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ÁGUAS RESIDUAIS URBANAS E INDUSTRIAIS COM CARACTERÍSTICAS EQUIVALENTES TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO i
ÁGUAS RESIDUAIS URBANAS E INDUSTRIAIS COM CARACTERÍSTICAS EQUIVALENTES
TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO
1. CARACTERÍSTICAS QUALITATIVAS.......................................................... 1
1.1 - Identificação ................................................................................................. 1
1.2 - Determinação ................................................................................................2
1.3 - Notas importantes no caso das águas residuais industriais (ARI) ..3
2. CARACTERÍSTICAS QUANTITATIVAS......................................................4
3. ETAPAS DE TRATAMENTO..............................................................................5
4. TIPOS DE TRATAMENTO.................................................................................6
4.1 - Operações e Processos Unitários ............................................................6
4.2 - Definição do Esquema de Tratamento ...................................................7
5. TRATAMENTO DE AFINAÇÃO (TERCIÁRIO)..........................................12
5.1 - Remoção de SST ........................................................................................12
5.2 - Remoção de Microorganismos.................................................................12
5.3 - Remoção de Azoto.....................................................................................12
5.4 - Remoção do Fósforo .................................................................................12
ÁGUAS RESIDUAIS URBANAS E INDUSTRIAIS COM CARACTERÍSTICAS EQUIVALENTES TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO 1
1. CARACTERÍSTICAS QUALITATIVAS
1.1 - Identificação
→ Óleos e gorduras
Areia
Matéria sólida grosseira (de grande dimensão)
→ Sólidos suspensos totais (SST)
→ Matéria orgânica dissolvida
Iniciadores indirectos
♦ Oxidabilidade (mg O2/L)
♦ Carência química de oxigénio (CQO, mg O2/L)
♦ Carência bioquímica de oxigénio (CBO520, mg O2/L)
Indicador directo
♦ Carbono orgânico total (COT, mg C/L)
→ Microorganismos
♦ Coliformes totais (nº CT/1000 mL)
♦ Coliformes fecais (nº CF/100 mL)
♦ Estreptococus fecais (nº EF/100 mL)
e, ainda, no caso de águas residuais industriais e dependendo do
sector industrial
→ substâncias tóxicas incluindo, entre outras, pH, metais pesados,
hidrocarbonetos e detergentes.
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1.2 - Determinação
→ Através da caracterização analítica de amostras representativas
de efluentes
→ Através da capitação atribuída aos constituintes principais, isto
é, com maior representatividade
♦ 60 g CBO5/hab.dia
♦ 90 g SST/hab.dia
♦ 10 g N/hab.dia
♦ 4 g P/hab.dia
♦ 2 x 109 nº CF/hab.dia
♦ 0,5 x 109 nº EF/hab.dia
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1.3 - Notas importantes no caso das águas residuais industriais (ARI)
1) O conceito de população equivalente: carga de poluição gerada na
unidade industrial equivalente à gerada num aglomerado urbano
com aquela população.
2) O conceito da compatibilidade de tratamento de ARI e ARU:
capacidade de degradação conjunta da matéria orgânica por
metabolismos biológicos medida através da relação CQO/CBO
(≤ 2,5, quanto maior, menor a compatibilidade e indica presença
de inibidores, por exemplo, substâncias tóxicas).
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2. CARACTERÍSTICAS QUANTITATIVAS
→ Quantidade de águas residuais urbanas
♦ 80% consumo em água
→ Quantidade de águas residuais industriais
♦ depende do processo de fabrico e, simultaneamente, do
consumo de água por circuito
(Variabilidade de volume de águas residuais ao longo do dia,
conduz à necessidade de, no caso das unidades industriais, se
proceder à EQUALIZAÇÃO de caudais com o objectivo de
laminação)
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3. ETAPAS DE TRATAMENTO
Sequencialmente
1. PRELIMINAR O & G Areia Matéria sólida grosseira
2. PRIMÁRIO SST
3. SECUNDÁRIO Matéria orgânica dissolvida
4. AFINAÇÃO (TERCIÁRIO)
SST, N, P, microorganismos
O nível de tratamento definido sempre em função do destino final do
efluente tratado (descarga no meio receptor, reutilização ou valorização).
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4. TIPOS DE TRATAMENTO
4.1 - Operações e Processos Unitários
Operações Físicas → Predominam forças físicas
Processos Químicos → Pressupõem adição de reagentes e reacções
químicas
Processos Biológicos → Predomina actividade biológica e têm aplicação
especial na remoção de matéria orgânica
biodegradável e nutrientes
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4.2 - Definição do Esquema de Tratamento
→ O número de etapas de tratamento é definido em função do
destino final do efluente e se este for descarga no meio
receptor, depende
♦ do meio receptor (de acordo com a legislação nacional
Decreto-Lei nº 236/98(1))
• das características qualitativas de montante
• das utilizações e respectiva sustentabilidade
♦ das características dos efluentes a tratar (concentração
de cada constituinte)
e permite estabelecer a eficiência de redução por constituinte
que no caso da matéria orgânica, pode obrigar a etapas em série
→ A selecção dos O&PU a integrar em cada etapa é feita com base
nas eficiências definidas. No caso da matéria orgânica, etapa
secundária, aplicam-se:
a) processos físicos-químicos
b) processos biológicos
(1) No caso de ARI ligadas a sistemas de redes urbanas, há que cumprir os regulamentos impostos pelas entidades gestoras destes.
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a) Processos físicos-químicos
→ Atingem a remoção da matéria orgânica (também associada a
SST) até 60%
→ Inclui:
♦ adição de reagentes coagulantes em dosagens elevadas
(100 a 500 mg/L)
♦ separação física dos precipitados da água residual
→ São realizados em
♦ reactores para mistura do reagente coagulante com as
águas residuais (com agitação mecânica), seguidos de
♦ órgãos para remoção de precipitados formados, por
clarificação
• decantação
• decantação + filtração
• filtração
conforme os objectivos finais (a filtração só é utilizada
quando o esquema de tratamento apenas inclui processo
físico-químico)
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→ Modo de realização
DIAGRAMA LINEAR TIPO (FASE LÍQUIDA)
SAIS DE
ALUMÍNIO OU FERRO
ÁGUA PARA LAVAGEM
AR DE LAVAGEM
↓ ↓
ÁGUAS RESIDUAIS → GRADAGEM →
REMOÇÃO DE
AREIA/O&G →
MISTURA RÁPIDA → DECANTAÇÃO → FILTRAÇÃO → EFLUENTE
↓ ↓
LAMAS ÁGUA DE LAVAGEM
DIAGRAMA LINEAR TIPO (FASE SÓLIDA)
LAMAS
DECANTAÇÃO
↓ ÁGUA DE LAVAGEM →
DECANTAÇÃO OU FLOTAÇÃO → ESPESSAMENTO → DESIDRATAÇÃO → LAMAS SECAS
↓
LÍQUIDO A
RECUPERAR
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b) Processos unitários biológicos
→ Remoção de
♦ Matéria orgânica dissolvida 95 - 99%
♦ SST 90 - 95%
através de metabolismos biológicos
• com adição de oxigénio molecular (processos
aeróbios)
• com utilização de oxigénio de compostos químicos
(processos anaeróbios)
→ Critérios de dimensionamento fundamentais
♦ Quantidade matéria orgânica (carga orgânica - kg CBO/dia)
♦ Concentração microorganismos (biomassa - g MLSS/m3)
♦ Quantidade de oxigénio (kg O2/dia)
→ Processos unitários biológicos aeróbios
♦ Reactores biomassa dispersa
• Lamas activadas
• Sistema de lagunagem
♦ Reactores biomassa fixa
• Leitos percoladores
• Discos biológicos
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→ Modo de realização
DIAGRAMA LINEAR TIPO (FASE LÍQUIDA)
ÁGUAS RESIDUAIS → GRADAGEM →
REMOÇÃO DE
AREIA/O&G →
DECANTAÇÃO PRIMÁRIA
→
REACTOR BIOLÓGICO →
DECANTAÇÃO SECUNDÁRIA →
EFLUENTE TRATADO
↓ ↓ ↓
SÓLIDOS
GROSSEIROS
AREIA +
O&G
LAMAS PRIMÁRIAS
RECIRCULAÇÃO
LAMAS
LAMAS
EXCESSO
DIAGRAMA LINEAR TIPO (FASE SÓLIDA)
LÍQUIDO A
RECUPERAR
LAMAS PRIMÁRIAS ↑
→ DIGESTÃO (*) → DESIDRATAÇÃO (**) → LAMAS SECAS
LAMAS SECUNDÁRIAS
(*) Digestão
→ anaeróbia
♦ sem oxigenação mecânica ♦ menor consumo de energia com aproveitamento de gás metano
→ aeróbia
♦ com oxigenação mecânica ♦ maior consumo de energia
(**) Desidratação
→ mecânica
♦ centrífugas ♦ filtros prensa
→ natural
♦ lagoa de lamas ♦ leitos de secagem
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5. TRATAMENTO DE AFINAÇÃO (TERCIÁRIO)
5.1 - Remoção de SST
→ Filtração em areia
5.2 - Remoção de Microorganismos
→ Filtração em areia
→ Desinfecção com UV
→ Desinfecção com ozono
→ Tecnologias membranas (microfiltração)
5.3 - Remoção de Azoto
→ Nitrificação / Desnitrificação biológica
5.4 - Remoção do Fósforo
→ Precipitação química
→ Processo biológico
Constituent transformation and removal processes (i.e., fate processes) in the environment
(Continued)
(Continued)
Important factors that must be considered when evaluating
and selecting unit operations and proc
(Continued)
(Continued)
Typical mixers used in wastewater treatment for rapid mixing:
(a) in-line static mixer with internal vanes,
(b) in-line static mixer with orifice for mixing dilute chemicals,
(c) in-line mixer,
(d) in-line mixer with internal mixer,
(e) high-speed induction mixer,
(f) pressurized water jet mixer with reactor tube.
Definition sketch for mixing:
(a) horizontal flow through a mixing tank equipped with an axial-flow impeller mixer and
(b) vertical flow through a mixing tank equipped with a radial-flow impeller mixer
High-rate clarification processes:
(a) ballasted flocculation,
(b) lamella plate clarification, and
(c) dense-sludge
Definitions of common terminology used for biological wastewater treatment a
Major biological treatment processes used for wastewater treatment
Suspended growth biological treatment process
(a-1) schematic and
(a-2) view of plug-flow activated-sludge process and
(b-1) schematic and
(b-2) view of complete-mix activated-sludge process
Attached growth biological treatment process
(a-1) schematic and
(a-2) view of of tricking filter with packing and
(b-1) schematic and
(b-2) view of tower tricking filter with plastic packing.
The tower filter is 10 m high and 50 m in diameter
Bath processes biomass growth phases
with changes in substrate and biomass versus time