Controle e tecnologia ambiental. Tecnologia de Tratamento de Água e Efluente. Parte 2

robertoemery@gmail.com
Tema: Tecnologia de Tratamento
de Efluentes (Parte II)
Prof. Roberto Emery
Controle e Tecnologia Ambiental

SUMÁRIO
Processos físicos, químicos, biológicos
Tratamento preliminar, primário
Tratamento secundário biológico – tópicos especíﬁcos
Tratamento terciário
Resumo
Circuitos típicos:
Tratamento de água
Tratamento de eﬂuentes
II Parte – TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES

TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
Tratar é preciso!
Poluição: degradação da qualidade ambiental resultante de atividades que
direta ou indireta:
a) prejudiquem a saúde, a segurança e o bem-estar da população;
b) criem condições adversas às atividades sociais e econômicas;
c) afetem desfavoravelmente a biota;
d) afetem as condições estéticas ou sanitárias do meio ambiente;
e) lancem matérias ou energia em desacordo com os padrões ambientais
estabelecidos.
Artigo 3˚ - III - Lei 6938/81

Tratamento de efluentes - realizado com diferentes objetivos:
Remover
• carga orgânica
• sólidos em suspensão
• metais
• nutrientes,
• organismos patogênicos, etc.

• Princípio: remover essas impurezas antes de lançá-las nos corpos
receptores.
• Gestão moderna: modificação dos processos industriais para
redução de efluentes e resíduos (Produção mais Limpa: P+L)
Produção mais Limpa: “Aplicação contínua de uma estratégia preventiva
integrada em processos, produtos e serviços, incorporando o uso mais eficiente
dos recursos naturais e, deste modo, minimizando resíduos e poluição.”
www.mct.gov.br

“End of Pipe” – preocupa-se com o eﬂuente apenas ao
ﬁnal da linha de produção e buscam-se técnicas de
tratamento que permitam enquadrá-lo, ou seja, fazer com
que atenda os padrões de descarte em vigor.
Metodologia de Tratamento
Enfoques para o tratamento

“in-plan design” – considera-se que o eﬂuente é resultado de
uma série de procedimentos industriais.
Antes de deﬁnir as técnicas de tratamento, estuda-se o
processo industrial: fontes de poluentes, o consumo de
água, a composição das correntes, etc.
Isso resulta em:

Economia de energia
Redução de consumo de água
Melhor aproveitamento das matérias-primas

Estudo em laboratório
Investigação dos contaminantes e determinação da meta
para seleção do processo
Viabilidade do processo
Qualidade!do eﬂuente após tratamento

Estudos em Escala Piloto
Determinação de parâmetros principais de processo
Avaliação de tecnologias disponíveis
Levantamento de custos de investimento e operacional

O que é uma Estação de Tratamento de Efluentes (ETE) ?
Conjunto de unidades, responsáveis por uma etapa do
tratamento do efluente. Inclui:
✓ processos físicos,
✓ químicos,
✓ térmicos,
✓ biológicos
✓ ou uma combinação destes.

Tipicas tarefas da ETE:
Pré-tratamento (ou tratamento preliminar) Físico e/ou químico
Tratamento Primário Físico - Químico
Tratamento Secundário Biológico - Químico
Tratamento Avançado Físico e/ou químico e/ou biológico

Típicos tratamentos em uma ETE
Pré-tratamento (ou preliminar): -sólidos em suspensão grosseiros e areia
Tratamento Primário: - sólidos em suspensão sedimetnáveis
- m.o.em suspensão (DBO em suspensão)
- sólidos dissolvidos
Tratamento Secundário: - DBO em suspensão não removida
- DBO solúvel
Tratamento Avançado (terciário):nutrientes,
patogênicos,
não biodegradáveis,
inorgânicos dissolvidos,
metais pesados,
SS remanescentes

Tratamento de Efluentes
Fluxograma completo típico
TRATAMENTO PRELIMINAR TRATAMENTO PRIMÁRIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO TRATAMENTO TERCIÁRIO
QUÍMICO FÍSICO
ORGÂNICOS
DISSOLVIDOS
SÓLIDOS
SUSPENSOS
Peneiram
ento
Equali
zação
SAO
Desaren
ador
Neutraliz
ação
Coagula
ção
Flotação
Sediment
ação
Filtração
Lodo
Ativado
Lagoa
Aeróbia
Biodisco
Lagoa
Anaeróbia
Biofiltro
Microfiltraçã
o/ultrafiltraçã
o
Sedimentaçã
o
Coagulação/sedi
mentação
Osmose reversa
Adsorção
Troca iônica
Eletrodiálise

PROCESSOS QUÍMICOS
• Métodos de tratamento nos quais a remoção ou conversão dos
contaminantes ocorre pela adição de reagentes químicos e/ou
por reações químicas.

PROCESSOS QUÍMICOS incluem:
• Precipitação química
• Oxidação e redução química
• Formação de gás insolúvel seguido de extração (stripping)
• Desinfecção.

PROCESSOS FÍSICOS
• Aplicação de forças físicas predominam.
• Muitos desses métodos evoluíram diretamente da observação
da natureza - portanto os primeiros a serem usados para
tratamento de água.

PROCESSOS FÍSICOS incluem:
• Sedimentação
• Filtração
• Floculação
• Flotação
• Outros processos que removem substâncias dissolvidas ou
não sem alterar a estrutura química delas

PROCESSOS BIOLÓGICOS
★ Remoção de contaminantes ocorre pela atividade biológica.
★ Utilizado principalmente para remover substâncias orgânicas
biodegradáveis.

• Envolvem organismos vivos e substâncias orgânicas ou
inorgânicas como alimento.
• Características físicas e químicas da substância orgânica e/ou
inorgânica são alteradas
• Em princípio o tratamento biológico é mais econômico do que
qualquer outro tipo de tratamento.

Basicamente essas substâncias são convertidas em:
ü Gases - escapam para a atmosfera
ü Tecidos celulares - removidos por sedimentação
Também utilizado para remoção de nutrientes!

Aspectos a serem caracterizados e verificados pelo Perito
Ambiental…:
• Objetivo do tratamento (ex.: o que diz a legislação?)
• Nível do tratamento (ex.: até onde precisa-se chegar?)
• Estudos de impacto ambiental no corpo receptor foram
considerados?

SELEÇÃO DO PROCESSO DE TRATAMENTO DO EFLUENTE
• Característica do efluente: tipo de poluente (suspensão,
coloidal, toxicidade, dissolvido, metais pesados, etc…)
• Qualidade desejada: contexto legal; reúso
• Custo e disponibilidade de espaço
OBS: Metais pesados geralmente devem ser removidos em pré-
tratamento ANTES de qualquer processo biológico (embora trat.
biológico possa remover algum metal)
Aspectos relevantes para o Perito Ambiental!

TRATAMENTO PRELIMINAR
(Físico e/ou químico)

Tratamento Preliminar - Processos Físicos
Remoção de materiais ou substâncias que prejudicariam o
tratamento ou os equipamentos nas unidades a seguir.
Basicamente: areia, sólidos grosseiros, remoção de óleo, remoção
de odor.
Técnicas são basicamente de ordem física:
• Peneiramento
• Sedimentação

cominuidor grade de barras
Remoção de sólidos grosseiros: cominuidor e grade de barras

GRADEAMENTO
• Barreiras para retenção de sólidos grosseiros ou corpos
flutuantes contidos nos efluentes.
• Evitam que passem para as unidades de tratamento
seguintes causando danos mecânicos aos equipamentos.

Remoção de sólidos grosseiros: tela vibratória
Tela vibratória Filtro rotativo

Remoção de sólidos grosseiros: filtro rotativo
Filtro rotativo

CAIXAS DE AREIA (Desarenador)
Areia: partículas como pedriscos, silte, areia… e outros materiais
cuja velocidade de sedimentação e peso específico são maiores do
que os sólidos orgânicos em suspensão, presentes no efluente

Fonte: Petrobras

Caixa de areia de fluxo
horizontal
Fonte: Ricardo Motta - U.Petrobras
Depósito de areia

Objetivos da remoção de areia dos efluentes:
• evitar abrasão nos equipamentos e tubulações,
• obstruções em tubulações e em unidades do sistema
• impedir a sedimentação de areia nas unidades.

Geralmente a velocidade fica em torno de 0,3 m/s.
Principio: aproveitar velocidade de sedimentação da areia, em
função do seu peso. Efluente deve ser mantido em condições
hidráulicas tais que possibilitem a separação da areia do efluente

Fluxograma típico de TRATAMENTO PRELIMINAR
Adaptado de M.von Sperling, 1998
afluente
grade
filtro de areia
(desarenador)
medidor
de vazão
fase sólidafase sólida
grosseira
para TRATAMENTO
PRIMÁRIO

REMOÇÃO DE ÓLEO
Separado nas ETEs por gravidade ou centrifugação.
Por gravidade: Separadores de Água e Óleo (SAOs).
SAOs: criam condições propícias para que a separação seja
realizada por GRAVIDADE, em função das diferenças de densidades
entre o óleo e o efluente.

REMOÇÃO DE ÓLEO - Sistema API
http://www.hmttank.com
Petrobras

Vários equipamentos e processos para remoção de óleo
Verificar sempre:
Ø objetivo do tratamento
Ø volume a ser tratado
Ø custo de instalação
Ø custo operacional
Ø custo de manutenção
Ø facilidade de operação

TRATAMENTO QUÍMICO
(visto adiante…)
Também pode ser utilizado em etapa preliminar…

T r a t a m e n t o
preliminar químico
típico de efluente
industrial (adaptado de
Kiely, 1997)
Efluente de processo industrial
Material orgâncio AmôniaMetais pesados
Oxidação-redução Oxidação Air stripping
Precipitação Adsorção
Filtragem
Tratamento Primário

• Sólidos são removidos com GRADES e PENEIRAS MÓVEIS
• Areia é decantada
• Algum tratamento químico também pode existir (pH; Eh)
• Óleos, graxas e sólidos em suspensão: removidos por
flotação, sedimentação ou filtração (ex.: separador API)
TRATAMENTO PRELIMINAR: RESUMO

TRATAMENTO PRIMÁRIO

• Frequentemente chamado de clarificação, sedimentação ou
decantação primária.
• Destina-se principalmente a:
• Redução de sólidos em suspensão (pode incluir óleo)
• Redução da DBO
• Remoção de material flutuante
• Equalização parcial da vazão e da carga orgânica

DECANTAÇÃO PRIMÁRIA
(Sedimentação Primária)

• Remoção de sólidos sedimentáveis
• Com coagulante ou sem (neste caso: decantação simples
ou primária).
• Função - aliviar unidades seguintes, sobretudo em
termos de carga orgânica
• Tempo de residência típico ~2 horas.

Tratamento primário (decantação) remove, portanto, apenas
os sólidos sedimentáveis (e outros já mencionados - “areias).
Para a remoção dos outros sólidos: tratamento secundário
que, normalmente, é feito biologicamente.
R. Motta - Petrobras

• FOSSAS SÉPTICAS: também uma forma de tratamento
primário
• Basicamente decantadores nos quais os sólidos
sedimentáveis são removidos para o fundo
• Podem permanecer longo tempo (meses/anos) para
estabilização
• Processo anaeróbio

Esquema típico de fosse séptica de câmara única
Adaptado de M.von Sperling, 1998

EQUALIZAÇÃO (Lagoa de Equalização)

EQUALIZAÇÃO
Objetivo: minimizar e/ou controlar flutuações nas
características do efluente a fim de
• evitar problemas operacionais e
• maximizar a capacidade de tratamento da etapa
seguinte

EQUALIZAÇÃO
Nível máximo
Nível mínimoVazão
variável
Vazão
constante
Equalização: homogeneizar o fluxo e a concentração do lodo
da ETE; descargas uniformes na etapa seguinte.

Fatores que afetam a quantidade e a carga orgânica dos
efluentes de uma indústria:
ü Tipo de indústria e os produtos fabricados;
ü Volume produzido;
ü Tipo do processo produtivo utilizado;
ü Horas de funcionamento da produção;
ü Período de produção: contínua ou em batelada;
ü Período e tipo de parada de manutenção
utilizada;
ü Tipo de sistema de pré-tratamento utilizado pela
indústria, etc

• Normalmente há agitação: garante a equalização e evita
sedimentação de sólidos
• Oxida compostos reduzidos
• Reduz BOD por carreamento pelo ar
• Método mais comum: misturadores submersos
Equalização

Equalização

Bacia de aeração /
equalização típica

EQUALIZAÇÃO
Dois tipos:
• EQUALIZAÇÃO DE FLUXO: manter o fluxo contínuo
por um determinado período de tempo
• EQUALIZAÇÃO DE CONTEÚDO: refere-se a um (ou
mais) determinado poluente cuja concentração deve
atingir um valor (alvo) pré-estabelecido (pode ser valor
de pH; conc. de nutriente, etc…)

Equalização: em linha (on line) ou fora de linha (off line)
b)Esquema de equalização fora de linha
a)Esquema de
equalização em linha
Vazão
Tempo

COAGULAÇÃO / FLOTAÇÃO /
PRECIPITAÇÃO QUÍMICA

COAGULAÇÃO
• Remove partículas coloidais que provocam turbidez na
água e que podem ter íons metálicos adsorvidos.
• Remoção pode ser obtida por sais de Fe ou de Al,
com o objetivo de provocar aglomeração dessas
partículas antes de serem filtradas.

COAGULAÇÃO
• Aglomeração - ação físico-química de materiais que
promovem a aglomeração das partículas, agindo como
coagulantes.
• Essa ação se dá pela neutralização da carga das partículas.

COAGULAÇÃO
Coagulante mais popular:
Al2(SO4)3.18H2O Obtido sólido ou líquido
Fe2(SO4)3.18H2O também pode ser usado
Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(OH)2 = 3CaSO4 + 2Al(OH)3 + 18 H2O
O mecanismo físico-químico envolve neutralização de
cargas na superfície do colóide
Adição de
coagulante

COAGULAÇÃO
Mistura
Rápida
(turbina)
Formação
Floculação
Crescimento
Flotação
Sulfato de
alumínio
Ácido Sulfúrico
Polieletrólito
Neutralização Floculação
Efluente
a ser
tratado

FLOCULAÇÃO

FLOCULAÇÃO
Floculação:
• agitação lenta
• partículas coaguladas se unem formando flocos
grandes o suficiente para sedimentar rapidamente.

COAGULAÇÃO / FLOCULAÇÃO
Aspectos de floculador para tratamento de efluente
Fontes: www.hidrosul.com.br
Formação de flocos

FLOTAÇÃO

FLOTAÇÃO
• Remover sólidos em suspensão, graxa e óleo (gota < 150
µm)
• Separação e concentração de resíduos
• Adição de reagentes que provocam hidrofobicidade

FLOTAÇÃO
Esquema de células de flotação
http://www.cjtsurplus.com
infomet.com.br

FLOTAÇÃO
Tipos de flotador:
• AR INDUZIDO: ar introduzido produz bolhas pequenas
de cerca de 1 mm. Ex.: placas porosas ou bicos
especiais.
• AR DISSOLVIDO: ar dissolvido no líquido em
compartimento maior que na câmara de flotação
• AR VÁCUO: câmara de flotação a vácuo
• SOB PRESSÃO: câmara de flotação a patm; vaso de
saturação pressurizado.

FLOTAÇÃO AR INDUZIDO
• Indução de ar na massa líquida com indutores
• Pressão: atmosférica.
• Sem reciclo
• Taxa de aplicação hidráulica: 8-10 m3/m2/h
• Tempo de retenção hidráulica: 3-5 min.

FLOTAÇÃO AR DISSOLVIDO
Pressão: 3,5 kgf/cm2
Reciclo: 50%
Taxa de aplicação hidráulica: 6 m3/m2/h
Tempo de retenção hidráulica típico: 25 min.

Flotador industrial - refinaria
Fonte: Petrobras

OXIDAÇÃO/REDUÇÃO QUÍMICA
que leva à precipitação…

• Reações de oxi-redução - transferência de elétrons entre
espécies químicas.
• Reações de oxi-redução: tratamento e remoção de resíduos
orgânicos e inorgânicos, transformando-os em compostos
menos agressivos ou em compostos que precipitam do meio
aquoso (insolúveis).

• Remover metais pesados de águas contaminadas - íons
metálicos são precipitados no seu estado metálico ou em algum
estado intermediário.
• Recuperação dos metais precipitados de interesse econômico,
como metais preciosos, Pb, Hg, Ni, Cd, Cr é possível.

TRATAMENTO QUÍMICO
• Equilíbrio químico pode ser expresso como:
Deve obedecer à seguinte equação de equilíbrio:
Onde K é constante!

TRATAMENTO QUÍMICO
• Objetivo - deslocar o equilíbrio
• Se A é poluente e B reage com A para produzir um
precipitado insolúvel (C ou D), B deve ser adicionado até A
desaparecer totalmente (ou quase...)

TRATAMENTO QUÍMICO
• Passo a passo:
1. Identificar um ou mais compostos insolúveis que contém o
poluente em questão
2. Identificar um ou mais compostos solúveis, economicamente
viáveis, capazes de formar o composto insolúvel desejado.
3. Desenvolver testes de laboratório para confirmar a viabilidade
técnica e econômica do tratamento proposto.

TRATAMENTO QUÍMICO
• Ex.: Pb é o poluente a ser removido
1. Consulta a livros de química revela a tabela abaixo:

TRATAMENTO QUÍMICO
1. Uma fonte de íons carbonato é o Na2CO3;
2. Na2S é fonte de íons sulfeto – Na2CO3 é mais barato
Portanto, uma possível forma de remover Pb de um eﬂuente industrial
seria adicionar carbonato de sódio para precipitar o Pb como um
carbonato insolúvel!

• Outra possibilidade - remover na forma de sais como
carbonato, hidróxidos e sulfatos, variando o pH e/ou Eh.
• Estes sais são geralmente insolúveis e precipitam sendo
removidos por filtração.
• Geralmente adiciona-se H2SO4 ou CaCO3
TRATAMENTO QUÍMICO

Controle do valor de pH - pode ser efetivo na remoção de metais
Precipitação de alguns
metais como
hidróxidos
Fonte: Methods for Treating Wastewater from Industry - Woodard
and Curren Inc, 2004

Fonte: Methods for Treating Wastewater from Industry -
Woodard and Curren Inc, 2004
Solubilidade teórica de
hidróxidos, sulfetos e
carbonatos para
alguns metais
pesados

Em soluções aquosas, toda reação pode ser escrita
como uma
• Adição ou remoção de elétrons (mV)
• Adição ou remoção de prótons (H+) (pH)
• Combinação dessas duas
Essas condições podem ser visualizadas em um diagrama
Eh (mV) x pH

Alguns oxidantes comuns:
• Peróxido de hidrogênio - (água oxigenada - H2O2)
• Cloreto férrico (ou sulfato) - FeCl3 ou Fe2(SO4)3
• Ozônio - O3
• Oxigênio - O2
• Hipoclorito de sódio - NaClO

Redutores
Sulfato ferroso - FeSO4
Dióxido de enxofre - SO2
Meta bissulfito de sódio - Na2S2O5

Podem ser úteis: diagramas Eh x pH para visualização das
áreas de predominância das várias possíveis espécies
presentes em solução aquosa
Diagramas de predominância: “mapas” de estabilidade
termodinâmica de espécies - Iônicas e sólidas - que
existem em sistemas aquosos.

Duas principais variáveis:
• Atividade do íon H+ - medida pelo pH ( = -log [H+])
• Potencial de oxidação - medido pelo Eh (V ou mV)
na escala padrão de hidrogênio
Eh indica o estado redutor ou oxidante da solução
Redução - indica adição de elétrons
Oxidação - indica remoção de elétrons
pH indica o caráter ácido, neutro ou básico da solução

Eh (v)
pH
0
-1,0
+1,0
0 7 14
Região ácida
oxidante
Região ácida
redutora
Região básica
oxidante
Região básica
redutora
DIAGRAMA Eh X pH ESQUEMÁTICO

Equações básicas:
As únicas necessárias para construção do diagrama são
ΔG0 = - RTlnK = nFE0 (1)
E a equação de Nernst
(2)

Transformando ln em log tem-se que
(3)
(4)

Tipos de reação
1 - Envolvendo apenas elétrons (oxi-redução)
A + ne- = B! ! ΔG0 = nFE0
que é uma linha horizontal no diagrama

2 - Envolvendo apenas H+ (variação de valor de pH)
A + hH+ = B! (+ H2O)! ΔG0 = - RTlnK
ΔG0 = - (0,0082 x 298 x 2,303)log K
ΔG0 = - 5,706 log K

Que é uma linha vertical no diagrama

3 - Envolvendo eletrons e H+
A + hH+ + ne- = B!(+ H2O)! ΔG0 = - nFE0
Que é uma linha inclinada no diagrama

Diagrama Eh x pH do Fe - H2O a 25˚C

Diagrama Eh (V) - pH do sistema CN-H2O a 25oC.

robertoemery@gmail.comDiagrama Eh (V) - pH do sistema Cd-H2O a 25oC. M.Pourbaix)

Diagrama Eh (V) - pH
para o sistema Au-CN-
H2O a 25oC
A introdução de outras
espécies, como agentes
complexantes, pode
modificar as áreas de
equilíbrio termodinâmico
Ex.:

RECAPITULANDO…
• Clarificação, sedimentação ou decantação primária,
coagulação, floculação, flotação, tratamento químico,
oxidação/redução química, precipitação
• Destina-se principalmente a:
• Redução de sólidos em suspensão (pode incluir óleo)
• Redução da DBO
• Remoção de material flutuante
• Equalização parcial da vazão e da carga orgânica
• Redução / remoção de sólido dissolvido

Tratamento Secundário - Biológico

Tratamento Secundário: remoção dos Sólidos não removidos
no Tratamento Primário + carga orgânica presente nos
efluentes.
Carga orgânica: parte orgânica (pesticidas, detergentes, etc.) +
fração biodegradável presente sob a forma dos próprios
Sólidos presentes nos efluentes.

Tratamento secundário
Concebidos de forma a acelerar os mecanismos de
degradação que ocorrem naturalmente nos corpos
receptores.
Grande variedade de microorganismos toma parte no
processo: bactérias, fungos, protozoários, etc.

Tratamento Secundário
Para todos os poluentes que passam pelo Tratamento
Primário:
• Sólidos Coloidais
• Sólidos Dissolvidos
• Sólidos em Suspensão não Sedimentáveis
• Sólidos em Suspensão Sedimentáveis ainda
remanescentes.

CONCEITUAÇÃO DO TRATAMENTO SECUNDÁRIO
• MATÉRIA ORGÂNICA - é poluição - antes do tratamento
• Usada como alimento pelos microorganismos
• Compõe-se de carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio,
fósforo e vários outros elementos em menores
quantidades.
TRATAMENTO SECUNDÁRIO

• Microorganismos (principais: bactérias e fungos) - capazes de
desagregar a matéria orgânica e sintetizar novo protoplasma
(tecido celular) (ou seja, há transformação de uma forma de
energia - matéria - em outra.... 1a. lei da termodinâmica...)

• Processo não é 100% eficiente (2a. lei da termodinâmica...).
• Carbono e hidrogênio são liberados como CO2 e H2O
• Outros elementos, caso em excesso, combinam com O2 e passam
para solução como óxidos (Ex.: nitratos e sulfatos)

• MICROORGANISMOS incluem bactérias, fungos, protozoários,
vermes, etc…
• Aumento da população - resultado da reação com o poluente
orgânico.
• ÁGUA: “sub produto” (efluente) do processo
• Água: gerada do mecanismo dos microorganismos liberarem o
excesso de átomos de hidrogênio durante o processo e
desagregação da matéria orgânica.

• Microcosmo no qual diversas espécies nutrem-se, crescem,
reproduzem e entredevoram-se.
• O resultado é uma transformação progressiva da massa e a
troca com o meio exterior dos produtos dessa atividade

Matéria Orgânica (efluente / esgoto) + microorganismos + O2 +
nutrientes
Mais microorganismos +Gases (CO2) + Água
ESQUEMA SIMPLIFICADO DO METABOLISMO BACTERIANO

Conversão da matéria orgânica resulta em um aumento da
produção de tecido celular, ou seja, da quantidade de
microorganismos e diminuição da quantidade de poluentes
orgânicos.
REMOÇÃO DOS MICRORGANISMOS: feita por
sedimentação simples, em decantadores - densidade do
tecido celular dos microorganismos é maior do que a da água.

• Princípio do TRATAMENTO SECUNDÁRIO: TRANSFORMAR um
tipo de matéria orgânica, de difícil remoção por sedimentação, em
outro de mais fácil remoção por sedimentação.
• Isto é, matéria orgânica como sólidos orgânicos coloidais e
dissolvidos é transformada em matéria orgânica sob a forma de
tecido celular, e, sob esta forma, removida.

Tratamento secundário pode ser classificado
De acordo com a forma de crescimento das bactérias:
1 - biomassa em suspensão
2 - biomassa fixa (ou aderida)

Tratamento secundário pode ser classificado
1 - BIOMASSA EM SUSPENSÃO: lagoas aeradas, lodos
ativados, valos de oxidação, lagoas facultativas, lagoas
anaeróbicas
2 - BIOMASSA FIXA (ou aderida): disco biológico, filtro
biológico, reatores de leito fluidizado

Biomassa em suspensão: bactérias responsáveis pela
decomposição da matéria orgânica contida nos efluentes,
encontram-se em suspensão na massa líquida. Ex.:
Lodos ativados e lagoas aeradas.

Exemplo de lagoa aerada

Biomassa fixa: bactérias responsáveis pela decomposição
da matéria orgânica contida nos efluentes, encontram-se
fixadas a um meio inerte qualquer, que pode ser pedra,
plástico, ou outros.
Ex.: Filtros biológicos e os Discos Rotativos
Biológicos.

Outra forma de classificação do
tratamento secundário
• Conforme a utilização, por parte das bactérias, de oxigênio
ou não no processo.
• Neste caso o processo pode ser classificado em AERÓBIO
ou ANAERÓBIO.

. Terceiro tipo de bactéria:
• Pode viver em ambientes com oxigênio ou sem oxigênio.
Este tipo é chamado de bactérias FACULTATIVAS.
• Tratamento AERÓBIO: presença de oxigênio; realizado por
bactérias aeróbias ou facultativas.
• Tratamento ANAERÓBIO: ausência de oxigênio; realizado
por bactérias anaeróbias ou facultativas.

Vale recordar que…
Nutrientes inorgânicos - essenciais em um processo de
tratamento secundário. Podem ser fator limitante a atividade
das bactérias, impedindo seu desenvolvimento e remoção
da DBO do efluente.
Principais nutrientes: N e P.
Outros também necessários: K, S, Mg, Ca, Fe, Cl, Zn, Mn,
Cu, Ni.

Arranjos tecnológicos para o
Tratamento Biológico

LAGOAS FACULTATIVAS

LAGOAS FACULTATIVAS
•Dentre os sistemas de lagoas de estabilização é o mais
simples
•Água a ser tratada entra em uma extremidade e sai por
outra.
•DBO particulada (m.o. em suspensão) tende a sedimentar,
formando lodo no fundo

LAGOAS FACULTATIVAS
Fluxograma típico de sistema com lagoa facultativa para tratamento de
efluentes (adaptado de M.von Sperling, 1998).

Lagoas facultativas
• Energia fornecida: suficiente apenas para misturar a parte
líquida introduzir na massa líquida o O2 necessário ao
processo, porém NÃO O SUFICIENTE para impedir a
sedimentação de parcela dos sólidos em suspensão.
• Bactérias - respiração: consumo de oxigênio e produção
de gás carbônico
• Algas - fotossíntese: produção de oxigênio e consumo gás
carbônico

Lagoas facultativas
Corte transversal esquemático de uma lagoa facultativa (adaptado de M.von
Sperling, 1998).

Lagoas facultativas
• DBO solúvel (m.o. dissolvida) e DBO finamente
particulada (m.o.de pequenas dimensões) não sedimenta.
• A decomposição se dá predominantemente por bactérias
facultativas: utilizam m.o. como fonte de energia
• Processo é natural, não necessitando equipamento
especial.
• Daí, tempo de residência elevado (7-15 dias)

LAGOAS ANAERÓBIAS - LAGOAS FACULTATIVAS

• Área menor
• Efluente entra em uma lagoa de menor dimensão, porém
mais profunda.
• Predominam, portanto, condições anaeróbias
• Bactérias anaeróbias tem taxa metabólica e de
reprodução mais lenta

Fluxograma típico de sistema de lagoa anaeróbia - facultativa para tratamento de
efluentes

• Lagoa facultativa recebe carga de 40-50 % poluição do
efluente original
• Mais eficiente que a anterior; pode causar odores em
razão da etapa anaeróbia

LAGOA AERADA FACULTATIVA

Sistema aeróbio - dimensões ainda mais reduzidas
Principal diferença com relação à lagoa facultativa: suprimento
de oxigênio
Lagoa facultativa: O2 vem da fotossíntese
Lagoa aerada facultativa: usam-se aeradores

Fluxograma típico de sistema de lagoa aerada facultativa para tratamento de
efluentes

•Facultativa: oxigenação não mantém os SS na massa
líquida - formam lodo no fundo, decompondo-se
anaerobiamente
•Apenas DBO solúvel e finamente particulada permanece na
massa líquida, vindo a sofrer decomposição aeróbia.

• Em razão da mecanização, lagoas aeradas são menos
simples em temos de manutenção, comparada com
lagoa facultativa convencional.
• Porém: área necessária é menor, MAS
• Há maior consumo de energia elétrica…

Desenho esquemático de aerador mecânico
R. Motta - Petrobras

Aeradores em lagoa aerada para tratamento de efluente

Lagoas de decantação de biomassa:
• Lodo pode permanecer por 3 a 4 anos
• Após esse período pode ser enviado para
coprocessamento em cimenteira
• Lodo pode conter metais úteis para cimenteira

LAGOA AERADA DE MISTURA COMPLETA - LAGOA DE
DECANTAÇÃO

DECANTAÇÃO
• Volume ainda menor.
• Maior turbulência para garantir: oxigenação e todos os
sólidos em suspensão
• Mistura completa - alto grau de energia por unidade de
volume, com conseqüente total mistura dos constituintes.
• Em suspensão: m.o e bactérias (biomassa)
• Tempo de residência típico: 2 a 4 dias

LAGOA AERADA DE MISTURA COMPLETA
Fluxograma típico de sistema de lagoa aerada de mistura completa - lagoa de
decantação para tratamento de efluentes

DECANTAÇÃO
• Biomassa em suspensão - sai da lagoa junto com o
efluente tratado!
• Necessário lagoa de decantação - finalidade é permitir
sedimentação e acúmulo dos sólidos
• Sólidos permanecem por alguns anos no fundo da lagoa
• Removidos periodicamente (caro!)

SISTEMA COM LODO ATIVADO
(Activated sludge)

(Activated sludge)
• Princípio: aumentar concentração da biomassa em
suspensão no meio líquido
• No sistema anterior: há “reservatório”de bactérias ativas
na unidade de decantação
• Retornando essas bactérias a concentração das mesmas
será grandemente aumentada

Desenho esquemático do processo de lodos ativados
Ricardo Motta - Universidade Petrobras

Esquema genérico de tratamento de efluente com lodos ativados

• Sólidos: recirculados do fundo da unidade de decantação
por meio de bombeamento, de volta à unidade de
aeração.
• Concentração dos sólidos: + de 10 x superior à de uma
lagoa aerada de mistura completa
• Para manter sistema em equilíbrio: necessário retirar
aproximadamente a mesma quantidade de biomassa
aumentada por reprodução - lodo biológico excedente

FILTRO BIOLÓGICO

FILTRO BIOLÓGICO
• Conceito diferente do anterior
• Biomassa não cresce em tanque ou lagoa, mas
ADERIDA a um meio de transporte
• O filtro compreende: leito de material grosseiro (pedra,
ripas, plástico) sobre o qual o efluente (esgoto) é aplicado
sob a forma de gotas ou jatos.
• Percolação permite crescimento bacteriano na superfície
do substrato.

FILTRO BIOLÓGICO
Seção transversal de filtro biológico
Ricardo Motta - Universidade Petrobras

FILTRO BIOLÓGICO
• Sistemas aeróbios - ar circula e fornece oxigênio para os
microorganismos.
• A despeito do nome, função primária do filtro não é filtrar,
mas fornecer suporte para formação da película
microbiana.
• Controle da população microbiana se dá naturalmente.
• Lodo desalojado é removido em decantadores!

FILTRO BIOLÓGICO
Aspectos de um filtro biológico
Methods for Treating Wastewaters from Industry, Woodard & Curran, Inc., 2006

FILTRO BIOLÓGICO
Aspectos de um filtro biológico

FILTRO BIOLÓGICO
Circuito de filtro biológico com reciclagem. A reciclagem permite ao
operador o controle da carga hidráulica e mantém constante o fluxo do
afluente. Pode evitar odores.

FILTRO BIOLÓGICO
• Ao longo do percurso: matéria orgânica nos efluentes,
entra em contato com as bactérias que se desenvolvem
aderidas às pedras, sendo, assim, decomposta.
• Efluente tratado biologicamente: coletado por sistema de
drenagem no fundo do tanque e conduzido para as
unidades de decantação em seguida.

BIODISCOS

BIODISCOS
• Conjunto de discos, geralmente de plástico de baixo peso,
gira em torno de um eixo horizontal.
• Metade do disco é imerso no efluente a ser tratado
enquanto a outra metade fica exposta ao ar.
• Bactérias formam película aderida ao disco; quando
exposta ao ar é oxigenada. Película, quando novamente
em contato com o efluente, contribui para a oxigenação
deste.

BIODISCOS
Para testes em laboratório

Discos: geralmente menos de 3 metros de diâmetro
(plástico de baixo peso).
Microorganismos aderem às
superfícies rotativas, e ali crescem
até que toda a superfície do disco
esteja coberta por uma fina camada
biológica, com poucos milímetros de
espessura
BIODISCOS
http://www.naturlink.pt

BIODISCOS
• Quando a película cresce demasiadamente, se destaca dos
discos e permanece em suspensão no meio fluido, o que
contribui para a eficiência do processo.
• Sistema limitado para o tratamento de pequenas vazões.
Diâmetro máximo dos discos é pequeno; necessário grande
número de discos para vazões maiores

BIODISCOS
• Velocidade de rotação: 1-2 rpm; residência: 6 horas
• Mergulhados entre 40 e 60% no efluente a tratar.
• Começaram a ser utilizados na década de 70 para
emprego em estações de tratamento compactas.
• Têm menos problemas operatórios que os tanques
percoladores, porém são mais caros.

BIODISCOS
www.biodiscos.net
Quando a camada biológica atinge uma espessura crítica,
ela se desgarra dos discos. Organismos desgarrados são
mantidos em suspensão no meio líquido em razão do
movimento dos discos, aumentando a eficiência do sistema.

Finalidade do disco:
• Suporte para o crescimento da película microbiana
• Promove contato da película com o esgoto
• Mantém biomassa desgarrada dos discos em
suspensão
• Promove aeração do esgoto que se juntou ao disco
em cada rotação e do esgoto situado na parte
inferior, responsável pela imersão do disco.

Biodiscos com
ambiente favorável a
bactérias
nitirifcantes
Lagoa aerada
BIODISCOS
Esquema de tratamento de efluente com biodisco
para eliminação de nitrgênio (por exemplo...)

BIODISCOS
Cerca de 90% submerso

• Crescimento da película biológica: similar, em conceito,
ao filtro biológico.
• Diferença: microorganismos passam através do esgoto,
ao invés de o esgoto passar pelos microorganismos,
como nos filtros.
• Decantadores secundários - também necessários,
visando a remoção dos organismos em suspensão
BIODISCOS

Microorganismo: fixam-se sobre o
biodisco, formando o biofilme

REMOÇÃO DE NUTRIENTES
ETAPA FINAL DE TRATAMENTO

•Eliminação de compostos biodegradáveis (de carbono):
fundamental no tratamento biológico de efluentes (como já
visto…)
•Outra forma de poluição que deve ser eliminada: causada
por compostos contendo nitrogênio e fósforo!

Compostos nitrogenados e fosforados:
•Aumentam a demanda de oxigênio
•Provocam eutrofização nos corpos receptores
(crescimento intenso de algas e vegetação)
•Íon NH4
+ é tóxico para vida aquática

• Formas de fosfatos na água:
PO4
3-, HPO4
2-, H2PO4
-, H3PO4
• Depende do pH
• HPO4
2- mais comum

REMOÇÃO DO FÓSFORO
• Precipitação química - mais utilizado
• Reagentes:
•Sulfato de alumínio - Al2(SO4)3,
•sulfato ou cloreto férrico - FeCl3
•Cal - CaO

• Com cal o precipitado é a hidroxiapatita: Ca5OH(PO4)3
5Ca2+ + 4OH- + 3HPO4
2- = Ca5OH(PO4)3 + 3H2O
• Com Al e Fe formam-se respectivamente os sais
insolúveis
AlPO4
FePO4

• Adição de sementes melhora a cinética da reação de
precipitação (vantagem de reciclar sólidos)
• Aplicação dos reagentes é feita no decantador primário
ou no secundário, conforme o:
• Projeto
• Característica do efluente
• Resultado final desejado

• Processo biológico de remoção de P: via bactéria
Acinetobacter sp, em ambiente anaeróbico.
• Tratamento biológico converte a maior parte do P a ortho-
fosfatos.
• Essas formas podem ser removidas por precipitação
(como visto)
• Vários processos patenteados.

Nitrogênio pode apresentar-se no efluente como:
• N orgânico
• Amônia (NH3) residual ou orgânicos não transformados
• Nitritos (NO2
-) não completamente oxidados
• Nitratos (NO3
-)
Concentração máxima típica aceitável em efluentes
municipais: ~40 a ~10 mg/l

Forma do Nitrogênio Abreviação Definição
Gás amônia NH3 NH3
Íon amônia NH4
+ NH4
+
Nitrogênio amoniacal total NAT NH3 + NH4
+
Nitrito NO2
- NO2
-
Nitrato NO3
- NO3
-
Nitrogênio inorgânico total NIT NH3 + NH4
+ + NO2
- + NO3
-
Nitrogênio orgânico N org NT - (NH3 + NH4
+)
Nitrogênio total NT
Norgânico + NH3 + NH4
+ + NO2
- +
NO3
-
Formas de Nitrogênio (recapitulando)

NITROGÊNIO
• Origem natural: proteínas, clorofila, compostos
biológicos
• Origem antropogênica: despejos domésticos,
industriais, excrementos de animais, fertilizantes.

Nitrogênio orgânico pode ser convertido biologicamente para
amônia (NH3) ou amônio (NH4
+). Essas duas espécies são
conhecidas como nitrogênio amônia. O equilíbrio é:
NH4
+ = NH3 + H+
E a oxidação
NH4
+ + 3/2 O2 = NO2
- + 2H+ + H2O
NO2
- + 1/2 O = NO3
-
REMOÇÃO DO NITROGÊNIO

★ Nitrogênio orgânico pode ser convertido biologicamente
em amônia livre (NH3) ou no íon amônio (NH4
+)
★ Remoção biológica baseia-se em dois pontos principais:
1. Transformação (oxidação) da amônia em nitrito e
nitrato - bactérias Nitrosomonas e Nitrobacter, meio
aeróbio (NITRIFICAÇÃO).

2. Transformação dos nitratos em nitrogênio molecular -
bactérias Achromobacter, Aerobacter, Spirillium, entre
outras.
✴ Reação denominada DESNITRIFICAÇÃO - na ausência
de oxigênio, em condições anóxicas
✴ Anóxico - não é condição anaeróbia - ausência de
oxigênio!

• Princípio da desnitrificação: bactérias desnitrificantes utilizam
oxigênio da conversão dos nitratos, para a sua respiração,
deixando o nitrogênio livre - que é liberado para a atmosfera
(gás) .
• Necessário que a zona de desnitrificação do reator não
contenha oxigênio dissolvido suficientemente disponível no
efluente - as chamadas de zonas ANÓXICAS.

✴ Zonas ANÓXICAS - o oxigênio necessário à reação vem
predominantemente do NO3
-

1o passo: NITRIFICAÇÃO (ou oxidação da amônia): Amônia
(NH3) à Nitritos (NO2
-) à Nitratos (NO3
-)
2o passo: DESNITRIFICAÇÃO: (2NO3
-) à N2 + 3O2

Ou seja…
• Nitrificação: nitrogênio reduzido na forma de amônia ou
de íon amônio é oxidado quase completamente para
nitrito (NO2
-) e nitrato (NO3
-)
• Desnitrificação: nitrogênio completamente oxidado, na
forma do íon nitrato, é reduzido principalmente para
nitrogênio molecular, N2

• Bactérias desnitrificantes: utilizam o oxigênio dos nitratos
para a respiração e matéria orgânica para formação do
tecido celular.
• Porém só tem início quando a DBO já é reduzida e portanto
a matéria orgânica está pouco disponível.
• O que fazer…?

• Para possibilitar a desnitrificação - adiciona-se novamente a
matéria orgânica no efluente.
• Lodo recirculado ou, em alguns casos, uma fonte de matéria
orgânica qualquer - frequentemente é o metanol - CH3OH

• Desnitrificação pode ocorrer com bactérias em suspensão
ou aderidas a um meio inerte, como uma pedra ou plástico.
• No primeiro caso, bactérias desnitrificantes em suspensão,
no efluente - lodos ativados.
• No segundo, aderidas - biodiscos.

• Há outros métodos para remoção de nitrogênio:
•desorção gasosa (air stripping),
•cloração
•troca iônica
• Desnitrificação biológica é um dos mais eficientes e mais
comumente utilizados.

• Desorção gasosa (air stripping):
• Nitrito pode ser removido por cloração:
2NO2
- + Cl2 + 8H+ N2 + 4H2O + Cl-

✴ À medida que cloro é adicionado (gás, hipoclorito ou outro
composto de cloro solúvel em água e que forneça Cl-), o íon
nitrito é oxidado a gás nitrogênio e água.
✴ Gás nitrogênio: pouco solúvel em água, removido do sistema
deslocando o equilíbrio para a direita até que todo o nitrito
tenha sido removido

TRATAMENTO TERCIÁRIO
TECNOLOGIA DE TRATAMENTO DE
EFLUENTES

Tratamento Terciário última etapa do processo de
tratamento.
Remove compostos que não foram removidos nas etapas
anteriores ou para prover um tratamento adicional de
determinado composto.
continua…

• Processo destinado à remoção de poluentes específicos
(micronutrientes e patogênicos), além de outros poluentes
não retidos nos tratamentos primário e secundário.
• Geralmente utilizado quando se deseja obter efluente de
qualidade superior
• Conhecido também como “polimento” final

Ø Micro peneiramento
Ø Adsorção
Ø Oxidação química (POA)
Ø Troca Iônica
Ø Osmose reversa (ou inversa)
Ø Cloração
Ø Ultrafiltração
Ø Eletrodiálise
Tratamento terciário: algumas tecnologias

• Processos
de
oxidação
química,
onde
há
formação
de

radical
livre
de
hidroxila
(OH.),
como
agente

oxidante.
Processos Oxidativos Avançados (POA’s)
• Radical
hidroxila
possui
elevado
potencial
de

oxiredução,
levando
à
formação
d e
c o m p o s t o s

intermediários
mais
biodegradáveis.

POTENCIAL DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO
Agente Oxidante Potencial Redox
F 3,10 eV
OH. 2,80 eV
O. 2,42 eV
O3 2,07 eV
H2O2 1,70 eV

TIPOS DE POA’S
Fenton (Fe2+ + H2O2)
Ultravioleta (UV)
Ozonólise
H2O2/UV
O3/H2O2
O3/UV
Fenton / UV
Ozonólise
TiO2/UV
O3/UV/H2O2

Reação Fenton:
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH• + OH-
Espectro ultra-violeta:
• UV-A: 315 – 400 nm
Comprimento de onda longo
• UV-B: 280 – 315 nm
• UV-C: 100 – 280 nm (Aplicações ambientais)
Comprimento de onda curto

Ozonólise:
Reação Indireta → Formação de radicais hidroxila, pela
decomposição do ozônio
O3 + OH- → O2 + HO2
•
O3 + HO2
• → 2O2 + HO•

ADSORÇÃO

ADSORÇÃO
• Transferência de uma substância de uma solução para uma
fase sólida.
• Feita sem mudança química da substância (sem reação) -
fisisorção.
• Também pode ser feita uma adsorção química onde o
adsorbato reage com uma substância previamente
impregnada no adsorvente, através do compartilhamento ou
troca de elétrons (quimisorção)

ADSORÇÃO
• Carvão ativado: adsorvente mais utilizado.
• Tratamento completo de um efluente ou aplicado para
pré-tratamento de correntes a serem tratadas por
outros processos, como osmose reversa, para
melhorar tal tratamento e evitar incrustações nas
membranas.
• Também em pós-tratamentos como após algum
tratamento biológico ou de correção de pH.

ADSORÇÃO
• Carvão ativado: preparado a partir de matérias primas
carbonáceas: ossos, madeira, carvão mineral, coco,
etc..
• Ativação térmica: desidratação, carbonização e
aplicação de vapor (900˚C)

Carvão ativado
granulado
• Equação matemática que calcula a eficiência do processo denomina-
se ISOTERMA

Troca Iônica

Troca Iônica
• Processo físico no qual os íons dissolvidos em um líquido
ou gás interagem com íons sobre um meio sólido.
• Íons do meio sólido estão associados a grupos funcionais
• Meio sólido está imerso no líquido ou gás que se quer
tratar.

Troca Iônica
• Resinas: obtidas pela polimerização de vários compostos
orgânicos
• Resina catiônica - remove cátions: Zn2+, Ni2+, Mg2+, etc…
• Resina aniônica - remove ânions: SO4
2-, CrO4
2-, etc…
• Sentido das reações: depende da afinidade da resina
pelos diversos ions em solução: seletividade da resina

Seletividade depende:
• P e T
• Natureza e valência do íon
• Tipo de resina (gel ou macro)
• Grau de saturação
• Concentração Iônica da solução aquosa
• Força iônica

Catiônicas:
• Mais afinidade por cátions de maior valência
• De mesma valência - cátions maiores
Ex: Seletividade decrescente
Ba2+ > Ca2+ > Zn2+ > K+ > Na+ > H+

Aniônica:
• Mais afinidade por ânions fortes (sulfato, cloreto,
nitratos) sobre os fracos (carbonatos, bicarbonatos,
silicatos)
• Seletividade decrescente para ânions fortes sobre fracos
• H2SO4, HCl - regeneram catiônicas
• NaOH à quente - regeneram aniônicas
• São caras!

www.stihl.com.br
Colunas de troca Iônica para tratamento de água
www.upe.com.br

Processos de separação com membranas: vem se tornando
importantes como alternativas aos processos
convencionais de separação nas indústrias químicas,
farmacêuticas, biotecnologias, alimentos e de petróleo.
Diversos fatores contribuíram para o avanço cientíﬁco e
tecnológico dos PSM, ocorridos nos últimos 30 anos.
Dentre eles: menor consumo energético em comparação
aos processos de separação convencionais e a melhor
qualidade das membranas
Processos de Separação com Membranas (PSM)

✓ Uma
fase
é
a
alimentação
enquanto
outra
é
o
permeado.

✓ A
separação
ocorre
porque
a
membrana
tem
a
capacidade
de

transportar
um
componente,
a
partir
da
alimentação,
mais

eﬁcientemente
que
qualquer
outro
componente
presente
na

alimentação.

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Representação esquemática de duas fases
separadas por uma membrana

Filtração com Membranas
Inclui
• Microfiltração
• Ultrafiltração
• Nanofiltração
• Osmose Reversa
• Eletrodiálise

Filtração com Membranas
Equipamentos típicos de
ﬁltração com membranas
www.apv.com
www.pall.com
www.alfalaval.com

robertoemery@gmail.comFiltração com Membranas
Fonte: Petrobras

Filtração com Membranas – Unidades Modulares
Fonte: Petrobras

Caracterização da membrana

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Bomba de Pressurização
Membranas

Filtração com MembranasVantagens

·         Alta eﬁciência;
·         Poucas partes móveis;
·         Compactas e adequadas para uso em atividades com pouco
espaço disponível;

Desvantagens

·         Baixo ﬂuxo;
·         Manutenção;
·         Sensíveis a mudança na corrente de alimentação;
·         “Fouling”;
·       Necessitam de produtos químicos para limpeza que precisam !
ser descartados;
·         Alto investimento inicial (custo tem diminuído)

Filtração com membranas
Glicose, minerais,
surfactantes,pesticidas
Sais minerais, complexos
metálicos
Microfiltração
Ultrafiltração
Nanofiltração
Osmose reversa
Sólidos suspensão
Bactérias, vírus,
coloides, cor
Água
0,1
a
10
μm
0,005
a
0,05
μm
0,0005
a
0,005
μm
0,0001
a
0,001
μm
Observação: Gases dissolvidos (CO2, O2) não são removidos

Filtração
Ultrafiltration CONVENTIONAL FILTRATION
Sands
Algae and protozoans
Bacteria
Colloids
Humic
acids
Metal ions
Pesticides
Dissolved salts
Sugars
Molecular
weight
Viruses
Angström
MICRON
IONS MOLECULES MACRO MOLECULES MICRO PARTICLES MACRO PARTICLES
VISIBLE TO NAKED EYEOPTICAL MICROSCOPESCANNING ELECTRON MICROSCOPE
Note : 1 Angström = 10-10 meter = 10-4 micron
Reverse Osmosis
Nanofiltration
Microfiltration

OSMOSE REVERSA
(ou Inversa)

OSMOSE REVERSA (ou Inversa)
Osmose: fluxo natural de transporte de um solvente através de
membrana semi-permeável de uma solução diluída para uma
concentrada, em conseqüência da diferença dos potenciais
químicos dos dois lados da membrana.
Fluxo osmótico: até atingir um novo equilíbrio, quando há
igualdade dos potenciais químicos das soluções de ambos os
lados da membrana - alcançada em razão de diferença de
pressão existente entre os dois lados da membrana.

OSMOSE REVERSA
Osmose Reversa obtida pela aplicação mecânica de uma
pressão superior à Pressão Osmótica do lado da solução
mais concentrada.

OSMOSE REVERSA
• Princípio: permite a passagem de moléculas de água através
de uma membrana, a qual impede a passagem das
moléculas ou dos íons considerados poluidores.
• Usada basicamente para reduzir salinidade.
• Reduz também sílica e material orgânico coloidal com alto
peso molecular
• Não é normalmente aplicada sem pré-tratamento já que as
membranas estão sujeitas à incrustação e entupimento.

OSMOSE REVERSA
Com solvente puro em ambos os lados da membrana semi-
permeável (T,P): fluxo zero.
Com pressão no lado da solução de sais, superior à pressão
osmótica: inversão do fluxo no sentido da água pura.
Osmose Reversa: quando o solvente é transferido por pressão
externa de uma solução com alta concentração de soluto para
uma solução com concentração baixa de soluto.

OSMOSE REVERSA
• Utilizada na indústria para produção de água ultra-pura desde
1976.
• Sistema modular pode atingir capacidade superior a 13 mil m3/
dia
• É o nível final de processos de filtração disponíveis.
• Barreira a todos os sais dissolvidos e moléculas inorgânicas
bem como as orgânicas acima de PM 100.

Osmose reversa
http://www.bigbrandwaterﬁlters.com
Membrana típica para tratamento de água por osmose
reversa

Osmose reversa
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Bomba de Pressurização

Osmose reversa

NanoFiltração

NanoFiltração
Aplicações Principais
Abrandamento (remoção da dureza)
Remoção de orgânicos
Aplicações Principais:
Abrandamento
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!"#$%&'()"*+$
Remoção de orgânicos

Equipamentos de UF e MF
Aplicações Principais
Pré-tratamento
Remoção de O&G
Reúso de eﬂuente
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Ultraﬁltração
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Membranas
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Recapitulando…
Tratamento preliminar: remoção de sólidos grosseiros
Tratamento primário: sólidos sedimentáveis e parte de
matéria orgânica; sólidos dissolvidos
Tratamento secundário: mecanismos biológicos para
remoção de m.o. e nutrientes (P e N) e sólidos não
sedimentáveis e coloidais
Tratamento terciário: nutrientes, patogênicos, metais
pesados dissolvidos em baixa concentração

TECNOLOGIA DE TRATAMENTO
DE EFLUENTES
OPERAÇÕES UNITÁRIAS E PROCESSOS
PARA TRATAMENTO DE EFLUENTES E
REMOÇÃO DE CONTAMINANTES
VISÃO GERAL

Operações Unitárias e processos para tratamento de efluentes
CONTAMINANTE OPERAÇÃO OU SISTEMA DE
TRATAMENTO
Sólidos suspensos
Ø Gradeamento e cominuição
Ø Caixa de areia
Ø Sedimentação
Ø Filtração
Ø Flotação
Ø Coagulação / sedimentação
Orgânicos (biodegradáveis)
ØLodo ativado
ØFiltro biológico
ØDisco biológico (Bio disco)
ØVariações tecnológicas em lagoas
ØTratamento físico-químico
Orgânicos voláteis
ØAdsorção
Ø“Air stripping”
ØCaptura e tratamento do gás

TRATAMENTO
Patogênicos
Ø Tratamento com cloro, hipoclorito, bromo
Ø Ozonização
Ø Radiação UV
Ø Peróxido de hidrogênio
Nutrientes (N)
ØVariações do processo de nitrificação e
desnitrificação
ØTroca Iônica
Ø“Stripping”da amônia
Nutrientes (P)
ØAdição de sal metálico
ØAdição de cal
ØProcesso biológico

TRATAMENTO
Orgânicos refratários
Ø Adsorção em carvão ativado
Ø Ozonização terciária
Ø Osmose reversa
Ø Nanofiltração / Ultrafiltração
Ø Sistemas naturais (áreas alagadas, p .ex.)
Metais pesados
Ø Precipitação química
Ø Troca Iônica
Ø Sistemas naturais (áreas alagadas, p .ex.)
Sólidos orgânicos dissolvidos
Ø Osmose reversa
Ø Troca iônica
Ø Adsorção em carvão ativado
Ø Eletrodiálise
(Adaptado de Tchobanoglous, 1991)

ü Resumo das tecnologia de tratamento de
efluentes
ü Exemplo de circuito típicos de
tratamentos de água e esgoto

Pré-
Tratamento Tratamento primárioTratamento primário Tratamento secundárioTratamento secundário Tratamento terciárioTratamento terciárioTratamento terciário
Químico Físico Biológico Físico Químico Biológico
Fis-
Químico
•Gradea-
mento
•Caixa
desarenadora
•Equalização
•Coagulação
•Floculação
•Neutralizaçã
o
•Precipitação
•Decantação
•Flotação
•Filtração
•Filtros
biológico
•Biodisco
•Digestão
aeróbia
•Digestào
anaeróbia
•Nintrificação
•Denitrificação
•Remoção do
Fósforo
•Decantação
•Esterliziação
• Precipitação
• Oxidação
•Tratamentos
passivos
•Troca Iônica
• Adsorção
• Membranas
• OR
RESUMO DAS TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES

RESUMO DAS TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
Seleção das tecnologias e do regime de mistura:
•Resultado de um balanço AMBIENTAL e ECONÔMICO,
nos quais entram em consideração
Ø tecnologia disponível
Ø consumo de energia,
Ø disponibilidade de espaço e
Ø custos associados (ex.: mais terreno para lagoas facultativas).

Caracterização do eﬂuente Determinação do objetivo
Seleção das possíveis
tecnologias
Testes em laboratório e/ou
piloto
Projeto de uma ou mais
alternativas
Seleção de material para
equipamentos
Viabilidade econômica do
processo escolhido
Seleção e instalação do
processo
Fluxograma genérico
de seleção e
desenvolvimento de
um sistema de
tratamento de
eﬂuente
(adaptado de Industrial Waste Treatment
Handbook, 2nd Ed.,Elsevier, Inc., 2006)

Circuito típico de geração e tratamento de efluentes industriais (adaptado
de Industrial Waste Treatment Handbook, 2nd Ed.,Elsevier, Inc.)
Matéria prima
Poço
Descarga
Líquidos
SólidosEmissões
aéreas
Resíduos
Produtos Co-produtos
Reciclagem
água superficial
Descarte
Resíduos
sólidos
Processo
Industrial
Resíduos
Emissões
aéreas
sólidos
Líquidos
Tratamento do
efluente
Saída de água de
processo
Resíduos
Tratamento:
espessamento
deságue
secagem
Tratamento:
adicional
Emissões
aéreas
entrada
de água
Tratamento
Descarte
Tratamento
da água

Tratamento de Efluentes
Circuito típico com lodo ativado
ELEVATÓRIA DE
LODO BRUTO
DESAGUAMENTO
DIGESTOR
SECUNDÁRIO
ADENSAMENTO
ATERRO
EFLUENTE
TRATADO
ESGOTO
BRUTO
DECANTADOR
SECUNDÁRIO
ELEVATÓRIA DE
LODO ATIVADO
TANQUE DE
AERAÇÃO
DIGESTOR
PRIMÁRIO
GRADEAMENTO
CAIXA DE AREIA
DECANTADOR
PRIMÁRIO
Fonte: F. Gonçalves -
Petrobras

Ø Wastewater Engineering: Treatment, Disposal and Reuse, George Tchobanoglous e Franklin L. Burton,, 4ª.
Edição, McGraw-Hill, New York, 2002.
Ø Gestão Ambiental, Josimar Ribeiro de Almeida, Claudia dos S. Mello, Yara Cavalcanti, Thex Editora, Rio
de Janeiro, 2004.
Ø Ecology and our endangered life-supporting systems, Eugene Odum, Sinauer Associates, Inc.,
Massachusetts, EUA, 1993.
Ø Princípios Básicos de Tratamento de Esgotos, M. von Sperling, volume 2, ABES, Rio de Janeiro, 1996.
BIBLIOGRAFIA BÁSICA
Ø Seleção de indicadores de estado e avaliação de sensibilidade dos sistemas naturais às ações antrópicas,
Gustavo Araujo, Lais Alencar de Aguiar, Josimar Ribeiro de Almeida, Paulo Sérgio Moreira Soares e
Roberto de Barros Emery Trindade, Série Gestão e Planejamento Ambiental, no.2, CETEM –
www.cetem.gov.br, 2005
Ø Química Ambiental, Colin Baird, 2ª.Ed., Bookman, Porto Alegre, 2004.
Ø Tecnologia de sistemas passivos para o tratamento de drenagem ácida de minas, Roberto de Barros Emery
Trindade e Paulo Sérgio Moreira Soares, Série Gestão e Planejamento Ambiental, no.30, CETEM –
www.cetem.gov.br, 2004

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