Introdução ao Tratamento de Esgoto

1. Introdução ao Tratamento de Esgoto Prof. Dra Gersina Nobre da R.C.Junior

2. PARÂMETROS QUÍMICOS DO ESGOTO Sólidos pH Matéria Orgânica(MO) Nitrogênio Total Fóforo Total

3. PARÂMETROS QUÍMICOS DO ESGOTO pH Potencial hidrogeniônico. Representa a concentração de íons hidrogênio H+ dando uma indicação sobre a condição de acidez, neutralidade oualcalinidade do esgoto. Em termos de tratamento de esgoto: Os processos de oxidação biológica normalmente tendem a reduzir o pH.

4. PARÂMETROS QUÍMICOS DO ESGOTO O pH do esgoto varia tipicamente entre 6,5 e 7,5; Esgotos velhos ou sépticos têm o pH inferior a 6,0 Medição: Papel pH (forma mais simples); e pHmêtro (forma mais precisa)

5. MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Os principais componentes orgânicos são os compostos de proteínas (carboidratos, gorduras e os óleos, além de uréia, surfactantes, fenóis, pesticidas e outros em menor quantidade.)

6. MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Carboidratos Contêm Carbono, hidrogênio e oxigênio São as primeiras substâncias a serem destruídas pelas bactérias, com produção de ácidos orgânicos (por esta razão os esgotos velhos apresentam maior acidez) Exemplos de carboidratos pode-se citar os açúcares, o amido, a celulose e a fibra da madeira.

7. MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Gordura Se refere a matéria graxa, aos óleos e substâncias semelhantes encontradas no esgoto A gordura está sempre presente no esgoto doméstico, manteiga, carne, óleos vegetais, etc. Não são desejáveis nas unidades de transporte e tratamento de esgoto.

8. MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Gordura Não são desejáveis nas unidades de transporte e tratamento de esgoto: • Aderem às paredes produzindo entupimento; • Provocam odores desagradáveis; • Formam “escuma” uma camada de matéria flutuante nos decantadores, podem vir a entupir os filtros; • Interferem e inibem a vida biológica; • Trazem problemas de manutenção.

9. MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Surfactantes São constituídos por moléculas orgânicas com propriedade de formar espumano corpo receptor ou na estação de tratamento em que o esgoto é lançado. Tendem a se agregar na superfície ar-água e nas unidades de aeração se aderem à superfície das bolhas, formando uma espuma muito estável e difícil de se quebrar.

10. MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Surfactantes Tipo mais comum é o chamado ABC (alquil – benzeno -sulfonado), típico dos detergentes sintéticos - apresenta resistência a ação biológica. Vem sendo substituído pelos do tipo “LAS” (alquil-sulfonado - linear) – que são biodegradáveis.

11. MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Fenóis São compostos orgânicos originados em despejos industriais, principalmente, e têm a propriedade de causar, ainda que em baixa concentração, gosto(amargo e adstringente) e odor característico à água (em especial à água clorada).

12. MATÉRIA ORGÂNICA(MO) • Classificação quanto à forma: • em suspensão (particulada) • dissolvida (solúvel) • Classificação quanto à biodegradabilidade: • inerte • biodegradável

13. MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Podem-se adotar métodos diretos ou indiretos para a determinação da matéria orgânica. Métodos indiretos: medição do consumo de oxigênio: -Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) -Demanda Ultima de Oxigênio (DBOu) -Demanda Química de Oxigênio (DQO) Métodos diretos: medição do carbono orgânico: -Carbono Orgânico Total (COT)

14. MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Demanda Bioquímica de Oxigênio(DBO5) Mede a quantidade de oxigênio necessária para estabilizar biológicamente a matéria orgânica presente na amostra, após certo tempo (tomado para efeito de comparação em e 5 dias) a uma temperatura padrão 20°C (para efeito de comparação).

15. MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Demanda Ultima de Oxigênio(DBOU) ou (DBO20) Representa o consumo total de oxigênio, ao final de vários dias (cerca de 20 dias ou mais para o esgoto doméstico) requerido pelos microrganismos na estabilização bioquímica da matéria orgânica.

16. MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Vantagens do teste da DBO • Indicação aproximada da fração biodegradável do despejo; • Indicação da taxa de degradação do despejo; • Indicação do consumo de oxigênio em função do tempo; • A determinação aproximada da quantidade de oxigênio requerido para estabilização biológica da matéria orgânica presente.

17. MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Limitações do teste da DBO • pode-se encontrar baixos valores de DBO caso os microorganismos responsáveis pela decomposição não estejam adaptados aos despejos; • Os metais pesados e outras substâncias tóxicas podem matar ou inibir os microorganismos; • Há a necessidade de inibição dos organismos responsáveis pela oxidação da amônia.

18. MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Conversão da DBO5 para DBOu DBO20 = 1,46 x DBO5 • A relação DBO20/DBO5 varia em função do despejo e • A relação DBO20 /DBO5 varia, para um mesmo despejo, ao longo da linha de tratamento da ETE.

19. MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Faixas típicas da relação DBO20 /DBO5 Fonte: Von Sperling, 1996.

20. MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Demanda Química de Oxigênio(DQO) Representa a demanda de oxigênio requerida para estabilizar quimicamente a matéria orgânica carbonácea. Utiliza fortes agentes oxidantes em condições ácidas. Carbono Orgânico Total(COT) É uma medida direta da matéria orgânica carbonácea. É determinado através da conversão do carbono orgânico a gás carbônico.

21. MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Vantagens do teste de DQO • Teste gasta apenas de 2 a 3 horas para ser realizado; • O resultado do teste dá uma indicação do oxigênio requerido para a estabilização da MO; • O teste não é afetado pela nitrificação.

22. MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Limitações do teste da DQO • São oxidadas, tanto a fração biodegradável, quanto a inerte do despejo; • Não fornece a taxa de consumo do oxigênio ao longo do tempo.

23. RELAÇÃO ENTRE OS PARÂMETROS DE CONSUMO DE OXIGÊNIO 200 150 100 DBOU DQO DBO5 Relação aproximada entre os parâmetros de consumo de oxigênio em esgotos domésticos

24. Relação DQO/ DBO5 Esgotos domésticos brutos varia em torno de 1,7 a 2,4. • Relação DQO/ DBO5 baixa: • fração biodegradável é elevada • provável indicação para tratamento biológico

25. Relação DQO/ DBO5 • Relação DQO/ DBO5 elevada: • a fração inerte (não biodegradável é elevada); • se a fração não biodegradável não for importante em termos de poluição do corpo receptor: possível indicação para tratamento biológico; • se a fração não biodegradável for importante em termos de poluição do corpo receptor: possível indicação para tratamento físico-químico.

26. Nitrogênio Total O nitrogênio total inclui o nitrogênio orgânico, amônia, nitrito e nitrato. É um nutriente indispensável para o desenvolvimento dos microrganismos no tratamento biológico. O nitrogênio orgânico e a amônia compreendem o denominado Nitrogênio Total Kjeldahl (NTK).

27. Nitrogênio orgânico Nitrogênio na forma de proteínas, aminoácidos e uréia Amônia Produzida como primeiro estágio na decomposição do nitrogênio orgânico Nitrito Estágio intermediário da oxidação da amônia. Praticamente ausente no esgoto bruto Nitrato Produto final da oxidação da amônia. Praticamente ausente no esgoto bruto Nitrificação Desnitrificação

28. Nitrogênio Total A forma predominante do nitrogênio em um curso d’água, pode fornecer indicações sobre o estágio da poluição eventualmente ocasionada por algum lançamento de esgoto a montante.

29. Nitrogênio Total Poluição recente O nitrogênio estará basicamente na forma de nitrogênio orgânico e amônia. Poluição antiga O nitrogênio estará basicamente na forma de nitrato (as concentrações de nitritos são normalmente mais reduzidas).

30. Fósforo Total O fósforo total existe na forma orgânica e inorgânica. É um nutriente indispensável no tratamento biológico • Usualmente os esgotos domésticos possuem um teor suficiente de fósforo, mas este pode estar deficiente em certos despejos industriais. • o fósforo é um nutriente essencial para o crescimento de algas, podendo por isso em certas condições, conduzir o fenômeno de eutrofização de lagos e represas.

31. Características físico-químicas dos esgotos. Metcalf & Eddy (1991)

32. PARÂMETROS BIOLÓGICOS DO ESGOTO Os principais organismos encontrados nos esgotos são: bactérias, fungos, vírus, protozoários, helmintos as algas e os grupos de plantas e de animais.

33. PARÂMETROS BIOLÓGICOS DO ESGOTO • Há vários organismos cuja a presença num corpo dágua indica uma forma qualquer de poluição. Determinação da potencialidade de uma água transmitir doença é feita de forma indireta. Organismos indicadores de Contaminação Fecal Bactérias de origem fecal

34. PARÂMETROS BIOLÓGICOS DO ESGOTO Bactérias de origem fecal Típicas do intestino do homem e de outros animais de sangue quente (mamíferos em geral). Sempre presente no excremento do homem em grande quantidade (100 bilhões de coliformes totais/hab.dia, exemplo)

35. PARÂMETROS BIOLÓGICOS DO ESGOTO Determinação de todas as análises para determinar a presença e identificar os diversos organismos patogênicos presente no esgoto. Investiga a presença de organismos indicadores específicos: • Coliformes totais (CT); • Coliformes fecais (CF); • Escherichia coli (EC); • Estreptococos fecais (EsF); • Enterococos fecais (EnF)

36. PARÂMETROS BIOLÓGICOS DO ESGOTO Nº Mais Provável de Coliformes • Coliformes totais (CT); O esgoto bruto contém cerca de 106 a 109 NMP/100 ml de colis total, ou cerca de 109 a 1012 org/hab.dia. • Coliformes fecais (CF); O esgoto bruto contém cerca de 105 a 108 NMP/100 ml de colis fecal, ou cerca de 108 a 1011 org/hab.dia. • Escherichia coli (EC); O esgoto bruto contém cerca de 109 EC/g.fezes

37. PARÂMETROS BIOLÓGICOS DO ESGOTO • Enterococos fecais (EnF); • Não há valores de referência para número de EnF em esgoto. • Estreptococos fecais (EsF); • Não há valores de referência para número de EnF em esgoto.

38. Principais Microrganismos Presentes nos Esgotos Domésticos

41. Quantificação das Cargas Poluidoras Para avaliação do impacto da poluição e da eficácia das medidas de controle. Quantificação das cargas poluidoras afluentes ao corpo d’água. A quantificação dos poluentes deve ser apresentada em forma de “carga”

42. Quantificação das Cargas Poluidoras • A carga per capita representa a contribuição de cada indivíduo por unidade de tempo. Unidade: g/hab.d. ou kg/hab.d • A carga per capita 54g DBO/hab.d. ou 0,054kg DBO/hab.d

43. Quantificação das Cargas Poluidoras Carga = População x carga per capita Carga = concentração x vazão

44. Quantificação das Cargas Poluidoras Consumo médio diário de água

45. Quantificação das Cargas Poluidoras Obs: g/m3 = mg/l

46. Exemplo 1 Os habitantes de uma comunidade geram uma contribuição per capita de DBO de 54g/hab.d, e uma contribuição per capita de esgotos de 180l/hab.d Calcular a contribuição de DBO nos esgotos

47. Exemplo 2 a)Calcular a carga de nitrogênio total afluente a uma ETE, sendo dados: concentração = 45mgN/l vazão = 50l/s Expressar o resultado em KgN/d b)Nesta mesma estação, calcular a concentração de fósforo total afluente, sabendo-se que a carga afluente é de 60kgP/d.

48. Características dos Despejos Industriais

49. Características dos Despejos Industriais Apresentam ampla variabilidade das suas características qualitativas Dificulta uma generalização dos valores mais comuns.

50. Características dos Despejos Industriais As características dos efluentes industriais são inerentes a composição das matérias primas, das águas de abastecimento e do processo industrial. A concentração dos poluentes nos efluentes é função das perdas no processo ou pelo consumo de água.