Aula 8 Introdução ao sistema de Tratamento de esgoto

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UNIP
Curso: Engenharia Civil
Professor: Mauricio Correia de Barros
Sistema de Tratamento de Esgoto
Estação de Tratamento de Esgoto - ETE
O que é esgoto?
Esgoto é o termo usado para caracterizar os despejos provenientes dos diversos usos da água, tais como doméstico, comercial, industrial, agrícola, estabelecimentos públicos etc. 
Nesta aula iremos estudar especificadamente esgoto sanitário, que são despejos líquidos constituídos basicamente de esgotos domésticos e industriais lançados na rede pública, podendo conter também água de infiltração, esta que penetra através de rachaduras na rede coletora. 
Considerações sobre o tratamento de esgoto:
 Os esgotos industriais que são lançados na rede pública, estes deverão se apresentar dentro das características de esgoto doméstico, para serem lançados junto a ele, caso contrário deverá passar por um tratamento diferenciado.
 A parcela mais significativa do esgoto sanitário provém de resíduos domésticos (esgoto doméstico), gerados em aparelhos sanitários, lavanderias, cozinhas e chuveiros. O esgoto doméstico tem características bem definidas, apesar de variarem em função dos costumes e condições sócio – econômicas da população.
Considerações sobre o tratamento de esgoto:
Composição Quantitativa.
A quantidade de esgoto sanitário produzido diariamente pode variar bastante não só de uma comunidade para outra, como também dentro de uma mesma comunidade devido a vários fatores, que vão desde o custo da água e condições de aparelhos sanitários até o clima. Estima-se hoje que a produção média de esgoto por pessoa em um dia seja de 130 a 170 litros.
Considerações sobre o tratamento de esgoto:
Composição Qualitativa.
A qualidade do esgoto varia em função da composição da água de abastecimento e seus diversos usos. Não ocorrendo uma alta demanda de esgoto industrial, o esgoto sanitário é constituído de aproximadamente de 99,9% de água e 0,1% de material sólido. 
Considerações sobre o tratamento de esgoto:
Composição Qualitativa.
Toda essa água nada mais é do que um veículo para substâncias orgânicas, inorgânicas e microorganismos eliminados pelo homem diariamente. Já os sólidos são responsáveis pela deterioração da qualidade do corpo de água receptor, essas qualidades são medidas através de análises físicoquímicas e microbiológicas.
Considerações sobre o tratamento de esgoto:
Composição Qualitativa.
Esse esgoto contém inúmeros organismos vivos, tais como bactérias, vírus, vermes e protozoários que na sua maioria são depositados junto com os dejetos humanos. Alguns sendo muito importante no tratamento de águas residuárias, pois degradam a matéria orgânica composta (complexa) em compostos orgânicos mais simples e estáveis; outros são denominados organismos patogênicos, ou seja, que transmitem doenças.
Considerações sobre o tratamento de esgoto:
 Todos os efluentes que voltam à natureza precisam se enquadrar nos parâmetros estabelecidos pela Resolução 357 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama), ligado ao Ministério do Meio Ambiente. A norma, em vigor desde março de 2005. 
Considerações sobre o tratamento de esgoto:
Porque tratar o esgoto?
O tratamento do esgoto sanitário, antes do seu lançamento em qualquer corpo hídrico, tem como objetivo:
 prevenir e reduzir a propagação de doenças transmissíveis causadas por microrganismos patogênicos,
 conservar as fontes de abastecimento de água para seu uso doméstico, industrial e agrícola,
 manter as características da água necessária á piscicultura,
 realizar a manutenção das águas para banho e outros processos recreativos e preservar a fauna e flora aquáticas.
Conceito de DBO
Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO): é um índice de concentração de matéria orgânica presente num volume de água e, por consequência um indicativo dos seus efeitos de poluição. A DBO é dada em usualmente em mg/l, ou seja, o número de miligramas indica a quantidade necessária de oxigênio para que bioquimicamente seja estabilizada a matéria orgânica presente em um litro de esgoto.
 
Conceito de ETE
Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) que, no Brasil, se designa oficialmente também por Estação de Tratamento de Esgoto (ETE), é uma infraestrutura que trata as águas residuais de origem doméstica e/ou industrial, comumente chamadas de esgotos sanitários para depois serem escoadas para o mar ou rio com um nível de poluição aceitável através de um emissário, conforme a legislação vigente para o meio ambiente receptor.
 O tratamento de efluentes se divide, basicamente, em duas grandes fases: a físico-química e a biológica.
 
 No tratamento físico-químico, há a remoção dos contaminantes através de reações químicas que fazem a separação das fases sólidas e líquidas do efluente. Já o tratamento biológico dos efluentes, é realizado por meio de bactérias e outros microrganismos que consomem a matéria orgânica poluente através do processo respiratório.
 
Tratamento de Efluentes
Dentro dessas duas grandes fases, porém, existem várias outras etapas. Em uma ETE convencional, o efluente passa por cinco etapas, antes de ser devolvido ao meio ambiente ou reutilizado, que são: 
 Pré-Tratamento
Tratamento Primário
Tratamento Secundário
Tratamento do lodo
Tratamento Terciário
Tratamento de Efluentes:
No pré-tratamento, o efluente passa por dois processos, o gradeamento e a desarenação.
 
Pré-tratamento
A finalidade dessa etapa:
Sujeitar os efluentes a fortes processos de separação de sólidos.
No gradeamento, são retirados os sólidos de maiores dimensões.
 Isso é feito através de grades metálicas, que funcionam como uma barreira. As grades maiores têm entre 5 e 10 centímetros, enquanto as menores ficam entre 1 e 2 centímetros. Todos os sólidos com dimensão superior a essas ficam detidos pelas grades.
Pré-tratamento
Qual é a importância do pré-tratamento?
Esse processo é importante para proteger todo o equipamento da ETE de materiais muito grandes que podem vir a danificar os dispositivos ao longo do tratamento de efluentes, como corpos receptores, bombas, tubulações e unidades subsequentes.
Pré-Tratamento
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Em seguida, o efluente passa pelo processo de desarenação, no qual são removidos todos os flocos de areia através da técnica de sedimentação (os grãos de areia, por serem mais pesados, vão para o fundo do tanque, e as matérias orgânicas permanecem na superfície). Retirando a areia dos efluentes, evita-se obstrução nos tanques, tubulações, orifícios e sifões da ETE, além de facilitar o transporte do líquido.
Pré-Tratamento
Terminada a etapa de pré-tratamento, o efluente passa para a fase do tratamento primário, constituído basicamente por processos físico-químicos. Apesar de o efluente estar com um aspecto ligeiramente melhor após o pré-tratamento, as propriedades poluidoras ainda estão inalteradas e, por isso, os processos físico-químicos são de extrema importância.
Tratamento Primário
Principal objetivo: a remoção dos sólidos em suspensão sedimentáveis, materiais flutuantes e parte da matéria orgânica em suspensão.
O efluente fica em um tanque, onde são colocados produtos químicos para a equalização e neutralização da carga. Em seguida, o efluente passa por um processo de floculação, ou seja, as partículas poluentes são agrupadas para serem removidas.
Tratamento Primário
Após a floculação, ocorre a decantação primária, que é a separação entre o sólido (lodo) e o líquido (efluente bruto). Os efluentes fluem devagar através dos decantadores, fazendo com que os sólidos fiquem no fundo do tanque, formando o lodo primário bruto.
Nesse estágio, a matéria poluente que permanece na água é de dimensões reduzidas, normalmente formadas por coloides, o que a impede de ser removida apenas por processos físicos-químicos a partir de então.
Tratamento Primário
Inicia-se, portanto, a etapa do tratamento secundário, que é constituído basicamente por processos
bioquímicos (lodo ativado e filtro biológico, por exemplo) que podem ser aeróbicos ou anaeróbicos.
O principal objetivo aqui é a remoção da matéria orgânica dissolvida e da matéria orgânica em suspensão que não foi removida no tratamento primário. Se bem feito, o tratamento secundário permite se obter um efluente em conformidade com a legislação ambiental.
 
Tratamento Secundário
Nos processos aeróbicos, há a simulação do processo natural de composição, e a eficiência é maior em partículas finas em suspensão. Já nos anaeróbios há a ação de microorganismos (bactérias, protozoários, fungos etc.), que consomem a matéria orgânica dentro de tanques de aeração.
Nos tanques de aeração, os microorganismos se alimentam da matéria orgânica e a convertem em gás carbônico, material celular e água. O efluente, quando sai do reator, possui pouca quantidade de matéria orgânica, com uma eficiência em torno de 95% dependendo da ETE. 
Tratamento Secundário
Em seguida, o efluente passa por um processo de decantação secundário, no qual ocorre sua clarificação. Os decantadores são os responsáveis por separar os sólidos em suspensão no tanque de aeração, permitindo a saída de um efluente clarificado, e pela sedimentação dos sólidos em suspensão no fundo do decantador, possibilitando o retorno do lodo em concentração mais elevada. 
É importante destacar que se entende por lodo a matéria oriunda diretamente da reprodução das células que se alimentam do substrato. Esse lodo deve ser descartado para que não atrapalhe o processo. Portanto, o lodo é dirigido para uma seção de tratamento do lodo.
 
Tratamento Secundário
Tratamento do Lodo
Tratamento do lodo 
O tratamento de efluentes domésticos e industriais gera como subprodutos: o lodo, o efluente tratado e o biogás. 
O lodo é o resultado da remoção da matéria orgânica contida no esgoto, e a quantidade e a natureza do lodo dependem das características do efluente inicial e do processo de tratamento escolhido.
 
Tratamento do Lodo
Na fase primária do tratamento de efluentes, o lodo é constituído pelos sólidos em suspensão removidos do efluente bruto. Já na fase secundária o lodo é composto pelos microorganismos que se reproduziram graças a matéria orgânica do próprio efluente.
Basicamente, o tratamento do lodo tem por finalidade reduzir o volume e o teor de matéria orgânica (cujo processo é chamado de “estabilização”).
Tratamento do Lodo
Portanto, a primeira fase para se tratar o lodo é o adensamento, que se refere à retirada de água que o material possui. Como o lodo possui grande quantidade de água, após o adensamento seu volume diminui. Esse processo ocorre nos adensadores e nos flotadores. 
Tratamento do Lodo
Em seguida, acontece a digestão anaeróbica, caracterizada pela estabilização de substâncias instáveis e da matéria orgânica presente no lodo. Os principais objetivos da digestão são: destruir ou reduzir os microorganismos patogênicos; reduzir o volume do lodo através de liquefação; dotar o lodo de características favoráveis à redução de umidade; permitir a utilização do lodo (um exemplo é sua aplicação como fonte de húmus e fins agrícolas).
 
Tratamento do Lodo
Posteriormente, o lodo é submetido a processos químicos envolvendo cloreto férrico, cal, sulfato de alumínio e polímeros orgânicos em sistemas de desidratação como filtração e centrifugação. Isso permite a coagulação dos sólidos e a liberação da água absorvida.
O lodo é ainda desidratado, para a remoção de toda a sua umidade, através de filtros prensa, belt press ou centrífuga.
Tratamento do Lodo
A disposição final do lodo pode ser feita em aterros sanitários, junto com o lixo urbano, em incineradores e na restauração de terras. É importante lembrar que o lodo é rico em matéria orgânica, nitrogênio, fósforo e nutrientes, o que possibilita o seu uso na agricultura ou em reflorestamento.
Tratamento do Lodo
O efluente, após o tratamento secundário, pode ser usado para lavagem de ruas ou rega de jardins, mas também pode passar por outro tratamento para ser reutilizado interna e interinamente, com fins não potáveis – o que auxilia na escassez de água.
O uso como água não potável é importante porque o efluente, mesmo tratado, pode conter organismos patogênicos, nitrogênio, fósforo, entre outras substâncias. É aí que se inicia a etapa de tratamento terciário para a remoção dessas substâncias através de técnicas de filtração, ozonização, cloração, carvão ativado, osmose reversa, troca iônica, eletrodiálise, entre outras. 
Tratamento Terciário
Tratamento de Efluentes
Em relação ao biogás gerado durante o tratamento de efluentes, existem inúmeros estudos para o seu aproveitamento, principalmente para a geração de energia elétrica para a própria estação de tratamento. Também é possível usá-lo como gás doméstico e industrial, e combustível para automóveis.
Biogás
O avanço das ETE`s compactas 
Com o avanço da tecnologia, tem crescido, nos últimos anos, a procura por ETE´s compactas, recomendadas especialmente para tratamento de esgoto sanitário em residências, condomínios, pousadas, hotéis, restaurantes, centros comerciais e diversos outros tipos de estabelecimentos.
As ETE´s compactas seguem as mesmas etapas de tratamento de uma ETE convencional, porém, com dimensões menores para atender baixas vazões. O maior diferencial deste tipo de solução é a simplicidade, além da economia de espaço e alta eficiência. 
ETE Compacta
Responda:
1 – Por que é importante o tratamento do esgoto?
2- Qual é o conceito em termos de engenharia de uma ETE ?
3 – Por que a DBO é importante nos cálculos de dimensionamento de uma ETE?
4 – Quais são as etapas de tratamento de esgoto que ocorrem numa ETE convencional ? Comente o que ocorre em cada etapa.
5- Quais os subprodutos gerados após o tratamento de efluentes numa ETE?
6 – Existem semelhanças entre o tratamento de água numa ETA e no de esgoto numa ETE ? Se existe, quais são?
Referências Bibliográficas: 
Revista TAE de 3/4/2013