcanti, Thex Editora, Rio de Janeiro, 2004. Ø Ecology and our endangered life-supporting systems, Eugene Odum, Sinauer Associates, Inc., Massachusetts, EUA, 1993. Ø Princípios Básicos de Tratamento de Esgotos, M. von Sperling, volume 2, ABES, Rio de Janeiro, 1996. BIBLIOGRAFIA BÁSICA Ø Seleção de indicadores de estado e avaliação de sensibilidade dos sistemas naturais às ações antrópicas, Gustavo Araujo, Lais Alencar de Aguiar, Josimar Ribeiro de Almeida, Paulo Sérgio Moreira Soares e Roberto de Barros Emery Trindade, Série Gestão e Planejamento Ambiental, no.2, CETEM – www.cetem.gov.br, 2005 Ø Química Ambiental, Colin Baird, 2ª.Ed., Bookman, Porto Alegre, 2004. Ø Tecnologia de sistemas passivos para o tratamento de drenagem ácida de minas, Roberto de Barros Emery Trindade e Paulo Sérgio Moreira Soares, Série Gestão e Planejamento Ambiental, no.30, CETEM – www.cetem.gov.br, 2004

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