Tratamento Preliminar em Estação de Tratamento de Esgoto

O tratamento preliminar consiste na remoção de sólidos grosseiros, areia e gordura, mediante operações físicas de gradeamento, peneiramento, sedimentação e retenção; na degradação de óleos, graxas, e sólidos flutuantes (escuma) pelo tratamento biológico (reator de degradação de gordura); e no tratamento adequado dos gases produzidos nessas unidades.

Conforme descrição da Water Environment Federation (1998), os equipamentos e unidades do tratamento preliminar devem atender a três requisitos básicos: remover os sólidos grosseiros; proteger equipamentos e tubulações contra entupimentos e obstruções; e melhorar o desempenho das unidades de processo a jusante, atenuando picos de vazões, carga orgânica ou ambos (PRADO, 2006).

Aterro sanitário Reciclagem Incineração Compostagem Outros

O tratamento preliminar é a primeira “barreira” nas Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs), sendo essencial para o sucesso das próximas etapas, pois permite a proteção dos dispositivos de transporte e de tratamento do esgoto, tais como: bombas, tubulações, raspadores, removedores, aeradores, etc. Dessa forma, promove-se a diminuição do acúmulo de gordura nas unidades, atenuação de problemas de corrosão e incrustação, prevenindo odores desagradáveis e o mau funcionamento desses dispositivos e remove parcialmente a carga poluidora, contribuindo para melhorar o desempenho das unidades subsequentes.

Na sequência é apresentada uma abordagem sucinta sobre gradeamento e desarenação do tratamento preliminar.

2.3.1. Gradeamento

O gradeamento é uma das mais antigas operações utilizadas na remoção de sólidos de grandes dimensões, tais como: pedaços de tecido, papel, plásticos, metais, madeira, restos vegetais, animais mortos, ossos, dentre outros, os quais podem prejudicar ou interferir na operação de bombas e equipamentos das estações de tratamento.

O gradeamento é a operação pela qual são retidos e removidos o material flutuante e a matéria em suspensão com dimensões maiores que as aberturas das grades. Segundo Jordão e Pessoa (2005) as principais características da unidade de remoção de sólidos grosseiros são:

• Espaçamento das barras: as grades costumam ser classificadas em grosseiras, médias e finas. Quando há necessidade de remover sólidos de menores dimensões, pode-se incluir grades classificadas como ultrafinas (Tabela 2.2).

• Dimensões das barras: devem ser adequados ao tipo de esgoto a ser tratado. De acordo com o espessamento, as barras deverão ser suficientemente robustas para suportar os impactos e esforços impostos pelos procedimentos operacionais.

• Inclinação das barras: pode ser instalada verticalmente ou inclinada ao longo da largura de escoamento. Geralmente as que apresentam dispositivos de remoção de resíduos manuais são inclinadas para facilitar a operação de limpeza. A inclinação varia entre 30º a 45º com a horizontal para grades grosseiras e de 45º a 60º para grades médias e finas. Inclinações menores que 30º geram grandes extensões do canal da grade e inclinações maiores que 60º são utilizadas para grades de limpeza mecanizada contínua, pois o material retido pode se desprender da grade e voltar ao canal afluente nos intervalos de limpeza.

• Forma das barras: geralmente são barras retas, principalmente se o espaçamento entre as barras for pequeno, mas existem as grades de barras curvas com limpeza mecanizada através de ancinho giratório. As barras também podem ter diferentes seções: retangular ou com arestas arredondadas, circulares. Esse fator influência diretamente na perda de carga do sistema.

• Dispositivo de remoção: a remoção pode ser mecânica ou manual e tem como finalidade evitar represamento do esgoto no canal a montante, e consequentemente elevação do nível e aumento excessivo da velocidade do líquido entre as barras, provocando o arraste do material que se pretende remover. Os dispositivos manuais são usados para estações de pequeno porte ou em estações de grande porte, com espaçamento grande entre barras, para a proteção do sistema mecanizado de limpeza a jusante, e consistem na limpeza das grades com a utilização de um ancinho ou garfo. Já os sistemas mecanizados são utilizados em estações de médio e grande porte ou em sistemas com espaçamento pequeno entre as barras, que exigem limpeza contínua. Tabela 2.2 – Espaçamento entre barras da unidade de remoção de sólidos grosseiros

Fonte: Jordão e Pessôa (2005).

Como complementação na remoção dos sólidos grosseiros, geralmente utilizam-se peneiras com pequenos espaçamentos para remover os resíduos mais finos. Essas dispõem de aberturas de 0,25 a 6 mm e são classificadas em estáticas ou móveis, em função do tipo de remoção do material retido.

As peneiras estáticas (Figura 2.6) são modelos projetados para promover a autolimpeza. A retenção do material retido se dá através do efeito do fluxo durante o processo de peneiramento. Estas não requerem energia e não possuem peças moveis, apresentando baixo custo de operação e manutenção, no entanto, requerem maior área. As peneiras rotativas (Figuras 2.7 e 2.8) são constituídas de cilindros giratórios, formados pelas barras de aço inoxidável, através dos quais passa o esgoto, retendo-se assim o material que se pretende remover.

Tipo de grade Polegadas Milímetros

Grades grosseiras Acima de 11/2 40 a 100

Grades médias 3/4 a 11/2 20 a 40

Grades finas 3/8 a 3/4 10 a 20

Grades ultrafinas 1/4 a 3/4 3 a 10

Figura 2.6 – Fotografia de uma peneira estática.

Fonte: http://www.environquip.com.br/peneira-estatica.htm.

Figura 2.7 – Fotografia de uma peneira rotativa horizontal – ETE Valinhos- SP

Figura 2.8– Fotografia de uma peneira rotativa em canal – ETE Limeira- SP

Existem no mercado diferentes tipos de equipamentos para a remoção de sólidos grosseiros, dentre eles pode-se destacar as grades de barras de secção retangular com limpeza manual (Figura 2.9 a) e as grades de limpeza mecanizada do tipo escada (Figura 2.9 b), do tipo cremalheira (Figura 2.9 c), do tipo corrente transportadora (Figura 2.9 d).

Figura 2.9 – Fotografia de diferentes tipos de equipamentos para a remoção de sólidos grosseiros: (a)

grade retangular com limpeza manual – ETE Limeira- SP; (b). grade do tipo escada – ETE Monjolinho-SP; (c) grade do tipo cremalheira – ETE ABC- Região Metropolitana de São Paulo; (d) grade do tipo corrente transportadora – ETE Conduta Rio Claro- SP.

2.3.2. Desarenadores

Os desarenadores são unidades que priorizam a remoção de detritos constituídos por sólidos abrasivos e não putrescíveis através da sedimentação dos mesmos. Os desarenadores devem ser capazes de remover partículas densas (ρs = 2400 kg.m-3 _{a 2600 kg.m}-3_{) maiores}

que 0,15 mm ou, pelo menos, aquelas com tamanho superior a 0,20 mm (WEF, 1998).

A finalidade da remoção desse material no tratamento de esgoto é a de minimizar efeitos adversos ao funcionamento das partes componentes das instalações a jusante bem como os impactos nos corpos receptores, principalmente devidos ao assoreamento.

As finalidades da remoção de areia em estações de tratamento de esgoto são: • Evitar abrasão nos equipamentos e tubulações;

• Reduzir a possibilidade de obstrução em tubulações, tanques, sifões, orifícios, calhas; • Reduzir acúmulo de areia no fundo de reatores, de modo geral;

(a)

(c) (d)

(b)

• Reduzir a acumulação de material inerte na manta de lodo dos reatores anaeróbios e, consequentemente, no processo de tratamento da fase sólida (presença de areia causa desgaste nos equipamentos de desaguamento do lodo);

• Facilitar o transporte líquido, principalmente à transferência de lodo, em suas diversas fases.

A unidade de remoção de areia, conhecida como caixa de areia ou desarenador, é constituída de dispositivos de retenção e remoção. Os dispositivos de retenção condicionam o escoamento do esgoto a velocidades que permitam separar o material denso que deseja remover, o qual deve ser armazenado em compartimento apropriado para posterior remoção. A velocidade do escoamento horizontal de escoamento é usualmente em torno de 0,30 m.s-1. Acima desse valor, acarreta o arraste de partículas menores do que se deseja remover. Velocidade em torno de 0,15 m.s-1 causará, também, a sedimentação da matéria orgânica, provocando odores desagradáveis devido a sua decomposição (JORDÃO e PESSÔA, 2005).

A areia retida deve ser frequentemente removida e adequadamente armazenada, e a remoção desta pode ser manual ou mecanizada. A remoção manual exige a paralisação da unidade de retenção, de modo que, com a drenagem do liquido retido na câmara, a areia pode ser facilmente removida. Na remoção mecânica não acontece esse inconveniente da paralisação da unidade, pois esta conta com dispositivos transportadores de areia, que removem continuamente a mesma, acumulada em depósitos, especificamente projetados.

Segundo Jordão e Pessôa (2005) as unidades desarenadoras podem ser classificadas em função das seguintes características:

• De acordo com a forma: prismática (seção retangular ou quadrada), cilíndrica (seção circular);

• De acordo com a separação de fases sólido-líquido: por gravidade (natural e aerada), por centrifugação (vórtex e centrífuga);

• De acordo com a remoção: manual (ciclone separador) e mecanizada (raspador, bombas centrífugas, air lift, roscas transportadoras) e;

• De acordo com o fundo: plano (prismática com poço), inclinado (prismática aerada), e cônico (vórtex).

As unidades desarenadoras mais utilizadas são: seção retangular e quadrada com escoamento horizontal, aeradas e de remoção por vórtice ou separadores vorticosos.

Os desarenadores retangulares de escoamento horizontal com limpeza manual são os mais antigos removedores de areia utilizados. Este tipo de unidade deve ser projetado de tal 48

forma que a velocidade longitudinal seja mantida praticamente constante e o mais próxima de 0,3 m.s-1. Usualmente, são empregados em ETEs de pequeno a médio porte e em algumas elevatórias de esgoto, com medição de vazão e controle de velocidade através de calha tipo Parshall.

Os desarenadores quadrados de escoamento horizontal são sedimentadores de nível constante, operados com tempos de detenção hidráulica inferiores a 1 minuto. Como essas unidades são desprovidas de dispositivos de controle de velocidade de escoamento, parte da matéria orgânica sedimenta durante os períodos de vazões baixas. Portanto, para adequado funcionamento dessas unidades, é necessária a utilização de equipamentos para lavagem e posterior classificação da areia (WEF, 1998). A remoção de areia é mecanizada e realizada mediante raspagem de fundo com braços duplos de movimento circular até depósito lateral.

As unidades aeradas são caracterizadas pela introdução de ar difuso ao longo de uma de suas paredes laterais, próximo ao fundo da unidade, com a finalidade de promover o fluxo helicoidal, de forma espiral, perpendicular ao eixo longitudinal de escoamento do esgoto na câmara de sedimentação. As partículas com velocidade de sedimentação maior sedimentam na câmara de acumulação de areia, enquanto a matéria orgânica é mantida em suspensão. A quantidade de ar utilizada deve ser devidamente ajustada para que não haja carreamento dos grãos de areia, nem remoção da matéria orgânica particulada (METCALF & EDDY, 2003).

Além da remoção da areia, as caixas aeradas podem promover separação dos óleos, graxas e gorduras, presentes no esgoto, da massa líquida. Tal processo ocorre mediante aderência às bolhas de ar introduzidas pelo sistema de aeração, sendo levadas à superfície e formando uma camada de material flutuante, o qual é removido pelo raspador de escuma da ponte rolante e encaminhado à calha de coleta.

Os desarenadores de remoção por vórtice ou separadores vorticosos são unidades cilíndricas, nas quais o esgoto é introduzido tangencialmente, criando um padrão de escoamento helicoidal na direção do fundo da unidade. A separação sólido-líquido ocorre pela ação combinada de dois campos de aceleração: o gravitacional e o centrífugo (PRADO, 2006).