CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS

CURSO:TRATAMENTO DE EFLUENTES

INDUSTRIAIS

ENG.º JOSÉ EDUARDO W. DE A. CAVALCANTI.

Produto Final

Produtos Químicos e Insumos Insustentáveis

Matérias PrimasInapropriadas

Resíduos, Emissões,Resíduos Tóxicos e muito energéticos

Mercado

PRODUÇÃO INSUSTENTÁVEL

(PRODUÇÃO + SUJA)

Tratamentos

Meio Ambiente

+ +

Inservíveis

Água de uso Intensivo

Energia nem sempre “Limpa”

Processo Industrial

Produto Final

Reagentes e Insumos “Benignos”

Matérias PrimasApropriadas

Resíduos, Emissões e Efluentes menos tóxicos e menos energéticos

Mercado

PRODUÇÃO SUSTENTÁVEL

(PRODUÇÃO + LIMPA)

Reúso

Pós-Consumo

(Logística Reversa)

+

Inservíveis

Água Otimizada Energia Limpa

Tratamento

+

Processo Industrial

EFLUENTES LÍQUIDOSPOR QUE TRATÁ-LOS?

“Enforcement”

•Legislação•Opinião pública•Competitividade•Carência de água•Sustentabilidade

LEGISLAÇÃO AMBIENTAL

Antecedentes

• Ordenações do Reino

• Código de águas

• Usinas de açúcar

LEGISLAÇÃO AMBIENTAL

• Antecedentes

• Década de 60

• Década de 70

• Década de 80

• Década de 90

• Anos 2000

LEGISLAÇÃO AMBIENTAL

Década de 60

• Estado de Guanabara

• Consórcio intermunicipal ABC

LEGISLAÇÃO AMBIENTAL

Década de 70

• Legislação autoritária• Criação da SEMA• Planasa• Conferência de Estocolmo

LEGISLAÇÃO AMBIENTAL

Década de 80

• Constituição federal• Criação do CONAMA• Política nacional do meio ambiente• Disciplina a ação civil pública• Licenciamento ambiental

LEGISLAÇÃO AMBIENTAL

Década de 90

• Criação da lei de crimes ambientais

• Rio 92

LEGISLAÇÃO AMBIENTAL

Anos 2000

• Convenção de Estocolmo

• Mudanças climáticas

• CONAMA357/05

• CONAMA 430/11

• Lei sobre resíduos sólidos

• Rio +20

LEGISLAÇÃO AMBIENTALRIO GRANDE DO SUL

NT SSMA 01/89 DE 16/03/89

• Estabelece critérios e padrões de emissão de efluentes líquidos

• Inclui dentre os padrões de lançamento:

Dureza O&G (mineral, vegetal e animal), DQO e SS

LEGISLAÇÃO AMBIENTALRIO GRANDE DO SUL

NT SSMA 01/89 DE 16/03/89

• DQO, DBO e SS tem padrões de lançamento definidos em função da vazão para fontes poluídas existentes e a serem implantadas

LEGISLAÇÃO AMBIENTALRIO GRANDE DO SUL

RESOLUÇÃO CONSEMA 128/2006

• Dispõe sobre a fixação de padrões de emissão de efluentes líquidos.

• Estabelece limites de lançamento para DQO, DBO e SS em função da vazão de lançamento.

• Ponto de lançamento deverá estar a montante do ponto de captação.

GRAU DE TRATAMENTO

• Padrões de qualidade

• Padrões de lançamento

• Padrões de reuso

GRAU DE TRATAMENTO

Padrões de lançamento

• Concentração

• Associado à matéria prima ou produção

UNIDADES DE MEDIDAS

Turbidez NTU

Cor mgPt/L

pH 0-14

Sólidos Sedimentáveis mL/L

Outros Parâmetros g/L ou mg/L

UNIDADES DE MEDIDAS

Transformações

1 kg/m³ = 1 g/L = 1 mg/mL

1 g/m³ = 1 mg/L

1 kg = 1000g ou 10³g

1 g = 1000 mg ou 103 mg

1 L = 1000 mL ou 103 mL

CONCENTRAÇÕES DE SOLUÇÕES

- É dada usualmente em termos de massa por volume.

M V

C =

Pode ser expressa em g/L, mg/L ou kg/m3

-Exemplo: Qual a concentração da solução em que se dissolvem 20 mg de sulfato de alumínio em 1 L de água?

CONCENTRAÇÕES DE SOLUÇÕES

- É dada usualmente em termos de massa por volume.

M V

C =

Pode ser expressa em g/L, mg/L ou kg/m3

-Exemplo: Qual a concentração da solução em que se dissolvem 20 mg de sulfato de alumínio em 1 L de água?-SOLUÇÃO: 20 mg

C=1 L

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

• Temperatura

• Oxigênio dissolvido

• Sólidos

• Alcalinidade

• Dureza

CARACTERÍSTICAS FÍSICASTEMPERATURA

●ONDE INFLUI?

- Reações químicas- Solubilidade do oxigênio - ▲reações ▼solubilidade- Atividades bacterianas

CARACTERÍSTICAS FÍSICASOXIGÊNIO DISSOLVIDO

●DEPENDE DA:

- Temperatura- Altitude- Salinidade

A 20 º e ao nível do mar é igual a 9,07 mg/L

CARACTERÍSTICAS FÍSICASSÓLIDOS TOTAIS

MINERAIS(FIXOS)(SSF)(RNFF)

SÓLIDOS TOTAIS (ST)RESÍDUOS TOTAIS (RT)

SÓLIDOS EM SUSPENSÃO (SST)RESÍDUOS NÃO FILTRÁVEIS (RNF)(INCLUEM SÓLIDOS SEDIMENTÁVEIS)

SÓLIDOS DISSOLVIDOS (SDT)RESÍDUOS FILTRÁVEIS (RF)(INCLUEM SÓLIDOS COLOIDAIS)

ORGÂNICOS(VOLÁTEIS)(SSV)(RNFV)

ORGÂNICOS(VOLÁTEIS)(SDV)(RFV)

MINERAIS(FIXOS)(SDF)(RFF)

SÓLIDOS EM SUSPENSÃO (SEDIMENTOS, FLUTUANTES E DISPERSOS

ANÁLISE DE SÓLIDOS

FILTRAÇÃO

ANÁLISE DE SÓLIDOS

SECAGEM

ANÁLISE DE SÓLIDOS

BALANÇA

ANÁLISE DE SÓLIDOS

MUFLA

ANÁLISE DE SÓLIDOS

BALANÇA

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

• AlcalinidadeCapacidade de um sistema aquoso em

neutralizar uma solução ácidaResultado da presença de hidróxidos,

carbonatos e bicarbonatos

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

• DurezaSomatória dos cátions multivalentes

principalmente cálcio e magnésio.Dureza carbonatada (dureza temporária)Dureza não carbonatada (dureza permanente)

DUREZA

- Somatória dos cátions multivalentes da água

DT= Ca2++ Mg2++ Mn2++ Sr2++ Al3++ Fe2++ Fe3+

É dada em mg/L de CaCO3 ou mEq/L de CaCO3

DUREZA

- Menor que 50 mg/L de CaCO3: água mole

- Entre 50 e 150 mg/L de CaCO3: água com dureza moderada

- Entre 150 e 300 mg/L de CaCO3: água dura

- Maior que 300 mg/L de CaCO3: água muito dura

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

• Matéria orgânicaCarboidratosProteínasÓleos e graxas

CARACTERÍSTICAS QUÍMICASMATÉRIA ORGÂNICA

CARBOIDRATOS

• Largamente distribuído na natureza• Inclui açúcares, amido, celulose e fibra de madeira• Contém CHO• C6 ou múltiplo H e O• Açúcar solúvel; amido insolúvel• Açúcar tende a se decompor• Amido + estáveis = açúcar por ação de MC ou H+ diluídos• Celulose é resistente, decompõe-se no solo.

CARACTERÍSTICAS QUÍMICASMATÉRIA ORGÂNICA

PROTEÍNAS• Principal constituinte do organismo animal• 75%SS + 40%SD – derivado reino vegetal + animal + sintético

• C, H, O, N + P, Fe, S• Proteínas (40 a 60%) Carboidratos (25 a 50%) Gorduras Óleos (10%)• Uréia

• A quantidade varia desde pequenas porcentagens como tomates, até grandes como carnes e feijão

• Proteínas são complexas e instáveis, sujeitas a muitas formas de decomposição

• Algumas são solúveis e outras insolúveis• PM 20.000 a 20 x 106

• Proteína tem C, O e H e principalmente N (16%)• Uréia e proteína são fontes de N• Causam mal cheiro

CARACTERÍSTICAS QUÍMICASMATÉRIA ORGÂNICA

ÓLEOS & GRAXAS

• Incluem: óleos, graxas, gorduras, ceras e outros.• Gorduras e óleos são compostos (ésteres) de álcool ou glicerol

(glicerina) com ácidos graxos. Ácidos atacam decompondo-os nestas substâncias.

• Óleos são os glicerídeos de ácidos graxos em estado líquido à temperatura ambiente.

• Óleo total = Óleo livre + Óleo emulsionado + Óleo solúvel• Composto de C, H, O em várias proporções.

CARACTERÍSTICAS QUÍMICASTOC- CARBONO ORGÂNICO TOTAL

CONCEITO :

MEDE TODO O CARBONO ORGÂNICO EXPRESSO COMO CARBONO

CARACTERÍSTICAS QUÍMICASDQO – DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO

- Mede a quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria orgânica (biodegradável ou não) e inorgânica.

CARACTERÍSTICAS QUÍMICASDQO – DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO

• Caso de um despejo contendo 100mg/L de lactose e 10mg/L de fenol:As reações são as seguintes: CH2O + 1O2 CO2 + H2O C6H6O + 7O2 6CO2 + 3H2O

Cálculo estimativo da DQO:

• DQO = x 100 = 107mg/L (lactose)

• DQO = x 10 = 23,8mg/L (fenol)

• DQO TOTAL = 107mg/L + 23,8mg/L = 130,8mg/L

EXEMPLO DE CÁLCULO EMPÍRICO DE DQO

1 x 32

307 x 32

94

CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS

DBO5 – DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO

CONCEITO :

QUANTIDADE ESTIMADA DE OXIGÊNIO NECESSÁRIA PARA ESTABILIZAR A MATÉRIA ORGÂNICA BIODEGRADAVÉL.

OUDIFERENÇA DO OXIGÊNIO DISSOLVIDO MEDIDO NO 1º E NO 5º DIA

DBO5 = OD1 (mg/L) – OD5 (mg/L)

CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICASDBO – DEMANDA BIOQUÍMICA DE

OXIGÊNIO

EXEMPLO: Lançamento de 1 litro de um despejo com DBO = 300 mg/L

DBO = 300 mg/ LO.D da água de rio limpa = 3 mg/ L

Necessidade de água para satisfazer a demanda: 300 3

=~ 100 litros de água do rio

CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICASDBO – DEMANDA BIOQUÍMICA DE

OXIGÊNIO

VARIAVEIS QUE ESTÃO SUJEITAS AS ANÁLISES DE DBO:

• TEMPO DE INCUBAÇÃO• NITRIFICAÇÃO• ACLIMATIZAÇÃO DA SEMENTE• TOXICIDADE

CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS

DBO – DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGÊNIOToxicidade

• A DBO AUMENTA COM A DILUIÇÃO DA AMOSTRA.

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

• Poluentes Prioritários

• POPs (Poluentes Orgânicos Persistentes)

• Compostos Orgânicos Endócrinos (EDCA)

POLUENTES PRIORITÁRIOS

São 129 poluentes prioritários selecionados com base em carcinogenicidade, mutagenicidade, teratogenicidade e toxicidade aguda

POLUENTES ORGÂNICOS PERSISTENTES (POPs)

POPs são substâncias resistentes à degradação por possuírem propriedades tóxicas. Bioacumulam-se sendo transportados tanto pela água como pelo ar, bem como pelas espécies migratórias que se acumulam em ecossistemas aquático e terrestres

COMPOSTOS ORGÂNICOS ENDOCRINOS (EDCA)

São produtos orgânicos (naturais e sintéticos) e produtos inorgânicos persistentes.

Elevam os níveis de Vittelogenina (Bio indicador da feminilidade em peixes nos pontos a jusante das descargas em corpo receptor.

São hormônios esteróides comumente encontrados em esgotos sanitários tais como esterona e 17 ß Estradiol (Hormônios Naturais) e 17 £ ETHINYLESTRADIOL (Hormónio sintético, principal constituinte da pílula anticoncepcional)

AMOSTRAGEM

• Planejamento

• Coleta e preservação

MEDIDORES DE VAZÃO

• VertedoresRetangularTriangular

• CalhasParshall

• Conduto livre• Medições indiretas

MEDIDORES DE VAZÃOVertedor Triangular

Q= KH

K = Função do ângulo de abertura do vertedor

A = 90°

Q = 1380 H (l/s)

2,5

2,5

MÉTODOS DE TRATAMENTO

• Tratamentos físicos

• Tratamento químicos

• Tratamento biológicos

MÉTODOS DE TRATAMENTO

Tratamentos físicos

• Separação de fases

• Transição de fases

• Transferências de fases

• Separação molecular

MÉTODOS DE TRATAMENTOTratamentos físicos

• Gradeamento/peneiramento• Sedimentação• Separação por gravidade diferencial• Flotação• Filtração• Aeração• “Stripping”• Adsorção• Eletrodiálise• Eletrodeionização

MÉTODOS DE TRATAMENTO

Tratamentos químicos

• Acerto de pH

• Precipitação química

• Óxido redução

• Troca iônica / Leito misto

• Processos oxidativos avançados

MÉTODOS DE TRATAMENTO

Tratamentos biológicosProcessos aeróbios

• Lodos ativados

• Lagoas aeradas

• Lagoas de estabilização

• Filtros biológicos

• Contadores biológicos rotativos

MÉTODOS DE TRATAMENTO

Tratamentos biológicos

Processos anaeróbios

• Reatores anaeróbios

• Lagoas anaeróbias

EQUALIZAÇÃO

• Fluxo total

• Fluxo extravasor

Equalização do Fluxo Total de Vazão

Equalização do Fluxo Extravazado (“Overflow”)

TIPOS DE EQUALIZAÇÃO

HIDRÓGRAFO

TRATAMENTOS POR MÉTODOS FÍSICOS

• Separação de sólidos grosseiros

• Separação de óleo livre (API e PPI)

• Decantação

• Filtração

• Flotação de ar dissolvido (DAF)

GRADES MECANIZADAS

PENEIRA ESTÁTICA

PENEIRA ROTATIVA

PROCESSOS DE CLARIFICAÇÃO

Para que o processo de clarificação se realize são necessárias quatro fases seqüenciais:

- Neutralização,

- Coagulação,

- Floculação,

- Sedimentação / Flotação

PROCESSOS DE CLARIFICAÇÃO NEUTRALIZAÇÃO

A neutralização consiste na eliminação das cargas eletrostáticas superficiais responsáveis pela repulsão entre as partículas carregadas eletricamente devido à adsorção de íons, principalmente hidroxilas, presentes na água.

PROCESSOS DE CLARIFICAÇÃO

COAGULAÇÃO

A coagulação é o processo de aglomeração de partículas em suspensão finamente divididas ou em estado coloidal, pela adição de um coagulante adequado. O mecanismo da coagulação consiste na formação de partículas floculantes (flocos) em um líquido pela ação de um coagulante químico que, em solução, fornece carga iônica oposta à das partículas coloidais.

COAGULAÇÃOFases

- Formação das espécies hidrolisadas do sal quando disperso na água;

- Desestabilização das partículas coloidais e suspensas dispersas na água;

- Agregação destas partículas para a formação de floco.

DECANTAÇÃO

Segundo FITCH, há quatro tipos de sedimentação dependendo das concentrações das partículas e sua tendência a se agregar:

• Suspensão diluída de partículas (CLASSE1)

• Suspensão diluída de partículas com alguma tendência em se agregar (CLASSE2)

• Atração de forças interparticulares (sedimentação em zona)

• Contato entre as partículas (compactação)

ZONAS DE DECANTAÇÃO