ZONAS DE DECANTAÇÃO

PROCESSO FÍSICO QUÍMICO (DENSADEG)

FLOTADOR A AR DISSOLVIDO (DAF)

TIPOS DE COAGULANTES Sais inorgânicos (dosados em quantidades tais que excedem os limites de solubilidade dos respectivos hidróxidos). Polimeros inorgânicos, tais como silicatos ou sintéticos de caráter não iônico ou caráter iônico definido: amônico ou catiônico (polieletrólitos).

POLIELETRÓLITOS Dividem-se em coagulantes e floculantes Podem ser naturais ou sintéticos Quanto ao caráter iônico: catiônico, aniônico e não iônico Quanto ao peso molecular: baixo, médio e alto Quanto à forma de comercialização: granulado, emulsão e liquido Concentração da aplicação: 0,05 a 0,3%

POLIELETRÓLITOS CARÁTER IÔNICO - Catiônico - Aniônicos - Não Iônicos PESO MOLECULAR - Baixo - Médio - Alto FORMA DE COMERCIALIZAÇÃO - Granulados - Emulsão - Líquidos

ESTUDO DE CASO GALVANOPLASTIAS ORIGEM Banhos concentrados exauridos (exauridos, desengraxantes, decapantes, fosfatizantes, passivadores,cromatizantes, eletrodeposição) Banhos menos concentrados, lavagens e manuseio de reativos.

ESTUDO DE CASO GALVANOPLASTIAS CARACTERÍSTICAS Galvanização Cromo tri e hexavalente, cianeto, ferro, zinco, cobre, níquel e estanho. Fosfatização Fosfato, ferro, zinco, cianeto, e cromo trivalente Anodização Alumínio, estanho, níquel e fluoreto Outros parâmetros DQO, DBO, pH e óleos e graxos

ESTUDO DE CASO GALVANOPLASTIAS TIPOS DE EFLUENTES Crômicos Banho de cromo em geral, abrilhantadores e passivadores Cianídricos Banho de cobre, zinco,cadmio, prata, ouro, desengraxantes Ácidos gerais Soluções decapantes e oxidantes Alcalinos gerais Desengraxantes químicos e eletrolíticos Quelatizados

PRECIPTAÇÃO COM HIDRÓXIDOS ESTUDO DE CASO GALVANOPLASTIAS PRECIPTAÇÃO COM HIDRÓXIDOS As solubilidades mínimas ocorrem com diferentes pHs Para mistura de íons o pH ideal pode não ser o de menor solubilidade para alguns íons. Cromo e zinco possuem comportamento anfótero em decorrência da solubilização do precipitado Complexantes, certos ânions e amônia podem dificultar a função de hidróxidos metálicos Reagentes usuais : Cal e Soda

FAIXAS DE pH DE PRECIPITAÇÃO DE METAIS

INSOLUBILIZAÇÃO E RESSOLUBILIZAÇÃO DO ZINCO

PRECIPTAÇÃO COM SULFETOS (Na2S) ESTUDO DE CASO GALVANOPLASTIAS PRECIPTAÇÃO COM SULFETOS (Na2S) Não muito utilizado em galvanoplastia Bom para a precipitação de mercúrio Necessidade de se controlar a dosagem de Na2S para evitar o H2S Forma precipitados muito finos

ESTUDO DE CASO Não metal inorgânico. Hidrolisam como HCN GALVANOPLASTIA CIANETOS Não metal inorgânico. Hidrolisam como HCN Associam-se a metais pesados Entre pH superior a 6 não tem efeito danoso É oxidado a cianeto menos tóxico É biodegradável

ESTUDO DE CASO GALVANOPLASTIAS OXIDAÇÃO DO CIANETO Utiliza-se cloro livre ou hipoclorito de sódio ou de cálcio pH>10,5 para evitar o desprendimento de cloreto de cianogênio Cianeto é transformado em cianato e em CO2 e N2 por efeito de microorganismos Tempo de obtenção: 1hora (níquel exige mais)

REDUÇÃO DE CROMO HEXAVALENTE ESTUDO DE CASO GALVANOPLASTIAS REDUÇÃO DE CROMO HEXAVALENTE Utiliza-se dióxido de enxofre, metabissulfito de sódio ou sulfato ferroso A reação se processa em pH <3 “Set point” está entre 250-350 mV

ESTUDO DE CASO Descartes periódicos Descartes contínuos GALVANOPLASTIAS BASES PARA PROJETO VAZÕES Descartes periódicos Descartes contínuos

ESTUDO DE CASO Contínuo “Batch” Misto GALVANOPLASTIAS TIPOS DE TRATAMENTO Contínuo “Batch” Misto

TRATAMENTO FÍSICO QUÍMICO

TRATAMENTO BIOLÓGICO

CONCEITO DE SER VIVO Organismos autótrofos Exigem para sua nutrição substâncias de estrutura muito simples, tais como CO2, água e sais minerais. Organismos heterótrofos Exigem para sua nutrição, além destas, substâncias orgânicas até mesmo proteínas. São também capazes de transformar estes compostos.

“SEQUESTRO DE CARBONO”

OXIDAÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA Fotossíntese CO2 + 6 H2O CH2O + O2 + 475 Kj/mol A luz absorvida pela clorofila é convertida em energia química (fotossíntese). Oxidação CH2O+O2 CO2+H2O - 475 Kj/mol LUZ

RESPIRAÇÃO CELULAR

RESPIRAÇÃO AERÓBIA Os elétrons removidos da glicose se encaminham ao receptor final que é o oxigênio que depois de se combinar com os elétrons e o hidrogênio forma a água.

RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA O receptor dos elétrons não é o oxigênio e sim compostos nitrogenados (nitratos e nitritos), compostos de enxofre (sulfatos, sulfitos, dióxido de enxofre e enxofre elementar), dióxido de carbono, compostos de ferro, manganês, cobalto e até urânio.

RESPIRAÇÃO CELULAR É o processo de conversão das ligações químicas de moléculas ricas em energia que possam ser utilizados em processos vitais. 1ª fase: glicólise C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + energia 2ª fase: Oxidação piruvato (C3H4O3) através de dois processos: Respiração aeróbia Respiração anaeróbia

NITROGÊNIO Nitrogênio total Amoniacal + albuminóide + orgânico + nitrito + nitrato Nitrogênio kjeldahl Orgânico + amoniacal

FÓSFORO Ortofosfatos: (disponíveis para metabolização da MO) ( PO4 HPO4 H3PO4 H3PO4) Polifosfatos: (só após a hidrólise) [Na2(PO3)6] 3- 3- -

TRATAMENTO BIOLÓGICO Exemplo: Calcular a carga orgânica, em termos de DQO e DBO, bem como a população equivalente de um despejo de um laticínio com vazão de 800m³/dia, DQO=4500mg/L e DBO = 2000mg/L. a) Carga orgânica DQO: CO=800m³/dia x 4500mg/L x 10 ³ = 360KgDQO/dia DBO : CO=800m³/dia x 2000mg/L x 10 ³ = 160KgDBO/dia - -

TRATAMENTO BIOLÓGICO b) População equivalente 160Kg DBO/dia PE=> = 2963 hab. eq. 0,054Kg DBO/hab.dia

POTENCIAL REDOX Aeróbico Processo Anóxico Anaeróbico 3 1 2 4 Condição Controle no Bioreator Aeróbico Processo Anóxico Anaeróbico - 400 mV + 300mV 3 1 2 4 Condição Formação de Metano Formação de H2S Formação de ácidos Orgânicos Hidrolise de poli-fosfatos Denitrificação Nitrificação Oxidação Aeróbica 5 6 7 Roberto dos Santos

LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO TRATAMENTO BIOLÓGICO BASES PARA PROJETO LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO Aeróbias Taxa de aplicação superficial (KgDBO/ha.dia) Anaeróbias Taxa volumétrica(KgDBO/m³) Tempos de detenção(dias)

TRATAMENTO BIOLÓGICO BASES PARA PROJETO LODOS ATIVADOS Tempos de detenção Relação alimento/microorganismo (SSV) Quantidade de biomassa (SSV) Concentração de SSV Quantidade de oxigênio Parâmetros obtidos dos ensaios de tratabilidade Necessidade de nutrientes

FLOCOS BIOLÓGICOS

FLOCOS BIOLÓGICOS

FLOCOS BIOLÓGICOS

FLOCOS BIOLÓGICOS PROTOZOÁRIOS

PROCESSO DE LODOS ATIVADOS

LODOS ATIVADOS MISTURA COMPLETA

DEEP SHAFT

VALO DE OXIDAÇÃO

REATOR SEQUENCIAL EM BATELADA

DECANTADOR SECUNDÁRIO

TIPO DE SISTEMA DE NITRIFICAÇÃO/DESNITRIFICAÇÃO

REATOR ANAERÓBIO DE FLUXO ASCENDENTE

TRATAMENTOS BIOLÓGICOS DIGESTÃO ANAERÓBICA MECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA Hidrólise Acidogênese Acetogênese Metanogênese Sulfetogênese

TRATAMENTOS BIOLÓGICOS DIGESTÃO ANAERÓBICA MECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA Hidrólise Enzimas excretados por bactérias fermentativas transformam materiais particulados complexos (Polímeros) em matérias dissolvidas mais simples (moléculas menores).

TRATAMENTOS BIOLÓGICOS DIGESTÃO ANAERÓBICA MECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA Acidogênese Os produtos solubilizados na fase anterior são metabolizados no interior das células de bactérias fermentativas e excretados em seguida. Incluem: ácidos graxos voláteis, álcoois, ácido lático, gás carbônico, hidrogênio, amônia, sulfeto de hidrogênio, além de novas células.

TRATAMENTOS BIOLÓGICOS DIGESTÃO ANAERÓBICA MECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA Acetogênese As bactérias acetogênicas são responsáveis pela oxidação dos produtos gerados na fase acidogênica produzindo substrato para as bactérias metanogênicas, os produtos gerados são: Hidrogênio, CO2 e o Acetato.

TRATAMENTOS BIOLÓGICOS DIGESTÃO ANAERÓBICA MECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA Metanogênese As bactérias metanogênicas são responsáveis pela etapa final do processo de degradação anaeróbica produzindo metano e CO2, utilizam para tanto de ácido acético, hidrogênio/CO2, ácido fórmico, metanol, metilaminas e monóxido de carbono.

TRATAMENTOS BIOLÓGICOS DIGESTÃO ANAERÓBICA MECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA Sulfetogênese Sulfato, sulfito e outros compostos sulfurados são reduzidos a sulfeto através de sulfobactérias (bactérias redutoras de sulfato), utilizam uma ampla base de substratos.

TRATAMENTOS ANAERÓBICOS TRATAMENTO BIOLÓGICO BASES PARA PROJETO TRATAMENTOS ANAERÓBICOS Concentração de biomassa (SSV) Taxa de carregamento ( KgDBO/m³ dia) Velocidade ascensional (m/h) Tempo de detenção da zona de decantação (h) Alcalinidade (NaOH/dia) Necessidade de nutrientes

TRATAMENTO BIOLÓGICO E PRÉ E/OU PÓS TRATAMENTOS COMPLEMENTARES

BIODEGRADAÇÃO DE RECALCITANTES

Adsorção

O que é Adsorção? Processo utilizado desde tempos remotos: Uso de um sólido para reter substâncias contidas dentre de líquidos ou gases. Adsorção: Acumulação ou aumento da concentração desta substância sobre uma superfície de um outro composto. Pode ocorrer separação preferencial de uma substancia contida numa fase líquida ou gasosa – Ex. Cu em cachaça. O material concentrado é o adsorbato A fase que adsorve é o adsorvente Absorção  Adsorção: Absorção -> o material transferido de uma fase para a outra (exemplo um líquido) interpenetra a segunda fase para formar uma “solução”.

O que é Adsorção? Dessorção Adsorção Adsorbato Roberto dos Santos

Adsorção Física Principalmente causada por forças de van der Waals e forças eletrostáticas as moléculas do adsorbato átomos que compõem a superfície do adsorvente Características de tais adsorventes: Tamanho dos poros, Área superficial e polaridade

Sólidos não porosos, baixa área superfícial Presença dos Poros Sólidos não porosos, baixa área superfícial Sólidos porosos Superficie alta de contato Catalisadores Sitios ativos em suuportes porosos

Baixa área superficial Baxio volume específico de poros Sólido poroso Poros em materiais Sólido não poroso Baixa área superficial Baxio volume específico de poros Sólido poroso Alta área superficial Alto volume específico de poros All solids can be classified in to two categories; porous and non-porous solids. Porous solids are those that have high surface area and high pore volume where as non-porous solids are those that have low surface area and low pore volume. In general, all solids to some extend are porous except ceramics fired at high temperatures. F. Rouquerol, J. Rouquerol, K. S. W. Sing, Adsorption by Powders and Porous Solids, Academic Press, 1-25, 1999 61

Inter-connected Closed (open) Poros abertos x Poros fechados Inter-connected (open) Closed Open pores are accessible whereas closed pores are inaccessible pores. Open pores can be inter-connected, passing or dead end. Pores can be open or closed. Open pores are accessible where as closed pores are inaccessible. Open pores Passing (open) Dead end (open) F. Rouquerol, J. Rouquerol, K. S. W. Sing, Adsorption by Powders and Porous Solids, Academic Press, 1-25, 1999 62

Propriedades Texturais Área Superficial Propriedades Texturais Método de adsorção gasosa: Baseado na determinação da quantidade de um gás inerte, requerido para formar uma camada mono molecular sobre a superfície do catalisador a uma temperatura constante. Área superficial do catalisador Área a ser ocupada por cada molécula de gás em condições determinadas. = Roberto dos Santos

CARVÃO ATIVADO Limpeza na ativação Carvão ativado normalmente é 100 vezes mais poroso que o carvão normal. Roberto dos Santos

Usos do Carvão Os usos mais comuns para o carvão ativado: a adsorção de gases (na forma de filtros) e no tratamento de águas, onde o carvão se destaca por adsorver, em seus poros, impurezas de diferentes origens; diversos ramos da indústria química, alimentícia e farmacêutica; no tratamento de medicamentos, açucares, e águas potáveis; no tratamento de efluentes e gases resultantes de processos industriais. Considerado um dos mais eficientes tratamentos em caso de intoxicações. O carvão ativo atua adsorvendo a substância tóxica, assim diminuindo a quantidade disponível para absorção pelo sistema digestivo. Efeitos colaterais mínimos. Roberto dos Santos

ZEÓLITOS Minerais de estrutura porosa capaz de reter seletivamente moléculas por um processo de exclusão baseado no tamanho destas. São naturais ou artificiais. São alumínios silicatos hidratados que possuem uma estrutura aberta capaz de acomodar uma grande variedade de cátions como o cálcio, sódio, potássio e magnésio fracamente ligados à estrutura molecular.

MEMBRANAS

MEMBRANAS TIPOS Microfiltração 0,1 – 3 micra Ultrafiltração 0,025 – 0,1 micra Nanofiltração 0,01 micra Osmose reversa 0,001 micra

VELOCIDADE DE PERMEAÇÃO MEMBRANAS VELOCIDADE DE PERMEAÇÃO DEFINIDO COMO O VOLUME DA SOLUÇÃO POR UNIDADE DE ÁREA POR UNIDADE DE TEMPO

MEMBRANAS SELETIVIDADE R= COEFICIENTE DE RETENÇÃO Cp R = 1- Cf Cf= concentração do soluto na alimentação Cp= concentração do soluto no permeado

TIPOS E DENSIDADE DE EMPACOTAMENTO MEMBRANAS TIPOS E DENSIDADE DE EMPACOTAMENTO Planar (100-400m²/m³) Tubular (<300 m²/m³) Fibras ocas ( 30000 m²/m³) Espiral (300 – 1000 m²/m³)

REATORES DE MEMBRANAS

FILTRAÇÃO POR MEMBRANAS Pressão Transmembrana - TMP Tamanho dos Poros Energia de Bombeamento Osmose Reversa Microfiltração Processo de separação por membrana Ultrafiltração Nanofiltração Sais Carbon Bk. Pigmentos Tintas Cabelo humano Pirogenicos areia Bacteria Névoa Ions Metal. DNA, Virus Vitamina B12 Taranto típico Fumaça de cigarro Carvão em pó Açucar cel. sangue Colóides poeira Polén Atomos Farinha Macro Moleculas Tipo de Partícula Ions Micro particulas Macro Particulas Moléculas μm (Log Scale) 0.001 0.01 0.1 1.0 10 100 1000 X Roberto dos Santos

BIOREATORES - MBR O QUE É REATOR BIOLÓGICO DE MEMBRANAS MBR? MBR é um sistema que considera: Separação fina de sólidos + Lodo ativado + Filtração por membranas = um único conjunto Remoção de Areia Tanque de Aeração Secundário Polimento Desinfecção Primário Adensamento Tratamento Desague Roberto dos Santos