SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES

1. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES CARACTERIZAÇÃO QUANTITATIVA DOS ESGOTOS Exercício . 1 Calcula o equivalente populacional (EP) de uma industria que possuem os seguintes dados: Vazão = 120 m3/d Concentração de DBO = 2000 mg/L Contribuição per capita = 0,054 Kg/hab.dia

2. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES CARACTERIZAÇÃO QUANTITATIVA DOS ESGOTOS Exercício . 2 Qual o equivalente populacional da empresa D´AVO, que trabalha com abate de frango e cuja concentração é da ordem de 34.500 mg/L e uma vazão de 400.000 L/d. sendo que a mesma esta inserida dentro do município de Várzea Paulista, cuja população é de 300.000 habitantes, e cuja per capita é de 42g/hab.d. Haverá impacto significativo com esta cidade se este fluente for lançado in-natura no córrego pinheirinho que tem uma vazão que corresponde a 150 m3/h e a concentração igual a 5 mg/L?

3. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES CARACTERIZAÇÃO QUANTITATIVA DOS ESGOTOS Exercício 3: • Um matadouro abate 60 cabeças de gado e 100 porcos por dia. Dar as características estimadas do efluente quanto à: a)Carga de DBO produzida b)Equivalente Populacional (EP) c)Vazão de esgotos Sendo que: Para abater 1 boi/2,5 porcos necessita-se de: 0,5 – 3 m3/unid de água É produzido: 0,5 – 5 kg/unid de DBO 1.000 - 5.000 (mg/L) de concentração

4. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES • CARACTERIZAÇÃO QUALITATIVA DOS ESGOTOS • Parâmetros de qualidade • Esgotos domésticos contêm aproximadamente 99,9% de água • 0,1% - sólidos orgânicos e inorgânicos, suspensos e dissolvidos e microrganismos • Tradução do caráter ou potencial poluidor do despejo • Necessidade de tratamento dos esgotos • - Utilização de parâmetros indiretos

5. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES CARACTERIZAÇÃO QUALITATIVA DOS ESGOTOS Parâmetros de qualidade

6. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES

7. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES • CARACTERIZAÇÃO QUALITATIVA DOS ESGOTOS • Principais parâmetros • Sólidos • Indicadores de matéria orgânica • Nutrientes • - Indicadores de contaminação fecal

8. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES CARACTERIZAÇÃO QUALITATIVA DOS ESGOTOS SÓLIDOS • Classificação por tamanho e estado sólidos em suspensão sólidos dissolvidos • Classificação pelas características químicas sólidos voláteis sólidos fixos • Classificação pela sedimentabilidade sólidos em suspensão sedimentáveis sólidos em suspensão não sedimentáveis

9. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES CARACTERIZAÇÃO QUALITATIVA DOS ESGOTOS SÓLIDOS Classificação pelo tamanho

10. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES CARACTERIZAÇÃO QUALITATIVA DOS ESGOTOS SÓLIDOS Classificação pelo tamanho • Separação feita através de filtração Membrana com porosidade entre 0,45 e 1,2 pm Sólidos retidos — em suspensão (particulados) Sólidos que passam — dissolvidos (solúveis)

11. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES CARACTERIZAÇÃO QUALITATIVA DOS ESGOTOS SÓLIDOS Aparelho de filtração Estufa de secagem

12. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES CARACTERIZAÇÃO QUALITATIVA DOS ESGOTOS SÓLIDOS Classificação pelas características químicas • Sólidos submetidos a temperaturas de 500 °C Fração orgânica oxidada (volatilizada) Permanência da fração inerte (não oxidada)

13. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES CARACTERIZAÇÃO QUALITATIVA DOS ESGOTOS SÓLIDOS Classificação pela sedimentabilidade Valor expresso em mL/L — Cone Imhoff SÓLIDOS SEDIMENTÁVEIS (30 mm) CONE IMHOFF (1 hora

14. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES CARACTERIZAÇÃO QUALITATIVA DOS ESGOTOS SÓLIDOS Distribuição típica no esgoto doméstico bruto

15. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES • CARACTERIZAÇÃO QUALITATIVA DOS ESGOTOS • MATÉRIA ORGÂNICA • • Mistura heterogênea de compostos orgânicos • Compostos de proteínas (40% a 60%) • Carboidratos (25% a 50%) • Gorduras e óleos (8% a 12%) • Uréia, surfactantes, fenóis, pesticidas, metais e outros (menor quantidade) • “Causadora do principal problema de poluição • nos corpos d’água”

16. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES CARACTERIZAÇÃO QUALITATIVA DOS ESGOTOS MATÉRIA ORGÂNICA Distribuição no esgoto bruto Classificação quanto à forma e tamanho • em suspensão (particulada) • dissolvida (solúvel) Classificação quanto à biodegradabilidade • inerte (não biodegradável) • biodegradável

17. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES CARACTERIZAÇÃO QUALITATIVA DOS ESGOTOS MATÉRIA ORGÂNICA Métodos de determinação Métodos indiretos: medição do consumo de oxigênio •Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5) •Demanda Ultima de Oxigênio (DBO) •Demanda Química de Oxigênio (DQO) Métodos diretos: medição do carbono orgânico total •Carbono Orgânico Total (COT)

18. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES • CARACTERIZAÇÃO QUALITATIVA DOS ESGOTOS • MATÉRIA ORGÂNICA • Métodos de determinação • Conceitos de OD • A existência de oxigênio dissolvido nas águas (OD), é uma necessidade fundamental para a subsistência da vida aquática. A maioria das espécies de peixes necessita de pelo menos 3 mg O2 dissolvido por L de água para sobreviver • - A 20 – 25 oC - níveis máximos de OD na água - de 8 a 7 mg/L. • Aumento de temperatura - diminuição na solubilidade de O2 na água • Temperatura de ebulição – O2 = zero.

19. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES Conceitos de OD, DQO e DBO O lançamento de esgotos e efluentes industriais contendo substâncias orgânicas sobre os corpos d´água leva ao consumo do pouco O2 disponível na água por conseqüência de reações do tipo: Mat. Org + O2 (aq) → CO2 (aq) + H2O

20. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES DBO (Demanda Biológica de Oxigênio) “Quantidade de oxigênio requerida por microrganismos aeróbios para a oxidação de compostos orgânicos presentes na fase líquida” Quantidade de oxigênio requerida estabilizar, através de processos bio químicos, a matéria orgânica Importância Sanitária: Avaliação da eficiência de sistemas de tratamento de esgotos sanitários e efluentes industriais • Principal efeito ecológico da poluição orgânica • Medição do potencial poluidor pelo consumo de oxigênio

21. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES DBO (Demanda Biológica de Oxigênio)

22. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES DBO5 • Medição do consumo de oxigênio em laboratório • Procedimento com 5 dias de duração • Teste efetuado à temperatura de 20°C — DB0520 Esgotos domésticos — DBO ~300 mgIL

23. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES DBO5 Principais vantagens do método: • Indicação aproximada da fração biodegradável do despejo • Indicação da taxa de degradação do despejo • Indicação da taxa de consumo de oxigênio em função do tempo • Quantidade de OD requerido para a estabilização • Parâmetro de dimensionamento • Legislação

24. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES DBO5 Principais limitações do método: • Pode-se encontrar baixos valores de DBO5 • Substâncias tóxicas podem matar ou inibir a microbiota • Tempo de duração do procedimento de análise

25. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES DBO última

26. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES DQO (Demanda Química de Oxigênio) “Quantidade de oxigênio requerida para estabilizar, através de processos químicos, a matéria orgânica através de um oxidante forte em meio ácido” “Demanda total de O2 devido a substâncias recalcitrantes (não-biodegradáveis) + demanda de O2 devido a substâncias biooxidáveis (DBO)” Oxidante: Dicromato de potassio (em meio ácido)

27. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES DQO (Demanda Química de Oxigênio) Principais vantagens do método: • O teste gasta 2 a 3 horas para ser realizado • O resultado dá uma indicação do oxigênio requerido para a estabilização da matéria orgânica Principais limitações do método: • O teste pode superestimar o oxigênio consumido • Compostos inorgânicos podem ser oxidados • Não indica o consumo de OD associado à matéria orgânica biodegradável • Não fornece a taxa de conversão da matéria orgânica com tempo

28. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES Relação entre DQO / DBO5 Esgotos domésticos brutos: 1,7 a 2,4 relação DQO/DBO5 baixa (< ~ 2,5): - a fração biodegradável e elevada - indicação para tratamento biológico relação DQO/DBO5 intermediária (entre ~ 2,5 e 3,5): - a fração biodegradável não é elevada - estudos de tratabilidade: viabilidade do tratam. biológico relação DQO/DBO5 elevada (> ~ 3,5 ou 4,0): - a fração inerte (não biodegradável) é elevada - possível indicação para tratamento físico-químico

29. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES Relação entre DQO / DBO5

30. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES CARBONO ORGÂNICO TOTAL • Medida direta da matéria orgânica • Mede todo o carbono liberado na forma de CO2 • Utilização em pesquisas ou análises mais detalhadas • Alto custo do equipamento

31. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES NITROGÊNIO

32. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES NITROGÊNIO Poluição das águas • Elemento indispensável para o crescimento de algas — eutrofização de lagos e represas; • Conversão da amônia a nitrito e deste a nitrato (nitrificação) → consumo de OD no corpo d’água receptor • Amônia livre → diretamente tóxica aos peixes; • Nitrato → doenças como a metemoglobinemia;

33. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES NITROGÊNIO Tratamento de esgotos • Elemento indispensável para o crescimento dos microrganismos responsáveis pelo tratamento de esgotos; C : N : P 100 : 5 : 1 • Conversão da amônia a nitrito e deste a nitrato (nitrificação) - consumo de oxigênio e alcalinidade; • Conversão do nitrato a nitrogênio gasoso (desnitrificação) → (a) economia de oxigênio e alcalinidade (quando realizado de forma controlada) ou (b) deterioração da sedimentabilidade do lodo (quando não controlado – bolhas de N2)

34. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES NITROGÊNIO Método Kjeldahl – NTK (Nitrogênio total Kjeudahl) Indicações sobre o estágio da poluição dos corpos d’água receptores • Recente — Orgânico ou amônia • Antigo - Nitrato

35. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES NITROGÊNIO Amônia livre e amônia ionizada em solução

36. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES NITRIFICAÇÃO Amônia é transformada em nitrato em 2 etapas: 1 .Nitritação — Bactérias (ex: Nitrosomonas,) transformam amonia em nitrito 2.Nitratação — Bactérias (ex.- Nitrobacter) transformam nitrito em nitrato amônia + O2 nitrito + H+ + H2O + energia nitrito + O2 nitrato + energia Equação geral da nitrificação:

37. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES NITROGÊNIO DESNITRIFICAÇÃO Bactérias desnitrificantes (ex: Pseudomonas) transformam nitrato em nitrogenio gasoso

38. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES NITROGÊNIO Nitrosomonas Pseudomonas Nitrobacter

39. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES • FÓSFORO • Nutriente essencial para o crescimento dos microrganismos responsáveis pela estabilização da matéria orgânica • Usualmente esgotos domésticos tem teor suficiente de fósforo. • Este pode estar deficiente em certos despejos industriais. • C : N : P • 100 : 5 : 1

40. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES FÓSFORO Fósforo nos esgotos brutos • Orgânico (ligado a compostos orgânicos) – origem fisiológica • Inorgânico (polifosfatos e ortofosfatos) — origem principal nos detergente e outros produtos químicos domésticos

41. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES • FÓSFORO • Nutriente essencial para o crescimento de algas - eutrofização de lagos e represas. • Problemas estéticos e recreacionais: diminuição do uso da água para recreação (floração; crescimento de vegetação; maus odores; morte de peixes) • Anaerobiose no fundo do corpo aquático: consumo de OD durante a degradação da matéria orgânica (condições redutoras) • Fe e Mn na forma solúvel: problemas ao abastecimento de água; liberação de fósforo dos sedimentos; H2S (maus odores)

42. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES FÓSFORO Morte de peixes (anaerobiose por inversão térmica; toxicidade por amônia) Custo de tratamento da água: Remoção de alga; cor; turbidez; sabor e odor; Maior consumo de produtos químicos; Maior freqüência de lavagem dos filtros Toxicidade de algas (cianobactérias) Desaparecimento gradual do corpo aquático Prefere-se priorizar o controle das fontes de P quando se pretende controlar a eutrofização

43. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES • FÓSFORO • Nutriente essencial para o crescimento de algas - eutrofização de lagos e represas. • Controle da eutrofização • Medidas preventivas: redução do aporte de fósforo através de atuação nas fontes externas • Controle de esgotos: • Tratamento terciário para remoção de nutrientes • Tratamento convencional com lançamento a jusante da represa • Lançar o esgoto em outra bacia (sem represa) • Infiltração no solo

44. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES ORGANISMOS PATOGÊNICOS • Bactérias • Vírus • Protozoários • Helmintos

45. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES ORGANISMOS PATOGÊNICOS •Origem predominantemente humana • Reflexo direto do nível de saúde da população e as condições de saneamento básico Quantidade de patógenos depende • Condições sócio-econômicas • Condições sanitárias • Região geográfica • Presença de indústrias agro-alimentares • Tipo de tratamento utilizado

46. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES ORGANISMOS PATOGÊNICOS Organismos indicadores • Detecção de patógenos é extremamente difícil • Ocorrem em baixas concentrações • Demanda de grandes volumes de amostras • Organismos indicadores de contaminação fecal • Predominantemente não patogênicos • Satisfatória indicação de contaminação por fezes humanas e animais POTENCIALIDADE DE TRANSMISSÃO DE DOENÇAS

47. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES CARACTERÍSTICAS DOS ESGOTOS DOMÉSTICOS

48. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES CARACTERÍSTICAS DOS EFLUENTES INDUSTRIAIS Tratamento Biológico: 􀀹 Biodegradabilidade 􀀹 Tratabilidade 􀀹 Concentração de matéria orgânica 􀀹 Disponibilidade de nutrientes 􀀹 Toxicidade

49. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES OPÇÕES PARA LANÇAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS

50. SISTEMAS DE ESGOTOS E EFLUENTES LANÇAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS NA REDE PÚBLICA Remoção prévia de contaminantes que possam causar: 􀂃 Riscos à segurança e problemas na operação da rede de coleta e interceptação 􀂃 Toxidez ao tratamento biológico dos esgotos 􀂃 Toxidez ao tratamento do lodo e à sua disposição final 􀂃 Presença do contaminante no efluente do tratamento biológico (não remoção no tratamento