Seminários sobre Tratamento de Esgotos e Efluentes

07102022 Disciplina Saneamento II Professora Larissa Granjeiro Lucena UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CAMPUS CRATEÚS Curso Engenharia Civil UFC Campus de Crateús Professora Larissa Granjeiro Lucena 2 Seminários 1 2 07102022 Atividade Seminários Estude o Cap 4 Níveis processos e sistemas de tratamento do livro Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos von Sperling 2ª ed 1996 páginas 164 202 do pdf páginas 169 207 do livro Em seguida elabore um seminário em grupo sobre os seguintes temas Tema 1 Lagoas de estabilização e variantes Tema 2 Lodos ativados e variantes Tema 3 Sistemas aeróbios com biofilmes Tema 4 Tratamento anaeróbio Tema 5 Disposição de efluentes no solo Obs1 Pode acrescentar outras referências desde que citada a fonte Tem muito material na internet sobre o assunto Obs2 Na biblioteca da UFC Crateús tem edições mais recentes dessa referência Obs3 Algumas referências em inglês sobre os temas tratamento de esgoto e lodo httpslnkdindpz8uym Obs4 Apresentar também um artigo científico que aborde a tecnologia Obs5 Não precisa de trabalho escrito apenas apresentação de slides 3 Atividade Seminários Cada grupo terá 30 minutos de apresentação com 5 minutos de tolerância para mais e para menos Todos os integrantes do grupo devem apresentar Slides devem ser entregues por um integrante do grupo via SIGAA até 13102022 2359h Dia da apresentação 14102022 1330h17h As apresentações ocorrerão na ordem dos temas Tema 1 ao 5 A frequência nesse dia valerá 6h ganhará as 6h de frequência quem assistiu as apresentações de todos os grupos preparou e apresentou o seu trabalho 4 3 4 07102022 Grupo 1 Tema 1 Lagoas de estabilização e variantes Grupo 2 Tema 2 Lodos ativados e variantes Grupo 3 Tema 3 Sistemas aeróbios com biofilmes 5 Grupo 4 Tema 4 Tratamento anaeróbio Grupo 5 Tema 5 Disposição de efluentes no solo Grupo Tema 1 1 Vitória 2 Zilda 3 Rafaela 4 Luis Deivid Grupo Tema 2 1 José Kerlly 2 Jonatas 3 Euller Grupo Tema 3 1 Antonio Serafim 2 Francisco 3 Mateus Grupo Tema 4 1 Luis Henrique 2 Vildemar 3 Daniel 4 Michael Grupo Tema 5 1 Gabriel 2 Samuel 3 Fabiano 6 5 6 07102022 UFC Campus de Crateús Professora Larissa Granjeiro Lucena 7 Correção da prova UFC Campus de Crateús Professora Larissa Granjeiro Lucena 8 Níveis processos e sistemas de tratamento de esgotos Análise e seleção do processo de tratamento de esgotos 7 8 07102022 Objetivo do tratamento Por que tratar os esgotos Para adequálo aos requisitos de lançamento em corpo receptor estabelecidos por legislação específica Qual é a legislação Resolução CONAMA 4302011 Resolução CONAMA 3572005 Resolução COEMA nº 22017 Minimizar os impactos ambientais Minimizar impactos na saúde pública Promover a recuperação de recursos nutrientes água etc Remoção de organismos patogênicos O que devemos tratar no esgoto Remoção de sólidos em suspensão Remoção de matéria orgânica Remoção de nutrientes Água 999 Sólidos 01 Objetivo do tratamento 9 10 07102022 Estação de tratamento de esgoto Conjunto de unidades de tratamento equipamentos órgãos auxiliares acessórios e sistemas de utilidades cuja finalidade é a redução das cargas poluidoras do esgoto sanitário e condicionamento da matéria residual resultante do tratamento ABNT 2011 NBR 122092011 ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTOETE Estação de tratamento de esgoto Estação de tratamento de esgoto Níveis de tratamento Processos e operações unitárias de tratamento 11 12 07102022 Níveis de tratamento O tratamento de esgoto é usualmente classificado através dos seguintes níveis Tratamento Preliminar Tratamento Primário Tratamento Secundário Tratamento Terciário Objetiva a remoção de sólidos grosseiros Objetiva a remoção de sólidos sedimentáveis e em consequência parte da matéria orgânica em suspensão Objetiva a remoção de matéria orgânica e eventualmente nutrientes nitrogênio e fósforo Objetiva a remoção de poluentes específicos eou que não foram suficientemente removidos no tratamento secundário patógenos nutrientes matéria orgânica não biodegradável compostos tóxicos Quais níveis processos e operações de tratamento devemos utilizar Em estudos de concepção devese definir com clareza os seguintes aspectos impacto ambiental do lançamento no corpo receptor objetivos do tratamento principais constituintes a serem removidos eficiências de remoção desejadas Níveis de tratamento 13 14 07102022 Níveis de tratamento A definição do nível de tratamento de esgotos de uma ETE está associada ao maior nível existente Exemplo Qual o nível de tratamento de uma ETE com a configuração apresentada no esquema ao lado ETE de nível SECUNDÁRIO Níveis de tratamento O tratamento preliminar deve existir em todas as ETEs Uma ETE a nível secundário usualmente tem tratamento preliminar mas pode ou não ter tratamento primário depende do processo O tratamento terciário é raro em países em desenvolvimento 15 16 07102022 Níveis de tratamento ITEM NÍVEL DE TRATAMENTO PRELIMINAR PRIMÁRIO SECUNDÁRIO Poluentes removidos Sólidos grosseiros Sólidos sedimentáveis DBO em suspensão Sólidos não sedimentáveis DBO em suspensão fina DBO solúvel Eventualmente nutrientes Eventualmente patógenos Mecanismo de tratamento predominante Operações físicas Operações físicas Processos biológicos Cumpre padrões de lançamento usuais Não Não Usualmente sim Aplicação Montante de elevatória Etapa inicial de todos os processos de tratamento Tratamento parcial Etapa intermediaria de tratamento mais completo Tratamento mais completo para remoção de matéria orgânica Como ocorre essa remoção de poluentes 17 18 07102022 Processos e Operações Unitárias Os métodosmecanismos de tratamento dividemse em PROCESSOS E OPERAÇÕES UNITÁRIAS A integração destes compõe OS SISTEMAS DE TRATAMENTO Podem ocorrer simultaneamente numa mesma unidade de tratamento Métodos de tratamento nos quais predominam a aplicação de forças físicas Ex gradeamento mistura sedimentação filtração Métodos de tratamento nos quais a remoção ou conversão de contaminantes ocorre pela adição de produtos químicos ou devido à reações químicas Ex precipitação adsorção desinfecção Métodos de tratamento nos quais a remoção de contaminantes ocorre por meio de atividade biológica Ex remoção de matéria orgânica carbonácea nitrificação desnitrificação Operações físicas unitárias Processos químicos unitários Processos biológicos unitários Principais mecanismos de remoção POLUENTES SUBDIVISÃO PRINCIPAIS MECANISMOS DE REMOÇÃO SÓLIDOS Sólidos grosseiros 1 cm Gradeamento Relação de sólidos com dimensões superiores ao espaçamento entre barras Sólidos em suspensão 1 µm Sedimentação Separação de partículas com densidade superior à do esgoto Filtração em membrana Retenção física em processos de microfiltração e ultrafiltrarão Sólidos dissolvidos 1 µm Adsorção Retenção na superfície de aglomerados de bactérias ou biomassa Filtração em membrana Retenção física em processos de ultrafiltração nanofiltração osmose inversa 19 20 07102022 Principais mecanismos de remoção POLUENTES SUBDIVISÃO PRINCIPAIS MECANISMOS DE REMOÇÃO MATÉRIA ORGÂNICA DBO em suspensão 1 µm Sedimentação Separação de partículas com densidade superior à do esgoto Adsorção Retenção na superfície de aglomerados de bactérias ou biomassa Hidrólise Conversão da DBO suspensa em DBO solúvel por meio de enzimas possibilitando a sua estabilização Estabilização Utilização pelas bactérias com alimento com conversão a gases água e outros compostos inertes DBO solúvel 1 µm Adsorção Retenção na superfície de aglomerados de bactérias ou biomassa Estabilização Utilização pelas bactérias com alimento com conversão a gases água e outros compostos inertes Filtração em membrana Retenção física em processos de ultrafiltração nanofiltração osmose inversa Principais mecanismos de remoção POLUENTES SUBDIVISÃO PRINCIPAIS MECANISMOS DE REMOÇÃO PATÓGENOS Maiores dimensões cistos de protozoários e ovos de helmintos Sedimentação Separação de patógenos de maiores dimensões e com densidade superior à do esgoto Filtração Retenção dos patógenos em um meio filtrante de granulometria adequada Filtração em membrana Retenção física em processos de microfiltração Menores dimensões bactérias e vírus Condições ambientais adversas Temperatura pH falta de alimento competição com outras espécies Radiação ultravioleta Radiação do sol ou artificial Desinfecção Adição de algum agente desinfetante como o cloro Filtração em membrana Retenção física em processos de ultrafiltração nanofiltração osmose inversa 21 22 07102022 Principais mecanismos de remoção POLUENTES SUBDIVISÃO PRINCIPAIS MECANISMOS DE REMOÇÃO NITROGÊNIO Nitrogênio orgânico Amonificação Conversão do nitrogênio orgânico a amônia Amônia Nitrificação Conversão da amônia a nitrito e deste a nitrato por meio de bactérias nitrificantes Assimilação bacteriana Incorporação da amônia na composição das células bacterianas Dessorção Escape da amônia livre NH3 para a atmosfera em condições de elevado pH Nitrato Desnitrificação Conversão do nitrato a nitrogênio gasoso o qual escape para a atmosfera em condições anóxicas Filtração em membrana Retenção física em processos de ultrafiltração nanofiltração osmose inversa Principais mecanismos de remoção POLUENTES SUBDIVISÃO PRINCIPAIS MECANISMOS DE REMOÇÃO FÓSFORO Fosfato Desfosfatação Assimilação em excesso do fósforo do meio líquido por organismos acumuladores de fosfato que ocorre ao se alternar condições aeróbias e anaeróbias Precipitação Precipitação de fósforo em condições de pH elevado ou através da adição de sais metálicos Filtração Retenção de biomassa rica em fosforo após etapa de desfosfatação biológica 23 24 07102022 MecanismosSistemas mais utilizados em ETEs POLUENTE OPERAÇÕES PROCESSOS E SISTEMAS DE TRATAMENTO Sólidos em suspensão Gradeamento Remoção da areia Sedimentação Disposição no solo Matéria orgânica biodegradável Lagoas de estabilização e variações Lodos ativados e variações Reatores aeróbios com biofilmes Tratamento anaeróbio Disposição no solo Organismos patogênicos Lagoas de maturação Disposição no solo Desinfecção com produtos químicos Desinfecção com radiação ultravioleta Membranas Nitrogênio Nitrificação e desnitrificação biológica Lagoas de maturação e de alta taxa Disposição no solo Processos físicoquímicos Fósforo Remoção biológica Lagoas de maturação e alta taxa Processos físicoquímicos Níveis de tratamento 25 26 07102022 1 Tratamento preliminar Que elementos são esses 1 Tratamento preliminar Objetivo destinase principalmente à remoção de sólidos grosseiros e areia Ex Sacos e garrafas plásticas folhas e areia Mecanismos prevalece mecanismos de ordem física Finalidades da remoção de sólidos grosseiros Proteção dos dispositivos de transporte dos esgotos bombas e tubulações Proteção das unidades de tratamento subsequentes Proteção dos corpos receptores grade caixa de areia ou desarenador medidor de vazão Unidades do tratamento preliminar 27 28 07102022 1 Tratamento preliminar 1 Tratamento preliminar A GRADES A remoção de sólidos grosseiros é feita frequentemente por grade mas podese utilizar peneiras ou trituradores Há grades grossas médias e finas dependendo do espaço entre as barras A remoção do material retido pode ser manual ou mecanizada Também podem ser usadas peneiras rotativas estáticas ou trituradores 29 30 07102022 1 Tratamento preliminar A GRADES NBR 12208 1 Tratamento preliminar B CAIXA DE AREIA DESARENADOR Visa a remoção de areia presente no esgoto De forma a evitar abrasão nos equipamentos e tubulações minimizar obstrução em tanques e tubulações facilitar o transporte do liquido Mecanismo de remoção sedimentação os grãos de areia devido às suas maiores dimensões e densidades vão para o fundo do tanque enquanto a matéria orgânica sendo esta bem mais lenta permanece em suspensão seguindo para as unidades de jusante Há vários formatos de desarenadores mais comum é retangular Limpeza da areia pode ser manual ou mecanizada 31 32 07102022 1 Tratamento preliminar B CAIXA DE AREIA DESARENADOR 1 Tratamento preliminar B CAIXA DE AREIA DESARENADOR NBR 12209 33 34 07102022 1 Tratamento preliminar Qual o nome dessas estruturas de engenharia 1 Tratamento preliminar C CALHA PARSHALL Incluise uma unidade de medição de vazão Consiste em uma calha de dimensões padronizadas onde o valor medido do nível do líquido pode ser correlacionado com a vazão 35 36 07102022 1 Tratamento preliminar Outros dispositivos podem medir a vazão vertedores retangulares e triangulares 1 Tratamento preliminar D Tanque de equalização Para que serve Sólidos devem estar dispersos no meio líquido por que para evitar decomposição anaeróbia e liberação de maus odores Para isso são usados misturadores submersos ou superficiais 37 38 07102022 1 Tratamento preliminar D Tanque de equalização Efluentes domésticos Dimensionados para conviver com a variação horária típica e usualmente não se utiliza tanque de equalização Efluentes industriais TDH baixo só algumas horas variações horárias importantes equalização pode ser importante TDH elevado variações horárias não são importantes 2 Tratamento primário Objetivo destinase principalmente à remoção de sólidos em suspensão sedimentáveis e parcela de matéria orgânica em suspensão Mecanismos prevalece mecanismos de ordem física Após passarem pelas unidade de tratamento preliminar contém ainda sólidos em suspensão não grosseiros os quais devem ser removidos Fixos SDF Voláteis SDV Fixos SSF Voláteis SSV Sólidos totais Sólidos totais Sólidos em Suspensão SS Sólidos Dissolvidos SD Uma parte significativa desses sólidos em suspensão é constituída de matéria orgânica em suspensão Eficiência de 25 a 35 de remoção de DBO Eficiência de 60 a 70 de SS 39 40 07102022 2 Tratamento primário Unidades do tratamento primário Decantador primário ou tanques de decantação primário Os esgotos fluem vagarosamente através dos decantadores permitindo que os sólidos em suspensão densidade maior que o líquido sedimentem gradualmente no fundo Essa massa de sólidos é denominada LODO PRIMÁRIO BRUTO Retirada por meio de tubulações e raspadores mecânicos Decantador retangular 41 42 07102022 Decantador circular Pás removedoras de lodo Sistema de alimentação da unidade e caixa de acumulação de lodo 43 44 07102022 2 Tratamento primário Uso do tratamento primário Tratamento primário avançado a eficiência de remoção de sólidos em suspensão e matéria orgânica pode ser aumentada através da adição de coagulantes São utilizados antes da etapa biológica que utilizam processos como lodos ativados e reatores aeróbios Em ETEs que utilizam lagoas de estabilização o tratamento primário em geral não é utilizado Com a tendência atual de uso de reatores anaeróbios os decantadores primários estão sendo substituídos por reatores UASB 3 Tratamento secundário Objetivo destinase principalmente à remoção matéria orgânica Matéria orgânica dissolvida DBO solúvel a qual não é removida por processos meramente físicos como sedimentação Matéria orgânica em suspensão DBO suspensa ou particulada a qual é em grande parte removida no eventual tratamento primário mas cujos sólidos de sedimentabilidade mais lenta persistem na massa líquida Mecanismos prevalece mecanismos biológicos reações bioquímicas A base de todo processo biológico é o contato efetivo entre os microrganismos e o material orgânico contido nos esgotos Os microrganismos convertem a matéria orgânica em gás carbônico e água 45 46 07102022 3 Tratamento secundário O tratamento de esgoto consiste na decomposição da matéria orgânica do efluente através de microrganismos A remoção da matéria orgânica dos esgotos ocorre através dos processos de catabolismo desassimilação Os dois tipos de catabolismo de interesse no tratamento de esgotos catabolismo oxidativo oxidação da matéria orgânica e catabolismo fermentativo fermentação da matéria orgânica 3 Tratamento secundário Unidades de tratamento Lagoas de estabilização e variantes Processos de disposição no solo Reatores anaeróbios Lodos ativados e variantes Reatores aeróbios com biofilme Wetlands O tratamento secundário inclui as unidades de tratamento preliminar mas pode ou não incluir as unidades do tratamento primário O tratamento secundário inclui as unidades de tratamento preliminar mas pode ou não incluir as unidades do tratamento primário 47 48 07102022 3 Tratamento secundário Unidades de tratamento Lagoas de estabilização e variantes Processos de disposição no solo Reatores anaeróbios Lodos ativados e variantes Reatores aeróbios com biofilme Wetlands 3 Tratamento secundário Unidades de tratamento Lagoas de estabilização e variantes Processos de disposição no solo Reatores anaeróbios Lodos ativados e variantes Reatores aeróbios com biofilme Wetlands 49 50 07102022 Unidades de tratamento Lagoas de estabilização e variantes Processos de disposição no solo Reatores anaeróbios Lodos ativados e variantes Reatores aeróbios com biofilme Wetlands 3 Tratamento secundário 3 Tratamento secundário Unidades de tratamento Lagoas de estabilização e variantes Processos de disposição no solo Reatores anaeróbios Lodos ativados e variantes Reatores aeróbios com biofilme Wetlands 51 52 07102022 Unidades de tratamento Lagoas de estabilização e variantes Processos de disposição no solo Reatores anaeróbios Lodos ativados e variantes Reatores aeróbios com biofilme Wetlands 3 Tratamento secundário Unidades de tratamento Lagoas de estabilização e variantes Processos de disposição no solo Reatores anaeróbios Lodos ativados e variantes Reatores aeróbios com biofilme Wetlands 3 Tratamento secundário 53 54 07102022 Wetlands O termo wetland simplesmente traduzido significa terra úmida Do ponto de vista ecológico no entanto as wetlands representam vários ecossistemas com características distintas tendo todos porém um ponto em comum água em abundância em algum período do ano ou em todo o ciclo sazonal Todos os sistemas de wetlands têm funções fundamentais no equilíbrio dos ecossistemas nos quais se encontram inseridos tais como capacidade de modificar e controlar a qualidade das águas capacidade de amortizar os picos de qualidade gerando redução dos custos de tratamento de água bem como uma maior segurança neste tratamento controle de erosão e assoreamento dos canais dos rios Wetlands É importante salientar a diferença entre wetlands naturais e as chamadas wetlands construídas As wetlands construídas são ecossistemas artificiais com diferentes níveis de tecnologia que procuram atingir as mesmas funções ecossistêmicas básicas das wetlands naturais 55 56 07102022 Wetlands Os sistemas de wetlands construídas devem ter as seguintes funções purificar as águas do corpo receptor detectar e controlar possíveis contaminações dos recursos hídricos servir como sistema de barragens de sedimentação e controlar os picos de cheia Para satisfazer a essas funções os sistemas a serem implementados devem ter as seguintes características oUma barragem a montante com a finalidade de remoção de partículas sedimentáveis barragem de sedimentação Esta barragem serve ainda para aumento do nível de água visando a sua distribuição no sistema de wetlands oUm conjunto sistema de wetlands separadas por diques formando células independentes que permitam o controle do fluxo da água Essas divisões possibilitam também o manejo adequado da biomassa formada quando necessário oCanais coletores das águas provenientes das wetlands para recompor as águas do rio no canal principal 57 58 Eficiência de remoção Exemplo Considerando uma ETE que recebe esgoto sanitário A ETE é de nível secundário Sabese que a eficiência de remoção do tratamento primário é de 25 e a do tratamento biológico é de 90 em termos de DBO Determine A A eficiência global da ETE em termos de remoção de DBO5 E 1 1 E1x1 E2x1 E3x 1 En B Qual a concentração de DBOs efluente na ETE sabendo que a concentração média de DBO5 afluente é de 200mgL E C0 CeC0 100 07102022 Wetlands considerações importantes A utilização de um determinado tipo de wetland ou de uma combinação entre eles formando sistemas de wetlands depende do problema a ser resolvido da qualidade dos recursos hídricos da área disponível do interesse da utilização da biomassa produzida e do interesse paisagístico No que diz respeito ao aproveitamento da biomassa é sempre possível a participação das comunidades principalmente as de baixa renda na utilização dos subprodutos das wetlands construídas Os sistemas de wetlands naturais possibilitam em algum período do ano a proliferação de vetores de doenças O controle dos mesmos normalmente é feito por meio de técnicas de drenagem eliminandose o excesso de água desses ecossistemas bem como por meio de outras ações tais como capina e aplicação de inseticidas Uma opção relativamente simples para controlar as larvas dos insetos é o cultivo de algumas espécies de peixes que se alimentam dessas larvas No caso das wetlands de solos filtrantes recomendase a utilização de uma manta plástica na parte inferior do sistema com a finalidade de evitar a contaminação do lençol subterrâneo caso as águas estejam poluídas por substâncias tóxicas A autorização para uso específico das várzeas deve ser expedida pelas Equipes Técnicas da Secretaria de Meio Ambiente 61 62 07102022 4 Tratamento terciário Objetivo destinase principalmente à remoção de poluentes específicos nutrientes patógenos compostos tóxicos Finalidade Utilizado quando se deseja obter um tratamento de qualidade superior para os esgotos Mecanismos variável Unidades Lagoas de maturação alternativa mais barata para remoção de patógenos Desinfecção Reatores para remoção de nutrientes Membranas Filtração final Processos avançados 63 64 Níveis de tratamento ITEM PRELIMINAR NÍVEL DE TRATAMENTO PRIMÁRIO SECUNDÁRIO Poluentes removidos Sólidos grossos Sólidos sedimentáveis DBO em suspensão Sólidos não sedimentáveis DBO em suspensão fina DBO solúvel Eventualmente nutrientes Eventualmente patógenos Mecanismo de tratamento predominante Operações físicas Operações físicas Processos biológicos Cumpre padrões de lançamento usuais Não Não Usualmente sim Eficiência SS 60 a 70 DBO 25 a 35 Coliformes 30 a 40 Aplicação Montante de elevatória Etapa inicial de todos os processos de tratamento Tratamento parcial Etapa intermediaria de tratamento mais completo Tratamento mais completo para remoção de matéria orgânica Eficiência de remoção Caso haja mais de uma etapa ou unidade em série ao longo do tratamento o cálculo da remoção é feito com base nas frações remanescentes A eficiência global de remoção é dada por E 1 1 E1x1 E2x1 E3x 1 En E1 E2 En eficiência de remoção nas etapas 123 E eficiência de remoção global valor bruto Lagoa anaeróbia Etapas do dimensionamento 3º Adoção da taxa de Aplicação Volumétrica Lv Quadro 31 Von Sperling 2002 Taxas de aplicação volumétrica admissíveis para projeto de lagoas anaeróbias em função da temperatura 4º Cálculo do volume requerido V LLv L carga de DBO total afluente solúvel particulada kgDBOsd Lv Taxa de Aplicação Volumétrica kgDBO5m3d 07102022 Normas Técnicas específicas para o dimensionamento ABNT NBR 122092011 Elaboração de projetos hidráulicosanitários de estações de tratamento de esgotos sanitários Associação Brasileira de Normas Técnicas Normas Técnicas específicas para o dimensionamento 71 72 07102022 Normas Técnicas específicas para o dimensionamento Normas Técnicas específicas para o dimensionamento Grades 73 74 07102022 RevisandoNíveis de tratamento O tratamento de esgoto é usualmente classificado através dos seguintes níveis Tratamento Preliminar Tratamento Primário Tratamento Secundário Tratamento Terciário Objetiva a remoção de sólidos grosseiros Objetiva a remoção de sólidos sedimentáveis e em consequência parte da matéria orgânica em suspensão Objetiva a remoção de matéria orgânica e eventualmente nutrientes nitrogênio e fósforo Objetiva a remoção de poluentes específicos eou que não foram suficientemente removidos no tratamento secundário patógenos nutrientes matéria orgânica não biodegradável compostos tóxicos UFC Campus de Crateús Professora Larissa Granjeiro Lucena 76 Carga e Concentração 75 76 07102022 Concentração x Carga Corresponde à quantidade de poluente massa por unidade de tempo Unidade kgd Corresponde à quantidade de poluente massa por unidade de volume Unidade mgL CONCENTRAÇÃO CARGA Concentração de DBO5 do esgoto de uma cidade com 10000 habitantes 300 mgL Carga de DBO5 do esgoto de uma cidade com 10000 habitantes 540kgd Cálculo de Carga de esgoto Representa a contribuição de cada indivíduo expressa em termos de massa do poluente por unidade de tempo Unidade ghabd CARGA CARGA per capita 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎çã𝑜 𝑥 𝑣𝑎𝑧ã𝑜 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑘𝑔 𝑑 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎çã𝑜 𝑔 𝑚³ 𝑥 𝑣𝑎𝑧ã𝑜𝑚³ 𝑑 1000 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑝𝑜𝑝𝑢𝑙𝑎çã𝑜 𝑥 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 per capita 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑘𝑔 𝑑 𝑝𝑜𝑝𝑢𝑙𝑎çã𝑜 ℎ𝑎𝑏 𝑥 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑝𝑒𝑟 𝑐𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎 𝑔 ℎ𝑎𝑏 𝑑 1000 Método 02 Método 01 77 78 07102022 CONCENTRAÇÃO 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎çã𝑜 𝑥 𝑣𝑎𝑧ã𝑜 Concentração 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑣𝑎𝑧ã𝑜 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎çã𝑜 𝑔 𝑚³ 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑘𝑔 𝑑 𝑥 1000 𝑣𝑎𝑧ã𝑜𝑚³ 𝑑 UFC Campus de Crateús Professora Larissa Granjeiro Lucena 80 Tratamento aeróbio X Tratamento anaeróbio 79 80 07102022 Tratamento biológico Dependendo das condições existentes os sistemas de tratamento podem ser divididos em Sistemas de Tratamento aeróbio Sistemas de Tratamento anaeróbio Sistemas aeróbios x Sistemas anaeróbios Sistemas de Tratamento aeróbio Sistemas de Tratamento anaeróbio Matéria Orgânica 100 81 82 07102022 Tratamento anaeróbio VANTAGENS DESVANTAGENS Baixo consumo de energia e impacto positivo nos custos operacionais da estação Microrganismos anaeróbios mais susceptíveis às mudanças ambientais temperatura sobrecarga orgânica e hidráulica Baixa produção de sólidos lodo cerca de 5 a 10 vezes inferior à que ocorre nos processos aeróbios Partida do processo pode ser lenta necessário inóculo Produção de metano um gás combustível de elevado poder calorífico Necessário alguma forma de póstratamento Tolerância a elevadas cargas orgânicas Possibilidade de geração de maus odores quando mal projetados e operados Aplicabilidade em pequena e grande escala Remoção de nitrogênio fósforo e patógenos insatisfatória Baixos custos de implantação Possibilidade de geração de efluente com aspecto desagradável Baixa demanda de área Microrganismos A compreensão da microbiologia do tratamento de esgoto é essencial para a otimização do projeto e operação dos sistemas de tratamento biológico Os principais microrganismos envolvidos no tratamento de esgotos são Principais responsáveis pela estabilização da matéria orgânica Grupo mais importante na estabilização da matéria orgânica 83 84 07102022 Fontes de energia e carbono Na maior parte dos processos de esgoto a luz não penetra significativamente Assim a presença de microrganismos que tem a luz como fonte de energia é limitada Por isso os de maior importância são os QUIMIOHETERÓTROFOS 85 86 07102022 UFC Campus de Crateús Professora Larissa Granjeiro Lucena 88 Dimensionamentos 87 88 07102022 Elevatória de esgoto Lagoa anaeróbia da ETE Mangabeira 89 90 07102022 Lagoa Facultativa da ETE Mangabeira Efluente da ETE Mangabeira 92 Lagoas anaeróbias 91 92 Lagoas anaeróbias Recebem o esgoto proveniente do tratamento preliminar suportam elevadas cargas de DBO5 e são construídas em grandes profundidades entre 2 e 5 metros mais usual de 3 a 4 m MARA et al 1992 A elevada carga orgânica aplicada 01 a 03 kg DBOm3dia ou 3000 kg DBOhadia pra uma lagoa com profundidade de 3 m impede o desenvolvimento de algas principalmente pela toxicidade de amônia e sulfeto MARA e PEARSON 1986 O tempo de detenção do esgoto se situa na faixa de 3 a 6 dias Lagoa anaeróbia Etapas do dimensionamento 1º Vazão Q CE x P CE Contribuição de esgoto geração per capita Lhabd ou Lunidd NBR 72291993 2º Carga afluente de DBO5 kgDBOsd L L Concentração de DBO5 x Vazão Lagoa anaeróbia Etapas do dimensionamento 9ª Concentração de DBO efluente DBOefl S0 100 E 100 S0 DBO afluente Adotase eficiência E Quadro 32 e Figura 33 Von Sperling 2002 Eficiências de remoção de DBO em lagoas anaeróbias em função da temperatura Temperatura média do ar no mês mais frio T C 10 a 25 25 Eficiência de remoção de DBO E 2T 20 70 Lagoas facultativas Lagoas facultativas Lagoas facultativas O fato de receber uma carga orgânica relativamente baixa 100 a 400 kg DBOhadia e possuir uma profundidade reduzida 15 a 20 m contribui para a manutenção da camada aeróbia MARA 1997 Pois com uma carga aplicada menor é propício para o surgimento de algas que produzem oxigênio criando um ambiente aeróbio Em uma lagoa facultativa coexiste os dois processos oxidação nas camadas mais próximas a superfície e digestão anaeróbia São construídas em menores profundidades entre 15 e 2 m o que contribui para a manutenção da camada aeróbia O tempo de detenção do esgoto se situa na faixa de 15 a 45 dias Resumo das fórmulas e tabelas L Concentração de DBOs x Vazão V L LV A L LS Valor de Ls kgDBO5had 7 C 11 112 21 292 12 124 22 291 13 137 23 311 14 152 24 331 15 167 25 350 16 183 26 369 17 199 27 389 18 217 28 406 19 235 29 424 20 253 30 440 Temperatura média do ar no mês mais frio T C 20 a 20 027 010 20 a 25 011 010 25 035 Taxa de aplicação volumétrica admissível L kqDBOm²d Temperatura média do ar no mês mais frio T C 10 a 25 2T 20 25 70 Eficiência de remoção de DBO E Referências VON SPERLING M 2002 Lagos de estabilização Belo Horizonte Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental UFMG 2 ed v 3 196 p Esgotamento sanitário processos de tratamento e reuso de esgotos guia do profissional em treinamento nível 2 Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental org Salvador ReCESA 2008 179 p httpwwwunipacvaledoacocombrArquivosDiversosprocessosdetratamen toereusodeesgotosparte1pdf 07102022 Questões Questão 01 a Dimensionar uma lagoa facultativa com base nos seguintes dados População 20000 hab Vazão afluente Q 3000 m3d DBO afluente S0 350mgL Temperatura T 23C líquido no mês mais frio Adote H18m LB 3 b Caso fossem duas lagoas facultativas em paralelo qual seria o novo dimensionamento Questões Questão 02 Qual a solução mais econômica para o tratamento de esgotos para o caso anterior Adotar uma lagoa facultativa única ou o sistema australiano isto é lagoa anaeróbia seguida por facultativa Seguem os dados da questão anterior População 20000 hab Vazão afluente Q 3000 m3d DBO afluente S0 350mgL Temperatura T 23C líquido no mês mais frio Adote H4m Lagoa Anaeróbia e H18m Lagoa Facultativa LB 3 105 106 07102022 UFC Campus de Crateús Professora Larissa Granjeiro Lucena 107 Tratamento do lodo Introdução De maneira geral são os seguintes os subprodutos sólidos gerados no tratamento dos esgotos Material gradeado Areia Escuma Lodo primário Lodo secundário Lodo químico caso haja etapa físicoquímica Produzido em maior massa e volume que os demais subprodutos sólidos 107 108 07102022 O que é o lodo Lodo Ainda que o lodo na maior parte das etapas seja constituído por 95 de água apenas por convenção é designado por FASE SÓLIDA visando distinguilo do fluxo do líquido Lodo Suspensão aquosa de substâncias minerais e orgânicas separadas no processo de tratamento NBR 12209 Combinação entre a fase sólida com certa quantidade de água do líquido água e sólidos suspensos Características Aspecto desagradável e mau cheiroso lodo bruto Contém elevada concentração de água 95 Produzido continuamente principal subproduto do tratamento de efluentes Manejo e disposição final exige planejamento criterioso 109 110 07102022 Tipos de lodo A depender do nível de tratamento Lodo primário Lodo Secundário biológico ou excedente Lodo misto A depender do mecanismo de tratamento empregado Lodo aeróbio Lodo anaeróbio A depender do estado de estabilização da matéria orgânica Lodo estabilizado Lodo não estabilizado NBR 12209 Lodo biológico E constituise em uma mistura de sólidos nãobiodegradáveis do afluente e massa bacteriana que cresce no reator Por que tratar o lodo Usualmente o tratamento do lodo após a sua geração inclui uma ou mais das seguintes etapas 1 Adensamento 2 Estabilização 3 Condicionamento 4 Desidratação 5 Higienização 6 disposição final O principal objetivo do tratamento do lodo é gerar um produto mais estável e com menor volume para facilitar seu manuseio e consequentemente reduzir os custos nos processos subsequentes Etapas de tratamento A incorporação de cada uma dessas etapas depende das características do lodo bem como da disposição final 111 112 07102022 Principais etapas do tratamento de lodo de ETEs Adensamento Estabilização Condicionamento Desaguamento ou Desidratação Higienização Disposição final 113 a Adensamento ou espessamento Objetivo utiliza processo físico para a separação da parte da água mais facilmente removível do lodo visando a diminuição do volume desse lodo remoção de umidade redução do volume inicial ou seja a concentração de sólidos Facilidade nas etapas seguintes Redução do tamanho dos equipamentos utilizados nas etapas seguintes Redução dos custos de implantação e operação Teor de sólidos de 5 50gL Tipos Adensadores por gravidade Flotadores por ar dissolvido Centrífugas Prensas desaguadoras 113 114 07102022 Adensador por gravidade a Adensamento ou espessamento Tipo de sedimentação Tipo de Adensador Contínuo Em batelada Adensadores de lodo por gravidade possuem estrutura similar a decantadores b Estabilização O lodo de esgotos em seu estado natural é rico em organismos patogênicos facilmente putrescível e rapidamente desenvolve odores ofensivos Objetivo remoção ou estabilização da fração biodegradável da matéria orgânica presente no lodo reduzindo o risco de putrefação bem como diminuir a concentração de patógenos Os processos de estabilização podem ser Estabilização biológica utiliza microrganismos para promover a estabilização da fração biodegradável da matéria orgânica digestão anaeróbia ou aeróbia em reatores Estabilização química é atingida mediante a oxidação química da matéria orgânica adição de produtos químicos alcalinização Estabilização térmica obtida a partir da ação do calor sobre a fração volátil em recipientes hermeticamente fechados adição de calor 115 116 07102022 c Desaguamento ou desidratação Objetivo remoção da umidade redução do volume É uma operação na qual o teor de sólidos é aumentado com a consequente redução da umidade e do volume de lodo a ser disposto O desaguamento realizado com o lodo digerido tem impacto importante nos custos de transporte e destino final redução do custo de transporte para o local de disposição final Melhoria nas condições de manejo do lodo já que o lodo desaguado é mais facilmente processado e transportado Aumento do poder calorífico caso haja incineração Redução do volume c Desaguamento ou desidratação Desidratação Métodos Naturais Métodos Mecânicos Teor de sólidos de 20 35 Processos naturais Utilizam evaporação e percolação como mecanismos de remoção simples e barato demanda tempo e área Processos mecanizados baseiamse na filtração centrifugação unidades compactas e mais sofisticadas maior custo e operacionalidade 117 118 07102022 c Desaguamento ou desidratação MÉTODOS NATURAIS Leitos de secagem Método antigo de desidratação bastante utilizado Mecanismos envolvidos evaporação e drenagem NBR 1220992 Taxa de aplicação de SST de 15 kgSSTm³ Condições Temperatura Umidade do ar Ação dos ventos Insolação Viscosidade do lodo c Desaguamento ou desidratação 120 MÉTODOS NATURAIS Filtração em mantas geotêxtil Consiste em eliminar o excesso de água do lodo através da drenagem pelos poros de grande sacos de geotecido tecido de polipropileno de alta resistência Tamanho 960m de comprimento Dimensões bags horizontais Mínimas 30 x 86m Máximas 315 x610m Carregamento sucessivos Tempo 30 a 60 dias Retirada da torta 30 119 120 07102022 c Desaguamento MÉTODOS MECÂNICOS Filtros Prensa Centrífugas Prensa desaguadoras de esteira Filtro Prensa Consiste em uma estrutura de aço com um conjunto de placas filtrantes No filtro prensa o lodo é bombeado para dentro das placas com alta pressão forçando o a passar pela lona filtrante O lodo é desaguado reduzindo o volume final do resíduo c Desaguamento MÉTODOS MECÂNICOS Filtros Prensa Centrífugas Prensa desaguadoras de esteira Centrífuga Nela a massa de lodo a ser desaguada é inserida por gravidade ou bombeamento sendo então impulsionada por meio de rotação em seu eixo separando a parte líquida do sólido 121 122 07102022 c Desaguamento MÉTODOS MECÂNICOS Filtros Prensa Centrífugas Prensa desaguadoras de esteira Prensa desaguadora O lodo é aplicado sobre uma tela superior e a água livre percola sob a ação da gravidade a7través de furos Em seguida o lodo é comprimido entre telas com o objetivo de liberar a água intersticial passa por roletes d Higienização O objetivo é garantir um baixo nível de patogenicidade no lodo que ao ser disposto no solo não venha a causar riscos à saúde da população e aos trabalhadores que vão manuseálo nem impactos no meio ambiente Tipos Compostagem processo aeróbio de decomposição sob condições controladas Estabilização alcalina adição de cal pH 12 Secagem térmica passar o lodo por uma fonte de calor de modo a provocar a evaporação e consequentemente inativação Essa etapa depende da alternativa de disposição final A aplicação em parques e jardins alto nível de exigência 123 124 07102022 125 Seminário 14out Tratamento de Esgotos Seminários 125 126 07102022 Por onde estudar essa parte da aula SPERLING Marcos von Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos Belo Horizonte MG Editora UFMG 2014 470 p Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias v1 ISBN 8570411146 boch Capítulo 4 da 2ª edição Normas da ABNT citadas no decorrer dos slides 127