PROJETO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO

PROJETO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO

Este experimento foi realizando nas instalações do laboratório de química, sala 113 subsolo da Uniamérica. Com o conhecimento teórico adquirido em sala e sob a orientação da Professora Milena Giani, após as diretrizes em sala de aula, que era desenvolver um relatório para uma empresa detalhando o processo que ocorre durante o tratamento de dejetos, apos a finalização da parte teorica, a professora nos orientou a fazer o teste que permite verificar se os dejetos podem ser liberados na natureza.

  

1 INTRODUÇÃO

O tratamento de esgoto é um dos principais elementos do saneamento básico para promoção e proteção à saúde e bem-estar das comunidades humanas. Segundo dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (2008), apenas 28,5% dos municípios brasileiros efetuava tratamento de esgoto e do volume total de esgoto coletado, somente 68.8% era tratado. Desse modo, o projeto, implantação e atividade de Estações de Tratamento de Esgoto (ETE’s) eficientes é de extrema importância para garantir à população acesso a um meio ambiente equilibrado.

Este relatório técnico, formatado conforme a norma ABNT NBR 10719:2011, refere-se à aula teórica de Química Geral realizada no dia 08 de novembro de 2017, ministrada pela Professora Milena Giani da faculdade Uniamérica da turma do 2° Período de Engenharia Civil sobre o tema tratamento de esgoto.

Tem-se como objetivo geral elaborar a fundamentação teórica do projeto de estação de tratamento de esgoto (ETE), simulando atividade a ser entregue para supervisor de estágio de uma empresa projetista de ETE’s. Para tanto, tem-se os seguintes objetivos específicos:

Relatar os tratamentos físicos envolvidos e respectivas etapas;

Relatar os tratamentos químicos e/ou biológicos envolvidos e respectivas etapas;

Relatar as análises químicas e bioquímicas envolvidas em cada etapa do tratamento.

2 DESENVOLVIMENTO

2.1 Projeto de estação de tratamento de esgoto (ETE)

Segundo a Associação Brasileira de Normas Técnicas (1990: 2), uma estação de tratamento de esgoto sanitário é o:

Conjunto de unidades de tratamento, equipamentos, órgãos auxiliares, acessórios e sistemas de utilidades cuja finalidade é a redução das cargas poluidoras do esgoto sanitário e condicionamento da matéria residual resultante do tratamento.

Os parâmetros para elaboração do projeto hidrossanitário de estações de tratamento de esgoto sanitário são regulamentados pela NBR 12209:1992 e define que este projeto deve compreender, no mínimo, as seguintes atividades:

Fundamentação e teórica do projeto (estudo de concepção);

Definição dos processo para as fases líquida e sólida;

Dimensionamento das unidades de tratamento, com seleção de parâmetros e fixação de respectivos parâmetros;

Elaboração das plantas;

Elaboração de perfil hidráulico preliminar;

Avaliação de custos;

Estudo comparativo técnico-econômico das diversas opções;

Dimensionamento dos órgãos auxiliares e sistemas de utilidades;

Seleção dos equipamentos;

Projeto arquitetônico-paisagístico de localização das unidades;

Elaboração do perfil hidráulico em função do arranjo definitivo;

Relatório de projeto hidrossanitário, justificando as eventuais divergências em relação ao estudo de concepção (fundamentação teórica).

2.2 Tratamentos físicos e/ou biológicos

Gradeamento: Esse tratamento é usado, por exemplo, nas ETAs (Estações de Tratamento de água) onde a água captada dos rios, lagos ou poços passa por grades colocadas em lugares estratégicos para impedir a passagem de detritos (e também de peixes e plantas).

Decantação: Essa é uma técnica física de separação de misturas formadas principalmente por sólidos em líquidos. Ela consiste em deixar a mistura em repouso para que, em razão da diferença de densidade e da ação da gravidade, os sólidos sedimentem-se, ou seja, depositem-se no fundo do recipiente para serem então separados da parte líquida, que fica em cima.

Flotação: É uma técnica de separação físico-química que consiste em adicionar bolhas de ar em uma suspensão coloidal. As partículas em suspensão aderem a essas bolhas e são arrastadas para a superfície do líquido, formando uma espuma que pode, então, ser removida da solução.

Separação de óleo: Comumente são usados separadores de água-óleo (SAO), que são equipamentos que empregam métodos físicos, como a densidade e a tendência que o óleo tem de flutuar sobre a água. Isso é especialmente importante para efluentes vindos de áreas de manutenção, lavagem de veículos e máquinas em oficinas mecânicas que geralmente estão contaminados com óleos e graxas.

Outra técnica é a eletrocoagulação (EC), que é realizada com a passagem de corrente elétrica pela água, o que desestabiliza a solução e coagula os contaminantes, porque os campos elétricos propiciam reações de oxirredução que levam a estados químicos menos reativos, insolúveis e de maior estabilidade. Esses flocos insolúveis formados podem então ser separados da água pelas outras técnicas mencionadas, como a decantação e a flotação.

Equalização: A função da bacia de equalização é dar robustez ao sistema ao absorver variações bruscas na qualidade do efluente.

Neutralização: Usam-se produtos químicos para neutralizar o pH do efluente.

Depois dessas etapas, o efluente ainda não está seguro para ser lançado no meio ambiente.

Lagoas de estabilização: São locais onde se realiza o tratamento dos efluentes por métodos químicos e biológicos a fim de reter a matéria orgânica e gerar água de qualidade. Existem vários tipos de lagoas de estabilização, como as lagoas aeradas que falaremos no próximo item.

Outro exemplo são as lagoas facultativas onde a demanda bioquímica de oxigênio (DBO) solúvel é estabilizada por bactérias aeróbicas, cujo oxigênio requerido é fornecido por algas que realizam fotossíntese. A DBO que vai para o fundo do tanque é estabilizada ali por bactérias anaeróbias.

A estabilização dos resíduos também pode ser feita por processos anaeróbicos, onde atuam micro-organismos na ausência de ar ou oxigênio elementar. O tratamento pode ser referido como fermentação mecânica. Essa estabilização também pode ser feita através da adição de produtos químicos (estabilização química), tais como cloreto férrico, cal, sulfato de alumínio e polímeros orgânicos.

Lagoas aeradas: São bacias onde o efluente passa por uma aeração eletromecânica que fornece um suprimento de oxigênio contínuo requerido para o metabolismo dos organismos decompositores da matéria orgânica solúvel e finamente particulada.

Esses micro-organismos consomem a matéria orgânica do efluente e convertem-na em gás carbônico, água e material celular. A energia de aeração também possibilita a manutenção dos sólidos em suspensão e evita a deposição dos flocos bacterianos.

Essa mistura é chamada de “licor”, que é enviado às lagoas ou tanques de decantação onde ocorrem a sedimentação e a estabilização do sólido, que é então chamado de lodo. O lodo acumulado é recolhido e separado do efluente tratado.

Lodos ativados e suas variantes: Esse lodo retorna para os tanques de aeração para que ocorra a reativação da população de bactérias no tanque de aeração, aumentando assim a eficiência do processo, pois mantém a concentração de micro-organismos dentro de certa proporção em relação à carga orgânica afluente.

Além de remover a matéria orgânica, o sistema de lodos ativados pode também ser usado para remover nitrogênio e fósforo.

Filtros de percolação: Esse filtro é um tanque que contém material de enchimento que forma um leito fixo. Na superfície de cada um desses materiais de enchimento ocorre o desenvolvimento de micro-organismos, que, por sua vez, agrupam-se na forma de flocos ou grânulos nos interstícios do material. Assim, os compostos orgânicos do efluente entram em contato com a biomassa e são convertidos por meio de uma oxidação bioquímica aeróbica. Assim, na verdade, não são filtros, mas sim reatores biológicos que mantêm retida, na forma de biofilmes (película mucilaginosa povoada por bactérias), a massa microbiana.

RBCs (sistemas rotativos): RBC é a sigla em inglês para “Contactores Biológicos Rotativos”, mais conhecidos como biodiscos. Trata-se de sistemas com placas ou discos de plástico (polipropileno) conjugados que giram. Quando o processo começa, os micro-organismos do efluente aderem-se a esse material plástico.

Reatores anaeróbicos: Resumidamente, o reator potencializa a degradação da matéria orgânica. A biomassa pode até mesmo ser convertida em biogás.

2.3 Tratamentos químicos

Tecnologias de transferência de fase: o poluente é simplesmente passado para outro estado de agregação, isto é, passa da fase aquosa para outra fase, que pode ser veiculada para a atmosfera ou ser transformada em resíduo sólido. Esse último ocorre, por exemplo, com o método de adsorção por carvão ativado que será explicado mais adiante.

Tecnologias destrutivas: o poluente realmente é transformado, ou seja, deixa de existir como tal. Isso é conseguido pela oxidação da matéria orgânica que leva a espécies químicas cada vez mais oxidadas até que ocorra a sua completa mineralização.

Microfiltração: é um processo de separação com o uso de membranas com poros na escala de micrômetros (1 µm = 10-6 m) em que a força que promove a separação da parte líquida dos sólidos poluentes é a pressão através da membrana e os seus poros.

Precipitação e coagulação: São adicionadas à água substâncias químicas coagulantes que formam flocos quando se juntam à matéria em suspensão. Por exemplo, a adição de cal em esgotos que contêm ferro produz flocos que descem para o fundo do recipiente.

Adsorção (carvão ativado): Os poluentes ficam adsorvidos na superfície do carvão: são transferidos. A adsorção pode ocorrer de duas maneiras: química ou física. A adsorção química ou quimissorção ocorre por meio de ligações químicas, principalmente covalentes. Já a adsorção física ou fisissorção ocorre por meio de interações intermoleculares do tipo Van der Waals, como a força de dipolo induzido e a de dipolo permanente.

Troca iônica: utiliza certos polímeros com sítios que podem reter íons. Desse modo, os íons poluentes que estão na água, que ficam retidos na resina polimérica, podem ser trocados por outros íons de mesma carga. Por exemplo, se essa resina de troca iônica é catiônica, ela pode ter os íons H+, que são trocados por cátions de sais ou até mesmo de metais pesados que estão no efluente. Se a resina de troca iônica é aniônica, ela pode ter os íons OH- que são trocados por ânions presentes no efluente. Assim, os íons H+e OH- que estão na água que sai da resina reagem para formar mais água.

Osmose reversa: Por meio da aplicação de uma pressão, a água pura vinda do efluente passa de modo forçado por uma membrana semipermeável de material orgânico polimérico que os íons não podem atravessar. Esse método é usado para dessalinizar a água, por exemplo.

 

2.4 Controle Analítico

Durante o processo de tratamento é necessário acompanhar a eficiência deste através de análises físico-químicas e biológicas, monitorando os principais parâmetros relativos à potabilidade da água. A partir dos resultados das análise, são implantadas ou não medidas preventivas e/ou corretivas (SERVIÇO AUTÔNOMO MUNICIPAL DE ÁGUA E ESGOTO, :8).

2.4.1 Análises químicas

Dentre os parâmetros empregados na análise química do tratamento de esgoto, destacam-se os seguintes:

PH: a medida do pH indica a acidez ou basicidade de uma solução.

Alcalinidade: a alcalinidade é definida como a capacidade da água em neutralizar ácidos.

Dureza: a dureza normalmente é devida à presença dos cátions Ca+2, Mg+2, sob a forma de bicarbonatos e carbonatos.

Cloretos: a determinação dos cloretos se dá por titulação da amostra com nitrato de prata.

Ferro e Manganês: a determinação desse metais se dá por colorimétrica ou por espectrofotometria de absorção atômica.

Alumínio: a análise do alumínio na água tratada tem como objetivos o controle da eficiência do tratamento e o monitoramento dos níveis deste metal na água, pois o alumínio, em concentrações acima do limite estabelecido (0,2 mg/l), pode causar danos à saúde (neurotóxico).

Fluoretos: a análise de flúor pode ser realizada através dos métodos colorimétrico e potenciométrico.

Cloro residual: na maioria das estações de tratamento de água existentes no Brasil, o cloro é adicionado à água filtrada com o objetivo de eliminar microorganismos patogênicos.

Parâmetro fundamental para análise do processo de tratamento de efluentes é a Demanda Química de Oxigênio (DQO), referente à “quantidade de oxigênio consumido por materiais e por substâncias orgânicas e minerais, que se oxidam sob condições definidas” (ZUCCARI; GRANER; LEOPOLDO, 2005: 70).

Um dos principais métodos para teste de DQO, empregado pela , baseia-se no princípio de que basicamente todos os compostos orgânicos podem ser oxidados pela ação de agentes oxidantes fortes em meio ácido. O agende oxidante mais utilizado é o dicromato de potássio, K2Cr2O7, sendo usados em excesso, por isso deve-se medir a quantidade remanescente no final da reação, de modo a se calcular a quantidade realmente usada na oxidação da matéria orgânica.

Segundo a Norma Técnica Interna da SABESP (1997: 2):

Para o dicromato de potássio oxidar completamente a matéria orgânica, a solução deve ser fortemente ácida e ter elevada temperatura. Como resultante, são liberados materiais voláteis, originalmente presentes e também aqueles formados durante o período de digestão. De modo a evitar a perda destes materiais, normalmente são utilizados condensadores de refluxo. Para catalisar a reação de oxidação utiliza-se a prata, adicionando-se a mesma na forma de sulfato de prata ao ácido sulfúrico, previamente dissolvido.

REFERÊNCIAS

ABNT Disponível em: <http://licenciadorambiental.com.br/wp-content/uploads/2015/01/NBR-12.209-Projeto-de-Estações-de-Tratamento-de-Esgoto-Sanitários.pdf> Acesso em: 08 Nov. 2017.

ATKINS, P. W.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2011. p. 591 a 594.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Pesquisa Nacional de Saneamento Básico. Gestão Municipal do Saneamento Básico. Brasília, 2008. Disponível em: <https://ww2.ibge.gov.br/home/presidencia/noticias/imprensa/ppts/0000000105.pdf> Acesso em: 08 Nov. 2017.

Disponível em: <http://nucase.desa.ufmg.br/wp-content/uploads/2013/07/ES-PTE.1.pdf> Acesso em: 08 Nov. 2017.

FOGAÇA, J. R. V.Tipos de tratamento de efluentes, Brasil Escola.Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/tipos-tratamento-efluentes.htm>. Acesso em 10 de novembro de 2017.

FOGAÇA, J. R. V.Tratamentos terciários de efluentes, Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/tratamentos-terciarios-efluentes.htm>. Acesso em 10 de novembro de 2017.

FOGAÇA, J. R. V. Tratamentos secundários de efluentes, Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/tratamentos-secundarios-efluentes.htm>. Acesso em 10 de novembro de 2017.

SABESP Norma Técnica Interna da SABESP Disponível em: <http://www2.sabesp.com.br/normas/nts/nts004.pdf>

Disponível em: <http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/3280/material/wwwfcaunespbr.pdf>