TRATAMENTO DE ESGOTO / ANÁLISE de EFLUENTES

Aos prezados alunos do IFRJ ! Turmas QUI-371.

TRATAMENTO DE ESGOTO

O tratamento dos esgotos é usualmente classificado através dos seguintes níveis:

a)      Preliminar: objetiva apenas a remoção dos sólidos grosseiros em suspensão (materiais de maiores dimensões e areia); os mecanismos básicos de remoção são de ordem física, como peneiramento e sedimentação; além dessas unidades, inclui-se, também, uma unidade para a medição da vazão, usualmente uma calha Parshall, onde o valor medido do nível do líquido pode ser correlacionado com a vazão; a remoção dos sólidos grosseiros é feita, freqüentemente, por meio de grades. A remoção da areia contida no esgoto é feita através de unidades especiais denominadas desarenadores, cujo mecanismo de remoção é simplesmente o de sedimentação, onde os grãos de areia, devido às suas maiores dimensões e densidade, vão para o fundo do tanque, enquanto a matéria orgânica, sendo de sedimentação bem mais lenta, permanece em suspensão, seguindo para as unidades de jusante.

b)      Secundário: visa a remoção de DBO em suspensão (matéria orgânica em suspensão fina, não removida no tratamento primário), DBO solúvel (matéria orgânica na forma de sólidos dissolvidos) e, eventualmente, nutrientes (fósforo e
nitrogênio); objetiva o aceleramento dos mecanismos de degradação que ocorrem naturalmente nos corpos receptores; assim, a decomposição dos poluentes orgânicos degradáveis é alcançada, em condições controladas, em intervalos de tempo menores do que nos sistemas naturais; sua essência é a inclusão de uma etapa biológica, onde a remoção da matéria orgânica é efetuada por reações bioquímicas, realizadas por microrganismos, tais como bactérias,
protozoários, fungos, etc.; a base de todo o processo biológico é o contato efetivo entre esses organismos e o material orgânico contido nos esgotos, de tal forma que esse possa ser utilizado como alimento pelos microorganismos,
convertendo a matéria orgânica em gás carbônico, água e material celular (crescimento e reprodução dos microrganismos);

c)      Terciário: visa a remoção de poluentes específicos ou, ainda, a remoção complementar de poluentes não suficientemente removidos no tratamento secundário. São eles: nutrientes, patogênicos, compostos não biodegradáveis, metais pesados, sólidos inorgânicos dissolvidos e sólidos em suspensão remanescentes.

IMPORTANTE:

No tratamento físico-químico há a remoção de sólidos em suspensão, enquanto que no tratamento biológico a remoção de material orgânico com características biodegradáveis se dá através da sua metabolização por bactérias, que
ocorre por meio de dois processos distintos:

 Aeróbio: caracteriza-se pela presença de oxigênio livre no processo de tratamento. A implantação de sistemas com processos aeróbios exige pequenos riscos de investimentos. Porém, alguns equipamentos necessários para o sistema,
tais como aeradores, demandam energia. O lodo gerado como subproduto ainda é passível de decomposição biológica e necessita de tratamento complementar. Nesse sistema, a degradação biológica, com a conseqüente conversão em
CO2, gira em média de 40 a 50%, verificando-se uma enorme incorporação de matéria orgânica como biomassa microbiana (cerca de 50 a 60%), que vem a constituir o lodo excedente do sistema. O material orgânico não convertido
em gás carbônico ou em biomassa, deixa o reator como material não degradado (5 a 10%). Vários são os tipos de instalações utilizadas: lagoas, lodo ativado, filtros, biodisco, entre outros.

 Anaeróbio: caracteriza-se pela ausência de oxigênio livre no processo de tratamento. Um subproduto obtido desse processo é o gás metano (biogás), que pode ser utilizado como fonte de energia. A produção de lodo em menor
quantidade e já estabilizado é a característica mais valorizada nesse processo. Com o desenvolvimento dos reatores anaeróbios de alta taxa, esses processos tornaram-se atraentes, pois propiciam menor tempo de retenção hidráulica,
tornando as unidades mais compactas e reduzindo os custos de implantação. Nesse sistema, verifica-se que a maior parte do material orgânico biodegradável presente no despejo é convertida em biogás (cerca de 70 a 90%), que é removido da fase líquida e deixa o reator na forma gasosa.

CONTROLE ANALÍTICO :

A realização de análises físicas, químicas e bacteriológicas, durante as várias etapas do tratamento dos esgotos, possibilita o acompanhamento da eficiência do mesmo e determina a necessidade, ou não, de implementação de medidas
preventivas e/ou corretivas. Além disso, o controle analítico serve para caracterizar e monitorar o efluente tratado. As análises usualmente realizadas são: pH, alcalinidade total, acidez volátil, sólidos suspensos totais, sólidos suspensos voláteis, DBO5, DQO, sulfetos, sulfatos, coliformes fecais, coliformes totais.

Abaixo estão listadas as principais análises realizadas no processo de tratamento de esgoto:

pH

A medida do pH indica a acidez ou basicidade de uma solução. A escala de pH é de 0 a 14. Assim, soluções com pH abaixo de 7 são ditas ácidas e soluções com pH acima de 7 são ditas básicas. Os valores de pH para os esgotos em processo de tratamento podem variar entre 6,5 a 7,5. Nessa faixa de neutralidade, o sistema químico que controla o pH é o dióxido de carbono/bicarbonato. O controle do pH no tratamento do esgoto é um dos fatores mais importantes
a ser mantido para se obter uma boa eficiência do processo. O pH geralmente é medido em equipamentos específicos para este fim, através do método potenciométrico.

 

Alcalinidade Total

A alcalinidade de um digestor anaeróbio é a medida da capacidade de tamponamento dos componentes do digestor. É através dessa medida que se tem noção da capacidade do sistema impedir diminuições bruscas do pH. A alcalinidade na digestão anaeróbia é devida, principalmente, à presença de sais de bicarbonato, como o bicarbonato de amônio e sais de ácidos voláteis. A alcalinidade total é medida efetuando-se a titulação do centrifugado, como no caso da determinação dos ácidos voláteis, até pH 4,0. Essas duas determinações são realizadas simultaneamente. O volume de ácido gasto na titulação até pH 4,0 fornece a alcalinidade, e o volume de hidróxido gasto entre pH 4,0 e 7,0 fornece os ácidos voláteis.

 Acidez Volátil

A medida dos ácidos voláteis é o parâmetro que fornece, juntamente com a medida do volume de gases produzidos, a indicação mais imediata do funcionamento do processo. Os valores de alcalinidade e ácidos voláteis variam com o tipo de resíduo que está sendo digerido, com as condições operacionais e com o tipo de reator. A determinação da acidez volátil poder ser efetuada através de Cromatografia Gasosa ou por métodos simplificados.

Sólidos Suspensos Totais e Sólidos Suspensos Voláteis

A determinação dos sólidos suspensos fornece uma estimativa da matéria orgânica presente no resíduo.

DBO5 e DQO

A demanda bioquímica de oxigênio e a demanda química de oxigênio são parâmetros que representam indiretamente o conteúdo de matéria de um resíduo através da medida de oxigênio necessária para oxidar quimicamente (DQO) ou bioquimicamente (DBO) a matéria orgânica. No processo de digestão anaeróbia, a medida da DBO e DQO é importante para representar o conteúdo de matéria orgânica do resíduo a ser digerido, especialmente para resíduos líquidos que contenham baixos teores relativos de sólidos em suspensão e para verificar a eficiência de remoção de matéria orgânica do processo, no caso em que os efluentes devam ser lançados em corpos d’água. A DQO é determinada realizando-se uma oxidação, em meio ácido, com dicromato de potássio. O excesso de dicromato, que não reagiu com a matéria orgânica, é, posteriormente, titulado com sulfato ferroso amoniacal ou determinado colorimetricamente. A DBO é determinada inoculando-se uma amostra por um período de cinco dias à temperatura de 20°C. A diferença entre o oxigênio dissolvido inicial e o final fornece a DBO5.

Sulfatos e Sulfetos

Os sulfetos, na digestão anaeróbia, podem resultar da sua entrada junto com o efluente e/ou da redução de sulfatos e outros compostos do enxofre introduzidos no digestor. Os sulfatos são determinados através de turbidímetro e os sulfetos através do método colorimétrico.

Coliformes fecais e totais

São indicadores da contaminação da água por agentes patogênicos. A medida desse item é importante para verificar o grau de remoção de patogênicos do esgoto a ser lançado no corpo d’água, pós tratamento. A determinação dos coliformes fecais e totais é realizada através da técnica de substrato enzimático.