Esgotos - tratamento

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ESGOTOS Usos da gua e Gerao de Esgotos Abastecimento Domsticogua potvel

+

Impurezas devido ao uso

=

Esgotos domsticos

Abastecimento Industrial

gua consumo industrial

+

Impurezas devido ao uso

=

Efluentes Industriais

Utilizao da gua gua para o Homem mais de 2.000Km3 973Km3 esto na Amrica do Sul

Esgotos um problema ambiental Saneamento bsico Virtualmente, em todas as sociedades urbanizadas, a gua usada para carrear os excrementos da populao. Destino do esgoto Qualquer que seja o sistema de coleta, o esgoto conduzido estao de tratamento ou ao ponto de descarga. Definio Esgotos Domsticos Industrial Comercial Agrcola Sanitrios

Histrico Dcada de 70 Plano Nacional de Saneamento (PLANASA) Criao das Companhias de Saneamento Domicilios com acesso a coleta de esgotos no Brasil (2004 2005) 2009 mais da metade dos 56,3 milhes de Populao brasileira produz esgoto por dia mdia, 8,4 bilhes de litros de

Desse total, 5,4 bilhes no recebem nenhum tratamento Apenas 36% do esgoto gerado nas cidades do pas tratado. 31% da populao no sabem o que Saneamento Bsico. Sistema Nacional de Informaes sobre Saneamento (Ministrio das Cidades) Apenas metade da populao tm acesso a esgoto.

Impacto das substncias txicas no esgoto ao meio ambiente Toxidez para os Peixes Fatores que afetam a toxidez de uma substncia: a) Espcies, idade e grau de aclimatao do peixe b) Temperatura, contedo de oxignio dissolvido, dureza e pH da gua c) Efeitos indiretos do poluente nas propriedades da gua, ou nos organismos que alimentam os peixes Toxicologia Humana A toxicidade substncias uma questo de dose ou de tempo de exposio, da forma fsica e qumica do elemento e da via de absoro.

Fontes de poluioa) Natural Arraste de partculas orgnicas e inorgnicas do solo ou percolao da gua subterrnea Uso: aps a desinfeco e filtrao ou no. b) Devido a Esgotos domsticos Produz alterao nas caractersticas fsicas, biolgicas e qumicas. Depende do grau de tratamento e do nvel de diluio do esgoto.

Esgotos domsticos1) Residencial 2)Outros: posto de combustveis, lavanderias, aougue, padarias, supermercados, laboratrios, farmcia, oficinas mecnicas, lava-jatos, restaurantes lanchonetes, hospitais e prontos socorros, consultrios mdicos ou dentrios. 3) Indstrias de pequeno porte c) Devido a Efluentes industriais Indstrias geram efluentes com caractersticas diferenciais. Composio matria orgnica, slidos em suspenso, microorganismos, metais pesados,componentes txicos, substncias patognicas, mutagnicas e cancergenas. e

Caractersticas quantitativa e qualitativa de alguns efluentes industriais Ver tabela 1

d) Devido a Drenagem de reas Agrcolas 1) Resduos urbanos 2) Chuvas depositam no solo.

materiais acumulados em valas, bueiros, arrastados para os corpos de gua superficiais Poluio

3) Resduos agrcolas

depende da prtica agrcola, da

poca do ano que se prepara o solo, da aplicao de fertilizantes, defensivos agrcolas e da colheita Eroso intensifica na poca das chuvas.

Tabela 1 - Caractersticas qualitativas dos esgotos

FONTES DE DESPEJOS

EQUIVALENTE POPULACONAL55 hab / boi 200 hab /1.000 aves 175 hab /m3 cerveja 7 hab/ L de lcool hab/ 2 hab/ kg de queijo hab/ 20 hab/ 1.000 L de leite hab/ 40 hab L/ pele bovina 460hab / ton.t de papel

Abatedouro bovino Abatedouro avcola Fabricao de cerveja Fabricao de lcool Laticnios queijos Laticnios - leite Fabricao de couros Fabricao de papel

Principais constituintes dos Esgotos Domsticos

gua (99,9%) Slidos (0,1%) Slidos Suspensos Slidos Dissolvidos Matria Orgnica Nutrientes (N, P) Organismos Patognicos (vrus, bactrias, protozorios, helmintos)

Lodo

Concentrao dos constituintes nos EsgotosConstituinte Gorduras Protenas Carboidratos Detergentes Aucares Amidas cidos solveis No discriminado Carbono Orgnico Concentrao (mg/L) 140 42 34 5,9 1,7 2,7 12,5 60 211

Ensaios para Caracterizar um Esgoto Slidos totais Slidos em suspenso DQO DBO C. Orgnico Amonaco (com o N) N Orgnico Concentrao mg/L 1.309 146 670 370 219 46 22

TRATAMENTO DE ESGOTOS Partes constituintes dos sistemas de esgotos sanitriospredial 1) Coletores secundrio tronco 2) Interceptores canalizaes de grande porte que

interceptam o fluxo dos coletores Emissrios descarga conduto final para o transporte do

esgoto sem conexes para levar o efluente no ponto de

Estaes elevatrias

estaes eletromecnicas para

elevar os esgotos os esgotos sanitrios Sifes invertidos canalizaes rebaixadas destinadas

a travessia de canais. rgos complementares sistemas de esgotos. Estaes de tratamento de esgotos reduz a carga do instalaes e obras dos

esgoto antes do lanamento nos corpos de gua Obras de lanamento destinadas a descarregar nos

esgotos nos corpos de gua.

Resduo lquido industrialPoluentes dos Esgotos Domsticos Tipos de Processos de Tratamento Tratamento de guas residurias. operaes e processos, para a remoo de substncias indesejveis ou transformao em outras formas aceitveis

a) Processos Fsicos Separar slidos em suspenso ou equalizar e homogenizar efluentes 1) Remoo de slidos grosseiros, 2) Homogeneizao e equalizao de efluentes, 3) Diluio de guas residurias.

b) Processos Qumicos Utilizao de substncias qumicas para aumentar a eficincia da remoo , modificar sua estrutura ou estado ou simplesmente alterar sua caracterstica. Coagulao floculao, Precipitao qumica, Oxidao, Clorao, Neutralizao e correo do pH c) Processos Biolgicos Depende da ao de microorganismos aerbios ou anaerbios

a) Lodo ativado, b) Filtro biolgico aerbio ou anaerbio, c) Lagoas aeradas, d) Lagoas de estabilizao facultativas e anaerbias, e) Digestores aerbios de fluxo ascendente. Principais Sistemas de Tratamento de Esgotos Simplificados a. lagoas de estabilizao; b. disposio no solo; c. reatores anaerbios. Mecanizados a. lodo ativado; b. lagoas de estabilizao; c. filtros biolgicos biolgicos.

ETAPAS DO TRATAMENTO DE ESGOTOS Tratamento Planta de tratamento de resduosRemoo de matria orgnica Remoo de slidos em suspenso Remoo de nutrientes

Por que tratar os esgotos? esgotos?

Remoo de organismos patognicos

Nveis do Tratamento dos Esgotos

Tratamento preliminar

Tratamento primrio

Tratamento secundrio

Tratamento tercirio ou pstratamento

TRATAMENTO PRELIMINAR Objetivo: remoo de slidos grosseiros e areiaFigura 1 Esquema do tratamento preliminargrade E.B caixa de areia medidor de vazo

Retirado para fora do sistema

adaptado de VON SPERLING, 1996

Finalidades da :a) remoo de slidos grosseiros proteger as unidades subsequentes; proteger as bombas e tubulaes; proteger os corpos receptores. b) remoo de areia evitar abraso nas bombas e tubulaes; evitar obstruo em tubulaes; facilitar o transporte do lquido.

TRATAMENTO PRIMRIOObjetivo: remoo de slidos em suspenso e sedimentveis, da matria materiais flutuantes (leos e graxas) orgnica em suspenso Tipos de tratamento 1) PENEIRAMENTO Funcionamento Objetivo 2) SEDIMENTAO PRIMRIA Adio de produtos qumicos Funcionamento Lagoa de decantao primria parte

Figura 2 - Etapa do tratamento primrio

TRATAMENTO SECUNDRIOObjetivo: remoo de matria orgnica da matria orgnica em suspenso no removida no tratamento primrio

participao de microrganismos

contato entre os microrganismos e o material orgnico contido no esgoto

matria orgnica + bactrias

mais H2O + CO2 + bactrias

Tipos de tratamentos secundrios1) FILTROS ESCOANTES Funcionamento

2) REATORES BIOLGICOS ROTATIVOS Processos biolgicos de membranas fixas FFB Funcionamento Vantagem do FFB Figura 3 - Filtro biolgico percolador

3) PROCESSO DE LODO ATIVADO Funcionamento Slidos sedimentveis. convencional aerao prolongada fluxo intermitente (batelada)

tanque de aerao

decantador secundrio

FIGURA 4 - Curva da populao para uma cultura bacteriana.

Figura 5 - Diagrama esquemtico de um sistema convencional de lodo ativado para planta de tratamento biolgico secundrio de esgoto.

Reaes no tratamento do lodo

1. Produo de metano: 2{CH2O} bactria anaerbia CH4 + CO2

2. Nitrificao: a) Formao de nitrito: Nitrosomas 2NH4 + 3O2 b) Formao de nitrato: 2NO2- + O2 c) Denitrificao: 4NO3- + 5 {CH2O} + 4H+ 2N2(g) + 5CO2(g) + 7H2O 2NO32NO2- + 4H+ + 2H2O

LODO PROBLEMA DO TRATAMENTO LODO COLETADO OU PRODUZIDO COMPOSIO DO LODO TIPOS DE LODO ORGNICO: DA ESTAO ; DA ADIO DE PRODUTOS QUMICOS ALGUNS COMPONENTES INDESEJVEIS DE RESDUOS DO LODO DESTINO

PROCESSOS DE DISPOSIO DO LODO Dessecagem em torres Espalhamento no solo, Bombeamento nos oceanos Incinerao

DESVANTAGENS VANTAGEM: 5% de N, 3% de P e 0,5% K

LODOS PRODUZIDOS POR TRATAMENTO DE GUA: Alume Hidrxidos metlicos Calcrio ORGANISMOS MAIS SIGNIFICANTE NO LODO DO ESGOTO ver tabela 5

FORMAS DE REDUZIR OS PATOGNICOS DO LODO Digesto aerbia Secagem ao ar Digesto anaerbia Compostagem Estabilizao do calcrio.

TABELA 5 - Componentes no desejveis frequentemente encontrados em lodo de esgoto a partir do decantador primrio

Nveis em ppm em peso seco ORGNICOS PCB 0 105 DDT 01 DDT 0 0.5 Dieldrin 02 Aldrin 0 16 Fenol algumas vezes encontrados METAIS PESADOS Cdmio 0 100 Chumbo acima de 400 Mercrio 3-5 Crmio 80 1000 Nquel 25 400 Zinco 300 2000 MICRORGANISMOS PATOGNICOS Vrus humanos geralmente presente Salmonella 500 clulas viveis /100 mL Salmonella 30 clulas viveis /100 mL Coliformes fecais 1x107 clulas viveis Coliformes fecais 4.105 clulas viveis

Componente

4) LAGOA DE ESTABILIZAO

lagoas facultativas lagoa aerada facultativa lagoas aeradas de mistura completa sistema australiano (lagoa anaerbia - lagoa facultativa)

Figura 6 - Disposio esquemtica de uma estao de tratamento de esgoto

TRATAMENTO TERCIRIO OU AVANADOObjetivos: remoo de poluentes de especficos no e/ou remoo complementar poluentes suficientemente

removidos no tratamento secundrio. Exemplo: nutrientes ou organismos patognicos retirar subtncias que no foram removidas no tratamento secundrio Tipos de tratamentos tercirios 1) REMOO DE SLIDOS SUSPENSOS NOS RESDUOS Como influenciam esses slidos

Problemas produzidos por esses slidos Membranas na eletrodilise Processo de osmose reversa Quantidade removida nos processos de remoo desses slidos 10 a 20 mg/L de material orgnico e uma pequena quantidade de material inorgnico Processos de remoo dos slidos suspensos a)FILTRAO Remoo Microtensores Slidos suspensos 55 ppm para 7 ppm DBO 50 ppm para menor que 15 ppm

b) COAGULAO - FILTRAO Substncias alume (Al(OH)3, calcrio, Ca(OH)2) e polieletrlitos Material para a filtrao Areia ou carvo antracita. Reduzir a vedao Filtro de areia rpido 2) COMPOSTOS ORGNICOS DISSOLVIDOS Tratamento de esgotos secundrios Tipos de compostos orgnicos Substncias hmicas

Materiais extraveis em ter

Carbohidratos, protenas,

detergentes, taninos e ligninas, compostos biorefratrios, cidos graxos, hidrocarbonetos n-alcanicos, hidrocarbonetos aromticos. Processos de remoo a) ADSORO POR CARVO ATIVADO CARVO ATIVADO : materiais carbonceos (madeira, carvo industrial, turfa e lignita) 1) Carbonizao 2) Oxidao CO2 H2 O + C + C 2CO H2 + CO

Objetivo do processo

Tipos de carvo ativado Vantagem do uso do carvo ativado Capacidade adsortiva Como definir a caracteristica do carvo ativado valor de fenol Regenerao do carvo b) POLMEROS SINTTICOS Remove c) OXIDAO ORGNICA Amberlit - XAD-4 pesticidas clorados O3, H2O2, O2, Cl2, MnO4-1, sais de ferro.

3) COMPOSTOS INORGNICOS DISSOLVIDOS Reciclagem da gua remoo dos solutos inorgnicos Processos de remoo a) DESTILAO Desvantagem do mtodo b) RESFRIAMENTO c) ELETRODILISE Fundamento Limitao

Figura 7 - Aparelho de eletrodilise para remoo de material inico da gua.Solues aquosas concentradas de sais

Sup. Memb.Produto da gua Catodo+ + + + +

Produto da gua Anodo

Entrada de gua+

ctions nions

membrana permevel a ction membrana permevel a nion

d) TROCA INICA Fundamento H+ -Cat(Slido) + M+(s) HO- + Na(slido) + H+ + X-(s) Aplicao M+ -Cat(slido) + H+ + XX- +Na(slido) + H 2 O Desmineralizao

Desvantagem do mtodo Resinas de troca inicas - utilizao e) OSMOSE REVERSA Fundamento hiperfiltrao membrana de acetato de celulose

Aplicao

Dessalinizao da gua Exemplos

FIGURA 8 - Remoo de soluto da gua a partir de osmose reversaH2O M+ H2O XM+ H2O X- H2O-H2O

H2O M+ H2O XM+ H2O X- H2O

H2O M+ H2O XM+ H2O X- H2O

gua con-

taminada com sais

H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O Membrana Membrana Membrana porosa 2d porosa 2d porosa H2O H2O H2O H2O

Camada de gua adsorvida

H2O purificada

H2O purificada

a) PRECIPITAOTabela 6. Lista de produtos obtidos por aplicao de precipitantes. PRECIPITANTE Ca(OH)2 Ca(OH)2 + NaF Al2(SO4)3 FeCl3 MgSO4 PRODUTO Ca5OH(PO4)3 (hidroxiapatita) Ca5F(PO4)3 AlPO4 FePO4 MgNH4PO4 (fluorapatita

b) ADSORO

4) REMOO DE FSFORO Objetivo Ocorrncia: 1) no tratamento; 2) nos tanques primrios; 3) na cmara de aerao da unidade do lodo ativado; 4) aps o tratamento do resduo secundrio. O que fazer para melhorar a remoo 5 Ca2+ 3 HPO42- + H2O2 Processos de remoo Ca5OH(PO4)3 + 4H+ Hidroxiapatita

5) REMOO DE NITROGNIO Tipo de nitrognio Nitrognio orgnico ou amniacal

Remoo: 1) remoo da amnia controle do pH e eliminao do ar usando zelitos naturais Na+ 2) nitrificao seguida pela denitrificao 2NH+ + 2O2 NO3- + 2H+ + 2H2O (bactrias) 5CO2 + 3N2(g) + 13H3O

6NO3- + 5CH5OH + 6H+

Processos, condies e princpios de remoo de nitrognioPROCESSO REMOO DO AR DA PRINCPIOS E CONDIES

AMNIA A amnia um produto inicial da degradao do nitrognio. removida elevando se o pH para 11 com calcrio. A amnia gasosa removida da gua para o ar atravs de torres de resfriamento. A desvantagem a contaminao do ar. INICA um processo alternativo ao anterior. realizado com o possvel desenvolvimento de Clinoptila, um zelito natural seletivo para amnia. O zelito pode ser regenerado com sais de clcio e sdio. Produo de biomassa no sistema de tratamento de esgoto e sua subseqente remoo , retira praticamente todo o nitrognio e Processo j explicado no texto. A reao da amnia com o hipoclorito j resulta na denitrificao por reao qumica, conforme reaes abaixo: NH4+ HOCl NH2Cl + HOCl NH2Cl + H2O + H+ N2 + 3H+ + 3Cl- + H2O

TROCA DEAMNIA

BIOSSINTESE

NITRIFICAO DENITRIFICAO CLORAO

6) REMOO DE METAIS PESADOS Porque devem ser retirados a) ADIO DE HIDRXIDO DE CLCIO E DE SULFETOS Cu2+ + Ca(OH)2 b) ELETRODEPOSIO Reduo de ons metlicos a metal em um eletrodo, osmose reversa, ou troca inica c) OSMOSE REVERSA d) TROCA INICA e) EXTRAO COM SOLVENTE f) ADSORO COM CARVO ATIVADO Cu(OH)2(s) + Ca2+

Remoo de Traos Metlicos pelos Processos de Tratamento deMetal Faixa conc. (mg/L) % remoo por tratamento biolgico 20 - 45 40 - 80 0 - 70 20 75 15 - 40 50 - 90 35 - 80 Conc. Percentagem de Remoo do lodo Precipitao do Com Com alume digerido lodo com cloreto e carvo mg/kg) carvo ativado frrico e ativado carvo ativado 31 99,6 98,6 55,2 1.100 1.230 7 410 830 2.780 98,2 90 91 99,5 99,4 76 99,3 96 99 37 99,1 94 99,3 98,3 98,3 37 96,6 28

Cdmio Cromio (III) Cobre Mercrio Nquel Chumbo Zinco