Transcript MATÉRIA ORGÂNICA(MO) - Departamento de Engenharia Ambiental

Introdução ao Tratamento de
Esgoto
Prof. Dra Gersina Nobre da R.C.Junior
PARÂMETROS QUÍMICOS DO ESGOTO
Sólidos
pH
Matéria Orgânica(MO)
Nitrogênio Total
Fóforo Total
PARÂMETROS QUÍMICOS DO ESGOTO
pH
Potencial hidrogeniônico. Representa a
concentração de íons hidrogênio H+ dando
uma indicação sobre a condição de acidez,
neutralidade ou alcalinidade do esgoto.
Em termos de tratamento de esgoto:
Os processos de oxidação biológica normalmente tendem a
reduzir o pH.
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)
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.)
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.
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.
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.
MATÉRIA ORGÂNICA(MO)
Surfactantes
São constituídos por moléculas orgânicas com
propriedade de formar espuma no 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.
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” (alquilsulfonado - linear) – que são biodegradáveis.
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).
MATÉRIA ORGÂNICA(MO)
Classificação quanto à forma:
• em suspensão (particulada)
• dissolvida (solúvel)
Classificação quanto à biodegradabilidade:
• inerte
• biodegradável
MATÉRIA ORGÂNICA(MO)
Podem-se adotar métodos diretos ou indiretos para a
determinação da matéria orgânica.
Métodos indiretos: medição do consumo
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)
de
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).
MATÉRIA ORGÂNICA(MO)
Demanda
(DBO20)
Ultima
de
Oxigênio(DBOU)
ou
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.
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.
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.
MATÉRIA ORGÂNICA(MO)
Conversão da DBO5 para DBOu
DBO
 1,46
DBO
20
5
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.
MATÉRIA ORGÂNICA(MO)
Faixas típicas da relação DBO20 /DBO5
Origem
DBO20 /DBO5
Esgoto concentrado
1,1 - 1,5
Esgoto de baixa concentração
1,2 - 1,6
Efluente primário
1,2 - 1,6
Efluente secundário
1,5 - 3,0
Fonte: Von Sperling, 1996.
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.
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.
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.
RELAÇÃO ENTRE OS PARÂMETROS DE CONSUMO
DE OXIGÊNIO
200
150
100
DBO5
DBOU
DQO
Relação aproximada entre os parâmetros
consumo de oxigênio em esgotos domésticos
de
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
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.
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).
Nitrogênio orgânico
Nitrogênio na forma de
proteínas, aminoácidos e uréia
Nitrificação
Amônia
Produzida como primeiro estágio na
decomposição do nitrogênio orgânico
Nitrito
Estágio intermediário da oxidação da
amônia. Praticamente ausente no
esgoto bruto
Nitrato
Desnitrificação
Produto final da oxidação da
amônia. Praticamente ausente no
esgoto bruto
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.
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).
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.
Características físico-químicas dos esgotos. Metcalf & Eddy (1991)
Característica
Forte
Médio
Fraco
400
220
110
1.000
500
250
Carbono Org. Total (mg/L)
290
160
80
Nitrogênio total – NTK (mg/L)
85
40
20
Nitrogênio Orgânico (mg/L)
35
15
08
Nitrogênio Amoniacal (mg/L)
50
25
12
Fósforo Total (mg/L)
15
08
04
Fósforo Orgânico (mg/L)
05
03
01
Fósforo Inorgânico (mg/L)
10
05
03
Cloreto (mg/L)
100
50
30
Sulfato (mg/L)
50
30
20
Óleos e Graxas (mg/L)
150
100
50
DBO5,20 (mg/L)
DQO (mg/L)
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.
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
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)
PARÂMETROS BIOLÓGICOS DO ESGOTO
Determinação de todas as análises para determinar a
presença e identificar os diversos organismos
patogênicos presente no esgoto.
Investiga a
específicos:
presença
de
Coliformes totais (CT);
Coliformes fecais (CF);
Escherichia coli (EC);
Estreptococos fecais (EsF);
Enterococos fecais (EnF)
organismos
indicadores
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
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.
Principais Microrganismos Presentes nos Esgotos Domésticos
Microrganismo
Descrição
Bactérias
-Organismos protistas e unicelulares
-Apresentam em várias formas e tamanhos
-São os principais responsáveis pela estabilização da matéria orgânica
-Algumas bactérias são patogênicas, causando principalmente doenças
intestinais.
Fungos
-Organismos aeróbios, multicelulares, não fotossintéticos, heterotróficos.
-Também de grande importância na decomposição da matéria orgânica.
-Podem crescem em condições de baixo pH.
Protozoários
-Organismos unicelulares sem parede celular
-A maioria é aeróbia e facultativa
-Alimentam-se de bactérias, algas e outros microrganismos.
-São essenciais no tratamento biológico para a manutenção de um equilíbrio
entre os diversos grupos.
-Alguns são patogênicos
Vírus
-Organismos parasitas, formados pela associação de material genético (DNA
ou RNA) e uma carapaça protéica.
-Causam doenças e podem ser de difícil remoção no tratamento da água ou
do esgoto.
Helmintos
-Animais superiores
-Ovos de helmintos presentes nos esgotos podem causar doenças.
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”
Quantificação das Cargas Poluidoras
A carga per capita
representa a contribuição de cada indivíduo
unidade de tempo.
por
Unidade: g/hab.d. ou kg/hab.d
A carga per capita
54g DBO/hab.d. ou 0,054kg DBO/hab.d
Quantificação das Cargas Poluidoras
Carga = População x carga per capita
população(hab) x carga per capita(g/hab.d)
carga(kg/d) 
1000(g/kg)
Carga = concentração x vazão
Quantificação das Cargas Poluidoras
carga
Concentração 
vazão
carga per capita
Concentração 
quota per capita
Consumo médio diário de água
Concentração( g / m 3 )  Vazão(m 3 / d )
C arg a(kg / dia) 
1000( g / kg)
Quantificação das Cargas Poluidoras
C arg a per capita ( g / hab.d ) 1000 (l / m )
Concentração( g / m ) 
quota per capita(l / hab.d )
3
3
Obs: g/m3 = mg/l
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
carga per capita
concentração 
vazão per capita
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.
Características dos Despejos
Industriais
Características dos Despejos
Industriais
Apresentam ampla variabilidade das suas
características qualitativas
Dificulta uma generalização dos valores
mais comuns.
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.
Características dos Despejos
Industriais
Para a avaliação da carga poluidora dos efluentes
industriais e esgotos sanitários são necessárias as
medições de vazão in loco
Coleta de amostras para análise de diversos
parâmetros sanitários que representam a carga
orgânica e a carga tóxica dos efluentes.
Características dos Despejos
Industriais
“Em cada caso estudar a natureza dos efluentes industriais”
Não se deve permitir o lançamento in natura no coletor
público, de despejos industriais:
Que sejam nocivos à saúde;
Que interfiram em qualquer sistema de tratamento;
Que obstruam tubulações e equipamentos;
Que ataquem a tubulações, afetando a resistência ou
durabilidade de suas estruturas;
Com temperaturas elevadas, acima de 45°C.
Características dos Despejos
Industriais
Equivalente Populacional
Um importante parâmetro caracterizador dos despejos industriais
é o equivalente populacional.
Carga de DBO da indústria ( kg/dia)
E.P.(equivalente populacional) 
Contribuiç ão per capita de DBO
Quando se fala que uma indústria tem um equivalente
populacional de 10 habitantes, equivale a dizer que a carga
de DBO do efluente industrial corresponde à uma carga
gerada por uma população com 10 habitantes.
Características dos Despejos
Industriais
A contribuição per capita de DBO valor usualmente
utilizado é o de 54g DBO/hab.dia aconselhado pela
NB-570 da ABNT.
Adotando o valor frequentemente utilizado de 54g
DBO/hab.dia, tem-se:
Carga de DBO da indústria ( kg/dia)
E.P.(equivalente populacional) 
0,054(Kg/hab.d)
Exemplo 3
Calcular o equivalente populacional(EP) de uma industria que
possui os seguintes dados:
Vazão = 120m3/d
Concentração de DBO5= 2000mg/l.
Características dos Despejos
Industriais
A poluição térmica também é importante fonte de
poluição dos corpos hídricos.
devido às perdas de energia calorífica nos processos de
resfriamento ou devido às reações exotérmicas no
processo industrial.
Neste caso o parâmetro de controle é a temperatura do
efluente.
Características dos Despejos
Industriais
As características sensoriais dos efluentes
notadamente o odor e a cor aparente são muito
importantes, pois despertam as atenções inclusive
dos leigos podendo ser objeto de atenção das
autoridades.
Características dos Despejos
Industriais
O odor nos efluentes industriais pode ser devido à
exalação de substâncias orgânicas ou inorgânicas
devidas a:
reações de fermentação decorrentes da mistura com o
esgoto (ácidos voláteis e gás sulfídrico);
aromas (indústrias
fragrâncias);
farmacêuticas,
essências
e
solventes (indústrias de tintas, refinarias de petróleo e
pólos petroquímicos);
amônia do chorume.
Características dos Despejos
Industriais
A cor O lançamento de efluentes coloridos atrai a
atenção de quem estiver observando um corpo
hídrico. A cor no ambiente é a cor aparente,
composta de substâncias dissolvidas (corantes
naturais ou artificiais) e coloidais (turbidez).
Características dos Despejos
Industriais
As características físico-químicas são definidas
por parâmetros que quantificam os sólidos, a
matéria orgânica e alguns de seus componentes
orgânicos ou inorgânicos.
Características dos Despejos
Industriais
A legislação
é a primeira condicionante para um projeto
de uma estação de tratamento de efluentes
industriais
sendo importante ressaltar que as diferenças das
legislações muitas vezes inviabilizam a cópia de uma
estação de tratamento que apresente sucesso em um
Estado para outro.