Tratamento primário 2017

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Tratamento de Efluentes Líquidos
Tratamento Preliminar ou pré-tratamento � Métodos físicos
Tratamento Primário � Métodos físicos e químicos
Tratamento Secundário � Métodos biológicos (aeróbios e anaeróbios)
Tratamento Terciário � Métodos físicos e químicos e técnicas avançadas
Tratamento de Efluentes Líquidos
Classificação dos processos 
em função da eficiência das unidades 
Tratamento Preliminar Tratamento Primário 
 
Remoção de sólidos grosseiros 
Remoção de gorduras 
Remoção de areia 
 Decantação com adição de químicos ou não 
Flotação com adição de químicos ou não 
 Remoção de areia 
Homogeneização-Equalização 
Neutralização 
 
 
Tratamento Secundário Tratamento Terciário ou Avançado 
 
Filtros biológicos 
Lodos ativados 
Lagoas de estabilização 
Reatores Anaeróbios 
 Lagoas de maturação 
Lagoas com plantas enraizadas 
Desinfecção 
Remoção de nutrientes 
Remoção de complexos orgânicos 
Membranas 
POAs 
Fluxograma convencional
Olavo Barbosa Filho
Calha Parshall
Calha Parshall
Tratamento Primário
São processos unitários que envolvem transformações físicas, químicas e 
físico-químicas com objetivo de remover sólidos grosseiros, sedimentáveis e 
suspensos.
Gradeamento e PeneiramentoGradeamento e Peneiramento
• Unidades que retém sólidos grosseiros tais como, galhos, cascas, plásticos, 
etc.
• Todo o material retido nas grades ou peneiras é removido manualmente ou 
mecanicamente.
Gradeamento
Grades de barras com abertura variando de 2 a 15 mm
Gradeamento
Peneiramento
Fonte: Giordano
Peneira estática e mecanizada com escovas
Malhas com espaçamentos variando de 0,5 a 2 mm
Peneiramento
Equalização
Objetivo: Minimizar ou controlar flutuações das vazões, 
características físicas ou composição das águas 
residuárias, de modo a obter condições uniformes na 
entrada das operações unitárias da ETE
• Amortecer as flutuações na carga orgânica biodegradável de modo a 
evitar sobrecargas súbitas dos sistemas de tratamento biológico;
• Proporcionar um controle adequado de pH;
• Minimizar as variações súbitas de vazão na entrada do tratamento físico-
químico para proporcionar taxas de alimentação química compatíveis com 
a capacidade de processamento do equipamento;
• Manter um fluxo contínuo de alimentação das estações de tratamento 
biológico durante os períodos em que a planta industrial não está 
operando;
• Prover uma capacidade adequada para descargas controladas de 
despejos nos sistemas municipais, de modo a obter uma distribuição mais 
uniforme das descargas, evitando surtos;
• Evitar que concentrações elevadas de materiais tóxicos entrem na planta 
de tratamento biológico
Fonte: Eckenfelder, Barbosa F.
Nesta etapa, o efluente é misturado em tanques de equalização, por 
agitação mecânica vigorosa, de forma a garantir uma uniformidade 
para alimentar as unidades subsequentes.
Variação da vazão de alimentação de uma estação de tratamento 
Fonte: Eckenfelder, Olavo B. Filho
Fonte: Eckenfelder, Olavo B. Filho
Sedimentação Preliminar
Também denominada de Caixa de areia ou Desarenador
A Sedimentação é uma operação unitária de separação sólido-
líquido através da qual se faz a separação de partículas (sólidos) cuja 
densidade é maior que a do líquido circundante, normalmente água.
Tem como força propulsora a ação da gravidade.Tem como força propulsora a ação da gravidade.
-Sobrenadante (overflow)
- Lodo (underflow)
- Decantador (clarificador, adensador por gravidade ou espessador)- Decantador (clarificador, adensador por gravidade ou espessador)
Objetivo: Remoção de sólidos sedimentáveis
Sedimentação de partículas inorgânicas maiores
Etapa realizada em caixas coletoras de areia, construídas na forma de 
canais ou câmaras de deposição, cujo tempo de retenção é 
determinado conforme a qualidade do efluente em relação aos 
particulados sólidos, ou seja, limitado pelo tamanho desejado das 
partículas sólidas à remover.
O material sólido sedimentado é retirado e disposto em aterros 
sanitários.
Peso
EmpuxoForça de arraste
gVE ..ρρρρ====
...
2VAC ρρρρ
Velocidade de Sedimentação
Peso
EFP a ++++====
∑∑∑∑ ==== 0yF
gVgmP olpp ... ρρρρ========
gVE ol ..ρρρρ====
2
...
2VAC
F pda
ρρρρ
====
Fonte: Sidney Ferreira Filho
Peso
Empuxo
EFP a ++++====
Velocidade de Sedimentação
Força de arraste
olpol
pd VgVg
VAC
....
2
...
2
ρρρρρρρρρρρρ ====++++
ololp
pd VgVg
VAC
....
2
...
2
ρρρρρρρρρρρρ −−−−====
Fonte: Sidney Ferreira Filho
Velocidade de Sedimentação
Peso
EmpuxoForça de arraste
6
.
3
p
ol
d
V
pipipipi
====
ololp
pd VgVg
VAC
....
2
...
2
ρρρρρρρρρρρρ −−−−====
6
d
pp
C
dg
V
..3
.)..(4
ρρρρ
ρρρρρρρρ −−−−
====
Fonte: Sidney Ferreira Filho
Velocidade de Sedimentação
Lei de Newton
d
pp
C
dg
V
..3
.)..(4
ρ
ρρ −
= ρρρρ
µµµµ
..
.2424
pe
d dVR
C ========
µµµµ
ρρρρρρρρ
.18
)..( 2pp dgV −−−−==== Lei de Stokes
Fonte: Sidney Ferreira Filho
Sedimentação discreta
►►Sedimentação discreta: As partículas Sedimentação discreta: As partículas 
permanecem com dimensões e permanecem com dimensões e 
Fonte: Sidney Ferreira Filho
permanecem com dimensões e permanecem com dimensões e 
velocidades constantes ao longo do velocidades constantes ao longo do 
processo de sedimentação, não processo de sedimentação, não 
ocorrendo interação entre as mesmasocorrendo interação entre as mesmas
Sedimentação discreta
Fonte: Sidney Ferreira Filho
Barbosa F., O.
Sedimentação Discreta
H
1
2
Vh
Vs
B
L
tVL h .====
tVH S .==== L
HVV hS
.
==== HB
QVh
.
====
Fonte: Sidney Ferreira Filho
Sedimentação Discreta
H
1
2
Vh
Vs
B
L
L
HVV hS
.
====
HB
QVh
.
====
LHB
HQVS
..
.
====
s
S A
Q
LB
QV ========
.
Fonte: Sidney Ferreira Filho
Sedimentação Discreta
H
1
2
Vh
Vs
qVs ≥≥≥≥
B
L
s
S A
Q
LB
QV ========
. s
A
Qq ==== Taxa de escoamento 
superficial
Partículas com Vs superiores a q serão removidas 
durante o processo de sedimentação gravitacionalFonte: Sidney Ferreira Filho
Sedimentação Discreta
H
1
2
Vh
Vs
Propriedade da sedimentação discreta: A dimensão física 
da partícula permanece inalterada durante o seu 
processo de sedimentação gravitacional, o que significa 
dizer que a sua velocidade de sedimentação é constante.
B
L
Fonte: Sidney Ferreira Filho
Separação de Água e Óleo
O separador de óleos e graxas remove as substâncias oleosas ou 
gordurosas do efluente;
O tempo de retenção é definido através da densidade e diâmetro das 
gotas de óleo para permitir que o óleo suba através do líquido e 
coalesça na superfície do líquido, formando uma camada flutuante coalesça na superfície do líquido, formando uma camada flutuante 
denominada de escuma.
O tipo de óleo que coalesce é chamado de óleo separado.
Esta camada pode ser removida manualmente ou mecanicamente, 
sendo destinado à sua recuperação por destilação.
Fonte: Giordano
Decantação Primária
Objetivo: Remoção de Sólidos em Suspensão através dos 
processos de Coagulação, Floculação e 
Sedimentação
Sistema coloidal estável
• Diâmetro das partículas muito pequeno nm
• Carga superficial prevalece a sua densidade
• Forças de repulsão > Forças de atração 
• Movimento Browniano
Coagulação: Desestabilização do sistema coloidal
Adição de coagulantes (Al2(SO4)3, FeCl3, Fe2(SO4)3, ..)
Neutralização da carga superficial
Floculação: Formação e Crescimento dos flocos
Polieletrólitos ou Polímeros ou Floculantes: Auxiliadoresda floculação
Diagrama de solubilidade do alumínio relacionado com o sulfato de alumínio
Diagrama de solubilidade do Fe(III)
Olavo B. Filjo
Teste em Jarros
Efluente da Indústria Têxtil
Fonte: Luiz Teixeira
Fonte: Sidney Ferreira Filho
Perfil da Sedimentação (a) Discreta e (b) Floculenta
Olavo B. Filho
Cone de Imhoff
Medida de Sólidos SedimentáveisMedida de Sólidos Sedimentáveis
Ensaio em laboratório
Sedimentação Floculenta
φ > 150 mm
060 m
0,60 m
h1
h2
 altura
 aproximada
do decantador 
Coleta de 
 amostras
1
2
3
h3
0,60 m
0,60 m
Sedimentação Floculenta
H
1
2
Vh
Vs
Propriedade da sedimentação floculenta:A dimensão física da 
partícula é alterada durante o seu processo de sedimentação 
gravitacional (floculação por sedimentação diferencial), o que 
significa dizer que a sua velocidade de sedimentação é variável.
B
L
Fonte: Sidney Ferreira Filho
Sedimentação Floculenta
B
H
1
2
Vh
Vs
L ''
.tVL h====
Fonte: Sidney Ferreira Filho
C0
C0
Sedimentação Floculenta
A
l
t
u
r
a
C1,t1
C2,t1
C1,t2
C2,t2
C1,tn
C2,tn
C0
C0
C0
C0
Tempo
C3,t1
C4,t1
C5,t1
C6,t1
t0 t1
C3,t2
C4,t2
C5,t2
C6,t2
t2
C3,tn
C4,tn
C5,tn
C6,tn
tn
Fonte: Sidney Ferreira Filho
Sedimentação Floculenta
R0
R0
A
l
t
u
r
a
R1,t1
R2,t1
R1,t2
R2,t2
R1,tn
R2,tn
 −−−−==== 1 CR
Tempo
R0
R0
R0
R0
R3,t1
R4,t1
R5,t1
R6,t1
t0 t1
R3,t2
R4,t2
R5,t2
R6,t2
t2
R3,tn
R4,tn
R5,tn
R6,tn
tn





−−−−====
0
1 C
CR
Fonte: Sidney Ferreira Filho
R0
R0
Sedimentação Floculenta
A
l
t
u
r
a
R1,t1
R2,t1
R1,t2
R2,t2
R1,tn
R2,tn





−−−−====
0
1 C
CR
100%
R0
R0
R0
R0
Tempo
A
l
t
u
r
a
R3,t1
R4,t1
R5,t1
R6,t1
t0 t1
R3,t2
R4,t2
R5,t2
R6,t2
t2
R3,tn
R4,tn
R5,tn
R6,tn
tn
80%60%
50%
40%20%
Fonte: Sidney Ferreira Filho
Tanques dosadores de produtos químicos
DECANTADORES
Os decantadores são equipamentos usados para a separação sólido/líquido por 
sedimentação. Normalmente são retangulares ou circulares.
Independente da concepção do projeto, um decantador pode ser dividido em 
quatro zonas:
Zona de Entrada: Promove a distribuição uniforme do fluxo (e das Zona de Entrada
partículas) ao longo da seção transversal da zona de sedimentação
Zona de Sedimentação: É onde ocorre a sedimentação. 
Zona de Lodo: É a parte do decantador onde se acumulam as 
partículas (sólidos) removidos
Zona de Saída: É projetada de modo a permitir a saída do efluente 
clarificado sem arrastar as partículas ou flocos sedimentados
Barbosa F.
Fonte: Sidney Ferreira Filho
Fonte: Sidney Ferreira Filho
Fonte: Sidney Ferreira Filho
► Sedimentação floculenta: a velocidade de sedimentação das 
partículas não é mais constante, uma vez que as mesmas 
agregam-se ao longo do processo de sedimentação. 
Fonte: Sidney Ferreira Filho
► Com o aumento do diâmetro das partículas há, 
conseqüentemente, o aumento de sua velocidade de 
sedimentação ao longo da altura.
Fonte: Sidney Ferreira Filho
Barbosa F.
Fonte: Giordano
Fluxograma convencional
Olavo Barbosa Filho
Formas de óleo encontradas em efluentes 
industriais
Óleo livre
Óleo emulsionadoÓleo emulsionado
Óleo dissolvido
Separação de Água e Óleo
O separador de óleos e graxas remove as substâncias oleosas 
ou gordurosas do efluente;
O tempo de retenção é definido através da densidade e 
diâmetro das gotas de óleo para permitir que o óleo suba diâmetro das gotas de óleo para permitir que o óleo suba 
através do líquido e coalesça na superfície do líquido, formando 
uma camada flutuante denominada de escuma.
O tipo de óleo que coalesce é chamado de óleo separado ou 
livre.
Esta camada pode ser removida manualmente ou 
mecanicamente, sendo destinado à sua recuperação por 
destilação.
Densidades relativas
Componente Densidade 
Relativo 
Componente Densidade 
Relativa 
Água 
Óleo Vegetal 
1,00 
0,93 
Petróleo 
Querosene 
0,87 
0,80 Óleo Vegetal 
Óleo Mineral 
Parafina 
0,93 
0,91 
0,89 
Querosene 
Benzina 
Gasolina 
0,80 
0,74 
0,73 
 
Óleo livre
Óleo livre
SEPARAÇÃO ÁGUA E ÓLEO – ÓLEO SEPARADO
SEPARADOR API
SEPARAÇÃO ÁGUA E ÓLEO – ÓLEO SEPARADO
SEPARADOR DE PLACAS PARALELAS
Projeto Separador Água-Óleo API
Q
h
L
B
Vh
Va
Ah
Ar
Va = Componente da Velocidade ascencional
Vh = Componente da Velocidade horizontal
Ah = Área da seção horizontalAh = Área da seção horizontal
Ar = Área da seção transversal
1) Área mínima seção horizontal (Ah)






=
Va
QFAh
F= Fator de projeto (F = Ft; Fc) Fator de turbulência
Fator de curto circuito
Q = Vazão d água oleosa, m3/h
Vh/Va Ft, Fator de 
Turbulência
20
15
10
6
3
1,45
1,37
1,27
1,14
1,07
Fc = 1,2 (recomendado)
2) Área mínima seção transversal






=
Vh
QAr
Vh < 15 Va ou 1,5 cm/s
Vh não deve exceder 15 Va
3) Velocidade ascencional3) Velocidade ascencional
µ
ρρ
18
)( 2dóleoáguagVt −= g = aceleração da gravidade, cm/s2
ρágua = densidade da água, g/cm3
ρóleo = densidade do óleo, g/cm3
µ= viscosidade da água numa dada temp., Cpoise
d = diâmetro do glóbulo de óleo, cm
Va = velocidade de ascenção do óleo, cm/s
4) Cálculo do comprimento do separador
LBAh =
Va
QFAh =
Ar
Q
Bh
Q
Q
Bh
L
Tempo
LVh ====
LB
hQ
Q
LB
h
Tempo
LVa ===
Va
QFLB =
B
Ar
Va
VhFL 











=
h
Va
VhFL
B
Bh
Va
VhFL






=












=
Limites de alguns parâmetros do projeto:
a) Velocidade horizontal
Vh máximo = 1,5cm/s
b) Profundidade 
0,9m < h < 2,5 m
c) Razão h/B
0,3 < h/B < 0,5
d) Largurad) Largura
1,8m < B < 6m
Processo de emulsão do óleo
Molécula de Surfatante
Processo de formação de uma emulsão de
óleo em água pela adição de um agente
surfatante e agitação, e detalhe de uma
micela água-óleo.
Bolha de ar
Partícula
FLOTAÇÃO
Flocos formado por um conjunto de
partículas, em cujos interstícios as bolhas
de ar ficam retidas.
FLOTAÇÃO
Flotação com ar dissolvido (FAD): injeção de ar e 
pressurização do efluente na linha de alimentação do efluente 
para a célula de flotação, de forma que ao expandir-se há a 
liberação de micro bolhas.
Flotação com aeração à pressão atmosférica: Dita Flotação com aeração à pressão atmosférica: Dita 
também de Flotação de Ar Induzido (FAI), baseia-se 
simplesmente na injeção de ar na célula de flotação na área de 
agitação com rotor a alta rotação.
Flotação à vácuo: Consiste na aeração direta na célula com 
um pequeno vácuo gerado pela parte superior, fazendo com 
que as bolhas de ar subam à superfície mais rapidamente.
UFSC – Prof. Humberto J. José
CETEM – João Alves Sampaio, Mônica C. de Andrade, Fernanda A. N.G. da Silva 
FLOTAÇÃO POR AR INDUZIDO (FAI)
FLOTAÇÃO POR AR DISSOLVIDO (FAD)
Amostra de indústria de margarina flotada em laboratório
Fonte: Giordano