tratamento de efluente

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TRATAMENTO DE EFLUENTES
OPERAÇÕES APLICADOS PARA REMOÇÃO DE 
POLUENTES - Nível preliminar
GRADEAMENTO / PENEIRAMENTO/ DESARENAÇÃO / 
RETENÇÃO GROSSEIRA DE ÓLEOS E GRAXAS
Universidade Tecnológica Federal do Paraná –
UTFPR, câmpus Medianeira
Profa. Dra. Juliana Bortoli R. Mees
Engenharia Ambiental
Estratégias
Hierarquia de Gerenciamento 
Ambiental de Resíduos 
REMOÇÃO POLUENTES
Operações e Processos aplicados
� Operações Físicas;
� Processos Químicos; e 
� Processos Biológicos. 
SÍNTESE DOS NÍVEIS DE TRATAMENTO
NÍVEL REMOÇÃO
PRELIMINAR
(Pré-tratamento)
PRIMÁRIO
SECUNDÁRIO
TERCIÁRIO
Sólidos em suspensão grosseiros (materiais de maiores
dimensões), areia e gorduras (glóbulos livres superiores
a 0,015 cm de diâmetro).
Sólidos em suspensão sedimentáveis;
DBO em suspensão (matéria orgânica componente dos
sólidos em suspensão sedimentáveis).
DBO em suspensão (matéria orgânica em suspensão
fina, não removida no tratamento primário);
DBO solúvel (matéria orgânica na forma de sólidos
dissolvidos). Ocasionalmente nutrientes e patógenos.
Nutrientes;
Patogênicos;
Sólidos Inorgânicos dissolvidos;
Sólidos em Suspensão remanescentes,
Compostos não biodegradáveis;
Metais pesados.
Fonte: Adaptado de VON SPERLING (1996); METCALF & EDDY (2003).
NÍVEIS DE TRATAMENTO
Tratamento Preliminar (Pré-tratamento)
Ocorrem predominantemente operações
físicas de remoção de sólidos grosseiros, areia e
gorduras (graxas). Sendo as principais:
� Gradeamento (Grades);
� Peneiramento (Peneiras);
� Desarenação (Caixas de areia);
� Retenção (grosseira) de Gorduras e Óleos 
(caixas de gordura – flotação natural).
GRADEAMENTO
GRADEAMENTO - Grades
Finalidade
� Proteção dos dispositivos dos esgotos contra
obstruções, tais como bombas, registros,
tubulações, peças especiais, etc.;
� Proteção dos equipamentos de tratamento
(raspadores, removedores, aeradores, etc.), bem
como do aspecto estético dos corpos receptores e
fluxo;
� Remoção parcial da carga poluidora,
consequentemente maior eficiência nas etapas
subsequentes.
GRADEAMENTO
GRADEAMENTO - Grades
Classificação - Tipos de grades
As grades são classificadas de acordo com o
modo de limpeza:
� Grades Simples: de limpeza manual (pequenas
instalações). Geralmente são grosseiras, apresentando
aberturas geralmente grandes, instaladas à montante de
grades médias mecanizadas, bombas de grande
capacidade, etc.
�Grades Mecanizadas: de limpeza mecânica,
automática ou não (instalações maiores).
GRADEAMENTO
Grades Simples (ETE) Grades Mecanizadas (ETE)
GRADEAMENTO - Grades
Dimensões e espaçamento entre Barras
Embora existam diferentes formas de seção transversal
das barras, a mais comum é a seção retangular.
Grades ultrafinas ou peneiras ¼ a ¾ (0,3 a 1cm)
Fonte: JORDÂO & PÊSSOA (2017)
GRADEAMENTO - Grades
Classificação - Espaçamento entre Barras
O espaçamento útil entre as barras, é escolhido em
função do tipo de material que se quer reter e dos
equipamentos a proteger, sendo assim podemos classificá-las:
� Grades Grosseiras (4,0 a 10,0 cm): são instaladas à
montante de bombas de grandes dimensões, turbinas, etc.;
� Grades Médias (2,0 a 4,0 cm): são empregadas
normalmente em estações de tratamento de águas residuárias
e na entrada das ETEs;
� Grades Finas (1,0 a 2,0 cm): são empregadas quando são
bem determinadas as características do esgoto/água
residuária a tratar.
� Grades ultrafinas (0,3 a 1,0 cm)
GRADEAMENTO
Remoção manual / grades finas (gradeamento indústria de Laticínios)
DIMENSIONAMENTO
(DACACH, 1991 e JORDÃO E PESSÔA, 1995)
Para dimensionamento das barras deve-se escolher
previamente o seu formato (mais comum retangular),
dimensão, espaçamento e tipo de barra.
Deve-se garantir velocidade adequada através das barras:
� Velocidade mínima: 0,40 m/s;
� Velocidade máxima: 0,75 m/s.
Esses valores devem ser verificados para vazões mínima,
média e máxima. Velocidades pequenas propiciam a
deposição de areia no canal da grade, enquanto velocidades
altas desfavorecem a retenção do material grosseiro
(problemas de entupimento).
DIMENSIONAMENTO (DACACH, 1991 e JORDÃO E PESSÔA, 1995)
Canal de aproximação: 
Área: A = Q/V; Largura: b ≥ 3 (usual b = 5h) A = b x h
Seção de Escoamento: verificar dados de acordo com o tipo de grade 
em tabela (valores de a, t e E)
Número de barras (n)
Seção de Escoamento: verificar dados de acordo com o tipo de grade 
em tabela (valores de a, t e E)
Área útil
Au = Qmáx /v
Seção do canal
S = Au / E S = Au / (a/ a+t)
S = b x h (b ≥3, usualmente b = 6h) e que h não seja >0,5m
Área da barras
Abarras = S – Au
Número de barras (n)
Área das Barras = A1 barra x n (S – Au = t x h x n)
A tabela a seguir é representada para facilidade de cálculo
para eficiência das grades de dimensões usuais.
No entanto, com emprego da equação também podemos
determinar a eficiência para várias situações E = a/(a+t)
GRADEAMENTO - Grades
Determinação da Perda de Carga
A determinação da perda de carga na grade de
barras deverá considerar principalmente, o modelo
selecionado, o tipo de operação de limpeza, localização e
detalhes construtivos. As perdas de carga de unidades
mecanizadas deverão ser fornecidas pelos fabricantes.
Normalmente considera-se perda de carga de:
� 0,15m (grade de limpeza manual);
� 0,10m (grade de limpeza mecanizada).
Considerando um obstrução máxima de 50% da
grade (JORDÃO & Pessoa, 1995).
GRADEAMENTO - Grades
Determinação da Perda de Carga
A perda de carga é a variação do nível da linha de
energia entre dois pontos em um escoamento.
A formula mais utilizada é a de Metcalf & Eddy.
hf = 1,43 (V2 – v2 )
2g
hf = perda de carga, m;
V = velocidade entre as barras, m/s;
v = velocidade a montante da grade, m/s;
g = aceleração da gravidade, 9,8 m/s2.
Obs: A fim de se evitar uma perda de carga elevada, faz-se a
limpeza periodicamente, quando for necessária, nas grades
manuais, e contínua nas grades mecanizadas.
GRADEAMENTO - Grades
Comprimento da grade
Determinação do comprimento da grade (X), ou seja, do
H de projeto (NUNES, 2001):
X = hv / sen (ângulo de inclinação)
hv = hmáx + hf + D + 0,10 m 
onde:
hmáx = obtido pelo cálculo com a Qmáx;
hf = perda de carga, m;
D = diâmetro da canalização de chegada do efluente, m; 
0,10m profundidade
GRADEAMENTO - Grades
Exercícios:
1. Dimensionar um gradeamento, barras (1/4 x 3/4”)
grades finas, como pré-tratamento para um laticínio de
pequeno porte que possui uma vazão de 50 m3/h.
Adotar valores usuais:
Canal de Aproximação: b ≥ 3 (usualmente considera-se b=5h);
V= 0,7 a 1,0 m/s (usual 0,8 m/s).
Seção de Escoamento: b ≥ 3 (usualmente considera-se b=6h);
v = 0,4 a 0,75 m/s (usual 0,6 m/s).
GRADEAMENTO - Grades
Exercícios:
2. Dimensionar um gradeamento para retenção de
sólidos grosseiros em uma agroindústria com vazão de
106,2 m3/h. Considerar barras (3/8 x1½”) -grades
médias.
Adotar valores usuais:
Canal de Aproximação: b ≥ 3 (usualmente considera-se b=5h);
V= 0,7 a 1,0 m/s (usual 0,8 m/s).
Seção de Escoamento: b ≥ 3 (usualmente considera-se b=4h);
v = 0,4 a 0,75 m/s (usual 0,6 m/s).
PENEIRAMENTO
PENEIRAS
Finalidade
O peneiramento tem como objetivo principal, a
remoção de sólidos grosseiros com granulometria
superior a 0,25 mm.
As peneiras podem ser classificadas em estáticas
e móveis/rotativas (fluxo tangencial e fluxo axial).
Ambos os modelos têm abertura variando de 0,25 a
2,5 mm.
PENEIRAS
Estáticas ou Hidrodinâmicas
Nas peneiras estáticas ou hidrodinâmicas, o efluente
flui na parte superior, desce pela tela e cai pelas malhas
para dentro, onde é recolhido e direcionado para unidade
subsequente, enquantoos sólidos grosseiros deslizam na
tela inclinada, sendo empurrados pelo próprio líquido, e
recolhidos na parte inferior (NUNES, 2001).
Este tipo de peneira é muito empregado nas
indústrias; de celulose e papel, têxtil, nos frigoríficos,
curtumes, fábricas de sucos, fecularias, como também na
remoção de sólidos suspensos de esgotos sanitários.
PENEIRAS ESTÁTICAS
PENEIRAS ESTÁTICAS
 
Remoção manual (peneiramento Abatedouro e Frigorífico)
PENEIRAS ESTÁTICAS
Remoção mecanizada (peneiramento Abatedouro)
PENEIRAS
Móveis/Rotativas
Nas peneiras rotativas, o efluente passa por um
defletor, alcança a peneira na parte superior, atravessa
as fendas, sendo recolhido na caixa inferior. Os sólidos
são removidos por uma lâmina raspadora, caindo num
vaso coletor.
Para dimensioná-las é recomendado consultar
tabelas de fabricantes, utilizando a vazão máxima de
projeto. Recomenda-se também consulta previa ao
fabricante, solicitando confirmar as dimensões da peneira,
indicando o tipo de água residuária e a fenda da malha a
ser utilizada no projeto (NUNES, 2001).
PENEIRAS ROTATIVAS
Funcionamento PENEIRA ROTATIVA
VÍDEO
DIMENSIONAMENTO (NUNES, 2001)
Adotar abertura da malha (tela) de acordo com a granulometria 
dos sólidos que se deseja remover.
Área (A)
A = Q/I
I - taxa de aplicação fornecida pelo fabricante de acordo com a 
abertura da malha (m3/m2.h); 
Q - vazão máxima de projeto (m3/h). 
Largura da tela (B)
B = A/L
A - área em m2; 
L - largura (m).
DESARENAÇÃO
DESARENADORES
Finalidade
� Evitar abrasão nos equipamentos e tubulações
(bombas, válvulas, etc.);
� Eliminar ou reduzir a possibilidade de obstruções
em tubulações e demais unidades subsequentes do
sistema; e
� Facilitar o transporte do líquido.
DESARENADORES
Tipos de caixas de areia (DACACH, 1991)
� Caixa de areia tipo canal (fluxo horizontal);
� Caixa de areia com raspador mecânico;
� Caixa de areia aerada.
Caixa tipo Canal – fluxo horizontal (mais comum)
DESARENADORES
Classificação (JORDÃO & PESSOA, 2017) 
As unidades de caixas de areia podem ser
classificadas de acordo com as seguintes características:
� Forma: prismática (seção retangular ou quadrada),
cilíndrica (seção circular);
� Separação sólido-líquida: por gravidade (natural e
aerada), por centrifugação (vortex e centrífuga);
� Remoção: manual, ciclone separador e mecanizada
(raspador, bombas centrífugas, parafuso, air lift,
caçambas transportadoras);
� Fundo: plano (prismática com poço), inclinado
(prismática aerada) e cônico (vortex).
DESARENADORES 
DESARENADORES 
Para caixas tipo Canal – fluxo horizontal
Velocidade de escoamento
São dimensionadas de modo que se tenha
velocidade nos canais no intervalo de 0,15 a 0,40m/s
(NUNES, 2001) e 0,20 a 0,40m/s (NBR 12.709/2009).
� Veloc.<0,15-0,20m/s provocam deposição 
excessiva de partículas orgânicas; 
� Veloc. > 0,40 m/s propiciam a saída de areia.
DESARENADORES
DIMENSIONAMENTO (DACACH, 1991 e NUNES, 2001)
DIMENSIONAMENTO (DACACH, 1991 e NUNES, 2001)
Para caixas tipo Canal – fluxo horizontal (mais comum)
Velocidade de sedimentação
A tabela a seguir apresenta valores práticos para
velocidade critica de sedimentação em função do tamanho das
partículas, para grãos de areia de peso específico de 2,65
g/cm3 a 20°C, em água tranquila.
ρp = densidade da partícula;
ρ = densidade do líquido (água);
dp = diâmetro da partícula;
µ= viscosidade absoluta da água;
g = aceleração da gravidade.
µ
ρρ 2)..( pp dg
Vsed
−
=
Comprimento
L = comprimento de caixa, m.
H = altura de lâmina d’água, m.
V = velocidade de escoamento horizontal (0,15 a 0,40), usual 0,30m/s.
v = 2cm/s = 0,02m/s (velocidade de sedimentação da partícula desejada).
Pela igualdade de triângulos:
L / H = V / v ou L = V / v x H
Para valores usuais:
V = 0,30 m/s e v = 0,02 m/s
L = V / v x H 
L = 0,30 / 0,02 x H
L = 15 x H
Dando-se um acréscimo de 66% 
(Para compensar efeitos de 
turbulência)
L = 25 x H
Largura da caixa (b)
Calculada em função da lâmina de água (H) e de forma a
garantir a velocidade desejada (0,30 m/s), aplicando a equação
da continuidade (Q = S x V →→→→ S = Q/V ) se a seção da caixa
for retangular S = B x H. Considerar L = 25 x H.
Adotar B ≥ 3 H ( adotar b = 4 a 5H)
Para projeto: Hprojeto = H x 4 (coeficiente de segurança)
Caixa tipo Canal – fluxo horizontal (mais comum)
Dimensionamento (DACACH, 1991 e NUNES, 2001).
DESARENADORES
Exercícios:
3. Dimensionar um a caixa de areia para uma vazão de
40,2 m3/h. Considerar: V= 0,30 m/s (usual) e B = 4H.
4. Dimensionar um a caixa de areia para uma vazão de
1350 m3/d. Considerar: V= 0,30 m/s (usual) e B = 4H.
RETENÇÃO GROSSEIRA 
DE GORDURAS
CAIXAS DE GORDURAS
Remoção de OG
Existem dois processos principais na remoção de
óleos e graxas (OG):
� Separação por Gravidade (Remoção preliminar);
� Flotação.
A separação por gravidade é realizada em caixas
de gordura e é muito comum para pequenas
instalações e nos casos em que a eficiência não
precisa ser muito elevada.
CAIXA DE GORDURA
CAIXAS DE GORDURAS
Retenção de Gorduras
As caixas de gorduras são destinadas a remover
materiais que flotam naturalmente. Para sua
manutenção devem ser evitadas as seguintes
condições:
� Temperatura na entrada da caixa superior a 35ºC;
� pH acima de 8,5; onde ocorre saponificação ou
emulsificação;
� Excesso de detergentes, que prejudicam a eficiência
de separação pela formação de gotículas de menor
tamanho, com menor velocidade ascensional.
CAIXAS DE GORDURA
CAIXA DE GORDURA
Dimensionamento (PAWLOWSKY, 2000 e NUNES, 2001)
Remove glóbulos livres superiores a 0,015 cm;
Tempo de retenção = 20 a 30 minutos;
Profundidade: 0,65 a 2,4 m (usual prox. a 1m);
Relação C/L = 2 ou 3;
Geometria: circular (domiciliar) ou retangular (industrial);
Taxa de Aplicação superficial: 1,2 a 2,4 m3/ m2.h; usual 1,8 m3/ m2.h.
Eficiência: 50 a 60% (cada unidade instalada);
Fator de segurança: 1,5 a 2,5 (reajusta a vazão média para vazão máxima).
Volume
V = (Q x f) x t 
Área
V = A X H; A = C x L
Taxa de aplicação
Taxa aplicação = Q / A
CAIXAS DE ÓLEOS
Remoção de Óleos
Caixas retentoras de óleos ou caixas de
separação água/óleo se destinam a remover o óleo
das águas residuárias provenientes de postos de
lavagem e lubrificação de veículos, oficinas
mecânicas, etc.
Fonte: NUNES, 2001.
Dimensionamento (NUNES, 2001)
Consumo de água (Q)
Q = N x C
Onde: N = número de veículos lavados diariamente (Veículos/dia);
C = Consumo de água por veículo (L/veículo);
OBS: Deve-se observar o número de horas de funcionamento por dia.
Volume da caixa (V)
V = Q x t 
Onde: T = tempo de retenção (semelhante ao das caixas de gordura);
Dimensões da caixa
Adotando L = 2B e valores para H e h.
Onde: B = largura da caixa (m);
H = altura maior (m);
h = altura menor (m).
Comprimento e Largura
V = [(H + h ) / 2] x L x B
CAIXA DE GORDURA
Exercícios:
5. Dimensionar uma caixa de gordura para um laticínio,
considerando: Q = 40m3/h; Tempo de retenção = 30 min;
Fator de segurança = 1,5; Prof. = 1,0 m; Taxa de aplicação:
1,2 a 2,4 m3/m2.h; Relação C/L = 2,5.
6. Dimensionar uma caixa retentora de óleo, para um posto de
lavagem de pequeno porte, que funciona 8 horas por dia,
estimando-se a lavagem de 10 veículos/diariamente.
Conforme pesquisa, observou-se o consumo de 600 litros
d’água/ veículo. Considerar: Tempo de retenção = 10 min; H =
0,5m; h = 0,25m; C = 2L.
TRATAMENTO DE RESÍDUOS SÓLIDOS E GASOSOS - TECNOLOGIA AMBIENTAL - CEFETPR
REFERÊNCIAS
DACACH, N. G. Tratamento Primário de Esgoto. Rio de Janeiro:
EDC – Editora didática e Científica 1991.
IMHOFF,K. & IMHOFF K. Manual de Tratamento de Águas
Residuárias. 3. reimpressão (2002).Tradução da 26° edição alemã.
Editora Edgard Blücher Ltda, 1996.
JORDÃO, E.P.; PESSÔA, C.A. Tratamento de esgotos domésticos.
Rio de Janeiro: ABES, 1995.
METCALF, L.; EDDY, H. Wastewater Engineering: Treatment and
Reuse. 4 ed. Revisado por George Tchobanoglous, Franklin L. Burton,
H. David Stensel. New York: McGraw-Hill, 2003.
NUNES, José Alves. Tratamento físico-químico de águas
residuárias industriais. 3. ed. Aracaju: Gráfica e Editora Trinfo Ltda,
2001.
PAWLOWSKY, Urivald. Apostila Tratamento Efluentes. Curitiba, 2000.