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Introdução ao Tratamento de Esgoto Prof. Dra Gersina Nobre da R.C.Junior.

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1 Introdução ao Tratamento de Esgoto Prof. Dra Gersina Nobre da R.C.Junior

2 pH Matéria Orgânica(MO) Nitrogênio Total Fóforo Total PARÂMETROS QUÍMICOS DO ESGOTO Sólidos

3 PARÂMETROS QUÍMICOS DO ESGOTO Os processos de oxidação biológica normalmente tendem a reduzir o pH. acidez neutralidadealcalinidade Potencial hidrogeniônico. Representa a concentração de íons hidrogênio H + dando uma indicação sobre a condição de acidez, neutralidade ou alcalinidade do esgoto. pH Em termos de tratamento de esgoto:

4 PARÂMETROS QUÍMICOS DO ESGOTO O pH do esgoto varia tipicamente entre 6,5 e 7,5; Esgotos velhos ou sépticos têm o pH inferior a 6,0 Medição: Papel pH (forma mais simples); e pHmêtro (forma mais precisa)

5 MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Os principais componentes orgânicos são os compostos de proteínas ( carboidratos, gorduras e os óleos, além de uréia, surfactantes, fenóis, pesticidas e outros em menor quantidade.)

6 MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Carboidratos Carbono, hidrogênio e oxigênio Contêm São as primeiras substâncias a serem destruídas pelas bactérias, com produção de ácidos orgânicos (por esta razão os esgotos velhos apresentam maior acidez) Exemplos Exemplos de carboidratos pode-se citar os açúcares, o amido, a celulose e a fibra da madeira.

7 MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Gordura Se refere a matéria graxa, aos óleos e substâncias semelhantes encontradas no esgoto A gordura está sempre presente no esgoto doméstico, manteiga, carne, óleos vegetais, etc. Não são desejáveis nas unidades de transporte e tratamento de esgoto.

8 MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Gordura Não são desejáveis nas unidades de transporte e tratamento de esgoto: Aderem às paredes produzindo entupimento; Provocam odores desagradáveis; Formam escuma uma camada de matéria flutuante nos decantadores, podem vir a entupir os filtros; Interferem e inibem a vida biológica; Trazem problemas de manutenção.

9 MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Surfactantes São constituídos por moléculas orgânicas com propriedade de formar espuma no corpo receptor ou na estação de tratamento em que o esgoto é lançado. Tendem a se agregar na superfície ar-água e nas unidades de aeração se aderem à superfície das bolhas, formando uma espuma muito estável e difícil de se quebrar.

10 MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Surfactantes Tipo mais comum é o chamado ABC (alquil – benzeno - sulfonado), típico dos detergentes sintéticos - apresenta resistência a ação biológica. Vem sendo substituído pelos do tipo LAS (alquil- sulfonado - linear) – que são biodegradáveis.

11 MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Fenóis São compostos orgânicos originados em despejos industriais, principalmente, e têm a propriedade de causar, ainda que em baixa concentração, gosto(amargo e adstringente) e odor característico à água (em especial à água clorada).

12 Classificação quanto à forma: em suspensão (particulada) dissolvida (solúvel) Classificação quanto à biodegradabilidade: inerte biodegradável MATÉRIA ORGÂNICA(MO)

13 Podem-se adotar métodos diretos ou indiretos para a determinação da matéria orgânica. Métodos indiretos: medição do consumo de oxigênio: -Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) -Demanda Ultima de Oxigênio (DBO u ) -Demanda Química de Oxigênio (DQO) Métodos diretos: medição do carbono orgânico: -Carbono Orgânico Total (COT) MATÉRIA ORGÂNICA(MO)

14 Demanda Bioquímica de Oxigênio(DBO 5 ) Mede a quantidade de oxigênio necessária para estabilizar biológicamente a matéria orgânica presente na amostra, após certo tempo (tomado para efeito de comparação em e 5 dias) a uma temperatura padrão 20°C (para efeito de comparação). MATÉRIA ORGÂNICA(MO)

15 Demanda Ultima de Oxigênio(DBO U ) ou (DBO 20 ) Representa o consumo total de oxigênio, ao final de vários dias (cerca de 20 dias ou mais para o esgoto doméstico) requerido pelos microrganismos na estabilização bioquímica da matéria orgânica. MATÉRIA ORGÂNICA(MO)

16 Vantagens do teste da DBO Indicação aproximada da fração biodegradável do despejo; Indicação da taxa de degradação do despejo; Indicação do consumo de oxigênio em função do tempo; A determinação aproximada da quantidade de oxigênio requerido para estabilização biológica da matéria orgânica presente. MATÉRIA ORGÂNICA(MO)

17 Limitações do teste da DBO pode-se encontrar baixos valores de DBO caso os microorganismos responsáveis pela decomposição não estejam adaptados aos despejos; Os metais pesados e outras substâncias tóxicas podem matar ou inibir os microorganismos; Há a necessidade de inibição dos organismos responsáveis pela oxidação da amônia.

18 Conversão da DBO 5 para DBOu DBO 20 = 1,46 x DBO 5 A relação DBO 20 /DBO 5 varia em função do despejo e A relação DBO 20 /DBO 5 varia, para um mesmo despejo, ao longo da linha de tratamento da ETE. MATÉRIA ORGÂNICA(MO)

19 OrigemDBO 20 /DBO 5 Esgoto concentrado1,1 - 1,5 Esgoto de baixa concentração1,2 - 1,6 Efluente primário1,2 - 1,6 Efluente secundário1,5 - 3,0 Faixas típicas da relação DBO 20 /DBO 5 Fonte: Von Sperling, MATÉRIA ORGÂNICA(MO)

20 Demanda Química de Oxigênio(DQO) Representa a demanda de oxigênio requerida para estabilizar quimicamente a matéria orgânica carbonácea. Utiliza fortes agentes oxidantes em condições ácidas. Carbono Orgânico Total(COT) É uma medida direta da matéria orgânica carbonácea. É determinado através da conversão do carbono orgânico a gás carbônico.

21 MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Vantagens do teste de DQO Teste gasta apenas de 2 a 3 horas para ser realizado; O resultado do teste dá uma indicação do oxigênio requerido para a estabilização da MO; O teste não é afetado pela nitrificação.

22 Limitações do teste da DQO São oxidadas, tanto a fração biodegradável, quanto a inerte do despejo; Não fornece a taxa de consumo do oxigênio ao longo do tempo. MATÉRIA ORGÂNICA(MO)

23 RELAÇÃO ENTRE OS PARÂMETROS DE CONSUMO DE OXIGÊNIO DBO 5 DBO U DQO Relação aproximada entre os parâmetros de consumo de oxigênio em esgotos domésticos

24 Relação DQO/ DBO 5 Esgotos domésticos brutos varia em torno de 1,7 a 2,4. Relação DQO/ DBO5 baixa: fração biodegradável é elevada provável indicação para tratamento biológico

25 Relação DQO/ DBO 5 Relação DQO/ DBO5 elevada: a fração inerte (não biodegradável é elevada); se a fração não biodegradável não for importante em termos de poluição do corpo receptor: possível indicação para tratamento biológico; se a fração não biodegradável for importante em termos de poluição do corpo receptor: possível indicação para tratamento físico-químico. Relação DQO/ DBO5 elevada: a fração inerte (não biodegradável é elevada); se a fração não biodegradável não for importante em termos de poluição do corpo receptor: possível indicação para tratamento biológico; se a fração não biodegradável for importante em termos de poluição do corpo receptor: possível indicação para tratamento físico-químico.

26 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 Total

27 Nitrogênio na forma de proteínas, aminoácidos e uréia Nitrogênio orgânico Produzida como primeiro estágio na decomposição do nitrogênio orgânico Amônia Estágio intermediário da oxidação da amônia. Praticamente ausente no esgoto bruto Nitrito Produto final da oxidação da amônia. Praticamente ausente no esgoto bruto Nitrato Nitrificação Desnitrificação

28 Nitrogênio Total A forma predominante do nitrogênio em um curso dágua, pode fornecer indicações sobre o estágio da poluição eventualmente ocasionada por algum lançamento de esgoto a montante.

29 Nitrogênio Total Poluição recente O nitrogênio estará basicamente na forma de nitrogênio orgânico e amônia. Poluição antiga O nitrogênio estará basicamente na forma de nitrato (as concentrações de nitritos são normalmente mais reduzidas).

30 O fósforo total existe na forma orgânica e inorgânica. É um nutriente indispensável no tratamento biológico Fósforo Total Usualmente os esgotos domésticos possuem um teor suficiente de fósforo, mas este pode estar deficiente em certos despejos industriais. o fósforo é um nutriente essencial para o crescimento de algas, podendo por isso em certas condições, conduzir o fenômeno de eutrofização de lagos e represas.

31 CaracterísticaForteMédioFraco DBO 5,20 (mg/L) DQO (mg/L) Carbono Org. Total (mg/L) Nitrogênio total – NTK (mg/L) Nitrogênio Orgânico (mg/L) Nitrogênio Amoniacal (mg/L) Fósforo Total (mg/L) Fósforo Orgânico (mg/L) Fósforo Inorgânico (mg/L) Cloreto (mg/L) Sulfato (mg/L) Óleos e Graxas (mg/L) Características físico-químicas dos esgotos. Metcalf & Eddy (1991)

32 PARÂMETROS BIOLÓGICOS DO ESGOTO Os principais organismos encontrados nos esgotos são: bactérias, fungos, vírus, protozoários, helmintos as algas e os grupos de plantas e de animais.

33 PARÂMETROS BIOLÓGICOS DO ESGOTO Determinação da potencialidade de uma água transmitir doença é feita de forma indireta. Há vários organismos cuja a presença num corpo dágua indica uma forma qualquer de poluição. Organismos indicadores de Contaminação Fecal Bactérias de origem fecal

34 PARÂMETROS BIOLÓGICOS DO ESGOTO Bactérias de origem fecal Típicas do intestino do homem e de outros animais de sangue quente (mamíferos em geral). Sempre presente no excremento do homem em grande quantidade (100 bilhões de coliformes totais/hab.dia, exemplo)

35 PARÂMETROS BIOLÓGICOS DO ESGOTO Determinação de todas as análises para determinar a presença e identificar os diversos organismos patogênicos presente no esgoto. Investiga a presença de organismos indicadores específicos: Coliformes totais (CT); Coliformes fecais (CF); Escherichia coli (EC); Estreptococos fecais (EsF); Enterococos fecais (EnF)

36 Coliformes totais (CT); O esgoto bruto contém cerca de 10 6 a 10 9 NMP/100 ml de colis total, ou cerca de 10 9 a org/hab.dia. PARÂMETROS BIOLÓGICOS DO ESGOTO Nº Mais Provável de Coliformes Coliformes fecais (CF); O esgoto bruto contém cerca de 10 5 a 10 8 NMP/100 ml de colis fecal, ou cerca de 10 8 a org/hab.dia. O esgoto bruto contém cerca de 10 9 EC/g.fezes Escherichia coli (EC);

37 PARÂMETROS BIOLÓGICOS DO ESGOTO Enterococos fecais (EnF); Não há valores de referência para número de EnF em esgoto. Estreptococos fecais (EsF); Não há valores de referência para número de EnF em esgoto.

38 Principais Microrganismos Presentes nos Esgotos Domésticos MicrorganismoDescrição Bactérias-Organismos protistas e unicelulares -Apresentam em várias formas e tamanhos -São os principais responsáveis pela estabilização da matéria orgânica -Algumas bactérias são patogênicas, causando principalmente doenças intestinais. Fungos-Organismos aeróbios, multicelulares, não fotossintéticos, heterotróficos. -Também de grande importância na decomposição da matéria orgânica. -Podem crescem em condições de baixo pH. Protozoários-Organismos unicelulares sem parede celular -A maioria é aeróbia e facultativa -Alimentam-se de bactérias, algas e outros microrganismos. -São essenciais no tratamento biológico para a manutenção de um equilíbrio entre os diversos grupos. -Alguns são patogênicos Vírus-Organismos parasitas, formados pela associação de material genético (DNA ou RNA) e uma carapaça protéica. -Causam doenças e podem ser de difícil remoção no tratamento da água ou do esgoto. Helmintos-Animais superiores -Ovos de helmintos presentes nos esgotos podem causar doenças.

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41 Quantificação das Cargas Poluidoras Para avaliação do impacto da poluição e da eficácia das medidas de controle. Quantificação das cargas poluidoras afluentes ao corpo dágua. A quantificação dos poluentes deve ser apresentada em forma de carga

42 A carga per capita Unidade: g/hab.d. ou kg/hab.d representa a contribuição de cada indivíduo por unidade de tempo. A carga per capita 54g DBO/hab.d. ou 0,054kg DBO/hab.d Quantificação das Cargas Poluidoras

43 Carga = População x carga per capita Carga = concentração x vazão

44 Quantificação das Cargas Poluidoras Consumo médio diário de água

45 Obs: g/m 3 = mg/l Quantificação das Cargas Poluidoras

46 Exemplo 1 Os habitantes de uma comunidade geram uma contribuição per capita de DBO de 54g/hab.d, e uma contribuição per capita de esgotos de 180l/hab.d Calcular a contribuição de DBO nos esgotos

47 Exemplo 2 a)Calcular a carga de nitrogênio total afluente a uma ETE, sendo dados: concentração = 45mgN/l vazão = 50l/s b)Nesta mesma estação, calcular a concentração de fósforo total afluente, sabendo-se que a carga afluente é de 60kgP/d. Expressar o resultado em KgN/d

48 Características dos Despejos Industriais

49 Apresentam ampla variabilidade das suas características qualitativas Dificulta uma generalização dos valores mais comuns.

50 As características dos efluentes industriais são inerentes a composição das matérias primas, das águas de abastecimento e do processo industrial. A concentração dos poluentes nos efluentes é função das perdas no processo ou pelo consumo de água. Características dos Despejos Industriais

51 Para a avaliação da carga poluidora dos efluentes industriais e esgotos sanitários são necessárias as medições de vazão in loco Coleta de amostras para análise de diversos parâmetros sanitários que representam a carga orgânica e a carga tóxica dos efluentes. Características dos Despejos Industriais

52 Em cada caso estudar a natureza dos efluentes industriais Que sejam nocivos à saúde; Que interfiram em qualquer sistema de tratamento; Que obstruam tubulações e equipamentos; Que ataquem a tubulações, afetando a resistência ou durabilidade de suas estruturas; Com temperaturas elevadas, acima de 45°C. Não se deve permitir o lançamento in natura no coletor público, de despejos industriais: Características dos Despejos Industriais

53 Equivalente Populacional Um importante parâmetro caracterizador dos despejos industriais é o equivalente populacional. Quando se fala que uma indústria tem um equivalente populacional de 10 habitantes, equivale a dizer que a carga de DBO do efluente industrial corresponde à uma carga gerada por uma população com 10 habitantes. Características dos Despejos Industriais

54 A contribuição per capita de DBO valor usualmente utilizado é o de 54g DBO/hab.dia aconselhado pela NB-570 da ABNT. Adotando o valor frequentemente utilizado de 54g DBO/hab.dia, tem-se: Características dos Despejos Industriais

55 Exemplo 3 Calcular o equivalente populacional(EP) de uma industria que possui os seguintes dados: Vazão = 120m 3 /d Concentração de DBO 5 = 2000mg/l.

56 Características dos Despejos Industriais A poluição térmica também é importante fonte de poluição dos corpos hídricos. devido às perdas de energia calorífica nos processos de resfriamento ou devido às reações exotérmicas no processo industrial. Neste caso o parâmetro de controle é a temperatura do efluente.

57 Características dos Despejos Industriais As características sensoriais dos efluentes notadamente o odor e a cor aparente são muito importantes, pois despertam as atenções inclusive dos leigos podendo ser objeto de atenção das autoridades.

58 Características dos Despejos Industriais O odor nos efluentes industriais pode ser devido à exalação de substâncias orgânicas ou inorgânicas devidas a: reações de fermentação decorrentes da mistura com o esgoto (ácidos voláteis e gás sulfídrico); aromas (indústrias farmacêuticas, essências e fragrâncias); solventes (indústrias de tintas, refinarias de petróleo e pólos petroquímicos); amônia do chorume.

59 Características dos Despejos Industriais A cor O lançamento de efluentes coloridos atrai a atenção de quem estiver observando um corpo hídrico. A cor no ambiente é a cor aparente, composta de substâncias dissolvidas (corantes naturais ou artificiais) e coloidais (turbidez).

60 Características dos Despejos Industriais características físico-químicas As características físico-químicas são definidas por parâmetros que quantificam os sólidos, a matéria orgânica e alguns de seus componentes orgânicos ou inorgânicos.

61 Características dos Despejos Industriais A legislação é a primeira condicionante para um projeto de uma estação de tratamento de efluentes industriais sendo importante ressaltar que as diferenças das legislações muitas vezes inviabilizam a cópia de uma estação de tratamento que apresente sucesso em um Estado para outro.


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