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tratamento biológico
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Tratamento de
gua e Efluentes
2. Sem./2010
Eng.Ambiental
2
Mtodos de
Tratamento
Biolgicos
Decantador
primrio
Reator
biolgico
Entrada
ETE
Sistema Convencional
Flotador
Caixa de
areia
Decantador
secundrio
grades
Espessador
de lodo
Bomba
de lodo
Digestor de lodo Condicionamento e
secagem de lodos
Remoo
especial
Recirculao de lodo
Destino final do
lodo desidratado
(aterro sanitrio)
Reto
rno
so
bre
nad
an
te
Legenda:
Fase liquida sendo clarificada Sobrenadante retorno a ETE Lodo (slido) remoo e tratamento
Destino final do
efluente tratado (lago,
rio, corpo dgua)
5
Tratamento de Efluente
Tratamentos Biolgicos
6
Tratamento de Efluente
Tratamentos Biolgicos
Processos Biolgicos
Biomassa suspensa
Biomassa aderida
7
Tratamento de Efluente
Tratamentos Biolgicos
Qual a finalidade dos Tratamentos Biolgicos?
Remoo da MO biodegradvel contida nos slidos dissolvidos, ou finamente particulados
e, eventualmente ...
... de nutrientes (nitrognio e fsforo), atravs de processos biolgicos aerbios (oxidao) ou
anaerbios seguidos de sedimentao final
(secundria).
8
Tratamento de Efluente
Tratamentos Biolgicos
Qual a eficincia dos Tratamentos Biolgicos?
DBO
60 a 99%
Coliformes
60 a 99%
Nutrientes
10 a 50%
Eficincia de Remoo
9
Tratamento de Efluente
Tratamentos Biolgicos
Como feita a remoo ?
Atravs de reaes bioqumicas, realizadas por microrganismos aerbios (tanque de aerao),
ou por microrganismos anaerbios
... nas condies operacionais desejveis (regra dos 3 Ts), pH de 6 a 8, DBO:N:P = 100:5:1 (processos aerbios);
... Processos anaerbios: DQO:N:P = 350:7:1
10
Tratamento de Efluente
Tratamentos Biolgicos
Reaes bioqumicas (aerbio):
MO + Microrganismos + O2 CO2 + H2O + LODO
Material celular
Bactrias
Fungos
Protozorios
Substrato
Produo slidos descarte slidos
11
Tratamento de Efluente
Tratamentos Biolgicos
Para que servem os decantadores secundrios ?
So responsveis pela separao dos slidos em suspenso presentes no tanque de
aerao, permitindo a sada de um efluente
clarificado e ...
... um aumento do teor de slidos em suspenso no fundo do decantador.
gerado o lodo ativado (parte recirculado e outra descartado)
12
Tratamentos Biolgicos
Mtodos
Processos Aerbios
Lodos ativados
Lagoas de estabilizao
Filtros biolgicos
Contactores biolgicos rotativos (biodiscos)
Processos Anaerbios
RAFA
FAFA (domstico)
Fossas spticas (domstico)
13
Tratamento de Efluente
Tratamentos Biolgicos
Como escolher o mtodo mais adequado ?
Vai depender dos objetivos ou a qualidade pretendida do efluente, ...
Deve-se considerar:
A vazo e a carga orgnica do efluente;
A qualidade final a ser alcanada;
A rea disponvel para implantao do projeto;
Disponibilidade econmica (viabilidade tcnica econmica).
14
Tratamento de Efluente
Tratamentos Biolgicos
Vazo x Carga orgnica
Efluente DBO5,20 (mg/L)
Esgoto sanitrio 200 a 600
Alimentos enlatados 500 a 2.000
Alimentos leo comestvel 15.000 a 20.000
Destilaria lcool (vinhaa) 15.000 a 20.000
Aterro sanitrio (chorume) 15.000 a 20.000
Laticnio 30.000
Matadouro 30.000
Carga Orgnica = DBO x Vazo do Efluentes
15
Tratamento de Efluente
Tratamentos Biolgicos
Vazo x Carga orgnica - Exemplo
Um efluente de uma Refinaria de acar chega a ter uma DBO (demanda bioqumica de
oxignio) de 6.000 mg/L, o que significa que a
cada litro despejado num rio, far com que
6.000 mg, ou seja, 6 g do OD (oxignio
dissolvido) na gua do rio seja consumido ou
desapaream.
16
Tratamento de Efluente
Tratamentos Biolgicos
Vazo x Carga orgnica - Exemplo
Exemplo:
DBO5,20 = 6.000 mg/L
Vazo efluente = 5.000 L/s
Carga Orgnica = 6.000 mg/L x 5.000 L/s
Carga Orgnica = 30.000.000 mg/s = 2.592.000
Kg/dia ou 2.592 ton/dia
17
Tratamento de Efluente
Tratamentos Biolgicos
Limites legais para o OD nos corpos dgua
Parmetros Padro de qualidade dos corpos dgua conforme suas classes (Conama 357/2005)
Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4
OD (mg/L) 6 5 4 2
Para guas de classe especial no permitido lanamento de efluentes mesmo tratado
Nas guas naturais de superfcie o ndice OD varia de 0 a 19 mg/L, mas um teor de 5 a 6 mg/L j o suficiente para
suportar uma populao variada de peixes
18
Tratamento de Efluente
Tratamentos Biolgicos
Conhecendo um pouco mais sobre os
microrganismos (vdeo CETESB 7 min)
19
Tratamentos Biolgicos
Processos Aerbicos
Quando so adequados ?
a quase todos os tipos de efluentes, e dentre os tipos de sistemas aerbios podemos citar:
Lodos ativados
Filtros Biolgicos
Lagoa de estabilizao
Biodiscos
20
Tratamentos Biolgicos
Lodos Ativados
O que ?
o mtodo mais utilizado mundialmente para remoo de carga orgnica dos efluentes.
Foi desenvolvido na Inglaterra por Arden e Lockett em 1914 sendo composto basicamente
por duas unidades: tanque de aerao e
decantador.
21
Tratamentos Biolgicos
Lodos Ativados
22
Tratamentos Biolgicos
Lodos Ativados
23
Tratamentos Biolgicos
Lodos Ativados
Quais os tipos de tratamento ?
Lodo ativado convencional Aerao prolongada
Quanto a idade do lodo
Fluxo contnuo Fluxo intermitente
Quanto ao fluxo
Efluente bruto Efluente de decantador primrio Efluente de reator anaerbico
Quanto ao afluente
24
Tratamentos Biolgicos
Lodos Ativados
Classificao dos sistemas em
funo da idade do lodo:
Aerao modificada: inferior a 3 dias
Convencional: 4 a 10 dias
Intermediria: 11 a 17 dias
Aerao prolongada: 18 a 30 dias
25
Tratamentos Biolgicos
Lodos Ativados
Sistema Convencional - O que ?
Possuem decantador primrio para que a MO sedimentvel seja retirada antes do tanque de
aerao (economia de energia)
Tempo de deteno hidrulico baixo (6 a 8 horas)
Idade do lodo em torno de 4 a 10 dias
Remoo contnua do lodo biolgico excedente
Lodo no estabilizado no processo
Fornecimento de O2 (aeradores mecnicos ou ar difuso)
26
Tratamentos Biolgicos
Lodos Ativados
Sistema Convencional - O que ?
Decantador primrio: remove os SS sedimentveis e MO suspensa
Decantador secundrio: sedimenta a biomassa e o efluente sai clarificado
Lodo secundrio (parte) retorna para o tanque de aerao aumento de eficincia do processo
27
Tratamentos Biolgicos
Lodos Ativados
28
Decantadores Primrios
Circulares Retangulares
Tratamentos Biolgicos
Lodos Ativados
29
Tratamentos Biolgicos
Lodos Ativados
Aerao Prolongada - O que ?
A diferena para o sistema convencional que a biomassa permanece mais tempo no reator (18 a 30
dias idade do lodo)
Bactrias consumem toda MO, gerando lodo estabilizado no necessita do digestor de lodo e
decantador primrio)
Maior consumo de energia, porm maior eficincia de remoo de DBO
Mais eficiente na remoo de MO (muito utilizado em tratamento de despejos industriais)
30
Tratamentos Biolgicos
Lodos Ativados
tanque de
aerao decantador
secundrio
adaptado de VON SPERLING, 1996
lodo secundrio linha de recirculao
Aerao Prolongada
31
Tratamentos Biolgicos
Lodos Ativados
32
Tratamentos Biolgicos
Lodos Ativados
33
Tratamentos Biolgicos
Lodos Ativados
Reator Aerbico
Aerao Mecnica Ar Difuso
34
Tratamentos Biolgicos
Lodos Ativados
Decantador Secundrio
Retangular (manual) Circular (mecanizado)
35
Tratamentos Biolgicos
Lodos Ativados
Fluxo intermitente - O que ?
Todas as etapas do tratamento ocorrem dentro do reator
Ciclos definidos: enchimento com ou sem aerao, aerao, sedimentao, drenagem do lodo tratado e
repouso;
A biomassa permanece no reator no havendo necessidade do sistema de recirculao de lodo;
Exige a construo de mais de uma unidade do reator principal (uso intercalado / manuteno)
considerado um sistema de aerao prolongada (lodo j sai estabilizado)
36
adaptado de VON SPERLING, 1996
tanque de
aerao
decantador
secundrio
Tratamentos Biolgicos
Lodos Ativados
Fluxo intermitente - O que ?
37
Tratamentos Biolgicos
Lodos Ativados
38
Tratamentos Biolgicos
Filtros Biolgicos
O que ?
Trata-se de um leito de percolao onde a biomassa permanece aderida no material de enchimento
Eficincia em torno de 75 a 90% de remoo de DBO;
So tanques circulares de dimetros compatveis com a vazo a ser tratada;
Meio filtrante: pedra de brita ou material plstico;
No meio filtrante forma-se uma pelcula de biomassa aderida, de forma que ao passar o efluente pelo leito em
direo ao dreno de fundo, essa biomassa adsorve a MO e
as bactrias promovem sua digesto
39
Tratamentos Biolgicos
Filtros Biolgicos
Ilustrao
adaptado de VON SPERLING, 1996
40
Tratamentos Biolgicos
Lagoa Estabilizao
O que ?
So reservatrios escavados diretamente no solo, com a proteo de taludes e do fundo variando de
acordo com o tipo de terreno
recomendado para tratar esgoto de pequenas comunidades ou efluentes de pequena vazes
considerado um sistema de tratamento biolgico muito eficiente;
41
Tratamentos Biolgicos
Lagoa Estabilizao
zona anaerbia
zona facultativa (fotossntese)
zona aerbia
algas bactrias
CO2
O2
Reao anaerbica,
quase ausncia:
O2 e produz:
Pouco lodo + energia
Reao aerbica,
presena:
O2 + MO Lodo + CO2
42
Tratamentos Biolgicos
Lagoa Estabilizao
Tipos de lagoas
Geralmente o sistema compostos de vrios tipos de lagoas: lagoas facultativas, sistema de lagoas
anaerbias seguidas de lagoas facultativas, lagoas
aeradas facultativas, sistema de lagoas aeradas de
mistura completa seguida por lagoas de
sedimentao; e lagoas de maturao
43
Tratamentos Biolgicos
Lagoa Estabilizao
Lagoas Facultativas
DBO particulada se sedimenta lodo de fundo (decomposto anaerobiamente)
DBO solvel permanece dispersa na massa lquida (decomposio se d por bactrias facultativas)
TDH > 20 dias
Fotossntese O2 para as bactrias requer elevada rea de exposio
Retirada do lodo de fundo > 20 anos
Simplicidade operacional
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Tratamentos Biolgicos
Lagoa Estabilizao
Lagoas Aeradas
Funcionamento lagoa facultativa
Fornecimento de O2 artificial (aeradores mecnicos)
TDH entre 5 e 10 dias
Menor requisito de rea
Requerimento de energia eltrica
Retirada do lodo de fundo < 5 anos
45
Tratamentos Biolgicos
Lagoa Estabilizao
Lagoas Aeradas de mistura completa
seguidas por lagoas de sedimentao
Elevado nvel de aerao biomassa em suspenso na massa lquida
Maior eficincia do sistema
TDH 2 a 4 dias
Biomassa sai com o efluente lquido necessidade de uma lagoa de decantao (sedimentao dos slidos TDH de 2 dias)
Requer menor rea entre as lagoas de estabilizao
Retirada do lodo 2 a 5 anos
46
Lagoa com macrfitas -
Wetlands
Tratamentos Biolgicos
Lagoa Estabilizao
47
Tratamentos Biolgicos
Lagoa Estabilizao
Principais Vantagens
Baixo custo de implantao, operao e manuteno; Baixo gasto energtico; Eficientes na remoo de matria orgnica (70% -
90%);
Melhor adequao ao meio natural; Maior diversidade biolgica -melhor ciclagem; Excelente remoo de patgenos; Produo de biomassa algal, a qual pode ser utilizada
para a produo de protena para consumo humano -
reso na psicultura
48
Tratamentos Biolgicos
Lagoa Estabilizao
Principais Desvantagens
Elevados requisitos de rea;
Performance varivel com as condies climticas;
Efluentes com elevadas concentraes de nutrientes e slidos em suspenso (algas);
Possibilidade de gerao de maus odores e proliferao de insetos;
Possibilidade de produo de toxinas (algas)
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Tratamentos Biolgicos
Biodiscos
O que ?
Neste sistema um conjunto de discos (plstico) gira em torno de eixo horizontal, metade do disco
imerso no efluente a ser tratado e a outra fica
exposta ao ar;
Similar ao filtro biolgico (biomassa cresce aderida ao meio suporte)
Bactrias formam uma pelcula aderida a disco que, quando exposta ao ar, oxigenada e depois
quando novamente entra em contato com o
efluente contribui para a oxigenao deste
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Tratamentos Biolgicos
Biodiscos
Ilustrao
51
Tratamentos Biolgicos
Processos Anaerbicos
Quando so adequados ?
Nas industrias que geram efluentes sem grandes variaes em suas caractersticas, ex:
Cervejeiras
Molho de Tomate
Refrigerantes
Em geral, no que diz respeito a remoo de carga orgnica, tem eficincia mdia e devem ser
complementados.
Tem custos de implantao e operao inferiores aos sistemas aerbios
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Tratamentos Biolgicos
Processos Anaerbicos
A digesto anaerbia um processo bioqumico complexo composto por vrias reaes sequenciais, cada uma com sua
populao bacteriana especfica;
Os microrganismos, que atuam na ausncia de oxignio molecular, promovem a transformao de compostos orgnicos
complexos (carboidratos, protenas e lipdios) em produtos mais
simples como o metano e gs carbnico;
Grande parte dos produtos da digesto anaerbia constituda por gases, que se desprendem da gua residuria, formando
uma fase gasosa = o Biogs.
Fases: Hidrlise; Acidognese; Acetognese e Metanognese
Como a bioqumica do processo?
53
Tratamentos Biolgicos
Processos Anaerbicos
Quais os tipos?
Efluentes Industriais
RAFA (Reator Anaerbio de Fluxo Ascendente)
Efluentes Domsticos
FAFA (Filtros Anaerbios de Fluxo Ascendente)
Fossa sptica
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Tratamentos Biolgicos
RAFA / UASB
O que ?
RAFA (Reator Anaerbio de Fluxo Ascendente) ou UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)
Tambm chamado de reator anaerbio de manta de lodo (conc. de bactrias elevadas)
No reator a biomassa cresce dispersa no meio, formando pequenos grnulos
O efluente entra por baixo em fluxo ascendente
No topo h uma estrutura cnica que possibilita a separao dos gases (CO2 e metano) da biomassa
55
Tratamentos Biolgicos
RAFA / UASB
Consideraes
rea requerida para instalao reduzida : 0,05 a 0,10 m2/hab
Baixa produo de lodo e j sai estabilizado;
Maior controle sobre os maus odores
Custos de implantao: 30,00 a 40,00 R$/hab.
Custos operacionais: 1,50 a 2,00 R$/hab x ano
Apesar das grandes vantagens, encontram dificuldades em produzir efluentes que se enquadrem
aos padres ambientais (ps-tratamento)
56
Tratamentos Biolgicos
RAFA / UASB
57
Tratamentos Biolgicos
RAFA e Biogs
58
Sistemas Anaerbios
H necessidade de Ps-Tratamento ?
Esgoto Tratado
(Efluente)
Eficincias Tpicas p/
Remoo de Poluentes
Matria Orgnica
350 mg DBO/L
Esgoto Bruto
(Afluente)
Nutrientes
30 mg NH3/L
Microrganismos
105 ~ 108
CF /100mL
Legislao Ambiental (Padro de Lanamento)
Matria Orgnica
40~160 mg DBO/L 40 a 85%
Nutrientes
30 mg NH3/L Baixa ou Nula
60 mg DBO/L ou
Eficincia > 60%
5 mg NH3/L
Baixa ( 1 log) Microrganismos
104 ~ 107
CF /100mL
No existe
Tratamentos Anaerbio
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Tratamentos Biolgicos
Anaerbio + Aerbio
Aerbios:
Oxignio o aceptor final dos eltrons;
Gera CO2, gua e biomassa,
Anaerbios:
Compostos qumicos atuam como aceptor final dos eltrons
Gera CH4, lcool, cidos orgnicos e biomassa
Obs: Em decorrncia da alta quantidade de energia dos produtos finais dos processos anaerbios,
geralmente necessrio um posterior tratamento
aerbio
60
Tratamentos Biolgicos
Anaerbio + Aerbio
61
Tratamentos Biolgicos
Anaerbio + Aerbio
Reator RAFA + lodos ativados
Vantagens:
Substancial reduo da produo de lodo
Substancial reduo no consumo de energia
Pequena reduo no volume total das unidades
Reduo no consumo de produtos qumicos para desidratao
Menor nmero de unidades diferentes a serem implementadas
Menor necessidade de equipamentos
Maior simplicidade operacional
Desvantagem:
Menor capacitao para remoo biolgica de nutrientes (N e P)
62
Tratamentos Biolgicos
Comparao
Item Parmetros /
Unidades
Convencional Aerao
prolongada
RAFA +
lodo
Idade do lodo Dias 4 a 10 18 a 30 6 a 10
Eficincia de
remoo
DBO
DQO
SS(%)
Amnia(%)
N (%)
P (%)
Coliformes (%)
85 95 85 90 85 95 85 95 25 30 25 30 60 90
93 98 90 95 85 95 90 95 15 25 10 20 70 95
85 95 83 90 85 95 75 90 15 25 10 20 70 95
rea requerida rea (m2/hab) 0,2 0,3 0,25 0,35 0,2 0,3
Massa do lodo (g ST/hab.dia) - antes
(g ST/hab.dia) - depois
60 80 30 45
40 45 40 45
20 30 20 30
Custo Implantao (R$/hab)
Operao (R$/hab.ano)
80 150 10 18
70 120 10 18
60 100 7 12
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Tratamentos Biolgicos
Anaerbio + Aerbio
Sistemas combinados: Reator RAFA + lagoas
de Polimento
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Tratamentos Biolgicos
Anaerbio + Aerbio
Sistemas combinados: Reator RAFA +
aplicao no solo
Onde Estudar a Aula de Hoje
Nos Livros
Cavalcanti, Jos Eduardo W. de A. Manual de Tratamento de Efluentes Industriais ABES Associao Brasileira de Engenharia Sanitria e
Ambiental ( Cap. 12 Tratamento Biolgicos)
Telles, Dirceu DAlkmin & Costa, Regina Hellena Pacca Guimares Reso da gua Conceitos, Teorias e Prticas Cap 6 (Tratamento de Efluentes)
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