Tratamento de Esgoto

Tratamento de Esgoto

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IPH 215 - TRATAMENTO DE ESGOTOS

Notas de Aula

Prof. Luiz Olinto Monteggia

Ponto 1 – Introdução ao Tratamento de Esgotos

1.1 Antecedentes

As primeiras citações referentes ao emprego de técnicas para purificação da água datam de 2000 AC, destacando-se:

  • aquecimento

  • exposição a luz solar

  • contato com cobre aquecido

  • filtração

Até fins do século XXVIII, a poluição das águas estava relacionada a inadequada disposição de dejetos humanos e resíduos orgânicos. As limitações do conhecimento na época constituíam na principal barreira para efetiva aplicação de medidas de controle da poluição. Acrescente-se o fato que o abastecimento de água nas habitações até fins do século XIX era extremamente precário, o que resultava em vazão de esgotos reduzida, comparativamente aos índices de consumo e conseqüente produção de esgotos verificada atualmente.

O uso intensivo da água para higiene das habitações e consumo industrial, principalmente nos grandes centros urbanos, gerou forte impacto poluidor nas águas superficiais e subterrâneas podendo-se afirmar que o tratamento de esgotos consiste atualmente em ação fundamental para garantia da qualidade de vida no nosso planeta.

A qualidade das águas exerce forte impacto na saúde das populações, podendo-se destacar dois grupos de doenças transmitidas pela água:

  1. Doenças de origem hídrica

  2. Doenças de veiculação hídrica

As doenças de origem hídrica são causadas por poluentes de origem natural, ou seja, não são conseqüência de atividades antrópicas. Como exemplo mais comum cita-se a fluorose, que causa sérios danos ao esmalte dos dentes.

As doenças de veiculação hídrica, por outro lado, estão associadas aos esgotos sanitários e industriais e, portanto, requerem adequado tratamento antes da sua descarga ao ambiente. Neste caso, é importante destacar os estudos desenvolvidos por Pasteur (1880) que desenvolveu a teoria das doenças causadas por germes.

As estratégias de controle da poluição podem ser desenvolvidas em dois níveis:

  1. Na fonte de geração dos resíduos (principalmente para o caso da indústria = efluentes industriais)

  2. Ao final da tubulação (usual para centros urbanos = esgotos sanitários).

A opção de controle da poluição na fonte de geração dos resíduos apresenta diversas vantagens técnicas e econômicas, contribuindo de forma efetiva para a sustentabilidade dos recursos hídricos. As ações de controle da poluição aplicadas dentro da indústria são atualmente designadas como “Tecnologias Limpas”, as quais estão fundamentadas no emprego de processos de fabricação com menor impacto ambiental.

O desenvolvimento da Química Analítica e Microbiologia nos últimos 50 anos permitiu avançar significativamente na identificação dos poluentes presentes na água, facilitando a identificação das tecnologias mais adequadas para tratamento.

1.2 - Características físicas, químicas e biológicas dos esgotos.

A qualidade da água é determinada pela presença de inúmeros elementos e compostos que podem ocorrer na forma sólida, líquida ou gasosa. Estas substâncias são provenientes do ar, na etapa de precipitação atmosférica; do solo sobre o qual a água circula ou é armazenada e, principalmente devido ao lançamento de poluentes das atividades antrópicas. Estes elementos ou compostos ocorrem tanto em solução quanto em suspensão e são identificados mediante procedimentos padronizados de laboratório, classificados em parâmetros físicos, químicos e biológicos de análise da água.

Podemos agrupar estes parâmetros em três grandes grupos, em função do aproveitamento dos recursos hídricos:

  1. Estéticos: cor, turbidez, odor, sabor.

  2. Fisiológicos: toxicidade, patogenicidade, salinidade.

  3. Ecológicos: pH, oxigênio dissolvido, produtividade primária.

Os parâmetros estéticos levam em conta a percepção do usuário. A cor, turbidez, odor, sabor, materiais em suspensão ou flutuantes na água não causam necessariamente riscos para sustentação da vida animal ou vegetal.

Os parâmetros fisiológicos são os que afetam a saúde especialmente do ser humano. A classificação de água potável requer ausência de organismos patogênicos bem como de substâncias tóxicas.

Os parâmetros ecológicos são os que interferem na vida e reprodução dos organismos aquáticos. Neste caso a qualidade da água determina se o ambiente aquático é propício a biota aquática.

A seleção das técnicas de tratamento de efluentes requer a identificação dos poluentes a serem destruídos ou removidos, o que é realizado pelo estudo e inter-relação entre as características físicas, químicas e biológicas das águas residuárias.

1.2.1 Características físicas

As características físicas de interesse para identificação de poluentes em águas residuárias são baseadas nas seguintes análises:

- Turbidez

- Cor

- Odor

- Temperatura

- Quantidade de matéria sólida

- Condutividade elétrica

- Vazão

Análises físicas adicionais podem ser requeridas em casos particulares, tais como a radioatividade, massa específica, viscosidade.

São empregados diversos parâmetros para identificação de poluentes presentes em águas residuárias. Entretanto, podemos destacar a matéria sólida como um dos mais importantes, pois indica de maneira rápida e simplificada a quantidade total de impurezas presentes na água. A matéria sólida total pode ser subdividida nas seguintes parcelas (figura 1):

S.S. Voláteis

Sólidos suspensos

Sólidos Voláteis

Sólidos dissolvidos

S.S. Fixos

S.D. Voláteis

S.D. Fixos

Sólidos

Fixos

Matéria sólida total

Matéria Sólida

Total

Figura 1. Distribuição da matéria sólida total em função do tamanho e origem das impurezas.

Os sólidos suspensos correspondem às impurezas presentes na água com tamanho médio superior a 1μ. A técnica de análise emprega membrana filtrante que retém as partículas com tamanho maior que 1μ (0,47 a 1,2μ) e posterior pesagem da membrana para determinação do seu incremento de massa. Por conseqüência, os sólidos dissolvidos correspondem a parcela das impurezas que passa através da mesma membrana. Ambos são expressos em unidades de mg/L.

Adicionalmente, os sólidos voláteis podem ser relacionados a impurezas de origem orgânica, enquanto os sólidos fixos dizem respeito a presença de impurezas de origem mineral.

A identificação do tamanho e origem das impurezas consiste na primeira etapa de identificação das tecnologias de tratamento de efluentes.

A sedimentação e filtração podem ser empregadas para remoção de sólidos suspensos, enquanto que a coagulação química permite a remoção adicional de parcela dos sólidos dissolvidos (coloidais), conforme mostrado na figura 2.

DISSOLVIDOS SUSPENSOS

__________________________________________________________________

10-4  10-3  10-2  10-1  1  101  102  103

COLOIDAIS SEDIMENTÁVEIS

(removidos por coagulação) (removidos por sedimentação)

_______________________________________

Figura 2. Tamanho das partículas na água e possíveis técnicas de remoção

Os Sólidos Sedimentáveis correspondem a parcela dos sólidos suspensos que sedimenta num intervalo de tempo padrão (30 min.) e são expressos em mL /L. Emprega-se um cone Imhoff para facilitar a leitura do volume de lodo. Este parâmetro é importante e de fácil leitura e permite avaliar o desempenho dos decantadores primários empregados no tratamento de efluentes.

A Turbidez está relacionada a presença de sólidos em suspensão e indica o desempenho das unidades de clarificação da água. Pode ser medida por sensores “on line” o que facilita o seu emprego para monitoramento de processos de tratamento.

A avaliação da Cor em águas residuárias indica a presença de poluentes coloidais ou dissolvidos, sendo usualmente avaliada em conjunto com a turbidez para monitoramento de processos de tratamento.

O Odor indica o grau de septicidade das águas residuárias e deve ser controlado devido ao desconforto e risco ambiental que pode causar para as comunidades próximas a uma estação de tratamento. O consumo do oxigênio gasoso presente na água por microrganismos resulta em condições anaeróbias com possibilidade de produção de gás sulfídrico, o que ocorre de maneira mais intensa em condições de verão.

A Temperatura afeta a velocidade das reações químicas e bioquímicas bem como a viscosidade e densidade da água. A temperatura seleciona diferentes grupos de microrganismos nas águas residuárias, sendo que as faixas de interesse para processos biológicos são:

Faixa

Intervalo

(°C)

Psicrofílica

5 e 20

Mesofílica

20 a 38

Termofílica

40 a 55

Valores abaixo de 4°C inibem a atividade dos microrganismos presentes na água, o que é vantajoso para preservação de amostras. Temperaturas acima de 55°C aceleram a destruição de organismos patogênicos porém podem reduzir igualmente o metabolismo bacteriano, o que prejudica a eficiência do tratamento.

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