TRATAMENTO BIOLÓGICO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS

(1)

TRATAMENTO BIOLÓGICO

DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Partida,

Operação,

Controle

de

Processo e Análise de Problemas

Operacionais

APRESENTADOR:

(2)

Processo Biológico

• Objetivos:

– oxidar a matéria orgânica através da atividade dos

microorganismos

• Condições ótimas:

– pH (6,5 a 8,5)

– Temperatura (< 40 oC)

– Ausência de metais pesados e substâncias tóxicas

– Vazão contínua

(3)

Processos Anaeróbicos

• Efluentes com DQO elevadas (> 10.000

mg/L)

• Eficiências de 40 a 85 % de remoção de

DQO

• Reações mais lentas

• Processo mais sensíveis à variações de

carga e vazões

(4)

Processos Anaeróbicos

(5)

Processos Anaeróbicos

• reatores de fluxo

ascendente

(UASB)

Efluente Bruto

Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB)

Efluente

Tratado

Saída de Gás

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Processos Aeróbicos

• Maiores eficiências de remoção de

DBO/DQO ( > 90 %)

• Maior geração de lodo em relação ao

anaeróbico

• Processo mais estável

• Utilizados principalmente em casos

(7)

Processos Aeróbicos

• Lagoas Aeradas

• Lodos Ativados por Batelada (LAB)

• Lodos Ativados convencional (aeração

+ decantador)

• Lodos Ltivados com flotação (aeração +

flotador)

(8)

Processos Aeróbicos

(9)

Processos Aeróbicos

(10)

Processos Aeróbicos

• Lodo Ativado convencional (aeração +

(11)

Processos Aeróbicos

• Lodo Ativado com flotação (aeração +

(12)

Processos Aeróbicos

(13)

Definição do Projeto

• Caracterização quantitativa e qualitativa

– Importância de se definir a correta vazão dos efluentes

– Tipo de Amostragem

• Simples

• Composta

• Proporcional

– Preservação das amostras

– Eleição do laboratório

– Confiabilidade dos resultados

(14)

Implantação do Projeto

• Aquisição dos equipamentos

• Obras civis

• Montagem

• Comissionamento

– ETE concluída

– Equipe de operação já contratada

– Presença de técnicos da montadora/construtora

– Testes em vazio x carga

(15)

Partida (Start-up)

• Requisitos

– Efetuado comissionamento

– Encher aeração com água industrial

– Produtos químicos comprados

– Laboratório de monitoramento interno montado

• Avaliar

necessidade

de

aclimatação

dos

microorganismos

(16)

Operação – Lodos Ativados

• Monitoramentos gerais recomendados

– Vazão de alimentação (mais contínua possível)

– Verificar eficiência dos tratamentos primários

• Remoção de óleos e graxas

• Remoção de metais pesados

• Remoção de inibidores

(17)

Operação – Lodos Ativados

• Balanceamento de Nutrientes

– Relação DBO:N:P de 100:5:1

– Dosagem de uréia e ácido fosfórico

– Monitorar residual (nitrogênio NTK de 2 a 5 mg/L e

fósforo de 0,1 a 0,3 mg/L)

Tanque de Preparação e

Bombas Dosadoras

(18)

Operação – Lodos Ativados

• Aeração

– pH no tanque de aeração (ideal de 7,00 a 8,00)

– Grau de mistura (evitar a decantação de sólidos)

– Oxigênio dissolvido (mínimo de 2,00 mg/L)

– Microbiologia

• Tipos de microorganismos

– bactérias

– protozoários

– pedunculados

– rotíferos

– nematóides

• Microscópio

(19)

(20)

(21)

Controle de Processo – Lodos Ativados

• Parâmetros de Controle

– Fator F/M

)

3 (

)

/

(

)

/

(

)

/

3 (

m

Vtae

L

mg

SSVTA

L

mg

DBO

d

m

Q

M

F

⋅

=

[d

-1

_]

(22)

Controle de Processo – Lodos Ativados

• Parâmetros de Controle

– Índice Volumétrico de Lodo (IVL)

1000

30 ⋅

=

SSTTA

RS

IVL

_[mL/g]

(23)

Controle de Processo – Lodos Ativados

• Parâmetros de Controle

– Idade do Lodo (vida útil dos microorganismos)

esquema 1

SSVrec

VDD

SSVtae

Vtae

IL

*

=

[dias], sistemas com decantador

_{ou flotador}

VDL

Vtae

IL

=

[dias], sistemas MBR

esquema 2

• Objetivo do descarte de lodo: renovação da população

de microorganismos

(24)

Atendimento Legislação

• DBO/DQO de Entrada e Saída

• Oxigênio Dissolvido

• Resíduo Sedimentável 60 minutos (RS60 < 1 mL/L)

• Sólidos Suspensos Totais no Efluente Tratado (SST)

• pH (5,00 a 9,00)

• Temperatura (< 40 oC)

• Nitrogênio amoniacal e Fósforo

• Demais itens da legislação ambiental estadual e

(25)

Principais Problemas Operacionais

• Problemas Mecânicos

– Equipamentos principais em stand-by

– Gerador para quedas de energia

– Manutenções preventivas

(26)

Principais Problemas Operacionais

• Problemas na Aeração

– deficiência de oxigênio (odor e queda de eficiência)

– mistura inadequada (decantação de sólidos)

– turbulência elevada (quebra de flocos)

– ondas

– espuma

• identificar tipo de espuma

• tomar medidas corretivas

(27)

Principais Problemas Operacionais

• Problemas no Decantador

– Ideal é um efluente final claro e límpido

– Perda de Sólidos

(28)

Perda de Sólidos (cont.)

Causas

Medidas Corretivas

Problemas nos equipamentos (removedor de lodo,

bombas de descarte/reciclo)

•verificar se o removedor de lodo está funcionado

adequadamente

•verificar se as borrachas raspadoras de fundo estão

intactas

•observar o nivelamento dos vertedores

série-periférico

Sobrecarga hidráulica

• verificar o valor da velocidade de escoamento

superficial. Se for superior a 24 m3/m2/d, poderá

haver arraste de lodo. A solução não é tão fácil,

pois aumento de área indica a necessidade de

construção de novo decantador

(29)

Perda de Sólidos

Sobrecarga de sólidos

- verificar a carga de sólidos da unidade. O

valor recomendado é de no máximo 146

kg/m2/d

- reduzir o SST na aeração, aumentando o

descarte de lodo

- reduzir a recirculação de lodo e avaliar

comportamento do sistema

- utilizar auxiliares de decantação (FeCl3,

polímeros, PAC ou Al2(SO4)3). Trata-se

de medida paliativa e emergencial

- se não houver outra alternativa, aumentar a

área de decantação, com a construção de

nova unidade

(30)

Principais Problemas Operacionais

• Bulking filamentoso

- Presença de microorganismos filamentosos:

• Baixo OD na aeração

• Nutrientes em dosagem insuficiente

• pH fora de faixa

• Variação de carga orgânica

• Elevado teor de sulfetos

• F/M < 0,05 d-1

- Seletores anaeróbicos

- Auxiliares de decantação

- Choque anaeróbico

(31)

Principais Problemas Operacionais

• Bulking disperso

– ausência de microorganismos filamentosos:

• Carga orgânica elevada

• Aeração excessiva

(32)

(33)

(34)

Exemplo de Tratamento Físico-Químico

Gradeamento + Parshall + Elevatória

(35)

Exemplo de Tratamento Físico-Químico

Equalização

(36)

Exemplo de Tratamento Físico-Químico

Correção do pH + Coagulação

(37)

Exemplo de Tratamento Físico-Químico

Flotador

(38)

Exemplo de Tratamento Físico-Químico

Flotador – Concha Raspadora

(39)

Exemplo de Tratamento Biológico

Aeração – Ar Difuso

(40)

Exemplo de Tratamento Biológico

Flotador

(41)

Exemplo de Tratamento Biológico

Flotador

(42)

Exemplo de Tratamento Biológico

Desaguamento de Lodo

(43)

Exemplo de Tratamento Biológico

Efluente Tratado

(44)

(45)

Casos de Reuso

• Quando a estação for bem operada e as eficiências

atingidas forem elevadas, dependendo do caso e do

tipo de indústria, o reuso poderá ser possível

• Exemplos

– Shopping CenterVale – São José dos Campos – SP

– Petrom – Petroquímica de Mogi das Cruzes – SP

– Saint- Gobain Abrasivos – Igarassu - PE

(46)

CenterVale Shopping

• Inauguração: 28 de Maio de 1987

• Área Construída: 102.852,50 m

2

• Área Bruta Locável: 46,7 mil m

2

• Área do Terreno: 90.559,49

• Número de Lojas: 230

• Fluxo de Pessoas: 1.200.000/ mês

• Empreendedores: Ancar Ivanhoe Shopping Center, Real Engenharia e Incorporações e Real

Engenharia Investimentos

(47)

CenterVale Shopping

• Trata-se de um shopping-center localizado em São José dos

Campos – SP. Possuía uma estação de tratamento de efluentes

líquidos com concepção de lodos ativados.

• O projeto de adequação englobou as seguintes alterações:

– Instalação de peneira estática

– Sistema de correção do pH

– Substituição do sistema de oxigênio puro por ar difuso

– Substituição do decantador secundário por flotador por ar dissolvido

– Instalação de tanque de condicionamento de lodo e filtro-prensa

(48)

CenterVale Shopping

• Foram mantidas as seguintes unidades

– Tanques de equalização

– Sistema de ozonização

• O efluente tratado é reutilizado em:

– vasos sanitários

– irrigação das áreas verdes

• A capacidade do sistema de tratamento é de 15 m

3 _/h

(49)

CenterVale Shopping

(50)

CenterVale Shopping

(51)

CenterVale Shopping

Torta

Filtro-Prensa

(52)

COMPARATIVO ENTRADA E SAÍDA DA ETE

(53)

CenterVale - Tratamento e reuso da água

• DBO bruta 700 mg/L / DBO tratada < 5 mg/L

• Retorno do investimento pela economia de

(54)

PONTOS DE REUSO DA ÁGUA

(55)

Reciclagem do óleo comestível

• Todo o óleo utilizado nos restaurantes do CenterVale Shopping

é coletado e reciclado, reduzindo entupimentos na rede de

esgoto e proliferação de insetos, evitando a poluição de rios e

córregos

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Petrom - Tratamento e reuso da água

• Tratamento

– Primário (flotação para remoção de óleos e graxas)

– Primeiro estágio biológico (aeração + flotador)

– Segundo estágio biológico (MBR)

– Centrífuga

• Investimento: R$ 5.200.000,00 (2007)

(57)

• ÁREA TOTAL

400.000 m²

• ÁREA CONSTRUÍDA

25.000 m²

• FUNCIONÁRIOSE

COLABORADORES

Aprox. 200

(58)

Produtos e Capacidade Produtiva

• ANIDRIDO FTÁLICO 82.000 TON/ANO

Estabilizantes de PVC, Fenolftaleína, Secantes p/ tinta,

Aromatizantes e Corantes

• PLASTIFICANTES 108.000 TON/ANO

Mangueiras, Calçados, Brinquedos, Fios e cabos

• ÁCIDO FUMÁRICO:

- TÉCNICO 4.000 TON/ANO

- FEED GRADE

(59)

Estação de Tratamento de Efluentes

• Inicialmente haviam duas estações de tratamento, sendo uma

para o efluente industrial e outra para o efluente sanitário,

ambas com a concepção do sistema de valo de oxidação.

• Havia um projeto de adequação que encontrava-se

paralisado visando tratar os dois efluentes em conjunto.

• O projeto de adequação aproveitou as unidades existentes e

foi direcionado para o atendimento legal do limite de 10 mg/L

de DBO para o efluente tratado, exigido pela Cetesb.

• A concepção do novo sistema possui:



Tratamento físico-químico (remoção de plastificante)



_{Tratamento biológico (lodo ativado com flotação)}



_{Polimento por membranas (MBR)}

(60)

Estação de Tratamento de Efluentes

• As unidades do tratamento são:

–

Peneira estática (esgoto sanitário)

–

Tanque de equalização do efluente industrial

–

Tanques de neutralização e coagulação

–

Flotador primário

–

Tanque de equalização do efluente industrial após físico-químico

–

Tanque de aeração

–

Flotador biológico

–

Tanque de membranas (MBR)

–

Tanque de Lodo

–

Centrífuga

• Investimento: R$ 5.200.000,00 (2007)

• Vazão: 10 m3/h

(61)

-

Área Ocupada: 1.150 m

2 -

Capacidade Total do Sistema: 240 m

3 _/dia

-

Vazão de Tratamento Atual: 120 m

3 _{/dia ( 100 m}

3/

_{dia efluente industrial e 20 m}

3 _{/dia de esgoto sanitário)}

(62)

O tratamento físico-químico é iniciado quando o efluente industrial é transferido da Unidade de Produção

de Plastificantes para o tanque de equalização. Sua homogeneização e mistura é efetuada através de um

sistema de recirculação através de bombas

.

(63)

Tanques de Neutralização e de Adição de Polieletrólito

O efluente equalizado é transferido para o tanque de neutralização onde é dosada Soda

Cáustica a fim de se promover a correção do pH dos efluentes na faixa de 4 a 6. Em seguida,

é adicionado polímero que promove a coagulação dos efluentes.

(64)

Esta unidade foi projetada para promover a

remoção das partículas oleosas e sólidos

suspensos. No flotador o ar comprimido é

dissolvido juntamente com o efluente

proveniente do Tanque de Coagulação. No

interior do flotador ocorre o surgimento de

microbolhas de ar que arrastam as partículas

oleosas e os sólidos em suspensão para a

superfície do equipamento. Através de um

removedor de superfície, o produto suspenso

é coletado e enviado, por gravidade, para o

tanque intermediário e reutilizado na Unidade

de Plastificantes e o efluente clarificado é

enviado, por gravidade, para o tanque de

equalização para alimentação do tratamento

biológico.

(65)

O pH de saída do tratamento físico-químico varia

de 4 a 6. Assim, é necessária a correção até a faixa

de 7 a 8,5 ideal para o tratamento biológico. A

correção é automática, com a dosagem em linha

de Soda Cáustica.

Na aeração são reunidos os efluentes industriais

pré-tratados com o pH corrigido e os esgotos

sanitários. Esse tanque é dividido em três células

de mesmo volume, cada uma com capacidade de

500 m

3 _{, totalizando 1.500 m}

3 _{. A profundidade}

útil do tanque é de 6,00 metros.

A aeração é realizada será através de difusores de

ar comprimido do tipo membrana de bolhas finas.

O Oxigênio é gerado por três sopradores

instalados e sua vazão controlada por medidores

de Oxigênio Dissolvido no interior de cada célula.

Para um melhor controle do processo e economia

de energia todos os motores elétricos possuem

inversores de frequência.

(66)

Esta unidade tem a função de clarificar o efluente proveniente dos tanques de aeração assim como

promover o adensamento do lodo biológico, sendo necessária dosagem de polímero.

O lodo biológico adensado é encaminhado a um tanque de acúmulo para posterior reciclo à aeração e

recalque ao tanque de descarte de lodo para desaguamento em centrífuga.

O efluente clarificado do flotador é encaminhado, por gravidade, para o tanque de tratamento por

membranas para polimento final do efluente

.

(67)

(68)

O objetivo deste segundo estágio de aeração é efetuar o polimento final do efluente

de modo a enquadrá-lo aos padrões de qualidade do corpo receptor. A clarificação

do efluente é dada pela membranas de ultrafiltração o que garante uma qualidade

excelente ao efluente final.

A remoção de bactérias e vírus através da filtração produz um efluente final

desinfectado, sendo possível a sua utilização em muitas aplicações industriais .

A utilização de um processo de Ultrafiltração serve como uma barreira física que

não permite a passagem e escape de sólidos para o efluente final. Assim o processo é

mais estável e seguro do que os sistemas de lodos ativados convencionais.

O efluente final será encaminhado diretamente para utilização como água de

reposição em torres de resfriamento.

(69)

(70)

(71)

Nesta unidade são desaguados os lodos biológico dos

dois estágios de aeração (tratamento biológico e tanque

de membranas) que são reunidos no tanque de descarte

de lodo. O condicionamento do lodo será feito através da

adição de polímero na linha de alimentação da

centrífuga.

O lodo desaguado é armazenado em caçamba metálica

até

sua

destinação

final

que

será

para

co-processamento.

O clarificado é enviado, por gravidade, para o tanque de

equalização do processo físico-químico para posterior

recalque ao tanque de aeração.

(72)

(73)

Objetivo:

• Reuso: Make up das Torres de Resfriamento

• Vazão de Make-Up: 550 m3/dia

• Vazão da água tratada: 144 m3/dia

Justificativa:

• Efluente zero: não haverá lançamento de efluente no corpo receptor

• Não há necessidade de tratamento complementar

• Baixa carga orgânica

• A água encontra-se desinfectada

• Turbidez reduzida

• pH neutro

(74)

Local

DQO

DBO

SST

SSV

OG

Fenol

Efluente Bruto

3.740

64 2,7

Efluente Equalizado

3.370

39 Efluente Doméstico

272

58 Flotador

74 Membranas (água tratada)

19

9

3 0,003

Reator 1

2.684

2.090 Reator 2

2.625

2.245 Reator 3

Membrana (efluente)

9.634

6.937 Retorno Lodo

17.020 Monitoramento

Unidades: mg/l

(75)

Saint-Gobain Abrasivos

• Unidade de Igarassu - PE

• O projeto de adequação englobou as seguintes alterações:

– Tratamento primário (2004)

– Segundo estágio de aeração com:

• Tanque de Anoxia

• Tanque de Aeração com Membranas (MBR)

– Objetivos:

• Redução de nitrogênio amoniacal para valores < 20 mg/L

• Redução da DQO residual

• Investimento no MBR: R$ 800.000,00 (2011)

• Vazão: 2,00 m3/h

(76)

Saint-Gobain Abrasivos

• Atualmente o efluente vem sendo reutilizado para fabricação

de colas e limpeza de equipamentos

(77)

Saint-Gobain Abrasivos

• Resultados:

– N-amoniacal < 5 mg/L

– DQO < 300 mg/L (DQO bruto 30.000 mg/L)

– DBO < 10 mg/L

(78)

(79)

Controle de Processo

Esgotos

Descarte/

Reuso

Lodo Ativado

1,8 a 6,0 m

TR = 3 a 14 d

Aerador

Aterro/

Compostagem

Decantador ou

Flotador

Descarte

Reciclo

SST 3.000 a 5.000 mg/L

(80)

Esgotos

Descarte

Reuso

Lodos Ativados por Membranas

MBR

4,00 a 7,0 m

TR = 1 a 3 d

Aerador

Aterro

Compostagem

Descarte

SST 10.000 a 20.000 mg/L

Controle de Processo