Processo de Lodos ativados

Apresentação em tema: "Processo de Lodos ativados"— Transcrição da apresentação:

1 Processo de Lodos ativados
BIOREATORES - MBR LAYOUT – “FOOTPRINT” Aumentar as taxas de carga, reduz o tempo de retenção, reduzindo área. VOLUME Convencional Processo de Lodos ativados 25% 100% CONVENCIONAL MBR Roberto dos Santos

2 PRINCIPAIS TIPOS DE MBR CONFORME CONFIGURAÇÃO DO PROCESSO
BIOREATORES - MBR PRINCIPAIS TIPOS DE MBR CONFORME CONFIGURAÇÃO DO PROCESSO 1 – Imersão FS - Flat Sheet Roberto dos Santos

3 PRINCIPAIS TIPOS DE MBR CONFORME CONFIGURAÇÃO DO PROCESSO
BIOREATORES - MBR PRINCIPAIS TIPOS DE MBR CONFORME CONFIGURAÇÃO DO PROCESSO 1 – Imersão – HF – Hollow Fiber Roberto dos Santos

4 PRINCIPAIS TIPOS DE MBR CONFORME CONFIGURAÇÃO DO PROCESSO
BIOREATORES - MBR PRINCIPAIS TIPOS DE MBR CONFORME CONFIGURAÇÃO DO PROCESSO 1 – Imersão – MT – Multi Tube/CT – Capillary tube Roberto dos Santos

5 OPERAÇÃO BÁSICA DE MBR TANQUE DAS MEMBRANAS Suprimento de ar Filtrado
MemPulse™ MBR Licor Misto Roberto dos Santos

6 CONFIGRAÇÃO BÁSICA DE MBR
FATORES CRÍTICOS – MBR CONFIGRAÇÃO BÁSICA DE MBR Q RQ Q DO < 0.2mg/L NO3-  N2 DO > 1mg/L NH4+  NO3- (R+1)Q 5Q Ar Roberto dos Santos

7 OSMOSE

8 CARACTERISTICAS DE ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO
OSMOSE REVERSA CARACTERISTICAS DE ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO TDS: mg/L Remoção de sais: 90-99% Recuperação de água: 50-80% Fe < 0,05mg/L Cloro livre - isento

9 CARACTERISTICAS DE ÁGUA PRODUZIDA
OSMOSE REVERSA CARACTERISTICAS DE ÁGUA PRODUZIDA Remoção de salinidade (90-99%) Remoção de compostos orgânicos Remoção de amoníaco Remoção de metais pesados Remoção de alumínio e fluoreto SDI <1

10 OSMOSE REVERSA Teste de SDI
SDI= (100/15) x [1-(t0/t15)] onde: t0 = tempo, expresso em segundos, gasto no sistema do teste, para encher 500 ml de um recipiente; t15 = tempo, expresso em segundos, gasto após 15 minutos de teste, para encher 500 ml de um recipiente.

11 OSMOSE REVERSA Taxa de fluxo
GFD = Q/(AxN) onde: GFD taxa de fluxo É função da característica da água de entrada no sistema e de seu SDI. Define a quantidade de membranas necessárias para o sistema de osmose. Q = Variação de produção do sistema; A = Área utilizada na membrana; N = Quantidade de membranas.

12 OSMOSE REVERSA LIMITAÇÕES Alto consumo de energia elétrica
Alto percentual de água rejeitada Alto custo de pré tratamento Consumo de anti incrustante Saturação das membranas Não é seletivo para sílica Não tolera cloro livre Não alcança níveis de condutividade para caldeira necessitando leito misto complementar

13 TIPOS DE REJEITOS (CONCENTRADOS E MEMBRANAS)
OSMOSE REVERSA TIPOS DE REJEITOS (CONCENTRADOS E MEMBRANAS) Incrustantes (CaCO3, CaSO4, BaSO4, sílica) Matéria orgânica (ácidos únicos, óleos, coagulantes) Coloides (sílica, argila, areia, óxidos) Material biológico (algas, limo, bactérias)

14 OSMOSE REVERSA CONFIGURAÇÕES

15 TROCA IÔNICA Principais aplicações
Abrandamento Alimentação de caldeiras (BP) Polimento de condensado Desmineralizãção da água Alimentação de caldeiras (MP e AP)

16 PROCESSOS DE TROCA IÔNICA
CATEGORIAS Substituição Separação Remoção

17 PROCESSOS DE TROCA IÔNICA
CICLOS Exaustão Retrolavagem Regeneração Lavagem Descarte

18 PROCESSOS DE TROCA IÔNICA
BASES PARA PROJETO Análise completa da água a ser tratada Produção do efluente requerido Tipos de resina Números de horas do ciclo operacional Tipo de regenerante a ser utilizado

19 TROCA IÔNICA Volume de resinas em cada vaso
Definido pelo ciclo operacional Utilização de torre de decantação Depende da quantidade CO2 Quando é utilizado Depende do padrão de água requerido

20 TROCA IÔNICA CARACTERÍSTICAS
Composição: co-polímeros de estireno ou acrílico e de divinilbenzeno Resinas catiônicas fortes são obtidas por adição de SO3 Resinas aniônicas fortes são obtidas por adição de aminas Recomendadas até 500 mg/L de STD

21 TROCA IÔNICA LAVAGEM E REGENERAÇÃO DOS LEITOS DAS RESINAS ORIGEM
REJEITO Abrandadores Cloreto de sódio Leito catiônico Ácido clorídrico ou sulfúrico Leito aniônico Hidróxido de sódio

22 LEITO MISTO CONCEITUAÇÃO
Vaso de pressão composto de resinas catiônicas e aniônicas que promovem o polimento de água ultrapura já tratada por osmose reversa ou troca iônica. O controle de qualidade é feito por meio de condutivimetro ou análise de sódio.

23 PROCESSOS DE TROCA IÔNICA
LEITO MISTO Utilizado como complemento a troca iônica e osmose reversa Produz água desmineralizada < 1micro s/cm

24 LEITO MISTO Duração do ciclo: 5 a 10 dias Regeneração das resinas
Feita em duas etapas: ácida e alcalina não simultâneas, com enxágue do leito entre estas etapas.

25 LEITO MISTO Produção de água ultrapura FAIXAS DE VARIAÇÃO
EDI mg/L; Troca Iônica mg/L; Zona de transição mg/L; Osmose reversa >40 mg/L.

26 QUALIDADE PARA CALDEIRAS DE ALTA PRESSÃO
80 bar e 470°C Sílica < 10ppm Condutividade < 0,2µs/cm

27 ELETRODIÁLISE REVERSA
CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO TDS: mg/L Turbidez: <0,5 NTU DQO: <50 mg/L O&G: <2mg/L Fe: <0,5 mg/L Cloro livre : <0,3mg/L Outros

28 ELETRODIÁLISE REVERSA
CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA PRODUZIDA Remoção de sais: 50-95% Recuperação de água: 85-94%

29 ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI) O que é?
Tecnologia que utiliza processo eletroquímico capaz de remover sais do meio líquido, objetivando a obtenção de água pura.

30 ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI) Conceituação
A corrente elétrica promove a remoção de sais iônicos da água enquanto regenera continuamente as resinas de troca iônica com H+ e OH- através da dissociação de sais na água.

31 ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI) Como funciona?
Aplica-se uma corrente elétrica em placas fixadas ao longo de cada módulo; A placa carregada positivamente (ânodo) atrai ao anions; A placa carregada negativamente (catodo) atrai os cátions; Membranas seletivas e resinas de troca iônica destinadas ao transporte dos ions completam o sistema.

32 ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI) Usos
Polimento em sistemas de desmineralização para caldeiras de alta pressão; Indústrias farmacêuticas; Indústrias de equipamentos eletrônicos Indústrias alimentícias.

33 ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI) VANTAGENS COM RELAÇÃO AO LEITO MISTO
Ausência de produtos químicos; Requer diminuta necessidade de mão de obra; Sistema mais confiável que o leito misto; Demanda pouca limpeza (a cada 6 meses); Funcionamento contínuo; Área menor; Menos custos operacionais; Qualidade de água produzida é constante. (Si < 5ppb e 10 a 8 mega ohm/cm)

34 ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI) DESVANTAGENS
Maior sensibilidade à variação da alimentação; Limites baixos de dureza (<1 mg/L de CaCo3 e Si< 1 mg/L)

35 CARACTERISTICAS DA ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO
ELETRODEIONIZAÇÃO CARACTERISTICAS DA ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO Turbidez < 0,1 NTU TOC < 0,5mg/L Fe < 0,01mg/L Cloro livre < 0,05 mg/L Condutividade < 43 micro s/cm Dureza total < 0,5mg/L Sílica < 0,5 mg/L

36 CARACTERISTICAS DA ÁGUA PRODUZIDA
ELETRODEIONIZAÇÃO CARACTERISTICAS DA ÁGUA PRODUZIDA Sílica 1-10 ppb Condutividade < 0.1 µs/cm Produção de água ultrapura PWeWFI

37 ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI) Características da água de alimentação e da água produzida

38 PROCESSOS OXIDATIVOS

39 DEFINIÇÕES BÁSICAS Oxidação Conceito Clássico - A Química clássica considerava a oxidação como a combinação de uma substância com o oxigênio. De certa forma a redução seria o processo inverso: a diminuição do conteúdo de oxigênio de uma substância. Conceito Atual - Se considera que uma substância se oxida quando perde elétrons e que se reduz quando os ganha. Uma substância não pode se oxidar se outra não se reduzir, pois os fenômenos de oxidação e redução envolvem sempre uma transferência de elétrons. Quando o magnésio se oxida, por exemplo, perde dois elétrons (Mg  Mg e –). Essa oxidação pode ser produzida por um átomo de oxigênio, que ganha dois elétrons (O + 2e–  O 2 –), ou dois átomos de cloro, cada um deles ganhando um elétron (2 Cl + 2 e –  2 Cl – ). Nos dois casos houve uma oxidação do magnésio, mesmo que no segundo não tenha oxigênio envolvido.

40 Peróxido de Hidrogênio Peróxido de Cálcio Persulfato de Sódio
DEFINIÇÕES BÁSICAS Tipos de Oxidantes Ozônio Peróxido de Hidrogênio Peróxido de Cálcio Persulfato de Sódio Permanganato de Sódio/Potássio

41 MECANISMOS DE REAÇÃO ENTRE OH• E CONTAMINANTES
Roberto dos Santos

42 PROCESSO DE SELEÇÃO - OXIDANTES
1 Escolher outra Tecnologia H2O2 Demanda de oxidante é alta? N N 2 KMnO4 S ??? Seleção do Oxidante Este composto é Oxidável? Triagem de oxidantes 3 S Persulfato É estável? 4 N Amostra S Ozônio Continua o projeto do processo S Escolher outra Tecnologia S Demanda de oxidante é alta? S É estável? N Roberto dos Santos

43 ADVANCED OXIDATION PROCESSED (AOP)
ULTROX ® Roberto dos Santos

44 PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS (POA)
MECANISMO Formação de radicais hidroxila por combinação de oxidantes e catalizadores como íons metálicos Na oxidação de um composto orgânico há diferentes reações envolvendo o radical hidroxila, como abstração de hidrogênio gerando radicais orgânicos que reagindo fortemente com oxigênio leva a degradação até gás carbônico RH + °OH R + H2O R + O RO2 + + +

45 OXIDAÇÕES ATRAVÉS DE REAGENTES FENTON
Os radicais OH• formados oxidam as substâncias orgânicas. No caso do reativo de Fenton, muitas vezes, esta oxidação não leva à mineralização total dos poluentes. O material é inicialmente transformado em alguns produtos intermediários que são resistentes às reações de oxidação posterior. Isto se deve a complexação destes intermediários com os íons Fe(III) e às diversas combinações que podem ocorrer com radicais OH• (reações competitivas). Roberto dos Santos

46 PROCESSO FENTON A geração do íon °OH é obtida através da reação do peróxido de hidrogênio e íons ferrosos. A reação que quando ocorre em pH baixo resulta mais eficiente Fe + H2O Fe + °OH + OH Fe + °OH Fe + OH 2+ - 3+ 2+ 3+ -

47 PROCESSO FENTON No processo foto-fenton a taxa de regeneração dos íons férricos é ainda mais acentuada em razão de produzir ainda mais radicais hidroxilas Fe + H2O Fe + °HO+ OH UV 3+ 2+ +

48 FLUXOGRAMA DE POA FOTO-OXIDAÇÃO: H2O2+ RADIAÇÃO UV

49 FLUXOGRAMA DE POA: FENTON
H2O2

50 FLUXOGRAMA DO POA PEROX-OZONIZAÇÃO: H202 + O3
Efluente Tratado O3 O2

51 CENTRIFUGAÇÃO DE LODO

52 FILTRO PRENSA

53 EVAPORAÇÃO DE LODOS

54 DESAGUAMENTO DE LODOS EM TUBOS DE GEOTEXTIL

55 ENSAIOS DE TRATABILIDADE
Ensaios físicos Sedimentação Desidratação SDI

56 ENSAIOS DE TRATABILIDADE
Ensaios físico - químico Coagulação / Floculação Flotação a ar dissolvido Carvão ativado Processos oxidativos avançados

57 ENSAIOS DE TRATABILIDADE
Ensaios Biológicos Taxa de consumo de oxigênio Taxa de depleção de oxigênio Lodos ativados

58 TAXA DE CONSUMO DE OXIGÊNIO (Rr)
ODf - ODi Rr (mg/L.min) = t1 – t2

59 TAXA DE DEPLEÇÃO DE OXIGÊNIO (TDO)
Rt TDO (mg/g.h) = SSV (g/l)

60 TDO (TAXA DE DEPLEÇÃO DE OXIGÊNIO)
Exemplo: OD2= 8mg/L OD10 = 2,5mg/L SSV= 3 g/L 8mg/L – 2,5 mg/l Rr = = 0,7 mg/L.min 10min-2min 0,7 mg/L min min TDO = x = 14 mg/gh 3g/L hora

61 ANEXO Número de oxidação

62 NÚMERO DE OXIDAÇÃO NOX O número de oxidação de um átomo está associado a perda ou ganho de elétrons na última camada em uma ligação iônica ou covalente quando de uma reação química. Se um átomo perde elétrons ele fica com prótons a mais e o NOX é um número positivo correspondente à diferença entre prótons e elétrons. Diz-se que o elemento se oxidou. Se um átomo ganha elétrons ele fica com prótons a mais e o NOX é um número negativo correspondente à diferença entre prótons e elétrons. Diz-se que o elemento se reduziu.

63 REAÇÃO DE OXI-REDUÇÃO Fe + 2HCl H2 + FeCl Nesta reação o Fe se oxidou enquanto o hidrogênio se reduziu. O ferro é o agente redutor pois provocou a redução do hidrogênio e o hidrogênio é o agente oxidante, pois provocou a oxidação do ferro. Quem perde elétrons se oxida e quem ganha elétrons se reduz.

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65 NÚMERO DE OXIDAÇÃO NOX Exemplos:
O oxigênio possui 6 elétrons na última camada. Logo, a tendência será receber 2 elétrons para formar um octeto. Neste caso, terá 2 elétrons a mais do que o número de prótons. Neste caso o NOX=-2. O Fe²+ tem NOX=+2 pois perdeu 2 elétrons de sua última camada em uma reação química com oxigênio. Neste caso, o Ferro se oxidou e o oxigênio se reduziu. Fe° e O2 possui NOX=0

66 REAÇÃO DE OXI-REDUÇÃO Número de oxidação
Número de oxidação de um elemento é a carga que ele recebe na reação química. Exemplo: Calcular o Nox de S em H2SO4. Da tabela periódica tem-se: 2(1) + S + 4(-2) = 0 2 + S – 8 = 0 S = + 6 O Nox do enxofre (S) = +6

67 Exemplo: Calcular o Nox de P em P2O7 Da tabela periódica tem-se:
-4.

68 Da tabela periódica tem-se: As + 4(-2)= -3 As = 8-3 As = +5
Exemplo: AsO4 Da tabela periódica tem-se: As + 4(-2)= -3 As = 8-3 As = +5 Exemplo: AsO3 As + 3(-2)= -3 As = 6-3 As = +3 -3

69 Exemplo: Calcular o Nox de Cl em HClO .
Da tabela periódica tem-se: 1(1) + Cl + (-2) Cl = +1 Neste caso o NOX de cloro é +1 Exemplo: Calcular o NOX do Cloro em HCl. 1 (1) + 1Cl = 0 Cl= -1 Neste caso o NOX de cloro é -1

70 Engº José Eduardo W. A. Cavalcanti
OBRIGADO Engº José Eduardo W. A. Cavalcanti