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CCE0757 – CIÊNCIAS DO AMBIENTE
Aula 11: MEIO AQUÁTICO 
Ciências do Ambiente
AULA 11: Meio Aquático 
Meio Aquático 
Caracterização e tratamento de efluentes
Ciências do Ambiente
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CARACTERIZAÇÃO DE EFLUENTES LÍQUIDOS
Hidrocarbonetos
Gorduras
Fenóis
Proteínas, etc.
Metais pesados
Nitrogênio
Fósforo
Cloretos, etc.
Sulfeto de H2
 Metano
Oxigênio
Características dos efluentes líquidos
Características químicas
Conteúdo de inorgânicos
Conteúdo de orgânicos
Conteúdo de gases
Sólidos
Cor
Odor
temperatura
Res. animais
Res. vegetais 
Bactérias
Vírus
Características físicas
Características biológicas
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Fontes típicas e efeitos dos poluentes presentes em efluentes líquidos
Poluentes
Efeitos
Fontes típicas
Orgânicosbiodegradáveis
Desoxigenação, condiçõesanaeróbicas, morte de peixes, odores
Efluentes com grande quantidade dehidrocarbonetos dissolvidos; refino de açúcar; destilarias; cervejarias; processamento de leite; indústria de papel e celulose.
Metaispesados
Morte de peixes,envenenamento do gado; morte do plâncton acumulação na carne dos peixes e dos moluscos
limpeza, platinado e decapagem demetais; refinamento dos fosfatos e da bauxita; geração de cloro; fabricação de baterias; curtimento do couro.
Ácidos eálcalis
Afetação do sistema decompensação do pH desordenamento do sistema ecológico.
Percolados das jazidas de carvão;decapagem do aço; indústrias têxteis; produções químicas; limpeza dalâ; lavadores
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Fontes típicas e efeitos dos poluentes presentes em efluentes líquidos
Poluentes
Efeitos
Fontes típicas
Desinfetantes, Cl2, H2O2,Fomalina, fenóis
Morte seletiva demicroorganismos,
aparecimento de sabor e odor na água
Branqueamento do papel e tecidos; síntese de resinas; fabricação de penicilina; fabricação de gás, coque e alcatrão de carvão; tinturas e produções químicas.
íons: Fe, Ca,Mg, Mn, SO4
Mudanças nas características da água: aparecimento da cor, dureza, salinidade e incrustações
Metalurgia; fabricação de cimento; cerâmica; bombeamento de petróleo das jazidas
Agentes oxidantes e redutores, NH3, NO2, NO3, S-, SO-2
Alteração do balanço químico por esgotamento rápido do oxigêniosobrenutrição; aparecimento de odores e crescimento seletivo de microrganismos
Fabricação de gás e coque; plantas de fertilizantes; fabricação de explosivos; tintura e fabricação de fibras sintéticas; o obtenção de polpa a partir da madeira; branqueamento.
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Fontes típicas e efeitos dos poluentes presentes em efluentes líquidos
Poluentes
Efeitos
Fontes típicas
Poluentes evidentes à vista e ao olfato
Espuma, sólidos sedimentáveis eflotantes; odores; decomposição anaeróbica no fundo óleos e gorduras
Resíduos de detergentes; tinturas; processamento de alimentos e carne; fábricas de açúcar de beterraba; plantas de manufatura de lã; fezes de aves; refino de petróleo.
Microrganismos patogênicos
Infecções em humanos, reinfecção de outros seres vivos; doenças das plantas pela irrigação com água contaminada por fungos
Resíduos de matadouros; processamento de lã; águas residuais do processamento de aves; resíduos hospitalares.
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MÉTODOS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS
Estações de tratamento 
barreira final entre o efluente e o corpo receptor 
estão fortemente atreladas as legislações vigentes que, acabam estabelecendo o tipo de tratamento a ser adotado.
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MÉTODOS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS
Operação
Definição e aplicação
Peneiramento
Remoção dos sólidos grossos e decantáveis utilizando-se de grades e peneiras.
Desintegração
Moagem dos sólidos grossos até dimensões mais ou menos uniformes e que não afetem a operação de bombas e outros equipamentos auxiliares.
Equalização
Atenuação das variações das características do efluente líquido, em particular da vazão, da concentração de compostos orgânicos (DBO) e da concentração de sólidos em suspensão.
Mistura
Garante a mistura homogênea de reagentes químicos e gases durante as diferentes operações de tratamento. Utiliza- se também para manter os sólidos em suspensão.
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MÉTODOS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS
Operação
Definição e aplicação
Floculação
Promove a aglomeração de partículas pequenas em flocos, visando uma melhoria na eficiência do processo de decantação gravitacional. Consegue se a aglomeração por colisão entre as partículas.
Decantação
Remoção dos sólidos decantáveis e espessamento de Iodos por sedimentação gravitacional.
Flotação
Remoção dos sólidos em suspensão e de partículas com densidade aproximadamente igual à da água. Utiliza-se também para o espessamento de Iodos. Este tratamento baseia-se na formação de uma grande quantidade de borbulhas de ar, distribuídas uniformemente pelo volume do reator, e que arrastam os sólidos em suspensão até a superfície do líquido.
Filtragem
Remoção dos sólidos em suspensão, que ficam logo após o tratamento biológico e químico.
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ETAPAS DE UM TRATAMENTO DE EFLUENTE
O funcionamento de uma Estação de Tratamento de Efluente (ETE) compreende basicamente as seguintes etapas: pré-tratamento (gradeamento e desarenação), tratamento primário (floculação e sedimentação), tratamento secundário (processos biológicos de oxidação), tratamento do lodo e tratamento terciário (polimento da água).
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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).
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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 (espaços 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.
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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 abrasão 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.
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TRATAMENTO PRELIMINAR
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.
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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
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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.
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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 em função da perda de carga na tela, removidos continuamente e recolhidos em caçambas.
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SISTEMAS DE DECANTAÇÃO
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SISTEMAS DE DECANTAÇÃO
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SISTEMAS DE DECANTAÇÃO
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SISTEMAS DE DECANTAÇÃO
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SISTEMAS DE FLOCULAÇÃO
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TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS COM ÓLEOS
O selecionamento do tipo de separador a ser utilizado irá depender da granulometria das gotículas no efluente.
Formas de separar líquidos imiscíveis:
separação mecânica por força gravitacional
coalescência.
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TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS COM ÓLEOS
O tipo mais usual é o separador baseado na força gravitacional 
óleos lodosos com gotículas maiores que 150 µm 
óleo acumula-se na superfície saindo pelo duto e o material sólido é retirado pelo fundo sob a forma de lodo.
oleofílicas: polipropileno, polivinil cloreto, aço inox e aço carbono
as partículas aderidas se juntam as de maior diâmetro e aumentam a eficiência do equipamento
Nos separadores por coalescência é possível obter uma concentração de óleo não emulsionado na saída de 10 mg/l
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Separadores
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Separadores
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TRATAMENTO BIOLÓGICOS
Utiliza o metabolismo de microorganismos para reduzir a níveis aceitáveis o teor de compostos orgânicos dos efluentes
resultado = massa decantável de microorganismos.
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Filtros Biológicos
efluente primário é aspergido sobre uma camada de pedras britas ou outro meio coberto de uma película biológica (bactérias, protozoários e fungos)
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Biodiscos
Equipamento constituído de chapas corrugadas que funcionam como suporte para culturas microbianas aderidas. Durante a rotação o disco arrasta uma película de efluente, à qual transfere-se oxigênio e nutrientes durante o contato com o ar.
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Biodiscos
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Biodiscos
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PISCINAS OU LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Tipos de lagoas :
Facultativas ou de oxidação. relação entre algas e bactérias. O oxigênio para satisfazer a DBO é produzido pelas algas como resultado da fotossíntese, e utilizado pelas bactérias
Lagoas de maturação. segunda etapa para as lagoas facultativas, teor de orgânicos muito baixo, remoção de microorganismos patógenos
Lagoas anaeróbicas. tratamento de efluentes com alto teor de sólidos
Lagoas aeradas. Introduz-se aeração forçada visando dar maior flexibilidade e diminuir os requisitos de área
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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 microorganismos, 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.
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TRATAMENTOS QUÍMICOS
Um tipo de tratamento que vem tomando uma certa popularidade é o tratamento anaeróbico. 
Este tratamento pode ser dividido em três etapas:
Liquefação: A matéria orgânica sólida é fracionada pelo efeito de enzimas produzidas pelas bactérias e dissolvida na água circundante
Formação de ácidos: As bactérias produzem ácido acético, ácidos voláteis (propiônico e butírico), CO2 e H2
Metanogênese: As bactérias metanogênicas transformam o acetato e o CO2 em CH4
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a) Coagulação: Processo de desestabilização das partículas coloidais 
(0,1 – 1 µm) - agrupam e são eliminadas por floculação.
b) Precipitação química: consiste na alteração do equilíbrio iônico de um composto metálico, para produzir um precipitado insolúvel.
Exemplos de tratamentos químicos
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Exemplos de tratamentos químicos
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c) Oxidação: obter intermediários de fácil biodegradação ou removíveis por adsorção. (ferro - coloração da água, manganês – pesticidas). oxidantes químicos: Oxigênio, Cloro, permanganato de potássio, peróxido de hidrogênio
Exemplos de tratamentos químicos
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Exemplos de tratamentos químicos
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d) Adsorção com carvão ativo:  
O carvão ativado é utilizado basicamente para a remoção de compostos orgânicos solúveis. Como:
Solventes orgânicos (clorados e aromáticos)
Compostos de alto peso molecular: Aromáticos polinucleares. Aminas e surfactantes de alto peso molecular
Metais pesados
Exemplos de tratamentos químicos
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Exemplos de tratamentos químicos
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e) Separação por membranas: separação seletiva de diferentes compostos de um efluente. 
Exemplos de tratamentos químicos
Operações industriais
Tecnologia de membranas
Concentração de alimentos
Purificação de açúcar
Recuperação de metais
Dessalinização de água do mar
Osmose inversa
Ultra Filtragem e OI
Micro Filtragem, Ultra filtragem
Osmose Inversa
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Exemplos de tratamentos químicos
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Tanque de Aeração
Tanque no qual a remoção da matéria orgânica é efetuada por reações bioquímicas, realizadas por microrganismos aeróbios (bactérias, protozoários, fungos etc).
A base de todo o processo biológico é o contato efetivo entre esses organismos e o material orgânico contido nos efluentes, de tal forma que esse possa ser utilizado como alimento pelos microrganismos.
Os microrganismos convertem a matéria orgânica em gás carbônico, água e material celular (crescimento e reprodução dos microrganismos).
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Decantação Secundária e Retorno do Lodo
Etapa em que ocorre a clarificação do efluente
e o retorno do lodo.
Os decantadores secundários exercem um papel fundamental no processo de lodos ativados. 
São os responsáveis pela separação dos sólidos em suspensão presentes no tanque de aeração, permitindo a saída de um efluente clarificado, e pela sedimentação dos sólidos em suspensão no fundo do decantador, permitindo o retorno do lodo em concentração mais elevada.
O efluente do tanque de aeração é submetido à decantação, onde o lodo ativado é separado, voltando para o tanque de aeração. 
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Decantação Secundária e Retorno do Lodo
O retorno do lodo é necessário para suprir o tanque de aeração com uma O efluente líquido oriundo do decantador secundário pode ser descartado diretamente para o corpo 
receptor, pode ser oferecido ao mercado para usos menos nobres, como lavagem de ruas e rega de jardins, ou passar por tratamento para que possa ser reutilizado internamente
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Elevatória do Lodo Excedente - Descarte do Lodo
Etapa em que acontece o descarte do lodo excedente.
Os sólidos suspensos, lodo produzido diariamente correspondente à reprodução das células que se alimentam do substrato, devem ser descartados do sistema para que este permaneça em equilíbrio (produção de sólidos = descarte de sólidos).
O lodo excedente extraído do sistema é dirigido para a seção de tratamento de lodo.
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TRATAMENTO DE LODO
Adensamento do Lodo
Etapa em que acontece a redução do volume do lodo. Como o lodo contém uma quantidade muito
grande de água, deve-se realizar a redução do seu volume.
Esta etapa ocorre nos Adensadores e nos Flotadores. 
O adensamento é o processo para aumentar o teor de sólidos do lodo e, conseqüentemente, reduzir o seu volume. Desta forma, as unidades subseqüentes, tais como a digestão, desidratação e secagem, beneficiam-se desta redução. Dentre os métodos mais comuns, temos o adensamento por gravidade e por flotação.
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TRATAMENTO DE LODO
Adensamento do Lodo
O adensamento por gravidade do lodo tem por princípio de funcionamento a sedimentação por zona, sistema similar aos decantadores convencionais. O lodo adensado é retirado do fundo do tanque.
No adensamento por flotação, o ar é introduzido na solução através de uma câmara de alta pressão.
Quando a solução é despressurizada, o ar dissolvido forma micro-bolhas que se dirigem para cima, arrastando consigo os flocos de lodo que são removidos na superfície.
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TRATAMENTO DE LODOS
De forma geral, os sólidos gerados no tratamento de efluente são lançados nos aterros sanitários (naturalmente que a depender da composição pode-se avaliar outras aplicações). 
Os métodos empregados para secagem do material sólidos são:
 Secagem gravitacional em leitos de secagem
Filtragem a vácuo
Filtros prensa (+ utilizado. pressão de até 15bar, unidade final de 20%)
Centrifugação
Secagem por secadores
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Processo de Lodo ativado
Consiste na produção de uma massa ativada de microorganismos onde uma parte é recirculada para o tanque de aeração e misturada com o efluente, a fim de estabilizar a matéria orgânica contida nele.
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Digestão Anaeróbia
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 microorganismos, 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.
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Condicionamento Químico do Lodo
Etapa na qual ocorre a estabilização do lodo pelo uso de produtos químicos tais como: cloreto férrico, cal, sulfato de alumínio e polímeros orgânicos.
O condicionamento químico, usado antes dos sistemas de desidratação mecânica, tais como filtração, centrifugação, etc, resulta na coagulação de sólidos e liberação da água adsorvida.
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Desidratação do lodo
Etapa na qual é feita a remoção de umidade do lodo, com o uso de equipamentos tais como: centrífuga, filtro prensa ou belt press.
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Secagem do lodo
Etapa na qual é feita a secagem do lodo, com o uso de secador térmico.
A secagem térmica do Lodo é um processo de redução de umidade através de evaporação de água para a atmosfera com a aplicação de energia térmica, podendo-se obter teores de sólidos da ordem de 90 a 95%. Com isso, o volume final do lodo é reduzido significativamente.
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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.
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AVANCE PARA FINALIZAR A APRESENTAÇÃO.
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