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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.

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Introdução ao Tratamento de Esgoto

Prof. Dra Gersina Nobre da R.C.Junior

par metros qu micos do esgoto
PARÂMETROS QUÍMICOS DO ESGOTO

Sólidos

pH

Matéria Orgânica(MO)

Nitrogênio Total

Fóforo Total

par metros qu micos do esgoto3
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.

par metros qu micos do esgoto4
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)

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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.)

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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.

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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.

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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.
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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.

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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.

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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).

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MATÉRIA ORGÂNICA(MO)

  • Classificação quanto à forma:
  • em suspensão (particulada)
  • dissolvida (solúvel)
  • Classificação quanto à biodegradabilidade:
  • inerte
  • biodegradável
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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)

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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).

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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.

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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.
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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.
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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.
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MATÉRIA ORGÂNICA(MO)

Faixas típicas da relação DBO20 /DBO5

Fonte: Von Sperling, 1996.

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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.

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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.
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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.
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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

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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
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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.
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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).

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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

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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.

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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).

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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.
par metros biol gicos do esgoto
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.

par metros biol gicos do esgoto33
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

par metros biol gicos do esgoto34
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)

par metros biol gicos do esgoto35
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)
par metros biol gicos do esgoto36
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

par metros biol gicos do esgoto37
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.
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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”

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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

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Quantificação das Cargas Poluidoras

Carga = População x carga per capita

Carga = concentração x vazão

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Quantificação das Cargas Poluidoras

Consumo médio diário de água

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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

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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.

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Características dos Despejos Industriais

Apresentam ampla variabilidade das suas características qualitativas

Dificulta uma generalização dos valores mais comuns.

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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.

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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.

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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.
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Características dos Despejos Industriais

Equivalente Populacional

Um importante parâmetro caracterizador dos despejos industriais é o equivalente populacional.

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.

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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:

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Exemplo 3

Calcular o equivalente populacional(EP) de uma industria que possui os seguintes dados:

Vazão = 120m3/d

Concentração de DBO5= 2000mg/l.

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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.

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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.

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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 farmacêuticas, essências e fragrâncias);
  • solventes (indústrias de tintas, refinarias de petróleo e pólos petroquímicos);
  • amônia do chorume.
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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).

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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.

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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.