1 conceitos introdutórios

ERNA | 4º ano 2012

Sistemas de Tratamento de Efluentes e Resíduos

ERNA | 4º ano 2012

1. Conceitos Introdutórios

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1. Conceitos Introdutórios

1. Conceitos introdutórios

2. Objectivos do tratamento, métodos e consideração de implementação

3. Operações físicas

4. Operações químicas

5. Operações biológicas

6. Sistemas de tratamento natural

7. ETARs de pequenas dimensões

1.1. Definição de água residual

1.2. Características da água residual

1.3. Composição água residual

1.4. Caracterização física1.5. Caracterização

química e bioquímica

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1.1. Definição de água residual1. Conceitos introdutórios

1.1. Definição de água residual1.2. Características da água residual1.3. Composição água residual1.4. Caracterização física1.5. Caracterização química e bioquímica

Água residualdefinição: água usada

em actividades humanas (domésticas, agrícolas, industriais, etc.), que contém resíduos resultantes dessas actividades

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Água residualQualquer água cuja

qualidade tenha sido afectada por acção do homem

Consumo de águaIncorporação nos produtosRefrigeraçãoTransporte

Água incorporada nos produtos

Água residual



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1.1. Definição de água residual Água residual - Origens

Águas Residuais Urbanas(Domesticas + Industriais + Pluviais)

Águas Residuais Domésticas (Act. Habitacional) (Fecais , Negras, Saponaceas)

Águas Residuais Industriais(Características em função do tipo e processo de produção)



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1.1. Definição de água residual Água residual -

Colectores

Sistemas públicos de drenagem de águas residuais, é o conjunto de obras, instalações e equipamentos inter-relacionados capazes de proporcionar a recolha e a evacuação das águas residuais domésticas, industriais e pluviais, em condições que permitam, conservar, proteger ou restabelecer a qualidade do meio receptor e do ambiente em geral.


1.1. Definição de água residual1.2. Características da água residual1.3. Composição água residual1.4. Caracterização física1.5. Caracterização química e biouímica

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Água residualQualquer água cuja qualidade tenha

sido afectada por acção do homem

Origem: Águas domésticas Comércio Industria Agricultura Turismo Águas da chuva Infiltrações Hospitalar

Podem ser colectadas no sistema de recolha de efluentes domésticos/ industriais



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Contem materia (organica e inorganica) dissolvida e suspensa:provenientes de água superficial ou

subterrânea (agua bruta para consumo)

adicionadas e produzidas em reacções químicas e bioquímicas (agua potavel)

adicionadas no decurso da utilização da água de abastecimento público

carregadas pelas águas pluviais introduzidas com a água de

infiltração nos colectoresproduzidas por reacções químicas e

bioquímicas durante o transporte adicionadas durante o transporte no

sistema de drenagem



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Quando as Aguas Residuais não são tratadas, decomposição da materia orgânica:Cheiros desagradáveisMicro-organismos patogénicosMuitos nutrientes para o MA

Tratamento para:Remoção, reutilização, e devolução ao

ambienteConhecer:

ConstituintesImpactos quando despejados no MATransformação e destino destes

constituintesMétodos de tratamento para remoção

ou alteração dos constituintesMétodos para beneficiar os RS gerados




Objetivo do tratamento

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Caracteristicas Organolépticas Cor Odor Sabor

Caracteristicas Fisico-Quimicas (Principais) Temperatura (Fisica) Turvação (Fisica) Sólidos Totais (Fisica) pH Acidez e Alcalinidade Dureza Óxigenio dissolvido Carência de Oxigénio Azoto Cloretos Nitratos

Caracteristicas biológicas Animais, plantas, bactérias, vírus



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Caracteristicas OrganolépticasCor

Origem natural inorgânica (compostos metálicos presentes)

Origem orgânica (animal ou vegetal)

Origem Industrial (descarga de efluentes industriais)

Cor Aparente (como se apresenta)

Cor Verdadeira (após remoção de matérias em suspensão)

OdorSabor

Indicadores de poluição - existência de impurezas orgânicas

Caracteristicas Subjectivas!! Dificeis de medir!!



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Características Físico-químicas TemperaturaInfluencia na velocidade das reacções químicas, crescimento dos microorganismos, velocidade de sedimentação, entre outros…TurvaçãoConstata a presença de partículas coloidais não sedimentáveis e de sólidos suspensosSólidos TotaisÉ o critério mais simples de medição da carga poluente duma água residual. Este inclui os sólidos dissolvidos e os sólidos suspensos



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Sólidos Totais

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Características Físico-químicas pH

O pH duma água residual permite verificar qual o seu carácter (ácido, neutro ou alcalino)

pH = - log 10 [H+] (0 ≤ pH ≤14)

águas ácidas, pH< 7;águas neutras, pH= 7;águas alcalinas, pH> 7.

Acidez e Alcalinidade

Determina o número de equivalentes de ácido forte para neutralizar a amostra até ao ponto de equivalência.

- alcalinidade de uma água como a capacidade de neutralizar ácidos



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Características Físico-Químicas DurezaA dureza de uma água reflecte a natureza das formações geológicas com as quais ela esteve em contacto. É devida à presença de catiões metálicos bivalentes (Ca 2+) (Mg 2+). Oxigénio dissolvidoPermite a determinação da quantidade de carga de poluentes orgânicos existentes na amostra. A solubilidade do oxigénio depende de diversos factores: a pressão atmosférica, a temperatura e a salinidade. À medida que a temperatura e a salinidade aumentam a solubilidade do oxigénio diminui.



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Características Físico-Químicas Carência de OxigénioCarência bioquímica de oxigénio

(CBO);Carência química de oxigénio (CQO);Valor ao permanganato ou

oxidabilidade (VP);Carbono orgânico total (COT).

CBO representa a quantidade de oxigénio consumido na oxidação, por via biológica, das matérias orgânicas biodegradáveis presentes na água durante cinco dias.

CQO mede a quantidade de oxigénio necessária para oxidar quimicamente, em determinadas condições, a matéria orgânica

VP tem objectivos semelhantes ao da CQO, mas o agente oxidante químico utilizado (K2MnO4)

COT consiste na sua combustão rápida em aparelho especial e a altas temperaturas

Azoto Cloretos



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Características biológicasAnimais, plantas, bactérias,

vírusO conhecimento destes organismos é util para:-Avaliação das condições de massa de água-Determinação da toxicidade dos efluentes de aguas residuais rejeitadas no meio ambiente-Observação da eficácia da vida biológica nas ETARs

-Considera-se a contagem de bactérias coliformes como indicador da presença de microorganismos patogénicos e de aguas residuais de origem fecal



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1.3. Poluentes presentes na água residual

Água Residual – mistura complexa de matéria mineral e orgânica sob varias formas:Particulas flutuantes e/ou

suspensãoParticulas coloidaisProdutos em solução e em

emulsãoMicroorganismos:

Bactérias, protozoários, virus e ovos de Platelmintas



Constituintes químicosOrgânicos

Carbohidratos, gorduras e óleos, pesticida, fenóis, proteínas, surfactantes, compostos orgânicos voláteis

Inorgânicos Alcalinos, cloretos, metais pesados, azoto, pH, fósforo,

compostos de enxofreGases

Sulfureto de hidrogénio, metano, oxigénio

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As águas residuais domésticas são constituídas por mais de 99% de água.

As substâncias ocorrem em: Suspensão (fibras de papel,

dejectos e matérias minerais): Hidratos de carbono Lenhinas Gorduras (carbono, hidrogénio e oxigénio) Proteinas Detergentes sintéticos e produtos da

decomposição (enxofre, azoto e fósforo)

Solução Matéria Orgânica Nutrientes Inorganicos (azoto e fósforo) Sais Dissolvidos

Substancias Tóxicas (orgânicos ou Inorgânicos)

Microorganismos PatogénicosOutros Poluentes



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Sólidos suspensos Provocam: Depósitos de lama e situações

anaeróbicas Compostos orgânicos biodegradáveis

Hidratos de carbono, gorduras, etc Medidos em CQO – Carência química de

oxigénio e CBO – Carência bioquímica de oxigénio

Podem levar ao consumo do oxigénio dissolvido na água, provocando a redução da vida existente nos corpos de água

Organismos patogénicos Responsáveis pela transmissão de doenças

(bactérias, virus) Nutrientes

Crescimento de vida aquática não desejada, contaminação dos lençóis freáticos

Poluentes prioritários (carcinogénicos, etc) Antibióticos e hormonas Orgânicos refractários (resistentes aos métodos

tradicionais de tratamento) Metais pesados Inorgânicos dissolvidos



QUAIS OS SEUS EFEITOS

???

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1.3. Poluentes presentes na água residualConstituintes Razão de Importância Sólidos Suspensos Sólidos Suspensos podem levar à formação de depósitos de lamas e a condições anaeróbicas

quando as águas residuais não tratadas são depositadas no meio ambiente aquático

Orgânicos Biodegradáveis

São compostos principalmente por proteínas, hidratos de carbono e gorduras e são medidos principalmente em termos de CBO e CQO. Se não forem tratados e deitados no meio ambiente, a sua estabilização biológica pode levar à depleção dos recursos naturais de oxigénio e ao desenvolvimento de condições sépticas.

Patogénicos Doenças que podem ser transmitidas por organismos patogénicos e que podem estar presentes nas águas residuais.

Nutrientes Tanto o azoto como o fosforo, juntamente com o carbono, são nutrientes essenciais ao crescimento. Quando descarregados no meio aquático, estes nutrientes podem levar ao crescimento de vida aquática indesejada. Quando descarregadas grandes quantidades em terras, também pode levar à poluição doe agua subterrânea.

Poluentes prioritários

Determinados compostos organicos e inorgânicos de acordo com as suas propriedades carcinogénicas, mutagenicas, teratogénicas, ou alta toxicidade. Muitos deste compostos podem ser encontrados em aguas residuais.

Orgânicos refractarios

Estes orgânicos tendem a resistir aos tratamentos convencionais. Exemplos: surfactantes, fenóis, e pesticidas.

Metais pesados São normalmente adicionados as aguas residuais através de actividades comerciais e industriais e terão de ser removidos em caso de agua ser reutilizada.

Inorgânicos Dissolvidos

Tais como o Cálcio, sódio, e sulfatos são adicionados as aguas originais para uso domestico e poderão ter de ser removidos as aguas residuais para serem reutilizadas.

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1.4. Caracterização física1. Conceitos introdutórios


Base Aplicação Unidade

Densidade Massa de solução/unidade de volume

kg/m3

Percentagem por volume

(Volume de soluto x 100)/(Volume total de solução)

% (volume)

Percentagem por massa

(Massa de soluto x 100)/ (massa soluto + solvente)

% (massa)

Rácio volumétrico

Milimetros/Litros mL/L

Massa por unidade de volume

Microgramas / Litro de solução

mg/L

Miligramas /litro de solução

Mg/L

Gramas/metro cubico de solução

g/m3

Racio massico Miligramas/10^6 miligramas

ppm

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1.5. Caracterização química e bioquímica1. Conceitos introdutórios


Base Aplicação Unidade

Molalidade Moles de soluto / 1000 gramas de solvente

mol/kg

Molaridade Moles de soluto /Litro de solução

mol/L

Fracção molar Moles de soluto/moles de solução

Normal Equivalentes de soluto/litro de solução

equiv/L

Miliequivalentes de soluto/Litro de solução

meq/L

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CBO – Carência bioquímica de oxigénioCBO5 dias – esta medida envolve a

avaliação do oxigénio dissolvido usado pelos micro-organismos na oxidação bioquímica da matéria orgânica

É usado para: Determinar a quantidade aproximada de

oxigénio que vai ser necessária para estabilizar a matéria orgânica presente

Para determinar o tamanho das ETARs Para determinar a eficiência de alguns

processo de tratamento Para determinar o cumprimento com as

licenças de emissão de efluentesCQO – Carência química de oxigénio

Matéria orgânica oxigenada através de um agente oxidante muito forte num meio ácido (exemplo Cr2O7-2)

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1.5. Caracterização química e bioquímica



Teste efectuado em caso de aguas com pouca carga de microorganismos

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Parâmetros a analisar:Sólidos totais Sólidos depositáveisCarência bioquímica de oxigénio

Carbono Orgânico TotalAzotoFósforoCloretosSulfatosAlcalinidadeGordurasColiformes totaisCompostos orgânicos totais

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Água residual municipal …

1.5. Caracterização química e bioquímica

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Objectivos do tratamento - Pos-tratamentoDeposição das lamas - métodos

Aplicação nos solos Queima em aterro Incineração Distribuição e marketing Descarga nos oceanos Outros

Reutilização de águas Aplicação nos solos; Irrigação de

campos golf; Água de arrefecimento industrial; Recarga de lençóis de água; Usos não potáveis

Deposição de efluentes Capacidade de assimilação dos meios Modelação matemática do que acontece Transformações que podem ocorrer:

oxidação, conversão bacteorológica, decaimento natural, fotossíntese e respiração



1 conceitos introdutórios

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