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Tratamento Preliminar Tratamento Primário Tratamento Secundário Níveis de Tratamento de Efluentes Tratamento Terciário TRATAMENTO SECUNDÁRIO Objetivo: remoção de matéria orgânica dissolvida e da matéria orgânica em suspensão não removida pelo tratamento primário Participação Contato entre os Participação de micro- organismos Contato entre os micro-organismos e o material orgânico Matéria orgânica + bactérias H2O + CO2 + bactérias CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS AERÓBIOS: Processa-se em ambiente aerado (aeração forçada). Exemplo: Lodos Ativados ANAERÓBIOS: Ocorre na total ausência de O2, os microrganismos degradam a matéria orgânica emmicrorganismos degradam a matéria orgânica em ANAEROBIOSE. Exemplo: Lagoas de Estabilização FACULTATIVOS: Os dois processos ocorem ao mesmo tempo. Superfície � aeróbio fundo � anaeróbio Exemplo: Lagoas Facultativas MECANISMO BIOLÓGICO: AERÓBIO (CH2)n + O2 CO2 + H2O + NH3 + Energia + Novas Células + Novos Produtos Remover a matéria orgânica biodegradável solúvel e coloidal usando processo bactérias Remover a matéria orgânica biodegradável solúvel e coloidal usando processo biológico. Etapa mais importante do tratamento de efluentes. Bactérias ANAERÓBIO (CH2)n nCH3COOH CH4 + CO2 bactériasbactérias MICRORGANISMOS AERÓBIOS – Bactérias, fungos, protozoários, rotíferos ANAERÓBIOS – Praticamente apenas bactérias TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário - Biológico Os principais organismos envolvidos no tratamento de efluentes são as bactérias, protozoários, fungos, algas e vermes. Destes, as bactérias são as mais importantes na estabilização da matéria orgânica. Classificação quanto ao metabolismo:Classificação quanto ao metabolismo: • organismos aeróbios estritos: utilizam apenas o oxigênio livre na sua respiração; • organismos facultativos: utilizam preferencialmente o oxigênio, podendo em condições anóxicas utilizar o nitrogênio; • organismos anaeróbios estritos: realizam a respiração sem a presença de oxigênio. TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário – Processos Biológicos • Bactérias • Constituem 95% de massa ativa do processo de Lodos Ativados . • Grupo responsável pela oxidação da matéria orgânica solúvel. • Origem: solo (principal); entérica (pequena parte) • Dimensões: 0,5-3 µm • Formas: • Formas: – bastões, esferas, espiraladas e vibrio – Formadoras de floco e filamentosas • Nutrição: – Autotróficas: CO2 como fonte de C �������� bactérias nitrificantes – Heterotróficas: matéria orgânica como fonte de C TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário - Biológico livre natante andarilho carnívoro Rotíferos Nematóides Tardígrados Anelídeos (vermes com cerdas) Microcrustáceos l Protozoários • Amebas • Flagelados • Ciliados de nado livre • Pedunculados l Metazoários rotífero ameba Microcrustáceos Protozoário flagelado Protozoário ciliado de nado livre Protozoário ciliado carnívoro Protozoário pedunculado Protozoário pedunculado Suctória Protozoário ciliado andarilho SUBSTÂNCIA ORGÂNICA BIOSORÇÃO NO FLOCO OU FILME MICROBIANO ATUAÇÃO DE ENZIMAS SUBSTÂNCIA ORGÂNICA BIOSORÇÃO NO FLOCO OU FILME MICROBIANO ATUAÇÃO DE ENZIMAS TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário – Processos Aeróbios METABOLIZAÇÃO Absorção de moléculas pelas células O2 CO2 + H2O Produtos de metabolização Novas células ATUAÇÃO DE ENZIMAS EXTRACELULARES METABOLIZAÇÃO Absorção de moléculas pelas células O2 CO2 + H2O Produtos de metabolização Novas células ATUAÇÃO DE ENZIMAS EXTRACELULARES CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS BIOLÓGICOS � LODO ATIVADO �FILTRO BIOLÓGICO � BIODISCO OU DISCO BIOLÓGICO� BIODISCO OU DISCO BIOLÓGICO � LAGOA DE ESTABILIZAÇÃO � LAGOA AERADA �REATOR ANAERÓBIO TIPOS DE CRESCIMENTO DA BIOMASSA Disperso ou Livre – Crescimento da biomassa disperso no meio líquido, sem nenhuma estrutura de sustentação. Sistemas Lagoas de estabilização Lodos ativados Reator anaeróbio de fluxo ascendente - RAFA Aderido ou Fixo – Biomassa cresce aderida ao meio suporte. Meio imerso no líquido; Suporte recebe descargas contínuas ou não; Materiais usados: pedras, areia, solo, plástico. Sistemas �Filtro biológico �Biodisco �Biofiltro aerado �Filtro anaeróbio �Sistemas para disposição do lodo TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Filtros biológicos e Biodiscos Os microorganismos crescem sobre um material suporte. O suporte pode ser pedras, ripas ou material plástico, sobre o qual os efluentes são aplicados sob a forma desobre o qual os efluentes são aplicados sob a forma de gotas ou jatos. Os filtros biológicos são sistemas aeróbios, pois o ar circula nos espaços vazios entre as pedras, fornecendo o oxigênio para a respiração dos microrganismos. A ventilação é usualmente natural. TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Na medida em que a biomassa cresce na superfície das pedras, uma parte do lodo se separa do suporte, sendo necessária uma decantação posterior para remoção dos mesmos. TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário ��� H2S Ácidos CO2 DDDBBBOOO O2 ��� H2S Ácidos CO2 DDDBBBOOO O2 ��� Ácidos Orgânicos CCCAAAMMMAAADDDAAA AAANNNAAAEEERRRÓÓÓBBBIIIAAA CCCAAAMMMAAADDDAAA AAAEEERRRÓÓÓBBBIIIAAA ��� Ácidos Orgânicos CCCAAAMMMAAADDDAAA AAANNNAAAEEERRRÓÓÓBBBIIIAAA CCCAAAMMMAAADDDAAA AAAEEERRRÓÓÓBBBIIIAAA TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Filtro biológico de alta carga FILTRO BIOLÓGICO DECANTADOR SECUNDÁRIO DECANTADOR PRIMÁRIO FILTRO BIOLÓGICO DECANTADOR SECUNDÁRIO DECANTADOR PRIMÁRIO � ˚−� ž˛ � fi ıfiŽıŽ� ˚žıfl �fi −flfi�fl⁄fi Fase sólidaFase sólida PRIMÁRIO SECUNDÁRIO TRATAMENTO PRELIMINAR CORPO RECEPTOR Fase sólidaFase sólida PRIMÁRIO FILTRO BIOLÓGICOFILTRO BIOLÓGICO FILTRO BIOLÓGICOFILTRO BIOLÓGICO FILTRO BIOLÓGICOFILTRO BIOLÓGICO Comparação Filtro Biológico X Lodos AtivadosComparação Filtro Biológico X Lodos Ativados - FB: remoção de substrato é da ordem de 60 % - PLA: remoção de substrato é da ordem de 80 % a 90%; - No FB não há energia despendida na aeração. O despejo é aspergido no topo do leito do filtro pela própria ação do binário de forças que fazem com que o aspergidor (tubo com extremidade fechada e perfurado na parte inferior) gire em torno do seu eixo, promovendo assim a aspersão uniforme do torno do seu eixo, promovendo assim a aspersão uniforme do despejo no topo do leito. Exceto para FB de fluxo ascendente � o despejo é feito fluir de baixo para cima.; -Os custos de instalação/manutenção/operação do FB constituem-se numa pequena fração dos custos correspondentes do PLA. - Restrição do FB: tratamento de baixas vazões de despejos. BiodiscoBiodisco (a) Biodisco convencional (RBC – Rotating Biological Contactors) (b) Biodisco convencional em reator fechado (para prevenir crescimento de algas, deterioração do plástico pela radiação ultravioleta e para manter a T (c) Biodisco submerso com dispositivo para captura dispositivo para captura de ar (cups) – aeração é usada para direcionar ar para os dispositivos para gerar a rotação (d) Biodisco submerso com dispositivo para captura de ar. TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Biodisco BIODISCO DECANTADOR SECUNDÁRIO DECANTADOR PRIMÁRIO OU FOSSA SÉPTICA BIODISCO DECANTADOR SECUNDÁRIO DECANTADOR PRIMÁRIO OU FOSSA SÉPTICA � ˚−� ž˛ �fi ıfiŽıŽ� ˚žıfl �fi −flfi�fl⁄fi Fase sólidaFase sólida (já estabilizado caso o decantador seja uma fossa séptica) FOSSA SÉPTICA SECUNDÁRIO TRATAMENTO PRELIMINAR CORPO RECEPTOR Fase sólidaFase sólida (já estabilizado caso o decantador seja uma fossa séptica) FOSSA SÉPTICA TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Lodos Ativados - Fluxo contínuo DECANTADOR SECUNDÁRIO TRATAMENTO PRELIMINAR CORPO RECEPTORFase sólida DECANTADOR SECUNDÁRIO TRATAMENTO PRELIMINAR CORPO RECEPTOR Fase sólida Lodos AtivadosLodos Ativados Lodos AtivadosLodos Ativados Aumento 100X Aumento 400X Aumento 100X Aumento 400X TANQUE DE AERAÇÃOTANQUE DE AERAÇÃO TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário A injeção de ar ou oxigênio tem as seguintes finalidades no processo: • permitir o metabolismo dos organismos (respiração);• permitir o metabolismo dos organismos (respiração); • manter uma agitação completa do tanque de aeração, de modo a não permitir qualquer sedimentação e manter os flocos em contato com os organismos presentes no meio; • retirar do líquido vários produtos voláteis do metabolismo. TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Outros cuidados importantes: • uma população de microrganismos ativos; • disponibilidade de nutrientes; e • outras condições ambientais favoráveis, tais como• outras condições ambientais favoráveis, tais como temperatura, pH, tempo de contato, etc. TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Decantabilidade do Lodo IVL (Índice volumétrico do lodo) ou SVI (sludge volume index) - O IVL é expresso em mL/g. - A decantabilidade é considerada adequada: (para esgotos): 80<IVL<120 - Acima de 180 podem ocorrer problemas de baixa sedimentabilidade (“bulking”) com perda de sólidos no sobrenadante do decantador secundário. - IVL muito baixo pode indicar que o lodo está muito oxidado (“velho”) .á “ ” - Para efluentes industriais, devido à sua especificidade, um trabalho experimental deve ser realizado para assegurar um projeto criterioso do processo de lodos ativados. 30 min. depois �30 min. depois � Lodos Ativados - Aeradores Lodos Ativados - Aeradores Difusores TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário A vantagens da utilização deste sistema é a alta eficiência na remoção de matéria-orgânica e a pequena necessidade de área para a implementação. As suas principais desvantagens são: • grande geração de lodo a ser descartado TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Lodos ativados - batelada Em empresas com geração pequena de efluentes, o sistema de lodo ativado pode ser feito em batelada, reduzindo significativamente o custo de instalação do sistema,significativamente o custo de instalação do sistema, mantendo-se a eficiência. TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Lodos Ativados - Fluxo intermitente Fase sólida (já estabilizado Fase sólida (já estabilizado TRATAMENTO PRELIMINAR CORPO RECEPTOR 1aFASE REATOR EM REAÇÃO 2aFASE REATOR EM DECANTAÇÃO (já estabilizado na aeração prolongada)TRATAMENTO PRELIMINAR CORPO RECEPTOR 1aFASE REATOR EM REAÇÃO 2aFASE REATOR EM DECANTAÇÃO (já estabilizado na aeração prolongada) CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS BIOLÓGICOS � LODO ATIVADO �FILTRO BIOLÓGICO � BIODISCO OU DISCO BIOLÓGICO� BIODISCO OU DISCO BIOLÓGICO � LAGOA DE ESTABILIZAÇÃO � LAGOA AERADA �REATOR ANAERÓBIO TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Lagoas -Lagoas de Estabilização -Estritamente aeróbias -Anaeróbias-Anaeróbias -Facultativas -Maturação -Lagoas Aeradas -Mistura Completa -Facultativa TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Lagoas de Estabilização O nome lagoa de estabilização é usado para designar um grande número de processos de tratamento que têm em comum o fato de utilizar um enorme tanque artificialmente construído, com a finalidade de tratar efluentes.construído, com a finalidade de tratar efluentes. As lagoas apresentam uma boa eficiência de tratamento, desde que adequadamente projetadas. Mesmo assim, é necessária a manutenção constante e uma limpeza periódica. TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário A estabilização dos poluentes orgânicos na lagoa facultativa se faz pela ação conjunta de algas, que são micro vegetais aquáticos e bactérias provenientes do próprio efluente. As algas, utilizando-se de sais mineraispróprio efluente. As algas, utilizando-se de sais minerais presentes e de luz solar, realizam a fotossíntese, produzindo oxigênio que fica dissolvido na água, e que permite a atuação das bactérias. Lagoas de Estabilização LAGOA DE ESTABILIZAÇÃO TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário O tratamento de efluentes por meio de lagoas de estabilização apresenta as seguintes vantagens: • reduz a matéria orgânica semelhante às estações sofisticadas e remove mais organismos patogênicos que as mesmas;mesmas; • existindo área disponível, tem um baixo custo de implantação e operação; • pode não exigir outra forma de energia, apenas a luz solar; • funciona bem em climas quentes, sendo indicado para a maioria das regiões climáticas brasileiras; • em determinadas condições o efluente pode ser utilizado para irrigação (aproveitamento de nutrientes) TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Lagoa Facultativa Zona aeróbica superior Zona anaeróbica inferior Lagoa Facultativa TRATAMENTOTRATAMENTOTRATAMENTO TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário LAGOA FACULTATIVA CORPO RECEPTOR TRATAMENTO PRELIMINAR LAGOA FACULTATIVA CORPO RECEPTOR TRATAMENTO PRELIMINAR LAGOA FACULTATIVA CORPO RECEPTOR TRATAMENTO PRELIMINAR TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Lagoa anaeróbia - lagoa facultativa A DBO é em torno de 50% estabilizada na lagoa anaeróbia (mais profunda e com menor volume), enquanto a DBO remanescente é removida na lagoa facultativa. O sistema ocupa uma área inferior ao de uma lagoa facultativa única. Este sistema é também conhecido como sistema australiano. Lagoa Anaeróbia-Facultativa TRATAMENTO TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário LAGOA FACULTATIVA CORPO RECEPTOR TRATAMENTO PRELIMINAR LAGOA ANAERÓBIA TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Lagoa aerada facultativa A carga orgânica de entrada um pouco mais elevada exige o fornecimento de oxigênio extra por aeradores mecânicos. Como a lagoa é também facultativa, umamecânicos. Como a lagoa é também facultativa, uma grande parte dos sólidos do esgoto e da biomassa sedimenta, sendo decomposta no fundo. Esta lagoa apresenta uma área menor que a facultativa, porém demanda energia para o funcionamento dos aeradores. TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Lagoa Aerada Facultativa TRATAMENTOTRATAMENTOTRATAMENTO PRELIMINAR LAGOA AERADA FACULTATIVA CORPO RECEPTOR TRATAMENTO PRELIMINAR LAGOA AERADA FACULTATIVA CORPO RECEPTOR LAGOA AERADA FACULTATIVA CORPO RECEPTOR TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Lagoa aerada de mistura completa – lagoa de decantação A energia introduzida por unidade de volume da lagoa é elevada, o que faz com que os microorganismos e o efluente permaneçam em mistura completa. Isto aumenta a eficiência do sistema na remoção da DBO, o que permite que a lagoa tenha um volume reduzido.permite que a lagoa tenha um volume reduzido. No entanto, o efluente contém elevados teores de sólidos que necessitam ser removidos antes de serem lançados no corpo receptor. Por isto é necessária uma lagoa de decantação após a primeira lagoa. TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Lagoa aerada de mistura completa - lagoa de decantação TRATAMENTO CORPO RECEPTOR TRATAMENTO PRELIMINAR LAGOA DE DECANTAÇÃOLAGOA AERADA DE MISTURA COMPLETA TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Lagoa aerada TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Sistemas anaeróbios de tratamento O tratamento biológico ocorre em um ambiente sem oxigênio, com microorganismos anaeróbicos. Normalmente, os sistemas anaeróbicos tem sua viabilidade associada a efluentes com alta carga, desde que tenham baixo teor de gordura. TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário As vantagens desse processo são: • produção de metano, excelente combustível; • pequena produção de lodo; • utiliza altas taxas de aplicação;• utiliza altas taxas de aplicação; • pequena exigência de nutrientes; • não utiliza energia para aeração; • lodo produzido é estável e facilmente desidratável. TRATAMENTO DE EFLUENTES TratamentoSecundário As desvantagens são: • é um processo muito sensível a variações ambientais e poluentes; • são necessários longos períodos de aclimatação; e • há baixa eficiência na remoção de DBO. POLÍMEROS (carboidratos, proteínas, lipídeos) BACTÉRIAS HIDROLÍTICAS E FERMENTATIVAS ACETATO INTERMEDIÁRIOS SOLÚVEIS BACTÉRIAS ACETOGÊNICAS BACTÉRIAS HOMOACETOGÊNICAS SAIS INORGÂNICOS NH4+, SO4= 1o E S T Á G I O 2o E S T Á Rotas da Degradação Anaeróbia BACTÉRIAS METANOGÊNICAS CH4 + CO2 + H2O H2S BACTÉRIAS REDUTORAS DE SULFATO CO2 H2 Á G I O 3o E S T Á G I O TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Reator anaeróbio de fluxo ascendente com manta de lodo – UASB O efluente é injetado na parte inferior do reator, entrando em contato com o lodo. Na parte superior existe um sistema para separação dos gases e dos sólidos,sistema para separação dos gases e dos sólidos, permitindo a saída de um efluente com qualidade adequada. TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário BIOGÁS EFLUENTE TRATADO BIOGÁS EFLUENTE TRATADO Reator anaeróbio - UASB DESCARTE DE LODO CORPO RECEPTOR REATOR ANAERÓBIO DESCARTE DE LODO CORPO RECEPTOR REATOR ANAERÓBIO Reator anaeróbio - UASB UASB: “Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors” Reatores Anaeróbios de Fluxo Ascendente e Manta de Lodo REATORES ANAERÓBIOSREATORES ANAERÓBIOS TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Filtro anaeróbio A DBO é estabilizada por bactérias aderidas a um meio suporte (usualmente pedras) num tanque sem contato com o ar. O filtro trabalha submerso, ou seja, os espaçoscom o ar. O filtro trabalha submerso, ou seja, os espaços vazios são preenchidos com líquido e o fluxo é ascendente. TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Filtro anaeróbio FILTRO ANAERÓBIO FOSSA SÉPTICA FILTRO ANAERÓBIO FOSSA SÉPTICA � ž� � � � ; � �%fl �ž;$#� #� � ž Fase sólida (já estabilizada) CORPO RECEPTOR Fase sólida (já estabilizada) TRATAMENTO PRELIMINAR Fase sólida (já estabilizada) CORPO RECEPTOR Fase sólida (já estabilizada) Conjunto Fossa + Filtro Reatores de Leito Fluidizado (RALF) o biofilme é formado junto a partículas finas fluidizadas Tratamento com plantas enraizadas Um dos sistemas que têm sido ultimamente mais utilizado para a remoção de carga orgânica de efluentes é o tratamento em lagoas povoadas com TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário efluentes é o tratamento em lagoas povoadas com plantas enraizadas. O sistema apresenta também uma maior eficiência na remoção de nutrientes. Tratamento com plantas enraizadas TRATAMENTO DE EFLUENTES Tratamento Secundário Tratamento com plantas enraizadas - Wetlands - Sistemas que utilizam plantas aquáticas flutuantes - canais rasos que utilizam Eichornia crassipes (aguapé, baronesa, mururé, pavoá, rainha do lago, uapé e uapê). -É importante salientar que nas wetlands construídos com canais de plantas aquáticas e que são projetados para purificação hídrica dentro das recomendações técnicas, já está previsto um manejo não só da biomassa recomendações técnicas, já está previsto um manejo não só da biomassa produzida como também de larvas de mosquito. -Sistemas que utilizam plantas aquáticas emergentes - Taboa, junco e outras (Bolbolschoenus maritimus, Gyceria maxima, Iris pseudacorus, Juncus geradii spp., Leymus arenarius, Phalaris arundinacea, Phragmites austrais, Puccinellia capilaris, Schenoplectus lacustris, Schenoplectus tabernaemontani, Thypha latifolia, Triglochin maritimum) - Sistema de wetland superficial - Sistema de wetland sub-superficial SISTEMA COM PLANTAS AQUÁTICAS EMERGENTES Sistema de wetland superficial. Tratamento com plantas enraizadas -Wetlands Sistema de wetland sub-superficial. N2 Desnitrificação N –orgânico Volatilização N2 Desnitrificação N –orgânico Volatilização NH3NH3 CHORUME N –N – amoniacal N2 Desnitrificação N –orgânico Volatilização N2 Desnitrificação N –orgânico Volatilização NH3NH3NH3NH3 CHORUME N –N – amoniacal Remoção de nutrientes -Wetlands AdsorçãoAdsorção solo NO3- NitrificaçãoNO3 DecomposiçãoDecomposição Nitrificação NH+NH4 NH3NH3 Absorção Vegetação AdsorçãoAdsorção solo NO3- NitrificaçãoNO3 DecomposiçãoDecomposiçãoDecomposiçãoDecomposição Nitrificação NH+NH4NH+NH4 NH3NH3NH3NH3 Absorção Vegetação
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