Unidade III Principais Tecnologias Aplicadas ao Tratamento de Efluentes Líquidos

Prévia do material em texto

1 
UNIDADE III - Principais 
Tecnologias Aplicadas ao 
Tratamento de Efluentes Líquidos 
2 
III.1- CADERNO 
3 
• Densidade 
• Capacidade térmica da água 
• Cor e Turbidez 
• Tensão Superficial 
Parâmetros Físicos 
 
• Dissolução 
• pH 
Propriedades Químicas 
 
• Havendo condições físicas e químicas surgirá uma cadeia alimentar 
composta produtores, consumidores e decompositores. 
Parâmetros Biológicos 
III.2 Caracterização dos Efluentes 
III.2.1. Propriedades da Água 
4 
a) Parâmetros Físicos 
 Cor e Turbidez 
 
 
 A cor é um dado que indica a presença substâncias dissolvidas na água (orgânica e 
inorgânica). Assim como a turbidez, a cor é um parâmetro de aspecto estético de aceitação 
ou rejeição do produto. 
 O valor máximo permissível de cor na água distribuída é de ≈ 15,0 U.C 
(Dados Sabesp/Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo). 
 
 
 A turbidez é a medição da resistência da água à passagem de luz. É provocada pela 
presença de partículas flutuando na água. A turbidez é um parâmetro de aspecto estético de 
aceitação ou rejeição do produto. 
O valor máximo permitido de turbidez na água distribuída é de ≈ 5,0 NTU. 
(Dados Sabesp/Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo). 
 
 
5 
Colorímetro (portátil) 
6 
 Exemplo: 
Níveis de Turbidez da Água 
Usos da Água NTU (unidade nefelométrica de turbidez) 
Água Potável <0,5 a 5 
Água Subterrânea Típica <1,0 
Psicultura 10 a 40 
Tabela- Limites de turbidez recomendados em alguns usos da água 
 Observação: 
 NTU- Unidade de medição de turbidez que indica a intensidade da luz espalhada em um 
ângulo de 90º da luz incidente. 
• Normalmente é utilizada para referenciar o método USEPA 180.1 ou Standard Methods 
For the Examination of Water and Wastewater (na faixa do visível 400-680nm). 
7 
 
 
8 
 Tensão Superficial 
 
 A tensão superficial é uma propriedade que ocorre por causa das forças de atração 
que as moléculas internas do líquido exercem à da superfície. 
 
 Esta propriedade é um fator fundamental para a sobrevivência de muitos 
organismos marinhos, sendo esta película superficial da água reconhecida como 
habitat de muitos organismos vivos. 
 
 
Unidade: mN/m (10-3N/m) 
9 
Valores de Tensão Superficial 
10 
b) Propriedades Químicas 
b.1- Dissolução 
 
 A água é conhecida como solvente universal. 
 
 Uma das propriedades mais importantes da água líquida é a sua capacidade de dissolver 
substâncias polares ou iônicas para formar soluções aquosas. 
 
 
 
 Observação: Como as moléculas de petróleo são demasiadamente grandes e 
eletricamente neutras, não podem ser divididas em pequenas moléculas 
carregadas e, por consequência, não se fixam pelas moléculas de água. 
 
 
 petróleo não se dissolve em água 
11 
Propriedades Químicas  A presença de gases dissolvidos na água, como oxigênio e o gás carbônico, permite a 
ocorrência da fotossíntese e da respiração aeróbia nesse meio. 
 
 
 A solubilidade do gás na água f(da composição) 
 
 
 
 Exemplo: Água do mar apresenta menor concentração de saturação de gases em relação 
a água doce pelo fato de ter uma grande concentração de sais dissolvidos. 
 
 A presença de alguns sais dissolvidos na água é fundamental para a nutrição de alguns 
organismos autótrofos. 
 
• Sais de fósforo ou de nitrogênio são fatores limitantes para o crescimento desses 
organismos no ambiente aquático, mas o aumento excessivo na concentração desses sais 
aumenta com a pressão parcial do 
gás no meio adjacente 
diminui com a temperatura e com a 
concentração das substâncias 
dissolvidas 
eutrofização 
12 
b.2- pH 
 
 A água pura apresenta valor de pH de 7 para água pura a 25°C. 
 
 Sendo este um parâmetro muito importante, pois muitas reações químicas 
são afetadas pelo seu valor. 
 
  Observação: Sistemas biológicos são bastante sensíveis ao valor do pH, o 
meio deve ter pH entre 6,5 a 8,5 para que os organismos não sofram 
grandes danos. 
 
13 
c- Parâmetros Biológicos 
 Se houver condições físicas e químicas apropriadas no meio aquático, surgirá uma 
cadeia alimentar composta por organismos produtores, consumidores de várias ordens e 
decompositores. 
 
 Esses organismos aquáticos podem pertencer a um dos seguintes grupos: 
• vírus; 
• bactérias; 
• fungos; 
• algas; 
• macrófitas; 
• protozoários; 
• rotíferos; 
• crustáceos; 
 
• insetos aquáticos; 
• vermes; 
• moluscos; 
• peixes; 
• anfíbios; 
• repteis; 
• aves; 
• mamíferos. 
 
14 
III.2.2.1- Definições: 
 
 águas doces: águas com salinidade igual ou inferior a 0,5% ; 
 
 águas salobras: águas com salinidade superior a 0,5 ‰ e inferior a 30 ‰; 
 
 águas salinas: águas com salinidade igual ou superior a 30 %. 
 
 
III.2.2. Classificação das Águas Segundo Conama de 357/2005 
15 
 ambiente lêntico: ambiente que se refere à água parada, com movimento lento ou 
estagnado; 
 
 ambiente lótico: ambiente relativo a águas continentais moventes; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
carga poluidora: quantidade de determinado poluente transportado ou lançado em 
um corpo de água receptor, expressa em unidade de massa por tempo. 
16 
 Classificação dos Corpos de Água Doce: 
  RESOLUÇÃO CONAMA n° 357 
março de 2005: 
 dispõe sobre a classificação dos 
corpos de água e diretrizes ambientais 
para o seu enquadramento. 
 Classe especial: Geralmente águas da 
classe especial são encontradas em 
aquíferos ou poços artesianos. 
 
Classe I: Geralmente são encontradas em 
nascentes, cisternas. 
 
Classe II: A maior parte dos rios 
brasileiros. 
 
Classe III: Grande parte dos rios que 
cortam as cidades brasileiras são 
classificados, pelo menos no trecho 
urbano. 
 
Classe IV: As águas de alguns rios e lagos 
se tornam tão poluídas que é impossível 
utilizar-se destas águas mesmo após 
tratamento avançado. Parâmetros como 
metais pesados apresentam-se em 
números elevados e mesmo um 
tratamento mais específico muitas vezes 
não é capaz de remover esse tipo de 
substância tóxica. 
17 
Padrões de Qualidade das Águas Doce: 
 
18 
 Padrões de Lançamento de Efluentes: 
 
 “Art. 24. Os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados, 
direta ou indiretamente, nos corpos de água, após o devido tratamento e desde que 
obedeçam às condições, padrões e exigências dispostos nesta Resolução e em outras 
normas aplicáveis.” 
Atual- 
430/2011 
 
19 
20 
III.2.3. Algumas Definições Importantes 
 
 Diferença entre os conceitos de poluição e contaminação: 
 A contaminação refere-se à transmissão de substâncias ou microrganismos 
nocivos à saúde pela água. 
 Poluição não implica necessariamente em riscos à saúde de todos os 
organismos que fazem uso dos recursos hídricos afetados. 
 
 Exemplo: 
• a introdução de calor excessivo nos corpos d’água pode causar alterações 
ecológicas no meio sem que isso signifique necessariamente restrições ao seu 
consumo pelo homem. 
21 
 Os efeitos de poluentes na água dependem da natureza e do caminho que esse 
poluente percorre, bem como do uso que se faz do corpo de água. 
 
 Os poluentes podem ser introduzidos de forma pontual ou difusa. 
 
22 
• Proteínas, 
• Carboidratos, 
• Gorduras. 
Poluentes 
Orgânicos 
Biodegradáveis 
• Defensivos agrícolas; 
• Detergentes sintéticos; 
• Petróleo. 
Poluentes 
Orgânicos 
Recalcitrantes ou 
Refratários 
• Efluentesindustriais agrícolas 
• Efluentes industriais de mineração; Metais 
• Nitrogênio 
• Fósforo; 
Nutrientes 
III.2.4. Principais Poluentes Aquáticos 
 
23 
24 
Remoção de Recalcitrantes: 
gasolina, óleo diesel e resíduos de petróleo 
(provenientes de derramamentos, nos oceanos 
ou no solo) 
 
 
 
Dentre os hidrocarbonetos que compõem estes resíduos, os mais tóxicos e que causam 
maior preocupação são os chamados BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e os três 
isômeros de posição do xileno). 
Gêneros de bactérias potenciais degradadoras de petróleo de ambientes comtaminados, como 
Acidovorans, Acinetobacter, Agrobacterium, Alcaligenes, Aeromonas, Arthrobacter, Beijemickia, 
Burkholderia, Bacillus, Comomonas, Corynebacterium, Cycloclasticus, Flavobacterium, Gordonia, 
Microbacterium, Moraxella, Mycobacterium, Micrococcus, Neptunomonas, Nocardia, Paracoccus, 
Pasteurella, Polaromonas, Pseudomonas, Ralstonia, Rhodococcus, Sphingomonas, 
Stenotrophomonas, Streptomyces e Vibrio. 
 
 
 
a) Compostos Recalcitrantes: 
25 
podem ser solubilizados pela água, gerando danos à saúde em função da 
quantidade ingerida, toxicidade, ou de seus potenciais carcinogênicos e 
mutagênicos. Ex: Arsênico, bário, cádmio, cromo, chumbo e mercúrio 
 
Fontes: 
indústrias de tintas, de cloro, de plásticos PVC, metalúrgicas, 
aparelhos eletrodomésticos ou eletroeletrônicos e seus 
componentes, inclusive pilhas, baterias e produtos magnetizados. 
METAIS 
b) Metais: 
26 
Remoção de Metais 
Muitos fungos e bactérias têm sido utilizados na remoção de metais pesados de efluentes 
industriais e do ambiente. 
Mecanismos 
Produção de compostos ligantes aos metais: ácidos orgânicos simples, 
álcoois e macromoléculas, polissacarídeos, ácidos húmico e fúlvico 
(SAYER; GADD, 2001), alguns polissacarídeos, mucopolissacarídeos e 
proteínas 
Adsorvem os metais: a componentes presentes na superfície da 
parede celular (biossorção/independente do metabolismo (pode 
ocorrer em células vivas ou mortas))- superfície da célula é aniônica 
(grupos carboxila e , hidroxilas e fosfatos)+ cátions (metais) 
 Destaque para fungos filamentosos: apresentam maior resistência a metais tóxicos, o que 
proporciona seu crescimento e desenvolvimento em meios que contenham altas concentrações 
desses poluentes 
• Fungos dos gêneros: Penicillium, Aspergillus, Rhizopus, Mucor, Saccaromyces e Trichoderma têm-se 
mostrado muito eficientes na remoção de metais pesados de soluções aquosas. 
Bioacumulam os metais: em organelas ou ligando-os as proteínas de 
seu interior celular (dependente do microrganismo (ocorre somente 
em células vivas)- mecanismo mais lento 
27 
 Processos Clássicos de remoção de metais pesados de efluentes industriais: 
 
- neutralização e precipitação química; 
- troca iônica com solvente orgânico; 
- filtração em carvão ativado; 
- filtração por meio de membranas. 
 
um reagente alcalino (hidróxido, carbonato ou sulfeto) é adicionado ao despejo a 
ser tratado reduzindo a solubilidade do constituinte metálico e favorecendo 
assim a sua precipitação 
 
 A principal desvantagem destes processos está no alto custo de instalação e 
operação, não justificando os resultados parcialmente eficientes que 
apresentam. 
28 
29 
Organismos 
Patogênicos 
 
• As classes de organismos patogênicos mais comuns e algumas doenças 
transmitidas pela água e pelo esgoto ao homem são: 
 bactérias - leptospirose, febre tifóide, febre paratifóide, cólera etc; 
 vírus - hepatite infecciosa e a poliomielite; 
 protozoários - amebíase e a giardíase; 
 helmintos - esquistossomose e a ascaridíase. 
Organismos 
Patogênicos 
c) Organismos Patogênicos: 
30 
 O aumento da turbidez reduz as taxas de fotossíntese e prejudica a procura de 
alimento para algumas espécies, levando a desequilíbrios na cadeia alimentar. 
 Sedimentos podem carregar pesticidas e outros tóxicos e sua deposição no 
fundo de rios e lagos prejudica as espécies bentônicas e a reprodução de peixes. 
SÓLIDOS EM 
SUSPENSÃO 
aumentam a turbidez da água, isto é, diminuem sua 
transparência 
d) Sólidos em Suspensão: 
31 
 T pode causar migração de peixes para regiões mais amenas onde a 
concentração de OD é maior, ou bloquear a passagem de peixes migratórios 
devido à presença de uma barreira de calor com menor concentração de 
oxigênio dissolvido. 
 T pode favorecer o desenvolvimento de seres termófilos e alterar a cinética 
de reações químicas. 
Exemplo: Efluentes aquecidos são gerados por usinas termoelétricas. 
CALOR 
temperatura da água afeta características: 
-físicas; 
- químicas; 
- biológicas do meio aquático como a densidade da água, a solubilidade de 
gases, a taxa de sedimentação do fitoplâncton, a tensão superficial, reações 
químicas e o metabolismo dos organismos aquáticos. 
d) Calor: 
32 
 Parte das substâncias atinge os corpos de água superficiais e subterrâneos, 
penetrando nas cadeias alimentares, podendo ser ou não bioacumulada. 
 
 A radioatividade pode afetar o homem e outros organismos de diversas 
maneiras: exposição aguda - pode levar à morte ou então causar danos à saúde. 
Exposição prolongada - pode provocar o aparecimento de várias doenças, como 
o câncer. 
RADIOATIVIDADE 
e) Radiotividade: 
33 
 Características do despejo - fatores de consumo do oxigênio dissolvido no meio 
(natureza do material biodegradável, facilidade com que ele é biodegradado por 
organismos decompositores, quantidade de oxigênio necessário para a 
biodegradação, quantidade de poluente, vazão, etc); 
 
 Características do corpo d'água - facilidade com que as cargas são misturadas ao 
meio aquático (velocidade do fluido, geometria do escoamento, intensidade da 
difusão turbulenta e outras); 
 
 Produção de oxigênio - originado pela atividade fotossintética dos organismos 
autótrofos (produção endógena) ou pela re-aeração (produção exógena), a qual 
consiste na passagem de oxigênio atmosférico para o interior do meio aquático por 
meio da interface ar-água. 
A Influência de Parâmetros na Concentração de Oxigênio 
Dissolvido na Água 
 
34 
Comportamento dos Poluentes no Meio 
Aquático 
Mecanismos 
Físicos 
Ação 
Hidrodinâmica 
Gravidade Luz Temperatura Mecanismos 
Bioquímicos 
Diluição: 
resulta do 
processo de 
mistura do 
despejo com 
a água 
presente no 
corpo 
d'água. 
Difusão molecular: 
movimento devido 
a agitação térmica 
das partículas no 
fluido. 
Difusão Turbulenta 
a existência de 
turbulência no 
escoamento da 
água 
pode alterar a 
qualidade da 
água por meio 
da 
sedimentação 
de substâncias 
poluidoras em 
suspensão que 
sejam mais 
densas que o 
meio aquático. 
Condição 
necessária 
para a 
existência de 
algas, que 
são a fonte 
básica de 
alimento do 
meio 
aquático. 
 
altera a solubilidade 
dos gases e a 
cinética das reações 
químicas, fazendo 
com que a interação 
dos poluentes com 
o ecossistema 
aquático seja 
bastante 
influenciada por sua 
variação. 
Ciclo: 
Algas 
+ 
Consumidores 
+ 
Decompositores 
35 
 Um corpo de água poluído por lançamentos de matéria orgânica 
biodegradável (MO) sofre um processo natural de autodepuração. 
 
 A autodepuração realiza-se por meio de processos físicos (diluição, 
sedimentação), químicos (oxidação) e biológicos. 
 
 A decomposição da matéria orgânica corresponde, portanto, a um processo 
biológico integrante do fenômeno da autodepuração. 
 
III.3. Efeito da Poluição no Corpo Receptor 
36 
• O Processo de autodepuração em 2etapas: 
Etapa 1: decomposição 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Autodepuração 
 A temperatura afeta a taxa de degradação da matéria orgânica, pois o 
metabolismo dos organismos decompositores tende a acelerar-se com o aumento da 
temperatura; 
 A determinação experimental da DBO é convencionalmente feita a uma 
temperatura de 20°C, sendo adotado o símbolo DBO5
20 para representá-la. 
 Oxidação matéria carbonácea 
(DBOc / DBO5
20) 
CxHyOz → CO2 → H2O 
 Oxidação material nitrogenado 
(DBON) 
NH3 → NO2 → NO3 
As reações podem ocorrer 
simultaneamente, mas a nitrificação 
somente é realizada quando toda a 
carga carbonácea tiver sido satisfeita. 
Unidade= mgO2/L 
37 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Etapa 2: recuperação do oxigênio dissolvido ou reaeração 
 
 Existem fontes contínuas que adicionam oxigênio à água: atmosfera e 
fotossíntese. 
 As trocas atmosféricas são mais intensas quanto maior for a 
turbulência no curso de água. 
 Durante a fase de decomposição, usualmente o consumo é maior do 
que a reposição por ambas as fontes. 
 Apenas quando cessa a decomposição e os decompositores morrem é 
que o oxigênio começa a 'sobrar' e sua concentração aumenta 
novamente. 
 Essas duas etapas ocorrem simultaneamente ao longo de todo o 
processo. 
Autodepuração 
38 
Elevada concentração de 
oxigênio dissolvido e vida 
aquática superior 
 inicial na concentração de oxigênio 
dissolvido, sedimentação de parte do 
material sólido, aspecto indesejável. Peixes 
em busca de alimentos, quantidade de 
bactérias e fungos e poucas algas. 
concentração de oxigênio dissolvido é 
mínimo ou zero , sedimentação de parte 
do material sólido, aspecto indesejável. 
Peixes em busca de alimentos, quantidade 
de bactérias e fungos. 
concentração de oxigênio 
dissolvido, aspecto das 
águas melhora 
continuamente, qtidade 
de bactérias e fungos, 
aumento de peixes e 
organismos aeróbios , 
proliferação de algas 
devido a qtidade de 
nutrientes, devido a 
decomposição da matéria 
orgânica. 
39 
III.4. Procedimento Geral para o Controle de Poluição Ambiental 
 
 Antes de iniciar qualquer projeto de tratamento de efluentes deve-se: 
40 
 Legislação Ambiental Aplicável- Classes de Águas e Descarte de Efluentes 
41 
Por que tratar os 
efluentes? 
Remover matéria orgânica e 
inorgânica 
Remoção de nutrientes 
Remoção de organismos 
patogênicos 
Remoção de sólidos 
em suspensão 
42 
Abordagem do tratamento e disposição de resíduos industriais 
Avaliação da situação 
Minimização do problema 
Determinação da forma de disposição 
Determinação do grau de tratamento necessário 
Seleção dos processos e grau de tratamentos adequados