Fundamentos do Controle de Poluição das Águas 30/11/2018
Fundamentos do Controle de Poluição
das Águas
30/11/2018
Desinfecção
• Inativação dos organismos patogênicos para proteção da saúde pública, evitando transmissão de doenças de veiculação hídrica
• Principais indicadores de contaminação:
– Coliformes Totais
– Coliformes Fecais ou Termotolerantes
– Enterecocos Fecais
Desinfecção
• Processos Naturais
– Lagoas de Estabilização
– Disposição Controlada no Solo
• Processos Artificiais
– Físico
– Químico
Desinfecção
• Lagoa de Estabilização (Maturação)
– Os agentes desinfetantes naturais são:
•Temperatura
• Insolação
•pH
•Escassez de alimento
Desinfecção
• Lagoa de Estabilização (Maturação)
– Os agentes desinfetantes naturais são:
•Organismos predadores
•Compostos Tóxicos
•Elevada concentração de OD
•Para cistos e protozoários principal mecanismo é a sedimentação
Desinfecção
• Disposição no solo
– Os agentes desinfetantes naturais são:
•Radiação UV
•Dessecação
•Ação de predadores
Desinfecção• Cloração
– Utiliza cloro gasoso, hipoclorito de sódio ou hipoclorito de cálcio, que penetram nas células dos microrganismos e reagem com suas enzimas
– Tempo de detenção recomendado na norma ABNT 12209/11 é de 30 minutos
– Para dióxido de cloro recomenda residual de 0,10 mg/L após tempo de contato de 5 minutos
Desinfecção• Cloração
Vantagens Desvantagens
• Tecnologia amplamente conhecida.• Menor custo.• Cl residual prolonga a desinfecção
e indica a eficiência do processo.• Efetiva e confiável para grande
variedade de patógenos.• Oxida certos compostos orgânicos
e inorgânicos.• Flexibilidade de dosagens.
• Cl residual é tóxico; requer descloração.
• Todas as formas de cloro são altamente corrosivas e tóxicas.
• As reações com Cl geram compostos potencialmente perigosos (trihalometanos-THM).
• Aumenta os sólidos totais dissolvidos.
• Cl residual é instável na presença de materiais que demandam cloro.
• Alguns patógenos são resistentes.
Desinfecção• Descloração
Vantagens Desvantagens
• Tecnologia bem desenvolvida.• Efetiva e confiável para grande
variedade de patógenos.• Oxidação de certos compostos
orgânicos e inorgânicos.• Flexibilidade de dosagens.
• Requer adição de produtos químicos para eliminar cloro residual.
• Elimina o efeito residual da desinfecção com cloro.
• Gera subprodutos potencialmente perigosos.
• Aumenta os sólidos totais dissolvidos.
• Alguns patógenos são resistentes.
Desinfecção• Ozonização (gás ozônio – O3)
– Recomendado para efluentes que tenham passado por processo de nitrificação e filtração
– Aplicação do gás Ozônio (O3) não gera trihalometanos, mas não há muitas informações sobre a formação de subprodutos
– Alto custo operacional e tecnologia complexa uma vez que o O3 é gerado no local de aplicação porque se decompõe rapidamente
Desinfecção• Ozonização
Vantagens Desvantagens
• Mais efetivo na destruição de vírus e bactérias que o cloro.
• Utiliza curto tempo de contato (de 10 a 30 minutos).
• Não gera residuais perigosos.• Não resulta em recrescimento de
bactérias, exceto as protegidas pelo material particulado.
• É gerado in situ, com fácil armazenamento e manuseio.
• Eleva o oxigênio dissolvido (OD) no efluente tratado.
• Baixas doses podem não inativar alguns vírus, esporos e cistos.
• Tecnologia mais complexa que a desinfecção com cloro ou UV.
• O3 muito reativo e corrosivo.• Não é econômico para esgotos
com muito SS, DBO ou DQO.• O3 é extremamente irritante e
possivelmente tóxico.• O custo do tratamento pode ser
relativamente alto.
Desinfecção• Radiação Ultravioleta
– Não gera subprodutos tóxicos
– Ação direta aos ácidos nucleicos celulares causando alterações no DNA impedindo reprodução
– Depende das características do efluente, intensidade da radiação UV, tempo de contato e tipo de reator (contato ou não contato)
Desinfecção• Radiação Ultravioleta
Vantagens Desvantagens
• Efetiva na inativação de vírus e esporos.
• Não necessita de geração, manuseio, transporte ou estocagem de produtos químicos.
• Não gera efeitos residuais prejudiciais.
• Operação simples.• Tempo de contato muito curto (de
20 a 30s).• Menor demanda de espaço do que
os outros processos.
• Baixas dosagens não inativam alguns vírus, esporo e cistos.
• Os microrganismos podem se multiplicar por fotorreativação ou recuperação no escuro.
• Necessita de controle da formação de biofilmes nos reatores de contato.
• É sensível à turbidez e a sólidos suspensos totais no esgoto.
• É mais caro do que a cloração e mais barato do que a cloração/descloração.
Desinfecção• Filtração por Membranas
Vantagens Desvantagens
• Melhora significativamente a qualidade físico-química do efluente.
• Realiza a remoção complementar de fósforo do esgoto.
• Eficiente na remoção de ovos e larvas de helmintos e cistos de protozoários.
• Eficiência variável e inespecífica em relação aos patógenos.
• Requer produtos químicos de coagulação/floculação.
• Funcionamento intermitente, devido à necessidade de lavagem dos filtros.
• Demanda operacional com nível intermediário.
TRATAMENTO DO LODO
Sistema de Tratamento
Freqüência de remoção
Adensamento Digestão Desidratação
Tratamento primário
variável X X X
Lagoa Facultativa
>20 anos X
Lagoa Anaer. + Facultativa
>20 anos X
Lagoa Aerada Facultativa
>10 anos X
Lagoa Aerada + Decantação
<5 anos X
TRATAMENTO DO LODOSistema de Tratamento
Freqüência de remoção
Adensamento Digestão Desidratação
Lodo Ativado Convencional
contínua X X X
Lodo Ativado Aeração prolongada
contínua X X
Lodo Ativado (Batelada)
contínua X X
Filtro Biológico (baixa carga)
contínua X
Filtro Biológico (alta carga)
contínua X X X
Biodiscos contínua X
TRATAMENTO DO LODOSistema de Tratamento
Freqüência de
remoção
Adensamento Digestão Desidratação
Reator Anaeróbio (UASB)
variável X
Tanque Séptico +Filtro Anaeróbio
variável X
Adensamento
• Adensamento por gravidade ou flotação
– Remover água;
– Aumentar o teor de sólidos;
– Reduzir volume.
Ponte
Coluna de sustentação
Defletor Lâmina
defletora Flexível
Motor da ponte
Calha coletora de
Alimentação
Saída do lodo e dreno de
Adensamento
Adensador por Gravidade - Adensador por Flotação -
Adensamento
Tanque de Lodo
Lodo Adensado
Estabilização Biológica do Lodo
• Reduzir a quantidade de patógenos
• Eliminar odores ofensivos
• Inibir, reduzir ou eliminar o potencial de putrefação do lodo
• Digestão Anaeróbia
• Digestão Aeróbia
Digestores Cilíndricos e Ovais.Fonte: Jordão, E.P., Pêssoa, C.A. Tratamento de Esgotos Domésticos. 4ª Ed. 2005
Estabilização Biológica do Lodo
Digestores Anaeróbios. Digestores Anaeróbios.
Estabilização Biológica do Lodo
• Adição de produtos químicos alcalinospara elevar o pH até 12 ou mais por pelomenos 2 horas, aumentando atemperatura, resultando na inativaçãodos microorganismos.
• O produto alcalino de fácil aplicação eigualmente econômico e mais utilizado éa cal - cal virgem, CaO, ou cal apagada,Ca(OH)2.
Estabilização Química do Lodo
• A principal desvantagem é o aumentodos custos operacionais e o aumento nageração de lodo, que inclui a massa dacal adicionada.
• Eficiência: avaliação pelos seguintesindicadores principais:
– Redução de organismos patogênicosno lodo
– Redução de odor: a fração de H2Sdecresce a medida que o pH aumenta.
Estabilização Química do Lodo
Desidratação do Lodo
• Aumentar o teor de sólidos do lodo para reduzir o volume a ser transportado.
• Tipos de Remoção de Umidade:
- Leito de Secagem
- Lagoa de Lodo;
- Filtro Prensa
- Filtro de Esteiras;
- Centrífugas;
- Secagem Térmica.
LEITOS DE SECAGEM
Leitos de Secagem de Lodo da ETE de Ribeirão Pires.
Canal de alimentação dos Leitos de Secagem da ETE de Ribeirão Pires.
Desidratação do Lodo
Camada Drenante do Leito de Secagem.
LEITOS DE SECAGEM
Desidratação do Lodo
BAG
Desidratação do Lodo
Detalhe da Draga Flutuante Detalhe de Aplicação de Polímero na Tubulação
BAG
Desidratação do Lodo
Vista dos BAGs Preenchidos Vista dos BAG’s Preenchidos
• Dispositivo: conjunto de placasverticais revestidas por tecidofiltrante, o lodo é acumulado nocentro da placa;
• Eficiência: Teor de Sólidos na tortaentre 25 e 40%;
• Necessidade pré-condicionamentodo lodo
Filtro Prensa
Desidratação do Lodo
Lodo Desidratado.
Desidratação do Lodo
• Dispositivo: o lodo é colocado em uma seção da esteira onde a água é retirada por gravidade, em seguida o lodo é comprimido entre duas esteiras que se deslocam entre roletes;
• Eficiência: Teor de Sólidos na torta entre 15 a 25%;
• Necessidade de pré-condicionamento do lodo digerido (polieletrólitos);
Desidratação do LodoFiltro de Esteira
Desidratação do Lodo
Filtro de Esteira
• Eficiência: Teor de Sólidos na torta entre 20 a 35%;
• Necessidade de pré-condicionamento do lodo digerido (polieletrólito catiônico).
Desidratação do LodoCentrífugas
1. MOTOR PRINCIPAL3. TAMBOR4. ROSCA
5. CABEÇOTES DE DESCARGA DE LÍQUIDOS10. TUBO DE ALIMENTAÇÃO AJUSTÁVEL
11. SUPORTES PADRÃO12. DESCARGA DE SÓLIDOS13. DESCARGA DE LÍQUIDOS
Desidratação do Lodo
Centrífugas
• Dispositivos: submeter o lodo a uma fonte de calor para evaporar a água presente, aumentando o teor de sólidos.
• Eficiência: Teor de Sólidos na torta entre 80 a 90%.
Desidratação do LodoSecagem Térmica
Disposição Final do Lodo
• Aterros Sanitários
• Incineração
• Lançamento no oceano
• Uso Agrícola
• Uso Industrial
Estudos de Caso
GradePeneira EstáticaCx. de Areia
Tq. Equaliz.
Reator UASB
Lodos Ativados Aeração
Prolongada
Filtro Prensa
RioClasse 2
COP COR
Cervejaria Operação: 16hQ=133,12 m3/d DBOB=1.000 mg/LEprojeto =97%
Rio 1 Classe 2Q7,10=44L/sDBO=2,00 mg/LOD=5,50 mg/L
Rio 2 Classe 2Q7,10=49L/sDBO=8,00 mg/LOD=2,30 mg/L
Cervejaria
CervejariaQ=133,12 m3/d = 2,31 L/s (Descarte 16h)DBOB=1.700 mg/L DBO T=85 mg/L
DBOFoz=4,69 mg/LODFoz=5,34 mg/L
Rio 2 Classe 2Q7,10=49L/sDBO=8,00 mg/LOD=2,10 mg/L
DBOM=6,14 mg/LODM=5,23 mg/L
Rio 1 Classe 2Q7,10=44L/sDBO=2,00 mg/LOD=5,50 mg/L
Cervejaria
DBOFoz=5,99 mg/LODFoz=5,21 mg/L
DBOM=4,81 mg/LODM=5,31 mg/L
Q=133,12 m3/d = 1,54 L/s (Descarte 24h)
Atendimento a PQ
DBOM= Q7,10 (L/s) x DBORio (mg/L) + Q (L/s) x DBOT (mg/L)
Q7,10 (L/s) + Q (L/s)
DBOM = 44,00 x 2,00 + 1,54 x 85,0044,00 + 1,54
DBOM = 88,00 + 130,9045,54
DBOM = 4,81 mg/L < 5,00 mg/L
Atendimento a PQ
ODM= Q7,10 (L/s) x ODRio (mg/L) + Q (L/s) x ODT (mg/L)
Q7,10 (L/s) + Q (L/s)
ODM = 44,00 x 5,50 + 1,54 x 0,0044,00 + 1,54
ODM = 242,00 + 0,0045,54
ODM = 5,31 mg/L > 5,00 mg/L
Q=133,12 m3/d
DBOT = 85,00 mg/L = 0,085 kg DBO/m3
COR = Q x DBOT = 133,12 m3/d x 0,085 kg DBO/m3
COR= 11,32 kg DBO/d
DBOB=1.700 mg/L = 1,70 kg DBO/m3
COP= 133,12 m3/d x1,70 kg DBO/m3
COP = 226,30 kg DBO/d
Emín= (COP-COR)x100 = (226,30-11,32)x100= 95%
COP 226,30
Petroquímica Operação: 24h/dQ=5,96 m3/h DBOB=2.852 mg/L OG=428 mg/L DBO T ≤ 10 mg/LEProj.> 99,65%Rio Classe 3 (Desenquadrado – DBO)
Esgoto SanitárioGradeCx. de Areia
Valo Oxidação Decantador
RioClasse 3
Leito Secagem
Tq. Equaliz.
Remoção OG
Valo de Oxidação
RioClasse 3
Industrial
Decantador
Leito Secagem
Nutrientes
Tq. Equaliz.
Neutralização CoagulaçãoFloculação
Tq. Aeração
Tq. Lodo
RioClasse 3
Industrial – Q=5,00 m 3/h
Flotador Tq. Equaliz.
Flotador
Lodo (reuso)Esgoto Sanitário
Q=0,96m3/h
Tq. MBR
Centrífuga
Soda
Polímeros
Nutrientes
Polímeros
OGB = 428 mg/L = 0,428 kg OG/m 3
COGP = Q x OGB = 5,00 m3/h x 24h x 0,428 kg OG/m 3
COGP= 51,36 kg OG/d
OGT=20 mg/L = 0,02 kg OG/m 3
COGR= 5,00 m3/h x 24h x 0,02 kg OG/m 3
COGR = 2,40 kg OG/dEOG= (COGP-COGR)x100 = (51,36-2,40)x100 = 95,33%
COGP 51,36
Tq. Equaliz.
Neutralização CoagulaçãoFloculação
Flotador Tq. Equaliz.
Tq. Aeração
Industrial – Q=5,00 m 3/h
Soda
Polímeros
OGB=428 mg/L
OGT < 20 mg/L
Industrial – Q = 5,00 m 3/hEsgoto Sanitário – Q = 0,96m 3/hDBO = 2.852 mg/L DBOFlo=143 mg/L
Tq. Aeração
Tq. Lodo
RioClasse 3
Flotador Tq. MBR
CentrífugaNutrientes
COP= 5,96 m3/h x 24h x 2,852 kg DBO/m 3 = 407,80 kg DBO/d
CORFlo= 5,96 m3/h x 24h x 0,143 kg DBO/m 3 = 20,45 kg DBO/d
E1= (407,80-20,45) x100 = 94,99%407,80
COMBR=5,96 m3/h x24h x 0,00835 kg DBO/m 3= 1,19 kg DBO/d
E2= (20,45-1,19) x100 = 94,18%20,45
DBOMBR=8,35 mg/L
Polímeros
Industrial – Q = 5,00 m 3/hEsgoto Sanitário – Q = 0,96m 3/hDBO = 2.852 mg/L DBOFlo=143 mg/L
Tq. Aeração
Tq. Lodo
RioClasse 3
Flotador Tq. MBR
CentrífugaNutrientes
COP= 5,96 m3/h x 24h x 2,852 kg DBO/m 3 = 407,80 kg DBO/d
COMBR=5,96 m3/h x24h x 0,00835 kg DBO/m 3= 1,19 kg DBO/d
EGlobal = (407,80-1,19) x100 = 99,71%407,80
DBOMBR=8,35 mg/L
Automobilística Operação: 24h/d
Q=90,00 m3/h DBOB=662 mg/L
PB=0,90 mg/L Fluoreto B=4,73 mg/L
Rio Classe 3 (Desenquadrado – DBO, P, F, OD)
DBOT ≤ 10 mg/L
PT ≤ 0,15 mg/L
FT ≤ 1,40 mg/L
OD ≥ 4,00 mg/L
GradeCx. de AreiaCx.
Gordura
Tq. Equaliz.
Decantador
RioClasse 3
Ajuste pHPrecipitação
Química (P e F -)
Desinfecção Flotador Decantador
AdensamentoCentrífuga
Prod. QuímicosTq.
AnóxicoTq.
Aeração
Tq. Anóxico Secund.
Tq. Aeração Rápido
Filtro Carvão Ativado
AdensamentoCentrífuga
Prod. Químicos
Aeração
DBOB=662 mg/L DBO T ≤ 10 mg/L
EDBO ≥ (662 - 10) x100 ≥ 98,49%662
PB=0,90 mg/L P T ≤ 0,15 mg/L
EP ≥ (0,90 – 0,15) x100 ≥ 83,33%0,90
Fluoreto B=4,73 mg/L F T ≤ 1,40 mg/L
EF ≥ (4,73-1,40) x100 ≥ 70,40%4,73
Abate Aves Operação: 24h/d
Abate 27.000 aves Ampliação para 90.000 aves
Q=99,72 m3/h DBOB=1.200 mg/L
NamB=97,30 mg/L
Rio Classe 2 com captação a 13 Km do lançamento
Sistema Existente
Peneira Estática
Tq. Equaliz.
Lagoa Decantação
Flotador Lagoa Aerada
Rio Classe 2
Filtro Prensa
AbatedouroQ=17,76 L/s
Rio 1 Classe 2Q7,10=1.601 L/s
Córrego 1
Córrego 2
Córrego 3
Indústria
Captação Água
13 Km
Desinfecção
Filtro Areia
Peneira Estática
(existente)Tq.
Equaliz.Flotador
SecundárioFlotador
(existente)
Tq. Aeração
com zona
anóxica
Rio Classe 2
Centrífuga
Projeto: E FLO=70% e ELA>98% – EGlobal =99,44%
Simulação 1: E FLO=60% e ELA=90% – EGlobal =95,85%
AbatedouroQ=17,76 L/s
DBOM=4,14 mg/LODM=7,80 mg/L
Rio 1 Classe 2Q7,10=1.601 L/sDBO=3,67 mg/LOD=7,89 mg/L
DBO1Km=4,10 mg/LOD1Km=7,84 mg/L
Simulação 2: DBO M < 5,00 mg/L – E Global Mín =89,59%
DBOM=4,99 mg/LODM=7,80 mg/L
DBO1Km=4,94 mg/LOD1Km=7,83 mg/L
Atendimento a PQ (DBO máxima de lançamento)
1 L/s = x 86,40 = m3/d / 1mg/L = x 10-3 = kg/m3
DBOM= Q7,10 (m3/d) x DBORio (kg/m3) + Q (m3/d) x DBOT (kg/m3)
Q7,10 (m3/d) + Q (m3/d)
5,00x10-3 = 138.326,40 x (3,67x10-3) + 1,534,46 x DBOT (kg/m3)(138.326,40 + 1,534,46)
5,00x10-3 x 139.860,86 = 507,65789 + 1.534,46 DBOT
DBOT = 699,30 – 507,66 = 0,12489 kg/m3 = 124,89 mg/L 1.534,46
E = DBOB – DBOT x 100 = 1.200 – 124,89 x 100 = 89,59%DBOB 1.000
Curtume
Efluentes Acabamento/Recurtimento Q=2.000,00 m 3/d
Efluentes Ribeira/Caleiro e Curtimento Pré-Tratados Q=500,00 m3/d
Rio Classe 4
Fonte: COMPANHIA AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO PAULO; FIESP. Guia Técnico Ambiental de Curtumes -Série P+L . São Paulo, 2005
Fonte: COMPANHIA AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO PAULO; FIESP. Guia Técnico Ambiental de Curtumes -Série P+L . São Paulo, 2005
Grade Fina
Caixa de Areia
Oxidação Sulfeto
Decantador
Efluentes Ribeira/Caleiro
Tratamento Externo
Peneira
Grade Fina
Caixa de Areia Decantador
Efluentes Curtimento
Tratamento Externo
Peneira Precipitação Cromo
Grade Fina
Caixa de AreiaCalha
Parshall 6”
Tanque Equalização
Aerado
CoagulaçãoSulfato de Alumínio, Cloreto
Férrico ou Ferroso
FloculaçãoPolímero
Decantador
Efluentes Acabamento /Recurtimento (Q=2000 m 3/d)
Tanque AeraçãoDecantadorCalha
Parshall 6”Tanque
Equalização
Lodo Tratamento Físico-Químico e Biológico para Tan que de Lodo e Centrífuga
Efluentes Ribeira/Caleiro e Curtimento (Q=500 m 3/d)
Rio Classe 4
Concentração máxima de Sulfeto de 1,00 mg/L
Fosfato
Ajuste pHRemoção Odor
Obrigada!
Sandra Ruri FugitaSetor de Avaliação de Efluentes – IPEE
Email: [email protected].: 11-3133-3128