1. 1. ERNA | 4 ano @2012 4. Operaes fsicas unitrias
2. 2. 2 4. Operaes Fsicas Unitrias Operaes fisicas, so operaes usadas no tratamento de guas residuais, nas quais, a alterao feita atraves de foras fisicas. So os primeiros mtodos de tratamento a serem usados, e constituem a maior parte dos tratamentos.
3. 3. 4. Operaes Fsicas Unitrias Gradagem a 1 operao encontrada em ETARs Um sistema de grades ou grelhas, instalado num ou mais canais por onde circula a gua residual, que retm os slidos poluentes de maiores dimenses (ex. latas, papis, paus, folhas, etc.). Estes slidos grosseiros so temporariamente armazenados em contentores e posteriormente encaminhados a destino final adequado. Proteco dos equipamentos a jusante Aberturas podem ser de qualquer forma, mas so geralmente circular ou rectangular As grades so limpas manual ou automaticamente Os slidos retidos chamam-se slidos ou materiais gradados. Material separado depositado em aterros ou incinerada. 3Grade mecnica Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular
4. 4. 4. Operaes Fsicas Unitrias Gradagem As grades de curso e grades finas so usadas no pr tratamento. As grades de curso tm aberturas que variam entre os 6 aos 150 mm, as finas tem aberturas < 6mm. As microgrades, tem aberturas
5. 5. Sistemas de tratamento de guas residuais Operaes e processos Gradagem 5
6. 6. 6
7. 7. 4. Operaes Fsicas Unitrias Gradagem As grades de reteno mecnica (Figura 1), so sistemas simples de gradagem, podem ser inseridos em canal j existente e so constitudos por barras com espaamentos que podem estar compreendidos entre 15 e 40 mm. O material slido presente na gua residual retido pelas grades. O processo de limpeza ocorre atravs de uma escova rotativa, no qual remove o material retido por arraste e o deposita no respectivo contentor. Poder-se- aplicar para tratamento de guas residuais domsticas ou industriais, seja no sector animal, ou alimentar. 7 Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular
8. 8. 4. Operaes Fsicas Unitrias Gradagem As grelhas de corrente (Figura 2), recolhem o material em suspenso atravs de uma corrente com espaamento entre barras de 3 a 10 mm ou de 15 a 40 mm dependendo da aplicao. A grelha ascende e transportam o material retido verticalmente para o topo, onde armazenado num recipiente. Este tipo de equipamento pode ser aplicado directamente em canal aberto. 8 Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular
9. 9. 4. Operaes Fsicas Unitrias Gradagem A Grelha esttica (Figura 3) um sistema que efectua a filtragem fina do efluente por gravidade. O filtrado recolhido para o interior, enquanto os slidos permanecem no exterior. A gua a tratar descarregada para um tanque de recepo, seguidamente sujeita a um elemento filtrante que dependendo do modelo pode ter espaamentos de 0,5 a 3 mm. O ngulo do elemento filtrante pode ser ajustado consoante o tipo de material a filtrar. 9 Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular
10. 10. 4. Operaes Fsicas Unitrias Gradagem A Grelha rotativa (Figura 4) consiste num tambor giratrio pelo qual o efluente filtrado. O efluente distribudo num recipiente com a mesma largura do tambor rotativo. Atravs do movimento de rotao os slidos so removidos do efluente enquanto este trespassa o tambor, ou seja, os slidos permanecem no exterior do tambor. O processo de limpeza consiste num sistema de jactos de gua no interior do tambor capazes de remover restos agregados ao tambor filtrante. Este sistema de filtragem pode ser aplicado em descargas de efluente domstico ou industrial. 10 Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular
11. 11. Grades verticais ou inclinadas, de ao, o distribudas igualmente atravs de um canal atravs do qual passam as guas residuais. Usados antes dos equipamentos mecnicos, incluindo bombas de esgoto bruto, desarenadores, e decantadores primrios. racks trash - construdas de barras paralelas de ao retangulares ou redondas, com aberturas claro. geralmente seguidos por telas ou trituradores. Os critrios utilizados na elaborao de telas grosseiras incluem, espaamento e ngulo da largura do canal vertical, bem como a velocidade da gua e dos resduos abordagem. telas finas composto de vrios tipos de tela, incluindo fenda placas perfuradas, telas, tecido e fio de arame em forma de cunha. Devido s suas pequenas aberturas, as telas finas devem ser limpos continuamente por meio de escovas, raspadores, ou jatos de gua, vapor ou ar forado atravs do verso das aberturas. A eficincia de uma tela fina depende da finura das aberturas, bem como a velocidade de escoamento de esgoto atravs dessas aberturas. 11 4. Operaes Fsicas Unitrias Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular
12. 12. Tamisao Tem o mesmo efeito que o sistema anterior mas apresenta uma maior eficincia de remoo pois possui uma malha mais fina, que retm os slidos de menores dimenses, pelo que deve ser utilizado de forma complementar gradagem. Esta operao realizada por equipamentos electromecnicos que podem apresentar vrios tipos de configuraes de acordo com o fabricante. 12 4. Operaes Fsicas Unitrias Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular
13. 13. Tamisao As Unidades de tamisao (Figura 5), so capazes de remover por gradagem (espaamento 6 10 mm) os slidos grosseiros, fazer o transporte destes, desidratar as lamas resultantes e realizar a prpria armazenagem. Usualmente so instalados directamente em canal. O constituinte de gradagem fabricado em chapa perfurada de modo a reter os slidos presentes no efluente. Os slidos retidos so transportados atravs de um parafuso sem-fim at uma cmara de compactao localizada antes do ponto de descarga. Tamisador 13 4. Operaes Fsicas Unitrias Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular
14. 14. Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular Desarenao O objectivo desta operao retirar as areias do efluente no retiradas nas grades. Pode consistir, por exemplo, num tanque onde o efluente passa com uma velocidade reduzida, permitindo que as areias assentem por gravidade, sendo removidas e encaminhadas para um classificador de areias. As operaes de desarenao e remoo de leos e gorduras podem ser realizadas no mesmo rgo de tratamento (desarenadores/desengorduradores) 14 4. Operaes Fsicas Unitrias Desarenador/ Desengordurador
15. 15. Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular Desengordurao A sua finalidade remover os leos e gorduras ou outras substncias menos densas que a gua, pois estas afectam o funcionamento da ETAR e podem sair na gua final depurada A separao dos leos e gorduras fcil, podendo utilizar-se um tanque de flutuao, onde se poder insuflar ar comprimido pelo fundo de modo a acelerar a ascenso das gorduras que se ligam s bolhas de ar A gordura ser recolhida superfcie do tanque por transbordo , podendo utilizar-se tambm um raspador para auxiliar a sua remoo 15 4. Operaes Fsicas Unitrias Desarenador/ Desengordurador
16. 16. Fragmentao Pulverizar material flutuante na gua residual. Reduo das dimenses dos slidos em suspenso. Operao realizada nos trituradores, os quais so instalados a jusante das grades ou em alternativa a elas diferena entre eles no facto de as grades separarem da gua residual os slidos em suspenso de maiores dimenses, e os trituradores apenas reduzirem-lhes as suas dimenses So instalados quando a gesto de grades seria pouco prtica. O seu uso reduz odores, moscas e melhora a aparncia. Podem ser usados laminas rotativas ou oscilantes. so mquinas que exigem mais assistncia do que qualquer outro equipamento de uma obra-de- entrada, o seu preo habitualmente bastante elevado e a sua manuteno muito cara. 16 4. Operaes Fsicas Unitrias Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular
17. 17. Equalizao de fluxos Usada para melhorar a efectividade dos processos de tratamento secundrios e avanados, nivelando os parmetros de operao como os fluxos, nveis de poluio e temperatura num determinado fluxo de tempo Obteno de um fluxo quase constante, minimizando os efeitos negativos da oscilao dos parmetros. A equalizao do fluxo pode ser aplicada num nmero de localizaes, mesmo no fim do tratamento, antes da descarga num corpo de gua e antes de tratamentos avanados de operao. 17 Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular 4. Operaes Fsicas Unitrias Permite: controlar os caudais no sistema evitar variaes na carga orgnica controlar o pH do efluente evitar elevadas concentraes de txicos ter capacidade de armazenamento
18. 18. Operaes e processos Gradagem 18 Processos Descrio Fluxo alternativo Dois recipientes, alternando entre preenchimento e descarga em perodos sucessivos Fluxo intermitente Recipiente de equalizao, para o qual um aumento do fluxo conduzido. O fluxo conduzido alimentado ao sistema a uma taxa controlada. Mistura completa, fluxo combinado Recipiente que mistura completamente os mltiplos fixos antes do processo de tratamento Mistura completa, fluxo misto Grande, totalmente misturado recipiente, que nivela os parmetros e fornece uma taxa contante de descarga. 4. Operaes Fsicas Unitrias
19. 19. Sedimentao Sedimentao gravitacional de partculas suspensas numa mistura. Produo de um efluente clarificado e de uma lama concentrada Uso para a remoo da matria particulada, flocos biolgicos e qumicos quando usado processos de coagulao qumica. Tipos de sedimentao: discreta, floculenta, dificultada e compresso O tanque de sedimentao ou clarificador tem trs principais designs: Fluxo horizontal; Contactos slidos; Superfcies inclinadas 19 Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular 4. Operaes Fsicas Unitrias
20. 20. Sedimentao Sedimentao discreta (Tipo 1): As partculas permanecem com dimenso e velocidades constantes ao longo do processo de sedimentao. Sedimentao floculenta (Tipo 2): As partculas se aglomeram e aumenta sua dimenso e velocidade ao longo do processo de sedimentao. Sedimentao em zona (Tipo 3): As partculas sedimentam em massa (i.e., adio de cal). As partculas ficam prximas e interagem. Sedimentao por compresso (Tipo 4): As partculas se compactam como lodo 20 Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular 4. Operaes Fsicas Unitrias
21. 21. Sedimentao (i) Fluxo horizontal rectangulares, quadrados ou circulares Objectivo manter a velocidade e distribuio do fluxo o mais uniforme possvel de forma a prevenir correntes e formao de espumas, que seriam contrrias deposios do material de suspenso A superfcie na base dos equipamentos inclinada de forma a facilitar a remoo de lamas (ii) Clarificadores de contacto slido Contacto com uma camada suspensa de lama, que funciona como um cobertor Os slidos que entram aglomeram e ficam presos no cobertor, e os liquidos sobem, sendo removidos pela parte superior do equipamento (iii) Superfcies inclinadas ( Alta Taxa) Usam-se superfcies inclinadas (travessas) para dividir a profundidade em seces mais pequenas, reduzindo os tempos de sedimentao das partculas Fornecem tambm uma maior rea de superfcie, pelo que aumentam a eficincia podendo usar-se um clarificador mais pequeno. Pode ser uma forma de upgrade dos clarificadores tradicionais. 21 Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular 4. Operaes Fsicas Unitrias
22. 22. 22 4. Operaes Fsicas Unitrias
23. 23. Flotao Remover partculas da fase lquida pela introduo de um gs fino, usualmente bolhas de ar. As bolhas de ar aderem ao liquido ou so prezas estrutura de partculas dos slidos suspensos, aumentando a fora de impulso do conjunto partcula-gas As partculas que tm uma densidade superior ao lquido podem, em conjunto com o gs, sobrenadar, e concentrar lamas biolgicas Permite a remoo de partculas muito finas Forma-se espuma, podendo esta ser removida (skimmed out). Ar como agente de flotao Pode acrescentar-se vrios aditivos qumicos para melhorar o processo de remoo 23 Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular 4. Operaes Fsicas Unitrias
24. 24. Operaes e processos fsicos Gradagem Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular 24 Mtodo de flotao Descrio Flotao por ar dissolvido A injeco de ar enquanto que a gua residual est sobre a presso de vrias atmosferas. Aps um curto tempo de espera, a presso restabelecida at ao nvel atmosfrico, permitindo que o ar seja libertado como bolhas Flotao com ar A introduo de gs na fase lquida directamente por um agitador ou atravs de difusores, presso atmosfrica Flotao com vcuo A saturao das guas residuais atravs de um tanque de arejamento ou permitindo a entrada do ar no lado de suco de uma bomba de guas residuais. Um vcum parcial aplicado, causado ao ar dissolvido para sair da soluo como bolhas, que sobem com os solidos adsorvidos at superfcie, no qual forma um cobertor de espuma, que removida por um mecanismo superficial. Aditivos qumicos Adio de qumicos ao processo de flotao, que criam uma superfcie que pode adsorver facilmente ou prender as bolhas de ar. Os qumicos inorgnicos (sais de ferro e de alumnio, e silica activada) e vrios polmeros orgnicos podem ser usados para este objectivo. 4. Operaes Fsicas Unitrias
25. 25. Operaes e processos fsicos Gradagem Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular Flotao 25 4. Operaes Fsicas Unitrias
26. 26. Filtrao com meio granular A filtrao inclui a limpeza do meio de filtragem Camara de filtrao composto por material granular (areia, antracite, gravilha), com ou sem qumicos adicionados. Os slidos so removidos por intercepo, impacto, sedimentao, floculao, adsoro. O tipo de limpeza difere, dependendo se a operao de filtragem contnua ou semi- contnua Na filtrao semi-contnua, as operaes de filtragem e limpeza ocorrem em sequncia enquanto que na filtrao contnua a filtragem e limpeza ocorrem em simultneo 26 Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular 4. Operaes Fsicas Unitrias
27. 27. 27 Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular 4. Operaes Fsicas Unitrias
28. 28. 28 Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular 4. Operaes Fsicas Unitrias
29. 29. 29 Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular 4. Operaes Fsicas Unitrias
30. 30. 30 Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular 4. Operaes Fsicas Unitrias
31. 31. 31 Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular 4. Operaes Fsicas Unitrias
32. 32. Decantador Digestor: Tanque Imhoff Unidade de tratamento de guas residuais onde se realizam, simultaneamente, a operao de decantao primria e o processo de digesto anaerbia das lamas frescas constitudo por duas cmaras: a superior o decantador primrio, e a inferior o digestor anarobio. O decantador destina-se a fazer sedimentar as substncias em suspenso (lamas). O digestor destina-se a fazer fermentar essas lamas, por aco das bactrias anaerbias, tornando-as estveis (mineralizadas e sem cheiro ptrido). 32 Operaes e processos fsicos Gradagem Tamisao Desarenao Fragmentao Equalizao dos fluxos Sedimentao Flotao Filtrao com meio granular 4. Operaes Fsicas Unitrias