SANEAMENTO_09_Tratamento de esgotos

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FACULDADE DE ENGENHARIA 
 
DEPARTAMENTO DE ENHENHARIA SANITÁRIA E DO MEIO AMBIENTE 
 
 
 
DISCIPLINA: 
 
SANEAMENTO GERAL 
 
 
 
PROFESSORA: 
 
CAMILLE MANNARINO 
 
 
AULA: 
 
TRATAMENTO DE ESGOTOS DOMÉSTICOS 
TRATAMENTO DE ESGOTOS 
 Tratamento de esgotos é o conjunto de processos e operações unitárias que objetivam a 
remoção de poluentes dos esgotos 
 
 O que remover? 
 
 
 
 
 Estudos de concepção de Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs) devem considerar: 
 Impacto ambiental do lançamento dos esgotos no corpo receptor 
 Objetivos do tratamento (principais constituintes a serem removidos) 
 Nível do tratamento 
 Eficiências de remoção desejadas 
 
 O lançamento de esgotos tratados deve se adequar a uma qualidade desejada ou 
ao padrão de qualidade vigente  definição do nível de tratamento e da eficiência do tratamento 
 sólidos grosseiros em suspensão 
 sólidos em suspensão, sedimentáveis ou não 
 óleos e graxas 
 metais pesados 
 matéria orgânica solúvel biodegradável (DBO) 
 nitrogênio amoniacal (DBO nitrogenada) 
 nitrato e nitrito 
 fósforo 
 matéria orgânica não biodegradável (DQO residual) 
 toxicidade 
MÉTODOS GERAIS DE TRATAMENTO 
 
MÉTODOS GERAIS 
DE TRATAMENTO 
TRATAMENTO 
PRELIMINAR 
TRATAMENTO 
PRIMÁRIO 
 
TRATAMENTO 
SECUNDÁRIO 
 
TRATAMENTO 
TERCIÁRIO 
 
 
TRATAMENTO 
PRELIMINAR 
GRADEAMENTO 
CAIXA DE AREIA 
CAIXA DE 
GORDURA 
CAIXA SEPARA- 
DORA DE ÓLEO 
 
 
TRATAMENTO 
PRIMÁRIO 
DECANTAÇÃO 
EQUALIZAÇÃO 
NEUTRALIZAÇÃO 
FLOTAÇÃO 
 
TRATAMENTO 
SECUNDÁRIO 
LODOS ATIVADOS 
FILTRAÇÃO 
BIOLÓGICA 
LAGOAS 
TRATAMENTO 
ANAERÓBIO 
DECANTAÇÃO 
SECUNDÁRIA 
 
TRATAMENTO 
TERCIÁRIO 
LAGOAS DE 
MATURAÇÃO 
DESINFECÇÃO 
FILTRAÇÃO 
SEPARAÇÃO POR 
MEMBRANAS 
 
MÉTODOS GERAIS DE TRATAMENTO 
NÍVEIS DO TRATAMENTO DE ESGOTOS 
Nível de Tratamento Remoção 
Preliminar  Sólidos em suspensão grosseiros (materiais de maiores dimensões e areias) 
Primário 
 Sólidos em suspensão sedimentáveis 
 DBO em suspensão (matéria orgânica componente dos sólidos em 
suspensão sedimentáveis) 
Secundário 
 DBO em suspensão 
 DBO em suspensão finamente particulada (matéria orgânica em suspensão 
não sedimentável, não removida no tratamento primário) 
 DBO solúvel (matéria orgânica em forma de sólidos dissolvidos) 
Terciário 
 Nutrientes 
 Organismos patogênicos 
 Compostos não biodegradáveis 
 Metais 
 Sólidos inorgânicos dissolvidos 
 Sólidos em suspensão remanescentes 
TRATAMENTO PRELIMINAR 
 Destina-se principalmente à remoção de sólidos grosseiros e areia. 
 Os mecanismos básicos de remoção são de ordem física. 
 As principais finalidades de remoção dos sólidos grosseiros são: 
 Proteção dos dispositivos de transporte de esgotos (bombas e tubulações); 
 Proteção das unidades de tratamento subsequentes; 
 Proteção dos corpos receptores. 
 A remoção dos sólidos grosseiros é feita por meio de grades. 
 No gradeamento, o material de dimensões maiores do que o espaçamento entre 
as barras é retido. 
 A remoção do material retido pode ser manual ou mecanizada. 
 O espaçamento entre as barras varia normalmente entre 0,4 e 2 cm. 
 
TRATAMENTO PRELIMINAR 
Denominação das grades conforme o espaçamento entre as barras 
 
Fonte: Metcalf e Eddy. 
TRATAMENTO PRELIMINAR 
Grade de barras 
TRATAMENTO PRELIMINAR 
Fonte: www.parkson.com.br 
Grade mecânica tipo correntes 
TRATAMENTO PRELIMINAR 
Gradeamento grosso Gradeamento fino 
Resíduos do gradeamento 
TRATAMENTO PRELIMINAR 
 No sistema de grades, passam materiais sólidos longos, finos e fibras que conseguem 
passar flutuando através da grade, mesmo nas grades finas. 
 Peneiras são utilizadas para da remoção de sólidos com diâmetros superiores a 
1 mm. 
 Esses sólidos são capazes de causar entupimentos em tubulações e conexões. 
 Podem ter natureza orgânica, de forma que a sua remoção representa alguma redução de 
carga orgânica no esgoto. 
 As peneiras mais utilizadas têm malhas com barras com espaçamento variando entre 0,5 a 
2mm. 
 Quanto menor a abertura entre as malhas, maior o risco de obstrução e de perda de 
pressão em relação às peneiras de aberturas maiores . 
 A limpeza pode ser mecanizada (com jatos de água ou escovas) ou ser estática. 
TRATAMENTO PRELIMINAR 
Peneira estática 
TRATAMENTO PRELIMINAR 
 As principais finalidades de remoção de areia são: 
 Evitar abrasão nos equipamentos e tubulações; 
 Eliminar ou reduzir a possibilidade de obstrução em tubulações, tanques, sifões, etc.; 
 Facilitar o transporte do líquido, principalmente a transferência de lodo, em suas diversas fases. 
 A remoção de areia nos esgotos é feita através de desarenadores. 
 O mecanismo de remoção de areia é a sedimentação  grãos de areia, devido às 
suas maiores dimensões e densidade, vão para o fundo do tanque por gravidade. 
 A matéria orgânica, de sedimentação mais lenta, permanece em suspensão, seguindo para 
as unidades de jusante. 
 
Bacias de Sedimentação de Partículas Discretas de Operação Contínua 
 A partícula (P) é animada de uma velocidade (V) cujas componentes são (VH) (velocidade 
de escoamento do líquido) e (VV) (velocidade de sedimentação da partícula). 
 Estudando-se cada movimento separadamente, ambos retilíneos uniformes, pode-se aplicar 
a equação cinemática: S = So + Vt 
TRATAMENTO PRELIMINAR 
Fonte: Prof. Rafael Carvalho (UERJ) 
TRATAMENTO PRELIMINAR 
TRATAMENTO PRELIMINAR 
Desarenador 
TRATAMENTO PRIMÁRIO 
 O tratamento primário destina-se à remoção de sólidos em suspensão 
sedimentáveis e sólidos flutuantes 
 Os esgotos, após passarem pelas unidades de tratamento preliminar, contém ainda sólidos 
em suspensão não grosseiros 
 Uma parte significativa desses sólidos em suspensão é compreendida pela 
matéria orgânica em suspensão  sua remoção implica na redução da carga de DBO a seguir no 
tratamento 
 O principal processo de remoção de sólidos suspensos é a sedimentação 
(decantação)  a separação sólido-líquido se baseia na diferença de densidade entre ambas as fases 
(S > L) 
 Os sólidos retidos no fundo do sedimentador (lodo primário) são, em geral, conduzidos a um 
reator anaeróbio (digestor anaeróbio), onde são decompostos por via biológica anaeróbia 
 Materiais flutuantes, como graxas e óleos, por terem menores densidades do que o meio 
líquido, sobem para a superfície, onde são coletados e removidos para posterior tratamento 
 O dimensionamento da área o sedimentador deve ser adequado de forma a garantir a 
separação e a acomodação dos sólidos já sedimentados 
TRATAMENTO PRIMÁRIO 
TRATAMENTO PRIMÁRIO 
 A eficiência do tratamento primário na remoção de sólidos em suspensão pode ser 
aumentada através da adição de agentes coagulantes  tratamento primário avançado 
 Processos envolvidos: 
 Coagulação  adição de agentes químicos anulam forças de repulsão entre as partículas coloidais 
 Floculação  resulta das várias forças de atração que atuam entre as partículas “neutralizadas” que 
se agregam uma as outras formando flocos 
 Os coagulantes podem ser sulfato de alumínio, cloreto férrico ou outro, auxiliado ou não por 
um polímero 
 A geração de lodo é maior, como conseqüência da maior quantidade de sólidos removidos do 
líquido, bem como dos produtos químicos adicionados 
 
 
 O principal objetivo do tratamento secundário é a remoção de matéria orgânica: 
 Matéria orgânica dissolvida (DBO solúvel ou dissolvida), a qual não é removidapor processos 
meramente físicos, como a 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 
 O processo biológico se configura como o principal tratamento secundário de 
efluentes  depende da ação de microrganismos e reproduz, em uma unidade previamente 
projetada, os fenômenos biológicos que ocorrem na natureza 
 Microrganismos (bactérias, fungos, protozoários, etc) utilizam a matéria orgânica presente no 
efluente como fonte de carbono e a transformam em substâncias químicas simples, como: 
sais minerais, gás carbônico e outros 
 O tratamento secundário inclui as unidades do tratamento preliminar mas pode não incluir as 
unidades do tratamento primário 
 Existe uma grande variedade de métodos de tratamento secundário, sendo os mais comuns: 
 Processos de lodos ativados 
 Filtração biológica 
TRATAMENTO SECUNDÁRIO 
Lagoas aeradas 
Processos Anaeróbios 
SISTEMA DE LODOS ATIVADOS 
 O sistema de lodos ativados é bastante utilizado, em nível mundial, principalmente em 
situações em que se deseja uma elevada qualidade do efluente com baixos requisitos de área 
 Seu funcionamento baseia – se na constatação de que o conteúdo de matéria 
orgânica solúvel no dado despejo pode ser reduzido se, por um dado intervalo de 
tempo, for mantido em condições aeração, pH, temperatura e agitação adequadas 
 Junto com a redução do conteúdo da matéria orgânica do despejo, há o desenvolvimento de 
um “lodo” (população heterogênea de microrganismos)  responsáveis pela degradação do 
despejo  lodo ativado 
 Componentes do sistema de lodos ativados: 
 Tanque de aeração (reator): é no seu interior que ocorrem as reações que conduzem à 
metabolização dos compostos bio-tranformáveis. É essencial que se tenha boa mistura e boa aeração. 
 Tanque de decantação (decantador secundário): deve separar adequadamente o lodo 
(biomassa) proveniente do tanque de aeração. É munido de um raspador de fundo. 
 Sistema de reciclo: bombas providenciam o reciclo do lodo para o tanque de aeração, assegurando 
elevada concentração microbiana no interior do reator. O lodo em excesso é retirado e vai para o 
tratamento de lodo. O tempo de detenção do líquido é baixo: 6-8 horas para esgotos  volume do 
tanque de aeração reduzido. No entanto, devido à recirculação de sólidos, estes permanecem no 
sistema por um tempo superior ao do líquido (4-10 dias). 
TRATAMENTO SECUNDÁRIO 
SISTEMA DE LODOS ATIVADOS 
TRATAMENTO SECUNDÁRIO 
Xo e Xe=concentração de sólidos em suspensão no afluente e efluente final (mgSSV/L ou gSSV/m
3) 
So = concentração de substrato no afluente (mgDQO ou mgDBO/L ou gDQO ou DBO/m
3) 
S ou X= concentração de sólidos ou substrato no reator (mg/L ou g/m3) 
Xr=concentração de sólidos no lodo reciclado (mg/L ou g/m
3) 
Q=vazão (m3/d) 
Qr=vazão de recirculação ou reciclo (m
3/d) 
Qex=vazão de lodo excedente (m
3/d) 
V= volume do reator (m3) 
 
EFLUENTE 
TRATADO 
Xo 
So 
Q 
X 
S 
 
Q + Qr 
Xr 
S 
Qr 
Xe 
S 
Q – Qex 
Xr 
S 
Qex 
SISTEMA DE LODOS ATIVADOS 
TRATAMENTO SECUNDÁRIO 
SISTEMA DE LODOS ATIVADOS 
TRATAMENTO SECUNDÁRIO 
LAGOAS AERADAS 
 Lagoas aeradas são bacias de grandes volumes nas quais a aeração do despejo é 
provida por meio unidade mecânica de aeração (aeradores de superfícies) 
 A diferença fundamental entre a lagoa aerada e o reator de lodo ativado está no fato de que 
na lagoa aerada não há reciclo do lodo, ou seja, o lodo formado é lançado diretamente no 
corpo receptor, juntamente com o despejo tratado, ou, se necessário, enviado para unidades 
de tratamento de lodo 
 
 Regimes de operação de lagoas aeradas: 
 Regime de mistura completa  o nível de agitação é tal que todos os sólidos são continuamente 
mantidos em suspensão. O tempo de residência é da ordem de 3 dias. 
 Regime de lagoa facultativa  o nível de agitação é de cerca de 5 vezes menor que o regime de 
mistura completa. Esse nível de agitação é insuficiente para manter para manter em suspensão 
homogênea todos os sólidos presentes. Parte desses sólidos se deposita no fundo da lagoa onde, em 
razão da provável escassez de oxigênio dissolvido, sofrem decomposição anaeróbia. 
 
TRATAMENTO SECUNDÁRIO 
LAGOAS AERADAS 
 
TRATAMENTO SECUNDÁRIO 
Fonte: Profa. Daniele Bila (UERJ) 
FILTRO BIOLÓGICO 
 Um filtro biológico é um meio poroso através do qual o esgoto percola, havendo 
contato direto do substrato com o ar atmosférico e com os microrganismos que se 
desenvolvem aderidos a superfície do meio poroso. 
 A camada de lodo, essencialmente constituída de bactérias 
 e algas (espessura de 0,1 mm a 2 mm), se constitui 
 de 2 subcamadas: uma camada anaeróbia, aderida à 
 superfície da do meio poroso e uma outra aeróbia, 
 externa àquela. 
 As bactérias heterotróficas predominam na película 
 oxigenada enquanto que as autotróficas (nitrificantes) 
 predominam na película anóxica. 
 A matéria orgânica em solução contida no despejo bem 
 como o oxigênio necessário para a sua oxidação biológica 
 difundem–se através da camada de lodo e é por ele 
 metabolizado com a consequente redução da DQO 
 e a produção de gases e demais produtos do metabolismo 
 aeróbio e anaeróbio. 
 É importante a distribuição uniforme do afluente para evitar 
 caminhos preferenciais. 
 
 
TRATAMENTO SECUNDÁRIO 
 
 
Meio
Filtrante
. .Camada
Anaeróbia
Camada
Aeróbia
H2S
Ácidos
orgânicos
CO2
O2
DBO
Meio
Filtrante
. .Camada
Anaeróbia
Camada
Aeróbia
H2S
Ácidos
orgânicos
CO2
O2
DBO
FILTRO BIOLÓGICO 
 
TRATAMENTO SECUNDÁRIO 
FILTRO BIOLÓGICO 
 
TRATAMENTO SECUNDÁRIO 
FILTRO BIOLÓGICO 
 
TRATAMENTO SECUNDÁRIO 
Processos Biológicos Anaeróbios 
 Nesses processos, emprega-se o fenômeno biológico natural de estabilização da matéria 
orgânica, na ausência de oxigênio, convertendo-a a metano e compostos inorgânicos como 
amônia e dióxido de carbono. 
 
TRATAMENTO SECUNDÁRIO 
BENEFÍCIOS LIMITAÇÕES 
 Baixa produção de lodo (estabilizado) As bactérias anaeróbias, em particular as 
metanogênicas, são muito suscetíveis a 
inibição por um grande número de 
compostos 
 Pouca, ou nenhuma, necessidade de 
adição de nutrientes 
O start-up do processo é muito lento, se não 
for utilizado como inóculo um lodo já 
adaptado 
 Nenhum gasto de energia com 
aeração 
 O tratamento anaeróbio algumas vezes 
requer o emprego de um pós-tratamento 
adequado para a remoção da carga orgânica 
restante, da amônia e de componentes que 
causam odores desagradáveis como o H2S 
 Produção de metano 
 O lodo anaeróbio ativo pode ser 
preservado, sem alimentação, por 
vários meses sem que ocorra 
deterioração 
 
 Altas taxas de carga (10 a 15 kg 
DQO/m3.dia) podem ser aplicadas 
quando em condições favoráveis 
 
 
Processos Biológicos 
Anaeróbios 
 
 Configurações dos principais 
reatores anaeróbios utilizados do 
tratamento de esgoto sanitário: 
 (a) Lagoa anaeróbia 
 (b) Fossa séptica 
 (c) Filtro anaeróbio 
 (d) UASB 
 (e) Leito expandido ou fluidificado 
 
 
TRATAMENTO SECUNDÁRIO 
Fonte: PROSAB 3 
 O tratamento terciário envolve uma série de processos destinados a conseguir uma qualidade 
do efluente superior ao tratamento secundário convencional 
 O tratamento terciário objetiva a remoção de poluentes específicos (usualmente 
tóxicos ou não biodegradáveis), ou ainda, a remoção complementar de nutrientes 
(N e P) 
 Os processos empregados no tratamento terciário visam atingir o nível dequalidade do 
efluente exigido pela legislação para descarte 
 Dentre os processos mais utilizados, temos: 
 carvão ativado; 
 processos de separação por membranas (microfiltração, ultrafiltração, osmose inversa); 
 processos oxidativos (ozônio, UV); etc. 
 
TRATAMENTO TERCIÁRIO 
Carvão Ativado 
 Adsorvente muito utilizado nos processos de tratamento visando o controle de poluição de 
águas e ar 
 Vantagens: 
 Remoção de substâncias tóxicas e/ou 
refratárias aos processos biológicos 
(fenóis, pesticidas, inseticidas, PCBs, etc) 
 Remoção de DQO residual 
 Remoção de cor e odor 
 Remoção de metais 
 
TRATAMENTO TERCIÁRIO 
Processos de Separação por Membranas 
 
TRATAMENTO TERCIÁRIO 
Micro-
Organismos
Macromoléculas
e Vírus
Moléculas de
médio PM
Moléculas de
baixo PM e
Íons
Átomos
- 5 
- 6 
- 9 
- 10 
10
10
10
10
10
10
Técnica de Separação
1 m
Dimensões 
das Partículas
 e Moléculas (m)
1 A
o
- 7 
- 8 
Microfiltração
Água Sais 
Macromoléculas
Células / Colóides
Materiais em Suspensão
Membrana
PP
Moléculas
de médio PM 
Ultrafiltração
Água Sais 
Macromoléculas
Membrana
PP
Água Sais 
Nanofiltração
Membrana
PP
Osmose Inversa
Água
Sais 
Membrana
PP
Moléculas
de médio PM 
Moléculas
de médio PM
Processos de Separação por Membranas 
 
TRATAMENTO TERCIÁRIO 
Ozonização 
(processo oxidativo) 
TRATAMENTO TERCIÁRIO 
 
VVAANNTTAAGGEENNSS DDEESSVVAANNTTAAGGEENNSS
Alto potencial de oxidação Alto custo
Baixas concentrações são
suficientes
O3 deve ser gerado “in situ”
Remoção de cor, odor, Fe, Mn,
desinfecção
Alta reatividade e baixa seletividade
Leva a baixos valores de DQO e
DBO
Não se pode ter O3 na água por um
longo período de tempo
Sua eficiência não é alterada com a
mudança de pH e T
Pode não oxidar certos compostos
orgânicos à CO2 e H2O
TRATAMENTO TERCIÁRIO 
Luz UV 
 
TRATAMENTO DE LODOS 
CARACTEÍSTICAS DOS LODOS: 
 Possuem 98% de água; 
 Possui entre 70 – 80% de matéria orgânica (incluindo OG); 
 Presença de contaminantes – diretamente ligada à composição do afluente; 
 Textura granular; 
 Densidade: 3 – 8% de sólidos; 
 pH entre 5,5 e 6,5; 
 Teor de Gordura: 15 – 20 mg/L. 
 
OBJETIVOS DO TRATAMENTO DE LODOS: 
 Converter o lodo em compostos mais simples; 
 Reduzir o seu volume; 
 Minimizar problemas ambientais decorrentes da sua disposição inadequada. 
 
 
TRATAMENTO DE LODO 
Geobags 
TRATAMENTO DE LODO 
Leitos de secagem 
TRATAMENTO DE LODO 
Filtros prensa 
ESQUEMA DE UMA ETE POR LODOS ATIVADOS