Evolução do tratamento de águas residuais

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A evolução dos métodos de tratamento de águas residuais
Resumo
As águas residuárias são sólidos à base de água e líquidos despejados nos esgotos querepresentam os resíduos de vida da comunidade.Wastewater inclui sólidos orgânicos dissolvidos e suspensos, que são "putrescible" ou biodegradável.Duas categorias ofwastewaters gerais, não é totalmente desmontável, são reconhecidos: doméstico e industrial. Wastewater o tratamento é um processo no qual os sólidos em águas residuais são parcialmente removidos e parcialmente modificado por decomposição de alta complexidade, putrescíveis, sólidos orgânicos ou minerais sólidos orgânicos relativamente estáveis. Primária e secundária tratamento remove a maior parte dos sólidos suspensos e BOD encontradas nas águas residuais. Contudo, num número crescente dos casos, este nível de tratamento provou ser insuficiente para proteger as águas receptoras ou para fornecer água reutilizável para utilização industrial e / ou de reciclagem interno. Assim, os passos adicionais de tratamento foram adicionados ao tratamento de águas residuais plantas para proporcionar ainda mais para o afastamento e sólidos orgânicos ou para promover a remoção de nutrientes e / ou materiais tóxicos. Houve vários novos desenvolvimentos na área de tratamento de água nos últimos anos. Alternativas apresentaram-se para os sistemas de tratamento de água clássicas e convencional. Tratamentos avançados de efluentes tornaram-se uma área de atuação global, como indivíduos, comunidades, indústrias e nações lutam para maneiras de manter os recursos essenciais disponível e adequado para uso. Avançada tecnologia de tratamento de águas residuais, juntamente com a redução de águas residuais e iniciativas de reciclagem de água, ofereça esperança de retardar e, talvez, deter, a inevitável perda de água utilizável. Membrana tecnologias são bem apropriados para a reciclagem e reutilização ofwastewater. Membranas selectivamente pode separar os componentes ao longo de uma ampla gama de tamanhos de partículas e pesos moleculares. A tecnologia de membrana tornou-se uma separação digna tecnologia sobre o decennia passado. A principal força da tecnologia de membranas é o fato de que ele funciona sem a adição de produtos químicos, com a utilização de energia relativamente baixo e fácil e bem organizada condução do processo. Este trabalho cobre todos os métodos avançados tratamentos ofwastewater e reutilização.
Palavras-chave: Efluentes, tratamento primário, tratamento secundário, a tecnologia de membrana, Recycle, Reuse; avançada tratamento de água.
I. Introdução
   A água cobre 71% da superfície da Terra e torna-se 65% de nossos corpos. Todo mundo quer água limpa - para beber, para recreação, e apenas para desfrutar olhando. Se a água fica poluída, ela perde o seu valor para nós economicamente e estético-
aliado, e pode se tornar uma ameaça para a nossa saúde e para a sobrevivência dos peixes que vivem nela e os animais selvagens que dependem dele.
    A poluição dos rios e córregos com contaminantes químicos é um dos problemas ambientais mais cruciais. Poluição química à base de água entrando rios e córregos provoca enormes quantidades de destruição. Embora alguns tipos de poluição da água pode ocorrer processos naturais hrough, é principalmente um resultado de atividades humanas. Usamos água diariamente em nossas casas e indústrias. A água que usamos é retirado de lagos e rios e do subsolo (águas subterrâneas), e depois de tê-lo usado - e contaminou-lo - a maior parte retorna para esses locais. Esta água usada é chamada de "águas residuais". Se não for tratada antes de ser descarregado nos cursos de água, a poluição erious é o resultado.
     Águas residuais pode ser definido como uma combinação de líquido ou de água transportado resíduos retirados das residências, instituições e estabelecimentos comerciais e industriais, junto com a água do solo, águas superficiais e águas pluviais. Ele geralmente contém uma carga elevada de oxigênio exigente resíduos, ou agentes patogênicos causadores de doenças, materiais orgânicos, nutrientes que estimulam o crescimento de plantas, produtos químicos inorgânicos e minerais e sedimentos. Pode também conter compostos tóxicos
[1].
Águas residuais podem ser classificados em quatro catego-rias:
• doméstico: efluente descarregado da resi-cias e instituições comerciais e seme-lhantes instalações; industrial: águas residuais no qual industrial resíduos predomina;
• infiltração / entrada: água estranha que entra no sistema de esgoto através de meios diretos e indiretos, tais como através de articulações de vazamento, rachaduras ou paredes porosas. Ingresso é a água da chuva que entra no sistema de esgoto de bueiro conexões, os cabeçalhos do telhado, fundação e cave esgotos ou através de tampas;
• águas pluviais: escoamento resultante de inundações evido às chuvas.
    Durante muitos anos, o objectivo principal do tratamento de águas residuais municipais foi simplesmente para reduzir o seu teor de sólidos em suspensão, materiais de oxigénio exigentes, compostos inorgânicos dissolvidos, e de bactérias nocivas. Nos últimos anos, contudo, mais estresse foi colocado no melhoramento dos meios de eliminação dos resíduos sólidos dos processos de tratamento municipais. Os métodos básicos de tratar-ing queda de águas residuais municipais em três etapas: tratamento preliminar, incluindo a remoção de areia, triagem, trituração e sedimentação; tratamento em segunda-dary, o que implica a oxidação do dissolvido matéria orgânica por meio da utilização de lodo biologicamente ativo, que é então separado por filtração, e o tratamento terciário, em que avançou métodos biológicos de remoção de azoto e métodos físicos, tais como a filtração granular e absorção química de carvão activado e são empregues [2].
   As características das águas residuais industriais podem diferir consideravelmente dentro e entre setores. O impacto das descargas industriais não depende apenas de suas caracterís-ticas coletivas, tais como a demanda bioquímica de oxigênio ea quantidade de sólidos em suspensão, mas também sobre o seu conteúdo inorgânico específico e substâncias orgânicas. Três opções estão disponíveis no controle efluentes industriais. O controle pode ocorrer no ponto de geração na usina; águas residuais podem ser pré-tratada para a descarga de fontes de tratamento municipais, ou de águas residuais podem ser tratados de forma completamente na fábrica e reutilizados ou descarregado directamente em águas receptoras. Efluentes industriais são a descarga de plantas industriais e processos de fabricação. Efluentes industriais pode representar, em conjunto, uma parte importante das águas residuárias da comunidade e devem ser considerados para o sucesso da operação de estação de tratamento de águas residuais. Em alguns locais de descarga de águas residuais industriais são coletados Toge-ther com outros efluentes da comunidade e as misturas de resíduos são tratados em conjunto. Em outros casos, as indústrias podem fornecer algum tipo de tratamento de pré-tratamento ou parcial de seus efluentes antes da descarga dos esgotos municipais. Em outros casos, o volume eo caráter dos resíduos industriais são de tal ordem que a coleta e descarte são necessárias.     Efluentes industriais variam muito em compo-sição, a força, o fluxo e volume, dependendo indústria ou de fabricação específico estabelecer-ção na comunidade. A composição específica e o volume de resíduos industriais irá, evidentemente, dependem da utilização a que a água tenha sido colocar. Indústrias típicas que produzem significativa volumes de águas residuais incluem papel e de fibras usinas, siderúrgicas, refino e petroquímica plantas operações, químicos e fertilizantes, carne frigoríficos e rocessadores de aves, vegetais e operações de embalagem de frutas e muitos mais. Indus-descargas ensaio pode consistir de um muito forte efluentes orgânicos com uma alta demanda de oxigênio ou contêm substâncias químicas indesejáveis ​​que podem danificar esgotose outras estruturas. Eles podem conter compostos que resistem à degradação biológica, ou componentes tóxicos, que interferem com satis-funcionamento da fábrica de tratamento de águas residuais planta. Uma fonte menos óbvia, que deve ser considerado um resíduo industrial, é térmica dis-cobrar, uma vez que reduz os valores de oxigênio dissolvido. Muitas indústrias utilizam grandes quantidades de refrigeração água, com a indústria de energia elétrica é o maior usuário. No entanto, o metal principal e indústrias químicas também usar quantidades substanciais de águas de arrefecimento.
2. Processos de tratamento de águas residuais convencionais
Tratamento de esgoto convencional consiste de uma combinação de processos biológicos operações físicas, químicas e e remover sólidos, matéria orgânica e, por vezes, os nutrientes das águas residuais. Os termos gerais usados ​​para descrever graus dife-rentes de tratamento, em ordem crescente de nível de tratamento, são preliminar, primário, secundário e terciário e / ou avançado de águas residuais tratamento.
2. I. O tratamento preliminar
     O objectivo do tratamento preliminar é a remoção de sólidos grosseiros e outros materiais grandes, muitas vezes encontradas nas águas residuais em bruto. Tratamento preliminar ajuda a eliminar ou reduzir de tamanho grandes, sólidos em suspensão, suspenso ou flutuante. Estes sólidos consistem em pedaços de madeira, pano, papel, plásticos, lixo, etc, juntamente com alguma matéria fecal. Removido são sólidos inorgânicos fortes, tais como areia e cascalho, bem como metal ou vidro. Esses objetos são chamados de valores grão e excessiva de óleos ou gorduras.
2.2. O tratamento primário
    O tratamento primário é projetado para remover os sólidos orgânicos e inorgânicos pelos processos físicos de sedimentação e flotação. Cerca de 25-50% da demanda de entrada bio-química de oxigénio (DBO), 50-70% do total dos sólidos suspensos (SS), e 65% dos óleos e gorduras são removidas durante o tratamento preliminar. Alguns nitrogênio orgânico, fósforo orgânico e metais pesados ​​associados com sólidos também são removidos durante a sedimentação primária, mas constituintes col-loidal e dissolvido não são afetados. O efluente das unidades de sedimentação primária é referido como efluente primário. A Tabela 1 fornece
informação sobre efluente primário a partir de três estações de tratamento de esgotos, na Califórnia, juntamente com os dados sobre os efluentes brutos.
2.3. O tratamento secundário
     O objectivo do tratamento secundário é a continuação do tratamento do efluente de tratamento primário para eliminar os resíduos orgânicos e sólidos suspensos. Em termos do tamanho dos sólidos, a distribuição é de cerca de 30% em suspensão, coloidal 6% e cerca de 65% de sólidos dissolvidos. A função primária do tratamento consiste em remover o máximo de sólidos suspensos como possível. O tratamento primário utiliza clarificantes ou tanques de decantação, que removem o sedimentáveis ​​órgão ics e sólidos inorgânicos sedimentáveis ​​do esgoto. O efluente do tratamento primário, portanto, contém sólidos orgânicos e inorgânicos, principalmente, coloidais e dissolvidos. Padrões de efluentes recentes e padrões de qualidade de água requerem um maior grau de remoção dos compostos orgânicos de água residual que pode ser realizada por tratamento primário sozinho. Remoção adicional de orgânicos pode ser realizada por tratamento secundário.
       O processo de tratamento secundário consiste no tratamento biológico de águas residuais, por utili-lisador muitos tipos diferentes de microrganismos num ambiente controlado. Vários processos biológicos aeróbicos secundárias são utilizados para tra-tamento diferindo principalmente na maneira em que o oxigénio é fornecido para os microorganismos e, a taxa à qual os organismos metabolizar a matéria orgânica.
3. Desenvolvimentos no tratamento de águas residuais
Métodos
     O tratamento primário e secundário remove a maior parte dos sólidos suspensos e BOD encontradas nas águas residuais. Contudo, num número crescente de casos, este nível de tratamento provou ser insuficiente para proteger as águas receptoras ou reutilizável para fornecer água para utilização industrial e / ou de reciclagem interno. Assim, os passos adicionais de tratamento têm sido adicionados às estações de tratamento de águas residuais para proporcionar ainda mais para o afastamento e sólidos orgânicos ou para promover a remoção de nutrientes e / ou materiais tóxicos.
     Portanto, o tratamento de águas residuais avançado é definida como: qualquer processo destinado a produzir um efluente de melhor qualidade do que normalmente conseguido por meio de processos de tratamento secundário ou operações unitárias contendo normalmente não se encontram no tratamento secundário. A definição acima é intencionalmente muito amplo e abrange quase todas as operações unitárias que normalmente não são encontrados nas águas residuais tratamento hoje.
3.1. Tipos de tratamento avançado de águas residuais
    Tratamento avançado de águas residuais pode ser dividido em três grandes categorias pelo tipo de esquema de fluxo do processo utilizado:
• tratamento terciário 
• tratamento físico-químico
• tratamento biológico-físico combinado
   O tratamento terciário pode ser definido como qualquer processo de tratamento em que as operações unitárias são adicionados ao regime de escoamento após o tratamento secundário convencional. Adições ao tratamento secundário convencional poderia ser tão simples como a adição de um filtro para remoção de sólidos em suspensão ou tão complexo como a adição de muitos unidade de pro-cessos para orgânica, sólidos em suspensão, nitrogênio e remoção de fósforo. Tratamento físico-química é definida como um processo de tratamento em que os processos de bio-lógico e físico-químicos são misturados para atingir o efluente desejado. Combinado biológico-físico-químico tratar-mento é diferenciada do tratamento terciário em que, em todos os processos de tratamento terciário unitários são adicionados após o tratamento biológico convencional, enquanto que no tratamento combinado, tratamentos físico-químicos e biológicos são misturados.
    Outra maneira de classificar o tratamento avançado de águas residuais é diferenciar em função das metas de tratamento desejadas. Tratamento avançado de águas residuais é utilizado para:
• adicional orgânica e remoção de sólidos em suspensão
• remoção de demanda nitrogenada de oxigênio (NOD)
• remoção de nutrientes
• remoção de materiais tóxicos
Em muitos, se não a maioria dos casos hoje em dia, o tratamento secundário convencional dá adequados DBO e remoção de sólidos suspensos. Mas o tratamento de águas residuais antecedência é necessário porque o tratamento de águas residuais avançados efluentes de plantas pode ser reciclado diretamente ou indiretamente, para aumentar o fornecimento doméstico de água disponível.
   Avançada de tratamento de efluentes de águas residuais pode ser usado no processo industrial ou de abastecimento de água de arrefecimento. Algumas águas receptoras não são capazes de suportar as cargas poluidoras da descarga de efluentes secundários. O tratamento secundário não retira o máximo de poluição orgânica nas águas residuais que possam ser assumidas.
   O desempenho das estações de tratamento secundário é quase sempre medido em termos de remoção de BOD e SS. A planta secundária bem projetada e operada irá remover a partir de 85% a 95% da DBO afluente e SS. No entanto, o teste de BOD não mede toda a matéria orgânica presente no efluente. Uma média efluente secundária pode ter um BOD de 20 mg / L e um COD de 60 a 100 mg / L. A planta secundária média remove aproximadamente 65% da DQO afluente. Assim, quando os efluentes de alta qualidade são necessários, adicional orgânica re-moval deve ser realizado. Além dos materiais orgânicos, na maioria dos restantes efluentes secundários, existe uma procura de oxigénio adicional, resultante da presença de azoto no efluente.
3.2. Surgimentode membrana tecnologia de tratamento
   Biológica e tratamento metodologias de químicos foram desenvolvidos para lidar com cenários de tratamento diferentes. No entanto, estas aplicações são muitas vezes limitado pelo custo elevado do tratamento, as adições contínuas de produtos químicos tóxicos, exten-sive espaço necessário para a instalação, os efeitos colaterais da poluição secundária, etc Como resultado, as separações físicas, baseados em membrana de líquidos de sólidos têm desfrutado crescente popularidade ao longo dos últimos 20 anos e estão se tornando a tecnologia promissora para o século 21. É um meio de purificação e / ou concentração de uma ampla variedade de fluidos de água e esgoto para pharma-tica e produtos químicos. É também um processo de pressão-driven que depende do poro tamanho da membrana (tipicamente películas finas ou folhas de plástico, com uma precisão de tamanho micro-estrutura porosa semelhante a de uma esponja) para componentes de fluxo de alimentação separadas de acordo com a seus tamanhos de poro. O uso de membranas não está incomum para os seres humanos, filtros de ar, de água filtros e sistema de retração da água, mesmo potável para os astronautas que viajam no espaço são algumas das aplicações típicas.
3.3. Tecnologias de dessalinização
  Dessalinização é um processo que remove os minerais dissolvidos (incluindo, mas não limitados ao sal) a partir de água do mar, água salobra, ou de águas residuais tratadas. Existem cinco técnicas básicas que podem ser utilizadas para remover o sal e outros sólidos dissolvidos
água a partir de: destilação, inverte osmose (RO), electrodiálise (ED), a troca de iões (IX) e dessalinização congelamento. Destilação e congelação envolver a remoção de água pura, sob a forma de vapor de água ou de gelo, a partir de salmoura. RO e membranas uso ED para separar os sais dissolvidos e mina-RAL da água. IX envolve uma troca de iões minerais dissolvidos na água para outros iões dissolvidos, mais desejáveis ​​como a água passa através de resinas químicas. As percen-tagens relativos de diferentes tipos de instalações de dessalinização mundial estão apresentados na Tabela 2.
    Ao longo das últimas décadas dessalinização tecnolo-gias têm sido cada vez mais utilizados em todo o mundo para produzir água potável a partir de água subterrânea salobra e água do mar, para melhorar a qualidade dos fornecimentos existentes de água fresca para beber e para fins industriais e para o tratamento de efluentes industriais e municipais antes para descarregar ou reutilizar. No início de 1950, havia cerca de 225 usinas de dessalinização terrestres em todo o mundo, com uma capacidade combinada de cerca de 27 mgd. Dos mais de 7.500 usinas de dessalinização em operação em todo o mundo, 60% estão localizados no Oriente Médio. Maior usina do mundo, na Arábia Saudita produz 128 mgd de água dessalinizada. Em contraste, 12% da capacidade do mundo é produzida nas Américas, com a maioria das plantas localizadas no Caribe e na Flórida [4]. mostra a concentração de sal da água do mar.
3.3.1. Osmose reversa (RO)
    Em RO, a água de alimentação é bombeada a alta pressão através de membranas permeáveis, separando os sais da água. A água de alimentação é pré-tratado para remover as partículas que possam entupir membranas. A qualidade da água produzida
depende da pressão, a concentração de sais na água de alimentação, e a constante de permeabilidade das membranas de sal [5]. Osmose depende apenas da concentração de soluto e não no seu tipo.
3.3.2. Eletrodiálise (ED)
    Com esta técnica, a água salgada é bombeada a baixas pressões entre várias centenas de membranas planas, paralelas, de íons que são permeáveis montados numa pilha. As membranas que permitem cátions para passar através deles são alternadas com as membranas permeáveis ​​ao anion. Uma corrente elétrica direta é estabelecida ao longo da pilha de elétrodos posicionados em ambas as extremidades da pilha.
Esta corrente elétrica "puxa" os íons através das membranas e concentra-los entre cada par alternativo de membranas. Água parcialmente dessalinizada é deixado entre cada conjunto adjacente de pares de membranas. Escamação ou acúmulo de sujeira no
membranas é evitada na maioria das unidades ED operacionalmente por inversão do sentido da corrente elétrica em torno das pilhas em intervalos de 15 30 min. Isso reverte o fluxo de íons através das membranas de modo que os espaços de coleta concentrado salgado começar a coletar a água produto menos salgado. Alternando válvulas no sistema de coleta de água direcionar automaticamente o fluxo na direção adequada. As taxas típicas de recuperação de água doce ou ED (reversão) variam de 80-90% do volume de água de alimentação.
3.3.3. Troca iônica (IX)
   Neste processo, os iões indesejáveis ​​na água de alimentação são trocados por iões desejáveis, como a água passa através de produtos químicos granulares, chamadas resinas de troca iónica. Por exemplo, as resinas de troca catiônica são normalmente utilizados em residências e estações de tratamento de água municipal para remover íons cálcio e magnésio na água "dura" e pelas indústrias na produção de água ultra-pura. Quanto maior a concentração de sólidos dissolvidos na água de alimentação, a mais frequente, as resinas terá de ser substituído ou regenerado. Com o aumento dos custos para as resinas e para a eliminação de soluções de regene-ração, IX é agora competitivo com RO e ED apenas no tratamento de soluções relativamente diluídas, contendo algumas centenas de ppm de dissolvido sólidos.
3.3.4. Congelar dessalinização
   Quando a água salgada congela, o gelo se cristaliza a partir de água pura, deixando o sal dissolvido e outros minerais em bolsões de maior salmoura salinidade. Na verdade, a dessalinização de congelamento tem o potencial de concentração uma ampla variedade de fluxos de resíduos de concentrações mais elevadas com menos energia do que qualquer outro processo de destilação. Os processos descongelação tradicional envolve cinco passos:
Fervura da água de alimentação
• cristalização de gelo na lama
• separação de gelo a partir da solução salina
• Lavar o gelo e
• derretendo o gelo.
   Novos esforços de pesquisa estão tentando reduzir o número de etapas, especialmente a necessidade de lavar os cristais de gelo. Embora em pequena escala comer-cialização de congelamento foi tentada na década de 1960, ainda havia operacional significativa problemas. Agora existem apenas algumas plantas isoladas freez-tes comerciais.
4. Um novo sistema projetado para a neutralização de águas residuais
   Green Turtle Technologies Limited (GTT) desenvolveu um flow-through inovador sistema de tratamento de águas residual ácido conhecido como phix [8]. O sistema é projetado para tratar as águas residuais ácidas no processo e / ou antes, da descarga em um corpo de água ou sistema de esgoto municipal. O pH pode ser ajustado com os limites de lei, ou níveis específicos, se necessário, resultando na eliminação de sobretaxas de esgoto ou multas. O sistema foi projetado para permitir um melhor controle sobre o pH dos efluentes e de fazê-lo com o uso dos meios de comunicação de todos os naturais e seguros que eliminam a necessidade de armazenamento especial ou tratamento. O sistema substitui a necessidade de grandes tanques, injetores cáusticos e misturadores, e substitui-los com um sistema muito pequena automatizada.
5. Conclusões
    A poluição dos rios e córregos com contaminantes químicos é um dos problemas ambientais mais cruciais. Poluição química Waterbome entrar rios e córregos provoca enorme destruição. Assim, é essencial tratar as águas residuais, antes de ser descarregada para o meio ambiente. O objetivo principal do tratamento de águas residuais é, geralmente, para permitir que os efluentes humanos e industriais a ser eliminados sem perigo para a saúde humana ou dano inaceitável para o ambiente natural. A irrigação com águas residuais é possível e, na verdade é uma forma de alienação ofwastewater eficaz (como emterra ritmo lento tratar-mento). No entanto, algum grau de tratamento deve, normalmente, ser fornecido para águas residuais municipais em bruto antes que ele possa ser utilizado para aplicações industriais / agrícola purposes.Advanced tratamento de águas residuais pode ser usado para conseguir qualquer grau de tratamento desejado. Tratamento avançado é necessário em alguns sistemas de tratamento para remover nutrientes de águas residuais. Estações de tratamento de águas residuais avançados utilizam processos e equipamentos sofisticados. Eles são relativamente dispendiosos de executar e de custos operacionais, bem como a qualidade do efluente são sensíveis à qualidade da operação.
     Processos de tratamento de águas residuais requerem uma gestão cuidadosa para garantir a proteção do corpo d'água que recebe a descarga. Operadores de planta de tratamento treinado e certificados medirem e monitorar o esgoto que chega o processo de tratamento eo efluente final.
    O objetivo final do tratamento de águas residuais deve ser a gestão de águas residuais de forma eficaz, eco-economicamente e ecologicamente.