Tratamento de efluentes por processos biológicos:

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1 Tratamento de efluentes por processos biológicos:
Prof. Eudes José Arantes

2 Conceito de Tratamento
“Tratar esgotos e adequar convenientemente os efluentes sanitários aos corpos receptores, ou seja, é criar condições para que os efluentes sanitários ao serem lançados aos corpos receptores não causem impactos ambientais significativos” Brito (2004)

3 Padrões de Emissão (Lançamento) CONAMA 357 DE 17 DE MARÇO DE 2005
Alterada pela Resolução 410/2009 e pela 430/2011 Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências.

4 Esgoto Sanitário Caracterização Química

5 Esgoto Sanitário Caracterização Física Caracterização Biológica

6 Graus de Tratamento Tratamento Preliminar: Remoção de sólidos grosseiros (Gradeamento e Caixa de areia) Tratamento Primário: Remoção física de sólidos sedimentáveis (Decantador Primário) Tratamento Secundário: Aplicação dos processos Biológicos (Processos Biológicos) Tratamento Terciário: Remoção de nitrientes e metais pesados, POPs (poluentes orgânicos persistentes), etc

7 TRATAMENTO PRELIMINAR
Constituído unicamente por processos físicos. Nesta etapa, é feita a remoção dos materiais em suspensão, através da utilização de grelhas e de crivos grossos (gradeamento), e a separação da água residual das areias a partir da utilização de canais de areia (desarenação). Gradeamento Etapa na qual ocorre a remoção de sólidos grosseiros, onde o material de dimensões maiores do que o espaçamento entre as barras é retido. Há grades grosseiras (e spaços de 5,0 a 10,0 cm), grades médias (espaços entre 2,0 a 4,0 cm) e grades finas (entre 1,0 e 2,0 cm) que têm pôr objetivo reter o material sólido grosseiro em suspensão no efluente. As principais finalidades do gradeamento são: proteção dos dispositivos de transporte dos efluentes (bombas e tubulações); proteção das unidades de tratamento subseqüentes e proteção dos corpos receptores. Desarenação Etapa na qual ocorre a remoção da areia por sedimentação. Este mecanismo ocorre da seguinte maneira: os grãos de areia, devido às suas maiores dimensões e densidade, vão para o fundo do tanque, enquanto a matéria orgânica, de sedimentação bem mais lenta, permanece em suspensão, seguindo para as unidades seguintes. As finalidades básicas da remoção de areia são: evitar abra são nos equipamentos e tubulações; eliminar ou reduzir a possibilidade de obstrução em tubulações, tanques, orifícios, sifões, e facilitar o transporte do líquido, principalmente a transferência de lodo, em suas diversas fases.

8 TRATAMENTO PRIMÁRIO O tratamento primário é constituído unicamente por processos físico-químicos. Nesta etapa procede-se a equalização e neutralização da carga do efluente a partir de um tanque de equalização e adição de produtos químicos. Seguidamente, ocorre a separação de partículas líquidas ou sólidas através de processos de floculação e sedimentação, utilizando floculadores e decantador (sedimentador) primário. Decantação Primária Esta etapa consiste na separação sólido (lodo) – líquido (efluente bruto) por meio da sedimentação das partículas sólidas. Os tanques de decantação podem ser circulares ou retangulares. Os efluentes fluem vagarosamente através dos decantadores, permitindo que os sólidos em suspensão, que apresentam densidade maior do que a do líquido circundante, sedimentem gradualmente no fundo. Essa massa de sólidos, denominada lodo primário bruto, pode ser adensada no poço de lodo do decantador e enviada diretamente para a digestão ou ser enviada para os adensadores. Peneira Rotativa Dependendo da natureza e da granulometria do sólido, as peneiras podem substituir o sistema de gradeamento ou serem colocadas em substituição aos decantadores primários. A finalidade é separar sólidos com granulometria superior à dimensão dos furos da tela. O fluxo atravessa o cilindro de gradeamento em movimento, de dentro para fora. Os sólidos são retidos emfunção da perda de carga na tela, removidos continuamente e recolhidos em caçambas. Floculação O processo de coagulação, ou floculação, consiste na adição de produtos químicos que promovem a aglutinação e o agrupamento das partículas a serem removidas, tornando o peso especifico das mesmas maior que o da água, facilitando a decantação.

9 TRATAMENTO SECUNDÁRIO
Etapa na qual ocorre a remoção da matéria orgânica, por meio de reações bioquímicas. Os processos podem ser Aeróbicos ou Anaeróbicos. Os processos Aeróbios simulam o processo natural de decomposição, com eficiência no tratamento de partículas finas em suspensão. O oxigênio é obtido por aeração mecânica (agitação) ou por insuflação de ar. Já os Anaeróbios consistem na estabilização de resíduos feita pela ação de microrganismos, na ausência de ar ou oxigênio elementar. O tratamento pode ser referido como fermentação mecânica. Maiores detalhes sobre estes tratamentos podem ser encontrados no artigo técnico “Tratamento Biológico de Efluentes”. Como exemplo, cita-se o processo aeróbico lodo ativado.

10 TRATAMENTO TERCIÁRIO O tratamento terciário pode ser empregado com a finalidade de se conseguir remoções adicionais de poluentes em águas residuárias, antes de sua descarga no corpo receptor e/ ou para recirculação em sistema fechado. Essa operação é também chamada de “polimento”. Em função das necessidades de cada indústria, os processos de tratamento terciário são muito diversificados; no entanto pode-se citar as seguintes etapas: filtração, cloração ou ozonização para a remoção de bactérias, absorção por carvão ativado, e outros processos de absorção química para a remoção de cor, redução de espuma e de sólidos inorgânicos tais como: eletrodiálise, osmose reversa e troca iônica.

11 Conceitos Básicos Processo Aeróbio
Processo Anaeróbio Oxigênio presente na forma molecular (O2) Produção de Gás Carbônico (CO2) e água Ausência de oxigênio rodução de Gás Metâno (CH4) e Gás Carbônico (CO2)

12 O tratamento Biológico
Tratamento Aeróbio Lodos Ativados Convencional Aeração Prolongada Batelada Filtros Biológicos Aerado Lagoas Aerada Lagoa Facultativa Lagoa de Maturação Tratamento Anaeróbio Lagoa Anaeróbia Filtro Biológico Anaeróbio UASB – Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente e Manta de Lodo UASB - RAFA RALF - SANEPAR

13 PROCESSO DE LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL
Decantador Primário Tanque de Aeração Decantador Secundário Grade Caixa de areia Rio Adensamento Digestão Secagem Lodo “Seco”

14 SISTEMAS DE AERAÇÃO POR AERADORES SUPERFICIAIS

15 ETE BARUERI Voltar

16 PROCESSO DE LODOS ATIVADOS COM AERAÇÃO PROLONGADA
Tanque de Aeração Decantador Secundário Grade Caixa de areia Rio Adensamento Secagem Lodo “Seco”

17 Voltar

18 PROCESSO DE LODOS ATIVADOS COM AERAÇÃO PROLONGADA EM BATELADA
Grade Caixa de areia Tanque deAeração Decantador Secundário Adensamento Secagem Lodo “Seco” Rio Água retirada do lodo

19 LODOS ATIVADOS EM BATELADAS
Reator Esgoto bruto Ar + agitação Efluente tratado N.A. mín. Líquido Sólidos Espera Enchimento Reação Sedimentação Retirada de efluente tratado Retirada de lodo de excesso Altura de segurança

20 LODOS ATIVADOS EM BATELADAS
Retirada de Efluente tratado Enchimento + reação Reação Sedimentação Espera REATOR 1 REATOR 2 Sedimentação Espera Reação Retirada de Efluente tratado Enchimento + reação Voltar

21 Lodo ativado em bateladas

22 ETE CAÇADORES - LONDRINA/PR
Filtro Biológico Aeróbio ETE CAÇADORES - LONDRINA/PR

23

24

25 Leito Fixo Crescimento do Biofilme

26 Sistema de Drenagem Fundo Falso do Filtro

27 Arranjos Típicos Voltar

28 LAGOA AERADA JARINU Aerador Mecânico de superfície
Aerador Mecânico por ar difuso

29 SISTEMAS DE LAGOAS AERADAS MECANICAMENTE SEGUIDAS DE LAGOAS DE DECANTAÇÃO
Grade Caixa de areia Lagoas aeradas Lodo Rio

30 LAGOAS AERADAS CLASSIFICAÇÃO
Lagoas aeradas aeróbias Floco biológico em suspensão na fase líquida

31 LAGOAS AERADAS CLASSIFICAÇÃO
Lagoas aeradas facultativas Floco biológico em suspensão na fase líquida Floco biológico sedimentado no fundo da lagoa Voltar

32 Sólidos sedimentáveis
LAGOAS FACULTATIVAS Produção durante o dia Vento CO2 O2 O2 Mistura e reaeração NH3, PO4, etc Novas células Algas Esgoto Zona aeróbia O2 CO2 H2S + 2O2  H2SO4 Bactérias Novas células NH3, PO4, etc Zona facultativa Sólidos sedimentáveis Células mortas Zona anaeróbia Lodo Ácidos orgânicos CO2, NH3, H2S, CH4

33 LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO FACULTATIVAS
Lagoas facultativas: Escavações com profundidades úteis de 1,5 metros a 2,0 metros, permitindo a penetração de luz e a produção fotossintética de oxigênio para a decomposição de matéria orgânica. Parte dos sólidos presentes nos esgotos sedimentam e são biodegradados por via anaeróbia. Eficiência na remoção de DBO: Superior a 80 %. Efluentes com DBO inferior a 60 mg/L Eficiência na remoção de coliformes: Aproximadamente 99 %

34 Lagoa Facultativa

35 Lagoa Facultativa: Dispositivo de Saída
Voltar

36 LAGOAS DE MATURAÇÃO Lagoas de maturação: Escavações com profundidades inferiores a 1,0 metro, permitindo elevado tempo de detenção hidráulico dos esgotos e decaimento de coliformes por metabolismo endógeno e pela incidência de radiação ultra-violeta proveniente da luz solar. Eficiência na remoção de DBO: Superior a 85 %. Promove a nitrificação dos esgotos

37 LAGOAS DE MATURAÇÃO Produção durante o dia Vento CO2 O2 O2
Mistura e reaeração NH3, PO4, etc Novas células Algas Esgoto O2 CO2 Zona aeróbia Bactérias Novas células NH3, PO4, etc Decaimento bacteriano Células mortas

38 LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Lagoas anaeróbias Tipos de lagoas Lagoas Facultativas Lagoas de Maturação Requer grandes áreas Excesso de algas no efluente final Maus odores na lagoa anaeróbia Vantagens Baixo custo de implantação Operação simples Projeto simples Terreno reaproveitável Desvantagens

39 SISTEMAS DE LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Sistema australiano Lagoa facultativa Lagoa de maturação Grade Caixa de areia Lagoa anaeróbia Lodo Rio Lodo Lagoa facultativa primária Lagoa de maturação Grade Caixa de areia Lagoa facultativa Lodo Lodo Rio

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41 LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO ANAERÓBIAS
Lagoas anaeróbias: Escavações de 3,0 a 5,0 metros de profundidade útil recebendo carga orgânica contínua de esgotos de modo a manter condições de anaerobiose. Eficiência na remoção de DBO: 40 % a 50 %

42 Sólidos sedimentáveis
LAGOAS ANAERÓBIAS Ausência de O2 H2S Esgoto CHONPS Ácidos voláteis CH4 + CO2 + H2O N Orgânico N Amoniacal Zona anaeróbia Sólidos sedimentáveis Lodo Ácidos orgânicos CO2, NH3, H2S, CH4 Voltar

43 Biofiltro Anaeróbio Material Suporte – Leito Fixo

44 Biofiltros Combinado Anaeróbio Aeróbio Anóxica Voltar

45 UASB - Piloto

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49 UASB – RALF (Brasil) – Reator Anaeróbio de Leito Fluidizado

50 SISTEMAS DE TRATAMENTO CONJUGADO ANAERÓBIO-AERÓBIO
Lodos ativados Lagoas de estabilização Lagoas aeradas Grade Caixa de areia UASB Filtros Biológicos Convencional Filtros Biológicos Aerado Submerso Processos físico-químicos

51 RALF – Reator Anaeróbio de Leito Fluidizado

52 OBRIGADO Prof. Eudes José Arantes