Níveis de tratamento

Segundo Lin (2014), as instalações de tratamento de águas residuais são projetadas para acelerar o processo de purificação natural que ocorre em águas naturais e para remover contaminantes nas águas residuais que poderiam interferir com o processo natural nas águas receptoras. O esgoto contém quantidades variáveis de sólidos em suspensão e flutuantes, matéria orgânica, e fragmentos de detritos. Sistemas de tratamento de águas residuais convencionais são combinações de processos físicos, biológicos e químicos para remover suas impurezas.

A remoção de poluentes no tratamento de esgotos visa adequar o efluente tratado aos padrões vigentes de qualidade para lançamento em corpos receptores. O nível e a eficiência do tratamento estão associados a esta qualidade desejada.

Os métodos de tratamento de esgotos domésticos são simplesmente classificados em três categorias principais: primário (processo físico), secundário (processo biológico), e superior ou avançado (combinação dos processos físico, químico e biológico). Cada categoria deve incluir dispositivos de tratamento preliminar, desinfecção e gestão dos lodos (tratamento e eliminação) (LIN, 2014).

Os sistemas preliminares são projetados para remover e/ou cortar materiais maiores em suspensão e flutuantes, bem como remover sólidos inorgânicos pesados e quantidades excessivas de óleo e graxa. O objetivo do tratamento preliminar é proteger o equipamento de bombeamento e as unidades de tratamento subsequentes. Sistemas preliminares consistem em: dispositivos de medição de vazão e reguladores, racks e telas, moedores, cortadores e trituradores, desarenadores, reservatórios de pré-aeração, e cloração. A qualidade das águas residuais não é substancialmente melhorada por tratamento preliminar (LIN, 2014).

Segundo Davis (2010), no sistema de gradeamento, os sólidos passam, em alta velocidade, através de lâminas cortantes de grelhas estacionárias que envolvem o conjunto. Pode estar localizada a jusante das caixas de areia para reduzir o desgaste no mecanismo de corte, mas tipicamente são colocadas em frente das caixas de areia para evitar trapos, sacos, e outros detritos que possam sujar o equipamento de remoção de areia. Tal como as caixas de areia, os canais são construídos com um bypass e dispositivo para isolar o canal, quando é necessária a manutenção.

Toda areia, cascalho, vidro quebrado, casca de ovo, e outros materiais que tenham uma velocidade de sedimentação substancialmente maior do que o material orgânico nas águas residuais é chamado de sólido grosseiro. A remoção destes sólidos é fornecida para proteger equipamentos mecânicos de abrasão e desgaste; reduzir a formação de depósitos em dutos e canais; e reduzir a frequência de limpeza que é necessária por causa de sólidos grosseiros acumulados. Como segundo objetivo, mas não menos importante, o sistema de remoção de sólidos separa a areia a partir do material orgânico nas águas residuais. Esta separação permite que o material orgânico possa ser tratado em processos subsequentes (DAVIS, 2010).

O objetivo do tratamento primário é reduzir a velocidade de fluxo do efluente suficientemente para permitir a sedimentação de materiais sedimentáveis, removendo cerca de 50% a 70% de sólidos totais em suspensão a partir do efluente. Materiais flutuantes também são removidos por raspadores. Quando produtos químicos são aplicados, a maior parte do material coloidal, bem como os sólidos sedimentáveis, é removida totalizando 80% a 90% de sólidos suspensos totais. Unidades auxiliares, tais como dosadores químicos, dispositivos de mistura, floculadores e gestão de lodo (tratamento e descarte do biossólido), são necessários se não há mais tratamento. Durante o processo de tratamento primário, a atividade biológica nas águas residuais é negligenciável (LIN, 2014).

O tratamento secundário é utilizado para remover a matéria orgânica solúvel e coloidal que permanece após o tratamento primário. Apesar de o tratamento secundário remover sólidos em suspensão através de processos físico-químicos, normalmente predominam processos biológicos. Os processos de tratamento secundário podem remover mais de 85% de DBO5 e SST. No entanto, eles não são eficazes para a remoção de nutrientes (N e P), de metais, de matéria orgânica não biodegradável, bactérias, vírus e outros micro- organismos (LIN, 2014).

O tratamento avançado pode ser definido como métodos e processos que eliminam os contaminantes da água residual mais do que o tratamento convencional. O termo, tratamento avançado, pode ser aplicado a qualquer sistema que segue o tratamento secundário, sendo chamado de terciário nestes casos, e ao sistema que modifica ou substitui uma etapa no processo convencional. O objetivo do tratamento avançado é especificamente reduzir SST, SDT, DBO, nitrogênio orgânico, nitrogênio amoniacal, nitrogênio total, ou fósforo (LIN, 2014).

Segundo Von Sperling (2005), o tratamento terciário tem como objetivo a remoção de poluentes específicos (usualmente tóxicos ou compostos não biodegradáveis) ou ainda, a remoção complementar de poluentes não suficientemente removidos no tratamento secundário.

A Tabela 3.1 apresenta os níveis de tratamento de esgotos relacionados a remoção que promovem, enquanto que a Tabela 3.2 mostra as características principais dos níveis de tratamento de esgotos.

Tabela 3.1: Níveis do tratamento de esgoto.

Nível Remoção

Preliminar  Sólidos em suspensão grosseiros (materiais de maiores dimensões e areia) Primário  Sólidos em suspensão sedimentáveis

 DBO em suspensão (associada à matéria orgânica componente dos sólidos em suspensão sedimentáveis)

Secundário  DBO em suspensão (caso não haja tratamento primário: DBO associada à matéria orgânica em suspensão, presente no esgoto bruto)

 DBO em suspensão finamente particulada (caso haja tratamento primário: DBO associada à matéria orgânica em suspensão não sedimentável, não removida no tratamento primário)

 DBO solúvel (associada à matéria orgânica na forma de sólidos dissolvidos, presentes, tantos nos esgotos brutos, quanto no efluente do eventual

tratamento primário, uma vez que sólidos dissolvidos não são removidos por sedimentação)

Terciário  Nutrientes

 Organismos patogênicos

 Compostos não biodegradáveis

 Metais

 Sólidos inorgânicos dissolvidos

 Sólidos em suspensão remanescentes

Fonte: VON SPERLING (2005).

Segundo Gloyna (1971), os poluentes podem ser classificados como biodegradáveis ou não biodegradáveis. Poluentes como, materiais inorgânicos, não são biodegradados, e uma vez presentes na água podem ser diluídos, mas não reduzidos necessariamente em quantidade. Outros poluentes são alterados por forças físicas, biológicas e químicas, e por causa dessas mudanças o material orgânico instável em águas residuais domésticas pode ser convertido em substâncias inofensivas. Do mesmo modo, alguns resíduos industriais podem ser convertidos em efluentes estáveis.

Tabela 3.2: Principais características dos níveis de tratamento de esgoto.

Item Nível de tratamento

Preliminar Primário Secundário

Poluentes removidos  Sólidos grosseiros  Sólidos sedimentáveis  DBO em suspensão  Sólidos não sedimentáveis  DBO em suspensão fina  DBO solúvel  Eventualmente nutrientes  Eventualmente patógenos Eficiências de remoção -  SS: 60 a 70%  DBO: 25 a 35%  Coliformes: 30 a 40%  DBO: 60 a 98%  Coliformes: 60 a 99% Mecanismos de tratamento predominantes

 Físico  Físico  Biológico

Cumpre padrões de lançamento usuais?

 Não  Não  Usualmente sim

Aplicação  Montante de elevatória  Etapa inicial de todos os processos de tratamento  Tratamento parcial  Etapa intermediaria de tratamento mais completo  Tratamento mais completo (para remoção de matéria orgânica)

O tratamento secundário é composto pelas unidades de tratamento preliminar podendo ou não incluir as unidades do tratamento primário. Tem como objetivo a remoção da matéria orgânica tanto dissolvida quanto em suspensão. Os processos desse tratamento visam acelerar a degradação da matéria orgânica que ocorre naturalmente nos corpos receptores. Para isso, o tratamento secundário conta com uma etapa biológica composta por reações bioquímicas realizadas por micro-organismos sobre a matéria orgânica.

Os dispositivos para tratamento secundário podem ser divididos em dois grupos: processos de crescimento anexos e suspensos. Os processos de crescimento anexados (filme) são filtros biológicos e filtros de areia intermitentes. Os processos de crescimento em suspensão incluem lodos e suas modificações, como tanques de estabilização de contato (aeração), reatores em batelada sequenciais, digestores anaeróbios e aeróbios, filtros anaeróbios, lagoas de estabilização, e lagoas ativadas aeradas (LIN, 2014).

Os métodos de tratamento podem dividir-se em operações e processos unitários que integrados definem os sistemas de tratamento. Os principais sistemas de tratamento de esgotos domésticos, frequentemente empregados em países de clima quente como o Brasil, em nível secundário são apresentados na Tabela 3.3.

Tabela 3.3: Sistemas de tratamento em nível secundário e suas subdivisões.

Sistemas de tratamento Subdivisões de sistemas de tratamento Lagoas de estabilização  Lagoa facultativa

 Lagoa anaeróbia - lagoa facultativa

 Lagoa aerada facultativa

 Lagoa aerada de mistura completa-lagoa de decantação

 Lagoas de alta taxa

 Lagoas de maturação Disposição no solo  Infiltração lenta

 Infiltração rápida

 Infiltração subsuperficial

 Escoamento superficial

 Terras úmidas construídas Sistemas anaeróbios  Filtro anaeróbio

 Reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente (UASB)

 Reator anaeróbio - pós-tratamento Lodos ativados  Lodos ativados convencional

 Lodos ativados por aeração prolongada

 Lodos ativados de fluxo intermitente

 Lodos ativados com remoção biológica de nitrogênio

 Lodos ativados com remoção biológica de nitrogênio e fósforo

Reatores aeróbios com biofilmes

 Filtro de baixa carga

 Filtro de alta carga

 Biofiltro aerado submerso

 Biodisco

Fonte: VON SPERLING (2005).