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Tratamento Biológico de Tratamento Biológico de EfluentesEfluentes
Curso de Pós-Graduação Lato Sensu em Biotecnologia
DISPOSIÇÃO FINAL DE RESÍDUOS
# em corpos d’água
# na rede pública de esgotos
# no solo
# no mar
# em poços profundos
Legislação Ambiental Federal
Legislação Ambiental dos Estados e Municípios
ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICASwww.abnt.org.br
Normas ABNT:
NBR 9896 – Poluição das águas
NBR 9800 – Critérios para lançamento de efluentes líquidos industriais no sistema coletor público de esgoto sanitário
NBR 9897 – Planejamento de amostragem de efluentes líquidos e corpos receptores
NBR 9898 – Preservação e técnicas de amostragem de efluentes líquidos e corpos receptores
Normas FEEMA
NT – 202.R-10 – Critérios e padrões de lançamento de efluentes líquidos
DZ - 205-R-05 – Diretriz de controle de carga orgânica em efluentes líquidos de origem industrial
DZ – 215-R-01 – Diretriz de controle de carga biodegradável em efluentes líquidos de origem não industrial
ANA – AGÊNCIA NACIONAL DAS ÁGUASwww.ana.gov.br
FEEMA - Fundação Estadual de Engenharia de Meio Ambiente
Regula o uso das águas dos rios lagos de domínio da União
TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS
Principais causas e características poluentes das águas residuárias:
- Matéria orgânica ⇒ redução da DBO
- Compostos tóxicos ⇒ metais pesados, cianetos, sulfatos, etc
- Sais inorgânicos de Ca e Mg
- Nutrientes (N e P) ⇒ eutrofização
- Microrganismos patogênicos
- pH, temperatura
- Óleos, graxas, espumas ⇒ interferem na reoxigenação
Medida da quantidade de matéria orgânica
DBO: quantidade de oxigênio requerida por unidade de resíduo, para estabilização da matéria orgânica biodegradável
(normalmente medida após 5 dias de incubação a 20oC através de organismos vivos ou de suas enzimas).
É geralmente expressa em mg O2 consumido/L de água residuária.
ALPHA – Standard methods for the examination of water and wastewater. 25 th ed. American Publish Health Association, 1998.
Analisadores de DBO
DQO: quantidade de oxigênio necessária para oxidação da matéria orgânica da amostra através de dicromato de potássioem meio ácido na presença de catalisadores.
DQODBO = 2
COT: carbono orgânico total, medido por métodos instrumentais.
TRATAMENTO PRIMÁRIO
TRATAMENTO SECUNDÁRIO
TRATAMENTO TERCIÁRIO
Gradeamento Lagoas Troca iônica
Câmara de areia Lodos ativados Carvão ativado
Sedimentação primária Filtro biológico Filtração
Flotação Digestão anaeróbia Coagulação
Fases do tratamento de águas residuárias:
Fases do tratamento de águas residuárias:
Requisitos para o sucesso do tratamento aeróbio:
pH 6-8
DBO:N:P = 100:5:1
O2 > 2 mg L -1
Tratamento aeróbioTratamento aeróbio
Principais processos aeróbios aplicáveis aos resíduos industriais:
Lodos ativados
Filtros biológicos
Lagoas aeróbias
LODOS ATIVADOS
Sistema no qual uma massa biológica cresce e flocula, sendo continuamente recirculada e colocada em contato com a matéria orgânica do despejo líquido na presença de oxigênio puro, ou através de aeradores mecânicos de superfície.
Tratamento aeróbioTratamento aeróbio
Microrganismos presentes no lodo:
Tratamento aeróbioTratamento aeróbio
“Bulking”⇐Sphaerotilus,
Beggiatoa, Thiothirx, Lecicothrix, Geotrichum
⇒ Pseudomonas, Zooglea,
Achromobacter, Flavobacterium,
Nocardia, Mycobacterium
+Nitrosomonas,
Nitrobacter
Estequiometria:
Oxidação e síntese:
COHNS + O2 + nutrientes → O2 + NH3 + C5H7NO2 + outros prods finais Matéria celulas orgânica novas
Fase endógena:
C5H7NO2 + 5O2 → 5 CO2 + 2H2O + NH3 + energia celulas
113 160 1 1.42
Tratamento aeróbioTratamento aeróbio
Parâmetros de dimensionamento dos tratamentos com lodos:
- Cargas orgânicas ⇒ Kg DBO/Kg SSTA . dia
SSTA – sólidos suspensos no tanque de aeração
0,05 Kg DBO/Kg SSTA.dia (em casos de aeração prolongada)
1 a 2 Kg DBO/Kg SSTA.dia (lodos ativados de alta capacidade)
0,3 Kg DBO/Kg SSTA.dia (lodos de capacidade convencional)
Tempo de retenção nos tanques de aeração: 4-8 horas 3-5 dias
Tratamento aeróbioTratamento aeróbio
FILTROS BIOLÓGICOS
Sistema constituído de um leito de material ao qual os micror-ganismos aderem e através do qual o efluente é percolado, apósser distribuído sobre o topo do leito por um distribuidor rotativo geralmente acionado pela reação do jato do líquido.
Filtros biológicos
Microrganismos: predominância de bactérias, seguidas pelos protozoários, micrometazoários e fungos.
Obs: ambientes aeróbio e anaeróbio
Tratamento aeróbioTratamento aeróbio
Filtro biológico
Tratamento aeróbioTratamento aeróbio
Considerações sobre os materiais de enchimento:
• elevado volume de vazios
• elevada área superficial
• estruturalmente forte para suportar o próprio peso + peso
limo
• ser leve para reduzir custos das obras civis e construções
mais altas e que ocupem menor espaço
• biológica e quimicamente inerte
• baixo custo por unidade de BOD removida
Tratamento aeróbioTratamento aeróbio
* Pedra britada, pedregulho, sabugo de milho, materiais sintéticos (geralmente plástico)
Tipo de material de enchimento
A recirculação quando realizada:
• promove retorno dos microrganismos ativos
• a matéria orgânica entra em contato com o material ativo mais
de uma vez
• diluição de concentração da matéria orgânica afluente
• aumento da taxa de aplicação hidráulica sem alteração sensível
na taxa de aplicação orgânica
• regularização na vazão de alimentação
* Taxa de recirculação = vazão de recirculação/vazão de alimentação
Deve variar de 0,5 a 4,0
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Grandes tanques de pequena profundidade definidos por diques de terra
As águas são tratadas por processos inteiramente naturais, envolvendo principalmente bactérias e algas
As algas tem o papel de fornecedores de oxigênio para as bactérias para a degradação da matéria orgânica
Tratamento aeróbioTratamento aeróbio
Luz
O2
Algas(fotossíntese)
Bactérias(respiração)
CO2Sais minerais
Águas residuárias
Tratamento aeróbioTratamento aeróbio
Classificação das lagoas de estabilização
• Lagoas fotossintéticas Pouco profundas (0,3 a 0,5m) Projetadas para águas residuárias pré-decantadas Utiliza cargas de 7 a 14 DBO/m3 dia
• Lagoas facultativas Profundidade (0,1 a 2,0m) Condições aeróbias próximas á superfície Decomposição anaeróbia dos sólidos no fundo Utiliza cargas de 9 a 21 DBO/m3 dia
• Lagoas anaeróbias Pouco profundas (0,3 a 0,5m) Projetadas para cargas orgânicas relativamente elevadas Usadas no pré-tratamento de águas residuárias Geralmente seguidas de lagoas facultativas Utiliza cargas de 100 a 400 DBO/m3 dia
Tratamento aeróbio/ facultativo/ anaeróbioTratamento aeróbio/ facultativo/ anaeróbio
LAGOAS AERADASSeguidas de um sistema de separação de sólidos (decantação), fornecem uma eficiência de remoção de DBO bastante elevada, mesmo a baixas idades de lodo.
Ocupa uma área da ordem de 1 a 10% da necessária para lagoas de estabilização fotossintética.
Tratamento aeróbio/facultativoTratamento aeróbio/facultativo
Lagoa aerada
Tratamento anaeróbioTratamento anaeróbio
DIGESTÃO ANAERÓBIA (Tanques sépticos e Biodigestores)
• Fermentação bacteriana com conseqüente degradação da matéria orgânica complexa em metano e gás carbônico
• Metade séc XIX – utilização para tratamento de esgoto doméstico
• Século XX – digestores para produção de gás metano a partir de esterco / desenvolvimento de biodigestores e equipamentos auxiliares
Características da digestão anaeróbia
Processo mais lento que o aeróbio, exigindo maiores tempos de retenção
Fase limitante - formação de metano
Condições para as bactérias metanogênicas: 35-37 oC e 57-59 oC
pH ~ 7,0
Tempo de retenção
30-60 dias
Tratamento anaeróbioTratamento anaeróbio
Bactérias facultativas e anaeróbias
Clostridium sp, Peptococcus anaerobus,
Bifidobacterium sp, Lactobacillus, Actinomyces,
Escherichia coli
Bactérias metanogênicas
Methanobacterium, Methanocillus,
Methanococcus, Methanosarcina
Tratamento anaeróbioTratamento anaeróbio
Tipos de biodigestores
Tempo de retenção~15 dias
TIPO DE TRATAMENTO APLICAÇÃO CARGA REQUERIMENTOS ADICIONAIS
FILTRO BIOLÓGICO esgoto sanitário e despejos industriais
250 - 700g DBO/m3.dia decantador primário
decantador secundário (recirculação)
LODO ATIVADO esgoto sanitário e despejos industriais
180 -3600g DBO/m3.dia decantador primário
decantador secundário (recirculação)
LAGOA AERADA são raras
esgoto sanitário e despejos industriais
100 a 300g DBO/m3.dia decantador primário ausência de recirculação de lodo
LAGOA ANAERÓBIA esgoto sanitário e despejos industriais
< 20g resíduo seco/litro geralmente em associação anaeróbia-aeróbia
TANQUES SÉPTICOS esgoto sanitário (pequenas residencias ou aglomerados urbanos)
alguns despejos industriais para infiltração em solo
< 20g resíduo seco/litro recirculação do efluente com ou sem decantação
BIODIGESTORES esgoto sanitário e despejos industriais
> 50g resíduo seco/litro recirculação do efluente com ou sem decantação
Produção de biogás
Tratamento anaeróbioTratamento anaeróbio
Tratamento anaeróbioTratamento anaeróbio
Produção de biogás
TRATAMENTO BIOLÓGICO DE RESÍDUO SÓLIDO (Composto)
Os processos aeróbios e anaeróbios ocorrem sucessivamente
• Fase aeróbia:
pH ácido, 35oC (degradação carboidratos simples)
pH ácido, 60-65oC (decomposição de proteínas)
pH alcalino, 70-75oC (menor ação microbiológica, perda N)
pH alcalino, 37oC (degradação celulose e carboidratos resistentes)
• Fase anaeróbia: Desenvolvimento de bactérias produtoras de ácidos e metânicas
Formação do composto
CompostagemProcesso anaeróbio
Em desuso: atração de moscas e roedores mal odor “chorume”
Compostagem
Tratamento aeróbioTratamento aeróbio
Tratamento aeróbioTratamento aeróbio
Compostagem
Fatores limitantes:
• Umidade: 40 – 70%
• Temperatura: 35-70 oC
• Relação Carbono/Nitrogênio: 30:1 a 50:1
Processo Bangalore (INDORE)
Usa valas no solo, revolvimento manual. Tempo de retenção de 120 a 180 dias. Usado na Índia.
Processo Bioestabilizador DANO
Cilindro rotatório com ligeira inclinação, com aeração forçada. Digestão de 1 a 5 dias. Muito usado na Europa.
Processo Earp - Thomas
Silo com oito compartimentos dispostos verticalmente. Braços móveis fazem os resíduos cairem de um andar para o outro, sendo o ar insuflado de baixo para cima. Usa inóculo patenteado. Digestão de 2 a 3 dias. Seu uso é frequente na Alemanha, Suiça, Itália, Grécia.
Tipos de digestores Tratamento aeróbioTratamento aeróbio
Processo Metro
Possuem separação e recuperação de materiais, duas etapas de redução de tamanho por medio de moinhos de martelo e sistema de adição de lodos. Usado nos EUA.
Processo Prat
Consiste em uma série de câmaras donde se deposita o resíduo, dispositivo para introdução de ar e durante a fermentação se adiciona uma solução de sulfato de sódio e carbonato de cálcio a fim de garantir a manutenção da relação carbono/ nitrogenio, umidade e pH. Há plantas na frança e Inglaterra.
Processo Beccari
A fermentação é inicialmente aeróbia, em compartimentos fechados. En seguida se provoca uma ventilação forçada para estimular o crescimiento de bactérias aeróbias.
Reactores de 20 a 200 m3. Leva 45 dias.
Tipos de digestores Tratamento aeróbioTratamento aeróbio