Sistemas de tratamento de Esgotos.pdf

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SISTEMAS DE TRATAMENTO DE

ESGOTO

DISCIPLINA: SISTEMAS DE TRATAMENTO DE GUAS E ESGOTO

Eng. Civil, MSc. Danilo Gonalves Batista

DEFINIO DE ESGOTO

Prof. MSc. Danilo Gonalves Batista

SISTEMAS DE TRATAMENTO DE GUAS E ESGOTO

Segundo a NBR 9648 esgoto sanitrio o despejo lquido constitudo de esgotos domstico e industrial, gua de infiltrao e a contribuio

pluvial parasitria.

Ainda segundo a mesma norma:

esgoto domstico o despejo lquido resultante do uso da gua para higiene e necessidades fisiolgicas humanas;

esgoto industrial o despejo lquido resultante dos processos industriais, respeitados os padres de lanamento estabelecidos;

gua de infiltrao toda gua proveniente do subsolo, indesejvel ao sistema separador e que penetra nas canalizaes;

contribuio pluvial parasitria a parcela do deflvio superficial inevitavelmente absorvida pela rede de esgoto sanitrio.

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DEFINIO DE ESGOTO



As principais caractersticas qumicas dos esgotos, de acordo com a FUNASA (2004) so:

Matria orgnica: cerca de 70% dos slidos no esgoto so de origem orgnica, geralmente esses compostos orgnicos so uma

combinao de carbono, hidrognio e oxignio, e algumas vezes com

nitrognio;

Matria inorgnica: formada principalmente pela presena de areia e de substancias minerais dissolvidas.

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DEFINIO DE ESGOTO



Ainda segundo a FUNASA (2004), as principais caractersticas biolgicas do esgoto so:

Microorganismos: os principais so as bactrias, os fungos, os protozorios, os vrus e as algas;

Indicadores de poluio: so vrios organismos cuja presena num corpo dgua indica uma forma qualquer de poluio. Para indicar a

poluio de origem humana adotam-se os organismos do grupo

coliformes como indicadores. As bactrias coliformes so tpicas do

intestino humano e de outros animais de sangue quente. Esto presentes

nas fezes humanas (100 a 400 bilhes de coliformes/hab.dia) e so de

simples determinao.

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CONTEXTUALIZAO



No Brasil, 51% do esgoto produzido coletado atravs de rede e somente 17% do esgoto total tratado.

As Regies Metropolitanas e grandes cidades concentram grandes volumes de esgoto coletado que despejado sem tratamento nos rios e

mares que servem de corpos receptores. Em consequncia a poluio das

guas que cercam nossas maiores reas urbanas bastante elevada,

dificultando e encarecendo, cada vez mais, a prpria captao de gua

para o abastecimento.

A implantao de uma estao de tratamento de esgotos tem por objetivo a remoo dos principais poluentes presentes nas guas

residurias, retornando-as ao corpo dgua sem alterao de sua

qualidade.

As guas residurias de uma cidade compem-se dos esgotos sanitrios e industriais sendo que estes, em caso de gerao de efluentes

muito txicos, devem ser tratados em unidades das prprias indstrias.

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O parmetro mais utilizado para definir um esgoto sanitrio ou industrial a demanda bioqumica por oxignio - DBO. Pode ser

aplicada na medio da carga orgnica imposta a uma estao de

tratamento de esgotos e na avaliao da eficincia das estaes - quanto

maior a DBO maior a poluio orgnica.

A escolha do sistema de tratamento funo das condies estabelecidas para a qualidade da gua dos corpos receptores. Alm

disso, qualquer projeto de sistema deve estar baseado no conhecimento

de diversas variveis do esgoto a ser tratado, tais como a vazo, o pH, a

temperatura, o DBO, etc.

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A DBO a quantidade de oxignio usada por uma populao mista de micro-organismos

durante a oxidao aerbia temperatura de 20C.

CONTEXTUALIZAO

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PROCESSOS DE TRATAMENTO DE ESGOTO


SISTEMAS DE TRATAMENTO DE GUAS E ESGOTO SIS

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TRATAMENTO DO ESGOTO



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GRADEAMENTO: operao pela qual o material flutuante e a matria em suspenso, que for maior em tamanho que as aberturas das grades, so retidos e removidos;

EXEMPLOS DE PROCESSOS DE TRATAMENTOS DE ESGOTOS:

Sistema mecanizado

Sistema manual Sequncia de grades

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Aps o gradeamento vem a caixa de areia processo de desarenao;


Caixa de areia




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SEDIMENTAO: operao pela qual a capacidade de carreamento e de eroso da gua diminuda, at que as partculas em suspenso decantem pela ao da gravidade e no possam mais ser relevantadas pela ao de correntes.


Tanques de sedimentao

Decantador

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A Sedimentao consiste na remoo das partculas slidas em suspenso num lquido por aco da gravidade. A sedimentao est relacionada com duas operaes funcionais em que a terminologia usada serve para distinguir os fins em vista: Clarificao => consiste em remover partculas em suspenso num lquido em pequenas concentraes a fim de se obter um lquido lmpido. Espessamento => consiste em aumentar a concentrao de slidos numa suspenso em que estes j se encontram em concentrao relativamente elevada.




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Raspadores superficiais

Insuflao de ar

A flotao um processo que envolve trs fases: lquida, slida e gasosa. utilizado para separar partculas suspensas ou materiais graxos ou oleosos de uma fase lquida. A separao produzida pela combinao de bolhas de gs, geralmente o ar, com a partcula, resultando num agregado, cuja densidade menor que a do lquido e portanto, sobe superfcie do mesmo, podendo ser coletada em uma operao de raspagem superficial

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FLOTAO: operao pela qual a capacidade de carreamento da gua diminuda e sua capacidade de empuxo ento aumentada, s vezes at pela adio de agentes flotantes; as substncias naturalmente mais leves que a gua, ou que pela ao destes agentes flotantes so tornadas mais leves, sobem superfcie e so, ento, raspadas. => Os agentes flotantes costumam ser pequenas bolhas de ar ou compostos qumicos.


Insero de microbolhas de ar Captao superficial




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COAGULAO QUMICA: operao pela qual substncias qumicas formadoras de flocos coagulantes so adicionadas gua com finalidade de se juntar ou combinar com a matria em suspenso decantvel e, particularmente, com a no decantvel e com a matria coloidal; com isto se formam, rapidamente agregados s partculas em suspenso, os flocos. Embora solveis, os coagulantes se precipitam depois de reagir com outras substncias do meio.


Os reagentes utilizados no processo de coagulao so agrupados em trs categorias: Coagulantes: compostos, geralmente de ferro ou alumnio. Capazes de produzir hidrxidos gelatinosos insolveis e englobar as impurezas. Alcalinizantes: capazes de conferir a alcalinidade necessria coagulao (calviva - xido de clcio; hidrxido de clcio; hidrxido de sdio soda caustica; carbonato de sdio barrilha). Coadjuvantes: capazes de formar partculas mais densas e tornar os flocos mais lastrados (argila, slica ativa, polieletrlitos, etc.)

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COAGULAO QUMICA: operao pela qual substncias qumicas formadoras de flocos coagulantes so adicionadas gua com finalidade de se juntar ou combinar com a matria em suspenso decantvel e, particularmente, com a no decantvel e com a matria coloidal; com isto se formam, rapidamente agregados s partculas em suspenso, os flocos. Embora solveis, os coagulantes se precipitam depois de reagir com outras substncias do meio.


Coagulao

Adio de coagulantes




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PRECIPITAO QUMICA: operao pela qual substncias dissolvidas so retiradas de soluo; as substncias qumicas adicionadas so solveis e reagem com as substncias qumicas do esgoto, precipitando-as.


Dosagem de produtos qumicos

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FILTRAO: operao pela qual os fenmenos de coar, decantao e de contato interfacial combinam-se para transferir a matria em suspenso para gros de areia, carvo ou outro material granular, de onde dever ser removida.


Manta geotextil




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FILTRAO. EXEMPLOS DE PROCESSOS DE TRATAMENTOS DE ESGOTOS:

Filtrao

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Filtros de materail granular




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Consiste em passar a gua atravs de um tanque cilndrico de fibra de

vidro, ao carbono ou inox com diferentes meios filtrantes: seixos

rolados, antracita, quartzo e outros. Este processo o primeiro

passo para obteno da gua purificada e remove

mecanicamente partculas em suspenso de at 15 micra (m). um equipamento de baixo custo

operacional e manuteno.

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DESINFECO


O controle da populao de microrganismos presentes em um determinado sistema pode ser realizado atravs de

procedimentos de desinfeco que utilizam agentes fsicos (aquecimento, baixas temperaturas, radiao, filtrao,

dessecao) ou qumicos (fenol e compostos fenlicos, lcoois, detergentes, halognios, metais pesados e seus compostos). Dentre estes agentes, os mtodos j descritos (radiao UV,

clorao e ozonizao) tm sido at o momento os escolhidos como mais favorveis para desinfetar os efluentes de sistemas

de tratamento de esgotos




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DESINFECO: operao pela qual os organismos vivos infecciosos em potencial so exterminados.


A esterilizao por radiao ultravioleta (UV) pode ser usada para desinfeco de gua de efluentes industriais e gua de esgotos tratados.

O objetivo principal da desinfeco de esgotos destruir os patognicos entricos, que podem estar presentes no efluente tratado, para tornar a gua receptora segura para uso posterior.

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OXIDAO BIOLGICA: operao pela qual os microorganismos decompem a matria orgnica contida no esgoto ou no lodo e transformam substncias complexas em produtos finais simples.


Processo pelo qual bactrias e outros microorganismos se alimentam de matria orgnica e a decompem. Dependem desse

princpio a autodepurao dos cursos d'gua e os processos de tratamento por lodo

ativado e por filtro biolgico" (The World Bank, 1978). Processo em que organismos vivos, em

presena ou no de oxignio, atravs da respirao aerbia ou anaerbia, convertem matria orgnica contida na gua residuria

em substncias mais simples ou de forma mineral

Tambm chamada de respirao celular um processo vital que

ocorre ao nvel das clulas com o objectivo de produzir energia na

forma de ATP

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CLASSIFICAO DOS PROCESSOS DE TRATAMENTO

DO ESGOTO



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so assim definidos devido predominncia dos fenmenos fsicos adotados por um sistema ou dispositivo de tratamento dos esgotos.

Caracterizam-se, principalmente, nos processos de remoo das substncias fisicamente separveis dos lquidos ou que no se encontram dissolvidas.

Basicamente, tm por finalidade separar as substncias em suspenso no esgoto, incluindo a remoo de slidos grosseiros, slidos decantveis e slidos flutuantes. Mas qualquer outro processo em que h predominncia dos fenmenos fsicos constitui um processo fsico de tratamento, como remoo da umidade do lodo, filtrao dos esgotos, incinerao do lodo, diluio dos esgotos e homogeneizao dos esgotos.

PROCESSOS FSICOS:


DO ESGOTO



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so os processos em que h utilizao de produtos qumicos e so raramente adotados isoladamente.

A necessidade de se utilizar produtos qumicos tem sido a principal causa da menor aplicao do processo.

Via de regra, utilizado quando o emprego de processos fsicos ou biolgicos no atendem ou no atuam eficientemente nas caractersticas que se deseja reduzir ou remover. Os processos qumicos comumente adotados em tratamento de esgoto so: a floculao, a precipitao qumica, a elutriao, a oxidao qumica, a clorao e a neutralizao ou correo do pH.

PROCESSOS QUMICOS:

Obs. A elutriao corresponde a um processo de

separao em que um fluxo ascendente de lquido vai arrastar as partculas slidas que, consoante

as suas densidades vo posicionar-se a diferentes nveis, podendo mesmo ser transportadas para fora do tanque mediante controlo adequado do

fluxo

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DO ESGOTO



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so os processos que dependem da ao de microorganismos presentes nos esgotos.

os fenmenos inerentes respirao e alimentao so predominantes na transformao dos componentes complexos em compostos simples, tais como sais minerais, gs carbnico e outros.

Esses processos procuram reproduzir, em dispositivos racionalmente projetados, os fenmenos biolgicos encontrados na natureza, condicionando-os em rea e tempo economicamente justificveis.

Os principais processos biolgicos de tratamento de esgoto so a oxidao biolgica (lodos ativados, filtros biolgicos, valos de oxidao e lagoas de estabilizao) e digesto de lodo (aerbia e anaerbia, fossas spticas).

PROCESSOS BIOLGICOS:


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Alm dos processos mencionados anteriormente, vrios outros tm resultado de pesquisas ou so de implantao mais recente, constituindo, muitas vezes, o que se tem chamado de tratamento avanado.

A tcnica do tratamento de esgotos tem evoludo de forma extraordinria e estes outros processos especiais constituiro formas normais de tratamento medida que o desenvolvimento tecnolgico tornar mais econmica e simples sua aplicao.

Entre eles, pode-se citar: filtrao rpida, adsoro, eletrodilise, troca de ons e osmose inversa.

OUTROS PROCESSOS:

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O FLUXO DE TRATAMENTO



A quantidade total de esgoto a ser tratado em um sistema funo da populao e da indstria local a serem atendidas durante o perodo de

projeto.

Conforme definio, tambm devem ser consideradas as infiltraes da gua de chuva e do lenol fretico. O volume de esgoto produzido

por ano pode ser controlado pelas vazes obtidas nos medidores

instalados em pontos determinados do sistema, especialmente na entrada

das estaes de tratamento.

O processo de tratamento do esgoto pode adotar diferentes tecnologias para depurao do efluente; mas, de modo geral segue um fluxo,

conforme apresentado na sequncia.

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Atualmente, existem inmeros processos para o tratamento de esgoto, individuais ou combinados. A deciso pelo processo a ser

empregado, deve-se levar em considerao, principalmente, as

condies do curso dgua receptor (estudo de autodepurao e os

limites definidos pela legislao ambiental) e da caracterstica do

esgoto bruto gerado.

necessrio certificar-se da eficincia de cada processo unitrio e de seu custo, alm da disponibilidade de rea (IMHOFF

e IMHOFF, 1996).

O tratamento de esgoto usualmente classificado atravs dos seguintes nveis: Tratamento preliminar; Tratamento

primrio; Tratamento secundrio; Tratamento tercirio e

Desinfeco.


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EXEMPLO DA ETE DE FRANCA/SP

NVEIS DO TRATAMENTO DE ESGOTOS



Compreende na remoo de grandes slidos e areia para proteger as demais unidades de tratamento, os dispositivos de transporte (bombas e

tubulaes) e os corpos receptores.

A remoo da areia previne a ocorrncia de abraso nos equipamentos e tubulaes e facilita o transporte dos lquidos.

Este tratamento feito com o uso de grades que impedem a passagem de trapos, papis, pedaos de madeira, e outros materiais particulados

grosseiros. Exemplos: caixas de areia, para reteno deste material; e

tanques de flutuao para retirada de leos e graxas em casos de esgoto

industrial com alto teor destas substncias.

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TRATAMENTO PRELIMINAR

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TRATAMENTO PRELIMINAR

Caixa de areia aps gradeamento.



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Os esgotos ainda contm slidos em suspenso no grosseiros cuja remoo pode ser feita em unidades de sedimentao, reduzindo a

matria orgnica contida no efluente.

Os slidos sedimentveis e flutuantes so retirados atravs de mecanismos fsicos, via decantadores. Os esgotos fluem vagarosamente

pelos decantadores, permitindo que os slidos em suspenso de maior

densidade sedimentem gradualmente no fundo, formando o lodo

primrio bruto.

Os materiais flutuantes como graxas e leos, de menor densidade, so removidos na superfcie. A eliminao mdia do DBO de 30%.

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TRATAMENTO PRIMRIO


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Decantador primrio circular.



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A funo dessa unidade clarificar

o esgoto, removendo os

slidos que isoladamente ou em flocos podem sedimentar seu

prprio peso

as partculas que sedimentam, ao se acumularem no fundo do decantador, formam o chamado lodo primrio, que da retirado. Nessa unidade,

normalmente aproveita-se tambm para remoo de flutuantes: espuma, oles e graxa acumulados na superfcie.



processa, principalmente, a remoo de slidos e de matria orgnica no sedimentvel e, eventualmente, nutrientes como nitrognio e

fsforo. Aps as fases primria e secundria a eliminao de DBO deve

alcanar 90%. a etapa de remoo biolgica dos poluentes e sua

eficincia permite produzir um efluente em conformidade com o padro

de lanamento previsto na legislao ambiental.

Basicamente, so reproduzidos os fenmenos naturais de estabilizao da matria orgnica que ocorrem no corpo receptor, sendo que a

diferena est na maior velocidade do processo, na necessidade de

utilizao de uma rea menor e na evoluo do tratamento em condies

controladas.

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TRATAMENTO SECUNDRIO

predominam mecanismos biolgicos, com objetivo principal de remoo de matria

orgnica e de nutrientes (nitrognio e fsforo)


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O tratamento secundrio, geralmente consistindo num processo biolgico, do tipo lodo ativado ou do tipo filtro biolgico, onde a

matria orgnica coloidal consumida por microorganismos nos

chamados reatores biolgicos.

Estes reatores so normalmente constitudos por tanques com grande quantidade de microrganismos aerbios, havendo por isso a necessidade

de promover o seu arejamento. O esgoto sado do reator biolgico

contem uma grande quantidade de microrganismos, sendo reduzida a

matria orgnica remanescente.

Os microrganismos sofrem posteriormente um processo de sedimentao nos designados sedimentadores (decantadores)

secundrios. Terminado o tratamento secundrio, as guas residuais

tratadas apresentam um reduzido nvel de poluio por matria orgnica,

podendo na maioria dos casos, serem admitidas no meio ambiente

receptor SIS

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TRATAMENTO SECUNDRIO



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TRATAMENTO SECUNDRIO - RESUMO


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constitui de uma forma simples de tratamento de esgoto, baseando-se principalmente em movimento de terra de escavao e preparao de

taludes. Alm do objetivo principal de remoo da matria rica em

carbono, as lagoas realizam tambm o controle de organismos

patognicos em alguns casos.

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TRATAMENTO SECUNDRIO - EX: LAGOAS DE ESTABILIZAO

Lagoa facultativa



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LAGOAS DE ESTABILIZAO

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SISTEMA DE LAGOAS DE ESTABILIZAO



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DEFINIO

=> constituem-se na forma mais simples para tratamento de esgotos, apresentando diversas variantes com diferentes nveis de simplicidade operacional e requisitos de rea.

PRINCIPAIS SISTEMAS

Lagoas Facultativas Lagoas Anaerbias Lagoas Facultativas Lagoas Aeradas Facultativas Lagoas Aeradas de Mistura Completa Lagoas de Decantao Lagoa de Maturao

LAGOAS FACULTATIVAS



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=> A DBO solvel e finamente particulada estabilizada aerobiamente por bactrias dispersas no meio lquido, ao passo que a DBO suspensa tende a sedimentar, sendo estabilizada anaerobiamente por bactrias no fundo da lagoa. O oxignio requerido pelas bactrias aerbias fornecido pelas algas, atravs da fotossntese.

DBO

CO2

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Algas Bactrias

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ssntese

Res

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ao

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LAGOA ANAERBIA/ LAGOA FACULTATIVA



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=> A DBO em torno de 50 % estabilizada na lagoa anaerbia (mais profunda e com menor volume), enquanto a DBO remanescente removida na lagoa facultativa. O sistema ocupa uma rea inferior ao de uma lagoa facultativa nica.

LAGOA AERADA FACULTATIVA



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=> Os mecanismos de remoo da DBO so similares aos de uma lagoa facultativa. No entanto, o oxignio fornecido por aeradores mecnicos, ao invs de atravs da fotossntese. Como a lagoa tambm facultativa, uma grande parte dos slidos do esgoto e da biomassa sedimentada, decomposta anaerobiamente no fundo.

O2 obtido atravs de aeradores Dimenses menores que as facultativas convencionais Consumo de energia eltrica Tempo de deteno tpico 5 a 10 dias

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LAGOA AERADA DE MISTURA COMPLETA/LAGOA

DECANTAO



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OS

A energia introduzida por unidade de volume da lagoa elevada, o que faz com que os slidos (principalmente a biomassa) permaneam dispersos no meio lquido, ou em mistura completa. A decorrente maior concentrao de bactrias no meio lquido aumenta a eficincia do sistema na remoo de DBO, o que permite que a lagoa tenha um volume inferior ao de uma lagoa aerada facultativa. No entanto, o efluente contem elevados teores de slidos (bactrias), que necessitam ser removidos antes do lanamento no corpo receptor. A lagoa de decantao a jusante proporciona condies para esta remoo. O lodo da lagoa de decantao deve ser removido em perodos de poucos anos.

LAGOA AERADA DE MISTURA COMPLETA/LAGOA

DECANTAO



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Os slidos so mantidos em suspenso e mistura completa

Maior contato matria orgnica bactria

Tempo de deteno tpico 2 a 4 dias

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LAGOA DE MATURAO



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O objetivo principal da lagoa de maturao a remoo de patognicos.

Nas lagoas de maturao predominam condies ambientais adversas para os patognicos, como radiao ultra-violeta, elevado pH, elevado OD, temperatura mais baixa que a do corpo humano, falta de nutrientes e predao por outros organismos.

As lagoas de maturao constituem um ps-tratamento de processos que objetivem a remoo da DBO, sendo usualmente projetadas como uma srie de lagoas, ou como uma lagoa nica com divises por chincanas.

A eficincia na remoo de coliformes bastante elevada.

LAGOA DE MATURAO



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fase final de todo um processo de limpeza da gua, ltima lagoa de tratamento da gua que

passa para ir para o rio.

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REATORES ANAERBIOS

REATORES ANAERBIOS



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O processo anaerbio est atravs dos reatores de manta de lodo ativado que apresentam inmeras vantagens em relao ao processo aerbio convencional, aplicando em locais com temperaturas elevadas, como o caso da maioria dos municpios brasileiros, este sistema se apresenta como uma soluo devido o baixo consumo de energia, baixa produo de lodo, desidratao do lodo, eficiente remoo de DBO e DQO, dentre outros (CHERNICHARO, 1997)..

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REATORES ANAERBIOS



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A biomassa cresce dispersa no meio

A biomassa se aglutina formando grnulos

Fluxo de lquido ascendente

Formao de gases (CH4 e CO2)

Baixa produo de lodo

Af luente

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af luente

Compartimento de decantao

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lodo

Compartimento de digesto

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LODOS ATIVADOS

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Os slidos so recirculados do fundo da unidade de decantao, por

meio de bombeamento para a unidade de aerao.

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Os slidos so recirculados do fundo da unidade de decantao, por meio de bombeamento para a unidade de aerao.

O processo de lodos ativados consiste em se provocar o desenvolvimento de uma cultura microbiolgica na forma

de flocos (lodos ativados) em um tanque de aerao, que alimentada pelo efluente a tratar.

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LODO ATIVADO



Os slidos so recirculados do fundo da unidade de decantao, por meio de bombeamento para a unidade de aerao.

- Qe, Qs, Qr e Qdle: Vazes de entrada, sada, retorno de lodo, e de descarte de lodo em excesso, em m3/d; - DBOe e DBOs: Valores de DBO de entrada e sada; - COe e COs: Cargas Orgnicas de entrada e sada, em kg DBO/d;


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FILTROS BIOLGICOS

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FILTROS BIOLGICOS



A biomassa cresce aderida a um meio suporte

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Sistemas aerbios Leito de material grosseiro ( pedras, ripas ou plstico)

Aplicao de esgoto na forma de jatos ou gotas Crescimento bacteriano na superfcie do material do leito




remoo de poluentes txicos ou no biodegradveis ou eliminao adicional de poluentes no degradados na fase secundria.

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TRATAMENTO TERCERIO

objetiva a remoo de poluentes especficos (usualmente txicos ou compostos no biodegradveis) ou ainda, a remoo

complementar de poluentes no suficientemente removidos no tratamento

secundrio. O tratamento tercirio bastante raro no Brasil.

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grande parte dos microorganismos patognicos foi eliminada nas etapas anteriores, mas no a sua totalidade. A desinfeco total pode ser

feita pelo processo natural - lagoa de maturao, por exemplo - ou

artificial - via clorao, ozonizao ou radiao ultravioleta.

a lagoa de maturao demanda grandes reas pois necessita pouca profundidade para permitir a penetrao da radiao solar ultravioleta.

Entre os processos artificiais, a clorao o de menor custo mas pode

gerar subprodutos txicos, como organoclorados. A ozonio muito

dispendiosa e a radiao ultravioleta no se aplica a qualquer situao.

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DESINFECO

ESQUEMA USUAL DE ETE



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Eng. Civil, MSc. Danilo Gonalves Batista

Documents

Sistemas de tratamento de Esgotos.pdf