64
Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

Universidade Federal de Goiás – UFGInstituto de Química - IQ

Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos

Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

Page 2: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DOS ESGOTOS

Esgoto doméstico 99,9% de água e 0,1% sólidos orgânicos e Esgoto doméstico 99,9% de água e 0,1% sólidos orgânicos e inorgânicos, suspensos e dissolvidos e microrganismos.inorgânicos, suspensos e dissolvidos e microrganismos.

ÁguaÁgua

SólidosSólidos PoluiçãoPoluição

TratamentoTratamento

Page 3: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DOS ESGOTOS

Temperatura- Ligeiramente superior à da água de abastecimento; - Variação conforme as estações do ano; - Influência na atividade microbiana; influência na solubilidade dos gases; influência na velocidade de reações químicas; influência na viscosidade do líquido.

Cor- Esgoto fresco- Ligeiramente cinza. Esgoto séptico – Cinza escuro ou preto.

Odor- Esgoto fresco- Odor oleoso, relativamente desagradável. Esgoto séptico – Odor fétido (desagradável), devido ao gás sulfídrico e a outros produtos de decomposição. Despejos indústriais- odores característicos

Turbidez- Causada por uma grande variedade de sólidos em suspensão. Esgotos mais frescos ou mais concentrados geralmente maior turbidez

Page 4: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DOS ESGOTOS

SÓLIDOS TOTAIS

Em suspensãoFração dos sólidos orgânicos e inorgânicos que são retidos em filtro de papel com aberturas de dimensões padronizadas (0,45 a 2,0 µm)

Fixos Voláteis

Componentes minerais, não incineráveis, inertes, dos sólidos em suspensão

Componentes orgânicos dos sólidos em suspensão

Page 5: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DOS ESGOTOS

SÓLIDOS TOTAIS

DissolvidosFração dos sólidos orgânicos e inorgânicos que não são retidos em filtro de papel com aberturas de dimensões padronizadas (0,45 a 2,0 µm). Englobam também os coloidais.

Fixos Voláteis

Componentes minerais, dos sólidos dissolvidos

Componentes orgânicos dos sólidos dissolvidos

Sedimentáveis

Fração dos sólidos orgânicos e inorgânicos que sedimenta em 1 hora no cone Imhoff. Indicação aproximada da sedimentação em um tanque de decantação

Page 6: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Totais (ST)

(1000 mg/L)

Em suspensão (SS ou ST)

(350 mg/L)

Dissolvidos (SD ou SDT)

(650 mg/L)

Fixos (SSF)

(50 mg/L)

Voláteis (SSV)

(300 mg/L)

Fixos (SDF)

(400 mg/L)

Voláteis (SDV)

(250 mg/L)

Page 7: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DOS ESGOTOS

MATÉRIA ORGÂNICA- Mistura heterogênea de diversos compostos orgânicos. Principais componentes: proteínas, carboidratos e lipídios

Determinação indireta

DBO 5 DQO DBO ÚLTIMA

Determinação direta

COT

Page 8: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DOS ESGOTOS

NITROGÊNIO TOTAL O nitrogênio total inclui o nitrogênio orgânico, amônia, nitrito e nitrato. É um nutriente indispensável para o desenvolvimento dos microrganismos no tratamento biológico. O nitrogênio orgânico e a amônia compreendem o denominado nitrogênio total Kjeldahl (NTK)

Nitrogênio orgânico Amônia nitrito nitrato

Page 9: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

Ionização do NH3 Amônia

NH3 + H2O ⇆ NH4OH ⇆ NH4+

+ OH-

N..

HH H

+ O..

H H.. ⇆

N

HH H

H+

OH-

+⇆

N

HH H

H+

OH-

Page 10: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

Dependência do teor de NH3 em função do pH

pHpH Teor de NHTeor de NH33 [%][%]

66 00

77 11

88 44

99 2525

1010 7878

1111 9696

1212 100100

Em soluções aquosas, o equilíbrio entre NH3 e NH4+ depende do pH .

NH4+ + OH-NH3 + H2O

Em 2ppm de amônia em pH 7,0

somente 1% é tóxica.

Page 11: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PROCESSO DE NITRIFICAÇÃO/DESNITRIFICAÇÃO

NitrificaçãoNitrificação

2NH4+ -N + 3O2 2NO2

- – N + 4H+ + 2H2O(Nitrosomas)

2NO2

- – N + 3O2 2NO3- – N

(Nitrobacter)

DesnitrificaçãoDesnitrificação2NO3

- – N+ 2H+ N2 + 2,5 O2 + O2 + H2O

Page 12: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DOS ESGOTOS

FOSFÓRO TOTAL O fósforo total existe na forma orgânica e inorgânica. É um nutriente indispensável no tratamento biológico.

Fósforo orgânico- combinado à matéria orgânica

Fósforo inorgânico- ortofosfato e polifosfato

Page 13: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DOS ESGOTOS

pH.

Cloretos- Provenientes da água de abastecimento e dos dejetos humanos.

Alcalinidade- Indicador da capacidade tampão do meio (resistência às variações do pH). Devido à presença de bicarbonato, carbonato e íon hidroxila.

• CO32- + 2H+ HCO3

- (1)

• HCO3- + H+ H2CO3 (2)

• H2CO3 2 H+ + CO32- (3)

• Na2CO3 2 Na+ + CO32- (4)

Óleos e graxas- Fração da matéria orgânica solúvel em hexanos. Nos esgotos domésticos, as fontes são óleos e gorduras utilizados nas comidas.

Page 14: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Sólidos.

Nitrogênio

Indicadores de matéria orgânica

Fósforo

Indicadores de contaminação fecal

Page 15: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

MATÉRIA ORGÂNICA CARBONÁCEA (DBO)

Matéria orgânica (COHNS) + O2 + bactérias CO2 + H2O + NH3 + outros produtos finais + energia

Page 16: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

DEMANDA ÚLTIMA DE OXIGÊNIO (DBO u)

0 5 10 15Tempo (dias)

DBO mgL-1

20

DBO última

DBO 5

Page 17: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Faixas típicas da relação DBOu/DBO5

OrigemOrigem DBOu/DBO5DBOu/DBO5

Esgoto concentrado 1,1-1,5

Esgoto de baixa concentração 1,2-1,6

Efluente primário 1,2-1,6

Efluente secundário 1,5-3,0

Page 18: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Faixas típicas da relação DQO/DBO5

Relação DQO/DBO baixaRelação DQO/DBO baixa

A fração biodegradável é elevadaA fração biodegradável é elevada

Indicação para o tratamento biológicoIndicação para o tratamento biológico

< cerca de 2,5< cerca de 2,5

Relação DQO/DBO intermediária

A fração biodegradável não é elevada

Estudos de tratabilidade para verificar viabilidade do tratamento biológico

Entre cerca de 2,5 e 3,5

Relação DQO/DBO elevada

A fração inerte (não biodegradável) é elevada

Possível indicação para tratamento fisico-químico

> Cerca de 3,5 ou 4,0

Page 19: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Carbono Orgânico Total (COT)

No método direto, o carbono orgânico presente na amostra é medido de duas formas; na

primeira, o carbono inorgânico (IC) é removido por meio de um tratamento ácido, normalmente

com HCl, H3PO4, H2SO3, ou H2SO4, assumindo-se que todo IC está na forma de carbonatos e

que esses reagem rápida e completamente com o meio ácido produzindo CO2. Após a

acidificação e remoção do IC, o OC não volatilizado (purgado) remanescente na amostra é

submetido a um método de oxidação que pode ser térmico ou química ou ainda por raios

ultravioletas, sendo o CO2 produzido nesta oxidação, novamente arrastado por um gás inerte até

um detector específico onde é efetuada a leitura e finalmente através de uma curva de

calibração, obtido os resultados de níveis de COT.

Page 20: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Carbono Orgânico Total (COT)

No método indireto, o carbono orgânico (OC) é obtido por meio da substração do carbono

inorgânico (IC) do conteúdo total de carbono presente na amostra, determinados isoladamente,

isto é, OC= TC- IC. O carbono inorgânico é obtido pela acidificação da amostra a exemplo do

método anterior sendo o IC quantificado. Em outra amostra, o carbono total é obtido pela

oxidação química com persulfatos conjuntamente com raios ultravioletas ou persulfatos sob

aquecimento, seguindo-se com o arraste, com um gás inerte. Outra técnica de oxidação para o

carbono total é via termocatalítica onde a amostra é submetida a temperaturas da ordem de

6800C ou maiores.

Page 21: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Nitrogênio

Forma Fórmula Estado de oxidação

Nitrogênio molecular N2 0

Nitrogênio orgânico Variável Variável

Amônia livre NH3 -3

Íon amônio NH4+ -3

Íon nitrito NO2- +3

Íon nitrato NO3- +5

Page 22: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Poluição das águas

-O nitrogênio é um elemento indispensável para o crescimento de algas, podendo por isso, em certas condições, conduzir a fenômenos de eutrofizaçãoeutrofização de lagos e represas;

-O nitrogênio, nos processos de conversão de amônia a nitrito e deste a nitrato (nitrificação), implica no consumo de oxigênio dissolvido consumo de oxigênio dissolvido no corpo d’ água receptor;

-O nitrogênio na forma de amônia livre é diretamente tóxico aos peixesamônia livre é diretamente tóxico aos peixes;

- O nitrogênio na forma de nitrato está associado a doenças como a metahemoglobinemia.

O nitrito – hemoglobina sangue- impedindo a absorção e o transporte de oxigênio para as células- o O nitrito – hemoglobina sangue- impedindo a absorção e o transporte de oxigênio para as células- o bebê torna-se azul e sofre de insuficiência respiratóriabebê torna-se azul e sofre de insuficiência respiratória

Page 23: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Tratamento de esgotos

Condição Forma predominante do nitrogênio

Esgoto bruto Nitrogênio orgânico,

Amônia

Poluição recente em um curso d’ água Nitrogênio orgânico,

Amônia.

Estágio intermediário da poluição em um curso d’ água

Nitrogênio orgânico,

Amônia

Nitrito (em menores concentrações)

Nitrato

Poluição remota em um curso d’ água Nitrato

Efluente de tratamento sem nitrificação Nitrogênio orgânico (em menores concentrações)

Amônia

Efluente de tratamento com nitrificação Nitrato

Efluente de tratamento com nitrificação/desnitrificação

Concentrações mais reduzidas de todas as formas de nitrogênio.

Page 24: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Tratamento de esgotos

NTK= amônia + nitrogênio orgânico.

Forma predominante nos esgotos domésticos

NT= NTK + NO2- + NO3

- Nitrogênio total

Page 25: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

A amônia existe em solução tanto na forma de íon amônio (NH4+) como na forma livre,

não ionizada (NH3):

Tratamento de esgotos

pH Distribuição entre as formas de amônia

pH<8 Praticamente toda a amônia na forma de NH4

+

pH=9,5 Aproximadamente 50% NH3 e 50% NH4

+

pH>11 Praticamente toda a amônia na forma de NH3

Page 26: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

O fósforo nos esgotos domésticos apresenta-se na forma de fosfatos:

- Inorgânica (polifosfatos e ortofosfatos)- Origem principal nos detergentes e outros

produtos químicos domésticos

-Orgânica (ligada a compostos orgânicos)- origem fisiológica

Fósforo

Page 27: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

O fósforo nos detergentes ocorre, na água residuária bruta, na forma de polifosfatos

solúveis ou, após hidrólise, na forma de ortofosfatos. Os ortofosfatos são diretamente

disponíveis para o metabolismo biológico sem necessidade de conversões a formas

mais simples. A forma como os ortofosfatos se apresentam na água depende do pH.

Tais incluem PO43-, HPO4

2-, H2PO4-, H3PO4. Em esgotos domésticos típicos a forma

predominante é o HPO42-

Fósforo

Page 28: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Os polifosfatos são moléculas mais complexas com dois ou mais átomos de fósforo. Os

polifosfatos se transformam em ortofosfatos pelo mecanismo de hidrólise, a qual é um

processo lento, embora parte ocorra no próprio sistema de coleta de esgotos.

Fósforo

Fósforo solúvel: Principalmente polifosfatos e ortofosfatos (fósforo inorgânico),

acrescidos de uma pequena fração correspondente ao fósforo ligado à matéria orgânica

solúvel nos esgotos.

Fósforo particulado: (tudo na forma orgânica) ligado à matéria orgânica particulada

dos esgotos.

Page 29: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

O fósforo é um nutriente essencial para o crescimento dos microrganismos

responsáveis pela estabilização da matéria orgânica. Usualmente os esgotos

domésticos possuem um teor suficiente de fósforo, mas este pode estar deficiente

em certos despejos industriais.

A importância do fósforo associa-se principalmente aos seguintes aspectos:

O fósforo é um nutriente essencial para o crescimento de algas, podendo por isso,

em certa condições, conduzir a fenômenos de eutrofização de lagoas e represas.

Page 30: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Características físico-químicas dos esgotos sanitários

Parâmetros Faixa (mg/L) Típico (mg/L)

Sólidos totais 700-1350 1100

Em suspensão

Fixos

Voláteis

200-450

40-100

165-350

350

80

320

Dissolvidos

Fixos

Voláteis

500-900

300-550

200-350

700

400

300

Sedimentáveis (mL/L) 10-20 15

Page 31: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Características físico-químicas dos esgotos sanitários

Parâmetros Faixa (mg/L) Típico (mg/L)

DBO 250-400 300

DQO 450-800 600

DBO (u) 350-600 450

Page 32: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Características físico-químicas dos esgotos sanitários

Parâmetros Faixa (mg/L) Típico (mg/L)

Nitrogênio total 35-60 45

Amônia 15-25 20

Nitrito ≈ 0 ≈ 0

Nitrato 0-1 0

Page 33: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Características físico-químicas dos esgotos sanitários

Parâmetros Faixa (mg/L) Típico (mg/L)

Fósforo total 4-15 7

Fósforo orgânico 1-6 2

Fósforo inorgânico 3-9 5

Page 34: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Características físico-químicas dos esgotos sanitários

Parâmetros Faixa Típico

pH 6,7-8,0 7,0

Alcalinidade (mgCaCO3/L)

100-250 200

Metais tóxicos (mg/L) traços traços

Compostos orgân. Tóxicos (mg/L)

traços traços

Page 35: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Características efluentes industriais

Biodegradabilidade- Capacidade dos despejos de serem estabilizados por processos bioquímicos, através de microrganismos.

Tratabilidade – Facilidade dos despejos serem tratados por processos biológicos convencionais

Concentração de matéria orgânica: DBO dos despejos, a qual pode ser: a- mais elevada do que a dos esgotos domésticos (despejos predominantemente orgânicos, tratáveis por processos biológicos), ou inferior a dos esgotos domésticos (despejos não predominantemente orgânicos, em que é menor a necessidade de remoção da DBO, mas em que o caráter poluidor pode ser expresso em termos de outros parâmetros de qualidade).

Page 36: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Características efluentes industriais

Disponibilidade de nutrientes- O tratamento biológico exige um equilíbiro harmônico entre os nutrientes C:N:P. Tal equilíbrio é normalmente encontrado em esgotos domésticos.

Toxicidade - Determinados despejos industriais possuem constituintes tóxicos ou inibidores, que podem afetar ou inviabilizar o tratamento biológico.

Page 37: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Poluentes de importância nos efluentes industriais

Metais- Toxicidade aos seres humanos e a outras formas de vida animal e vegetal, através da disposição de águas residuárias em corpos d’ água e de lodo de agricultura e inibição de microrganismos responsáveis pelo tratamento biológico dos esgotos

Principais metais tóxicos: cádmio, chumbo, mercúrio, níquel, zinco, cromo, arsênio, alumínio e o bário.

Page 38: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Poluentes de importância nos efluentes industriais

Nos esgotos, a presença de metais está associada, principalmente, aos despejos das seguintes indústrias, lançados nas redes coletoras de esgotos urbanos:

-galvanoplastias;-indústrias químicas (formulação de compostos orgânicos, curtumes, indústrias farmacêuticas)-indústrias metálicas (fundições)-indústrias químicas (formulação de compostos inorgânicos, lavanderias, indústria de petroléo, formulação de corantes e pigmentos).

Page 39: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Poluentes de importância nos efluentes industriais

Micropoluentes orgânicos – Grande parte destes compostos são biodegradados lentamente e persistem no meio ambiente por longo período de tempo.Podem penetar na cadeia alimentar e, mesmo que não sejam detectáveis no corpo receptor, podem estar presentes em quantidades elevadas nos níveis tróficos mais altos devido à sua característica de bioacumulação. Quando ingeridos seus metabólitos podem ser mais tóxicos do que os produtos originais. Efeito sinérgico o efeito combinado pode ser maior que a soma dos efeitos exercidos individualmente.

Page 40: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Poluentes de importância nos efluentes industriais

Micropoluentes orgânicos – Vários poluentes são voláteis, podem ser transferidos para a atmosfera. A integridade estrutural do sistema de coleta de esgotos também é afetada, pois muitos compostos são corrosivos, inflamáveis e explosivos (metanol, metil, etil, cetona, hexano, benzeno, entre outros).Podem se concentrar no floco biológico causando inibição na digestão no lodo ou gerar um lodo com características perigosas. Podem não ser removidos e passar pela ETE até o manancial.

Page 41: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PRINCIPAIS OPÇÕES PARA LANÇAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS.

Page 42: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

NÍVEIS DO TRATAMENTO DOS ESGOTOS

Impacto ambiental do lançamento no corpo receptorImpacto ambiental do lançamento no corpo receptor Objetivos do tratamento (principais constituintes a serem Objetivos do tratamento (principais constituintes a serem

removidos).removidos). Nível tratamentoNível tratamento Eficiência de remoção desejadasEficiência de remoção desejadas

PreliminarPreliminar PrimárioPrimário SecundárioSecundário TerciárioTerciário

Page 43: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

Tratamento preliminar objetiva apenas a remoção dos sólidos Tratamento preliminar objetiva apenas a remoção dos sólidos

grosseiros;grosseiros;

Tratamento primário visa a remoção de sólidos sedimentáveis, Tratamento primário visa a remoção de sólidos sedimentáveis,

em decorrência, parte da matéria orgânica.em decorrência, parte da matéria orgânica.

Tratamento secundário- Mecanismos biológicos, o objetivo é Tratamento secundário- Mecanismos biológicos, o objetivo é

principalmente a remoção da matéria orgânica; e principalmente a remoção da matéria orgânica; e

eventualmente nutrientes nitrogênio e fósforo.eventualmente nutrientes nitrogênio e fósforo.

Tratamento terciário- Remoção de poluentes específicos Tratamento terciário- Remoção de poluentes específicos

(usualmente tóxicos ou compostos não biodegradáveis) (usualmente tóxicos ou compostos não biodegradáveis)

NÍVEIS DO TRATAMENTO DOS ESGOTOS

Page 44: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

NÍVEIS DO TRATAMENTO DOS ESGOTOSNível Remoção

Preliminar Sólidos em suspensão grosseiros (matérias de maiores dimensões e areia)

Primário -Sólidos em suspensão e sedimentáveis;

-DBO em suspensão (associada à matéria orgânica componente dos sólidos em suspensão sedimentáveis)

Secundário -DBO em suspensão

-DBO em suspensão finamente particulada

-DBO solúvel

Terciário -Nutrientes

-Organismos patogênicos

Compostos não biodegrádaveis

-Metais tóxicos

´-Sólidos inorgânicos dissolvidos

-Sólidos em suspensão remanescentes

Page 45: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

Fase sólida

REMOÇÃO: Sólidos grosseiros e areia

TRATAMENTO PRELIMINAR

GRADE DESARENADOR

MEDIDOR DE VAZÃO

Fase sólida

O mecanismo de remoçao da areia é simplesmente o da sedimentação: os grão de areia, devido à suas maiores dimensões e densidade vão para o fundo do tanque

Page 46: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito
Page 47: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

FINALIDADES DA REMOÇÃO DOS SÓLIDOS GROSSEIROS:

-Proteção dos dispositivos de transporte dos esgotos (bombas e tubulações);

-Proteção das unidades de tratamento subsequentes;

-Proteção dos corpos receptores.

TRATAMENTO PRELIMINAR

FINALIDADES BÁSICAS DA REMOÇÃO DE AREIA:

-Evitar abrasão nos equipamentos e tubulações;

-Eliminar ou reduzir a possibilidade de obstrução em tubulações, tanques, orifícios, sifões etc;

-Facilitar o transporte do líquido.

Page 48: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

MECANISMO DE REMOÇÃO DE AREIA:

Sedimentação: Os grãos de areia, devido às suas maiores dimensões e densidade

vão para o fundo do tanque, enquanto a matéria orgânica, sendo de sedimentação

bem mais lenta, permanece em suspensão.

TRATAMENTO PRELIMINAR

Page 49: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

TANQUE DE EQUALIZAÇÃO:

Em ETE tratando efluentes industriais, pode ser necessária a inclusão de um

tanque de equalização após o tratamento preliminar. Como a vazão afluente

usualmente varia bastante ao longo das horas do dia, pode ser interessante reduzir

esta variação, de forma a facilitar a operação das unidades de jusante, que passa a

trabalhar com uma vazão próxima a vazão média.

TRATAMENTO PRELIMINAR

Vazão variável

Misturador aerador

Bomba

Afluente

Vazão Média

Efluente

Page 50: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

TRATAMENTO PRIMÁRIO

REMOÇÃO: Sólidos em suspensão sedimentáveis; sólidos flutuantes.

TANQUES DE DECANTAÇÃO: Os esgotos fluem vagarosamente através dos

decantadores, permitindo que os sólidos em suspensão, possuindo uma densidade

maior do que a do líquido circundante, sedimentem gradualmente no fundo. Essa

massa de sólido é denominada lodo primário. Materiais flutuantes, como graxas e

óleos, tendo uma menor densidade que o líquido circundante, sobem para a

superfície dos decantadores, onde são coletados e removidos do tanque para

posterior tratamento.

Page 51: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

DECANTADORES

Page 52: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

DECANTADORES

Page 53: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

TRATAMENTO PRIMÁRIO

TRATAMENTO PRIMÁRIO AVANÇADO: Coagulação/Floculação- Os agentes

coagulantes podem ser sulfato de alumínio, cloreto férrico ou outro, auxiliado ou

não por um polímero. O fósforo pode ser também removido por precipitação. A

geração de lodo é maior, como resultado da maior quantidade de sólidos removidos

do líquido, bem como, dos produtos químicos adicionados. O lodo primário pode

ser digerido em digestores convencionais, mas em alguns casos pode ser também

estabilizado por meio de cal (estabilização alcalina).

Page 54: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

TRATAMENTO PRIMÁRIO

TANQUES SÉPTICOS: Usualmente utilizados para pequenas populações

contribuintes, são também uma forma de tratamento em nível primário. Os tanques

sépticos e suas variantes, como os tanques Imhoff (tanque séptico e câmaras

sobrepostas), são basicamente decantadores, onde os sólidos sedimentáveis são

removidos para o fundo, constituindo o lodo, a qual permanece no fundo dos

tanques por um tempo longo o suficiente (alguns meses) para a sua estabilização.

Esta estabilização se dá em condições aneróbias. Por este motivo, os tanques

sépticos são também denominados de decanto-digestores

Page 55: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

PROCESSOS FÍSICO-QUÍMICO ETE GOIÂNIAPROCESSOS FÍSICO-QUÍMICO ETE GOIÂNIA

DOSAGEM DE FEClDOSAGEM DE FECl33 e polímero aniônico e polímero aniônico

GRADEAMENTO – CHEGADA ESGOTOGRADEAMENTO – CHEGADA ESGOTO CENTRADOCENTRADO

LODOLODO

Page 56: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

TRATAMENTO SECUNDÁRIO

REMOÇÃO: Matéria orgânica:

Matéria orgânica dissolvida (DBO solúvel ou filtrada), a qual não é removida por processos meramente físicos, como o de sedimentação, que ocorre no tratamento primário;

Matéria orgânica em suspensão (DBO suspensa ou particulada), a qual é em grande parte removida no eventual tratamento primário, mas cujos sólidos de sedimentabilidade mais lenta persistem na massa líquida.

METABOLISMO BACTERIANO

BACTÉRIAS+ MATÉRIA ORGÂNICABACTÉRIAS

ÁGUA + GÁS CARBÔNICO (+ METANO, EM CONDIÇÕES ANAEROBIAS)

Page 57: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

TRATAMENTO SECUNDÁRIO

-Lagoas de estabilização;

-Processo de disposição sobre o solo;

-Reatores anaeróbios;

-Lodos Ativados;

-Reatores aeróbios.

Page 58: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

Principais mecanismos de remoção de poluentes no tratamento de esgotos

NÍVEIS DO TRATAMENTO DOS ESGOTOS

Sólidos

Sólidos grosseiros (> 1cm)- Gradeamento – Retenção de sólidos com

dimensões superiores ao espaçamento entre barras.

Sólidos em suspensão (> 1µm)- Sedimentação – Separação de partículas com

densidade superior ao esgoto

Sólidos dissolvidos (< 1µm)- Adsorção – Retenção na superfície de

aglomerados de bactérias ou biomassa.

Page 59: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

DBO em suspensão (> 1µm)- Sedimentação – separação de partículas com densidade superior a do esgoto. Adsorção – Retenção na superfície de aglomerados de bactérias ou biomassa. Hidrólise – Conversão da DBO suspensa em DBO solúvel, por meio de enzimas, possibilitando a sua estabilização. Estabilização – Utilização pelas bactérias como alimento, com conversão a gases, água e outros compostos inertes.

NÍVEIS DO TRATAMENTO DOS ESGOTOS

Matéria Orgânica (indireta)

DBO solúvel (< 1µm)- Adsorção – Retenção na superfície de aglomerados de bactérias ou biomassa. Estabilização – Utilização pelas bactérias como alimento, com conversão a gases, água e outros compostos inertes.

Page 60: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

NÍVEIS DO TRATAMENTO DOS ESGOTOS

Patógenos

Maiores dimensões (cistos de protozoários e ovos de helmintos)- Sedimentação- separação de patógenos de maiores dimensões e com densidade superior à do esgoto. Filtração- Retenção dos patógenos em um meio filtrante de granulometria adequada

Menores dimensões (bactérias e vírus)- Condições ambientais adversas- temperatura, pH, falta de alimento, competição com outras. Radiação ultravioleta- radiação do sol ou artificial. Desinfecção- Adição de algum agente desinfectante, como o cloro.

Page 61: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

NÍVEIS DO TRATAMENTO DOS ESGOTOS

Nitrogênio

Nitrogênio orgânico- Amonificação; Nitrogênio (Amônia)- nitrificação; assimiliação (incorporação da amônia na composição de células bacteriana), dessorção (escape da amônia livre para a atmosfera, em condições de elevado pH), cloração ao break point (Conversão da amônia a cloramina, através da presença de cloro); Nitrato – Desnitrificação.

Fósforo (fosfato)- Desfosfatação- (Assimilação em excesso de fosfóro do meio líquido por organismos acumuladores de fosfato, que ocorre ao se alternar condições aeróbios e anaeróbias). Precipitação- (Precipitação do fósforo em condições de pH elevado, ou através da adição de sais metálicos)- Filtração- (Retenção de biomassa rica em fósforo, após etapa de desfosfatação biológica).

Page 62: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

Operações, processos e sistemas de tratamento frequentemente utilizados para a remoção de poluentes dos esgotos domésticos

Sólidos em suspensão- Gradeamento, remoção da areia, sedimentação, disposição no solo

Matéria orgânica biodegrádavel- lagoas de estabilização, lodos ativados, reatores aeróbios com biofilmes, tratamento anaeróbio, disposição no solo.

Orgânismos patogênicos- lagoas de maturação, disposição no solo, desinfecção com produtos químicos, desinfecção com radiação ultravioleta.

Page 63: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

Operações, processos e sistemas de tratamento frequentemente utilizados para a remoção de poluentes dos esgotos domésticos

Nitrogênio- Nitrificação e desnitrificação biológica, lagoas de maturação e de alta taxa, disposição no solo, processos físico-químicos.

Fósforo- Remoção biológica, lagoas de maturação e de alta taxa, processos físico-químicos.

Lagoa de maturação- Predominam condições ambientais adversas tais como: radiação ultravioleta, elevado pH, falta de nutrientes e predação por outros microrganismos.

Page 64: Universidade Federal de Goiás – UFG Instituto de Química - IQ Níveis, processos e sistemas de tratamento de esgotos Profa.Dra.Núbia Natália de Brito

Referências Bibliográficas

Von Sperling, M. Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias. Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental- DESA. Universidade Federal de Minas Gerais. Volume 1. 3. edição. 2005.