CURSO:
TRATAMENTO DE EFLUENTES
INDUSTRIAIS
ENG.º JOSÉ EDUARDO W. DE A.
CAVALCANTI.
PRODUÇÃO INSUSTENTÁVEL
(PRODUÇÃO + SUJA)
Água de uso
Intensivo
Matérias Primas
Inapropriadas +
Energia nem sempre
“Limpa”
Produtos Químicos
e Insumos
Insustentáveis
Produto
Final
+
Resíduos,
Emissões,Resíduos
Tóxicos e muito
energéticos
Processo Industrial
Mercado
Tratamentos
Inservíveis
Meio Ambiente
PRODUÇÃO SUSTENTÁVEL
(PRODUÇÃO + LIMPA)
Água Otimizada
Matérias Primas
Apropriadas
+
Energia Limpa
Reagentes e
Insumos
“Benignos”
Produto
Final
+
Processo Industrial
Resíduos, Emissões
e Efluentes
menos tóxicos e
menos
energéticos
Mercado
Inservíveis
Pós-Consumo
(Logística Reversa)
Reúso
Tratamento
EFLUENTES LÍQUIDOS
POR QUE TRATÁ-LOS?
“Enforcement”
•Legislação
•Opinião pública
•Competitividade
•Carência de água
•Sustentabilidade
LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
Antecedentes
• Ordenações do Reino
• Código de águas
• Usinas de açúcar
LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
•
•
•
•
•
•
Antecedentes
Década de 60
Década de 70
Década de 80
Década de 90
Anos 2000
LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
Década de 60
• Estado de Guanabara
• Consórcio intermunicipal ABC
LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
Década de 70
•
•
•
•
Legislação autoritária
Criação da SEMA
Planasa
Conferência de Estocolmo
LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
Década de 80
•
•
•
•
•
Constituição federal
Criação do CONAMA
Política nacional do meio ambiente
Disciplina a ação civil pública
Licenciamento ambiental
LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
Década de 90
• Criação da lei de crimes ambientais
• Rio 92
LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
Anos 2000
•
•
•
•
•
•
Convenção de Estocolmo
Mudanças climáticas
CONAMA357/05
CONAMA 430/11
Lei sobre resíduos sólidos
Rio +20
LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
RIO GRANDE DO SUL
NT SSMA 01/89 DE 16/03/89
• Estabelece critérios e padrões de emissão de
efluentes líquidos
• Inclui dentre os padrões de lançamento:
Dureza O&G (mineral, vegetal e animal), DQO e SS
LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
RIO GRANDE DO SUL
NT SSMA 01/89 DE 16/03/89
• DQO, DBO e SS tem padrões de lançamento
definidos em função da vazão para fontes poluídas
existentes e a serem implantadas
LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
RIO GRANDE DO SUL
RESOLUÇÃO CONSEMA 128/2006
• Dispõe sobre a fixação de padrões de emissão de
efluentes líquidos.
• Estabelece limites de lançamento para DQO, DBO
e SS em função da vazão de lançamento.
• Ponto de lançamento deverá estar a montante do
ponto de captação.
GRAU DE TRATAMENTO
• Padrões de qualidade
• Padrões de lançamento
• Padrões de reuso
GRAU DE TRATAMENTO
Padrões de lançamento
• Concentração
• Associado à matéria prima ou produção
UNIDADES DE MEDIDAS
Turbidez
Cor
pH
Sólidos Sedimentáveis
Outros Parâmetros
NTU
mgPt/L
0-14
mL/L
g/L ou mg/L
UNIDADES DE MEDIDAS
Transformações
1 kg/m³
1 g/m³
1 kg
1g
1L
= 1 g/L = 1 mg/mL
= 1 mg/L
= 1000g ou 10³g
= 1000 mg ou 103 mg
= 1000 mL ou 103 mL
CONCENTRAÇÕES DE SOLUÇÕES
- É dada usualmente em termos de massa por volume.
C=
M
V
Pode ser expressa em g/L, mg/L ou kg/m3
-Exemplo: Qual a concentração da solução em que se
dissolvem 20 mg de sulfato de alumínio em 1 L de água?
CONCENTRAÇÕES DE SOLUÇÕES
- É dada usualmente em termos de massa por volume.
C=
M
V
Pode ser expressa em g/L, mg/L ou kg/m3
-Exemplo: Qual a concentração da solução em que se
dissolvem 20 mg de sulfato de alumínio em 1 L de água?
-SOLUÇÃO:
20 mg
C=
1L
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
•
•
•
•
•
Temperatura
Oxigênio dissolvido
Sólidos
Alcalinidade
Dureza
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
TEMPERATURA
●ONDE INFLUI?
- Reações químicas
- Solubilidade do oxigênio - ▲reações ▼solubilidade
- Atividades bacterianas
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
OXIGÊNIO DISSOLVIDO
●DEPENDE DA:
- Temperatura
- Altitude
- Salinidade
A 20 º e ao nível do mar é igual a 9,07 mg/L
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
SÓLIDOS TOTAIS
SÓLIDOS TOTAIS (ST)
RESÍDUOS TOTAIS (RT)
SÓLIDOS EM SUSPENSÃO (SST)
RESÍDUOS NÃO FILTRÁVEIS (RNF)
(INCLUEM SÓLIDOS SEDIMENTÁVEIS)
MINERAIS
(FIXOS)
(SSF)
(RNFF)
ORGÂNICOS
(VOLÁTEIS)
(SSV)
(RNFV)
SÓLIDOS DISSOLVIDOS (SDT)
RESÍDUOS FILTRÁVEIS (RF)
(INCLUEM SÓLIDOS COLOIDAIS)
MINERAIS
(FIXOS)
(SDF)
(RFF)
ORGÂNICOS
(VOLÁTEIS)
(SDV)
(RFV)
SÓLIDOS EM SUSPENSÃO
(SEDIMENTOS, FLUTUANTES E DISPERSOS
ANÁLISE DE SÓLIDOS
FILTRAÇÃO
ANÁLISE DE SÓLIDOS
SECAGEM
ANÁLISE DE SÓLIDOS
BALANÇA
ANÁLISE DE SÓLIDOS
MUFLA
ANÁLISE DE SÓLIDOS
BALANÇA
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
• Alcalinidade
Capacidade de um sistema aquoso em
neutralizar uma solução ácida
Resultado da presença de hidróxidos,
carbonatos e bicarbonatos
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
• Dureza
Somatória
dos
cátions
multivalentes
principalmente cálcio e magnésio.
Dureza carbonatada (dureza temporária)
Dureza não carbonatada (dureza permanente)
DUREZA
- Somatória dos cátions multivalentes da água
DT= Ca2++ Mg2++ Mn2++ Sr2++ Al3++ Fe2++ Fe3+
É dada em mg/L de CaCO3 ou mEq/L de CaCO3
DUREZA
- Menor que 50 mg/L de CaCO3: água mole
- Entre 50 e 150 mg/L de CaCO3: água com dureza moderada
- Entre 150 e 300 mg/L de CaCO3: água dura
- Maior que 300 mg/L de CaCO3: água muito dura
CARACTERÍSTICAS
QUÍMICAS
• Matéria orgânica
Carboidratos
Proteínas
Óleos e graxas
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
MATÉRIA ORGÂNICA
CARBOIDRATOS
•
•
•
•
•
•
•
•
Largamente distribuído na natureza
Inclui açúcares, amido, celulose e fibra de madeira
Contém CHO
C6 ou múltiplo H e O
Açúcar solúvel; amido insolúvel
Açúcar tende a se decompor
Amido + estáveis = açúcar por ação de MC ou H+ diluídos
Celulose é resistente, decompõe-se no solo.
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
MATÉRIA ORGÂNICA
PROTEÍNAS
• Principal constituinte do organismo animal
• 75%SS + 40%SD – derivado reino vegetal + animal + sintético
• C, H, O, N + P, Fe, S
• Proteínas (40 a 60%) Carboidratos (25 a 50%) Gorduras Óleos (10%)
• Uréia
• A quantidade varia desde pequenas porcentagens como tomates,
até grandes como carnes e feijão
• Proteínas são complexas e instáveis, sujeitas a muitas formas de
decomposição
• Algumas são solúveis e outras insolúveis
• PM 20.000 a 20 x 106
• Proteína tem C, O e H e principalmente N (16%)
• Uréia e proteína são fontes de N
• Causam mal cheiro
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
MATÉRIA ORGÂNICA
ÓLEOS & GRAXAS
• Incluem: óleos, graxas, gorduras, ceras e outros.
• Gorduras e óleos são compostos (ésteres) de álcool ou glicerol
(glicerina) com ácidos graxos. Ácidos atacam decompondo-os nestas
substâncias.
• Óleos são os glicerídeos de ácidos graxos em estado líquido à
temperatura ambiente.
• Óleo total = Óleo livre + Óleo emulsionado + Óleo solúvel
• Composto de C, H, O em várias proporções.
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
TOC- CARBONO ORGÂNICO TOTAL
CONCEITO :
MEDE TODO O CARBONO ORGÂNICO EXPRESSO COMO
CARBONO
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
DQO – DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO
- Mede a quantidade de oxigênio necessária para
oxidar a matéria orgânica (biodegradável ou não) e
inorgânica.
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
DQO – DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO
EXEMPLO DE CÁLCULO EMPÍRICO DE DQO
• Caso de um despejo contendo 100mg/L de lactose e
10mg/L de fenol:
As reações são as seguintes:
 CH2O + 1O2  CO2 + H2O
 C6H6O + 7O2  6CO2 + 3H2O
Cálculo estimativo da DQO:
1 x 32
• DQO = 30
x 100 = 107mg/L (lactose)
• DQO =
7 x 32
x 10 = 23,8mg/L (fenol)
94
• DQO TOTAL = 107mg/L + 23,8mg/L = 130,8mg/L
CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS
DBO5 – DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO
CONCEITO :
QUANTIDADE ESTIMADA DE OXIGÊNIO NECESSÁRIA PARA
ESTABILIZAR A MATÉRIA ORGÂNICA BIODEGRADAVÉL.
OU
DIFERENÇA DO OXIGÊNIO DISSOLVIDO MEDIDO NO 1º E NO 5º
DIA
DBO5 = OD1 (mg/L) – OD5 (mg/L)
CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS
DBO – DEMANDA BIOQUÍMICA DE
OXIGÊNIO
EXEMPLO: Lançamento de 1 litro de um despejo com DBO =
300 mg/L
DBO = 300 mg/ L
O.D da água de rio limpa = 3 mg/ L
Necessidade de água para satisfazer a demanda:
300 ~ 100 litros de água do rio
3
=
CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS
DBO – DEMANDA BIOQUÍMICA DE
OXIGÊNIO
VARIAVEIS QUE ESTÃO SUJEITAS AS ANÁLISES DE DBO:
• TEMPO DE INCUBAÇÃO
• NITRIFICAÇÃO
• ACLIMATIZAÇÃO DA SEMENTE
• TOXICIDADE
CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS
DBO – DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGÊNIO
Toxicidade
• A DBO AUMENTA COM A DILUIÇÃO DA AMOSTRA.
CARACTERÍSTICAS
QUÍMICAS
• Poluentes Prioritários
• POPs (Poluentes Orgânicos Persistentes)
• Compostos Orgânicos Endócrinos (EDCA)
POLUENTES PRIORITÁRIOS
 São 129 poluentes prioritários selecionados com base em
carcinogenicidade,
mutagenicidade,
teratogenicidade
e
toxicidade aguda
POLUENTES ORGÂNICOS
PERSISTENTES (POPs)
POPs são substâncias resistentes à degradação por
possuírem propriedades tóxicas. Bioacumulam-se sendo
transportados tanto pela água como pelo ar, bem como
pelas espécies migratórias que se acumulam em
ecossistemas aquático e terrestres
COMPOSTOS ORGÂNICOS ENDOCRINOS (EDCA)
São produtos orgânicos (naturais e sintéticos) e produtos
inorgânicos persistentes.
Elevam os níveis de Vittelogenina (Bio indicador da
feminilidade em peixes nos pontos a jusante das descargas em
corpo receptor.
São hormônios esteróides comumente encontrados em
esgotos sanitários tais como esterona e 17 ß Estradiol
(Hormônios Naturais) e 17 £ ETHINYLESTRADIOL
(Hormónio sintético, principal constituinte da pílula
anticoncepcional)
AMOSTRAGEM
• Planejamento
• Coleta e preservação
MEDIDORES DE VAZÃO
• Vertedores
Retangular
Triangular
• Calhas
Parshall
• Conduto livre
• Medições indiretas
MEDIDORES DE VAZÃO
Vertedor Triangular
2,5
Q= KH
K = Função do ângulo de abertura do vertedor
A = 90°
Q = 1380 H (l/s)
2,5
MÉTODOS DE TRATAMENTO
• Tratamentos físicos
• Tratamento químicos
• Tratamento biológicos
MÉTODOS DE TRATAMENTO
Tratamentos físicos
•
•
•
•
Separação de fases
Transição de fases
Transferências de fases
Separação molecular
MÉTODOS DE TRATAMENTO
Tratamentos físicos
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Gradeamento/peneiramento
Sedimentação
Separação por gravidade diferencial
Flotação
Filtração
Aeração
“Stripping”
Adsorção
Eletrodiálise
Eletrodeionização
MÉTODOS DE TRATAMENTO
Tratamentos químicos
•
•
•
•
•
Acerto de pH
Precipitação química
Óxido redução
Troca iônica / Leito misto
Processos oxidativos avançados
MÉTODOS DE TRATAMENTO
Tratamentos biológicos
Processos aeróbios
• Lodos ativados
• Lagoas aeradas
• Lagoas de estabilização
• Filtros biológicos
• Contadores biológicos rotativos
MÉTODOS DE TRATAMENTO
Tratamentos biológicos
Processos anaeróbios
• Reatores anaeróbios
• Lagoas anaeróbias
EQUALIZAÇÃO
• Fluxo total
• Fluxo extravasor
TIPOS DE EQUALIZAÇÃO
Equalização do Fluxo Total de Vazão
Equalização do Fluxo Extravazado (“Overflow”)
HIDRÓGRAFO
TRATAMENTOS POR
MÉTODOS FÍSICOS
•
•
•
•
•
Separação de sólidos grosseiros
Separação de óleo livre (API e PPI)
Decantação
Filtração
Flotação de ar dissolvido (DAF)
GRADES MECANIZADAS
PENEIRA ESTÁTICA
PENEIRA ROTATIVA
PROCESSOS DE CLARIFICAÇÃO
Para que o processo de clarificação se realize são necessárias
quatro fases seqüenciais:
- Neutralização,
- Coagulação,
- Floculação,
- Sedimentação / Flotação
PROCESSOS DE CLARIFICAÇÃO
NEUTRALIZAÇÃO
A neutralização consiste na eliminação das cargas
eletrostáticas superficiais responsáveis pela repulsão entre
as partículas carregadas eletricamente devido à adsorção
de íons, principalmente hidroxilas, presentes na água.
PROCESSOS DE CLARIFICAÇÃO
COAGULAÇÃO
A coagulação é o processo de aglomeração de partículas
em suspensão finamente divididas ou em estado coloidal,
pela adição de um coagulante adequado. O mecanismo da
coagulação consiste na formação de partículas floculantes
(flocos) em um líquido pela ação de um coagulante químico
que, em solução, fornece carga iônica oposta à das
partículas coloidais.
COAGULAÇÃO
Fases
- Formação das espécies hidrolisadas do sal quando
disperso na água;
- Desestabilização das partículas coloidais e
suspensas dispersas na água;
- Agregação destas partículas para a formação de
floco.
DECANTAÇÃO
•
•
•
•
Segundo FITCH, há quatro tipos de sedimentação
dependendo das concentrações das partículas e sua
tendência a se agregar:
Suspensão diluída de partículas (CLASSE1)
Suspensão diluída de partículas com alguma tendência em
se agregar (CLASSE2)
Atração de forças interparticulares (sedimentação em
zona)
Contato entre as partículas (compactação)
ZONAS DE DECANTAÇÃO